異構網絡垂直切換方法及其系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信技術領域，特別是一種異構網絡垂直切換方法及其系統。
【背景技術】
[0002] 隨著通信技術的快速發展，一方面各種不同類型的無線接入技術不斷涌現，現在 較主流的無線接入技術主要包括無線個域網（如Bluetooth)、無線局域網（如Wi-Fi)、無線 城域網（如WiMAX)、公眾移動通信網（如2G、3G)以及Ad Hoc網絡等。另一方面，隨著智能設備 的廣泛普及，人們的通信方式不再局限于語音通話，更要求支持視頻電話，多媒體游戲等業 務，單一的網絡架構逐漸不能滿足用戶的多種需求。異構網絡逐步走向融合是下一代網絡 發展的大勢所趨，在復雜的異構網絡環境下，當用戶從一個網絡覆蓋區域移動到另一個網 絡覆蓋區域時，如何保持用戶通信的連續性和通信的質量是一個重要的研究內容。實現異 構網絡無縫覆蓋和保障用戶QoS的重要技術之一是移動性管理技術，而移動性管理技術的 關鍵技術首推垂直切換技術。在異構融合網絡下發生網絡切換，不再僅僅是傳統的移動終 端在同種技術的網絡的不同基站間的切換，為了滿足用戶的多種通信需求，為用戶提供最 佳的通信體驗，出現了更多的涉及不同技術和結構或者不同運營商之間的異構網絡之間的 切換，亦即垂直切換(VH，Vertical Handoff)。異構網絡之間無縫的垂直切換是網絡融合的 基礎，是異構網絡移動性管理中的重要研究內容。
[0003] 目前，提出的垂直切換算法有基于RSS(Received Signal Strength)判決算法，該 算法比較簡單，易于實現，但只考慮接收信號強度，算法比較單一;還有基于人工智能判決 算法，該算法在一定程度上判決的結果比較精確，但是算法的計算量和復雜度很大，導致其 應用范圍受到限制。
【發明內容】
[0004] 針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種異構網絡垂直切換方法及其系 統，能夠根據網絡的實際負載狀況切換網絡，保證在復雜的異構網絡環境下網絡使用的負 載均衡。
[0005] 本發明的異構網絡垂直切換方法，技術方案如下，包括：
[0006 ]獲取多模終端當前連接網絡的流量，根據所述流量預測下一個時刻流量；
[0007] 根據下一個時刻流量確定進入網絡選擇階段，在網絡選擇階段基于RSS對備選網 絡進行篩選，得到目標網絡；
[0008] 獲取當前連接網絡、目標網絡的網絡評價屬性信息，根據所述網絡評價屬性信息 得到當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值；
[0009] 根據當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值進行網絡切換。
[0010] 本發明的異構網絡垂直切換系統，包括：
[0011] 流量預測模塊，用于獲取多模終端當前連接網絡的流量，根據所述流量預測下一 個時刻流量；
[0012] 網絡篩選模塊，用于根據下一個時刻流量確定進入網絡選擇階段，在網絡選擇階 段基于RSS對備選網絡進行篩選，得到目標網絡；
[0013] 計算模塊，用于獲取當前連接網絡、目標網絡的網絡評價屬性信息，根據所述網絡 評價屬性信息得到當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值；
[0014] 網絡切換模塊，用于根據當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值進 行網絡切換。
[0015] 本發明的異構網絡垂直切換方法及其系統，根據多模終端當前連接網絡的流量預 測下一個時刻流量，基于RSS對備選網絡進行篩選，得到目標網絡，再根據網絡評價屬性信 息得到當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值進行網絡切換，因此，本發明 能夠根據網絡的實際負載狀況，以及網絡評價屬性信息綜合評估網絡的性能，保證在復雜 的異構網絡環境下網絡使用的負載均衡。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一個實施例的異構網絡垂直切換方法的流程示意圖；
[0017] 圖2為一個較佳實現方式的異構網絡垂直切換方法的流程示意圖；
[0018] 圖3為一個較佳實現方式的仿真主流的三種無線接入方式組成的異構無線環境 圖；
[0019 ]圖4為一個實施例的異構網絡垂直切換系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步地詳細描述。
[0021] 請參閱圖1中一個實施例的異構網絡垂直切換方法的流程示意圖，包括步驟SlOl 至S104:
[0022 ] S101，獲取多模終端當前連接網絡的流量，根據所述流量預測下一個時刻流量。 [0023] 所述多模終端為可以在不同技術標準的網絡(如GSM和⑶MA)之間使用的終端。本 步驟通過多模終端當前連接網絡的流量預測下一個時刻流量，使得能夠根據網絡的實際負 載狀況評估網絡的性能，從而提高網絡性能評估的準確性。
