CN101534535B

CN101534535B - 基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法

Info

Publication number: CN101534535B
Application number: CN2009100825465A
Authority: CN
Inventors: 张军; 刘慧�
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: CN101534535A

Abstract

本发明公开了一种基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，方法包括：根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息；根据决策信息获取网络质量信息，并根据网络质量信息进行网络切换处理。根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息之前，还包括：接收网络广播的网络参数信息，网络参数信息包括当前附着网络的网络参数信息和候选网络的网络参数信息；根据终端需求从所述网络参数信息中选择网络关键参数信息。本发明可用于异构无线网络之间的切换，也可用于同构无线网络之间的切换；解决了现有技术中***复杂度大，网络切换的误差较大，切换条件不准确以及通用性差的问题。

Description

基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法

技术领域

本发明涉及一种基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

随着移动通信技术的发展，未来的移动通信环境将包括各种具有不同的传输速率、覆盖范围、***容量及服务水平的无线接入网络。为了充分利用不同接入网络的特点，向用户提供业务宽带化、个人化和智能化的网络服务，异构无线网络之间的协作和融合是目前人们关注的焦点。其中，在异构无线网络之间进行切换的技术是实现网络融合的关键技术之一。

现有网络间的切换技术主要有三种方式：基于网络侧控制发起的网间切换，将终端控制和网络侧控制相结合发起的网间切换和基于终端控制发起的网间切换。在采用传统的基于网络侧控制的网络切换方法的过程中，当接入网络的部署与可用状态存在较大的动态变化时，会存在网络之间状态一致性和协议收敛速度的问题，灵活性不足；另外，接入网络之间需要实时地交换各个网络的状态信息，承载信息的信令将占用带宽受限的无线信道。终端控制和网络侧控制相结合的切换方式往往针对特定的用户与特定的网络，耦合紧密，有很大的应用局限性，通用性不好。目前多采用基于终端控制的网络切换方法。在现有基于终端控制的网络切换方法中，多集中在移动终端接入不同异构接入网络的体系结构、信令流程等；信令***的承载往往是基于额外单独设计的无线网络，实际上增加了一种接入网络，从而加大了***的复杂度；在网络切换时，终端把接收到的各接入网络的状态参数进行简单叠加即作出接入到某一接入网络的决策，误差较大，切换条件不准确。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，以解决现有技术中***的复杂度大，网络切换的误差较大，切换条件不准确以及通用性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，包括：

接收网络广播的网络参数信息，所述网络参数信息包括当前附着网络的网络参数信息和候选网络的网络参数信息；

从所述网络参数信息中选择网络关键参数信息，所述网络关键参数信息如公式(1)所示，

N (τ) = [\begin{matrix} {a (τ)}_{11} & b {(τ)}_{12} & c {(τ)}_{13} & . . . & N {(τ)}_{1 m} \\ {a (τ)}_{21} & b {(τ)}_{22} & c {(τ)}_{23} & . . . & N {(τ)}_{2 m} \\ a {(τ)}_{31} & b {(τ)}_{32} & {c (τ)}_{33} & . . . & {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ {a (τ)}_{n + 1,1} & b {(τ)}_{n + 1,2} & {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (1)

其中，N(τ)为网络关键参数信息，N(τ)_ij为矩阵元素，τ为时间，i，j均为正整数；

当前附着网络的网络关键参数信息表示在N(τ)的第1行，n个候选网络的网络关键参数信息分别表示在N(τ)的第2行到第n+1行；对于每个网络，选择m个网络关键参数，即a(τ)_ijb(τ)_ijc(τ)_ij…N(τ)_ij，i＝1， 2，…n+1；j＝1，2，…m，分别表示在N(τ)的第1列到第m列，其中n，m为正整数；

终端参数信息为K(τ)_s，其中s为正整数，代表终端参数信息中的终端参数的个数；

根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息；

根据所述决策信息获取网络质量信息，并根据所述网络质量信息进行网络切换处理；

其中，所述根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息包括：

应用公式(2)计算网络关键参数信息N(τ)和终端参数信息K(τ)_s的相关函数F，

F＝f_ij(K(τ)_s，N(τ)_ij)， (2)

应用公式(3)计算网络关键参数信息N(τ)中各网络关键参数对应的相关函数值与所有网络关键参数的相关函数值的总和的比值ω(τ)_ij，

ω {(τ)}_{ij} = \frac{f_{ij} ({K (τ)}_{s}, N {(τ)}_{ij})}{Σ_{j^{'} = 1}^{m} f_{{ij}^{'}} (K {(τ)}_{s}, N {(τ)}_{{ij}^{'}})}, - - - (3)

