[發明專利]基于遺傳算法的無線認知網絡端到端服務質量確保方法

無效

• 申請號: 201110240923.0
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102300269A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 白躍彬;彭惠星
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W28/24
• 分類號: H04W28/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于遺傳算法的無線認知網絡端到端服務質量確保方法，包括如下步驟：

1)網絡協議棧中的部分參數值是可以調整的，如無線節點的發射功率、數據的發送速率等，本發明把這類參數稱為可調參數，根據每個可調參數的取值范圍，將其編碼到(0，1]區間內的一個實數，每個編碼后的可調參數值作為遺傳算法中的基因，所有基因組成在遺傳算法中參與運算的染色體，可調參數的個數是染色體的長度；

2)可以反映網絡服務質量(QoS)狀況的參數，如業務的時延等，本發明把這類參數稱為QoS指標，這些QoS指標經過處理后，作為遺傳算法中的適應度函數，針對染色體i，其適應度函數的定義為：

U_i(u_1i，u_2i，...，u_mi)

其中，U_i是染色體i對應的適應度函數，由u_1i，u_2i，...，u_mi這m個子目標組成，任一子目標u_ji是QoS指標j(1≤j≤m)的函數，QoS指標由網絡中的節點通過統計一段時間內業務運行的QoS信息并向相應調整節點發送QoS信息數據包的方法獲取；

3)設定最大遺傳代數，為染色體隨機賦上n(n為偶數)組值作為初始解，形成父代種群；

4)計算父種群中每條染色體的適應度函數值，適應度函數的參數是QoS指標；

5)將父代群體中的染色體進行錦標賽選擇、交叉和變異這三種傳統遺傳操作，生成新的子代染色體；

6)計算新產生的子代種群中染色體的適應度函數值；

7)將產生的子代染色體和父代染色體融合在一起；

8)采用非支配排序的方法選擇出前n條適應度函數值較好的染色體，作為新的父代染色體；

9)如果有些染色體的適應度函數值在非支配排序中處于相同的非支配等級，使得僅采用非支配排序法無法正好選擇出n條染色體，則采用密度計算的方法從非支配等級相同的染色體中選擇出密度較大的作為較優的染色體；

10)當遺傳次數沒有達到設定的最大遺傳代數時，重復執行步驟5)到9)；

11)當遺傳次數達到設定的最大代數時，求出的n條染色體在各個子目標中均為較優，最后在這n條染色體中選擇出綜合評價值最高的一條染色體值，將其解碼，便可得到所需的可調參數值，對染色體值進行綜合評價的公式為：

其中，b₁，b₂，...，b_n是n條染色體的綜合評價值，a₁，a₂，...，a_m表示m個子目標的權重，這些權重根據子目標的重要性進行分配，u_ji是染色體i對應的第j個子目標(j＝1，2，...，m；i＝1，2，...，n)；

12)按照遺傳算法求解出的可調參數值對網絡進行重構，網絡的端到端QoS即可得到保障。

2.根據權利要求1中所述的基于遺傳算法的無線認知網絡端到端QoS確保方法，其中步驟5)所示的錦標賽選擇操作，按如下進行：

2a)從父種群中隨機選擇n₁(n₁＜n)條染色體，采用非支配排序方法進行適應度值大小的比較，將其中適應度最高的一條染色體遺傳到下一代；

2b)若染色體的適應度函數值的非支配等級相同，則通過染色體的密度比較操作，選擇出密度最大的一條染色體遺傳到下一代；

2c)步驟2a)、2b)重復執行n/2次，就可得到包含n/2條染色體的新種群。

3.根據權利要求1中所述的基于遺傳算法的無線認知網絡端到端QoS確保方法，其中步驟5)所示的交叉操作，按如下進行：

3a)在種群中隨機選擇兩條不同的染色體，再隨機選擇染色體的某個基因位，交換這兩條染色體上相應位的基因信息；

3b)重復執行上述過程n/2次，得到n/2條新的染色體；

3c)將新產生的n/2條染色體和原始的n/2條染色體融合，得到包含n條染色體的子代種群。