1.一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,包括以下步骤:
101、检测当前网络RSS是否小于触发切换阈值,当RSS低于触发切换阈值时,检测当前范围内的所有网络,若有满足终端需求的网络,切换到候选网络中满足终端需求且覆盖半径最大的网络;若没有满足终端需求网络,则选择RSS最大的网络,切换到目标网络,最后标记候选集中未被标记网络;
102、根据步骤101得到的标记结果,当前网络RSS大于触发切换阈值时,当移动终端进入新的网络时进行自适应切换判决,移动终端获取当前网络参数和目标网络参数,然后使用切换等级评估算法计算切换因子;其次,通过移动终端切换状态矩阵计算网络性能收益;
再次,将切换因子与和网络性能收益作为模糊逻辑系统的输入进行最终切换判决;最后,根据是否触发切换标记未被终移动端连接的网络。
2.根据权利要求1所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,若终端进入到新的网络范围内,根据步骤102得到当前网络和目标网络的属性参数,具体包括步骤:
移动终端i接收到基站j的RSS值可以表示为:RSS(dij)=ρ‑ηlg(dij)+ξ (1)其中dij表示移动终端i与网络j之间的距离,ρ为信号发射功率,η为路径损耗因子,ξ满足均值为0,方差为σ1的随机高斯变量;
当移动终端数量在额定数量之下时,移动终端能够获得固定值带宽值,超过额定数量时各移动终端均分该网络的总带宽,则移动终端i能够从网络j获得的带宽表示如下:其中cuj表示当前连接到网络j中的移动终端数量,base_bwj表示终端数量cuj小于网络j的额定数量δj时,网络j能够为终端提供的带宽,total_bwj表示网络j的能够提供的最大吞吐量;
根据时延与网络负载成正相关关系,将时延与负载之间的关系设置为指数函数关系,并且设定时延范围为0到120毫秒,则网络j的时延可表示为:3
D(lj)=τj+(5lj) (3)其中,lj表示网络j的负载,且lj=γ·cuj/chj,γ为调整系数,chj为网络j的信道数量,τj为网络自带的属性时延;
丢包率与网络负载也为正相关关系,且丢包率的增加特点是先慢后快,最后缓慢增加达到丢包率的限定值,采用对指数函数积分的方式计算丢包率,且丢包率限定值设置为
0.5,则丢包率计算公式如下:
3.根据权利要求1所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,根据当前网络和目标网络性能是否能满足移动终端需求,提出切换等级评估方法,将网络性能与终端需求的关系转换为切换因子,并将其作为是否触发切换的主要依据,切换等级评估方法根据终端需求、当前网络性能和目标网络性能三者之间的关系,将切换分为三个等级:(1)当前网络满足终端需求,目标网络不满足终端需求;此时不需要触发切换,切换因子为1;(2)当前网络和目标网络均能够满足终端需求,此时是否切换主要取决于网络性能收益,切换因子为2;(3)当前网络不满足终端需求,目标网络满足终端需求,此时需要切换到目标网络中,切换因子为3,切换因子值越大,触发切换的可能性就越高。
4.根据权利要求3所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,网络性能与终端需求的关系除以上讨论的三种情况外还有一种情况:当前网络和目标网络性能均不能满足终端需求,此时为了提高终端需求满意度,需要根据当前网络和目标网络性能之间的差距调整切换因子,调整依据为当前网络性能优于目标网络时,当前网络性能越好切换因子越小,当目标网络性能优于当前网络时,目标网络性能越好切换因子越大;
考虑到两个网络性能差距较小时,移动终端触发切换获得的收益不高,所以,当网络均不能满足终端需求,且两个网络性能差异较小时,保持移动终端不触发切换,在进行切换因子转换时,根据网络参数分为收益性参数和代价类参数,方法分别使用不同的函数计算。
5.根据权利要求4所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,切换等级因子计算函数如下:其中,re,cp,tp分别为终端需求、当前网络参数和目标网络参数,f1为计算收益性网络参数的切换因子转换函数,f2为计算代价性网络参数的切换因子转换函数;
通过切换因子转换函数可以得到每个参数的切换因子,然后将各个参数的切换因子相加得到综合切换因子。
6.根据权利要求5所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,当多个终端同时切换到一个网络中时,当移动终端进入一个新的网络中时会对该网络进行切换判决,未被该移动终端接入的网络会被移动终端标记,该移动终端在标记时间结束前不再对被标记的网络进行切换判决;当移动终端标记的网络计时器将要结束时,标志着下一时刻移动终端会再次与该网络进行切换判决;此时,移动终端将其需求信息和当前网络的参数信息发送给计时器将要结束的网络,该网络进行切换等级评估,根据评估的切换等级判断下一时刻该移动终端是否会接入,以此得到下一时刻网络覆盖范围内移动终端的切换状态;
通过以上方法可获得切入状态矩阵C和切出状态矩阵o,若移动终端i下一刻将切换入网络j中,则cji=1;同理,若移动终端i下一刻将切出网络j,则oji=1;
通过移动终端切换状态矩阵,计算下一时刻网络的负载情况,然后结合当前移动终端的切换状态,可得到切换后的网络性能收益,通过切换状态矩阵可以计算下一时刻连接到网络j的移动终端数量为:
其中,cunw,j,cunx,j分别为当前时刻和下一时刻连接到网络j的移动终端数量,m为移动终端的数量,oji、cji分别表示终端i下一刻是否切换入或切出网络j中,接下来使用网络当前时刻和下一时刻的负载,计算切换之后网络的性能收益情况,网络性能收益计算如下:其中,lj,1,lj,2分别表示网络j切换前和切换后的负载率;如果网络j为移动终端当前连接的网络,则其切换前后的负载为:lj,1=γ·cunw/chj,lj,2=γ(cunx‑1)/chj。当网络j为目标网络时,则其切换前后的负载为:lj,1=γ·cunw/chj,lj,2=γ(cunx+1)/chj。常数μ_delay和μ_plr分别表示时延和丢包率的调整系数;
经过计算得到当前网络和目标网络的性能收益分别为Ecur和Etar,则切换后网络整体性能收益为:
ΔE=Ecur+Etar (10)。
7.根据权利要求6所述的一种超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法,其特征在于,在满足终端需求的前提下均衡网络负载,切换的最终决策采用模糊逻辑系统,根据切换因子和网络性能收益值的范围和分布特点,得到切换因子的隶属度函数,其中输入参数的隶属度函数使用梯形隶属度函数设计,输出参数使用三角形隶属度函数设计;
并将输入参数和输出参数的模糊等级定义为{低、中、高}。根据先满足终端需求再均衡负载的要求,在模糊逻辑规则中将切换因子作为切换判决的主要依据,在得到输出值后,进行最终切换判决。