本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及一種多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配方法。

背景技術(shù)：

無線通信技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著全球通信產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和深度應(yīng)用，也改變了人們的生活和工作方式，而日益增長(zhǎng)的通信需求又促進(jìn)了無線通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新的通信體制和技術(shù)規(guī)范層出不窮。未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)不再是單一技術(shù)的演進(jìn)，而是多種技術(shù)規(guī)范的異構(gòu)融合，旨在為用戶提供差異化服務(wù)和隨時(shí)隨地的最佳連接。

多種寬覆蓋、支持高移動(dòng)的廣域蜂窩網(wǎng)與大量窄覆蓋、支持寬帶接入的無線局域網(wǎng)重疊覆蓋形成異構(gòu)多網(wǎng)共存，互為補(bǔ)充，不同網(wǎng)絡(luò)能為用戶提供多樣性服務(wù)，用戶也能根據(jù)自身需要選擇網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)最佳鏈接。新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)部署更密集，異構(gòu)多網(wǎng)融合是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

針對(duì)多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下用戶如何選擇接入網(wǎng)絡(luò)問題已進(jìn)行了大量深入研究，如多屬性決策算法能通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)、終端、業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，實(shí)現(xiàn)三者之間的最佳匹配，為終端與業(yè)務(wù)選擇最佳網(wǎng)絡(luò)接入。但多屬性決策算法主觀性強(qiáng)，難以均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及優(yōu)化利用資源。結(jié)合客觀權(quán)重的復(fù)合型多屬性決策算法雖能在一定程度上均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但客觀權(quán)重的動(dòng)態(tài)性不夠。在多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下，設(shè)計(jì)新的既尊重用戶主觀偏好，又合理均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，高效利用網(wǎng)絡(luò)資源的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配方法具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配方法，通過計(jì)算用戶終端與每種無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度，再對(duì)每種無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)匹配度最高的無線網(wǎng)絡(luò)接入。

技術(shù)方案如下：

步驟1、用戶終端選擇所在區(qū)域覆蓋的第m無線網(wǎng)絡(luò)接入；其中m＝1,2,3…M，M為用戶終端所在區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)總數(shù)。

步驟2、用戶終端采集接入無線網(wǎng)絡(luò)后的特征信息；

步驟3、用戶終端根據(jù)特征信息和匹配度計(jì)算方法計(jì)算用戶終端與無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度C^opt；

步驟4、用戶終端斷開與無線網(wǎng)絡(luò)的連接，重新接入第m+1無線網(wǎng)絡(luò)接入探測(cè)，重復(fù)步驟2-3，獲取用戶終端與所在區(qū)域覆蓋所有無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度

步驟5、用戶終端比較所有無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度選擇最大的匹配度為所對(duì)應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)接入并保持。

采用上述方法，通過比較用戶終端與每種無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度，找到最優(yōu)匹配度最高的無線網(wǎng)絡(luò)接入，既充分尊重用戶請(qǐng)求業(yè)務(wù)的主觀偏好，又合理均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，高效利用網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的最佳匹配。

進(jìn)一步的，用戶終端采集的特征信息包括用戶終端請(qǐng)求的業(yè)務(wù)類型和第m無線網(wǎng)絡(luò)的N個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)d_mn,m＝1,…,M；n＝1,…,N。

更進(jìn)一步的，用戶終端與第m無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度按照以下步驟計(jì)算：

步驟3.1、編碼，對(duì)每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)的權(quán)重w_mn進(jìn)行實(shí)數(shù)編碼；

步驟3.2、生成初始種群，在規(guī)定的取值區(qū)間內(nèi)對(duì)不同無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)的權(quán)重w_mn均進(jìn)行K次隨機(jī)初始化，并歸一化到[0,1]區(qū)間，得到K個(gè)與該無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)應(yīng)的的初始權(quán)重組合W。

即，對(duì)接入的無線網(wǎng)絡(luò)的后獲取的無線網(wǎng)絡(luò)屬性d_mn的權(quán)重w_mn分別進(jìn)行初始化，并歸一化到[0,1]的區(qū)間內(nèi)。歸一化后得到的無線網(wǎng)絡(luò)屬性d_mn的權(quán)重w_mn組合成為初始權(quán)重組合W，每個(gè)初始權(quán)重組合W包括N個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)的權(quán)重取值。

步驟3.3、按照以下公式計(jì)算在第k個(gè)初始權(quán)重組合W下用戶終端與該無線網(wǎng)絡(luò)的匹配度C_m[k]：

其中，k＝1,…,K，n＝1,…,N，和分別表示v_mn[k]的最大值和最小值；

步驟3.4、選擇，在初始種群中選擇50％的初始權(quán)重組合W構(gòu)成新一代候選種群，初始權(quán)重組合W被選中的概率與該初始權(quán)重組合W所對(duì)應(yīng)的匹配度C_m[k]成正比；

