专利名称：一种基于网络层次分析法的异构网络多属性决策方法
技术领域：
本发明涉及一种基于网络层次分析法ANP (异构网络)的异构网络多属性决策方法，属于通信技术领域。
背景技术：
随着无线通信技术的发展，未来将是各种无线技术共存的局面，异构网络是下一代无线网络的发展趋势。以往所设想的第三代移动通信系统是由某种先进的无线技术组成的统一技术、统一管理的网络，而4G则是将各种不同类型的无线接入技术在IP平台上协同工作融合而成的异构通信系统，如何对已有网络进行合理选择是目前研究的重要问题。异构融合网络环境下，网络的异构性和差异性较大，用户在网络初始化状态下首先需要根据网络当前状况对网络进行选择，选择结束后，随着用户地理位置的改变，业务的变化，以及网络本身的变化，原先选择的网络性能不一定是当前时刻最好的，这时需要对网络重新选择，在异构网络中进行垂直切换，网络初始和垂直切换时均需要对网络进行判决和决策。在各种无线接入技术协同工作的异构网络通信系统中，对网络进行选择时，网络间RSS指标不具有可比性，虽然可以分别为网络设置不同的切换门限值，但是只基于这个因素决策是不够的。为了提供用户满意QoS和最小化服务代价，除了考虑接收信号的强度，还需要根据网络、应用、用户和终端相关的QoS、用户爱好、服务资费、安全等级、网络参数等多种因素对整个异构网络中的网络性能进行综合判断，这是一个典型的多属性决策问题。多属性决策是异构网络中经典的网络选择方法，其中客观决策机制包括逼近理想解排序法(TOPSIS)、熵权法(EW)、灰度分析法(GRA)等，主观决策机制包括简单加权法(SAW)、指数加权法(MEW)以及层次分析法(AHP)等。AHP、SAW以及EW算法是较为常用的方法，主要是计算出每个网络属性的权重，再通过网络参数对网络性能进行分析然后选择最佳的目标网络。AHP算法是广为使用的一种用来计算权重的方法，已基本满足主观范围内对事物的等级认定。但是层次分析法是基于以下三个假设进行决策的:1.将决策系统分为若干层次，上层元素对下层元素起支配作用，同一层次的元素间是相互独立的。但实际上，一般各层内部的元素之间都存在依存关系，同时下层对上层也有反支配的作用。2.决策问题可分为多个层次，上层元素对下层元素起控制作用，同一层次的元素间相互独立，不存在内部的相互依赖性。比如同一指标层上的各个指标间偏好独立。而实际决策问题中某些指标间往往存在相互影响。3.各个层次间只是存在相邻两个层次间自上而下的影响作用，没有考虑下层对上层的反作用。非相邻层次间的相互影响没有考虑。而在实际决策中下层元素对上层元素有反作用。但是三个假设均与某些实际决策问题有背离，没有在理论上考虑复杂动态系统中各要素的相互作用和反馈，虽然从定性和定量上求得了主观权重，但不是最符合真实情况的结果，对其改善是有必要的。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种异构网络中基于网络层次分析法ANP的多属性决策方法，该方法通过考虑复杂动态网络选择系统中的各属性元素间的相互作用和反馈，还有目标网络对属性的影响和反馈，提出了非独立反馈系统的决策方法，使得决策更符合实际情况，实时语音业务下能较好的选择时延低、抖动小的目标网络。技术方案:本发明即异构网络中一 种基于网络层次分析法ANP的多属性决策方法，综合考虑网络属性内部关系，以及网络属性和目标网络间的相互关系，实现了更符合实际情况的决策。在基于网络层次分析法ANP的多属性决策方法中，首先将异构网中影响网络选择的属性因素和目标网络的所有因素分成功能组C1、成本组C2和方案组C3，C1分为可用带宽C11和总带宽c12，C2分为包时延C21，包抖动C22，丢包率C23和价格c24，C3包含的目标网络有UMTS-1, UMTS-2, WLAN-1, WLAN-2, WiffAX-1 和 WiMAX-2，分别对应于元素 c31，C32, c33，c34，C35和c36，用Ci表示第i个元素组，Cik表示第i个元素组的第k个元素，Ki表示第i个元素组内的元素数目，i=l, 2，3, k=l,...，Ki, Kt=2, K2=4, K3=6,三组总共12个属性元素。构建网络层次结构模型，分析网络选择问题的决策问题和目标，首先将整个异构网络选择系统划分为两个部分，第一部分为控制层，包括决策目标和决策准则，其中各个决策准则之间要求独立且只受目标层支配。