[发明专利]一种求解无线网络基站切换极小化问题的变邻域搜索方法

说明书

一种求解无线网络基站切换极小化问题的变邻域搜索方法，首先用随机方法生成一个初始可行解，然后迭代地使用扰动、基于邻域分解的变邻域下降算法对其进行优化。本方法对用户设备在无线网络下的移动过程中基站切换次数进行了优化，从而减少了不同网络控制器下的基站间切换次数。本发明减少了不同网络控制器下基站间的切换次数，提高了用户设备在移动过程中基站间切换的成功率，从而对无线通信网络的服务质量进行了优化。

技术领域

本发明适用于无线通信网络技术领域，提供了一种求解无线网络基站切换极小化问题的变邻域搜索方法。

背景技术

随着国民经济的增长以及互联网的飞速发展，截至2019年6月，我国网民规模已达8.54亿人，未来呈不断增长趋势。用户对网络的使用程度和要求越来越高，比如使用用户设备(UE)如智能手机、平板等获取在线视频、移动支付、社交通信等已成为人们日常生活的重要组成部分。

在典型的蜂窝无线电系统中，无线终端，也被称为移动台或用户设备，经由无线电接入网络(Radio network controller,RNC)向一个或多个核心网进行通信。无线电接入网络覆盖地理区域，该地理区域被划分成小区区域(CELL)，其中每个小区区域由基站(Basestation, BS)来提供服务。由于每个基站所能覆盖的小区范围有限，所以用户设备在移动的过程中，可能发生与源基站小区断开，并连接到目标基站小区，这个过程称为基站切换。在两个不同无线网络控制器下基站间的切换，比在同一个无线网络控制器下基站间的切换，更容易出现切换失败。图1给出了用户设备从源小区到目标小区的切换示意图。无线网络控制器RNC[1]控制着两个基站BS[1]、BS[2]的通信，而基站 BS[3]的通信由无线网络控制器RNC[2]控制。用户设备UE[1]在同一无线网络控制器下的两个基站BS[1]、BS[2]间发生切换，用户设备UE[2] 在不同无线网络控制器下的两个基站BS[2]、BS[3]间发生切换。在图1中,用户设备UE[1]发生的切换成功率比用户设备UE[2]发生的切换成功率更高。

在日常生活中，如果没有将基站分配给合适的无线网络控制器，则用户设备在无线网络中切换的失败率会骤升。如何解决将基站分派给合适的无线网络控制器，来减少不同无线网络控制器下，越区切换失败率高的问题成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明以无线通信网络为背景，以减少不同无线网络控制器下基站间数据切换次数极小化问题为研究目标，提出一种求解无线网络基站切换极小化问题的变邻域搜索方法。该方法首先用随机方法生成一个初始可行解，然后迭代地使用扰动、基于邻域分解的变邻域下降算法对其进行优化。该方法具有计算速度快、求解质量高等特点。

一种求解无线网络基站切换极小化问题的变邻域搜索方法，包括如下步骤：

步骤1，输入算例和参数，随机生成初始的可行解；

步骤2，进入扰动阶段，执行扰动程序；

步骤3，进入局部搜索阶段，使用邻域分解的变邻域下降VND 算法对扰动的解进行优化；

步骤4，进入更新阶段，执行更新操作，同时，使用判别准则，判断是维持当前扰动强度，还是增加扰动强度；并根据判断条件转到步骤2和步骤5；

步骤5，满足停止条件，步骤停止。

进一步地，步骤2所述的扰动程序，以扰动强度k对当前解S进行随机扰动，目的是使其跳出局部最优；扰动算法的具体步骤如下：连续地执行k次随机的顶点交换动作，其中每次交换动作交换两个随机选择的顶点的位置，使得交换后的解仍为合法解。

进一步地，步骤3中，通过基于邻域分解的变邻域下降VND算法对步骤2扰动后的结果进行优化，其中VND算法的邻域的结构描述如下：

基于邻域分解的变邻域下降算法使用了两个邻域结构，即单点移动邻域N₁(s)和两点交换邻域N₂(s)；