[0024]進一步地，所述根據所述流量預測下一個時刻流量可通過以下方式實現:根據所 述流量創建時間序列，對所述時間序列進行平穩化處理，得到時間序列的自相關系數以及 偏相關系數;根據所述自相關系數、偏相關系數以及自回歸滑動平均模型對所述流量進行 擬合，得到所述自回歸滑動平均模型的參數;根據所述參數對自回歸滑動平均模型進行有 效性檢驗，得到下一個時刻流量。通過自回歸滑動平均模型更準確地預測下一個時刻流量， 從而進一步提高網絡性能評估的準確性。
[0025] 預測下一個時刻流量之后，進入步驟S102,根據下一個時刻流量確定進入網絡選 擇階段，在網絡選擇階段基于RSS對備選網絡進行篩選，得到目標網絡。其中，所述備選網絡 包括 LTE、WLAN 以及 WIMAX。
[0026]進一步地，根據所述下一個時刻流量以及當前連接網絡的總帶寬，得到下一個時 刻的流量負載為：
[0028] 其中，Load ( i )為下一個時刻的流量負載，Traf f i c ( i )為下一個時刻流量， Bandwidth為總帶寬;若所述流量負載大于設定的負載閾值，則進入網絡選擇階段。
[0029] 為了得到較高質量的目標網絡，在網絡選擇階段，獲取備選網絡的RSS以及當前連 接網絡的RSS，若備選網絡的RSS與當前連接網絡的RSS之差大于設定值，則將該備選網絡設 置為目標網絡。
[0030] S103,獲取當前連接網絡、目標網絡的網絡評價屬性信息，根據所述網絡評價屬性 信息得到當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值。
[0031] 其中，所述網絡評價屬性信息包括RSS、網絡負載、帶寬、時延、抖動、丟包率以及價 格。選取用于垂直切換的參數，除了表征網絡性能的RSS和網絡負載，根據用戶的主觀喜好 和業務要求，還包括業務的Qos性能：帶寬、時延、抖動、丟包率，并且還包括用戶在選擇網絡 過程比較關注的價格因素，因此，基于多屬性判決的垂直切換算法的判決結果較為精確，且 具有較佳的用戶體驗，更容易受到廣泛的應用。
[0032] 進一步地，步驟S103中，所述根據所述網絡評價屬性信息得到當前連接網絡的效 用函數值和目標網絡的效用函數值，包括通過層次分析法確定各網絡評價屬性信息的主觀 權重;通過熵權法確定各網絡評價屬性信息的客觀權重;根據所述主觀權重以及客觀權重 得到各網絡評價屬性信息的綜合權重，并根據網絡評價屬性信息及其綜合權重分別得到當 前連接網絡的效用函數值以及目標網絡的效用函數值。從而進一步地提高垂直切換算法的 判決結果的準確度。
[0033] S104,根據當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值進行網絡切換。
[0034]進一步地，為了提高網絡切換的判斷當前連接網絡的效用函數值是否小于目標網 絡的效用函數值，若是，執行從當前連接網絡到目標網絡的切換，否則，不執行網絡切換。
[0035] 由上述實施例的異構網絡垂直切換方法可知，根據多模終端當前連接網絡的流量 預測下一個時刻流量，基于RSS對備選網絡進行篩選，得到目標網絡，再根據網絡評價屬性 信息得到當前連接網絡的效用函數值和目標網絡的效用函數值進行網絡切換，從而能夠根 據網絡的實際負載狀況，以及網絡評價屬性信息綜合評估網絡的性能，保證在復雜的異構 網絡環境下網絡使用的負載均衡。
[0036] 以下為本發明的異構網絡垂直切換方法的一個較佳實現方式，如圖2的一個較佳 實現方式的異構網絡垂直切換方法的流程示意圖，包括步驟S201至步驟S208:
[0037] S201，初始化網絡。
[0038] S202,對網絡流量進行建模及預測。
[0039] 具體地，仿真主流的三種無線接入方式LTE(2G/3G)、WLAN、W頂AX組成的異構無線 環境，如圖3所示。選取用于垂直切換的參數，除了表征網絡性能的RSS和網絡負載，加入用 戶的主觀喜好跟業務要求，引入業務的Qos性能：帶寬（B)、時延（D)、抖動（J)以及丟包率 (L)，并且加入用戶在選擇網絡過程比較關注的價格(C)因素。
[0040]根據網絡的歷史流量數據建立時間序列模型，由于網絡流量具有很強的自相似性 特點，使用ARM模型（自回歸滑動平均模型)對流量進行預測，預測模型步驟如下:若時間序 列是非平穩的，對時間序列進行平穩化處理，求出平穩化后時間序列的自相關系數(AC)和 偏相關系數(PAC);根據時間序列的AC值與PAC值，以及預設的ARMA模型，對流量數據進行擬 合，求得ARMA模型參數;根據模型參數對ARMA模型進行有效性檢驗，得到下一個時刻流量數 據。
[0041] S203,采集終端網絡狀態信息，得到下一個時刻流量負載。具體地，根據所述下一 個時刻流量以及當前連接網絡的總帶寬，得到下一個時刻的流量負載為：
[0043]其中，Load( i )為下一個時刻的流量負載，Traf f i ( ci )為下一個時刻流量， Bandwidth為總帶寬。
[0044] S204,結合流量的負載狀況和RSS對備選網絡進行篩選。可獲取備選網絡的RSS以 及當前連接網絡的RSS，若備選網絡的RSS與當前連接網絡的RSS之差大于設定值，而且Load (i )> 80 %時，則將該備選網絡設置為目標網絡。
[0045] S205，利用層次分析法和熵權法綜合確定各網絡屬性的權值。
[0046] 利用層次分析法確定各網絡屬性的主觀權重，具體步驟為:選擇其中帶寬(B)、時 延(D)、抖動(J)以及丟包率(L)以及價格(C)等網絡評價屬性構建層次分析結構模型，如圖 3;構建判決矩陣〇=(叫) 5><5，其中$(8、0、1、1^〇，」為備選網絡，(^為屬性1相對于