《Ad Hoc融合异构网络移动性管理与自适应配置研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ad Hoc融合异构网络移动性管理与自适应配置研究（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 硕士学位论文 MASTER THESIS 论文题目 Ad Hoc 融合融合异构异构网络网络移动性管理移动性管理与与 自适应配置自适应配置研究研究 学 科 专 业 计算机系统结构计算机系统结构 学 号 201221060212 作 者 姓 名 巫巫 振振 棠棠 指 导 教 师 汪汪 文文 勇勇 教教 授授分类号 密级 UDC注1 学 位 论 文 Ad hoc 融合融合异构网络移动性管理与自适应异构网络移动性管理与自适应配置研究配置研究 （题名和副题名） 巫振
2、棠巫振棠 （作者姓名） 指导教师 汪汪 文文 勇勇 教授教授 电子科技大学电子科技大学 成都成都 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 工学硕士工学硕士 学科专业 计算机系统结构计算机系统结构 提交论文日期 2015/03 论文答辩日期 2015/05 学位授予单位和日期 电子科技大学电子科技大学 2015 年 06 月 29 日 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。 REARCH ON MOBILITY MANAGEMENT AND AUTOCONFIGURATION IN HETEROGENEOUS AD HOC NETWORK CONVERGENCE A
3、Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Computer Systems Organization Author: Wu Zhentang Advisor: Wang Wenyong School : School of Computer Science 由于降低计算量， 在该式的基础上有研究人员为其增加了一个称为网络消除因子的参数，修改后式子为： 第三章 基于业务优先级的异构无线网络切换改进算法 25 = ,., 0, , (3-5) 上式中：与(3-
4、4)式相比增加的网络删除因子表示为,，其含义为：若接入点 n 对于业务 s 能满足其约束条件 j，则,的数值就为 1，否则,的数值为 0。 融合异构无线网中，基于目标函数的切换算法是一种在多约束条件下简单、直观并且有效的方法。其核心思想易于理解、实现起来也较为容易，与基于单因素的切换算法相比，它综合考量了多个要素，不但考察了用户终端的对网络的需求也兼顾了整个网络系统的特性， 通过调整权重因子还可以方便的调节各因素对目标函数的贡献，是个灵活、有效的解决方法。在该解决方案中，一个核心的步骤就是确定各因素的权重的数值大小， 计算一个合理的权重大小是该方案的难点之一。在该方案提出的初期，各因素的权重值
5、一般是直接指定的，它为一组固定的数值。 由于各因素对于不同的业务其影响有较大差异，因此采用一组固定数值的做法不能很好反映不同因素对不同业务影响程度， 对算法有效性有很大的影响。 美国著名运筹学家 A.L.Saaty 在七十年代中期， 提出 AHP(Analytic Hierarchy Process， 层次分析法)， 其方案的核心思想就是将要解决的问题进行层次化分析，逐层深入，一层一层细化，把问题的组成因素逐层分解，同时根据因素之间的相互作用构造出一个阶梯层次的结构化模型。该算法用特征向量法（Eigenvector Method，EM）对一个两两因素比较的相对重要性矩阵进行计算，来得到一组权重
6、值。Song 等人50就是在 AHP 的基础上计算出各个网络参数的权值，进而得到各个网络目标函数值，找出最佳网络接入点。 3.1.3.2 TOPSIS 切换算法 接近理想方案的序数偏好方法 TOPSIS 的核心思想为： 目标网络选择的依据的是候选网络的效用值与理论上理想网络的效用值之间的差值进行的， 即对目标网络的选取是选择候选网络中效用值与理想网络的效用值最接近的那个网络。 根据该算法，选取的目标网络将是逼近理想网络的。在理想网络中，构成该网络的各属性值均是最优的。 在该解决方案中，一般把 n 个候选网络、m 个属性当做几何系统中的 m 维空间中的 n 个点，用一个 n 行 m 列的矩阵表示
