專利名稱：一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)選擇方法。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，接入網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出多種無線接入技術(shù)共存的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。為了克服無線通信中資源的限制，滿足任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何業(yè)務(wù)的接入需求，提供不同QoS、高速率的IP多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)融合化的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)(heterogeneouswireless networks)已經(jīng)成為無線通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。在無線異構(gòu)環(huán)境下，對一個(gè)具備接入多種網(wǎng)絡(luò)的多模終端用戶而言，實(shí)現(xiàn)無縫服務(wù)鏈接的關(guān)鍵在于如何在多重覆蓋區(qū)域選取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入。這是因?yàn)椋煌暮蜻x網(wǎng)絡(luò)在其架構(gòu)，信號條件，服務(wù)質(zhì)量保障等方面皆有不同，選取非最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)可能導(dǎo)致更差的服務(wù)體驗(yàn)或者更高的服務(wù)代價(jià)。為此，網(wǎng)絡(luò)選擇是異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的核心問題。近年來，網(wǎng)絡(luò)選擇方法與機(jī)制的研究熱點(diǎn)在于，一方面，為了適應(yīng)無線環(huán)境高度的動態(tài)性，要求網(wǎng)絡(luò)選擇機(jī)制亦具有較高的動態(tài)性；另一方面，憑借低復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)及不依賴于任何對各網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)的中央控制設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)選擇正逐漸從中心化走向分布式，從網(wǎng)絡(luò)端決策走向用戶端驅(qū)動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，該方法首次將聯(lián)盟形成的視角引入到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具有分布式，動態(tài)化的特點(diǎn)，降低了網(wǎng)絡(luò)選擇的復(fù)雜度，同時(shí)能夠通過聯(lián)盟形成的自組織過程，動態(tài)化的適應(yīng)無線環(huán)境的復(fù)雜變化，提升異構(gòu)系統(tǒng)總效用與最大接納用戶總數(shù)，并極其趨近異構(gòu)系統(tǒng)總效用的最大值。一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1)將t時(shí)刻接入同一網(wǎng)絡(luò)的所有用戶或未被網(wǎng)絡(luò)接入的單個(gè)用戶標(biāo)記為聯(lián)盟&，根據(jù)用戶所請求的業(yè)務(wù)類型建立各聯(lián)盟&的聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)；步驟2、建立可轉(zhuǎn)移效用的聯(lián)盟博弈模型(N⑴，ν (Sk))，N (t)為t時(shí)刻請求服務(wù)的用戶集合，依據(jù)公平性分配準(zhǔn)則將聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)分配給聯(lián)盟&內(nèi)的用戶，得到各用戶的個(gè)體收益函數(shù)Φn(Sk)；步驟3)依據(jù)用戶η e N(t)的個(gè)體收益函數(shù)Φη(&)設(shè)計(jì)用戶η對聯(lián)盟&的偏好函數(shù)fn(Sk)，依據(jù)偏好函數(shù)fn(Sk)為用戶η對任意兩個(gè)其可能從屬的聯(lián)盟Sa，S0建立一個(gè)完備的、反身的、可傳遞的二元偏好關(guān)系Sa SnS0，進(jìn)而將聯(lián)盟博弈模型(N(t)，v6k))重構(gòu)為享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，彡n)；步驟4)依據(jù)享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，>n)，用戶η從當(dāng)前從屬的聯(lián)盟換位到一個(gè)更加偏好的聯(lián)盟，依次迭代換位直至用戶η不能冉換位到新聯(lián)盟；步驟幻用戶η選擇在步驟4)迭代換位后的最終聯(lián)盟對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)接入網(wǎng)
進(jìn)一步地，還包括步驟6)周期性的重復(fù)步驟4)與步驟幻的聯(lián)盟換位過程，以自適應(yīng)異構(gòu)無線環(huán)境的動態(tài)變化。進(jìn)一步地，所述聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)表征用戶向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)請求業(yè)務(wù)服務(wù)的服務(wù)收益和服務(wù)代價(jià)。