其中，F＞0，0＜ω(τ)_ij≤1，1≤j′≤m且j′为整数；

应用公式(4)对所述网络关键参数信息N(τ)进行加权处理，获取决策矩阵M(τ)，并保存该决策矩阵M(τ)，

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} {a (τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} b {(τ)}_{12} & ω {(τ)}_{13} c {(τ)}_{13} & . . . & ω {(τ)}_{1 m} N {(τ)}_{1 m} \\ ω {(τ)}_{21} {a (τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} b {(τ)}_{22} & ω {(τ)}_{23} c {(τ)}_{23} & . . . & ω {(τ)}_{27} N {(τ)}_{2 m} \\ {ω {(τ)}_{31} a (τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} b {(τ)}_{32} & {ω {(τ)}_{33} c (τ)}_{33} & . . . & ω {(τ)}_{3 m} {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ ω {(τ)}_{n + 1,1} {a (τ)}_{n + 1,1} & ω {(τ)}_{n + 1,2} b {(τ)}_{n + 1,2} & ω {(τ)}_{n + 1,3} {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & ω {(τ)}_{n + 1, m} {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (4) .

本发明的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，不需要额外增加一种接入网络，降低了***的复杂度。而且，在网络切换时，将终端自身的终端参数信息和当前附着网络以及候选网络的网络关键参数信息充分结合起来进行决策分析，从而提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，从而使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络。本发明可用于异构无线网络之间的切换，也可用于同构无线网络之间的切换。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第一实施例的流程图；

图2为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第二实施例的应用场景的结构示意图；

图3为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第二实施例的流程图；

图4为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第三实施例的流程图；

图5为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第四实施例的流程图。

具体实施方式

本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法包括：根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息；根据决策信息获取网络质量信息，并根据网络质量信息进行网络切换处理。本发明的网络切换方法中，将终端参数信息与该终端接入的当前附着网络以及候选网络广播的网络关键参数信息相结合，获取决策信息，然后根据该决策信息即可权衡预测，分别确定当前附着网络和候选网络的网络质量信息，根据该网络质量信息即可对网络的服务质量进行评估，从而使得终端能够从该网络质量信息中选择质量最好的网络进行切换操作。本发明的网络切换方法，不需要额外增加一种接入网络，降低了***的复杂度。而且，在网络切换时，将终端自身的终端参数信息和当前附着网络以及候选网络的网络关键参数信息充分结合起来进行决策分析，从而提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，从而使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络。

图1为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第一实施例的流程图，如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、接收网络广播的网络参数信息，该网络参数信息包括当前附着网络的网络参数信息和候选网络的网络参数信息；

具体来说，终端可以周期地接收当前附着网络的网络参数信息以及候选网络的网络参数信息。如果终端是具备同时接入不同网络能力的多模终端，接收网络广播的网络参数信息的周期可以进一步缩短，以对网络参数变化预测更精确；如果终端在同一时刻只能接入单一网络，那么接收广播的网络参数信息只能利用业务传输的间隙进行，此时这一周期需要被精心设计以平衡对网络参数信息变化的预测准确度和预测代价。

步骤102、根据终端需求从网络参数信息中选择网络关键参数信息，网络关键参数信息如公式(1)所示，

N (τ) = [\begin{matrix} {a (τ)}_{11} & b {(τ)}_{12} & c {(τ)}_{13} & . . . & N {(τ)}_{1 m} \\ {a (τ)}_{21} & b {(τ)}_{22} & c {(τ)}_{23} & . . . & N {(τ)}_{2 m} \\ a {(τ)}_{31} & b {(τ)}_{32} & {c (τ)}_{33} & . . . & {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ {a (τ)}_{n + 1,1} & b {(τ)}_{n + 1,2} & {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (1)

其中，N(τ)为网络关键参数信息，N(τ)_ij为矩阵元素，τ为时间，i，j均为正整数。

当前附着网络的网络关键参数信息表示在N(τ)的第1行，n个候选网络的网络关键参数信息分别表示在N(τ)的第2行到第n+1行；对于每个网络，选择m个网络关键参数，即a(τ)_ijb(τ)_ijc(τ)_ij…N(τ)_ij，i＝1，2，…n+1；j＝1，2，…m，分别表示在N(τ)的第1列到第m列，其中n，m为正整数；终端参数信息用K(τ)_s，其中s为正整数，代表终端参数信息中的终端参数的个数；用户不同，参数可能不同，参数的个数也可能不同。终端可以根据其自身需要，从网络广播的网络参数信息中选择网络关键参数信息，这些网络关键参数信息即可作为评估候选网络和当前附着网络的服务质量的参考信息。需要说明的是，附着网络与候选网络之间，候选网络之间以及各参数之间的排列次序可无限制。

步骤103、根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息。该步骤103可以具体为：

首先，应用公式(2)计算网络关键参数信息N(τ)和终端参数信息K(τ)_s的相关函数F，网络参数不同，对应终端参数与该网络参数之间的相关函数可能也不同，

F＝f_ij(K(τ)_s，N(τ)_ij)， (2)

