張曉偉

泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 泰安 271000

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以計(jì)算機(jī)近年來得到完善迅速的發(fā)展，無線移動通信的多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給用戶提供了多種選擇，如CDMA、GSM、WLAN、UMTS等。這種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)可以使用戶在網(wǎng)絡(luò)交流信息，查詢所需資源是由多種不同選擇。因此實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)存在多個無線網(wǎng)絡(luò)狀況下，幫助用戶進(jìn)行最有效的網(wǎng)絡(luò)連接對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的研究具有重要的實(shí)際意義。

在一個區(qū)域內(nèi)多個異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)并存情況下，網(wǎng)絡(luò)選擇的常見算法中有集中式選擇算法和分布式選擇算法。集中式選擇算法是指在確定特殊網(wǎng)絡(luò)需求后選擇合適的網(wǎng)絡(luò)接入，對網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算、處理能力有很高要求。 分布式選擇網(wǎng)絡(luò)算法針對移動終端（用戶）， 這與普及度越來越高的移動終端的智能化相適應(yīng)。 用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行登錄鏈接，目前常見的算法有層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)法、模糊邏輯法、代價函數(shù)法等。 以上算法均將網(wǎng)絡(luò)自身的靜態(tài)參數(shù)作為選擇依據(jù)，各參數(shù)的動態(tài)變化可能會導(dǎo)致所選無線網(wǎng)絡(luò)并不是最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果。

現(xiàn)在提出改進(jìn)層次分析法就是要充分考慮通信網(wǎng)絡(luò)中的有關(guān)參數(shù)。一個用戶在選擇適合自己的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)時，會考慮諸多方面要求，這與網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)參數(shù)相關(guān)聯(lián)，目前認(rèn)為常見的參數(shù)：網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)時延、接入網(wǎng)絡(luò)費(fèi)率、電量消耗率、網(wǎng)絡(luò)速率、網(wǎng)絡(luò)丟包率、網(wǎng)絡(luò)利用率等。

1 網(wǎng)絡(luò)的吞吐量及費(fèi)用

現(xiàn)假設(shè)某一網(wǎng)絡(luò)n提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，設(shè)定價格為pn，設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的請求業(yè)務(wù)集合Server=｛1，2，3，…，s｝，每項(xiàng)業(yè)務(wù)Server的帶寬用bs表示。 定義業(yè)務(wù)參數(shù)xn（s）：

xn（s）= 1業(yè)務(wù)s通過網(wǎng)絡(luò)n

或xn（s）=0其它

由此得到網(wǎng)絡(luò)n中的業(yè)務(wù)總量為：

網(wǎng)絡(luò)中的總吞吐量：

通過式（1）的業(yè)務(wù)總量及式（2）的吞吐量計(jì)算出接入網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的總費(fèi)用：

用戶希望獲得較大的網(wǎng)絡(luò)流量flow，付出較省的費(fèi)用cost，達(dá)到選擇無線網(wǎng)絡(luò)的最佳化?，F(xiàn)實(shí)無線網(wǎng)絡(luò)中的流量、費(fèi)用涉及因素多，選擇無線網(wǎng)絡(luò)需要考慮多方面的參數(shù)影響，眾多參數(shù)之間是一種非線性的關(guān)系，可以采用層次分析法對網(wǎng)絡(luò)自身的各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。

2 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)

用戶在選擇無線網(wǎng)絡(luò)時需要各不相同，一般情況下是指實(shí)時業(yè)務(wù)、非實(shí)時業(yè)務(wù)兩類。 這兩類業(yè)務(wù)要求各參數(shù)的敏感度不同。實(shí)時業(yè)務(wù)要求的敏感因素包括網(wǎng)絡(luò)時延、網(wǎng)絡(luò)速率及網(wǎng)絡(luò)丟包率等，而非實(shí)時業(yè)務(wù)要求的敏感因素包括網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?、網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用等等。 為盡可能使網(wǎng)絡(luò)使用合理，本文選擇網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時延、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、接入網(wǎng)絡(luò)費(fèi)率、網(wǎng)絡(luò)速率、網(wǎng)絡(luò)丟包率等6個參數(shù)作為評價依據(jù)，圖1表示其層次結(jié)構(gòu)模型。

圖1 網(wǎng)絡(luò)性能評價指標(biāo)

對于選定的6個參數(shù)， 首先進(jìn)行規(guī)范化處理，采取矩陣方式表示網(wǎng)絡(luò)的6個參數(shù)值，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量用n表示，矩陣的列用來表示6個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，矩陣可表示為：

其中，x1至x6依次表示網(wǎng)絡(luò)帶寬、 網(wǎng)絡(luò)時延、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、接入網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)率、網(wǎng)絡(luò)速率、網(wǎng)絡(luò)的丟包率， 矩陣中的元素xij代表網(wǎng)絡(luò)j 中的第i（i＝1，2，3，4，5，6）參數(shù)值。 現(xiàn)把6個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)劃分成效益型、成本型兩種指標(biāo)，很明顯，效益型指標(biāo)要大，成本型指標(biāo)要小，這樣才能符合用戶對網(wǎng)絡(luò)選擇的需求。如：效益項(xiàng)指標(biāo)可涵蓋網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時延、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)速率，成本型指標(biāo)可包括網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)率。 將效益型指標(biāo)與成本型指標(biāo)分別采用（5）式、（6）式處理：

式中xi.max表示所選網(wǎng)絡(luò)6個參數(shù)的最大值，xi.min表示網(wǎng)絡(luò)6個參數(shù)的最小值，用x′ij替換xij，由式（4）得到一個新參數(shù)矩陣x′＝（x′ij）。

3 計(jì)算權(quán)重向量

要計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)的各個參數(shù)對用戶選擇網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重， 需要對進(jìn)一步對矩陣規(guī)范參數(shù)的影響程度。這里將采用矩陣的形式進(jìn)行判斷。判斷矩陣的元素cij表示6個參數(shù)（網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時延、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、接入網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)率、網(wǎng)絡(luò)速率、網(wǎng)絡(luò)的丟包率）中任意兩者的比值。 通過比值確定重要程度，劃分出影響等級。 表1列出了兩種評定等級的劃分。

表1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的重要性比值

由比值確定的影響程度形成判斷矩陣c，表示為：

矩陣中的元素滿足Cij＞1，且Cij＝1/Cij。

通過式（7）中的每一行元素乘積后的次方根處理形成權(quán)重向量，作為選擇網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)。權(quán)重計(jì)算公式：

形成歸一化向量U=（U1，U2，U3，U4，U5，U6）

圖2 網(wǎng)絡(luò)選擇流程圖

4 算法流程

選擇網(wǎng)絡(luò)時，覆蓋范圍較小的局域網(wǎng)并不作為首選的考量，當(dāng)移動過程中選擇所需網(wǎng)絡(luò)時，在進(jìn)行切換網(wǎng)絡(luò)時難免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時延或者數(shù)據(jù)丟失等情況發(fā)生。如果用戶在靜止或低速移動中選擇網(wǎng)絡(luò)，就要選擇算法進(jìn)行判斷接入網(wǎng)絡(luò)。如果無局域網(wǎng)可用，則需要選擇移動通訊方式。 流程如圖2所示。

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