专利名称：移动终端通信网络优选方法及优选装置的制作方法
技术领域：
本发明属于移动网络通信领域，具体涉及一种在多种网络覆盖下的移动终端通信网络优选方法及优选装置。
背景技术：
随着以智能手机为代表的移动智能终端的广泛应用，使用移动终端上网的用户不断增加。更有人预言称，在未来一两年里，通过手机上网或者移动终端上网的用户会超过PC互联网。而如何在三大移动运营商(中国移动、中国联通和中国电信)中进行网络选择成为一个问题。用户利用移动终端上网，对网络服务质量和网络速度都有一定要求和需求，从而 网络质量和网络速度也成为了用户在三大移动运营商中进行选择的参考因素。为了方便用户选择通信质量更好、速度更快的网络服务，而需要一种移动通信网络优选方法。
发明内容
本发明的目的是解决移动终端依据移动网络的服务质量和网络速度进行网络选择而提供的一种在移动通信系统中的移动终端通信网络优选方法及优选装置，其中网络质量主要考虑断连次数、路由长度，网络速度主要考虑数据包发出到收到确认的时间间隔、上行速度及下行速度。本发明的目的是这样实现的
一种移动通信网络优选方法，其特征在于，包括以下步骤
步骤一，根据移动通信系统的特性确定影响网络服务质量和网络速度的因素，称之为决策变量，建立数学模型；
步骤二，为各个决策变量分配初始权重，选定移动通信系统网络评价函数；
步骤三，在某段时间内，测量每个决策变量对整个网络的影响，修改决策变量的权重，以寻找更优的权重，得到新的权重组合；
步骤四，根据步骤三得到的权重组合作为评价函数，测试并计算三大移动网络的各个决策变量的值。步骤五，根据三个移动网络的决策变量的最大值，对决策变量值作相应的修正。步骤六，计算并比较三大移动网络的评价函数值，选出最优的移动终端接入网络。在一定时间段后，重新进行网络优选，以适应网络的不断变化。在步骤一中，影响网络质量的因素包括断连次数、路由的长度；将在某时间内断连次数与总连接次数的比值作为决策变量6，将某时间段内数据包的平均路由长度与数据包的最大跳数的比值作为决策变量今。影响网络速度的因素包括数据包从发出到收到确认的时间间隔、移动网络上行速度及下行速度；将某时间段内数据包从发送到收到确认的平均时间间隔与数据包重传阈值的比值作为决策变量6，将三大移动网络在某时间段内上行速度的最大值与该时间段内上行速度平均
值的差与三大移动网络在该时间段内上行速度最大值的比值作为决策变量4，将三大移动网络在某时间段内下行速度的最大值与该时间段内下行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内下行速度最大值的比值作为决策变量A。
5在步骤二中，移动通信系统网络评价函数可表示为=,
其中，为各个决策变量所对应的权重，且满足$吟=1, 0 >Οι。对于初始权
重，可将每个权重分配为IO，即每个决策变量的影响是同等的。
在步骤三中，通过衡量每个决策变量对移动网络的影响大小，决定是否重新分配权重=，若需重新分配权重，则权重需满足约束条件以及
^,>0,1=10X4^ ;若不需重新分配权重，引用在步骤二中的权重分配。在步骤四中，测量计算出在某时间段内三大移动网络相应的决策变量
的值。在步骤五中，若测得某个决策变量巧(*=U_5)在三大移动网络中的最大值小于0_1，考虑到该决策变量在整个加权平均中太小，与其它决策变量不匹配，对其作相应的修订。将三大网络中该决策变量的值均扩大W的整数方幂，使三大网络中该决策变量的最大值大于OLl。在步骤六中，计算并比较三大移动网络评价函数值，值最小者为最优网络，从而完成一次网络优选。经过一段时间后，若影响网络服务质量的因素的重要性发生变化，重新修改决策变量的权重返回步骤三，否则返回步骤四，继续计算评价函数值，重新选择最优网络。移动通信网络优选方法，其特征包括
第一，为了评价各个移动通信运营商的网络服务质量，考虑影响网络服务质量的因素，建立数学模型；
第二，影响网络服务质量的因素包括断连次数、路由的长度、数据包从发出到收到确认的时间间隔、移动网络上行速度及下行速度；
第三，数学模型的决策变量包括,其中*1表示在某段时间内断连次数与总连接次数的比值，A表示该时间段内数据包的平均路由长度与数据包的最大跳数的比值，今表示该时间段内数据包从发送到收到确认的平均时间间隔与数据包重传阈值的比值，A表示三大移动网络在某时间段内上行速度的最大值与该时间段内上行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内上行速度最大值的比值，巧表示三大移动网络在某时间段内下行速度的最大值与该时间段内下行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内下行速度最大值的比值。第四，数学模型的目标函数为/(HA=X^x5) =，其中为各个决策变
量所对应的权重，且满足；|啤=1, % > 0^ =mA5 ;
第五，根据测试计算出的三大移动网络的决策变量的最大值，对决策变量值作相应的修正；
§
第六，在某段时间内三大移动网络中使目标函数/(■*!.达到最小