然后，应用公式(3)计算网络关键参数信息N(τ)中各网络关键参数对应的相关函数值与所有网络关键参数的相关函数值的总和的比值ω(τ)_ij，

ω {(τ)}_{ij} = \frac{f_{ij} ({K (τ)}_{s}, N {(τ)}_{ij})}{Σ_{j^{'} = 1}^{m} f_{{ij}^{'}} (K {(τ)}_{s}, N {(τ)}_{{ij}^{'}})}, - - - (3)

其中，F＞0，0＜ω(τ)_ij≤1，

1≤j′≤m且j′为整数。j′代表可能用到的网络关键参数的下标，该比值ω(τ)_ij表示了该终端对网络关键参数信息中各网络关键参数的敏感度。

最后，应用公式(4)对网络关键参数信息N(τ)进行加权处理，获取决策矩阵M(τ)，

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} {a (τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} b {(τ)}_{12} & ω {(τ)}_{13} c {(τ)}_{13} & . . . & ω {(τ)}_{1 m} N {(τ)}_{1 m} \\ ω {(τ)}_{21} {a (τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} b {(τ)}_{22} & ω {(τ)}_{23} c {(τ)}_{23} & . . . & ω {(τ)}_{2 m} N {(τ)}_{2 m} \\ {ω {(τ)}_{31} a (τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} b {(τ)}_{32} & {ω {(τ)}_{33} c (τ)}_{33} & . . . & ω {(τ)}_{3 m} {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ ω {(τ)}_{n + 1,1} {a (τ)}_{n + 1,1} & ω {(τ)}_{n + 1,2} b {(τ)}_{n + 1,2} & ω {(τ)}_{n + 1,3} {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & ω {(τ)}_{n + 1, m} {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (4)

保存该决策矩阵，并将按照步骤101～步骤103方式获得并保存的数个历史时刻的决策矩阵作为当前时刻的决策信息，随时更新。具体地，终端可保存一定数目的历史时刻的决策矩阵，对于超过一定时间的过期的历史时刻的决策矩阵可不再保留，当附着网络或者候选网络发生变化时，调整历史信息，可仅保留当前附着网络和候选网络相关历史时刻的决策矩阵。

举例来说，网络关键参数信息可以包括：带宽B(τ)、延迟D(τ)、服务质量Q(τ)，优先级R(τ)、安全系数S(τ)和费用C(τ)，终端参数信息可以包括：移动速度v(τ)，终端到网络接入点的距离d(τ)和终端电池能量信息p(τ)。因此，相关函数F可以相应地为：

F＝f_ij(v(τ)，d(τ)，p(τ)，N(τ)_ij)， (8)

其中网络参数不同，对应终端参数与该网络参数之间的相关函数可能也不同，比值ω(τ)_ij可以具体为：

ω {(τ)}_{ij} = \frac{f_{ij} (v (τ), d (τ), p (τ), N {(τ)}_{ij})}{Σ_{j^{'} = 1}^{m} f_{{ij}^{'}} (v (τ),d (τ), p (τ), N {(τ)}_{{ij}^{'}})}, - - - (9)

因此，决策矩阵M(τ)可以具体为：

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} {B (τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} \frac{1}{{D (τ)}_{12}} & ω {(τ)}_{13} Q {(τ)}_{13} & ω {(τ)}_{13} {R (τ)}_{14} & ω {(τ)}_{15} S {(τ)}_{15} & ω {(τ)}_{16} \frac{1}{C {(τ)}_{16}} \\ ω {(τ)}_{21} {B (τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} \frac{1}{{D (τ)}_{22}} & ω {(τ)}_{23} {Q (τ)}_{23} & ω {(τ)}_{24} {R (τ)}_{24} & ω {(τ)}_{25} S {(τ)}_{25} & ω {(τ)}_{26} \frac{1}{C {(τ)}_{26}} \\ ω {(τ)}_{31} {B (τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} \frac{1}{{D (τ)}_{32}} & ω {(τ)}_{33} Q {(τ)}_{33} & ω {(τ)}_{34} R {(τ)}_{34} & ω {(τ)}_{35} S {(τ)}_{35} & ω {(τ)}_{36} \frac{1}{C {(τ)}_{36}} \\ . & . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . & . \\ ω {(τ)}_{n + 1,1} {B (τ)}_{n + 1,1} & ω {(τ)}_{n + 1,2} \frac{1}{{D (τ)}_{n + 1,2}} & {ω (τ)}_{n + 1,3} {Q (τ)}_{n + 1,3} & ω {(τ)}_{n + 1,4} R {(τ)}_{n + 1,4} & {ω (τ)}_{n + 1,5} S {(τ)}_{n + 1,5} & ω {(τ)}_{n + 1,6} \frac{1}{C {(τ)}_{n + 1,6}} \end{matrix}] - - - (10)