步驟3.5、交叉變異，按照實(shí)數(shù)編碼規(guī)則下的變異規(guī)律對(duì)新一代候選種群執(zhí)行突變，獲得新的權(quán)重組合并計(jì)算新一代權(quán)重組合的匹配度

步驟3.6、重插入，選擇通過選擇、交叉變異得到的新一代權(quán)重組合中匹配度高的權(quán)重組合插入新一代候選種群，替代匹配度低的權(quán)重組合生成新一代種群；

步驟3.7、判定新一代種群是否為最優(yōu)種群，計(jì)算新一代種群下的平均匹配度若平均匹配度小于閾值，則用此時(shí)的種群替代初始種群并返回步驟3.4，重復(fù)執(zhí)行步驟3.4-3.6；

若平均匹配度不小于閾值，則判定為最優(yōu)種群，最優(yōu)種群中權(quán)重組合下第m無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度為

采用上述方法，具有良好的全局搜索特性，最優(yōu)權(quán)重組合不易陷入局部最優(yōu)，且搜索過程易于并行處理。

更進(jìn)一步的，所述步驟3.2中的取值區(qū)間根據(jù)用戶終端請(qǐng)求的業(yè)務(wù)類型確定，不同業(yè)務(wù)類型對(duì)應(yīng)不同的無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)權(quán)重的取值區(qū)間。

更進(jìn)一步的，所述步驟3.4采用輪盤賭方式選擇新一代候選種群。

更進(jìn)一步的，所述步驟3.5中以10％的突變概率對(duì)權(quán)重組合中權(quán)重實(shí)數(shù)編碼進(jìn)行變異。

更進(jìn)一步的，所述步驟3.7中的閾值根據(jù)用戶所在區(qū)域的通信環(huán)境覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)綜合選取。

更進(jìn)一步的，用戶終端采集的無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)包括已接入用戶數(shù)、最大數(shù)據(jù)速率、丟包率、傳輸時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和價(jià)格等，用戶終端實(shí)際能獲得的數(shù)據(jù)速率按照以下公式測(cè)算：

U_m＝R/(1+e^a(i-b))，

其中，U_m表示接入第m無線網(wǎng)絡(luò)用戶能獲得的數(shù)據(jù)速率，R表示第m無線網(wǎng)絡(luò)能提供的最大數(shù)據(jù)速率，i為該無線網(wǎng)絡(luò)已接入用戶數(shù)，a和b表示調(diào)節(jié)參數(shù)。

有益效果：采用本發(fā)明的一種多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配方法從用戶角度充分考慮用戶偏好、業(yè)務(wù)需求和負(fù)載均衡三要素執(zhí)行用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配選擇，能充分尊重用戶主觀偏好，最大化用戶體驗(yàn)；合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，有效均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，避免擁塞；根據(jù)接入用戶數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)實(shí)際能提供的數(shù)據(jù)速率，使用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配選擇更符合實(shí)際。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配流程圖；

圖2為本發(fā)明的用戶終端與無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度計(jì)算流程圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例中多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景包括4種異構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)，分別是基于WCDMA的3G網(wǎng)絡(luò)、基于TD-LTE的4G網(wǎng)絡(luò)以及兩張基于WiFi的無線局域網(wǎng)WLAN1和WLAN2，用戶終端位于這4張無線網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋區(qū)域。

如圖1所示，一種多無線網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景下的用戶與網(wǎng)絡(luò)匹配方法，包括以下步驟：

步驟1、按照覆蓋區(qū)域大小分配無線網(wǎng)絡(luò)序號(hào)，WCDMA網(wǎng)絡(luò)為第1無線網(wǎng)絡(luò)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)為第2無線網(wǎng)絡(luò)，WLAN1和WLAN2分別為第3和第4無線網(wǎng)絡(luò)，用戶終端首先選擇第1無線網(wǎng)絡(luò)接入探測(cè)，即m＝1,…,4；

步驟2、用戶終端采集接入第1無線網(wǎng)絡(luò)后的特征信息，包括用戶終端請(qǐng)求的業(yè)務(wù)類型和無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)；

根據(jù)3GPP對(duì)業(yè)務(wù)的劃分，用戶終端請(qǐng)求業(yè)務(wù)有會(huì)話類、交互類、流媒體類和后臺(tái)類4種類型，不同類型業(yè)務(wù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)有不同偏好：

