本發(fā)明涉及的一種無線融合網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
的方法，具體是一種基于車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多屬性垂直切換方法。
背景技術(shù)：
：智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportationSystems,ITS)是一種具有實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確性的新型交通運(yùn)輸系統(tǒng)。在交通系統(tǒng)中，通信是進(jìn)行服務(wù)的基礎(chǔ)。而目前無線通信系統(tǒng)的發(fā)展促使了多種接入技術(shù)的同時(shí)存在，相互交疊覆蓋組成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)無線環(huán)境可以滿足交通系統(tǒng)中用戶通信的需求，使移動(dòng)終端無論何時(shí)、何地都可與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，獲取各種服務(wù)。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，垂直切換技術(shù)是解決移動(dòng)終端跨越多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在ITS領(lǐng)域的延伸。車聯(lián)網(wǎng)使得車輛以及道路設(shè)施都可作為交通信息的來源，車聯(lián)網(wǎng)中車輛節(jié)點(diǎn)可以互相通信，也可以通過接入道路設(shè)施來獲取道路交通狀況、安全警告、行車路徑等信息，主要是基于802.11p進(jìn)行通信，即所處網(wǎng)絡(luò)主要為WAVE網(wǎng)絡(luò)。車輛節(jié)點(diǎn)具有高速移動(dòng)性，單一的接入網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍有限，無法時(shí)刻提供服務(wù)以及滿足人們對(duì)不同業(yè)務(wù)服務(wù)的需求。目前無線通信系統(tǒng)的發(fā)展促使了多種接入技術(shù)的同時(shí)存在，相互交疊覆蓋組成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。為了能夠時(shí)刻獲取當(dāng)前道路信息并且滿足服務(wù)質(zhì)量(QualityofService，QoS)需求，利用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)以及彌補(bǔ)彼此間的不足來滿足通信與服務(wù)的需求是非常必要的。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換技術(shù)使移動(dòng)終端能夠跨越不同的接入網(wǎng)絡(luò)，從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)切換連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。保證會(huì)話的連續(xù)性以及信息的完整性，使得車輛在移動(dòng)過程中，能夠及時(shí)獲取信息并對(duì)當(dāng)前交通狀況做出準(zhǔn)確的判斷，緩解道路交通擁堵、減少交通事故發(fā)生。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法時(shí)延大，丟包嚴(yán)重的現(xiàn)象，提供了基于車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多屬性垂直切換方法，車載終端根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行切換的觸發(fā)，網(wǎng)絡(luò)的選擇以及切換的執(zhí)行，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性和信息的完整性。本發(fā)明的目的至少通過以下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)?；谲囕d異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多屬性垂直切換方法，其包括如下步驟：步驟一，為車載終端設(shè)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值和網(wǎng)絡(luò)比較值；所述的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值就是指移動(dòng)終端收到的第一優(yōu)先級(jí)別網(wǎng)絡(luò)的信噪比低于該值時(shí)觸發(fā)切換,即不能滿足服務(wù)要求時(shí)觸發(fā)切換；所述的網(wǎng)絡(luò)比較值就是指移動(dòng)終端得到的次優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能值低于該值時(shí)觸發(fā)切換，即網(wǎng)絡(luò)性能劣于其他網(wǎng)絡(luò)時(shí)觸發(fā)切換。步驟二，運(yùn)用TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)包傳輸技術(shù)采集當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和候選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)值，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后生成多屬性判決矩陣；所述的TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)包傳輸技術(shù)是創(chuàng)建socket數(shù)據(jù)包，把網(wǎng)絡(luò)屬性信息放置在包頭，使用服務(wù)器--客戶端方式進(jìn)行傳送；所述的網(wǎng)絡(luò)屬性為網(wǎng)絡(luò)的信噪比、數(shù)據(jù)傳輸速率、理論丟包率、時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用；所述的標(biāo)準(zhǔn)化處理就是對(duì)判決屬性集合P＝{p1,p2,p3,p4,p5}中的屬性參數(shù)值進(jìn)行處理，其中，多屬性矩陣定義如下：其中，sij代表第i個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)的第j個(gè)屬性值，n是候選網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)；對(duì)于受益屬性，如信噪比和數(shù)據(jù)傳輸速率，值越大越好，標(biāo)準(zhǔn)化具體是：aij=sij-min{sij|(1≤i≤n)}max{sij|(1≤i≤n)}-min{sij|(1≤i≤n)}]]>對(duì)于代價(jià)屬性，如時(shí)延，丟包率，費(fèi)用，值越小越好，標(biāo)準(zhǔn)化具體是：aij=max{sij|(1≤i≤n)}-sijmax{sij|(1≤i≤n)}-min{sij|(1≤i≤n)}]]>經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化之后的判決矩陣A如下：其中，aij表示標(biāo)準(zhǔn)化后第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)，第j個(gè)屬性的標(biāo)準(zhǔn)化值，n是網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)。