保存该决策矩阵，用户可根据具体情况对保存的k个历史时刻的决策矩阵进行更新，作为当前时刻的决策信息，k为正整数。

由于对用户来说，时延越小越好，费用越少越好，在N(τ)中对延迟D(τ)和费用C(τ)分别表示成其倒数形式。

步骤104、根据决策信息获取网络质量信息。该步骤104可具体为：

首先，应用公式(5)对数个历史时刻的决策矩阵进行加权处理，确定质量预测矩阵

\hat{M} (τ) = [\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1} & Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{2} M {(τ - h)}_{2} & . . . & Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} M {(τ - h)}_{m} \end{matrix}], - - - (5)

其中，M(τ-h)_j，(h＝0，1，2，…k-1；j＝1，2，…m)表示用户在τ-h时刻的决策矩阵的列向量，k为正整数；终端每次确定质量预测矩阵时所选的历史时刻数目可同可不同。

α {(τ - h)}_{j} = \frac{Σ_{i = 1}^{n + 1} ω {(τ - h)}_{ij}}{Σ_{h^{'} = 0}^{k - 1} Σ_{i = 1}^{n + 1} ω {(τ - h^{'})}_{ij}}; - - - (6)

其中，0＜α(τ-h)_j≤1，

0≤h′≤k-1。由于历史时刻的网络关键参数信息对当前时刻的网络关键参数信息具有一定的参考作用，因此，本实施例可以对各历史时刻的决策矩阵应用不同的权值α(τ-h)进行加权处理，该权值表示了各网络关键参数在各历史时刻所占的比重，即历史信息对当前预测值的摄动影响程度。然后，应用公式(7)对质量预测矩阵进行加权处理，获取网络质量信息Y(τ)，

Y (τ) = [β {(τ)}_{1} (Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1}) + . . . + β {(τ)}_{m} (Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} M {(τ - h)}_{m})]

= [\begin{matrix} β {(τ)}_{1} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{11} a {(τ - h)}_{11} \\ ω {(τ - h)}_{21} a {(τ - h)}_{21} \\ ω {(τ - h)}_{31} a {(τ - h)}_{31} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1,1} a {(τ - h)}_{n + 1,1} \end{matrix}] \end{matrix}) + β {(τ)}_{2} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{2} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{12} b {(τ - h)}_{12} \\ ω {(τ - h)}_{22} b {(τ - h)}_{22} \\ ω {(τ - h)}_{32} b {(τ - h)}_{32} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1,2} b {(τ - h)}_{n + 1,2} \end{matrix}] \end{matrix}) \end{matrix}

\begin{matrix} + . . . + β {(τ)}_{m} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{1 m} N {(τ - h)}_{1 m} \\ ω {(τ - h)}_{2 m} N {(τ - h)}_{2 m} \\ ω {(τ - h)}_{3 m} N {(τ - h)}_{3 m} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1, m} N {(τ - h)}_{n + 1, m} \end{matrix}] \end{matrix}) \end{matrix}] - - - (7)

其中，β(τ)_j为每个网络中的对应的网络关键参数的权值，0＜β(τ)_j≤1，

Σ_{j = 1}^{m} β {(τ)}_{j} = 1 .

为综合评价不同网络关键参数对终端获得服务质量的影响并考虑不同接入网络的网络关键参数定义的通用性，定义这些网络关键参数之间为线性相加关系。根据各网络关键参数对终端的重要程度不同，可以分别对质量预测矩阵(τ)的各列网络关键参数设置不同的权值β(τ)_j，以反映各网络能提供给该终端的业务能力的差异。

步骤105、根据网络质量信息进行网络切换处理。

步骤105可以具体为：

首先，确定网络质量信息Y(τ)中最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络；该最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络即为当前附着网络以及候选网络中，可供终端进行网络切换的、性能最优的网络。然后，判断与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络是否为当前附着网络，若是，则取消网络切换操作，否则，判断最大网络质量值Y(τ)_max与当前附着网络的网络质量信息Y(τ)之间的差值是否大于设定的阈值，并在大于该阈值时将当前附着网络切换为与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络。

本实施例在与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络是候选网络时，将Y(τ)_max和当前附着网络的网络质量信息Y(τ)之间设置一阈值，该阈值可以有效防止候选网络与当前附着网络的业务质量比较接近时，终端频繁地在网络之间进行切换而引发终端在网络间的“乒乓”现象。

本实施例基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法中，终端通过周期地接收当前附着网络和候选网络的网络参数信息，可以从中选取所需的网络关键参数信息，并根据该网络关键参数信息计算决策矩阵，然后根据决策矩阵计算获取网络质量信息，并根据该网络质量信息进行网络切换处理。其中，计算决策矩阵的过程充分考虑了终端本身的特性对网络关键参数信息中各网络关键参数的敏感度；获取网络质量信息的过程充分考虑了历史时刻对当前质量预测值的影响以及各个网络关键参数在评价网络质量时的权重，从而使得最后获得的网络质量信息能够从客观上反映网络的服务质量以及与终端所需要的网络质量的匹配程度，提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，从而使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络。此外，在网络切换操作时，通过在当前附着网络和候选网络之间设定阈值，能够有效防止终端在网络之间频繁切换的问题，从而提高了网络切换效率。本实施例基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，不需要额外增加一种接入网络，还进一步降低了***的复杂度。