會(huì)話類：傳輸時(shí)延>時(shí)延抖動(dòng)>數(shù)據(jù)速率>丟包率>價(jià)格；

交互類：丟包率>傳輸時(shí)延>數(shù)據(jù)速率>價(jià)格>時(shí)延抖動(dòng)；

流媒體類：時(shí)延抖動(dòng)>數(shù)據(jù)速率>丟包率>價(jià)格>傳輸時(shí)延；

后臺(tái)類：數(shù)據(jù)速率>丟包率>價(jià)格>傳輸時(shí)延>時(shí)延抖動(dòng)。

用戶終端采集的無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)有：已接入用戶數(shù)、最大數(shù)據(jù)速率、丟包率、傳輸時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和價(jià)格等6個(gè)，即j＝1,…,6，用戶終端實(shí)際能獲得的數(shù)據(jù)速率按照以下公式測(cè)算：U_m＝R/(1+e^a(i-b))，其中，U_m表示接入第m無線網(wǎng)絡(luò)用戶能獲得的數(shù)據(jù)速率，R表示第m無線網(wǎng)絡(luò)能提供的最大數(shù)據(jù)速率，i為該無線網(wǎng)絡(luò)已接入用戶數(shù)，a和b表示調(diào)節(jié)參數(shù)，如選取a＝0.5,b＝15。

以用戶終端請(qǐng)求的業(yè)務(wù)為會(huì)話類業(yè)務(wù)為例，用戶終端采集到的無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)列表如下：

步驟3、用戶終端根據(jù)特征信息和匹配度計(jì)算方法計(jì)算用戶終端與第1無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度

如圖2所示，用戶終端與第1無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度計(jì)算步驟如下：

步驟3.1、編碼，對(duì)第1無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)d₁₁,d₁₂,d₁₃,d₁₄,d₁₅,d₁₆的權(quán)重進(jìn)行實(shí)數(shù)編碼。

步驟3.2、生成初始種群，根據(jù)會(huì)話類業(yè)務(wù)規(guī)定各無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)權(quán)重的取值區(qū)間，當(dāng)前已接入用戶數(shù)權(quán)重取值區(qū)間為[0,3/18]、最大數(shù)據(jù)速率權(quán)重取值區(qū)間為[0,3/18]、丟包率權(quán)重取值區(qū)間為[0,2/18]、傳輸時(shí)延權(quán)重取值區(qū)間為[0,5/18]、時(shí)延抖動(dòng)權(quán)重取值區(qū)間為[0,4/18]、價(jià)格權(quán)重取值區(qū)間為[0,1/18]。

在不同無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)權(quán)重取值區(qū)間內(nèi)隨機(jī)初始化，每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)權(quán)重產(chǎn)生100個(gè)經(jīng)過實(shí)數(shù)編碼的初始權(quán)重，并且把初始權(quán)重歸一化到[0,1]區(qū)間，構(gòu)成1個(gè)100×1維列向量，將所有無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)初始權(quán)重列向量合并為1個(gè)100×6維矩陣，矩陣的每行構(gòu)成一種初始權(quán)重組合W，即每個(gè)初始權(quán)重組合W包括6個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)的權(quán)重取值，所有100個(gè)初始權(quán)重組合W構(gòu)成初始種群。

步驟3.3、按照以下公式計(jì)算在第k個(gè)權(quán)重組合W下用戶終端與第1無線網(wǎng)絡(luò)的匹配度C₁[k],k＝1,…,100：

其中，n＝1,…,6，由于0<a_1n<1，0<w_1n<1，v_1n[k]的最大值v_1n[k]的最小值

步驟3.4、選擇，在初始種群中選擇50％的初始權(quán)重組合W構(gòu)成新一代候選種群，初始權(quán)重組合被選中的概率與該初始權(quán)重組合W下計(jì)算得到的用戶終端與無線網(wǎng)絡(luò)的匹配度成正比，即對(duì)C₁[k],k＝1,…,100做降序排列，選擇前50％的初始權(quán)重組合構(gòu)成留作新一代候選種群。

步驟3.5、交叉變異，按照實(shí)數(shù)編碼規(guī)則下的變異規(guī)律對(duì)新一代候選種群執(zhí)行突變，這里以10％的突變概率對(duì)權(quán)重組合中權(quán)重實(shí)數(shù)編碼進(jìn)行變異，獲得新的權(quán)重組合并利用這些新權(quán)重組合依據(jù)步驟3.3計(jì)算匹配度；

步驟3.6、重插入，將通過選擇、交叉變異得到的匹配度高的權(quán)重組合插入新一代候選種群，替代匹配度低的權(quán)重組合生成新一代種群；

步驟3.7、判定新一代種群是否為最優(yōu)種群，計(jì)算新一代種群下的平均匹配度若平均匹配度小于閾值，用此時(shí)的種群替代初始種群并返回步驟3.3，重復(fù)執(zhí)行步驟3.3-3.6；若不小于閾值，則判定為最優(yōu)種群，最優(yōu)種群中權(quán)重組合下第1無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度為

步驟4、用戶終端斷開與第1無線網(wǎng)絡(luò)的連接，分別對(duì)第2至第4無線網(wǎng)絡(luò)重復(fù)步驟2、3，獲取用戶終端與這些無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度

步驟5、用戶終端比較所有無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配度得到最大最優(yōu)匹配度用戶終端選擇匹配度為的無線網(wǎng)絡(luò)接入保持。

最后需要說明的是，上述描述僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。