的网络为优选网络。一种移动通信网络优选装置，包括网卡模块、中控模块、电信3G模块、移动3G模块以及联通3G模块；其特征在于移动终端将数据包通过网卡模块发出，该网卡模块是网卡或Wi-Fi设备；中控模块与网卡模块通过串口相连，中控模块用于实现移动通信网络优选并完成在三大移动通信中的网络优选；中控模块又通过串口分别与电信3G模块、移动3G模块和联通3G模块相连接。数据包经由中控模块的网络优选方法进行移动通信网络优选，按照移动通信网络优选方法，若电信网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的电信3G模块；若移动网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的移动3G模块；若联通网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的联通3G模块。本发明的特点及积极效果如下通过建立数学模型来评价在某时间段内的最优网络，并将网络质量和网络速度作为影响移动通信网络的重要因素，从而保证了所建数学模型的决策变量的合理性。此外根据实际情况修正各个决策变量的权重以及决策变量值以使目标函数(评价函数)更加的合理。其特色在于通过建立合理的数学模型在移动通信中进行网络优选，从而使移动终端可选择通信质量最优的接入网络，有效地为用户提供上网服务，且简单易行。
图I是移动通信网络优选装置的传输结构图。图2是移动通信网络优选方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例1，移动通信网络优选装置包括网络模块I、中控模块2、以及与中控模块通过串口相连的电信3G模块3、移动3G模块4、联通3G模块5，其特征在于移动终端将数据包通过网卡模块I发出，该网卡模块可以是网卡、Wi-Fi等设备。中控模块2与网卡模块I通过串口相连，中控模块2内封装了移动通信网络优选方法，完成在三大移动通信中的网络优选。数据包经由中控模块I内置的网络优选方法进行移动通信网络优选，按照移动通信网络优选方法，若电信网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块2相连的电信3G模块3 ;若移动网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块2相连的移动3G模块4 ;若联通网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块2相连的联通3G模块5。一种移动通信网络优选方法，其特征在于，包括以下步骤
步骤一，根据移动通信系统的特性确定影响网络服务质量和网络速度的因素，称之为决策变量，建立数学模型；
步骤二，为各个决策变量分配初始权重，选定移动通信系统网络评价函数；
步骤三，在某段时间内，衡量每个决策变量对整个网络的影响，修改决策变量的权重，以寻找更优的权重，得到新的权重组合；
步骤四，根据步骤三得到的权重组合作为评价函数，测量计算三大移动网络的各个决策变量的值。
步骤五，根据三个移动网络的决策变量的最大值，对决策变量值作相应的修正。步骤六，计算并比较三大个移动网络的评价函数值，选出最优的移动终端接入网络。在一定时间段后，重新进行网络优选，以适应网络的不断变化。在步骤一中，影响网络质量的因素包括连接次数与断连次数、路由的长度；将在某
时间段内断连次数与总连接次数的比值作为决策变量巧，将某时间段内数据包的平均路由长度与数据包的最大跳数的比值作为决策变量A。影响网络速度的因素包括数据包从发出到收到确认的时间间隔、移动网络上行速度及下行速度；将某时间段内数据包从发送到收到确认的平均时间间隔与数据包重传阈值的比值作为决策变量S，将三大移动网络在某时间段内上行速度的最大值与该时间段内上行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内上行速度最大值的比值作为决策变量巧，将三大移动网络在某时间段内下行速度的最大值与该时间段内下行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内下行速度最大值的比值作为决策变量A在步骤二中，移动通信系统网络评价函数可表示为,
減
其中.为各个决策变量所对应的权重，且满足f =1, 0 >0 I =1,234^。对于初始权重，可将每个权重分配为《U，即每个决策变量的影响是同等的。在步骤三中，通过测量每个决策变量对移动网络的影响大小，决定是否重新分配权重@“，若需重新分配权重，则权重需满足约束条件Σ峄=1以及
,>0,1=12^4^ ;若不需重新分配权重，引用在步骤二中的权重分配。在步骤四中，测试计算在某时间段内三大移动网络相应的决策变量