本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第二实施例以一个具体的应用场景为例进行说明。图2为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第二实施例的应用场景的结构示意图，是一种异构无线网络间的切换应用场景结构示意图。如图2所示，该应用场景为：终端A的当前附着网络是全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，以下简称：WiMAX)网络，即终端A当前正处于WiMAX网络，Satellite网络和Ad hoc网络这三个网络的接入点覆盖范围内，并且以速度v沿图2中箭头所示的方向运动着。

图3为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第二实施例的流程图，如图3所示，本实施例的方法包括：

步骤301、终端A接收网络广播的各自的网络参数信息。

该网络包括：终端A所在的当前附着网络WiMAX网络和作为候选网络的可接入网络Satellite网络和Ad hoc网络。

步骤302、终端A选择适合于自身条件的网络关键参数信息，包括带宽B(τ)和延迟D(τ)。因此，N(τ)可以采用下述公式(11)表示

N (τ) = [\begin{matrix} B {(τ)}_{11} & \frac{1}{D {(τ)}_{12}} \\ B {(τ)}_{21} & \frac{1}{D {(τ)}_{22}} \\ B {(τ)}_{31} & \frac{1}{D {(τ)}_{32}} \end{matrix}] - - - (11)

其中，第1行代表当前附着网络WiMAX网络的网络关键参数信息，第2行和第3行分别表示候选网络Satellite网络和Ad hoc网络的网络关键参数信息。

步骤303、选择终端参数信息K(τ)_s。

在本实施例中，该终端参数信息K(τ)_s可以选择移动速度v(τ)，终端到网络接入点的距离d(τ)和终端电池能量信息p(τ)。

需要说明的是，步骤302和步骤303之间可以没有先后顺序，步骤301和步骤303之间也可以没有先后顺序。

步骤304、应用公式(8)计算N(τ)和K(τ)_s的相关函数F。

其中网络参数不同，对应终端参数与该网络参数之间的相关函数可能也不同。

步骤305、应用公式(9)计算比值ω(τ)_ij。

该权值表示了该用户对该网络该性能参数的敏感度。

步骤306、应用公式(12)对网络关键参数信息N(τ)进行加权处理，获取决策矩阵M(τ)，

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} B {(τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} \frac{1}{D {(τ)}_{12}} \\ ω {(τ)}_{21} B {(τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} \frac{1}{D {(τ)}_{22}} \\ ω {(τ)}_{31} B {(τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} \frac{1}{D {(τ)}_{32}} \end{matrix}] - - - (12)

步骤307、保存该决策矩阵，对保存的k个历史时刻的决策矩阵进行更新，作为当前时刻的决策信息，k为正整数。

步骤308、应用公式(13)对k个历史时刻的决策矩阵形成的决策信息进行加权处理，确定质量预测矩阵

\hat{M} (τ) = [\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1} & Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{2} M {(τ - h)}_{2} \end{matrix}] - - - (13)

其中，

0≤h′≤2且h′为整数，0＜α(τ-h)_j≤1，

该权值α(τ-h)_j表示了各网络关键参数在各历史时刻所占的比重，即历史信息对当前预测值的摄动影响程度。

步骤309、应用公式(14)对质量预测矩阵进行加权处理，获取网络质量信息Y(τ)，

Y (τ) = [β {(τ)}_{1} (Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1}) + β {(τ)}_{2} (Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{2} M {(τ - h)}_{2})]

= [β {(τ)}_{1} \begin{matrix}  \end{matrix} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{1} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{11} B {(τ - h)}_{11} \\ ω {(τ - h)}_{21} B {(τ - h)}_{21} \\ ω {(τ - h)}_{31} B {(τ - h)}_{31} \end{matrix}] \end{matrix}) + β {(τ)}_{2} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{2} α {(τ - h)}_{2} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{12} \frac{1}{D {(τ - h)}_{12}} \\ ω {(τ - h)}_{22} \frac{1}{D {(τ - h)}_{22}} \\ ω {(τ - h)}_{32} \frac{1}{D {(τ - h)}_{32}} \end{matrix}] \end{matrix})] - - - (14)

为综合评价不同网络关键参数对终端获得服务质量的影响并考虑不同接入网络的网络关键参数定义的通用性，定义这些网络关键参数之间为线性相加关系。根据各网络关键参数对终端的重要程度不同，可以分别对质量预测矩阵的各列网络关键参数设置不同的权值β(τ)_j，0＜β(τ)_j≤1，以反映各网络能提供给该终端的业务能力的差异。在本实施例中，Y(τ)为三行一列的矩阵。

步骤310、判断Y(τ)中最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络是否是WiMAX网络，若是则执行步骤311，否则执行步骤312。

