一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇 系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著通信技術的發(fā)展，各種無線接入技術應運而生，由于這些接入技術在覆蓋范 圍、帶寬、應用場景等方面各不相同，相互之間很難替代。此外，移動業(yè)務快速發(fā)展，僅靠單 一網(wǎng)絡根本無法滿足業(yè)務多樣化和個性化的發(fā)展需求。因此異構無線網(wǎng)絡的融合是未來無 線網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢和潮流。與此同時，異構無線網(wǎng)絡的融合促使了移動終端的發(fā)展，使 得現(xiàn)有的多模終端能同時支持多種通信制式。因此，在異構無線網(wǎng)絡融合環(huán)境下，多模終端 如何有效利用各種網(wǎng)絡資源，保障業(yè)務的服務質量（Quality of Service, QoS)需求，顯得 尤為重要。
[0003] 雖然越來越多的接入技術應運而生，但是目前還沒有一種接入網(wǎng)絡能夠完全滿足 用戶大覆蓋范圍、高移動性支撐、高帶寬、低時延和低丟包等要求。
[0004] 由于不同的接入網(wǎng)絡在網(wǎng)絡容量、覆蓋范圍、帶寬、移動性支持和時延等方面各有 優(yōu)勢，其使用場合也各不相同，因此各種接入網(wǎng)絡彼此之間很難取代，而且僅使用單個網(wǎng)絡 根本無法滿足多樣化寬帶業(yè)務的需求。所以，未來移動通信的發(fā)展趨勢是現(xiàn)有的以及即將 出現(xiàn)的各種異構無線接入網(wǎng)絡的相互融合、彼此聯(lián)通，同時充分發(fā)揮各異構無線接入網(wǎng)絡 的優(yōu)勢，有效地整合以及利用各類網(wǎng)絡資源，為用戶提供具有QoS保障的任何形式且無處 不在的服務。
[0005] 但是在異構網(wǎng)絡融合的環(huán)境中、在終端不斷移動的情況下要實現(xiàn)多種無線接入技 術間無縫平滑地傳送實時的、寬帶多媒體業(yè)務及多樣化應用，同時提高各種異構接入網(wǎng)絡 的聯(lián)合資源利用率，還面臨著諸多的技術挑戰(zhàn)。
[0006] 另一方面，異構接入網(wǎng)絡的融合對移動通信終端提出了新的要求，其要求移動通 信終端能夠支持多種通信制式，即同時具備多個無線通信接口，以便到達該網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域 時能夠開啟網(wǎng)絡接口，建立與網(wǎng)絡的連接，然后發(fā)起通信。甚至在多個網(wǎng)絡的重疊覆蓋區(qū) 域，終端的多個接口可以同時接入多個網(wǎng)絡使得業(yè)務可以同時接入多個網(wǎng)絡實現(xiàn)多網(wǎng)絡接 口的數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸。
[0007] 因此，當終端上有各種各樣的業(yè)務需要傳輸時，在多網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸技 術支撐下，便可以以業(yè)務為基本單位研究移動過程中的垂直切換問題，即實現(xiàn)以業(yè)務為基 本單位的接入網(wǎng)絡選擇研究，最終實現(xiàn)多網(wǎng)絡覆蓋環(huán)境下業(yè)務的多網(wǎng)并行傳輸，這不僅能 滿足業(yè)務的基本需求、增加業(yè)務的可靠性和穩(wěn)定性，同時還能降低單個網(wǎng)絡對業(yè)務傳輸?shù)?影響，并提高各網(wǎng)絡資源的利用率。
[0008] 此外，不同業(yè)務服務質量需求不一樣，不同網(wǎng)絡通信質量、費用以及移動性支撐不 一樣，不同用戶對網(wǎng)絡的偏好不一樣，因此如何根據(jù)各方面因素以業(yè)務為基本單位為不同 業(yè)務選擇合適的接入網(wǎng)絡便成為了非常關鍵的問題。

【發(fā)明內容】