一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包含以下步驟步驟a)將t時(shí)刻接入同一網(wǎng)絡(luò)的所有用戶或未被網(wǎng)絡(luò)接入的單個(gè)用戶標(biāo)記為聯(lián)盟&，根據(jù)用戶所請求的業(yè)務(wù)類型建立各用戶的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)；步驟b)建立不可轉(zhuǎn)移效用的聯(lián)盟博弈模型(N⑴，V (Sk))，N (t)為t時(shí)刻請求服務(wù)的用戶集合，V(Sk)是由聯(lián)盟&內(nèi)各用戶的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)組成的向量；步驟c)依據(jù)用戶η e N(t)的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)設(shè)計(jì)用戶η對聯(lián)盟&的偏好函數(shù)fn(Sk)，依據(jù)偏好函數(shù)fn(Sk)為用戶η對任意兩個(gè)其可能從屬的聯(lián)盟Sa，S0建立一個(gè)完備的、反身的和可傳遞的二元偏好關(guān)系Sa ^nS0記為>η，進(jìn)而將聯(lián)盟博弈模型(N(t)，v(Sk))重構(gòu)為享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t),^n)；步驟d)依據(jù)享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，彡n)，用戶η從當(dāng)前從屬的聯(lián)盟換到一個(gè)更加偏好的聯(lián)盟，依次迭代換位直至用戶η不能冉換位到新聯(lián)盟；步驟e)用戶η選擇在步驟d)迭代換位后的最終聯(lián)盟對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)接入網(wǎng)進(jìn)一步地，還包括步驟f)周期性的重復(fù)步驟d)與步驟e)的聯(lián)盟換位過程，以自適應(yīng)異構(gòu)無線環(huán)境的動態(tài)變化。進(jìn)一步地，所述個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)表征用戶向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)請求業(yè)務(wù)服務(wù)的服務(wù)收益與服務(wù)代價(jià)。本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在本發(fā)明所述的一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，首次以聯(lián)盟形成的時(shí)間審視異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)選擇問題，具有天生的動態(tài)性與分布式特點(diǎn)，通過自組織成穩(wěn)定的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，能夠自適應(yīng)無線系統(tǒng)的復(fù)雜環(huán)境變化，諸如用戶的移動，呼叫的生滅，業(yè)務(wù)類型的切換等，同時(shí)，相比傳統(tǒng)的基于接收信號強(qiáng)度(RSNQ的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，能夠大大提高系統(tǒng)的最大用戶通納數(shù)目，提升系統(tǒng)的總體效用，并趨近于系統(tǒng)總效用的最大值。


圖1是本發(fā)明一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法流程圖；圖2是一個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)例示意圖；圖3是多業(yè)務(wù)服務(wù)收益函數(shù)曲線圖，圖3a)為帶寬為O-lOOOOKbps時(shí)的多業(yè)務(wù)服務(wù)收益函數(shù)曲線圖，圖3b)是圖3a)在帶寬為0-900Kbps時(shí)的放大情形；圖4是一個(gè)35個(gè)用戶分布下的網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果示意圖；圖5是系統(tǒng)總效用值比較示意圖；圖6為了應(yīng)對異構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)變化而進(jìn)行的動態(tài)化網(wǎng)絡(luò)選擇過程示意圖；圖7動態(tài)變化后的網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果示意圖； 圖8異構(gòu)系統(tǒng)最大容納用戶數(shù)目的比較示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更清楚地體現(xiàn)本發(fā)明一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法具體執(zhí)行過程及優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖2給出了實(shí)施例所用的一個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括如下K = 4個(gè)網(wǎng)絡(luò)1個(gè)全球微波互聯(lián)接入WiMAX網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)記為網(wǎng)絡(luò)1，即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商SP1 (不失一般性的，本發(fā)明假發(fā)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都被一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商所管理)，1個(gè)基于IEEE 802. 11協(xié)議的無線局域網(wǎng)絡(luò)WLAN，標(biāo)記為網(wǎng)絡(luò)3，即SP3,及2個(gè)相鄰的寬帶碼分多址蜂窩網(wǎng)絡(luò)WCDMA，分別標(biāo)記為網(wǎng)絡(luò)2，SP2與網(wǎng)絡(luò)4，SP4，不同的網(wǎng)絡(luò)k擁有不同的覆蓋半徑Dk與最大帶寬Bk，圖2可以明顯的看出該異構(gòu)無線環(huán)境存在多重覆蓋區(qū)域，表1給出了本實(shí)施例采用的一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值。在整個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)(即網(wǎng)絡(luò)1的覆蓋范圍內(nèi))，隨機(jī)分布與動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)用戶需要選取合適的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入。把接入同一網(wǎng)絡(luò)k的用戶集合標(biāo)記為聯(lián)盟&，其中1彡k彡K，把暫時(shí)被系統(tǒng)阻止接入的用戶視為單身聯(lián)盟Sk，其中k > K。在本發(fā)明中“用戶”考慮的均為請求服務(wù)的活躍用戶。