步骤311、取消网络切换操作。

在判断获得当前网络性能最优的网络仍是WiMAX网络，即当前附着网络时，终端A将不进行网络切换操作。

步骤312、与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络是候选网络时，判断最大网络质量值Y(τ)_max与当前附着网络的网络质量信息Y(τ)之间的差值是否大于设定的阈值，若是则执行步骤313，否则执行步骤311。

步骤313、将当前附着网络切换为与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络。

如果与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络为Satellite网络，则终端A即可将当前附着网络即WiMAX网络切换为Satellite网络，如果与最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络为Ad hoc网络，则终端A即可将当前附着网络即WiMAX网络切换为Ad hoc网络。在发生网络切换操作之后，终端A的当前附着网络即为切换后的网络。

本实施例基于终端和网络信息融合的网络切换方法以一个具体场景为例，在计算决策矩阵的过程中，充分考虑了终端本身的特性对网络关键参数信息中各网络关键参数的敏感度；在获取网络质量信息的过程中，充分考虑了历史时刻对当前质量预测值的影响以及各个网络关键参数在评价网络质量时的权重，从而使得最后获得的网络质量信息能够从客观上反映网络的服务质量以及与终端所需要的网络质量的匹配程度，提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，从而使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络。此外，在网络切换操作时，通过在当前附着网络和候选网络之间设定阈值，能够有效防止终端在网络之间频繁切换的问题，从而提高了网络切换效率。本实施例基于终端和网络信息融合的网络切换方法，不需要额外增加一种接入网络，还进一步降低了***的复杂度。

图4为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第三实施例的流程图，如图4所示，本实施例的方法包括：

步骤401、网络侧周期性地为覆盖范围内的终端广播网络参数信息。

步骤402、终端接收该网络参数信息。

该网络参数信息包括当前附着网络的网络参数信息和候选网络的网络参数信息。

步骤403、终端根据需求从网络参数信息中选择网络关键参数信息。

步骤404、终端根据网络关键参数信息和终端参数信息，确定用于网络切换的决策信息，根据决策信息获取网络质量信息。

步骤401～404可以采用本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第一实施例和第二实施例中所描述的方式实现，不再赘述。

步骤405、根据该网络质量信息向网络侧发送网络切换请求。

步骤406、网络侧判断该网络切换是否可行，若可行，则执行步骤408；否则执行步骤407。

步骤407、向终端发送重选切换网络信号。

终端接收到该重选切换网络信号后，可以自行决定是否继续执行步骤402～步骤405。

而且，步骤407也可以为结束本次网络切换操作。

步骤408、网络侧向终端发送网络切换命令。

步骤409、终端根据该网络切换命令进行网络切换操作。

本实施例通过终端与网络侧的交互，形成反馈控制切换机制，可以使网络侧在终端完成最优切换网络的判决操作后，对该终端的网络切换操作进行控制，从而在提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络的同时，进一步实现通信***的整体优化。

图5为本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第四实施例的流程图，如图5所示，本实施例的方法包括：

步骤501、终端向网络侧发送切换请求。

步骤502、网络侧根据该切换请求选择候选网络。

网络侧可以根据终端的切换请求自行为终端选择满足需求的候选网络。

步骤503、网络侧向终端发送该候选网络的信息。

步骤504、终端根据接收到的与该候选网络的信息对应的网络参数信息以及当前附着网络的网络参数信息，计算网络质量信息，并根据该网络质量信息进行网络切换处理。

该网络切换处理即可以是终端根据该网络质量信息进行网络切换操作，也可以是终端根据该网络质量信息取消该网络切换操作，并且终端可决定是否继续执行步骤501。网络切换操作既可以是终端自行进行的，也可以是终端报请网络侧对该切换操作进行控制完成的。

步骤504的具体实现可以采用本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法第一实施例和第二实施例中所描述的方式实现，不再赘述。

本实施例，通过网络侧的控制，可以为终端提供候选网络的信息，从而缩小了终端所要接收的候选网络的网络参数信息的范围，提高了终端后续的操作效率。通过终端与网络侧的交互，形成反馈控制切换机制，可以使网络侧在终端完成最优切换网络的判决操作后，对该终端的网络切换操作进行控制，从而在提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络的同时，进一步实现通信***的整体优化。

