UMTS-WLAN异构网络融合中垂直切换算法改进的研究
发布时间：2017-05-09 23:13
本文关键词：UMTS-WLAN异构网络融合中垂直切换算法改进的研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：为了满足用户对服务质量(Quality of Service,QoS)的需求,充分利用不同网络的互补特性实现网络间的融合是未来网络的趋势,也是研究的热点。垂直切换算法是异构网络切换的关键技术之一。本文的研究工作是将UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)网络和WLAN网络这两个不同接入技术的网络融合,根据用户的业务需求,针对不同的问题设计出相应的高效垂直切换算法,通过性能仿真来证明提出的算法能够有效的改进切换的性能,这是本文的重点。论文主要研究内容如下:(1)本文以文献[4]提出的层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)为基础,考虑到层次分析法在构建判断矩阵的过程中,由于决策者的影响,具有很大的主观性,会影响切换性能的客观性。基于这个问题,我们提出了层次分析法和熵值法相结合的垂直切换算法。此算法基于代价函数,将网络RSS(接收信号强度)、带宽、用户偏好、价格作为网络的属性参数,根据AHP和熵值法相结合的方法得到上述参数的权重,由于熵值法能够客观性的度量网络之间的差异性,通过与AHP结合能客观的平衡网络属性参数的权重,根据代价函数的大小选择切换目标网络。在切换判决阶段加入了切换延时器来减少非必要的频繁切换。仿真结果证明,与文献[4]中引入AHP基于代价函数的垂直切换算法相比,本文提出的算法,在不影响移动端业务的情况下,切换次数降低了3次,减少了不必要的切换,减少了乒乓效应。(2)本文提出引入预判决的垂直切换算法,该算法以效用函数为基础,考虑到不同网络所能提供的最大带宽、最大发射功率和接收器的阈值不同,将会影响切换判决的有效性和公平性,提出将信号强度(RSS)和带宽归一化,利用效用函数值来更有效的确定切换目标网络。由于在判决阶段加入延时器是对切换进行强制性的约束,不能实际准确的判定是否切换,本文在垂直切换的判决阶段,引入差分预测算法来预测网络下一时刻的值,并对预测的下一时刻的值进行进一步的约束来准确的判断切换是否执行,如果目标网络和当前网络信号强度的预测值都满足各网络设定的阈值(UMTS阈值为-42db,WLAN阈值为-40db),则进行切换。仿真的结果验证,相对于RSS算法和传统的效用函数,该算法的切换次数降低了10和2次,切换次数得到了减少,切换性能得到提高。(3)由于引入预判决的算法是基于移动端匀速运动的模型考虑,不能反应某些现实情况,并且某些业务类型(如语音业务)需要很高的实时性,移动端速度过高会导致频繁的切换,甚至导致严重的掉话率。为了解决这种存在的问题,本文提出了一种基于加速度的引入预判决的垂直切换算法。该算法是根据移动端速度状态以及业务状态来选择最优的网络作为目标切换网络,设定了速度阈值为15m/s。通过与RSS算法、传统的效用函数和引入预判决的切换判决算法进行对比分析,结果显示,切换次数分别降低了13次、3次和1次;切换呼叫掉线率分别降低了4.2%、2.1%和1.2%,新呼叫阻塞率分别降低了4.2%、2.7%和1.8%。三个性能指标的提升证实了该算法性能的优越性。
【关键词】：异构网络 垂直切换 AHP算法 熵值法 预判决 掉话率
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
【目录】：
- 摘要4-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-15
- 1.1 引言10-11
- 1.2 异构网络中垂直切换的研究现状11-12
- 1.3 本文的研究内容和论文结构12-15
- 第二章 UMTS/WLAN异构无线网络15-25
- 2.1 UMTS系统概述15-17
- 2.1.1 UMTS系统网络介绍15-17
- 2.1.2 UMTS关键技术17
- 2.2 WLAN网络概述17-22
- 2.2.1 WLAN简介17-18
- 2.2.2 WLAN的特点18-19
- 2.2.2.1 无线局域网的优点18
- 2.2.2.2 无线局域网的局限性18-19
- 2.2.3 WLAN组网及关键技术19-22
- 2.2.3.1 WLAN组网19-20
- 2.2.3.2 WLAN的关键技术20-22
- 2.3 UMTS/WLAN网络融合的方案22-24
- 2.4 本章小结24-25
- 第三章 异构无线网络中切换技术的研究25-38
- 3.1 移动性管理技术25-28
- 3.1.1 异构网络中的移动性管理25-26
- 3.1.2 移动性管理的主要功能26-28
- 3.2 异构网络中的切换技术28-32
- 3.2.1 切换的分类29-30
- 3.2.2 切换的控制方式30-31
- 3.2.3 垂直切换的三个阶段31-32
- 3.3 垂直切换判决算法32-37
- 3.3.1 基于接收信号强度(RSS)的算法32-33
- 3.3.2 多属性决策判决算法33-36
- 3.3.3 基于人工智能和模糊逻辑36-37
- 3.4 本章小结37-38
- 第四章 改进的基于代价函数的垂直切换算法的分析与研究38-52
- 4.1 基于信号强度的垂直切换算法38-41
- 4.1.1 算法融合环境设置39
- 4.1.2 仿真相关参数设置39-40
- 4.1.3 算法仿真结果40-41
- 4.2 基于传统代价函数的垂直切换算法41-44
- 4.2.1 代价函数概述41-42
- 4.2.2 基于代价函数垂直切换算法流程图42
- 4.2.3 算法融合环境设置42-43
- 4.2.4 仿真相关参数设置43
- 4.2.5 算法仿真结果43-44
- 4.3 改进的基于代价函数的垂直切换算法44-51
- 4.3.1 改进的基于代价函数的切换判决以及判决流程44-46
- 4.3.2 层次分析法和熵值法求参数权重46-49
- 4.3.2.1 层次分析法求权重46-48
- 4.3.2.2 熵值法求权重48-49
- 4.3.3 实验测试与结果分析49-51
- 4.3.3.1 仿真环境设置49-50
- 4.3.3.2 仿真参数设置50
- 4.3.3.3 仿真结果分析50-51
- 4.4 本章小结51-52
- 第五章 引入预判决以及改进的垂直切换判决算法52-65
- 5.1 效用函数的设计52-54
- 5.1.1 常规效用函数52
- 5.1.2 效用函数的改进52-54
- 5.2 引入预判决的垂直切换判决算法54-58
- 5.2.0 异构无线网络融合环境54
- 5.2.1 算法仿真参数设置54-55
- 5.2.2 差分预测算法和预判决模型55-56
- 5.2.2.1 差分预测算法55
- 5.2.2.2 预判决模型55-56
- 5.2.3 改进的效用函数和差分预测信号强度的仿真结果56-57
- 5.2.4 算法仿真结果及分析57-58
- 5.3 基于速度的引入预判决的垂直切换判决算法58-64
- 5.3.1 异构无线网络环境58
- 5.3.2 算法原理和流程图58-60
- 5.3.3 移动端模型和切换性能指标60
- 5.3.3.1 用户到达模型60
- 5.3.3.2 切换性能指标60
- 5.3.4 算法仿真结果与分析60-64
- 5.3.4.1 仿真参数设置60-61
- 5.3.4.2 结果分析61-64
- 5.4 本章小结64-65
- 第六章 总结与展望65-67
- 6.1 论文工作总结65
- 6.2 今后工作展望65-67
- 参考文献67-72
- 攻读学位期间的研究成果72-73
- 致谢73
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本文编号：353525
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