專(zhuān)利名稱(chēng)：一種面向用戶(hù)應(yīng)用的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇實(shí)現(xiàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域通信優(yōu)化技術(shù)，尤其涉及異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)中資源管理和接入網(wǎng)絡(luò)選擇的自適應(yīng)管理方法。
背景技術(shù)：
未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是各種不同接入技術(shù)之間共存且無(wú)法相互替代的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)。各種不同網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)如WiFi、WiMAX、UMTS，甚至包括衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及MANET(Mobile Ad Hoc Networks)等其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)均可以實(shí)現(xiàn)基于IP的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)，這些接入方式互聯(lián)互通構(gòu)成無(wú)縫融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如

圖1所示。不同接入網(wǎng)絡(luò)因其技術(shù)的差異性以及彼此不兼容的特點(diǎn)給用戶(hù)和運(yùn)營(yíng)商均帶來(lái)諸多不便，例如正在服務(wù)的應(yīng)用業(yè)務(wù)難以在不同的網(wǎng)絡(luò)間保持實(shí)時(shí)通暢，終端在多網(wǎng)融合區(qū)域通信時(shí)，缺乏支持接入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化選擇的統(tǒng)一方法；運(yùn)營(yíng)商則面臨如何充分利用網(wǎng)絡(luò)資源以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效用最大化的問(wèn)題。另一方面，隨著流媒體等業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶(hù)應(yīng)用業(yè)務(wù)呈現(xiàn)多樣性的特點(diǎn)，各種綜合性業(yè)務(wù)層出不窮，因而，傳統(tǒng)的支持單接口的用戶(hù)終端難以滿(mǎn)足用戶(hù)業(yè)務(wù)及融合網(wǎng)絡(luò)需求，迫切需要研發(fā)支持多接口、異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)融合的、通用化移動(dòng)終端。在多網(wǎng)絡(luò)融合場(chǎng)景下，多模終端用戶(hù)應(yīng)能夠根據(jù)各接入網(wǎng)絡(luò)特性、用戶(hù)終端特性及業(yè)務(wù)需求，優(yōu)化選擇接入網(wǎng)絡(luò)。由于各接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，用戶(hù)業(yè)務(wù)特性的復(fù)雜性及用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)選擇傾向的各異性，如何有效實(shí)現(xiàn)各類(lèi)復(fù)雜因素的綜合分析與折衷，智能地、自適應(yīng)地為用戶(hù)選擇最優(yōu)接入網(wǎng)絡(luò)具有重要理論及工程意義。如申請(qǐng)?zhí)枮?00610002102. 2的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“一種用于移動(dòng)流媒體傳輸?shù)臒o(wú)縫切換的方法”，提出一種用于無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)中的移動(dòng)流媒體傳輸?shù)臒o(wú)縫切換方法，采用多路自適應(yīng)傳輸速率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)傳輸層的無(wú)縫切換，以便最大可能地利用接收端的可用帶寬，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)流媒體在傳輸層的穩(wěn)定傳輸與平滑切換。其技術(shù)特點(diǎn)是調(diào)節(jié)單一，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性較弱。申請(qǐng)?zhí)枮?00610079453的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的分布式無(wú)線資源管理系統(tǒng)和方法”主要通過(guò)比較各接入網(wǎng)負(fù)載因素，確定終端切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。其技術(shù)特點(diǎn)是優(yōu)化形式固定、缺乏靈活性；不適于復(fù)雜可變的現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，面對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的日益復(fù)雜性和業(yè)務(wù)應(yīng)用的綜合性趨勢(shì)，目前仍沒(méi)有很好的解決網(wǎng)絡(luò)選擇問(wèn)題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)未來(lái)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)支持面向用戶(hù)透明、智能的、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入應(yīng)用需求而提出，提供了一種基于移動(dòng)終端自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)選擇實(shí)現(xiàn)裝置、方法，支持多模用戶(hù)終端對(duì)異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息、用戶(hù)個(gè)性化信息及用戶(hù)業(yè)務(wù)特性的實(shí)時(shí)收集及智能處理，根據(jù)終端特性、應(yīng)用需求及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息自適應(yīng)優(yōu)化選擇接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)特性面向用戶(hù)透明化、應(yīng)用業(yè)務(wù)特性面向終端通用化，增強(qiáng)多模終端對(duì)綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用的支持能力以及復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的自適應(yīng)能力，并有效提升融合網(wǎng)絡(luò)綜合性能、提高用戶(hù)QoS滿(mǎn)意度。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括在用戶(hù)終端設(shè)備中增加一種面向用戶(hù)自適應(yīng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)選擇裝置，基于信息感知平面、資源優(yōu)化平面以及網(wǎng)絡(luò)終端交互平面三層平面化的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)用戶(hù)終端的自學(xué)習(xí)、自?xún)?yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的智能管理，并滿(mǎn)足面向未來(lái)的移動(dòng)終端通用化的發(fā)展趨勢(shì)。本發(fā)明提出一種自適應(yīng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)選擇裝置包括
