[發(fā)明專利]超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211685427.0
• 申請(qǐng)日: 2022-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN116567722A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬彬;楊桃;鄧華維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/08
• 分類號(hào): H04W28/08;H04W36/14;G06F18/23213;G06N3/126
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法，屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域。針對(duì)大量終端聚集導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均和終端服務(wù)質(zhì)量下降的問(wèn)題，提出一種基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法。首先，采用K?means算法和遺傳算法將網(wǎng)絡(luò)聚類，劃分網(wǎng)絡(luò)簇，然后為終端選擇相關(guān)度最高的網(wǎng)絡(luò)簇作為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)簇。其次，采用基于模糊層次分析法和熵權(quán)法的多屬性決策算法，在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)簇中為終端選擇效用值最高的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)并執(zhí)行切換。同時(shí)，SDN控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載異常時(shí)執(zhí)行負(fù)載遷移算法均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。仿真實(shí)驗(yàn)表明，本方法能夠在均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的前提下，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提升終端的服務(wù)質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體是超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法。

背景技術(shù)

隨著5G基站的大量部署以及各種無(wú)線接入技術(shù)的運(yùn)用，逐漸形成了超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。然而，在城市商業(yè)區(qū)域、體育館等場(chǎng)所中，時(shí)常會(huì)發(fā)生終端聚集的情況。由于切換的并發(fā)性，大量終端可能會(huì)選擇同一個(gè)性能較好的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均，甚至?xí)鹁W(wǎng)絡(luò)擁塞，影響終端的服務(wù)質(zhì)量。因此，在超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)大量終端并發(fā)切換時(shí)，如何在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的同時(shí)提升終端的服務(wù)質(zhì)量，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

目前已有不少的文獻(xiàn)致力于研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換過(guò)程中的負(fù)載不均問(wèn)題，并且都取得了一定的成效。文獻(xiàn)[Zhang?Q,Xu?X,Zhang?J,et?al.Dynamic?Load?Adjustments?forSmall?Cells?in?Heterogeneous?Ultra-dense?Networks[C].2020IEEE?WirelessCommunications?and?Networking?Conference(WCNC).IEEE,2020.]采用Q學(xué)習(xí)聯(lián)合節(jié)能與負(fù)載均衡功能，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整基站間的業(yè)務(wù)負(fù)載來(lái)關(guān)閉一些冗余基站，節(jié)約能耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)重負(fù)載和輕負(fù)載基站之間的均衡。文獻(xiàn)[Tang?C,Chen?X,Chen?Y,et?al.AMDP-basednetwork?selection?scheme?in?5G?ultra-dense?network[C].2018IEEE?24thInternational?Conference?on?Parallel?and?Distributed?Systems(ICPADS).Singapore:IEEE,2018:823-830.]考慮了不同業(yè)務(wù)類型對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的偏好不同，終端會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)類型采用不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，從而將終端分散到不同的網(wǎng)絡(luò)中，以此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。文獻(xiàn)[[馬彬,鐘世林,謝顯中,陳鑫.考慮負(fù)載均衡和用戶體驗(yàn)的垂直切換算法[J].電子與信息學(xué)報(bào),2022,44(12):4218-4228.]引入了擁塞感知模型，并提出了一個(gè)融合自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，避免了因大量終端與基站直接相連引起服務(wù)質(zhì)量的嚴(yán)重下降，一定程度上緩解了網(wǎng)絡(luò)擁塞。

上述文獻(xiàn)大多通過(guò)切換遷移的方式一定程度上緩解了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均的問(wèn)題。但在城市商業(yè)區(qū)域中，時(shí)常會(huì)發(fā)生終端聚集的情況，由于切換的并發(fā)性，可能會(huì)導(dǎo)致大量終端通過(guò)相同的切換判決算法得到同一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，造成目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法。該算法采用K-means和遺傳算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類，將地理位置相近且重疊覆蓋區(qū)域面積大的網(wǎng)絡(luò)劃分為同一網(wǎng)絡(luò)簇。然后系統(tǒng)為終端選擇相關(guān)度最高的網(wǎng)絡(luò)簇作為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)簇，以避免大量終端接入到同一網(wǎng)絡(luò)造成擁塞，同時(shí)減少終端的候選網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，降低決策時(shí)延。此外，采用基于模糊層次分析法(Fuzzy?Analytic?Hierarchy?Process,FAHP)和熵權(quán)法的多屬性決策算法，在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)簇中為終端選擇效用值最高的網(wǎng)絡(luò)作為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)并執(zhí)行切換。同時(shí)，SDN控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載異常時(shí)執(zhí)行負(fù)載遷移算法均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。提出了一種超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決算法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于SDN和網(wǎng)絡(luò)聚類的切換判決方法，其特征在于，包括以下步驟：