星地一体化网络中多属性决策切换算法研究

摘要

随着卫星通信技术朝着宽带化、全IP方向发展,卫星移动通信系统正试图与地面蜂窝网络进行一体化设计从而结合各自最有利的部分,这是下一代移动通信技术发展的重要趋势。由于各无线通信网络在接入技术、系统架构、通信能力以及业务支持等方面的不同,传统的具有单一接入技术或者多接入技术之间需要硬切换的移动终端并不能够满足用户移动的无缝性、业务的连续性以及网络的动态适配性。而保证通信用户具有在多种接入网络智能选择、平滑切换的能力是实现上述三大特性的基础。所以,具有多属性决策能力的切换机制是星地一体化网络融合中的一个重要研究内容。
　　传统的多属性决策算法首先设定一个最优的切换目标权重函数,然后将与该目标相关的切换决策因素作为权重函数的条件输入,最后利用给定的决策模型得出最优的目标切换网络。然而,在用户具有多业务需求且系统需要最大化资源利用率时,实时为用户选择最好的而不是最合适的网络,系统性能会有所下降。因为对于相同切换目标权重函数且候选网络相近的用户群,传统的算法会给出几乎相同的切换判决结果,从而造成局部的网络拥塞,导致用户切换和新呼叫请求的失败概率增加。此外,当用户进行高速移动时,仅靠速度因素作为移动性多属性决策条件,传统的算法会一直将服务半径大的网络作为目标切换网络。如果在用户业务请求频繁且群体高速移动的场景下,服务半径较大的网络将发生拥塞,这同样会造成上述切换性能的下降。
　　为了解决上述问题,本文首先针对星地一体化网络中,通信终端需要接入多种无线通信网络的要求,进行了垂直切换机制的研究,分析了星地一体化网络架构,构建了网络模型和用户移动模型,建立了切换场景。然后结合传统的多属性决策理论方法,提出了基于用户体验的切换判决算法,设计了用户体验模块,即通过选择具有最小用户体验差异度的网络作为目标切换网络;面向高速移动体的切换要求,采用模糊数学方法设计了速度感知模块,并将其与用户体验模块以及层次分析法相结合提出了基于速度感知的切换判决算法。最后通过算法性能仿真验证了所提出的切换判决算法的正确性,并与传统的多属性决策算法进行比较,证明了基于用户体验和速度感知的切换判决算法可以降低切换失败概率和呼叫阻塞率,从而提高切换性能;同时,系统可以保持较高的网络平均负载,说明该算法在全网资源分配方面具有优势。

目录

星地一体化网络中多属性决策切换算法研究

RESEARCH ON HANDOFF DECISION ALGORITHM BASED ON MULTI-ALGORITHM IN INTEGRATED SATELLITE AND TERRESTRIAL

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容及结构安排

第2章 星地一体化网络切换技术

2.1 星地一体化网络

2.2 星地一体化网络的切换流程

2.3 多属性切换决策算法

2.4 本章小结

第3章 基于用户体验的切换机制研究

3.1 基于用户体验的切换流程设计

3.2 星地一体化网络切换场景设定

3.3 基于用户体验的切换性能分析

3.4 本章小结

第4章 联合速度感知的用户体验切换机制研究

4.1 用户移动对切换的影响

4.2 联合速度感知的切换流程设计

4.3 引入速度感知模型的切换性能分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