本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法。

背景技術(shù)：
隨著移動無線通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，用戶己經(jīng)不再單單滿足于傳統(tǒng)的依靠以太網(wǎng)的固定接入模式，而是希望能夠通過各種各樣的通信設(shè)備，隨時隨地都可以發(fā)起和接收連接，傳輸寬帶無線多媒體業(yè)務(wù)。在這種需求下，使得無線通信技術(shù)呈現(xiàn)出異常繁榮的景象，包括GSM網(wǎng)絡(luò)、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)、IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)給用戶提供了多種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。多維網(wǎng)絡(luò)就是隨著空間、時間、制式多個參數(shù)變化而變化的網(wǎng)絡(luò)。其中，空間變化的因素包括覆蓋、遮擋、干擾、節(jié)點移動速度等；時間變化的因素包括節(jié)點的能量、傳輸時延、響應(yīng)時間、抖動等；制式變化的因素包括帶寬、安全性、覆蓋率等。制式的變化與現(xiàn)有的多種網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，包括GSM網(wǎng)絡(luò)、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)、IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等多種通信網(wǎng)絡(luò)。但是由于各類通信網(wǎng)絡(luò)的接入方式和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、服務(wù)質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積等的不同，使得用戶在不同網(wǎng)絡(luò)之間的切換，變得異常的頻繁，因此，如何能夠在保證網(wǎng)絡(luò)可靠性和高效性的狀態(tài)下為用戶提供多維網(wǎng)絡(luò)間的平滑切換，成為目前研究的重點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法，通過利用網(wǎng)絡(luò)排序算法、統(tǒng)計分析算法，對候選網(wǎng)絡(luò)進行排名；通過提前預(yù)測主網(wǎng)絡(luò)和備用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，實現(xiàn)主用、備用網(wǎng)絡(luò)之間的平滑切換。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法，包括以下步驟：網(wǎng)絡(luò)初始化排序、主備網(wǎng)絡(luò)的選擇、網(wǎng)絡(luò)切換；所述網(wǎng)絡(luò)初始化排序是指通過網(wǎng)絡(luò)排序算法、統(tǒng)計分析算法對候選網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級進行排名；所述主備網(wǎng)絡(luò)的選擇是指根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測結(jié)果，選取性能優(yōu)者為主備網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)切換步驟是指周期性地進行網(wǎng)絡(luò)切換或在一個周期內(nèi)進行主備網(wǎng)絡(luò)切換，選取性能較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。進一步，所述網(wǎng)絡(luò)初始化排序步驟具體包括：21)確定切換判決因子；根據(jù)多維網(wǎng)絡(luò)定義，切換判決因子分為三大類：空間、時間、制式；22)利用層次分析算法AHP將網(wǎng)絡(luò)選擇問題分解為一個層次結(jié)構(gòu)模型，所述層次結(jié)構(gòu)模型包括三個層次，目標(biāo)接入網(wǎng)放在層次結(jié)構(gòu)中的最高層，切換判決因子放在層次結(jié)構(gòu)中的中間層，候選網(wǎng)絡(luò)位于最底層；23)利用網(wǎng)絡(luò)排名算法得到一個排名周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)排名。進一步，所述網(wǎng)絡(luò)排名算法采用TOPSIS算法。進一步，所述主備網(wǎng)絡(luò)的選擇過程具體為：通過網(wǎng)絡(luò)初始化排序獲得排在前三位的網(wǎng)絡(luò)，將排在第一位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為主網(wǎng)絡(luò)，排在第二位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為備用網(wǎng)絡(luò)1，排在第三位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為備用網(wǎng)絡(luò)2；在本周期內(nèi)，利用主網(wǎng)絡(luò)和備用網(wǎng)絡(luò)并行傳輸數(shù)據(jù)，用戶接收主網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，備用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)放入緩存區(qū)且進入等待切換狀態(tài)。