亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        多終端協(xié)同接入網(wǎng)絡(luò)選擇算法研究*

        2011-06-11 12:13:12陳美娟朱曉榮
        電信科學(xué) 2011年10期
        關(guān)鍵詞:代價(jià)吞吐量權(quán)重

        陳美娟,朱曉榮

        (南京郵電大學(xué)江蘇省無(wú)線通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210003)

        1 引言

        隨著接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣化,一個(gè)用戶(hù)擁有多個(gè)通信終端已經(jīng)比較常見(jiàn),這些終端設(shè)備可能通過(guò)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、固定通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、家庭網(wǎng)獲得所需的業(yè)務(wù)。讓用戶(hù)放棄已有所有終端,換一部全功能的終端不太可行,反之,在不改變用戶(hù)習(xí)慣的情況下,充分利用已有終端,通過(guò)多終端的協(xié)同工作,為用戶(hù)提供所需業(yè)務(wù),使用戶(hù)享受到ABC(always best connect)[1]服務(wù)是一個(gè)值得研究的課題。

        本文首先介紹虛擬終端的概念,然后介紹多終端協(xié)同情況下業(yè)務(wù)的提供方法,接著分析了多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇的特點(diǎn),提出了多終端協(xié)同接入網(wǎng)絡(luò)選擇(collaborative access network select,CANS)算法,分析了算法性能,最后總結(jié)全文。

        2 虛擬終端

        多個(gè)具有通信功能的終端設(shè)備,因?yàn)槟撤N業(yè)務(wù)的需要,臨時(shí)形成一個(gè)“大終端”,當(dāng)業(yè)務(wù)結(jié)束后各終端設(shè)備就解體。稱(chēng)這種終端設(shè)備組為虛擬終端 (virtual terminal,VT)。VT有4個(gè)主要特點(diǎn):第一個(gè)是VT中每個(gè)成員具有通信功能,例如手機(jī)、PC、PDA等,成員可以是單模或者多模;第二個(gè)是VT中有一個(gè)成員作為主控設(shè)備(master),負(fù)責(zé)VT與外部的通信,同時(shí)可管理VT內(nèi)部各成員之間的通信;第三個(gè)是VT中每個(gè)成員都可以成為主控設(shè)備,最終哪個(gè)成為主控設(shè)備,由成員之間通過(guò)一種簡(jiǎn)單的協(xié)議商定;第四個(gè)是VT中的成員協(xié)同完成業(yè)務(wù),任務(wù)完成后VT解體[2]。VT成員之間的短距離通信不屬于本文研究的內(nèi)容。

        3 多終端協(xié)同業(yè)務(wù)提供方法

        為方便說(shuō)明問(wèn)題,首先給出虛擬終端時(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),然后介紹多終端協(xié)同的業(yè)務(wù)提供方法。

        3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        圖1為虛擬終端時(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從下往上依次是終端層、接入層、控制層和服務(wù)層。與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別在終端層、控制層和服務(wù)層,終端層提供虛擬終端功能,控制層有網(wǎng)絡(luò)控制(network controller,NC)平臺(tái),服務(wù)層有服務(wù)控制(service controller,SC)平臺(tái)。

        UE1~UE5均具有短距離通信功能 (例如藍(lán)牙);UE1為高清電視機(jī);UE2~UE5支持多種無(wú)線接口。UE2和UE4具有接入 AN1和AN4的能力,UE3具有接入 AN2和AN4的能力,UE5具有接入 AN1、AN2和AN4的能力。

        3.2 業(yè)務(wù)提供方法

        用戶(hù)希望通過(guò)高清電視機(jī)UE1看一部高清電影,因?yàn)閁E1只有短距離通信功能,它發(fā)送廣播消息給它可見(jiàn)的終端 UE2~UE5,通過(guò)協(xié)商,UE4成為本次任務(wù)的主控設(shè)備,UE2~UE5愿意共同完成這項(xiàng)任務(wù),于是,UE1~UE5構(gòu)成一個(gè)虛擬終端。UE4向網(wǎng)絡(luò)控制器NC發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求,請(qǐng)求下載某高清電影,消息中包含UE2~UE5的一些參數(shù),例如支持的接入網(wǎng)絡(luò)、用戶(hù)的偏好、接收到的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度等。

