專利名稱：一種面向用戶應用的自適應接入網絡選擇實現裝置及方法
技術領域：
本發明涉及異構網絡領域通信優化技術，尤其涉及異構接入網絡中資源管理和接入網絡選擇的自適應管理方法。
背景技術：
未來的通信網絡將會是各種不同接入技術之間共存且無法相互替代的異構融合網絡。各種不同網絡接入技術如WiFi、WiMAX、UMTS，甚至包括衛星網絡及MANET(Mobile Ad Hoc Networks)等其他無線網絡均可以實現基于IP的語音、數據及多媒體業務，這些接入方式互聯互通構成無縫融合的異構網絡，如
圖1所示。不同接入網絡因其技術的差異性以及彼此不兼容的特點給用戶和運營商均帶來諸多不便，例如正在服務的應用業務難以在不同的網絡間保持實時通暢，終端在多網融合區域通信時，缺乏支持接入網絡優化選擇的統一方法；運營商則面臨如何充分利用網絡資源以實現網絡效用最大化的問題。另一方面，隨著流媒體等業務的發展，用戶應用業務呈現多樣性的特點，各種綜合性業務層出不窮，因而，傳統的支持單接口的用戶終端難以滿足用戶業務及融合網絡需求，迫切需要研發支持多接口、異構接入網絡融合的、通用化移動終端。在多網絡融合場景下，多模終端用戶應能夠根據各接入網絡特性、用戶終端特性及業務需求，優化選擇接入網絡。由于各接入網絡的異構性，用戶業務特性的復雜性及用戶網絡選擇傾向的各異性，如何有效實現各類復雜因素的綜合分析與折衷，智能地、自適應地為用戶選擇最優接入網絡具有重要理論及工程意義。如申請號為200610002102. 2的中國專利申請“一種用于移動流媒體傳輸的無縫切換的方法”，提出一種用于無線移動網中的移動流媒體傳輸的無縫切換方法，采用多路自適應傳輸速率調節，實現傳輸層的無縫切換，以便最大可能地利用接收端的可用帶寬，實現移動流媒體在傳輸層的穩定傳輸與平滑切換。其技術特點是調節單一，對網絡的動態適應性較弱。申請號為200610079453的中國專利申請“異構無線網絡中的分布式無線資源管理系統和方法”主要通過比較各接入網負載因素，確定終端切換目標網絡。其技術特點是優化形式固定、缺乏靈活性；不適于復雜可變的現行網絡環境，面對網絡環境的日益復雜性和業務應用的綜合性趨勢，目前仍沒有很好的解決網絡選擇問題的方法。
發明內容
本發明針對未來異構網絡融合技術支持面向用戶透明、智能的、自適應的網絡接入應用需求而提出，提供了一種基于移動終端自學習、自適應的異構網絡選擇實現裝置、方法，支持多模用戶終端對異構融合網絡狀態信息、用戶個性化信息及用戶業務特性的實時收集及智能處理，根據終端特性、應用需求及網絡狀態信息自適應優化選擇接入網絡，實現接入網絡異構特性面向用戶透明化、應用業務特性面向終端通用化，增強多模終端對綜合業務應用的支持能力以及復雜應用場景的自適應能力，并有效提升融合網絡綜合性能、提高用戶QoS滿意度。本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括在用戶終端設備中增加一種面向用戶自適應的異構網絡選擇裝置，基于信息感知平面、資源優化平面以及網絡終端交互平面三層平面化的設計思想，通過用戶終端的自學習、自優化，實現對異構無線網絡資源的智能管理，并滿足面向未來的移動終端通用化的發展趨勢。本發明提出一種自適應的異構網絡選擇裝置包括
終端特性感知模塊該功能模塊讀取終端特性信息，包括移動終端速度、位置、電池電量及服務費用等，根據周期測定增量更新相應信息，通過與信息智能管理模塊的交互，實現對移動終端特性的信息管理及前期處理。用戶應用分析模塊該功能模塊感知獲取用戶業務特性，分析業務對接入網絡性能需求，為信息智能管理模塊提供業務敏感變量優先級排序的數據基礎。網絡信息收集模塊該功能模塊通過網絡監測模塊獲取可用網絡各層信息，將監測到的各接入網物理層、數據鏈路層、網絡層及傳輸層的狀態參數實時傳送至信息智能管理模塊，作為網絡預選擇參數信息。信息智能管理模塊該模塊接收來自終端特性感知模塊、用戶應用分析模塊及網絡信息收集模塊的數據，根據終端特性信息、用戶業務需求特性及可用網絡狀態信息，對候選網絡進行優先級排序，確定候選網絡使用優先級，并對業務敏感變量進行優先級排序，以確定接入網絡服務質量特性的優先級，并智能反饋至資源優化平面的網絡選擇判決模塊。網絡智能模擬模塊該模塊利用神經網絡所具有的模擬逼近非線性函數的特征，對來自信息智能管理模塊的數據進行非線性映射，模擬接入網絡業務敏感特性與用戶應用需求的相關性。基于神經網絡建模思想，將經信息智能管理模塊處理的終端特性及網絡狀態信息作為輸入信號，將用戶應用分析特性作為閾值信號和教師信號，通過學習各網絡接入及運行過程，獲得網絡QoS參量在不同網絡模擬中的權值，并將這些優化權值傳送到網絡選擇判決模塊，同時轉發自信息智能管理模塊處理后的關于網絡選擇判別變量的信息給網絡選擇判決模塊。如可根據公式
權利要求
