UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112492645A(43)申请公布日2021.03.12(21)申请号202011313084.6(22)申请日2020.11.20(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人马彬张超陈海波(74)专利代理机构重庆市恒信知识产权代理有限公司50102代理人陈栋梁(51)Int.Cl.H04W28/02(2009.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法(57)摘要本发明请求保护一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，由无线局域网和异构蜂窝网络融合而成的超密集异构无线网络中，针对设备数量急剧增加且网络架构更加复杂，导致垂直切换判决难的问题，首先，通过分析超密集异构无线网络的切换问题，提出了一个结合D2D网络和边缘云计算思想的异构网络架构；其次，基于所提的网络架构场景，进一步提出了一个三级协作的垂直切换算法，通过D2D网络、配置边缘云服务器的微基站和宏基站之间的三级协作，提升综合切换性能；最后，实验仿真表明，该算法在保证终端服务质量的同时，使更多的终端能够快速的接入到合适的网络，提高整个系统中终端选网的综合效益。CN112492645ACN112492645A权利要求书1/3页1.一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，其特征在于，包括以下步骤：101、首先利用终端周围的相似性选网现象，与周围已连网终端自组织成D2D网络，通过相似度匹配完成终端的快速选网；102、其次当终端周围未匹配到相似选网终端时，触发配置边缘云服务器的微基站上的网络判决算法，将终端的判决参数以D2D的方式上传到SBSe并构建效用函数，通过遗传算法优化属性权重，为终端选择合适的网络接入；103、最后根据SBSe上传的拥塞状态信息构建拥塞预测模型，当监测到SBSe的拥塞程度持续超过设定阈值时，触发配置MBSe上的统筹调控算法，为拥塞SBSe内的终端转移到空闲的SBSe进行网络判决。2.根据权利要求1所述的一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，其特征在于，所述步骤101首先利用终端周围的相似性选网现象，与周围已连网终端自组织成D2D网络，通过相似度匹配完成终端的快速选网，具体包括：利用终端相似选网现象并结合D2D技术，构建一个D2D相似度匹配算法，待接入终端与周围已接入到网络中的终端自组织成D2D网络，通过在D2D网络中进行相似度匹配，选择具有相似选网需求的终端所连的网络作为判决结果，如式(1)，分别采用终端之间距离、运动方向的夹角和速度的差值作为判决的参数，若上述参数同时低于各自设定的阈值，则判定匹配到具有相似选网需求的终端，连接其所连网络，其相似匹配度l定义为：其中r为D2D网络中已接入终端和未接入终端之间的欧式距离，θ为其运动方向之间的夹角，Δυ为其速度之间差值的绝对值，rth、θth、Δυth分别为给定的阈值。3.根据权利要求2所述的一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，其特征在于，所述阈值的设定如下:假设终端的位置服从泊松点过程，构建终端之间距离变量r的概率密度函数如式(2)：其中λ为泊松点过程的参数，定义终端之间距离的阈值为随机变量r的期望值，可得终端之间距离的阈值rth为：∞rth＝E(r)＝∫0f(r)dr(3)运动方向的夹角和速度的差值服从高斯分布，分别定义运动方向夹角的阈值和速度差值的阈值为各自变量的期望，同理可求出θth和Δυth：其中μθ、σθ分别为变量θ的均值和标准差。∞θth＝E(θ)＝∫0f(θ)dθ(5)2CN112492645A权利要求书2/3页其中μΔυ、σΔυ分别为变量Δυ的均值和标准差；∞Δυth＝E(Δυ)＝∫0f(Δυ)dΔυ(7)。4.根据权利要求1‑3之一所述的一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，其特征在于，所述步骤102终端在D2D网络中未匹配到相似选网终端时，触发边缘云服务器的微基站上的网络判决算法，将终端的判决参数以D2D的方式上传到SBSe并构建效用函数，采用加权求和的方法来构建效用函数：其中z(i)为网络i的效用函数，m为网络属性数量，aij为网络i的第j个属性值，wj为对应的权重，通过求得各个评价指标的权重分配w＝(w1,w2,…,wm)，得到所有备选网络的效用值z(i)，找出最大的z(i)来进行网络选择。5.根据权利要求4所述的一种UHWNs中基于异构边缘云的协作垂直切换方法，其特征在于，所述步骤102将权重分配方案转化为一个寻优问题，并选用全局搜索寻优的遗传算法迭代出最优解，使用遗传算法迭代出最优权重的步骤如下：(1)适应度函数的确定：用各网络效用值z(i)的离散程度