异构无线IP网络的无缝垂直切换机制研究

摘要

在未来的网络发展中，无线网络将演变成一种支持全IP、基于多种无线网络接入技术的无缝融合异构网络，它们在覆盖范围、接入能力等方面各不相同，没有一种单一的网络可以在带宽、时延、接入费用等方面全部满足用户的要求。为了实现各异构网络有效融合，以保证充分利用网络资源，在网络间无缝移动。高效且与接入技术独立的移动性管理技术和高性能的垂直切换方案是其关键。常用的切换技术主要有基于接收信号强度的方案、基于人工智能的方案以及基于多属性决策理论的方案。基于接收信号强度判决属性单一，多径衰落易产生乒乓效应；多属性决策根据业务需求选择合适的决策属性，灵活度高，但是考虑的决策属性会有所偏差，且在分配属性权重时过于主观；使用人工智能方法的切换较精确，但是由于算法复杂，难以普遍运用。
　　本文针对现有的切换算法存在的问题，罗列几种不同的垂直切换算法，深入研究其在网络环境下的垂直切换性能，提出了基于FPN的上下文切换决策FPN-CA（Fuzzy Petri Net of Context Aware Handover Decision Making）策略。首先，对切换判决所使用到的上下文信息进行了分类概括，根据用户移动设备、网络状态、业务类型，用户偏好进行区分，并提出了策略向量PV(Policy Vector)和用户接纳值UAV(User Acceptance Value)的概念。其次，对层次分析法进行了改进，为了解决用户偏好相对比较主观的问题，使用了双重层次分析法获得权重。本文针对每一项上下文指标，假设其相对的用户偏好权重，使用层次分析法与模糊Petri网相结合的推理方法，加上用户对网络接入点的偏好，最终形成满意度指标，作为候选网络重要性排名的依据。再次，给出了策略构建的系统模型，明确系统的功能模块。针对策略构建系统模型中接入点上下文改变后不能及时更新的问题，提出了自动策略构建更新过程。最后，在MATLAB中进行仿真，主要分析了不同业务类型的数据在垂直切换中的性能表现，以及在复杂环境下提出的算法与其他算法在用户接纳值和网络选择上的比较，证明了提出方案的有效性。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容

1.4论文结构安排

第二章 异构无线网络垂直切换判决

2.1垂直切换判决的概述

2.2垂直切换判决的相关算法

2.3垂直切换决策的规范和策略机制

2.4本章小结

第三章 基于模糊Petri网的判决策略设计

3.1上下文感知与决策

3.2多属性决策理论及算法

3.3模糊Petri网与FPN推理算法

3.4基于FPN的垂直切换判决策略算法设计

3.5策略更新系统模型设计

3.6本章小结

第四章 仿真实现与分析

4.1仿真平台介绍

4.2仿真模型建立

4.3网络参数设置

4.4仿真分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