[0009] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選 擇系統(tǒng)及方法，根據(jù)終端移動速度及業(yè)務需求為業(yè)務選擇最優(yōu)網(wǎng)絡組合，同時為每個業(yè)務 確定一個最優(yōu)接入網(wǎng)絡集，實現(xiàn)業(yè)務的快速可靠并行傳輸，提高終端的吞吐量及各網(wǎng)絡資 源的利用率。
[0010] 本發(fā)明的目的之一是提供的一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇系 統(tǒng)，通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0011] 一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括業(yè)務流需求分 析模塊、終端信息處理模塊、網(wǎng)口數(shù)據(jù)處理模塊以及基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇決策模塊； 所述業(yè)務流需求分析模塊用于對業(yè)務的QoS需求進行詳細的分析，通過構建業(yè)務需求矩 陣，計算業(yè)務的QoS需求權重；所述終端信息處理模塊用于對終端移動速度進行處理，計算 終端移動速度對網(wǎng)絡QoS的影響權重；所述網(wǎng)口數(shù)據(jù)處理模塊包含若干個無線網(wǎng)絡接口， 用于實時網(wǎng)絡信息的平滑處理；所述業(yè)務流需求分析模塊、終端信息處理模塊、網(wǎng)口數(shù)據(jù)處 理模塊對基礎數(shù)據(jù)進行收集或處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選 擇決策模塊，基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇決策模塊進行相應的判定和決策，并將決策結果 通知到無線網(wǎng)絡接口。
[0012] 進一步，所述業(yè)務包含4種基本類型的業(yè)務：會話類業(yè)務、交互類業(yè)務、流媒體業(yè) 務、后臺類業(yè)務。
[0013] 進一步，所述無線網(wǎng)絡接口包括接收信號強度采集器、帶寬采集器、時延采集器、 丟包率采集器。
[0014] 進一步，無線網(wǎng)絡接口 i(i e [1，N])在時刻t，所采集到的接收信號強度、帶寬、時 延以及丟包率經(jīng)過二次平滑處理分別表示為RSS^ (t)、BW1 (2) (t)、⑴以及PLR^⑴； N為無線網(wǎng)絡接口的數(shù)量。
[0015] 本發(fā)明的目的之二是提供的一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇方 法，通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0016] 一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng)絡選擇方法，所述方法包括以下步驟：
[0017] 步驟1)網(wǎng)絡初步篩選，根據(jù)業(yè)務的基本需求對所有的覆蓋網(wǎng)絡進行初步篩選，篩 選條件如下式，對任一覆蓋網(wǎng)絡i :
[0018] BliRSS^RSSth
[0019] a2:Bff1>Rnin
[0020] a3:if(Network i is WLAN and V>20km/h)
[0021] Network i is not selected
[0022] 其中，RSSth為不同網(wǎng)絡接收信號門限值；R_為業(yè)務最小傳輸速率需求；V為終端 速度；
[0023] 步驟2)確定最優(yōu)接入網(wǎng)絡集。
[0024] 進一步，所述步驟1)具體包括以下步驟：
[0025] 步驟1-1)進行初始化，max = 0 ;
[0026] 步驟1-2)業(yè)務流需求分析模塊構建業(yè)務需求矩陣，業(yè)務QoS需求矩陣為： U(A,N,N)；
