本发明实施例涉及通信
技术领域：
，更具体地，涉及一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法及设备。
背景技术：
：目前，下一代高速无线局域网希望通过开发新的频谱资源进一步提高传输速率，有效提升各种室内外密集网络部署环境下的性能。wifi作为一种无线数据传输的主要技术，随着用户对无线互联网需求的不断增长，可用的射频频谱带宽越来越少。在大型的室内场所中，当接入终端数较多时，传统wifi方式速率受到限制，用户体验效果很难有效提升。如何利用有限的频谱资源最大限度地提高移动通信的系统容量成了移动通信领域研究的基本目标之一。到目前为止，虽然人们尝试着从移动通信的物理层传输、媒体接入控制层的无线资源分配以及无线网络规划、甚至通过发展毫米波通信和太赫兹通信等各个层面，来提高无线频谱资源的利用率，但无线频谱资源的紧张仍未得到有效缓解。可见光通信(vlc，visiblelightcommunication)技术作为一种照明和光通信结合的新型通信模式，为无线局域网络的“频谱紧张”、“深度覆盖”等问题提供高速大容量的解决方案，是解决最后一公里无线接入的重要手段，也是未来宽带接入和短距离通信方向上一项重要的补充技术。可见光通信利用半导体器件高速调制特性，将信号编码后调制到led(lightemittingdiode)上，通过使光以人眼无法感知的频率进行闪烁的方式来传送数据。可见光通信作为现有无线通信技术的有效补充，激活了带宽达到400thz的可见光谱资源，频谱资源非常丰富，且无需频率许可，发射频率高，传输速率快，是破解传统无线频谱资源严重匮乏困局的重要途径。特别是当高速、高密度的需求超出无线频谱资源承载能力时，可见光通信的核心价值才会彰显，典型场景包括家庭、办公室、大型公共场所等。然而，由于可见光通信与其他网络缺乏有效协调，而且自身存在着信号覆盖范围较小，光链路不稳定等问题，在很大程度上降低了移动终端的用户体验。且目前已经提出的室内可见光通信系统多采用视距传输方式，存在信号易被遮挡和易受其它光源干扰等缺点，虽然国内外已经研制了一批高速可见光通信系统，但是在很多情况下都无法独立组网，需要与wifi等联合组网，以实现不中断的通信。因此，构建可见光通信与wifi异构融合网络，实现室内高速通信与无缝覆盖，是可见光通信的重要发展方向之一。从产业化的角度来看，可见光通信系统与wifi的融合组网技术是可见光通信关键的技术难点之一。已经提出的室内可见光通信系统多采用视距传输方式，存在信号易被遮挡和易受其它光源干扰等缺点，较难独立完成组网的功能。可见光通信与wifi融合的传输方案能够实现不中断的通信，推动可见光通信的实用化进程。但是，由于异构网络的多种网络接入、多种技术共存、多种参数动态变化的特点，使得可见光通信与wifi融合的异构网络模型复杂不易建立。若要真正实现异构融合网络互联互通，高效合理的资源分配技术是实现有限网络资源合理分配的重要环节。在异构网络下，网络切换的决定因素从传统的单一信号质量变成多属性共同决定。当用户设备在wifi网络和可见光通信网络之间移动时，需要快速的网络切换机制以避免无线宽带服务中断。如何提高切换的速度，选择正确的切换目标和最佳的切换时机，避免“乒乓效应”，具有重要意义，否则极易造成切换效率低、信令开销大、无线资源浪费等问题。技术实现要素：本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的可见光通信与wifi异构系统的切换方法及设备。根据本发明实施例的一个方面，提供一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法，包括：若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。进一步，所述进入切换初状态，进一步包括：进入当前网络的盲区或者移出当前网络的覆盖范围时,使所有网络接口处于活动状态并进行接入网络扫描,周期性地获取周围的接入网络信息以作为切换的候选网络。进一步，所述对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值，进一步包括：对所述qos参数进行归一化处理后，通过模糊控制隶属度函数进行模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值；分配所述qos参数中各参数的权重值。进一步，所述基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络，进一步包括：基于每个候选网络的qos参数，将所述qos参数中各参数的模糊值与自身的权重值结合，根据模糊规则库的模糊规则进行评估，获取每个候选网络的性能评价值；确定性能评价值满足预设条件的候选网络并选择其中一个作为目标切换网络，并从当前网络切换到所述目标切换网络。具体的，所述模糊控制隶属度函数为：三角形隶属度函数：该隶属函数的公式如下所示：其中，x表示参数值，a表示模糊集的上限，b表示对应的隶属度函数最大时的x取值，c表示模糊集的下限。进一步，所述权重值包括：误码率ber的权重值为0.63593，端到端延迟的权重值为0.16052，抖动的权重值为0.04304，带宽的权重值为0.16051。根据本发明实施例的另一个方面，还提供一种可见光通信与wifi异构系统的切换装置，包括：参数获取模块，用于若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；模糊化模块，用于基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；以及网络切换模块，用于基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。