专利名称：一种面向用户应用的自适应接入网络选择实现装置及方法
技术领域：
本发明涉及异构网络领域通信优化技术，尤其涉及异构接入网络中资源管理和接入网络选择的自适应管理方法。
背景技术：
未来的通信网络将会是各种不同接入技术之间共存且无法相互替代的异构融合网络。各种不同网络接入技术如WiFi、WiMAX、UMTS，甚至包括卫星网络及MANET(Mobile Ad Hoc Networks)等其他无线网络均可以实现基于IP的语音、数据及多媒体业务，这些接入方式互联互通构成无缝融合的异构网络，如
图1所示。不同接入网络因其技术的差异性以及彼此不兼容的特点给用户和运营商均带来诸多不便，例如正在服务的应用业务难以在不同的网络间保持实时通畅，终端在多网融合区域通信时，缺乏支持接入网络优化选择的统一方法；运营商则面临如何充分利用网络资源以实现网络效用最大化的问题。另一方面，随着流媒体等业务的发展，用户应用业务呈现多样性的特点，各种综合性业务层出不穷，因而，传统的支持单接口的用户终端难以满足用户业务及融合网络需求，迫切需要研发支持多接口、异构接入网络融合的、通用化移动终端。在多网络融合场景下，多模终端用户应能够根据各接入网络特性、用户终端特性及业务需求，优化选择接入网络。由于各接入网络的异构性，用户业务特性的复杂性及用户网络选择倾向的各异性，如何有效实现各类复杂因素的综合分析与折衷，智能地、自适应地为用户选择最优接入网络具有重要理论及工程意义。如申请号为200610002102. 2的中国专利申请“一种用于移动流媒体传输的无缝切换的方法”，提出一种用于无线移动网中的移动流媒体传输的无缝切换方法，采用多路自适应传输速率调节，实现传输层的无缝切换，以便最大可能地利用接收端的可用带宽，实现移动流媒体在传输层的稳定传输与平滑切换。其技术特点是调节单一，对网络的动态适应性较弱。申请号为200610079453的中国专利申请“异构无线网络中的分布式无线资源管理系统和方法”主要通过比较各接入网负载因素，确定终端切换目标网络。其技术特点是优化形式固定、缺乏灵活性；不适于复杂可变的现行网络环境，面对网络环境的日益复杂性和业务应用的综合性趋势，目前仍没有很好的解决网络选择问题的方法。
发明内容
本发明针对未来异构网络融合技术支持面向用户透明、智能的、自适应的网络接入应用需求而提出，提供了一种基于移动终端自学习、自适应的异构网络选择实现装置、方法，支持多模用户终端对异构融合网络状态信息、用户个性化信息及用户业务特性的实时收集及智能处理，根据终端特性、应用需求及网络状态信息自适应优化选择接入网络，实现接入网络异构特性面向用户透明化、应用业务特性面向终端通用化，增强多模终端对综合业务应用的支持能力以及复杂应用场景的自适应能力，并有效提升融合网络综合性能、提高用户QoS满意度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括在用户终端设备中增加一种面向用户自适应的异构网络选择装置，基于信息感知平面、资源优化平面以及网络终端交互平面三层平面化的设计思想，通过用户终端的自学习、自优化，实现对异构无线网络资源的智能管理，并满足面向未来的移动终端通用化的发展趋势。本发明提出一种自适应的异构网络选择装置包括
终端特性感知模块该功能模块读取终端特性信息，包括移动终端速度、位置、电池电量及服务费用等，根据周期测定增量更新相应信息，通过与信息智能管理模块的交互，实现对移动终端特性的信息管理及前期处理。用户应用分析模块该功能模块感知获取用户业务特性，分析业务对接入网络性能需求，为信息智能管理模块提供业务敏感变量优先级排序的数据基础。网络信息收集模块该功能模块通过网络监测模块获取可用网络各层信息，将监测到的各接入网物理层、数据链路层、网络层及传输层的状态参数实时传送至信息智能管理模块，作为网络预选择参数信息。信息智能管理模块该模块接收来自终端特性感知模块、用户应用分析模块及网络信息收集模块的数据，根据终端特性信息、用户业务需求特性及可用网络状态信息，对候选网络进行优先级排序，确定候选网络使用优先级，并对业务敏感变量进行优先级排序，以确定接入网络服务质量特性的优先级，并智能反馈至资源优化平面的网络选择判决模块。网络智能模拟模块该模块利用神经网络所具有的模拟逼近非线性函数的特征，对来自信息智能管理模块的数据进行非线性映射，模拟接入网络业务敏感特性与用户应用需求的相关性。基于神经网络建模思想，将经信息智能管理模块处理的终端特性及网络状态信息作为输入信号，将用户应用分析特性作为阈值信号和教师信号，通过学习各网络接入及运行过程，获得网络QoS参量在不同网络模拟中的权值，并将这些优化权值传送到网络选择判决模块，同时转发自信息智能管理模块处理后的关于网络选择判别变量的信息给网络选择判决模块。如可根据公式
