一种基于层次分析法的异构无线网络选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种异构无线网络选择方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，移动通信技术发展迅速，同时，不同网络技术之间的融合作为一种能够提 高网络整体性能的方法得到了广泛的认同。因此，所谓的未来移动通信系统并不仅是建设 一个新的具备各种完善功能的网络，而且需要考虑在多种无线网络之间保持连续的通信， 这就需要这些采用不同接入技术的网络之间能够相互协调和共存。由于各种无线网络技术 在数据传输速率、容量、覆盖范围和移动性支持能力等各不相同，各有自己的长处，仅仅一 种无线网络不能满足所有用户的要求，网络融合变得十分的重要。在未来的异构融合的网 络中，旧的接入技术要向新的技术发展，同时新的技术也不断涌现，它们之间相互补充，相 互重叠，形成重叠覆盖的网络场景。
[0003] 传统的蜂窝网络，小区间的切换采用同一种接入技术，称之为水平切换。不同的 是，异构网络之间的切换，大多数采用的是不同的接入技术，为了同传统的切换技术加以 区别，被称为垂直切换。垂直切换技术相对于水平切换技术来说，对整个切换系统的要求 更高，并且实现过程更加复杂。不同接入技术的网络在业务类型、收费标准、服务范围和 网络性能等方面差异较大，因此传统的切换方式并不一定适用于异构网络的场景，异构网 络的切换需要联合控制，需要参考更多的判决因素，包括网络覆盖范围、信号强度、业务带 宽、网络负载等，异构网络中的决策变成了一个多属性决策的问题。异构网络中常用的多 性决策方法有简单加权法（SAW)、乘法指数加权法（NEW)、接近理想方案的序数偏好方法 (TOPSIS)，还有层次分析法（AHP)、灰色关联分析法（GRA)和模糊逻辑等。这些方法中大多 需要计算出各种网络属性的权重，再通过参数对网络性能进行排序得到最优网络。
[0004] 目前，大多提出的异构网络切换判决算法中，最终选择的是最优的网络，而并不是 最合适的网络，很多时候最优并不代表最合适，这主要是因为算法没有考虑用户本人对网 络的倾向。但是异构网络中用户对网络倾向是网络判决时的最重要的因素，不考虑这一因 素所做出的判决结果并不一定能够得到用户的认同。因此急需一种能够考虑用户倾向的异 构网络判决方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种异构无线网 络中基于层次分析法的多属性决策方法。该方法通过对复杂网络选择系统中的各属性元素 进行分析，根据成本和效益是相互矛盾的这一关系，网络判决中考虑的参数包括成本性和 效益型两类，分别使用层次分析法对候选网络进行排序，再综合用户对成本和效益的倾向， 选择最合适网络，作为切换目标网络。
[0006] 本发明解决上述问题的技术方案是，提出一种基于层次分析的异构无线网络选择 方法，首先分析候选网络的可用属性，构造一个层次分析的结构模型；然后根据不同的业务 对网络性能的要求，构造表述可用属性相对重要程度的判决矩阵，将属性中的参数分为成 本性和效益型两类，选取上述判决矩阵中两类参数构造的两个小判决矩阵，两个判决矩阵 分别使用层次分析法（AHP)得到网络优劣排序结果；最后根据用户对网络成本、效益的倾 向程度，做出最终的网络判决结果，选择合适的网络作为切换目标网络。
[0007] 具体包括如下步骤：
[0008] 一种基于层次分析法的异构无线网络选择方法，用户终端根据接收到的不同网 络的信号强度筛选候选网络；根据候选网络的可用属性，构造包含目标层、准则层和方案 层的层次分析结构模型；根据不同的业务对网络性能的要求，构造表述参数属性相对重 要程度的判决矩阵，对判决矩阵进行一致性检验；从判决矩阵中根据成本性参数或效益 型两类参数分别提取成本性判决矩阵和效益型判决矩阵；使用层次分析法分析两个判决 矩阵，根据成本性和效益型参数调用判决矩阵对候选网络排序；根据用户对成本、效益的 倾向度，对候选网络排序结果进行加权处理选择合适的网络作为切换目标网络。准则层 参数包含资费C1、设备功耗C2、时延C3、带宽C4和丢包率C5，其中，成本性参数包括资费C1 和设备功耗C2，效益型参数包括时延C3、带宽C4和丢包率C5。所述构建判决矩阵形式为
【主权项】