        NC接收到請(qǐng)求消息后,執(zhí)行CANS算法,結(jié)果是UE2接入 AN1、UE3接入 AN2、UE4接入 AN4、UE5接入 AN2。

        NC執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)選擇算法后,向服務(wù)控制平臺(tái)SC發(fā)送請(qǐng)求下載某視頻的請(qǐng)求,SC找到視頻所在的媒體服務(wù)器1(MS1),將MS1的地址發(fā)送給NC。最后NC發(fā)送網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果以及MS1的地址給UE4。

        上述虛擬終端的業(yè)務(wù)提供方法如圖2所示。

        UE2~UE5下載視頻可以采用Pull或Push方式。Pull方式,即UE2~UE4分別通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇確定的AN發(fā)送下載視頻的請(qǐng)求;Push方式,即MS1主動(dòng)發(fā)送媒體流給UE2~UE4。這不屬于本文討論的內(nèi)容。

        UE2~UE5接收到視頻流后,通過(guò)短距離通信的方式傳遞給UE1,UE1整理視頻流數(shù)據(jù)后呈現(xiàn)給用戶(hù)。

        圖2 多終端協(xié)同業(yè)務(wù)提供方法

        4 多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇算法的特點(diǎn)及應(yīng)用

        4.1 多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇的特點(diǎn)

        網(wǎng)絡(luò)選擇是一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題,已有較多文獻(xiàn)對(duì)此進(jìn)行研究[3~8],通常采用多屬性決策(multiple attribute decision making,MADM)方 法 ,例 如 SAW[3]、GRA[4]、ELECTRE[5]、TOPSIS[6]、AHP[7]、WMC[8]等。已有算法針對(duì)單個(gè)終端穿越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí),選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)絡(luò)用于垂直切換。

        圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        本文研究的接入網(wǎng)絡(luò)選擇有4個(gè)特點(diǎn),一是針對(duì)多個(gè)終端;二是多終端協(xié)同完成同一項(xiàng)業(yè)務(wù);三是需要從M個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)中選擇出N個(gè)(N≤M)作為激活網(wǎng)絡(luò)。以上特點(diǎn)表明本文研究問(wèn)題與以往不同,此時(shí)需要考慮多個(gè)終端同時(shí)選擇多個(gè)網(wǎng)絡(luò),一方面決定選擇哪幾個(gè)接入網(wǎng)絡(luò),另一方面決定各終端工作于哪種模式。網(wǎng)絡(luò)選擇的結(jié)果有兩種,一是選擇的y個(gè)終端接入到y(tǒng)個(gè)網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)y≤M時(shí)),即各終端接入不同的接入網(wǎng)絡(luò);另一個(gè)是選擇的y個(gè)終端接入到N個(gè)網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)N≤y時(shí)),即有多個(gè)終端接入到同一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)。

        多終端協(xié)同接入網(wǎng)絡(luò)選擇可以借鑒已有網(wǎng)絡(luò)選擇算法,因?yàn)榭紤]較多接入網(wǎng)絡(luò)和較多終端,所以選擇計(jì)算量較小的方法。另外需要注意的是,當(dāng)多個(gè)終端選擇同一接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),某些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)會(huì)改變。

        4.2 多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇算法

        多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇,網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)確定若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)選擇參數(shù),對(duì)候選的多個(gè)接入網(wǎng)絡(luò),形成決策矩陣A=(aij)M×N,M為接入網(wǎng)絡(luò)數(shù)目,N為網(wǎng)絡(luò)選擇參數(shù)數(shù)目,aij表示第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)第j個(gè)參數(shù)的取值。對(duì)A標(biāo)準(zhǔn)化后得到矩陣B=(bij)M×N,對(duì)于效益型參數(shù);對(duì)于成本型參數(shù)