权利要求
1.一种面向用户应用的自适应接入网络选择装置，其特征在于，包括(1)终端特性感知模块，感知获得移动终端自身的运动状态、能力消耗、及费用信息；(2)用户应用分析模块，分析用户历史数据，获得用户的使用偏好，用户的使用时段、 业务类别、业务量，为信息智能管理模块提供数据；(3)网络信息收集模块对网络信息定向性收集，获取可用网络各层状态信息，将其状态参数实时传送至信息智能管理模块；(4)信息智能管理模块，接收终端特性感知模块、用户应用分析模块及网络信息收集模块的数据，根据终端特性、用户业务特性及可用网络状态信息，对候选网络进行优先级排序，对业务敏感变量进行优先级排序，并反馈至网络智能模拟模块；(5)网络智能模拟模块，对信息智能管理模块的数据进行非线性映射，模拟接入网络业务敏感特性与用户应用需求的相关性，将用户QoS特性作为阈值信号和教师信号，通过学习各网络接入及运行过程，获得QoS特性在不同网络中的优化权值，并将这些优化权值传送到网络选择判决模块，根据输出信号与教师信号之间的差值及输入信号进行优化权值的更新，并将这些优化权值传送到网络选择判决模块；(6)网络选择判决模块，根据优化权值选择最优接入网络。
2.根据权利要求1所述的自适应接入网络选择装置，其特征在于，根据公式确定网络中第个输入优化参量对服务质量的第j个特性参量的优化权值W & ,其中，M为优化参量类型数目、L为输出业务敏感特性参量类型数目。
3.根据权利要求1所述的自适应接入网络选择装置，其特征在于，所述输出信号的获取具体包括，输入信号向量Xf ,经过线性加权及阈值信号0的偏置，并通过非线性激励函数的映射，获得输出信号二/(FF^vXf — <9)；进行优化权值的更新具体包括， 根据公式^二 (f +1) = %iJfk(t) + fj(f.; —定网络^中第^个输入JrC“^1‘' 4￡优化参量对业务服务质量的第/个特性参量的下一次优化权值，其中，”为学习率，f为学习次数，I^、Vff分别表示第j个网络的第/个业务敏感判定参量的理想输出值、实际输出值,表示网络i中输入信号向量:^的第籴个输入优化参量。
4.根据权利要求1所述的自适应接入网络选择装置，其特征在于，根据业务类型以及用户使用的历史数据确定的服务质量特性参量为连接时延、时延抖动、包丢失率、带宽的优先级排序。
5.一种面向用户应用的自适应接入网络选择方法，其特征在于，包括以下步骤终端特性感知模块感知获得移动终端自身的运动状态、能量消耗、及费用信息；用户应用分析模块对用户历史数据分析，获得用户的使用偏好，用户偏好使用时段、业务类别、业务量，为信息智能管理模块提供数据；网络信息收集模块收集网络信息，获取可用网络各层状态信息，将其状态信息实时传送至信息智能管理模块；信息智能管理模块接收终端特性感知模 ±夬、用户应用分析模块及网络信息收集模块的数据，根据终端特性、用户业务特性及可用网络状态信息，对候选网络进行优先级排序，对业务敏感变量进行优先级排序，并反馈至网络智能模拟模块；网络智能模拟模块对信息智能管理模块的数据进行非线性映射，模拟接入网络业务敏感特性与用户应用需求的相关性，将用户QoS特性作为阈值信号和教师信号， 通过学习各网络接入及运行过程，获得网络QoS参量在不同网络中的权值，并将这些优化权值传送到网络选择判决模块；网络选择判决模块，根据优化权值判决选择最优接入网络。
6.根据权利要求5所述的自适应接入网络选择方法，其特征在于，包含以下算法根据公式
7.根据权利要求5所述的自适应接入网络选择方法，其特征在于，所述输出信号的获取具体包括,输入信号向量Xi,经过线性加权及阈值信号0的偏置，并通过非线性激励函数的映射,获得输出信号
8.根据权利要求5所述的自适应接入网络选择方法，其特征在于，其特征在于，根据业务类型以及用户使用的历史数据确定的服务质量特性参量为连接时延、时延抖动、包丢失率、带宽的优先级排序。
全文摘要
本发明公开了一种自适应接入网络选择实现装置及方法，属于通信技术领域。感知终端自身的宏微观特性，根据用户应用状态和使用偏好分析确定业务敏感变量，基于终端特性、应用需求及网络状态等信息进行网络使用优先级和业务QoS敏感度优先级排序，根据历史数据对不同网络进行自适应建模，获取用户终端接入网络后的QoS特性，根据信息智能管理模块的指导信息及网络智能模拟模块的实际输出进行接入网络的判定，执行网络间的切换处理。本发明自适应优化选择接入异构网络，有效实现接入网络异构特性面向用户透明化及应用业务特性面向终端通用化。
文档编号H04W16/16GK102256266SQ20111018536
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者周伟光, 柴蓉, 蒲显森, 陈前斌 申请人:重庆邮电大学