5G异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法

本发明属于异构无线网络中的垂直切换方法，属于移动通信领域。特别是涉及5g异构无线网络中一种基于改进的二型模糊逻辑推理系统进行垂直切换的方法。

背景技术：

1、5g技术能解决不断增长的数据需求，它既能服务于更多的移动终端，又能支持更高的数据速率。由5g蜂窝网与其他无线接入技术共同构成的异构无线网络，其技术和架构将更加成熟。但是由于网络状况的模糊性和不确定性，当移动终端在5g异构无线网络中漫游时，可能会出现切换延迟、切换频繁、乒乓效应、切换失败等问题。因而，设计出一种性能较优的垂直切换方法可以较好地解决前述问题。当前比较主流的垂直切换方法大致可以分为四类：(1)基于单一判决参数的垂直切换方法，一般选取rss作为判决参数，当候选网络中出现高于设定的rss阈值时，则触发切换。(2)基于多属性决策的垂直切换方法，在切换判决中，依据选取的多个判决参数的得分值进行候选网络排序。(3)基于模糊逻辑的垂直切换方法，利用模糊推理系统来输出各候选网络的得分值进行切换判决。(4)基于人工智能的垂直切换方法，采用马尔科夫模型、人工神经网络等工具，智能地进行切换决策。其中，传统的基于模糊逻辑的垂直切换方法中，大多采用一型模糊逻辑推理系统来进行模糊推理，不能很好地处理网络状况的动态变化特性，极可能造成不必要的切换，引起乒乓效应。

技术实现思路

1、本发明旨在解决以上现有技术的不足，提出了一种5g异构无线网络中基于改进的区间二型模糊逻辑推理系统的垂直切换方法。该方法先搭建5g异构无线网络场景；然后设计改进的区间二型模糊逻辑推理系统，选取rss、带宽和时延三个的判决参数进行切换判决，获得不同候选网络的排序；最后根据得分排序的高低进行垂直切换。本发明的主要贡献可概括为：(1)搭建5g异构无线网络场景。近年来，我们见证了无线通信技术的显著增长，5g技术为当前的无线通信技术做出了突出贡献。在5g异构无线网络场景中，为移动终端提供各种接入技术来支持实时应用和服务，是当前异构无线网络技术中一个很有前途的架构。从低速的移动终端到高速的车辆终端，都需要高效和可靠的通信环境来进行信息交互。(2)设计改进的区间二型模糊逻辑推理系统。传统的二型模糊逻辑推理系统可以对选取的切换判决参数通过模糊化、模糊推理和去模糊化三个阶段的处理，获得各候选网络的得分值，从而进行切换判决。但是它在处理动态网络中的不确定性参数时，不能很好地解决一些随机性问题，因而本发明设计改进的区间二型模糊逻辑推理系统来弥补这方面的不足。

2、本发明采用的技术方案是：5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、步骤101、获取候选网络的切换参数，包括：接收信号强度(rss)、带宽、时延，这些参数可以体现网络性能的优劣；

4、步骤102、将各参数输入改进的区间二型模糊逻辑推理系统，该系统包括四个组成部分：模糊化、模糊推理、模糊降型和去模糊化；

5、步骤103、将步骤101获取的判决参数输入到步骤102二型模糊推理系统中进行推理得到各候选网络的得分值；

6、步骤104、根据步骤103推断出的各候选网络的得分值，决定是否进行垂直切换，从而保证移动终端总是接入到性能最佳的网络。

7、进一步，所述5g异构网络包括5g网络和wlan网络。5g网络和wlan网络分别作为蜂窝技术和无线接入技术的代表，两种接入技术能够相互协作，在很多方面实现优势互补，从而共同构成具有代表性的5g异构网络场景。

8、进一步，所述改进的区间二型模糊逻辑推理系统包括以下处理步骤：

9、模糊化：将接收信号强度、带宽、时延这三个参数进行模糊化处理，将判决参数值通过二型隶属度函数转化为对应的模糊级别“低”、“中”和“高”；

10、模糊推理：根据建立的模糊规则知识库来进行模糊推理；

11、模糊降型：采用改进的区间二型模糊集合进行降型处理；

12、去模糊化：将一型模糊集合的结果映射到[0,100]上，从而得到各候选网络的得分值。

13、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实上述的5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法的步骤。

14、本发明的优势在于：

15、1、搭建5g异构无线网络场景。近年来，我们见证了无线通信技术的显著增长，5g技术为当前的无线通信技术做出了突出贡献。在5g异构无线网络场景中，为移动终端提供各种接入技术来支持实时应用和服务，是当前异构无线网络技术中一个很有前途的架构。从低速的移动终端到高速的车辆终端，都需要高效和可靠的通信环境来进行信息交互。

16、2、选取代表性的判决参数：接收信号强度、带宽和时延这三个参数作为改进的二型模糊推理系统的输入。选取依据在于：(1)rss是触发垂直切换的一个最基本的条件，它反映了各候选网络的链路质量。(2)带宽表征了网络的通信线路所能传送数据的能力。从用户角度看，可用带宽越大意味着网络的传输速率越高、传输时延越短；从系统角度看，带宽充分反映了当前业务的负载情况，在一定程度上决定了系统的呼叫阻塞率和掉话率。(3)时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，它等于发送时延、传播时延、处理时延和排队时延的总和。一般而言，处理时延和排队时延是影响网络性能的主要成分。

17、3、设计改进的区间二型模糊逻辑推理系统。相较于一型模糊推理系统，区间二型模糊推理系统提高了对模糊推理和模糊描述本身具有的不确定性的处理能力，但是在降型处理方法和系统化设计上还存在一些问题。本发明对降型处理方法中存在的系统信息损失问题，提出了一种基于再次优化的降型处理方法，由此改进了原有二型模糊推理信息的完整性。

技术特征：

1.5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：所述5g异构网络包括5g网络和wlan网络。

3.根据权利要求1或2所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：所述改进的区间二型模糊逻辑推理系统包括以下处理步骤：

4.根据权利要求3所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：所述二型隶属度函数，其上限函数和下限函数分别表为式(1)和式(2)

5.根据权利要求4所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：接收信号强度的隶属度函数，当rss的均值为[-100,-80]，不适宜作为切换的目标网络；当rss的均值为[-70,-50]，能够满足通信业务的基本需求；rss的均值为[-40,-20]，表示该候选网络的rss性能较好；

6.根据权利要求3所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：所述采用改进的区间二型模糊集合进行降型处理，采用基于不确定界的直接计算法，如下式：

7.根据权利要求6所述5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法，其特征在于：还包括进行再次优化的降型运算，将降型过程和系统性能优化结合起来，描述如下：

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的5g异构网络中基于二型模糊逻辑的垂直切换方法的步骤。

技术总结
本发明请求保护一种5G异构网络中基于改进的二型模糊逻辑的垂直切换方法。针对传统的二型模糊逻辑在垂直切换判决中存在的不灵活性，导致切换性能不佳的问题，从以下方面开展性能优化：首先搭建5G异构无线网络场景；然后设计改进的区间二型模糊逻辑推理系统，选取接收信号强度(RSS)、带宽和时延三个的判决参数进行切换判决，获得不同候选网络的排序；最后根据得分排序的高低进行垂直切换。实验结果表明，该算法能有效减少不必要的切换，降低切换的阻塞率。

技术研发人员：邓红,彭永根
受保护的技术使用者：成都师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15