根据本发明实施例的另一个方面，还提供一种可见光通信与wifi异构系统的切换设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行本发明实施例可见光通信与wifi异构系统的切换方法及其任一可选实施例的方法。根据本发明的另一个方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行本发明实施例可见光通信与wifi异构系统的切换方法及其所有可选实施例的方法。本发明实施例提出一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法及设备，选取合理的判决参数如可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率，对可见光通信与wifi异构网络的判决参数实时变化、难以准确建模的问题，提出基于模糊逻辑的切换算法，将静态选择问题推广到动态，对网络参数和网络当前状况进行综合分析，解决了接入选择的瓶颈；按照模糊规则进行切换判决，不需要对异构网络的系统进行准确的建模分析，符合异构网络参数动态变化的特点，提高了切换的速度，避免“乒乓效应”。附图说明图1为本发明实施例一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法流程示意图；图2为本发明实施例可见光通信与wifi异构网络融合模型示意图；图3a和图3b为本发明实施例vlc网络模糊逻辑系统的得分示例；图4为本发明实施例一种可见光通信与wifi异构系统的切换设备的框架示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。推动可见光通信与wifi异构网络研究是弥补无线频谱资源严重不足的需要。如果能利用可见光辅助无线通信完成“最后一公里”的无线接入，采用混合网络模式，大量的用户数据可以通过可见光通信网络进行传输，从而降低了wifi网络的用户流量压力，既节约了无线频谱资源，提升了频谱使用效率，也减少了整体网络拥塞的风险，可以极大缓解无线频谱资源的紧张，提升频谱效率与无线容量。本发明实施例基于模糊逻辑的联合切换算法，在通信方向性较强且容易互扰的可见光异构网络中，可以降低切换过程中的时延，防止乒乓切换。图1为本发明实施例一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法流程示意图，如图1所示，一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法，其执行主体为用户终端设备，包括：s100，若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；本发明实施例中，用户终端根据自身所检测的网络状态判断是否需要进行网络切换；若需要进行网络切换，则进入切换状态。本发明实施例中所述网络切换是指在可见光通信网络与wifi网络之间进行切换。本发明实施例所考虑的切换判决参数是qos参数，对可见光通信网络和wifi网络都获取这些参数，因此本发明实施例中所述网络切换包括从一个wifi网络切换到另一个wifi网络，从一个可见光通信网络切换到另一个可见光通信网络，从一个可见光通信网络切换到一个wifi网络，以及从一个wifi网络切换到一个可见光通信网络。切换判决参数应体现网络综合性能，考虑尽可能多的参数对于判决算法做出最准确的决策很重要，但是很难在一个切换判决算法模型中包括所有的参数，因为这样会使算法的复杂度大大增加，也会出现多重属性的冲突问题。考虑网络的qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动、误码率(ber)。带宽可有效反映当前网络的业务状况，对于带宽要求比较高的业务尤为重要；网络的时延将直接影响到网络的qos和用户的感知；抖动即时延的变化，它受网络稳定性和信道时延的影响；ber也是反映网络性能的重要参数。因此本发明实施例中切换判决参数包括qos参数中的可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率。s200，基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；本发明实施例通过步骤s200对切换判决参数进行模糊化。模糊逻辑通过模拟人脑思维的方式，不需要对系统进行准确的建模，结合以往研究经验对网络参数和网络当前状况进行综合分析，从而得出最终选择结果，解决了接入选择的瓶颈。本发明实施例所述权重值需要根据不同的业务类型反映切换判决参数的权重关系。s300，基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。本发明实施例通过步骤s300利用模糊规则对模糊化以后的切换判决参数进行去模糊化，获得量化的性能评价值，方便进行网络切换时参考。所述满足预设条件的一个候选网络，是指基于本发明实施例设置的预设条件，根据每个候选网络的性能评价值去判决，可能会获得一个或多个满足预设条件的候选网络，而网络切换只能切换到一个网络中，因此当有一个候选网络满足预设条件，切换到该候选网络；当多个候选网络满足约束条件，则在多个候选网络中选择一个候选网络，并切换到所选择的候选网络。本发明实施例所述预设条件可根据网络部署情况和网络性能需求而定，此处不作具体限定。优选的，所述预设条件为性能评价值满足特定阈值。优选的，所述预设条件为性能评价值最高。本发明实施例提出一种可见光通信与wifi异构系统的切换方法及设备，选取合理的判决参数如可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率，对可见光通信与wifi异构网络的判决参数实时变化、难以准确建模的问题，提出基于模糊逻辑的切换算法，将静态选择问题推广到动态，对网络参数和网络当前状况进行综合分析，解决了接入选择的瓶颈；按照模糊规则进行切换判决，不需要对异构网络的系统进行准确的建模分析，符合异构网络参数动态变化的特点，提高了切换的速度，避免“乒乓效应”。