步驟三，利用層次分析法對(duì)各屬性設(shè)置權(quán)重并使用屬性距離加權(quán)比值計(jì)算得出當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和候選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能值；所述的層次分析法是采用特征根法EW＝λmaxW迭代計(jì)算權(quán)重，其中，E＝[eij]5×5是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)屬性兩兩之間重要性比較得到的，λmax是矩陣E的最大特征根，W＝[wj]1×5是相應(yīng)的特征向量，經(jīng)歸一化處理后得到權(quán)重序列W′＝[wj]1×5；所述的重要性比較是指：根據(jù)1～9標(biāo)度法對(duì)網(wǎng)絡(luò)屬性進(jìn)行重要程度賦值，記為eij，表示屬性i對(duì)于屬性j的重要性；所述的歸一化處理是指：所述的網(wǎng)絡(luò)性能值是指：使用表達(dá)式計(jì)算得出的綜合值，其中是指距離最劣屬性值的最大距離：i∈n，是指距離最優(yōu)屬性值的最小距離：i∈n，所述的屬性距離加權(quán)比值是指：利用上述Net表達(dá)式對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能值進(jìn)行計(jì)算。步驟四，判斷當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)，第一優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)選擇服務(wù)觸發(fā)方法，次優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)選擇性能觸發(fā)方法，并更新網(wǎng)絡(luò)比較值，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)切換；所述的優(yōu)先級(jí)是指：為異構(gòu)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)別，以WAVE網(wǎng)絡(luò)作為第一優(yōu)先級(jí)，其他網(wǎng)絡(luò)(如LTE網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)，Wimax網(wǎng)絡(luò)等)為次優(yōu)先級(jí)；所述的服務(wù)觸發(fā)方法是指：當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)屬于第一優(yōu)先級(jí)別，比較信噪比值與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值：當(dāng)信噪比大于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值，則保留當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)并返回步驟二；否則觸發(fā)切換，先判斷候選網(wǎng)絡(luò)中是否有其它WAVE網(wǎng)絡(luò)且信噪比大于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值，是則水平切換到新的WAVE網(wǎng)絡(luò)；否則比較網(wǎng)絡(luò)性能值，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入；所述的性能觸發(fā)方法是指：當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)屬于次優(yōu)先級(jí)別，比較網(wǎng)絡(luò)性能值與網(wǎng)絡(luò)比較值：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)性能值大于網(wǎng)絡(luò)比較值，則保留當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)并返回步驟二；否則觸發(fā)切換，先判斷候選網(wǎng)絡(luò)中是否有WAVE網(wǎng)絡(luò)且信噪比大于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值，是則切換到WAVE網(wǎng)絡(luò)；否則比較網(wǎng)絡(luò)性能值，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入；所述的更新是指：把網(wǎng)絡(luò)比較值設(shè)置成當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能值；所述的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)是指：利用Net表達(dá)式計(jì)算得出的具有最大網(wǎng)絡(luò)性能值的網(wǎng)絡(luò)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：采用多屬性距離加權(quán)比值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)價(jià)，能夠準(zhǔn)確地判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力以及準(zhǔn)確地選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)選擇不同的切換流程，能夠適應(yīng)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，準(zhǔn)確地進(jìn)行切換的觸發(fā)與執(zhí)行，降低丟包率與時(shí)延。附圖說明圖1為實(shí)例中基于車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多屬性垂直切換方法的流程圖。圖2為實(shí)例中服務(wù)觸發(fā)流程圖。圖3為實(shí)例中的性能觸發(fā)流程圖。圖4為實(shí)例中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。圖5為實(shí)例中的車輛運(yùn)動(dòng)模型圖。圖6為實(shí)例與現(xiàn)有垂直切換方法的丟包率比較圖。圖7為實(shí)例中與現(xiàn)有垂直切換方法的時(shí)延比較圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本實(shí)施例中，兩種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為WAVE和LTE，設(shè)置3個(gè)WAVE網(wǎng)絡(luò)基站，1個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)基站，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。默認(rèn)初始接入網(wǎng)絡(luò)為WAVE1網(wǎng)，車輛終端以不同速度v沿著道路直線勻速行駛，運(yùn)動(dòng)模型如圖5所示。分別使用本發(fā)明所述方法與現(xiàn)有的垂直切換方法對(duì)車載終端進(jìn)行切換控制，最終得到圖6和圖7所示的丟包率和時(shí)延的對(duì)比圖。如圖1所示，本實(shí)施例包括如下步驟：步驟一，為車載終端設(shè)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值VHS，網(wǎng)絡(luò)比較值VHF。在本實(shí)例中，移動(dòng)終端收到的WAVE網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值VHS＝16，網(wǎng)絡(luò)比較值初始設(shè)置為VHF＝0。步驟二，運(yùn)用TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)包傳輸技術(shù)采集當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和候選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)值，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后生成多屬性判決矩陣。