進一步，所述網(wǎng)絡(luò)切換步驟具體包括按周期地進行預(yù)測切換和周期內(nèi)的主備網(wǎng)絡(luò)切換，所述按周期地進行預(yù)測切換是指通過周期性的網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測，在各周期內(nèi)選取性能最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸；所述周期內(nèi)的主備網(wǎng)絡(luò)切換是指周期內(nèi)若出現(xiàn)主網(wǎng)絡(luò)斷線的情況，執(zhí)行主備網(wǎng)絡(luò)切換，保證數(shù)據(jù)傳輸不中斷。進一步，按周期地進行預(yù)測切換具體包括：61)定義一個統(tǒng)計周期，在統(tǒng)計周期內(nèi)定時的執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)排序算法，統(tǒng)計周期結(jié)束時對周期內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理，得到一個總的網(wǎng)絡(luò)排序；62)如果排在前三位的網(wǎng)絡(luò)與上一周期的一致，則不進行網(wǎng)絡(luò)切換，繼續(xù)傳輸業(yè)務(wù)；63)如果排在前三位的網(wǎng)絡(luò)與上一周期的不一致，則進行切換，重新選擇主備網(wǎng)絡(luò)。進一步，在一個周期內(nèi)，當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，立刻切換到備用網(wǎng)絡(luò)1，向用戶顯示備用網(wǎng)絡(luò)1的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，備用網(wǎng)絡(luò)1成為主網(wǎng)絡(luò)，備用網(wǎng)絡(luò)2成為備用網(wǎng)絡(luò)1。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述的多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法能夠充分利用當(dāng)前的可用網(wǎng)絡(luò)資源，以滿足實時在線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的平滑接續(xù)，使用戶對實時在線業(yè)務(wù)的體驗更好，更流暢，能夠保證通信過程中總可以選擇性能優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)，使得業(yè)務(wù)不中斷。附圖說明為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：圖1為本發(fā)明所述多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法的流程圖；圖2為本發(fā)明切換判決因子示意圖；圖3為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)選擇層次結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明主備網(wǎng)絡(luò)切換示意圖；圖5為本發(fā)明切換控制單元示意圖；圖6為本發(fā)明主備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)緩存示意圖；圖7為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計排序時間軸示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。切換控制單元HCU(HandoffControlUnit)是多維網(wǎng)絡(luò)層中用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑切換的控制單元。主要功能是：在通信過程中，通過利用網(wǎng)絡(luò)排序算法、統(tǒng)計分析算法，對候選網(wǎng)絡(luò)進行排名；通過提前預(yù)測主網(wǎng)絡(luò)和備用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，實現(xiàn)主用、備用網(wǎng)絡(luò)之間的平滑切換。圖5為本發(fā)明切換控制單元示意圖，切換控制單元通過進行AHP模型分析，執(zhí)行TOPSIS算法、統(tǒng)計分析算法、以及同步技術(shù)，完成網(wǎng)絡(luò)平滑切換，包括預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能，選取性能優(yōu)者為主備網(wǎng)絡(luò)；以及統(tǒng)計周期內(nèi)主備網(wǎng)絡(luò)之間切換控制。圖2為本發(fā)明切換判決因子示意圖，所謂切換判決因子，根據(jù)多維網(wǎng)絡(luò)的定義，多維網(wǎng)絡(luò)是隨著空間、時間、制式多個變化參數(shù)而變化的網(wǎng)絡(luò)。因此，影響多維網(wǎng)絡(luò)切換判決的決定因子，就是其空間、時間、制式這三個參數(shù)。其中，空間變化的因素又包括覆蓋、遮擋、干擾、節(jié)點移動速度等；由于覆蓋、遮擋、干擾最終會導(dǎo)致接收信號強度的變化，所以我們將空間變化的子因子定為：信號強度、移動節(jié)點速度。時間變化的子因子定為：節(jié)點能量、傳輸時延、響應(yīng)時間、抖動；制式變化的子因子定為：帶寬、安全性、覆蓋率。