[发明专利]一种基于多目标优化的多业务群组切换方法

权利要求书

1.一种基于多目标优化的多业务群组切换的方法，应用于异构无线网络环境中的群组用户，其特征在于，群组切换包括以下步骤：

步骤1：在网络预筛选阶段，定义网络信号强度和驻留时间。网络信号强度表示群组用户接收到的网络信号的强弱，驻留时间表示群组在某一网络覆盖下的驻留时间。根据网络信号强度和驻留时间，对群组扫描范围内的所有网络进行初步筛选；

步骤2：在群组切换决策阶段，为实现对用户业务需求的优化，引入网络对用户不同业务的友好度模型。然后将业务友好度、网络系统吞吐量以及网络负载均衡作为优化目标，生成联合收益函数，并通过遗传算法对其进行优化。

2.根据权力要求1所述的一种基于多目标优化的多业务群组切换算法，其特征在于，所述步骤1中，定义切换群组在网络覆盖下的驻留时间为t，网络信号强度为rss。根据候选网络的网络信号强度和驻留时间设置相应的阈值rss_th和t_th。当网络的信号强度和驻留时间同时大于其相应的阈值时，则被列入网络候选集N。

3.根据权力要求1所述的一种基于多目标优化的多业务群组切换算法，其特征在于，所述步骤2中的群组切换判决阶段以业务友好度，网络系统吞吐量以及网络负载均衡为优化目标，实现了多目标多业务类型的优化过程。将3GGP将移动网络业务分成4大类：会话类、流媒体类、交互类、背景类。将对传输时延敏感的会话类和流媒体类归为实时业务(Real-TimeService,RTS)，将对丢包率敏感的交互类和背景类归为非实时类业务(Non-Real-TimeService,NRTS)。在切换过程中，使实时业务的用户尽可能接入传输时延低的网络，而使非实时业务的用户则尽可能接入丢包率低的网络。定义网络对用户的业务友好度模型：

其中，T表示用户接入网络的传输时延，PLR表示网络的丢包率，S_i＝{RTS,NRTS,NRTS,...}表示用户i的业务状态。

第一个优化目标为业务友好度。设定二进制指示符x_ij表示用户与网络的连接状态，当用户i接入网络j时，其值为1，否则为0。由于现有的基于多目标优化的群组切换算法不适用于不同业务需求的切换场景。因此通过引入业务友好度模型来计算所有接入网络对不同用户的业务友好度值，制定以下业务友好度优化：

第二个优化目标为网络系统吞吐量，其优化如下：

第三个优化目标为网络负载均衡，负载均衡的目的是在异构网络覆盖区域实现负载的公平性，即区域内各网络的负载应稳定在一个偏差较小的平均值附近，因此使用代表变化成都的偏差来表征该指标。则网络负载均衡的优化如下：

其中ρ表示网络接入点的负载，表示所有接入网络的平均负载。

将(2)(3)(4)三个优化目标的进行联合优化，制定一个权重分别为α，β，γ的联合收益函数，将多目标优化转换为单目标优化，并采用于矩阵编码的遗传算法对其进行优化。联合收益函数如下：

采用基于矩阵编码的遗传算法对上述问题(5)进行优化。算法步骤如下，首先根据模型的约束条件进行种群初始化，将初始化种群带入目标函数计算适应度值，然后设置迭代停止条件及执行优化迭代以获取最终的切换策略，优化过程包括选择、交叉、变异。