        本文基于SAW和MEW(指數(shù)權(quán)重法)[9]算法,SAW算法目標(biāo)函數(shù)為wj是參數(shù)j的權(quán)重MEW算法目標(biāo)函數(shù)為當(dāng)有一個(gè)終端選擇接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),記前述決策矩陣為A1,計(jì)算所有接入網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)記為F1=[f11,f12,…,f1M]。當(dāng)有兩個(gè)終端選擇同一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),某些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)會(huì)變化,記參數(shù)改變后的決策矩陣為A2,為便于比較,aj+和aj-用最初的值,同理計(jì)算此時(shí)的目標(biāo)函數(shù),記為F2;有D個(gè)終端選擇同一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),同理得到A3,A4,…,AD,也計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)F3,F4,…,FD,矩陣F如式(1)所示。

        對(duì)于同一接入網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),隨著接入終端數(shù)目的增加,目標(biāo)函數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),因此,將所有目標(biāo)函數(shù)按照從大到小排列,形成數(shù)組S,排在S前面的目標(biāo)函數(shù)所對(duì)應(yīng)的接入網(wǎng)絡(luò)將被選擇。

        對(duì)于終端來(lái)說(shuō),其支持的接入網(wǎng)絡(luò)可用多維數(shù)組TN來(lái)表示,包括tn1,tn2,…,tnd,D為終端數(shù)目。例如前述的UE2~UE5,則tn2={AN1,AN4},tn3={AN2,AN4},tn4={AN1,AN4},tn5={AN1,AN2,AN4}。由此形成終端-網(wǎng)絡(luò)矩陣Z=(zij),zij取值為0或者1,如果zij=1,說(shuō)明終端i可以選擇接入網(wǎng)絡(luò)j。根據(jù)示例的數(shù)組TN可以得到Z矩陣如式(2)所示。

        假設(shè)S=[f11,f12,f22,f13,f23,f14,…],則網(wǎng)絡(luò)選擇順序依次是 AN1,AN2,AN2,AN3,AN3,AN4……Z矩陣的第一列有 3個(gè)“1”,說(shuō)明有3個(gè)終端支持AN1,因?yàn)槭走x的接入網(wǎng)絡(luò)是AN1,所以Z矩陣按照從上到下,選擇UE2接入AN1;次選網(wǎng)絡(luò)是AN2,對(duì)應(yīng) Z陣第二列有兩個(gè)“1”,選擇UE3接入 AN2;第3個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)還是AN2,選擇UE5接入AN2;下一個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)是AN3,沒(méi)有終端支持AN3,本輪落空;下一個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)還是AN3,本輪也落空;再下一個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)是AN4,選擇UE4接入AN4。依次類(lèi)推,網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果可用多維數(shù)組P表示為p2={AN1},p3={AN2},p4={AN4},p5={AN5}……

        多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇算法流程如圖3所示。

        圖3 多終端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)選擇算法流程

        本文提出的算法在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)選擇參數(shù)中,受接入終端數(shù)目影響的參數(shù)是可用帶寬(AB)和系統(tǒng)負(fù)荷(U)。隨著接入同一網(wǎng)絡(luò)的終端數(shù)目的改變,AB和U也將改變,AB將被修改為:ABcurrent=AB/num,AB和ABcurrent分別為最初的和多個(gè)終端接入后的可用帶寬,num為接入的終端數(shù),也是計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的次數(shù),如第二次計(jì)算則num=2。系統(tǒng)負(fù)荷將被修改為:Ucurrent=U+Brequest/ABcurrent,U和Ucurrent分別為最初的和多個(gè)終端接入后的系統(tǒng)負(fù)荷,Brequest為請(qǐng)求的業(yè)務(wù)帶寬。

        4.3 仿真分析

        仿真中假設(shè)需要網(wǎng)絡(luò)選擇的終端設(shè)備有4個(gè),即D=4;網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)接收到6個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的信息,即M=6;網(wǎng)絡(luò)選擇參數(shù)有8個(gè),即N=8,分別是可用帶寬AB、總帶寬TB、終端接收到的信號(hào)強(qiáng)度SS、系統(tǒng)負(fù)荷U、延遲DE、抖動(dòng)J、分組丟失率L和代價(jià)C。各參數(shù)取值如表1所示。

        各參數(shù)的權(quán)重包括客觀和主觀兩部分,客觀權(quán)重采用熵值法[10]計(jì)算,主觀權(quán)重簡(jiǎn)單給出,參數(shù)客觀權(quán)重與主觀權(quán)重的乘積歸一化后為最終權(quán)重。