表1異構(gòu)無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1)將t時(shí)刻接入同一網(wǎng)絡(luò)的所有用戶或未被網(wǎng)絡(luò)接入的單個(gè)用戶標(biāo)記為聯(lián)盟&，根據(jù)用戶所請求的業(yè)務(wù)類型建立各聯(lián)盟&的聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)；步驟2、建立可轉(zhuǎn)移效用的聯(lián)盟博弈模型(N(t)，V(Sk))，N(t)為t時(shí)刻請求服務(wù)的用戶集合，依據(jù)公平性分配準(zhǔn)則將聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)分配給聯(lián)盟&內(nèi)的用戶，得到各用戶的個(gè)體收益函數(shù)Φ n (Sk)；步驟3)依據(jù)用戶η e N(t)的個(gè)體收益函數(shù)Φη(&)設(shè)計(jì)用戶η對聯(lián)盟&的偏好函數(shù)fn(Sk)，依據(jù)偏好函數(shù)fn(Sk)為用戶η對任意兩個(gè)其可能從屬的聯(lián)盟Sa，S0建立一個(gè)完備的、反身的、可傳遞的二元偏好關(guān)系Sa SnS0，進(jìn)而將聯(lián)盟博弈模型(N(t)，v6k))重構(gòu)為享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t),^n)；步驟4)依據(jù)享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，> n)，用戶η從當(dāng)前從屬的聯(lián)盟換位到一個(gè)更加偏好的聯(lián)盟，依次迭代換位直至用戶η不能冉換位到新聯(lián)盟；步驟幻用戶η選擇在步驟4)迭代換位后的最終聯(lián)盟對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)接入網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，還包括步驟6)周期性的重復(fù)步驟4)與步驟幻的聯(lián)盟換位過程，以自適應(yīng)異構(gòu)無線環(huán)境的動態(tài)變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，所述聯(lián)盟總效用函數(shù)V(Sk)表征用戶向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)請求業(yè)務(wù)服務(wù)的服務(wù)收益和服務(wù)代價(jià)。
4.一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包含以下步驟步驟a)將t時(shí)刻接入同一網(wǎng)絡(luò)的所有用戶或未被網(wǎng)絡(luò)接入的單個(gè)用戶標(biāo)記為聯(lián)盟&，根據(jù)用戶所請求的業(yè)務(wù)類型建立各用戶的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)；步驟b)建立不可轉(zhuǎn)移效用的聯(lián)盟博弈模型(N(t)，V(Sk))，N(t)為t時(shí)刻請求服務(wù)的用戶集合，V(Sk)是由聯(lián)盟&內(nèi)各用戶的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)組成的向量；步驟c)依據(jù)用戶η e N(t)的個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)設(shè)計(jì)用戶η對聯(lián)盟&的偏好函數(shù)fn(Sk)，依據(jù)偏好函數(shù)4( 為用戶η對任意兩個(gè)其可能從屬的聯(lián)盟3。，30建立一個(gè)完備的、反身的和可傳遞的二元偏好關(guān)系Sa ^nS0記為彡η，進(jìn)而將聯(lián)盟博弈模型(N(t)，v6k))重構(gòu)為享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，彡n)；步驟d)依據(jù)享樂聯(lián)盟博弈模型(N(t)，> n)，用戶η從當(dāng)前從屬的聯(lián)盟換到一個(gè)更加偏好的聯(lián)盟，依次迭代換位直至用戶η不能冉換位到新聯(lián)盟；步驟e)用戶η選擇在步驟d)迭代換位后的最終聯(lián)盟對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)接入網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，還包括步驟f)周期性的重復(fù)步驟d)與步驟e)的聯(lián)盟換位過程，以自適應(yīng)異構(gòu)無線環(huán)境的動態(tài)變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，所述個(gè)體效用函數(shù)Vn(Sk)表征用戶向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)請求業(yè)務(wù)服務(wù)的服務(wù)收益與服務(wù)代價(jià)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種面向異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，具體為(1)將接入同一網(wǎng)絡(luò)的所有用戶及未被網(wǎng)絡(luò)接入的單個(gè)用戶視為聯(lián)盟，并建立多業(yè)務(wù)效用函數(shù)；(2)根據(jù)(1)獲得的效用函數(shù)及所有用戶集合建立聯(lián)盟博弈模型；(3)引入用戶享樂偏好，將上述模型構(gòu)建為享樂聯(lián)盟形成博弈模型；(4)基于享樂偏好建立換位規(guī)則，各用戶根據(jù)該規(guī)則進(jìn)行分布式聯(lián)盟形成；(5)聯(lián)盟形成收斂于穩(wěn)定的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)給出了網(wǎng)絡(luò)選擇的結(jié)果；(6)周期性的更新聯(lián)盟形成過程，以自適應(yīng)異構(gòu)無線環(huán)境的動態(tài)變化。本發(fā)明所闡述的方法具有分布式、動態(tài)化與環(huán)境自適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，能夠獲得較好的異構(gòu)系統(tǒng)總效用與用戶接納總數(shù)，并趨近于異構(gòu)系統(tǒng)總效用的最大值。
文檔編號H04W36/14GK102572987SQ20111045900
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者曹揚(yáng), 趙景龍, 魏蛟龍 申請人:華中科技大學(xué)