采集當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和候選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)值，運(yùn)用TCP/IP協(xié)議，創(chuàng)建socket數(shù)據(jù)包，使用服務(wù)器--客戶端方式進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳送。對(duì)信噪比的獲取，具體是通過物理層獲取，并向上傳輸?shù)綉?yīng)用層。對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的獲取，具體是通過公式brt＝bw×log2(1+snr)計(jì)算獲取，其中，bw是對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，snr是信噪比。丟包率、時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用的獲取，具體是在socket數(shù)據(jù)包的包頭進(jìn)行設(shè)置，通過對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包獲得參數(shù)值。對(duì)上面所得的WAVE網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)的信噪比、數(shù)據(jù)傳輸速率、理論丟包率、時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體方法為：對(duì)于WAVE網(wǎng)絡(luò)而言：aWAVE_snr=sWAVE_snr150,aWAVE_brt=sWAVE_brt100,aWAVE_drop=0.1-sWAVE_drop0.1,aWAVE_delay=3500-sWAVE_delay3500,aWAVE_cost=2-sWAVE_cost2.]]>對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)而言：aLTE_snr=sLTE_snr150,aLTE_brt=sLTE_brt100,aLTE_drop=0.1-sLTE_drop0.1,aLTE_delay=3500-sLTE_delay3500,aLTE_cost=2-sLTE_cost2.]]>用上式所得的標(biāo)準(zhǔn)化屬性值得到標(biāo)準(zhǔn)化判決矩陣步驟三，利用層次分析法對(duì)各屬性設(shè)置權(quán)重并使用屬性距離加權(quán)比值計(jì)算得出當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和候選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能值。表1根據(jù)1～9標(biāo)度法設(shè)置實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)屬性偏好矩陣E如表1所示，采用特征根法EW＝λmaxW迭代計(jì)算權(quán)重。W＝[wj]1×5經(jīng)歸一化后處理后得到權(quán)重序列W′＝[wj′]1×5，其中，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：計(jì)算一致性比例：本實(shí)例中考慮5個(gè)網(wǎng)絡(luò)屬性，所以查找表2，R.I.＝1.12。當(dāng)C.R.＜0.1時(shí)，認(rèn)為矩陣E可以接收。表2計(jì)算WAVE網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能值，具體地：對(duì)WAVE網(wǎng)絡(luò)：NetWAVE=max(Di-Di++Di-)]]>其中，i∈n，i∈n，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)：NetLTE=max(Di-Di++Di-)]]>其中，i∈n，i∈n，步驟四，判斷當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)，第一優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)選擇服務(wù)觸發(fā)方法，次優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)選擇性能觸發(fā)方法，并更新網(wǎng)絡(luò)比較值，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)切換。當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為WAVE1網(wǎng)時(shí)，為第一優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，比較信噪比值與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)值VHS：如果sWAVE1_snr＞VHS，則保留WAVE1網(wǎng)絡(luò)并返回步驟二；否則觸發(fā)切換，如果sWAVE2_snr＞VHS或sWAVE3_snr＞VHS，則切換到新的WAVE網(wǎng)絡(luò)，更新VHF為NetWAVE2或NetWAVE3；否則比較NetLTE和NetWAVE1,NetWAVE2,NetWAVE3，選擇具有最大網(wǎng)絡(luò)性能值的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，更新VHF為max{NetLTE,NetWAVE1,NetWAVE2,NetWAVE3}。當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為次優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示，計(jì)算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)性能值NetLTE，比較網(wǎng)絡(luò)性能值與網(wǎng)絡(luò)比較值VHF：如果NetLTE＞VHF，則保留當(dāng)前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)并返回步驟二；否則觸發(fā)切換，如果sWAVE1_snr＞VHS或sWAVE2_snr＞VHS或sWAVE3_snr＞VHS，則切換到WAVE網(wǎng)絡(luò)，更新VHF為NetWAVE1或NetWAVE2或NetWAVE3；否則比較NetLTE和NetWAVE1,NetWAVE2,NetWAVE3，選擇具有最大網(wǎng)絡(luò)性能值的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，更新VHF為max{NetLTE,NetWAVE1,NetWAVE2,NetWAVE3}。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表3所示，按照以上步驟得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7所示。表3圖6所示的是在2000*30的道路上，20個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)以v＝5～35m/s在兩種網(wǎng)絡(luò)間的運(yùn)動(dòng)所得到的數(shù)據(jù)包丟包率。由圖6可以看出，相比于傳統(tǒng)的垂直切換方法，本發(fā)明所使用的垂直切換方法能有效地降低數(shù)據(jù)包傳送過程由于切換引起的丟包率，提高車載切換性能。圖7所示的是在2000*30的道路上，20個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)以v＝5～35m/s在兩種網(wǎng)絡(luò)間的運(yùn)動(dòng)所得到的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。由圖7可以看出，相比于傳統(tǒng)的垂直切換方法，本發(fā)明所使用的垂直切換方法能有效地降低數(shù)據(jù)包傳輸過程所需要的時(shí)間，提高車載切換性能。當(dāng)前第1頁1 2 3