圖1為本發(fā)明所述多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換方法的流程圖，下面對本方法的具體步驟進行詳細說明。多維網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計排序過程：利用AHP法將網(wǎng)絡(luò)選擇問題分解成一個層次結(jié)構(gòu)，包含三個層次，目標(biāo)接入網(wǎng)放在層次結(jié)構(gòu)中的最高層，切換判決因子放在層次結(jié)構(gòu)中的中層，候選網(wǎng)絡(luò)位于最底層，如圖3所示。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)排名算法——TOPSIS算法，我們可以得到任意一個排名周期的一個網(wǎng)絡(luò)排名，在本實施例中，暫設(shè)有五種網(wǎng)絡(luò)，五種網(wǎng)絡(luò)在t1時刻的網(wǎng)絡(luò)性能排名為A(t＝t1)、B(t＝t1)、C(t＝t1)、D(t＝t1)、E(t＝t1)，其中t表示進行網(wǎng)絡(luò)排名的時間片，t＝t1表示在t1時刻進行網(wǎng)絡(luò)排名。同理我們得到t＝tn時刻的五種網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)排名為B(t＝tn)A(t＝tn)C(t＝tn)D(t＝tn)E(t＝tn)，在各個時刻得到的網(wǎng)絡(luò)排名是一個一維向量，我們把各個時刻得到網(wǎng)絡(luò)排名做如下表示：Ai、Bi、Ci、Di、Ei，其中i∈(1,2…,n)，i分別代表網(wǎng)絡(luò)排名時間點ti。我們把各個時刻的網(wǎng)絡(luò)排名進行統(tǒng)計處理，會得到如下5xn維矩陣：其中矩陣的第一列表示t1時刻的網(wǎng)絡(luò)排名，第二列表示t2時刻的網(wǎng)絡(luò)排名，以此類推，第n列表示tn時刻的網(wǎng)絡(luò)排名。因為每次網(wǎng)絡(luò)排名，五種網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D、E都會得到一個在(0,1)區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)值，我們令ti時刻所得的網(wǎng)絡(luò)排名數(shù)值為其中j標(biāo)示矩陣的行，取值為1，2，3，4，5，i標(biāo)示矩陣的列，取值為1,2…,n，由此我們得各時刻網(wǎng)絡(luò)性能狀態(tài)陣：取狀態(tài)陣的列向量，在任意時刻ti的狀態(tài)矢量為其中表示網(wǎng)絡(luò)排名性能的值，則狀態(tài)陣可以變換一維行向量(f1，f2,…,fn)，其中fi代表ti時刻的列向量，由于A、B、C、D、E五種網(wǎng)絡(luò)相互獨立不相關(guān)，故滿足N維高斯分布在A、B、C、D、E五種網(wǎng)絡(luò)上的投影，其均值為0，背景噪聲為δ2，因此所以通信性能變化符合高斯分布，所以網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)符合五維聯(lián)合高斯分布，故令其中ηi代表五種網(wǎng)絡(luò)在ti時刻的總體性能，將帶人可算得f1＝η1，f2＝η2,…,fn＝ηn，則5xn狀態(tài)陣變?yōu)橐痪S向量(η1，η2，……，ηn)。根據(jù)龍格插值法，擬定方程：其中c1，c2∈(0,1)，可以計算出t＝tn+1時刻的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)值ηn+1，由高斯可逆，可求得單獨時刻的網(wǎng)絡(luò)排名至此，我們可以得到t＝tn+1時刻網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)向量即我們可以預(yù)測出tn+1時刻五種網(wǎng)絡(luò)的性能情況，即A網(wǎng)絡(luò)tn+1時刻的網(wǎng)絡(luò)性能為即同理據(jù)此我們可得tn+1時刻的網(wǎng)絡(luò)排名，以此計算出的網(wǎng)絡(luò)排名來決定是否進行網(wǎng)絡(luò)切換，當(dāng)正在傳輸數(shù)據(jù)主網(wǎng)絡(luò)(暫設(shè)A網(wǎng)絡(luò))不在tn+1時刻所得網(wǎng)絡(luò)排名的前三名時，進行切換，否則不進行切換。這里我們?nèi)＝10k，(k為自然數(shù))，則在網(wǎng)絡(luò)排名時間片10ti的時間點進行一次排名統(tǒng)計，以決定是否切換，其中只在網(wǎng)絡(luò)排名時間片10ti時間進行排名統(tǒng)計，而在其他時間點繼續(xù)利用TOPSIS算法進行網(wǎng)絡(luò)排名計算。網(wǎng)絡(luò)切換過程：節(jié)點啟動，接入多維網(wǎng)絡(luò)，多維網(wǎng)絡(luò)層的切換控制單元開始工作。首先調(diào)用一次網(wǎng)絡(luò)排序算法進行網(wǎng)絡(luò)初始化排序，獲得排在前三位的網(wǎng)絡(luò)。定義了主用、備用網(wǎng)絡(luò)，排在第一位的網(wǎng)絡(luò)為主用網(wǎng)絡(luò)，排在第二位的網(wǎng)絡(luò)為備用網(wǎng)絡(luò)1，排在第三位的網(wǎng)絡(luò)為備用網(wǎng)絡(luò)2。備用網(wǎng)絡(luò)與主網(wǎng)絡(luò)并行傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)放入緩存區(qū)(該網(wǎng)絡(luò)進入等待切換狀態(tài))，如圖6所示，運用同步技術(shù)保證三個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)同步，僅向用戶顯示主網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)即可。