综上所述，本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法中，终端通过周期地接收当前附着网络和候选网络的网络参数信息，可以从中选取所需的网络关键参数信息，并根据该网络关键参数信息计算决策矩阵，然后根据决策矩阵计算获取网络质量信息，并根据该网络质量信息进行网络切换处理。其中，计算决策矩阵的过程充分考虑了终端本身的特性对网络关键参数信息中各网络关键参数的敏感度；获取网络质量信息的过程充分考虑了历史时刻对当前质量预测值的影响以及各个网络关键参数在评价网络质量时的权重，从而使得最后获得的网络质量信息能够从客观上反映网络的服务质量以及与终端所需要的网络质量的匹配程度，提高了网络切换条件的准确性，降低了终端切换网络操作的误差，从而使得终端能够根据需要获取到具有最佳服务质量的网络。此外，在网络切换操作时，通过在当前附着网络和候选网络之间设定阈值，能够有效防止终端在网络之间频繁切换的问题，从而提高了网络切换效率。本发明基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，不需要额外增加一种接入网络，还进一步降低了***的复杂度，灵活性强。终端控制可与网络侧控制相结合，形成反馈控制切换机制，进一步实现通信***的整体优化。本发明可用于异构无线网络之间的切换，也可用于同构无线网络之间的切换，具有很好的通用性。另外，在进行本发明的研究过程中，发明人发现，本发明也可用于第三方对终端在相应网络间切换的分析控制等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，包括：

N (τ) = [\begin{matrix} {a (τ)}_{11} & b {(τ)}_{12} & c {(τ)}_{13} & . . . & N {(τ)}_{1 m} \\ {a (τ)}_{21} & b {(τ)}_{22} & c {(τ)}_{23} & . . . & N {(τ)}_{2 m} \\ a {(τ)}_{31} & b {(τ)}_{32} & {c (τ)}_{33} & . . . & {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ {a (τ)}_{n + 1,1} & b {(τ)}_{n + 1,2} & {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (1)

当前附着网络的网络关键参数信息表示在N(τ)的第1行，n个候选网络的网络关键参数信息分别表示在N(τ)的第2行到第n+1行；对于每个网络，选择m个网络关键参数，即a(τ)_ijb(τ)_ijc(τ)_ij…N(τ)_ij，i＝1，2，…n+1；j＝1，2，…m，分别表示在N(τ)的第1列到第m列，其中n，m为正整数；

F＝f_ij(K(τ)_s，N(τ)_ij)， (2)

ω {(τ)}_{ij} = \frac{f_{ij} ({K (τ)}_{s}, N {(τ)}_{ij})}{Σ_{j^{'} = 1}^{m} f_{{ij}^{'}} (K {(τ)}_{s}, N {(τ)}_{{ij}^{'}})}, - - - (3)

其中，F＞0，0＜ω(τ)_ij≤1，

1≤j′≤m且j′为整数；

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} {a (τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} b {(τ)}_{12} & ω {(τ)}_{13} c {(τ)}_{13} & . . . & ω {(τ)}_{1 m} N {(τ)}_{1 m} \\ ω {(τ)}_{21} {a (τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} b {(τ)}_{22} & ω {(τ)}_{23} c {(τ)}_{23} & . . . & ω {(τ)}_{27} N {(τ)}_{2 m} \\ {ω {(τ)}_{31} a (τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} b {(τ)}_{32} & {ω {(τ)}_{33} c (τ)}_{33} & . . . & ω {(τ)}_{3 m} {N (τ)}_{3 m} \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . \\ ω {(τ)}_{n + 1,1} {a (τ)}_{n + 1,1} & ω {(τ)}_{n + 1,2} b {(τ)}_{n + 1,2} & ω {(τ)}_{n + 1,3} {c (τ)}_{n + 1,3} & . . . & ω {(τ)}_{n + 1, m} {N (τ)}_{n + 1, m} \end{matrix}] - - - (4) .

2.根据权利要求1所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，根据所述决策信息获取网络质量信息包括：

应用公式(5)对数个历史时刻的决策矩阵进行加权处理，确定质量预测矩阵

\hat{M} (τ) = [\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1} & Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{2} M {(τ - h)}_{2} & . . . & Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} M {(τ - h)}_{m} \end{matrix}], - - - (5)

其中，k为正整数，h＝0，1，2，…k-1；j＝1，2，…m，M(τ-h)_j表示终端在τ-h时刻的决策矩阵的列向量，

α {(τ - h)}_{j} = \frac{Σ_{i = 1}^{n + 1} ω {(τ - h)}_{ij}}{Σ_{h^{'} = 0}^{k - 1} Σ_{i = 1}^{n + 1} ω {(τ - h^{'})}_{ij}} - - - (6)

Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{j} = 1,

0＜α(τ-h)_j≤1，

其中，0≤h′≤k-1且h′为整数；

应用公式(7)对质量预测矩阵进行加权处理，获取网络质量信息Y(τ)，

Y (τ) = [β {(τ)}_{1} (Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} M {(τ - h)}_{1}) + . . . + β {(τ)}_{m} (Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} M {(τ - h)}_{m})]