的值。在步骤五中，若测得某个决策变量=在三大移动网络中的最大值小于0.1 ,考虑到该决策变量在整个加权平均中太小，与其它决策变量不匹配，对其作相应的修订。将三大网络中该决策变量值均扩大W的整数方幂，使三大网络中该决策变量的最大值大于0_1。在步骤六中，计算并比较三大移动网络评价函数值，值最小者为最优网络，从而完成一次网络优选。经过一段时间后，若影响网络服务质量的因素的重要性发生变化，重新修改决策变量的权重返回步骤三，否则返回步骤四，继续计算评价函数值，重新选择最优网络。实施例2，将测试的时间段定为7天，即在一个工作周内评判三大移动网络中的最优网络。测试环境为中国移动3G HSDPA网络覆盖区域，中国联通3G HSDPA网络覆盖区域，中国电信3G EVDO网络覆盖区域。在该时间段内，认为初始决策变量影响是同等，从而各个
决策变量的初始权重是相等的A = =。同时考虑到路由长度、数据包从发送 到收到数据包的时间这两个因素不太重要，重新分配权重，将不重要因素的相应权重分配为 2 = 0.05,= 0-05 ,其余三个决策变量的权重分配为O1= 0.3, s = 0-3。在该工作周内，测试计算各个决策变量的值，包括
第一，对于决策变量它表示在该工作周内断连次数与总连接次数的比值。在该工作周内，对于电信网络，断连70次，总连接次数为100次；对于移动网络，断连80次，总连接次数为103次；对于联通网络，断连65次，总连接次数为98次。从而对于电信网络，决策变量;对于移动网络，决策变量A = 0.776699 ;对于联通网络，决策变量愚=01—。
由于决策变量今的最大值为0_776699大于ILl，不需要对决策变量6的值进行修正。第二，对于决策变量巧，它表示在该工作周内数据包的平均路由长度与数据包的最大跳数的比值。以访问新浪首页站点221. 179. 180. 76为例，三大移动网络的最大跳数均为255 ;对于电信网络，它的平均路由为15跳；对于移动网络，它的平均路由为16跳；对于联通网络，它的平均路由为15跳。从而对于电信网络，决策变量X2 =0-058824 ;对于移动网络，决策变量^ =0_0i2745 ;对于联通网络，决策变量^ =OJBtRM。由于决策变量巧的最大值为0_062745小于0_1，需要对决策变量巧的值进行修正。扩大10的I次方幂，即10倍，使决策变量今的最大值变为0_.62745人Γ·0_.1。修正后，对于电信网络，决策变量B =OJSMM ;对于移动网络，决策变量巧=0_62745 ;对于联通网络，决策变量X2 =0_58824。第三，对于决策变量*%，它表示该工作周内数据包从发送到收到确认的平均时
间间隔与数据包重传阈值的比值。各个网络数据包重传阈值为3min。以访问新浪首页站点221. 179. 180. 76为例，对于电信网络，数据包从发送到收到确认的平均时间间隔为
O.03sec ;对于移动网络，数据包从发送到收到确认的平均时间间隔为0.033sec ;对于联通网络，数据包从发送到收到确认的平均时间间隔为0.031sec。从而对于电信网络，决
策变量今=0__1 7 ;对于移动网络，决策变量巧=0__183 ;对于联通网络，决策变量0.000172。由于决策变量《%的最大值为iJMWlS小于Oil，需要对决策变量今的值进行修正。扩大10的3次方幂，即1000倍，使决策变量A的最大值变为0_183大于0_1。修正后，对于电信网络，决策变量^ = 0J67 ;对于移动网络，决策变量易= OJ83 ;对于联通网络，决策变量A =化172。第四,对于决策变量I4，它表示三大移动网络在某时间段内上行速度的最大值与
该时间段内上行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内上行速度最大值的比值。对于电信网络，该时间段内上行速度的平均值为90kb/s，最大速度为180kb/s ;对于移动网络该时间段内上行速度的平均值为5. 5kb/s，最大速度为12kb/s ;对于联通网络，该时间段内上行速度的平均值为120kb/s，最大速度为260kb/s ;在该段时间内三大移动网络上行速度的最大值为260kb/s。从而对于电信网络，决策变量χ4=0_653_ ;对于移动网络，决策
变量;对于联通网络，决策变量i4=0J3S 2。由于决策变量I4的最大值为
ommm大于on，不需要对决策变量a的值进行修正。第五，对于决策变量★，它表示三大移动网络在某时间段内下行速度的最大值与
该时间段内下行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内下行速度最大值的比值。对于电信网络，该时间段内下行速度的平均值为140kb/s，最大速度为300kb/s ;对于移动网络该时间段内下行速度的平均值为46. 7kb/s，最大速度为86kb/s ;对于联通网络，该时间段内下行速度的平均值为256kb/s，最大速度为350kb/s ;在该段时间内三大移动网络下
行速度的最大值为350kb/s。从而对于电信网络，决策变量A = 0-6 ;对于移动网络，决策变量i5 = (IM6571 ;对于联通网络，决策变量6=1^571。由于决策变量七的最大值为