        主觀權(quán)重有3種情況:CASE1為所有參數(shù)權(quán)重相同;CASE2設(shè)參數(shù)AB和L合計(jì)占70%的權(quán)重,其他參數(shù)占30%的權(quán)重,即針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的環(huán)境;CASE3設(shè)參數(shù)AB、D、J合計(jì)占70%的權(quán)重,其他參數(shù)占30%的權(quán)重,即針對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的環(huán)境。

        圖4給出了多終端接入網(wǎng)絡(luò)選擇的結(jié)果,圖中給出了選擇結(jié)果的前6個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)。例如圖(b)說(shuō)明在CASE2情況下,SAW算法的網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果依次是AN6、AN4、AN6、AN5、AN4、AN6,MEW算法的網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果依次是AN6、AN4、AN5、AN6、AN4、AN4。

        圖5比較了不同算法時(shí)的吞吐量,可以看出,隨著協(xié)同工作的終端數(shù)目的增加,業(yè)務(wù)吞吐量會(huì)增加。在CASE1情況下,當(dāng)終端數(shù)小于或等于2個(gè)時(shí),SAW算法的吞吐量等于或大于MEW;當(dāng)終端數(shù)為3、4、5個(gè)時(shí),兩者吞吐量相同;當(dāng)終端數(shù)為6時(shí),MEW吞吐量大于SAW。在CASE2和CASE3情況下,當(dāng)終端數(shù)小于等于2個(gè)時(shí),兩種算法吞吐量相同;當(dāng)終端數(shù)為3個(gè)時(shí),MEW吞吐量大于SAW;當(dāng)終端數(shù)大于3個(gè)后,兩者吞吐量相同。

        表1 網(wǎng)絡(luò)選擇參數(shù)取值

        圖4 多終端協(xié)同接入網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果

        圖5 吞吐量比較

        圖6 代價(jià)比較

        圖6比較了兩種算法在不同情況下的代價(jià),可以看出,在CASE1情況下,當(dāng)終端數(shù)小于3個(gè)時(shí),MEW代價(jià)低于SAW,當(dāng)終端數(shù)等于6時(shí),MEW代價(jià)高于SAW。在CASE2和CASE3情況下,當(dāng)終端數(shù)小于3個(gè)時(shí),兩種算法的代價(jià)相同,當(dāng)終端數(shù)為3個(gè)時(shí),MEW代價(jià)高于SAW,當(dāng)終端數(shù)大于3個(gè)時(shí),兩種算法代價(jià)相同。

        圖7比較了本文提出的算法與隨機(jī)選擇法,選擇CASE2情況下,終端數(shù)為4個(gè)。當(dāng)隨機(jī)選擇接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),每次選中的網(wǎng)絡(luò)都可能不一樣,本次隨機(jī)取樣為AN4、AN2、AN2和AN1??梢钥闯?,本文提出的算法其吞吐量遠(yuǎn)高于隨機(jī)法,但同時(shí)付出了較大的代價(jià)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        圖7 CANS與隨機(jī)法比較

        普遍存在的網(wǎng)絡(luò)和越來(lái)越多的智能終端,提高了人們的生活質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)選擇問(wèn)題已經(jīng)從原來(lái)的一個(gè)終端穿越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)絡(luò)接入,發(fā)展到虛擬終端情況下多終端協(xié)同的接入網(wǎng)絡(luò)選擇。本文分析了存在虛擬終端的網(wǎng)絡(luò)中,在網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)處執(zhí)行多終端協(xié)同的接入網(wǎng)絡(luò)選擇算法,該算法實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)候選的網(wǎng)絡(luò)中選擇出若干個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)供多個(gè)終端使用,保證了整體目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化。多終端協(xié)同的接入網(wǎng)絡(luò)選擇剛剛開(kāi)始研究,還有許多問(wèn)題需要解決,今后將對(duì)移動(dòng)情況下多終端協(xié)同的接入網(wǎng)絡(luò)選擇算法進(jìn)行研究。

        1 Gustafsson E,Jonsson A.Always bestconnected.In:IEEE Wireless Communications,2003

        2 胡錚,史巨偉,唐曉晟.基于始終最佳體驗(yàn)的終端聚合的研究與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2008(6)

