基于模糊逻辑的异构无线网络选择算法研究

发布时间：2020-08-06 21:13

【摘要】：随着移动互联网的不断发展,用户的业务也从单一的通话需求发展为多元化、多种类的业务需求。主流的两种无线网络技术:移动通信系统和无线局域网系统互有优劣,无法相互替代,因此当前的无线网络环境都是多种网络接入技术、多种无线网络共存的异构无线网络的环境。在这种情况下,为了保障用户良好的业务体验,如何选择出最适合用户业务需求的网络并进行切换成为了异构无线网络融合中的热点与难点。一个优秀的网络选择算法既能保证在动态的异构网络环境下用户业务随时具有最佳的QoS,同时也保证在切换发生时,切换对业务产生的影响非常小。本文提出了两种基于模糊逻辑的异构无线网络选择算法。第一种算法是基于正态模糊数的异构无线网络选择算法(Network Selection Algorithm based on Normal Fuzzy Numbers,NSANFN),它使用正态模糊数替代了传统Fuzzy AHP(Fuzzy Analytic Hierarchy Process)方法中的三角模糊数,克服了三角模糊数固有的缺陷,并利用改善的基于正态模糊数的Normal Fuzzy Extent Analysis Method(NFEAM)计算网络属性的权重,最后结合TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)方法对候选网络排序,选出最佳网络。实验表明,算法计算出的权重值更符合人们的表述,且具有更高的选网准确率。第二种算法是考虑密集网络环境下基于模糊推理的异构无线网络选择算法(Network Selection Algorithm based on Fuzzy Inference in Dense Networks,NSAFIDN),它首先利用正态隶属度函数对网络属性参数值进行模糊化处理,然后根据模糊推理规则库进行模糊推理后,输出候选网络的网络评价所隶属的模糊集,之后利用改进的适用于正态隶属度函数的梯级平均综合表示法解模糊得到精确值,并对精确值排序,选择具有最高精确值网络中的一个接入。实验表明,算法能够有效缩短网络选择的时间,同时选出的网络能在TOPSIS算法中排名前列,达到算法的预期目标。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92
【图文】：

示意图,移动通信系统,无线局域网

二十一世纪的今天，人们的日常生活都已经离不开互联网。人们能够随时随地速互联网带来的便利服务，移动通信系统和无线局域网的飞速发展功不可没。我窝移动通信系统在短短 30 年的时间里，经历了从低带宽到高带宽，从单一业务类业务，从范围小信号差到全球通的蜕变。从第一代移动通信系统(1G)的部署开通信时代，到第二代移动通信系统(2G)的模拟通信技术到数字通信技术的转化，今智能终端时代第三代(3G)和第四代移动通信系统(4G)的高速稳定，以及在不远即将到来的第五代移动通信系统(5G)，蜂窝移动通信系统不断升级进化，为用户高带宽、更低时延、更加稳定的服务。无线局域网主要包括 WLAN 和全球微波入技术(WiMax)。WLAN 以 IEEE 802.11 系列标准为基础，主要提供小范围内的价的高带宽互联网接入服务，而 WiMax 以 IEEE802.16 系列标准为基础，主要提离传输的高带宽接入。两种技术的示意图如图 1-1。

拓扑图,无线网络,异构,拓扑图

华南理工大学工程硕士学位论文第二章异构无线网络切换技术与模糊逻辑研究2.1 异构无线网络融合异构无线网络融合的目的是根据用户的设置偏好、业务类型的特征，以及用户终端的状态，为用户选择最佳的无线网络进行连接，保证 QoS。常见的异构无线网络环境如图 2-1。

垂直切,换流,网络接入技术

第二章异构无线网络切换技术与模糊逻辑研究一个基站的覆盖范围进入另一个基站覆盖范围，或当前网络的性能已不能满足业务的QoS 时，就会发生网络切换。网络切换从切换前后的网络接入技术是否相同可以分为水平切换和垂直切换[25]。水平切换指的是切换前后两个网络的网络接入技术是一样的，而垂直切换指的是切换前后两个网络的网络接入技术是不一样的。水平切换相对简单，一般来说在切换时只需要根据信号强度来判断是否需要切换，水平切换的切换时延低。垂直切换相对复杂，需要考虑网络的多个属性，经过一定的计算来判断是否需要切换，垂直切换的切换时延相对较高。垂直切换相对于水平切换更为复杂，因此也是异构无线网络融合的研究热点。垂直切换的主要流程如图 2-2。

【参考文献】