第二部分为网络层，它是由所有受控制层支配的元素所组成，其内部是相互影响的元素所形成的网络结构，即根据所在场景明确C1功能组、C2成本组和C3方案组的相互影响和反馈的结构关系。构建组内组间元素的判断矩阵。在网络结构中，若元素之间存在相互依存和相互反馈关系，可以给定一个主准则和一个次准则，两元素在主准则下对次准则进行影响程度的比较，由此可间接得到判断矩阵。所分成的三个组，根据层次结构的相互依存和反馈关系，先对元素组C1内元素C11和C12分别以各个元素Cik作为准则时进行两两比较，建立12个2*2维的判断矩阵，矩阵中每个值反映元素C11和C12对于元素Cik的重要程度。同样用层次分析法以各个元素Cik为准则时分别对元素组C2内元素和C3内元素两两比较得到12个4*4维的判断矩阵和12个6*6维的判断矩阵。假设元素组Ci中的Ki个元素以元素组Cj中第k个元素为准则建立的判断矩阵为B= (bj，m, n=l, 2,..., Ki, bffln反映以第j组第k个元素为准则时第i组内第m个元素相对第n个元素的重要程度，j=l, 2，3。对组内组间元素的判断矩阵求特征向量和最大特征值。上述判断矩阵为
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B=Ov),则其特征向量为 G=(g(l),，g(m), ，g(Ki))T,其中
权利要求
1.一种基于网络层次分析法的异构网络多属性决策方法，其特征在于该方法包括以下步骤: a.网络选择系统的网络结构模型的建立:整个异构网络选择系统的网络层内部是相互影响的元素所形成的网络结构，将影响网络选择的属性因素和目标网络的所有因素分成功能组C1、成本组C2和方案组C3，C1分为可用带宽C11和总带宽c12，C2分为包时延C21，包抖动C22，丢包率 C23 和价格 c24，C3 包含的目标网络有 UMTS-1，UMTS-2，WLAN-1，WLAN-2，WiffAX-1 和WiMAX-2,分别对应于元素c31, c32, c33, c34, C35和c36, Ci表示第i个元素组,Cik表示第i个元素组的第k个元素,Ki表示第i个元素组的元素数目，i=l, 2，3,k=l,..., Ki,^=2, K2=4, K3=6,三组总共12个元素； b.组内组间元素的判断矩阵的建立:对以上三个组，根据层次结构的相互依存和反馈关系，利用层次分析法先将元素组C1内元素C11和C12分别以各个元素Cik作为准则时进行两两比较，得到12个2*2维的判断矩阵，矩阵中每个值反映元素C11和C12对于元素Cik的重要程度，同样用层次分析法分别建立元素组C2内元素和C3内元素分别以各个元素Cik为准则时两两比较的判断矩阵，分别得到12个4*4维的判断矩阵和12个6*6维的判断矩阵，假设以上判断矩阵用B=bmn表示，bmn是用数字1-9或其倒数表示的第m个元素相对第n个元素在某准则下的相对重要程度； c.元素组的判断矩阵的建立:以目标网络为主准则，同样按照层次分析法，分别以C1,C2, C3作为次准则构造三个元素组两两比较，得到3个3*3维的判断矩阵，假设判断矩阵表示为E=(eJ，emn是用数字1-9或其倒数表示的第m个元素组相对第n个元素组在元素组Cj准则下的相对重要程度； d.判断矩阵的特征向量和特征值的计算:步骤b的判断矩阵为B=(bJ，使用求和的方法计算其特征向量为G=(g(l)，...，g(m)，...，g(ig)T，其中
全文摘要
本发明是一种基于网络层次分析法的异构网络多属性决策方法，该方法在计算网络属性权重时考虑复杂动态网络中属性的相互作用和反馈，还考虑目标网络对网络选择的影响，更符合异构网络决策问题的实际情况，在实时语音业务下能选择低时延、低抖动的网络。具体步骤如下先计算权重，将影响网络选择的属性因素和目标网络分为功能组、成本组和方案组，建立组内、组间元素之间和组与组之间的相互关系，按照层次分析法建立两两比较的判断矩阵，得到特征向量构成子矩阵，子矩阵共同组成未加权超矩阵，超矩阵加权和幂运算得到极限超矩阵和ANP权重；然后以ANP权重和归一化的网络参数得到网络的效用函数值，对其排序并选择效用值最大的作为目标网络。
文档编号H04W48/18GK103108382SQ201210473768
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者朱琦, 张丽娜 申请人:南京邮电大学