        3 Zhang W. Handover decision using fuzzy MADM in heterogeneous networks.In:IEEE Wireless Communications and Networking Conf,Atlanta,USA,2004

        4 Qingyang Song,Abbas J.Network selection in an integrated wirelessLAN and UMTS environmentusing mathematical modeling and computing techniques.IEEE Wireless Commun,2005,12(3):42~48

        5 Bari F,Leung V.Application of ELECTRE to network selection in a heterogeneous wireless network environment.In:IEEE Wireless Communications and Networking Conf,Hong Kong,China,2007

        6 Bakmaz B,Bojkovic Z,Bakmaz M.Network selection algorithm for heterogeneous wireless environment.In:Personal,Indoor and Mobile Radio Communications,Athens,Greece,2007

        7 Chen Gu,Yong Zhang,Wenjing Ma.Universal modeling and optimization for multi-radioaccessselection.In:International Conference on Wireless Communications,Networking and Mobile Computing(WiCOM),Beijing,China,2009

        8 Y Wang,P Zhang,Y Zhou,et al.Handover management in enhanced MIH framework for heterogeneous wireless networks environment.Journal of Wireless Personal Communications,2010,52(3):615~636

        9 Jose D Martinez-Morales, Ulises Pineda-Rico, Enrique Stevens-Navarro. Performance comparison between MADM algorithms for vertical handoff in 4G networks.In:International IEEE Conference on Electrical Engineering Computing Science and Automatic Control(ICEEE),Tuxtla Gutierrez,Mexico,2010

        猜你喜歡
        代價(jià)吞吐量權(quán)重
        權(quán)重常思“浮名輕”
        為黨督政勤履職 代民行權(quán)重?fù)?dān)當(dāng)
        愛(ài)的代價(jià)
        海峽姐妹(2017年12期)2018-01-31 02:12:22
        基于公約式權(quán)重的截短線性分組碼盲識(shí)別方法
        代價(jià)
        2016年10月長(zhǎng)三角地區(qū)主要港口吞吐量
        集裝箱化(2016年11期)2017-03-29 16:15:48
        2016年11月長(zhǎng)三角地區(qū)主要港口吞吐量
        集裝箱化(2016年12期)2017-03-20 08:32:27
        成熟的代價(jià)
        2014年1月長(zhǎng)三角地區(qū)主要港口吞吐量
        集裝箱化(2014年2期)2014-03-15 19:00:33
        層次分析法權(quán)重的計(jì)算:基于Lingo的數(shù)學(xué)模型
        河南科技(2014年15期)2014-02-27 14:12:51
        人妻无码一区二区三区四区 | 亚洲熟女www一区二区三区| 成人久久久久久久久久久| 国产午夜激无码av毛片| 噜噜噜色97| 女同另类专区精品女同| 中文字幕女同系列在线看一| 国产精品精品自在线拍| 国产美女露脸口爆吞精| 色系免费一区二区三区| 亚洲综合天堂av网站在线观看 | 风韵丰满熟妇啪啪区老老熟妇| 亚洲娇小与黑人巨大交| aaaaa级少妇高潮大片免费看| 日韩国产有码在线观看视频| 偷拍熟女露出喷水在线91| 国产高清在线视频一区二区三区| 精品无码国产自产拍在线观看 | 无码人妻久久一区二区三区不卡| 国产精品成人午夜久久| 亚洲综合一区二区三区蜜臀av| 少妇激情高潮视频网站| 18国产精品白浆在线观看免费| 久久aⅴ人妻少妇嫩草影院| 日韩av在线毛片| 国产精品污一区二区三区在线观看 | 国产激情视频在线观看首页 | 后入内射欧美99二区视频| 国产人妖xxxx做受视频| 亚洲长腿丝袜中文字幕| 久久精品丝袜高跟鞋| 日本一卡2卡3卡四卡精品网站| 色噜噜狠狠色综合中文字幕| 亚洲视一区二区三区四区| 女女同恋一区二区在线观看| 性无码免费一区二区三区在线| 日韩精品成人一区二区三区| 中文字幕精品人妻av在线| 国模91九色精品二三四| 亚洲色成人www永久在线观看| 成年在线观看免费视频|