在一个可选的实施例中，s100中所述进入切换初状态，进一步包括：进入当前网络的盲区或者移出当前网络的覆盖范围时,使所有网络接口处于活动状态并进行接入网络扫描,周期性地获取周围的接入网络信息以作为切换的候选网络。图2为本发明实施例可见光通信与wifi异构网络融合模型示意图，如图2所示，包括一个wifi网络和2个可见光通信网络，2个可见光通信网络分别为vlc1和vlc2。假定用户终端的当前网络为wifi网络，用户终端判断接收信息强度rss是否低于阈值，如果低于阈值则发起切换的判决，则表明进入wifi网络的盲区或者移出wifi网络的覆盖范围时，获取周围的接入网络信息以作为切换的候选网络如vlc1和vlc2，发起切换判决，进入切换状态。在一个可选的实施例中，s200中所述对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值，进一步包括：s200.1，对所述qos参数进行归一化处理后，通过模糊控制隶属度函数进行模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值；本发明实施例中，用户终端不断收集所有候选网络的信息，包括可用带宽、端到端延迟、抖动、误码率，根据这些收集的参数进行整合。由于qos参数拥有很大的模糊性，常常用高低来衡量，因此，采用基于模糊逻辑的网络得分计算。例如，对于误码率，区间[0,1e-4]为“低”，区间[1e-5,1e-3]为“中”，区间[1e-4,1e-1]为“高”。其中，所述对所述qos参数进行归一化处理，包括对qos参数中的每个参数如可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率分别进行归一化。所述模糊控制隶属度函数如下：其中，x表示参数值，a表示模糊集的上限，b表示对应的隶属度函数最大时的x取值，c表示模糊集的下限。s200.2，分配所述qos参数中各参数的权重值。本发明实施例中，用户终端对这些复杂、不易判断的切换判决参数进行归一化处理并通过模糊控制隶属度函数对输入的信息进行模糊化处理；分配各个判决因素的权重值。权重值需要根据不同的业务类型反映输入参数的权重关系。在一个可选的实施例中，所述权重值包括：基于所述模糊判决矩阵，根据不同的业务类型获取所述qos参数中各参数的权重值，如表1：表1参数权重表业务类型误码率ber端到端延迟抖动带宽数据业务0.635930.160520.043040.16051在一个可选的实施例中，s300所述基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络，进一步包括：s300.1，基于每个候选网络的qos参数，将所述qos参数中各参数的模糊值与自身的权重值结合，根据模糊规则库的模糊规则进行评估，获取每个候选网络的性能评价值；本发明实施例所述模糊规则库包括vlc网络模糊逻辑系统的判决规则和wifi网络模糊逻辑系统的判决规则；其中，所述vlc网络模糊逻辑系统的判决规则具体包括：根据带宽bandwidth、端到端延迟e2edelay、抖动jitter和误码率ber，设置vlc网络模糊逻辑系统的得分score；其中，所述得分score包括若干等级；优选所述得分score包括四个等级，分别为s1、s2、s3和s4，其中s1，s2，s3和s4的具体分值可据不同的系统情况进行设定。所述wifi网络模糊逻辑系统的判决规则具体包括：根据带宽bandwidth、端到端延迟e2edelay、抖动jitter和误码率ber，设置wifi网络模糊逻辑系统的得分score；其中，所述得分score包括若干等级；优选所述得分score包括四个等级，分别为s1、s2、s3和s4，其中s1，s2，s3和s4的具体分值可据不同的系统情况进行设定。其中，各参数的模糊值与自身的权重值结合，具体是：将判决规则的各参数值与表1中对应参数的权重值相结合。具体包括：将vlc网络模糊逻辑系统的判决规则中的带宽bandwidth与表1中的带宽的权重值相结合，将vlc网络模糊逻辑系统的判决规则中的端到端延迟e2edelay与表1中的端到端延迟的权重值相结合，vlc网络模糊逻辑系统的判决规则中的抖动jitter与表1中的抖动的权重值相结合，vlc网络模糊逻辑系统的判决规则中的误码率ber与表1中的误码率ber的权重值相结合。在一个具体的应用实例中，vlc网络模糊逻辑系统的判决规则如下：若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝low,ber＝low,则score＝s1；若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝low,ber＝medium,则score＝s2；若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝low,ber＝high,则score＝s4；若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝high,ber＝low,则score＝s2；若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝high,ber＝medium,则score＝s2；若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝high,ber＝high,则score＝s4；若bandwidth＝low,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝low,则score＝s2；若bandwidth＝low,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝medium,则score＝s3；若bandwidth＝low,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝high,则score＝s4；¨¨¨¨以此类推。