1.一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,包括以下步骤:
101、首先,用户侧结合层次分析法和灰度关联分析法对候选网络进行网络排序,用于网络排序的属性包括时延、网络容量、接收信号强度和网络负载率,网络排序过程被规划为三个步骤;首先,获取符合RSS>RSS0的候选网络的时延、网络容量、接收信号强度和网络负载率等属性参数,其中RSS0为接收信号强度阈值;其次,使用AHP方法获得各个参数的权重值;最后,使用灰度关联分析法获得候选网络的GRA排序;
102、根据步骤101得到的GRA排序结果,首先将用户集合U和网络集合N作为二部图最大匹配算法的输入,判断用户集合数量和网络集合数量是否相等;若不相等,对原始二部图进行标准化处理;其次,根据步骤101求出的各个候选网络的GRA值,为标准化后的二部图中的每条边赋权值;最后,采用二部图最大匹配算法求解用户与网络间的完美匹配,通过使二部图的总权最大,达到用户服务质量全局最优的目标。
2.根据权利要求1所述的一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,所述步骤
101在进行网络排序之前,首先使用层次分析法获取切换判决属性的权重,为了构建属性之间的重要性对比矩阵,AHP采用重要性对比矩阵来衡量属性之间的重要性;其中,中间值被用来表示不确定的情况,若用户不确定属性间的重要性是1还是3,则可以选择中间值2,属性间的重要性不相等,得到四个属性之间的重要性对比矩阵,且该矩阵为4×4大小的方阵。
3.根据权利要求2所述的一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,所述步骤
101使用灰度关联分析法获得候选网络的GRA排序,具体为:假设终端设备的候选网络集中有n个网络,切换判决属性有p个,那么终端需要做的就是计算出n个候选网络的p个属性的加权综合效益值GRA,并按照GRA的大小对候选网络进行等级排序,具体步骤如下:
1)、根据不同网络的不同判决属性值,构建决策矩阵;构建决策矩阵D,如下:其中,j∈{1,2,3,4},i∈{0,1,2......n‑1},dij表示网络i的第j个属性的值。di1,di2,di3,di4分别表示网络容量、RSS、网络负载率、时延;
2)、将决策矩阵D进行归一化处理;
3)、得到比较序列 之后,定义理想序列为最优候选网络所对应的属性队列,根据判决参数的归一化表达式定义可知,当 或无限逼近1时,候选网络的该属性的性能是最优的,因此,用户倾向于选择 的候选网络,理想序列 表示为:
3)、根据比较序列和理想序列得到灰度关联系数 灰度关联系数 用来表征候选网络i的属性j的值接近 的程度,根据灰度关联系数 和各属性参数的权重值,求得GRA的表达式如下:
其中
ωj为属性j的权重,取GRAi中的最大值作为目标网络。
4.根据权利要求3所述的一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,所述2)采用max‑min归一化方法,其中包含成本型参数和效益型参数,对于成本型参数,其值越小越好;对于效益型参数,其值越大越好,时延、网络负载率为成本型参数,网络容量、接收信号强度为效益型参数;其中,xij表示网络i的第j个属性的值,对于成本型参数,xij归一化后的表达式为:
对于效益型参数,xij归一化后的表达式为:其中,max{xij}表示xij中的最大值,min{xij}表示xij中的最小值。
5.根据权利要求3所述的一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,所述步骤
102二部图的最大匹配步骤如下:
(1)原始二部图由用户集合U={U0,U1,U2...Um‑1}和网络集合N={N0,N1,N2...Nn‑1}组成,根据贪心算法的原理,将m个用户分为k组,每组n个用户进行网络选择;
(2)根据步骤101求出的GRAj的值,将GRAj的中位数设置为服务质量阈值σ,当阈值σ取GRAi的中位数时,不会出现服务质量过大或者切换率过小的问题,当二部图中的边权大于b
σ,且M中存在匹配关系,则将边权设置为GRAij×1.1,否则边权仍旧等于GRAij,反之,当二部图中的边权小于σ,则将边权设置为0;通过比较阈值给二部图赋权值,将双目标函数优化问题转化为单一目标函数优化问题,即二部图的最大完美匹配问题;
(3)采用改进的KM算法求解二部图的最大匹配问题。
6.根据权利要求5所述的一种认知异构无线网络垂直切换方法,其特征在于,所述采用改进的KM算法求解二部图的最大匹配问题,具体流程包括:(1)对于给定的具有二部划分(V1,V2)的完全加权二部图G,从任何平凡顶标l开始,确定(Kn,n,w)的l等子图Gl,并且在Gl中选取一个匹配M。若匹配M饱和G中的结点集V1,则M是完美匹配,也即M是最优匹配,算法终止。否则转入(2);
(2)基于匹配M,在(Kn,n,w)的l等子图Gl中执行匈牙利算法,该算法终止于S属于V1,T属于V2,且N(S)=T。利用公式
计算值αl,然后计算新的可行顶标l’,并用l’替代l,以Gl’替代Gl,转入(1)。