終端特性感知模塊該功能模塊讀取終端特性信息，包括移動(dòng)終端速度、位置、電池電量及服務(wù)費(fèi)用等，根據(jù)周期測(cè)定增量更新相應(yīng)信息，通過(guò)與信息智能管理模塊的交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端特性的信息管理及前期處理。用戶(hù)應(yīng)用分析模塊該功能模塊感知獲取用戶(hù)業(yè)務(wù)特性，分析業(yè)務(wù)對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)性能需求，為信息智能管理模塊提供業(yè)務(wù)敏感變量?jī)?yōu)先級(jí)排序的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊該功能模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊獲取可用網(wǎng)絡(luò)各層信息，將監(jiān)測(cè)到的各接入網(wǎng)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層及傳輸層的狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)傳送至信息智能管理模塊，作為網(wǎng)絡(luò)預(yù)選擇參數(shù)信息。信息智能管理模塊該模塊接收來(lái)自終端特性感知模塊、用戶(hù)應(yīng)用分析模塊及網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊的數(shù)據(jù)，根據(jù)終端特性信息、用戶(hù)業(yè)務(wù)需求特性及可用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，對(duì)候選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，確定候選網(wǎng)絡(luò)使用優(yōu)先級(jí)，并對(duì)業(yè)務(wù)敏感變量進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，以確定接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量特性的優(yōu)先級(jí)，并智能反饋至資源優(yōu)化平面的網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊。網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊該模塊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的模擬逼近非線性函數(shù)的特征，對(duì)來(lái)自信息智能管理模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性映射，模擬接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)敏感特性與用戶(hù)應(yīng)用需求的相關(guān)性。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模思想，將經(jīng)信息智能管理模塊處理的終端特性及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息作為輸入信號(hào)，將用戶(hù)應(yīng)用分析特性作為閾值信號(hào)和教師信號(hào)，通過(guò)學(xué)習(xí)各網(wǎng)絡(luò)接入及運(yùn)行過(guò)程，獲得網(wǎng)絡(luò)QoS參量在不同網(wǎng)絡(luò)模擬中的權(quán)值，并將這些優(yōu)化權(quán)值傳送到網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)自信息智能管理模塊處理后的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)選擇判別變量的信息給網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊。如可根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種面向用戶(hù)應(yīng)用的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇裝置，其特征在于，包括(1)終端特性感知模塊，感知獲得移動(dòng)終端自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能力消耗、及費(fèi)用信息；(2)用戶(hù)應(yīng)用分析模塊，分析用戶(hù)歷史數(shù)據(jù)，獲得用戶(hù)的使用偏好，用戶(hù)的使用時(shí)段、 業(yè)務(wù)類(lèi)別、業(yè)務(wù)量，為信息智能管理模塊提供數(shù)據(jù)；(3)網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息定向性收集，獲取可用網(wǎng)絡(luò)各層狀態(tài)信息，將其狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)傳送至信息智能管理模塊；(4)信息智能管理模塊，接收終端特性感知模塊、用戶(hù)應(yīng)用分析模塊及網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊的數(shù)據(jù)，根據(jù)終端特性、用戶(hù)業(yè)務(wù)特性及可用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，對(duì)候選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，對(duì)業(yè)務(wù)敏感變量進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，并反饋至網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊；(5)網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊，對(duì)信息智能管理模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性映射，模擬接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)敏感特性與用戶(hù)應(yīng)用需求的相關(guān)性，將用戶(hù)QoS特性作為閾值信號(hào)和教師信號(hào)，通過(guò)學(xué)習(xí)各網(wǎng)絡(luò)接入及運(yùn)行過(guò)程，獲得QoS特性在不同網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化權(quán)值，并將這些優(yōu)化權(quán)值傳送到網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊，根據(jù)輸出信號(hào)與教師信號(hào)之間的差值及輸入信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化權(quán)值的更新，并將這些優(yōu)化權(quán)值傳送到網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊；(6)網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊，根據(jù)優(yōu)化權(quán)值選擇最優(yōu)接入網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇裝置，其特征在于，根據(jù)公式確定網(wǎng)絡(luò)中第個(gè)輸入優(yōu)化參量對(duì)服務(wù)質(zhì)量的第j個(gè)特性參量的優(yōu)化權(quán)值W & ,其中，M為優(yōu)化參量類(lèi)型數(shù)目、L為輸出業(yè)務(wù)敏感特性參量類(lèi)型數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇裝置，其特征在于，所述輸出信號(hào)的獲取具體包括，輸入信號(hào)向量Xf ,經(jīng)過(guò)線性加權(quán)及閾值信號(hào)0的偏置，并通過(guò)非線性激勵(lì)函數(shù)的映射，獲得輸出信號(hào)二/(FF^vXf — <9)；進(jìn)行優(yōu)化權(quán)值的更新具體包括， 根據(jù)公式^二 (f +1) = %iJfk(t) + fj(f.; —定網(wǎng)絡(luò)^中第^個(gè)輸入JrC“^1‘' 4￡優(yōu)化參量對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的第/個(gè)特性參量的下一次優(yōu)化權(quán)值，其中，”為學(xué)習(xí)率，f為學(xué)習(xí)次數(shù)，I^、Vff分別表示第j個(gè)網(wǎng)絡(luò)的第/個(gè)業(yè)務(wù)敏感判定參量的理想輸出值、實(shí)際輸出值,表示網(wǎng)絡(luò)i中輸入信號(hào)向量:^的第糴個(gè)輸入優(yōu)化參量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇裝置，其特征在于，根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型以及用戶(hù)使用的歷史數(shù)據(jù)確定的服務(wù)質(zhì)量特性參量為連接時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、包丟失率、帶寬的優(yōu)先級(jí)排序。
5.一種面向用戶(hù)應(yīng)用的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包括以下步驟終端特性感知模塊感知獲得移動(dòng)終端自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能量消耗、及費(fèi)用信息；用戶(hù)應(yīng)用分析模塊對(duì)用戶(hù)歷史數(shù)據(jù)分析，獲得用戶(hù)的使用偏好，用戶(hù)偏好使用時(shí)段、業(yè)務(wù)類(lèi)別、業(yè)務(wù)量，為信息智能管理模塊提供數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊收集網(wǎng)絡(luò)信息，獲取可用網(wǎng)絡(luò)各層狀態(tài)信息，將其狀態(tài)信息實(shí)時(shí)傳送至信息智能管理模塊；信息智能管理模塊接收終端特性感知模 ±夬、用戶(hù)應(yīng)用分析模塊及網(wǎng)絡(luò)信息收集模塊的數(shù)據(jù)，根據(jù)終端特性、用戶(hù)業(yè)務(wù)特性及可用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，對(duì)候選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，對(duì)業(yè)務(wù)敏感變量進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，并反饋至網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊；網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊對(duì)信息智能管理模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性映射，模擬接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)敏感特性與用戶(hù)應(yīng)用需求的相關(guān)性，將用戶(hù)QoS特性作為閾值信號(hào)和教師信號(hào)， 通過(guò)學(xué)習(xí)各網(wǎng)絡(luò)接入及運(yùn)行過(guò)程，獲得網(wǎng)絡(luò)QoS參量在不同網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值，并將這些優(yōu)化權(quán)值傳送到網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊；網(wǎng)絡(luò)選擇判決模塊，根據(jù)優(yōu)化權(quán)值判決選擇最優(yōu)接入網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包含以下算法根據(jù)公式
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，所述輸出信號(hào)的獲取具體包括,輸入信號(hào)向量Xi,經(jīng)過(guò)線性加權(quán)及閾值信號(hào)0的偏置，并通過(guò)非線性激勵(lì)函數(shù)的映射,獲得輸出信號(hào)
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，其特征在于，根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型以及用戶(hù)使用的歷史數(shù)據(jù)確定的服務(wù)質(zhì)量特性參量為連接時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、包丟失率、帶寬的優(yōu)先級(jí)排序。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)選擇實(shí)現(xiàn)裝置及方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。感知終端自身的宏微觀特性，根據(jù)用戶(hù)應(yīng)用狀態(tài)和使用偏好分析確定業(yè)務(wù)敏感變量，基于終端特性、應(yīng)用需求及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)使用優(yōu)先級(jí)和業(yè)務(wù)QoS敏感度優(yōu)先級(jí)排序，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自適應(yīng)建模，獲取用戶(hù)終端接入網(wǎng)絡(luò)后的QoS特性，根據(jù)信息智能管理模塊的指導(dǎo)信息及網(wǎng)絡(luò)智能模擬模塊的實(shí)際輸出進(jìn)行接入網(wǎng)絡(luò)的判定，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間的切換處理。本發(fā)明自適應(yīng)優(yōu)化選擇接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，有效實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)特性面向用戶(hù)透明化及應(yīng)用業(yè)務(wù)特性面向終端通用化。
文檔編號(hào)H04W16/16GK102256266SQ20111018536
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者周偉光, 柴蓉, 蒲顯森, 陳前斌 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)