= [\begin{matrix} β {(τ)}_{1} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{1} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{11} a {(τ - h)}_{11} \\ ω {(τ - h)}_{21} a {(τ - h)}_{21} \\ ω {(τ - h)}_{31} a {(τ - h)}_{31} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1,1} a {(τ - h)}_{n + 1,1} \end{matrix}] \end{matrix}) + β {(τ)}_{2} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{2} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{12} b {(τ - h)}_{12} \\ ω {(τ - h)}_{22} b {(τ - h)}_{22} \\ ω {(τ - h)}_{32} b {(τ - h)}_{32} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1,2} b {(τ - h)}_{n + 1,2} \end{matrix}] \end{matrix}) \end{matrix}

\begin{matrix} + . . . + β {(τ)}_{m} (\begin{matrix} Σ_{h = 0}^{k - 1} α {(τ - h)}_{m} [\begin{matrix} ω {(τ - h)}_{1 m} N {(τ - h)}_{1 m} \\ ω {(τ - h)}_{2 m} N {(τ - h)}_{2 m} \\ ω {(τ - h)}_{3 m} N {(τ - h)}_{3 m} \\ . \\ . \\ . \\ ω {(τ - h)}_{n + 1, m} N {(τ - h)}_{n + 1, m} \end{matrix}] \end{matrix}) \end{matrix}] - - - (7)

Σ_{j = 1}^{m} β {(τ)}_{j} = 1 .

3.根据权利要求2所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，所述根据所述网络质量信息进行网络切换处理包括：

确定网络质量信息Y(τ)中最大网络质量值Y(τ)_max对应的网络；

判断确定的网络是否为当前附着网络，若是，则取消切换操作，否则，判断确定的网络的网络质量信息Y(τ)与当前附着网络的网络质量信息Y(τ)之间的差值是否大于设定的阈值，并在大于该阈值时将当前附着网络切换为该确定的网络。

4.根据权利要求3所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，所述网络关键参数信息包括：带宽B(τ)、延迟D(τ)、服务质量Q(τ)、优先级R(τ)、安全系数S(τ)和费用C(τ)，所述终端参数信息包括：移动速度v(τ)，终端到网络接入点的距离d(τ)和终端电池能量信息p(τ)。

5.根据权利要求4所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，所述相关函数F具体为：

F＝f_ij(v(τ)，d(τ)，p(τ)，N(τ)_ij)， (8)

所述比值ω(τ)_ij具体为：

ω {(τ)}_{ij} = \frac{f_{ij} (v (τ), d (τ), p (τ), N {(τ)}_{ij})}{Σ_{j^{'} = 1}^{m} f_{{ij}^{'}} (v (τ),d (τ), p (τ), N {(τ)}_{{ij}^{'}})}, - - - (9)

所述决策矩阵M(τ)具体为：

M (τ) = [\begin{matrix} ω {(τ)}_{11} {B (τ)}_{11} & ω {(τ)}_{12} \frac{1}{{D (τ)}_{12}} & ω {(τ)}_{13} Q {(τ)}_{13} & ω {(τ)}_{13} {R (τ)}_{14} & ω {(τ)}_{15} S {(τ)}_{15} & ω {(τ)}_{16} \frac{1}{C {(τ)}_{16}} \\ ω {(τ)}_{21} {B (τ)}_{21} & ω {(τ)}_{22} \frac{1}{{D (τ)}_{22}} & ω {(τ)}_{23} {Q (τ)}_{23} & ω {(τ)}_{24} {R (τ)}_{24} & ω {(τ)}_{25} S {(τ)}_{25} & ω {(τ)}_{26} \frac{1}{C {(τ)}_{26}} \\ ω {(τ)}_{31} {B (τ)}_{31} & ω {(τ)}_{32} \frac{1}{{D (τ)}_{32}} & ω {(τ)}_{33} Q {(τ)}_{33} & ω {(τ)}_{34} R {(τ)}_{34} & ω {(τ)}_{35} S {(τ)}_{35} & ω {(τ)}_{36} \frac{1}{C {(τ)}_{36}} \\ . & . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . & . \\ . & . & . & . & . & . \\ ω {(τ)}_{n + 1,1} {B (τ)}_{n + 1,1} & ω {(τ)}_{n + 1,2} \frac{1}{{D (τ)}_{n + 1,2}} & {ω (τ)}_{n + 1,3} {Q (τ)}_{n + 1,3} & ω {(τ)}_{n + 1,4} R {(τ)}_{n + 1,4} & {ω (τ)}_{n + 1,5} S {(τ)}_{n + 1,5} & ω {(τ)}_{n + 1,6} \frac{1}{C {(τ)}_{n + 1,6}} \end{matrix}] - - - (10) .

6.根据权利要求1或2所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，所述根据所述网络质量信息进行网络切换处理，具体为：

向网络侧发送网络切换请求，在网络侧根据该网络切换请求确认允许网络切换时，接收所述网络侧发送的网络切换命令，并根据所述网络切换命令进行网络切换操作。

7.根据权利要求1或2所述的基于终端和网络信息融合的无线网络切换方法，其特征在于，所述接收网络广播的网络参数信息之前，还包括：

向网络侧发送切换请求，获取所述网络侧根据所述切换请求选择的候选网络的信息。