1. 一种基于层次分析法的异构无线网络选择方法，其特征在于，用户终端根据接收到 的不同网络的信号强度筛选候选网络；根据候选网络的可用属性，构造包含目标层、准则层 和方案层的层次分析结构模型；根据不同的业务对网络性能的要求，构造表述参数属性相 对重要程度的判决矩阵，对判决矩阵进行一致性检验；从判决矩阵中根据成本性参数或效 益型两类参数分别提取成本性判决矩阵和效益型判决矩阵；使用层次分析法分析两个判决 矩阵，根据成本性和效益型参数调用判决矩阵对候选网络排序；根据用户对成本、效益的倾 向度，对候选网络排序结果进行加权处理选择合适的网络作为目标网络。
2. 根据权利要求1所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，准则层根据包含资费 设备功耗C,、时延C3、带宽C4和丢包率C g的选择参数确定，其中，成本性参数包括资费C 1 和设备功耗C2,效益型参数包括时延C3、带宽C4和丢包率C 5。
3. 根据权利要求1所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述构建判决矩阵形 式为
，其中，gm。为第m个参数相对于第n个参数在某一环境下的 重要程度，矩阵的主对角线上均为1 ;根据特征根法确定判决矩阵R的最大特征根值入may， 根据公式；CI = ( Amsy-n)/(n-l)，CR = CI/RI确定判决矩阵的一致性比例CR，对判决矩阵 做一致性检验，其中，n为矩阵的阶数，RI为平均随机一致性指标。
4. 根据权利要求3所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，根据成本性参数 或效益型参数从判决矩阵中提取成本性判决矩阵：
和效益型判决矩阵：
，分别计算矩阵Ri和R2对应的归一化特征向量W = (w^W2)t和W = (Wg, W4, Ws)\
5. 根据权利要求4所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，针对资费和设备功 耗要求，分别构建判决矩阵Rii和R 12,使用特征根法计算判决矩阵Rii和R 12得到的归一 化特征向量胖1=(*11，'\￥12，'?13)嘴胖2=(巧21，'?22，'?23八根据公式
得到只考虑成本性参数情况下的网络排序值W' =(Wi'，W2'，Ws' )T，其中，i代表成 本型参数，j代表候选网络数，Wi为成本性参数的权重，Wy为候选网络在一个成本性参数 上的权重，分别由向量W、Wi和胖2中获得，W/、胖2'和胖3'为候选网络在成本方面的排 序值，W/ =讯1*讯11+讯2*讯21，胖2'二"1*讯12+"2*讯22, W3'=讯1*讯13+"2*讯23;其次，计算只考虑效 益型参数的情况下得到的网络排序，分别针对时延、带宽和丢包率构建判决矩阵R23、R,4 和 R25,得到归一化特征向量胖3= (W31，W32，W33)T、W4= (W"，W42，W43)哺 Ws= (W5i，W52，Ws3) T，根据公式
得到=种候选网络在效益方面的排序值W"= (Wi"，胖2"，胖3" )T。
6.根据权利要求5所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，根据公式；D = pW' +(1-P)W"确定目标网络，其中，D值最大值对应的网络作为切换的目标网络，其中， 用户对成本的倾向为P，P的取值范围是0到1之间。
【专利摘要】本发明是一种基于层次分析法的异构无线网络选择方法，该方法根据不同的业务对网络性能的要求，选择合适的网络。同时，考虑用户对网络的要求，根据用户对网络成本和效益喜好的不同，做出不同的网络判决结果，使用户获得最高的满意度。首先分析候选网络的可用属性，构造出一个层次分析的结构模型，然后根据不同的业务对网络性能的要求，构造表述属性相对重要程度的判决矩阵，从上述判决矩阵中根据成本性和效益型属性参数选取两个子判决矩阵，分别使用层次分析法得到网络优劣排序结果；最后根据用户对网络成本、效益的倾向程度，做出最终的网络判决结果，选择最合适的网络作为切换目标网络。
【IPC分类】H04W48-18
【公开号】CN104602325
【申请号】CN201510027799
【发明人】蒋青, 任行帆, 杨浩澜, 张佳星, 杨忠东, 田燕, 黄锐, 夏小霞
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月20日