基于多属性和群体决策的异构无线网络选择算法(2)
1 网络选择算法设计
无线异构网络环境中有多种无线网络共存,而多模终端也拥有支持多种网络接口实现不间断服务,要得到有价值相对最优的网络连接就要先对网络参数及性能进行分析,如经典的切换决策算法是基于所接收的信号强度(RSS)或如延迟、丢包等参数[6]。本文所提算法步骤如下,先测网络接收信号强度(RSS)确定网络的可用性及稳定性,避免后续频繁切换;再通过层次分析方法(AHP)对网络进行多属性分析,对不同服务状态的各个属性的主次程度关系进行划分,即通过权重的分配来实现,且加入历史喜好属性,结合动态调整权重方法实现权值动态调整;最后用群体决策算法决策最优网络。
1.1 信号接收强度
对于信号接受强度(RSS)的检测,设定一个RSS阈值,大于该阈值表示该网络可用,阈值选取参考文献[7],此处表示为式(1)。对于可用的网络才进行后续的网络分析,否则便不考虑后续的分析。
RSS接收=ε-10滋glog10ds+ξ>RSS阈值 (1) 式中的ε、?滋、ds、ξ分表示路径损耗参数、路径损耗指数、距离和衰落参数。
1.2 AHP层次分析
层次分析法(AHP)适用多属性权重判别问题,分析网络属性,本文使用的AHP方法增加了历史喜好属性和动态权重分配的属性分析。在此属性选取延时、抖动、资费、带宽、服务速率、网络负载及历史喜好为网络选择判别条件。每个属性与其他属性两两相对比,定义rij为第i个网络的第j属性,由此得到比较矩阵 R=(rij)m×n 。属性值之间没有统一的标准对其进行标准化处理消除量纲差异,令ri_max=max{ rij |1≤i≤m};ri_min=min{ rij |1≤i≤m},对于属性值愈小愈好的成本型属性(如:延时、抖动、资费和网络负载),根据式(2)进行规范化处理,对于属性值愈大愈好的效益型属性(如:服务速率),根据式(3)处理。
aij=(ri_max+ri_min-rij)/(ri_max+ri_min) (2)
aij=rij/(ri_max+ri_min) (3)
处理后得到标准化属性的比较矩阵A=(aij)m×n。设网络属性集 S={ s1,s2,…,s7},用sij表示因素i与因素j之间的影响程度即比较结果。由此这7个属性构成了两两比较的属性判决矩阵P=(sij)7×7,显然有sij = l /sji,sij>0,sii=1,其中i,j=1,2,3,…,7,其中sij使用数字1到9分别呈现重要程度级,如1,3,5,7,9分别表示重要程度级:相同,稍重要,重要,很重要,十分重要。
1.3 客观属性动态权值
由于AHP的权重分配有一定的主观偏向在过程中还考虑网络的客观变化,以减弱AHP的主观性因素,增进网络选择的客观性。设网络的客观参数矩阵为K1=(xij)n×m其中n和m分别表示n个网络和m个属性而xij代表第i中网络的j参数值。用式(2)和式(3)对K1规范化得到新的K=(xij)n×m;再使用式(4)和式(5)处理得到客观权值向量Wk=(k1,k2,…,kn)T。
最后由权值向量Wk和动态向量Wd得到Wkd。
1.4 群体决策
网络选择方法中考虑了网络客观的参数同时也涉及了网络选择者的实际主观偏好,等同于多因素决策策略即群体决策(GDM),结合文献[10][11]介绍使用GDM对异构网络进行决策。兼容性则是检测两个矩阵之间的不同,上节得到的权值矩阵之间存在维数和单位等的差异,因此先考虑兼容性。兼容性通过式子C(M,N)=eT(M*NT)e来计算,其中e为单位行向量,M*NT为矩阵M和N的Hadamard卷积。为便于计算将其表达成lg形式如式(7)所示。
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