异构无线网络环境下的网络接入选择算法研究
陶 洋，谭 鹏
【摘 要】【摘 要】针对QoS对网络选择的影响，分析了当前的网络选择算法的SAW，GRA，MEW和TOPSIS，提出改进的RafoQ(Ranking for QoS)网络选择算法。仿真结果表明，与现有的网络选择算法相比，改进的RafoQ选择算法在时延、抖动性以及丢包率方面具有明显的优势。 【期刊名称】电视技术 【年(卷),期】2014(038)003 【总页数】4
【关键词】【关键词】异构无线网络;移动终端;QoS;网络选择 【
文
献
来
源
】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_video-
engineering_thesis/0201233806762.html
目前无线环境是由众多具有不同性能的异构接入网络形成，用户对互联网的访问服务，是由不同服务质量和成本的网络提供。此外，随着移动终端(Mobile Terminal，MT)的普及，多模终端在各种网络重叠覆盖的区域可以有多种无线接入网络供选择，异构网络环境的存在需要移动终端总是选择最好的网络 (Always Best Connected，ABC)。为了成功地实现ABC，移动终端应该具备面向多个无线接入系统的网络接口，每个MT将至少有3个或更多的网络接口，支持如 WLAN，GPRS，WiMAX，HSPA，EVDO等无线接入，所有这些服务都可以允许MT用户自由地从一个接入网络切换到另一个网络。理想的情况是，MT用户可以在会话连接不断开的情况下从一个无线网络漫游到另一个无线网络，并使得移动终端总是选择一个最好的网络。因此，只有必要的同步机制和
网络选择方法才能保证MT无线异构环境中网络的无缝切换。
垂直切换决策(Vertical Handover Decision，VHD)可以使用成本函数［1］、模糊逻辑方法［2］，或其他更复杂的算法。最后，MT经过选择连接到新的网络接入点(AP)和改变它之前的网络连接方式。然而，接口的选择是一个问题(包括接口的功能、用户偏好和应用要求等)。在用于切换决策和接口选择的方法中，多属性决策法(Multiple Attribute Decision Making，MADM)是最有前途的方法。
切换判决是由MT和无线接入网络的性能共同决定的，不同的接入技术和无线网络的不同行为使得切换变得困难。本文提出，一种新型的垂直切换方法RafoQ(Ranking for QoS)［3］。通过考虑用户的喜好和应用程序QoS来仿真比较RafoQ与其他多属性决策算法，使用现有的网络性能参数来对改进的RafoQ算法和其他的多属性决策算法进行评估。通过仿真验证，证明了改进算法RafoQ的有效性。
1 相关的工作
由于垂直切换判决能够评估所述无线网络的性能。因此，越来越多的研究工作致力于理解新的切换解决方案。经典的切换解决方案是根据接收信号强度(RSS)［4］来进行网络选择。虽然这种切换方法具有很长的切换时延，可以达到2 s，但是能够使越区切换失败概率最小化，并能提高可用带宽。
还有一些以成本代价为基础的垂直切换方法，它们通过研究几个参数，选择最佳的网络。这些参数定义为4组:访问网络信息、用户偏好、终端能力和服务类型。文献［5］提出的跨层成本函数，收集不同层的决策标准。最后，基于应用程序和用户的喜好，MT选择具有最高分数的无线接入网络。
除了RSS和基于代价函数的切换算法，还设计了其他更复杂的算法。多属性决策(MADM)实现了多个备选方案和属性，选择适当的计算方法。最经典MADM算法，如SAW(简单加权)［6］中的总得分是由候选接入网络的所有属性值的加权和。灰色关联度分析(GRA)［7］通过计算灰色关联系数为每个终端选择理想的无线接入网络。TOPSIS法［6］通过评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序，选择一个最接近理想的解决方案，最好的选择应该具有最短的欧氏距离，负理想解是设计一个最远的距离，即最差的解决方案。多元指数加权(MEW)［8］可以表示为矩阵形式，其中行对应于候选网络，列对应其属性，最后计算接入网络的加权属性得分。一个多属性决策问题，制定如下:A={Ai，i=1，2，…，n}是一组代表移动终端支持的接口数目，B={Bj，j=1，2，…，m}是一组属性，如界面特性、应用需求和用户偏好(例如接收到的信号强度、功耗、成本、覆盖范围、延时、安全等)。权重向量W=［W1，W2，… ，Wm］表示这些QoS参数的相对重要性，W是权重的决定因素，一种MADM问题可以由矩阵来表示，即
式中:N是相对矩阵;qij是相应的QoS因子的值。
大多数早期的研究，特别是考虑到TOPSIS法在网络中多QoS的冲突问题，而且如何处理这些问题并没有被明确提及。事实上，一些先前的研究提出，通过使用多目标优化的机制，而不是使用一个单一的目标函数来达到目的。目前研究的QoS问题，在其有效性、无线接入网络负载均衡、企业节约成本以及顾客体验等方面，一致性被广泛重视。因此，选择多属性网络是非常重要的。
2 RafoQ算法
本文提出一种将层次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)和RafoQ
异构无线网络环境下的网络接入选择算法研究