在一个具体的应用实例中，wifi网络模糊逻辑系统的判决规则如下：若bandwidth＝low,e2edelay＝low,jitter＝low,ber＝low,则score＝s1；¨¨¨¨若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝low,则score＝s2；若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝medium,则score＝s3；若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝low,ber＝high,则score＝s5；若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝high,ber＝low,则score＝s2；若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝high,ber＝medium,则score＝s4；若bandwidth＝medium,e2edelay＝high,jitter＝high,ber＝high,则score＝s5；¨¨¨¨若bandwidth＝high,e2edelay＝high,jitter＝high,ber＝high,则score＝s5；其中，由于可用带宽、端到端延迟、抖动、误码率这些参数拥有很大的模糊性，常常用高(high)、中(medium)、低(low)来衡量。如，对于误码率，我们假设区间[0,1e-4]为low，区间[1e-5,1e-3]为medium，区间[1e-4,1e-1]为high。当然，这个区间值可以根据网络的实际情况而变化。s300.2，确定性能评价值满足预设条件的候选网络并选择其中一个作为目标切换网络，并从当前网络切换到所述目标切换网络。若所述预设条件为性能评价值最高，则用户终端选择性能评价值最高的候选网络作为目标切换网络，最终完成整个目标网络的选择过程。图3a和图3b为本发明实施例vlc网络模糊逻辑系统的得分示例，如图3a和图3b所示，其中bandwidth＝5.5e+0.4，e2edelay＝95.5，jitter＝7，ber＝0.055，则经过模糊判决系统后可得出score＝2。综上所述，本发明实施例基于模糊逻辑的切换算法考虑qos参数作为判决参数。判决过程如下：首先检测周围的可用网络，然后获取网络的qos信息，接着利用模糊逻辑系统做出切换判决，最后选择一个切换得分最高的网络作为切换目标网络完成网络的垂直切换。本发明实施例针对可见光通信与wifi异构网络的判决参数实时变化、难以准确建模的问题，提出基于模糊逻辑的联合切换算法，将静态选择问题推广到动态，对网络参数和网络当前状况进行综合分析，解决了接入选择的瓶颈。本发明实施例提出的联合切换算法利用模糊函数对接入网络进行评估，将切换判决的关键性指标作为模糊控制系统的输入，按照模糊规则进行切换判决，不需要对异构网络的系统进行准确的建模分析，符合异构网络参数动态变化的特点，可以快速的网络切换，带来了有益效果。本发明实施例还提供一种可见光通信与wifi异构系统的切换装置，包括：参数获取模块，用于若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；模糊化模块，用于基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；以及网络切换模块，用于基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。本发明实施例的装置，可用于执行图1所示的可见光通信与wifi异构系统的切换方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。在一个可选的实施例中，所述模糊化模块进一步包括模糊值单元和权重值单元；所述模糊值单元，用于对所述qos参数进行归一化处理后，通过模糊控制隶属度函数进行模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值；所述权重值单元，分配所述qos参数中各参数的权重值。在一个可选的实施例中，所述网络切换模块进一步包括性能评价值单元和切换单元；所述性能评价值单元，用于基于每个候选网络的qos参数，将所述qos参数中各参数的模糊值与自身的权重值结合，根据模糊规则库的模糊规则进行评估，获取每个候选网络的性能评价值；所述切换单元，用于确定性能评价值满足预设条件的候选网络并选择其中一个作为目标切换网络，并从当前网络切换到所述目标切换网络。图4示出了本发明实施例可见光通信与wifi异构系统的切换设备的结构框图。参照图4，所述设备，包括：处理器(processor)601、存储器(memory)602和总线603；其中，所述处理器601和存储器602通过所述总线603完成相互间的通信；所述处理器601用于调用所述存储器602中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若进入切换初状态，获取所有候选网络的qos参数，所述qos参数包括可用带宽、端到端延迟、抖动和误码率；基于每个候选网络的qos参数，对所述qos参数进行归一化和模糊化处理，获取所述qos参数中各参数的模糊值和权重值；基于所述模糊值和权重值，利用模糊规则获取每个候选网络的性能评价值，并从当前网络切换到性能评价值满足预设条件的一个候选网络。本领域普通技术人员可以理解：实现上述设备实施例或方法实施例仅仅是示意性的，其中所述处理器和所述存储器可以是物理上分离的部件也可以不是物理上分离的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12