1.一種面向用戶應用的自適應接入網絡選擇裝置，其特征在于，包括(1)終端特性感知模塊，感知獲得移動終端自身的運動狀態、能力消耗、及費用信息；(2)用戶應用分析模塊，分析用戶歷史數據，獲得用戶的使用偏好，用戶的使用時段、 業務類別、業務量，為信息智能管理模塊提供數據；(3)網絡信息收集模塊對網絡信息定向性收集，獲取可用網絡各層狀態信息，將其狀態參數實時傳送至信息智能管理模塊；(4)信息智能管理模塊，接收終端特性感知模塊、用戶應用分析模塊及網絡信息收集模塊的數據，根據終端特性、用戶業務特性及可用網絡狀態信息，對候選網絡進行優先級排序，對業務敏感變量進行優先級排序，并反饋至網絡智能模擬模塊；(5)網絡智能模擬模塊，對信息智能管理模塊的數據進行非線性映射，模擬接入網絡業務敏感特性與用戶應用需求的相關性，將用戶QoS特性作為閾值信號和教師信號，通過學習各網絡接入及運行過程，獲得QoS特性在不同網絡中的優化權值，并將這些優化權值傳送到網絡選擇判決模塊，根據輸出信號與教師信號之間的差值及輸入信號進行優化權值的更新，并將這些優化權值傳送到網絡選擇判決模塊；(6)網絡選擇判決模塊，根據優化權值選擇最優接入網絡。
2.根據權利要求1所述的自適應接入網絡選擇裝置，其特征在于，根據公式確定網絡中第個輸入優化參量對服務質量的第j個特性參量的優化權值W & ,其中，M為優化參量類型數目、L為輸出業務敏感特性參量類型數目。
3.根據權利要求1所述的自適應接入網絡選擇裝置，其特征在于，所述輸出信號的獲取具體包括，輸入信號向量Xf ,經過線性加權及閾值信號0的偏置，并通過非線性激勵函數的映射，獲得輸出信號二/(FF^vXf — <9)；進行優化權值的更新具體包括， 根據公式^二 (f +1) = %iJfk(t) + fj(f.; —定網絡^中第^個輸入JrC“^1‘' 4￡優化參量對業務服務質量的第/個特性參量的下一次優化權值，其中，”為學習率，f為學習次數，I^、Vff分別表示第j個網絡的第/個業務敏感判定參量的理想輸出值、實際輸出值,表示網絡i中輸入信號向量:^的第糴個輸入優化參量。
4.根據權利要求1所述的自適應接入網絡選擇裝置，其特征在于，根據業務類型以及用戶使用的歷史數據確定的服務質量特性參量為連接時延、時延抖動、包丟失率、帶寬的優先級排序。
5.一種面向用戶應用的自適應接入網絡選擇方法，其特征在于，包括以下步驟終端特性感知模塊感知獲得移動終端自身的運動狀態、能量消耗、及費用信息；用戶應用分析模塊對用戶歷史數據分析，獲得用戶的使用偏好，用戶偏好使用時段、業務類別、業務量，為信息智能管理模塊提供數據；網絡信息收集模塊收集網絡信息，獲取可用網絡各層狀態信息，將其狀態信息實時傳送至信息智能管理模塊；信息智能管理模塊接收終端特性感知模 ±夬、用戶應用分析模塊及網絡信息收集模塊的數據，根據終端特性、用戶業務特性及可用網絡狀態信息，對候選網絡進行優先級排序，對業務敏感變量進行優先級排序，并反饋至網絡智能模擬模塊；網絡智能模擬模塊對信息智能管理模塊的數據進行非線性映射，模擬接入網絡業務敏感特性與用戶應用需求的相關性，將用戶QoS特性作為閾值信號和教師信號， 通過學習各網絡接入及運行過程，獲得網絡QoS參量在不同網絡中的權值，并將這些優化權值傳送到網絡選擇判決模塊；網絡選擇判決模塊，根據優化權值判決選擇最優接入網絡。
6.根據權利要求5所述的自適應接入網絡選擇方法，其特征在于，包含以下算法根據公式
7.根據權利要求5所述的自適應接入網絡選擇方法，其特征在于，所述輸出信號的獲取具體包括,輸入信號向量Xi,經過線性加權及閾值信號0的偏置，并通過非線性激勵函數的映射,獲得輸出信號
8.根據權利要求5所述的自適應接入網絡選擇方法，其特征在于，其特征在于，根據業務類型以及用戶使用的歷史數據確定的服務質量特性參量為連接時延、時延抖動、包丟失率、帶寬的優先級排序。
全文摘要
本發明公開了一種自適應接入網絡選擇實現裝置及方法，屬于通信技術領域。感知終端自身的宏微觀特性，根據用戶應用狀態和使用偏好分析確定業務敏感變量，基于終端特性、應用需求及網絡狀態等信息進行網絡使用優先級和業務QoS敏感度優先級排序，根據歷史數據對不同網絡進行自適應建模，獲取用戶終端接入網絡后的QoS特性，根據信息智能管理模塊的指導信息及網絡智能模擬模塊的實際輸出進行接入網絡的判定，執行網絡間的切換處理。本發明自適應優化選擇接入異構網絡，有效實現接入網絡異構特性面向用戶透明化及應用業務特性面向終端通用化。
文檔編號H04W16/16GK102256266SQ20111018536
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月4日 優先權日2011年7月4日
發明者周偉光, 柴蓉, 蒲顯森, 陳前斌 申請人:重慶郵電大學