[0027] 其中，A表示應用業(yè)務向量，A = [P1, β2, β3, β4]，P1為會話類、β 2交互類、β 3 流媒體類和04后臺類；N表示網(wǎng)絡QoS屬性因子向量，N= [RSS，BW，D，PLR];會話類、交互 類、流媒體類以及后臺類的QoS需求矩陣分別表示為?Κ?^,Ν,Ν)、υ(β 2，Ν，Ν)、υ(β3，Ν，Ν) 和 υ(β4，Ν，Ν);
[0028] 步驟1-3)確定業(yè)務QoS需求權重；各類業(yè)務對網(wǎng)絡QoS需求的權重向量
其中β η，η = 1，2, 3, 4分別表示會話類、交互類、流媒體類和后 臺類業(yè)務;Wrss為網(wǎng)絡QoS因素接收信號強度的需求權重，Wbw為網(wǎng)絡QoS因素帶寬的需求權 重，Wd為網(wǎng)絡QoS因素時延的需求權重，Wpui為網(wǎng)絡QoS因素丟包率的需求權重；
[0029] 進一步，步驟1-4)計算業(yè)務對網(wǎng)絡QoS因素的需求權重向量Wv，
[0031] a為終端的移動強度；
[0032] 步驟1-5)計算考慮終端速度影響的情況下的業(yè)務QoS需求綜合權重W，
[0034] Wrss為接收信號強度的權重值，w BW為帶寬的權重值，w D為時延的權重值，w PUf為丟 包率權重值；
[0035] 步驟1-6)計算網(wǎng)絡效用函數(shù)值；所述網(wǎng)絡效用函數(shù)值分為正增益值和負增益值， 分別用
表示為
[0037] 在有K個無線接入網(wǎng)絡覆蓋的環(huán)境下，其各接入網(wǎng)絡的效用函數(shù)矩陣可表示為U，
[0039] 步驟1-7)執(zhí)行網(wǎng)絡的初步篩選。
[0040] 進一步，所述步驟2)確定最優(yōu)接入網(wǎng)絡集，具體包括以下步驟：
[0041] 步驟2-1)定義T為各種接入網(wǎng)絡組合選擇情況下的總效益矩陣，其中一種網(wǎng)絡組 合選擇方案的總效益矩陣為Tn，計算公式如下：
[0042] Tn= UMnT，n G [1，tx]
[0043] 其中，Tn為一個2X1的矩陣；U為網(wǎng)絡的效用函數(shù)矩陣;M表示多接入網(wǎng)絡選擇 結果向量，其中一種可能的選擇情況表示為M n= [m u m2· · · mK η mK]，mx= 1或者mx= 0， x e [1，K]，當叫=1時，表示第x個接入網(wǎng)絡被選擇，業(yè)務將接入到該網(wǎng)絡，imx= 0時，表 示第X個接入網(wǎng)絡不被選擇，業(yè)務將不會接入到該網(wǎng)絡；tx表示網(wǎng)絡組合選擇方式總數(shù)；
[0044] 步驟2-2)最優(yōu)接入網(wǎng)絡集％為K n取得最大值時的M n，Kn計算公式如下所示，
[0046] 其中，Kn為第η種網(wǎng)絡選擇組合情況下當前覆蓋的網(wǎng)絡總數(shù)，T nll表示第η種網(wǎng)絡 選擇組合情況下，總效益矩陣Tn的第一行第一列元素值，T n21表示第η種網(wǎng)絡選擇組合情況 下總效益矩陣Tn的第二行第一列元素值；
[0047] 步驟2-3)最優(yōu)接入網(wǎng)絡集確定為：
[0051] 接入網(wǎng)絡集為Mi= [m Diii2. · ·ηικ u mK]時，所確定的接入網(wǎng)絡集為當前速度下基于 業(yè)務的最優(yōu)接入網(wǎng)絡集，輸出M1，其能保證業(yè)務接入到速率最高、時延最低、負載較小的單 個或者多個網(wǎng)絡。
[0052] 進一步，所述網(wǎng)絡組合選擇方式總數(shù)tx通過以下公式計算，
[0054] 其中，K為當前覆蓋的網(wǎng)絡總數(shù)。
[0055] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種異構無線網(wǎng)絡中基于業(yè)務的多接入網(wǎng) 絡選擇系統(tǒng)及方法，能夠根據(jù)終端移動速度及業(yè)務需求為業(yè)務選擇最優(yōu)網(wǎng)絡組合，同時為 每個業(yè)務確定一個最優(yōu)接入網(wǎng)絡集，實現(xiàn)業(yè)務的快速可靠并行