周期執(zhí)行預(yù)測切換：本發(fā)明的多維網(wǎng)絡(luò)平滑切換包括兩種切換，一種是周期地進行預(yù)測切換，選取性能較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。另一種是周期內(nèi)若出現(xiàn)主網(wǎng)絡(luò)斷掉的情況，執(zhí)行主備網(wǎng)絡(luò)切換，保證業(yè)務(wù)不中斷。周期執(zhí)行預(yù)測切換，定義一個統(tǒng)計周期，在統(tǒng)計周期內(nèi)定時的進行網(wǎng)絡(luò)排序算法，統(tǒng)計周期結(jié)束時對周期內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，得到一個總的網(wǎng)絡(luò)排序。詳細過程如下：在統(tǒng)計周期內(nèi)定時進行網(wǎng)絡(luò)排序算法，將每次計算的結(jié)果存入緩存，待統(tǒng)計周期結(jié)束時運用統(tǒng)計分析算法對統(tǒng)計周期過程內(nèi)獲得的N組排序結(jié)果進行處理，得到上一網(wǎng)絡(luò)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)性能的總體排序，清空上一周期的統(tǒng)計結(jié)果。如果排在前三位的網(wǎng)絡(luò)與上一次的一致，那么不切換，繼續(xù)傳輸業(yè)務(wù)。如果排在前三位的網(wǎng)絡(luò)與上一次的不一致，那么發(fā)生切換，重新選擇主備網(wǎng)絡(luò)。此過程能有效預(yù)測網(wǎng)絡(luò)狀況，當(dāng)預(yù)測到網(wǎng)絡(luò)狀況有所下降時就會發(fā)生切換，總保證性能優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)。同時統(tǒng)計周期的引入，以及前三位網(wǎng)絡(luò)是否一致的判斷也能避免頻繁切換導(dǎo)致的乒乓效應(yīng)。預(yù)測切換過程可以分為如下幾個步驟：如圖7所示。在t0時刻，通過網(wǎng)絡(luò)層次分析和排序算法，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行初始化排序，得到網(wǎng)絡(luò)A—網(wǎng)絡(luò)E的一次排序。選擇網(wǎng)絡(luò)性能良好的前三網(wǎng)絡(luò)同步對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行傳輸，其中網(wǎng)絡(luò)A為主要傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)B和網(wǎng)絡(luò)C為備用傳輸網(wǎng)絡(luò)。從t1時刻開始，候選網(wǎng)絡(luò)進入一個統(tǒng)計周期，同時，控制單元會在固定時隙的時間點對候選網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)性能排序算法，如圖在t1時刻，網(wǎng)絡(luò)排序結(jié)果發(fā)生變化，由于排在前三網(wǎng)絡(luò)并沒有改變，因此，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍由主要網(wǎng)絡(luò)A和備用網(wǎng)絡(luò)B、C同步傳輸。在一個統(tǒng)計周期內(nèi)，控制單元在每一時刻執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)性能排序算法的結(jié)構(gòu)都會由控制單元進行統(tǒng)計，當(dāng)?shù)竭_統(tǒng)計周期結(jié)束時刻t10，統(tǒng)計分析會將該周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)性能排名情況進行統(tǒng)計，并得出新一輪的網(wǎng)絡(luò)性能排名順序，由此篩選出主要網(wǎng)絡(luò)B、備用網(wǎng)絡(luò)D、C。由于前三位網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化，所以執(zhí)行切換。如圖所示，在下一統(tǒng)計周期內(nèi)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由重新排名篩選出來的網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，控制單元清空上一輪排序統(tǒng)計數(shù)據(jù)，開始進入本周期統(tǒng)計。周期內(nèi)執(zhí)行主備切換：在統(tǒng)計周期內(nèi)如果出現(xiàn)了極端情況，比如主網(wǎng)絡(luò)突然斷掉，那么立刻切換到備用網(wǎng)絡(luò)1，向用戶顯示備用網(wǎng)絡(luò)1的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，備用網(wǎng)絡(luò)1變?yōu)橹骶W(wǎng)絡(luò)，備用網(wǎng)絡(luò)2變?yōu)閭溆镁W(wǎng)絡(luò)1。運用主備機制能夠保證在主網(wǎng)絡(luò)突然中斷情況下，迅速切換至備用網(wǎng)絡(luò)，使得業(yè)務(wù)不中斷。主備網(wǎng)絡(luò)切換示意圖如圖4所示。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。