7、。该几何系统的解就是移动终端所有候选网络的效用值， 几何系统的最优解即为该移动终端在当前网络环境下最佳接入点，它是与理想解有着最小欧几里得距离的网络。用公式表示如下： = (3-6) 电子科技大学硕士学位论文 26 式中：表示 TOPSIS 切换算法得出的候选网络最佳接入点；N 为候选网络集；表示候选网络与理想网络效用值的逼近程度。 TOPSIS 切换算法的步骤如下： 1） 根据属性集和候选网络集，建立一个标准化的判决矩阵。这里要将各属性值换算成无量纲的属性值，属性值通过下式进行归一化处理，使得每个属性值的向量长度相同，决策矩阵 R 的每个属性表示为。 =2=1(3-7) 2） 通过各属性的权
8、值和步骤 1 的标准化决策矩阵建立加权标准化判决矩阵。各属性权值一般为一个向量，表示为 w=(1, 2, 3, )， =1= 1。加权判决矩阵 V 通过权值向量与决策矩阵 R 相乘的结果。 = 11,12,1 21,22,2 1,2, = 111,212,1 121,222,2 11,22, (3-8) 3） 计算理想解与负理想解。 A= (| ),(| ) = 1,2, (3-9) A+= (| ),(| ) = 1+,2+,+, (3-10) 式中：A，A+分别表示负理想解与理想解，分别表示效益型属性和成本型属性。 4） 计算欧几里得距离。 a) 到负理想解的距离： = ( )2 =1 (
9、3-11) b) 到理想解的距离： += ( +)2 =1 (3-12) 5） 计算候选网络与理想网络的逼近程度。 +=1+1, 0 时，表明当前与移动终端连接的网络不能满足移动终端对网络的需求，此时终端需从可用未连接的网络中选择 k 个新网络合并到已连接网络作为候选网络集合，此时 = 1,2,|( )。从可用未连接网络选取候选网络的流程方法如下： a) 根据切换触发的原因，如终端发起了新的业务或是某些业务的 QoS发生了改变等。候选网络的选择应该优先满足这些业务需求，因为这样可以让候选网络集尽快的满足业务对网络的需求。 b) 选取一个新的网络加入候选网络后， 要根据新加入网络的业务承载能力跟
10、新候选网络的传输能力。 若此时候选网络集合已能满足终端业务的需求，跳到步骤 c)，否则回到步骤 a)。 c) 判断候选网络的承载能力是否已经远远的满足业务的需求， 此处可通过设置一个门限值来判断。若是，则移除一些链路质量较差的网络，然后更新候选网络的业务承载能力，否则候选网络选取流程结束。 3.3.4 确定业务优先级与属性权重 1）确定业务优先级 3GPP TS 23.107 规范，其将业务的类型进行了划分，其中包括会话型、流传输业务、 交互型业务、 后台型业务等， 其代表性业务对应为 VoIP、 Video streaming、Web browsing、Email，并规定了相应的 QoS 要
11、求。在一个移动终端上，可能同时有多种类型的活动业务，根据 3GPP TS 23.107 对各类型业务 QoS 的规定，本算法的业务优先级设置按照各业务对时延的敏感程度，从高到底依次设置。 如上述四种业务的时延要求依次为 。 在进行网络切换时，业务的选择顺序依据下式进行： = (3-22) 选取出优先级最高且未进行网络资源配置的业务， 然后根据本文提出的网络负载均衡与业务优先级相结合的切换改进策略选择最佳的接入点， 其余活动业务按照相同的方法进行。 2）确定属性权重 电子科技大学硕士学位论文 36 由于不同的业务对网络 QoS 的要求差异较大，因此在对每一项业务选择接入点时，需根据其对网络的需求
12、各自设置权重，权重的设置要表征出其对网络的特殊需求，如实时业务，时延、抖动的权重就应当大于带宽的权重；对于非实时业务要考虑的因素包括费用、用户喜好等因素，具体权值需根据业务要求相应的设置。 在现有研究中，对权重的设置方式主要包括如下几种： a) 用户设置。根据操作人员的经验对业务的一组权值进行设置。 b) 网络设置。根据异构无线网络系统当前的网络统计指标设置权值。 c) AHP。层次分析法 AHP 是多属性网络切换算法中权值设定的常用方法。如前文所述，它用特征向量法对一个两两因素比较的相对重要性矩阵进行计算，得到一组权重值。 3.3.5 网络负载均衡与业务优先级结合的候选网络排序 确定候选网络
13、集合后，根据业务优先级的类型对终端上活动业务进行排序。通过式(3-22)，依次选出每一项业务，对候选网络排序。排序依据本文 3.3.2 节提出的网络负载均衡与业务优先级结合的改进策略进行。具体步骤如下： 1) 根据多属性决策算法如 SAW、TOPSIS 等传统垂直切换算法得出各候选网络效用值。 2) 根据各接入点广播的负载信息， 根据公式(3-19)计算出候选网络的平均负载L。将各接入点的负载信息与L比较，得出各接入点的网络负载影响因子。 3) 确定效用函数权重和网络负载权重。 4) 根据式(3-20)计算各接入点目标函数,值。 5) 对候选网络的,值进行排序。 3.3.6 目标网络的选择与切换 设业务 s 候选网络集的目标函数值最大为， 业务 s 当前连接网络的目标函数值为。 1）若