0866571人Γ·0_1 ,不需要对决策变量七的值进行修正。将三大网络在该工作周内的各个决策变量的值以及权重
S
Λ ,带入目标函数J ==0-3(1%+ **+马)+ OJKfe
= . ,5)XJ1
，可得电信网络的目标函数值为0_β239 ;移动网络的目标函数值为ΟΜ ;联通网络的目标函数值0_4791 ;比较可得，联通网络为当前最优接入网络；
综上所述，移动终端通信网络优选方法，通过建立数学模型来评价在某时间段内的最优网络，并将网络质量和网络速度作为影响移动通信网络的重要因素，从而保证了所建数学模型的决策变量的合理性。此外根据实际情况修正各个决策变量的权重及决策变量的值以使目标函数(评价函数)更加的合理。通过建立合理的数学模型在移动通信中进行网络优选，从而使移动终端可选择通信质量最优的接入网络，有效地为用户提供上网服务，且简单易行。
权利要求
1.一种移动通信网络优选方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1.1，根据移动通信系统的特性确定影响网络服务质量和网络速度的因素，将该因素确定为决策变量，建立数学模型； 步骤I. 2，为各个决策变量的分配初始权重，选定移动通信系统网络评价函数； 步骤I. 3，在某时间段内，衡量每个决策变量对整个网络的影响，修改决策变量的权重，以寻找更优的权重，得到新的权重组合； 步骤I. 4，根据步骤I. 3得到的权重组合作为评价函数，测试并计算三大移动网络的各个决策变量的值； 步骤I. 5，根据三个移动网络的决策变量的最大值，对决策变量值作相应的修正； 步骤I. 6，比较三大移动网络的评价函数值，选出最优的移动终端接入网络，在一定时间段后，重新进行网络优选，以适应网络的不断变化。
2.根据权利要求I所述的移动终端通信网络优选方法，其特征在于将网络质量和网络速度作为影响移动通信网络的重要因素， 所述步骤I. I进一步包括以下步骤 步骤2. 1，将在某时间段内断连次数与总连接次数的比值作为决策变量
3.一种移动通信网络优选方法，其特征包括 步骤3. 1，为了评价各个移动通信运营商的网络服务质量，考虑影响网络服务质量的因素，建立数学模型； 步骤3. 2，影响网络服务质量的因素包括连接次数与断连次数、路由的长度、 数据包从发出到收到确认的时间间隔、吞吐量； 步骤3. 3，数学模型的决策变量包括其中巧表示在某段时间内断连次数与总连接次数的比值，巧表示该时间段内数据包的平均路由长度与数据包的最大跳数的比值A表示该时间段内数据包从发送到收到确认的平均时间间隔与数据包重传阈值的比值，A表示三大移动网络在某时间段内上行速度的最大值与该时间段内上行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内上行速度最大值的比值，A表示三大移动网络在某时间段内下行速度的最大值与该时间段内下行速度平均值的差与三大移动网络在该时间段内下行速度最大值的比值； 步骤3. 4，数学模型的目标函数为
4.一种移动通信网络优选装置，包括网卡模块、中控模块、电信3G模块、移动3G模块以及联通3G模块；其特征在于移动终端将数据包通过网卡模块发出，该网卡模块是网卡或Wi-Fi设备；中控模块与网卡模块通过串口相连，中控模块用于实现移动通信网络优选并完成在三大移动通信中的网络优选；中控模块又通过串口分别与电信3G模块、移动3G模块和联通3G模块相连接。
5.根据权利要求4所述的移动通信网络优选装置，其特征在于数据包经由中控模块的网络优选方法进行移动通信网络优选，按照移动通信网络优选方法，若电信网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的电信3G模块；若移动网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的移动3G模块；若联通网络为当前最优网络，则将数据包发送给与中控模块相连的联通3G模块。
全文摘要
本发明涉及一种移动终端通信网络优选方法及优选装置，基于影响网络质量和网络速度因素建立数学模型，将模型目标函数作为网络优选评价函数，建立数学模型后网络优选为各个决策变量的分配初始权重，选定移动通信系统网络评价函数；在某时间内衡量每个决策变量对整个网络的影响，修改决策变量的权重；在某时间内测试计算各个决策变量的值；根据三大移动网络的决策变量的最大值，对决策变量值作相应的修正；计算并比较各移动网络评价函数值，选出最优的移动终端接入网络，重新进行网络优选以适应网络变化，使得移动终端选择通信质量最优的接入网络，有效为用户上网提供服务，简单易行，解决在多种网络覆盖下移动终端在三大移动运营商中优选网络的问题。
文档编号H04W48/18GK102665224SQ201210130489
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者何骏, 刘熙胖, 张鲁国, 栗芳, 梁松涛, 王曙光, 苏庆会, 赵国磊 申请人:郑州信大捷安信息技术股份有限公司