基于決策概率的接入網選擇

　　在異構的無線網絡系統(tǒng)中，使用多?；蜃兡＝K端的用戶更傾向于選擇最合適的接入技術來承載業(yè)務。但如何在眾多無線接人技術中選擇一個最合適的接入技術是一個有待研究的問題?，F(xiàn)有文獻提出的相關解決方法，如隨機選擇算法、高帶寬優(yōu)先選擇算法、基于模糊邏輯的算法以及基于層次分析法和灰度關聯(lián)法等，都忽略了用戶對網絡所提供業(yè)務質量的滿意度。此外，實際中的用戶將考慮服務質量和價格雙方面因素。基于上述原因，在綜合考慮用戶對服務質量滿意度、價格、相對鏈路質量等因素的基礎上提出了決策概率的概念。決策概率從數(shù)學上描述了用戶愿意選擇某網絡的程度。

　　1 決策概率

　　為了能用數(shù)學方法描述用戶對無線網絡提供的QoS的滿意程度，首先引入滿意度函數(shù)概念。用函數(shù)S(6)表示用戶的滿意度，他實際上是將服務質量相關的參數(shù)映射到實數(shù)域。在一個由M個異構無線網絡組成的系統(tǒng)中，用向量b=(b1，…，bM)表示這M個網絡為用戶提供服務的QoS參數(shù)。因此，若用戶使用不同網絡的服務，將會有不同的QoS體驗，而這種不同的QoS體驗則會對應不同QoS滿意度。不失一般性地，以網絡j為例，用戶對該網絡提供的服務的滿意度應滿足下列條件：

　　其中l(wèi)是正的常數(shù)。上式中的最后一個條件反映了QoS參數(shù)超出一定范圍后，用戶對QoS參數(shù)的提升將不再敏感，進而用戶不會再因為網絡服務質量的提升而增加其滿意度。

　　在本文中，服務質量以網絡接入帶寬為例，但所提出的滿意度概念可廣泛應用于網絡所提供的其他QoS參數(shù)，而不僅限于接入帶寬。

　　事實上，用戶的滿意度行為與用戶所使用的業(yè)務類型有關。對最簡單的業(yè)務，如話音業(yè)務，一般認為用戶滿意度只有兩個值，分別是完全滿意和完全不滿意。而對于下一代基于分組的多媒體業(yè)務而言，這種僅考慮兩個離散值的滿意度將不再適用。出于對這類業(yè)務的考慮，采用連續(xù)函數(shù)對用戶滿意度進行建模。

　　其次，如果價格變化，用戶對業(yè)務的感知情況不可能不發(fā)生變化。

　　前文中，用戶滿意度是QoS的函數(shù)。這里，價格同樣表示為QoS的函數(shù)。根據上下文的內容，這里所說的QoS參數(shù)是網絡提供的接人帶寬。一般而言，網絡j提供的服務的價格pj(bj)，只與網絡j分配給用戶的接入帶寬有關。與滿意度函數(shù)類似，價格函數(shù)應滿足下面這個條件：

　　此外，除了滿意度和價格，用戶在選擇網絡時還應考慮與網絡間相對通信鏈路質量。用δj表示終端與網絡j的接入點間的相對通信鏈路質量值。該參數(shù)值由用戶與網絡j間通信鏈路質量和用戶與其他網絡間通信鏈路質量共同決定。δj應滿足下列條件：

　　其中，qi表示用戶與網絡i間的通信鏈路質量。值得注意的是，不同的用戶將檢測到不同的相對鏈路質量(δ)值。從δj的定義可知，該值越大，則用戶與網絡j間的相對通信鏈路質量越好。

　　實際上，只有當服務質量和價格都是在可接受的情況下，用戶才可能對網絡所提供的業(yè)務表示滿意。只有當終端與網絡接入點間的相對通信鏈路質量較好時，用戶才可能與網絡建立連接。綜合考慮這三個因素，提出決策概率的概念。用決策概率表示用戶接受網絡服務的或然率。針對網絡j，定義決策概率為：Aj(sj，pj，δj)，該值反映用戶決策使用網絡j的服務的概率值。事實上，該值隨QoS滿意度和相對鏈路質量的增加而增加、隨價格的增加而減小，即Aj(sj，pj，δj)滿足：

　　其中，C，μ，ε，是正值常數(shù)，而pmax是價格的最大值。實際上，由于系統(tǒng)容量等的限制，網絡為用戶提供的接人帶寬不是無限大，因此，網絡的收費也不會是無限大。所以存在價格的最大值，且滿足pmax<∞。所選的函數(shù)形式也與廣泛用于經濟學中的Cobb-Douglas要求曲線有一定關系。事實上，決策概率Ai(sj，pj，δj)可以是任何一個滿足條件式(4)-式(7)的函數(shù)，即文中所得到的結論并不限于式(8)的特殊形式。

　　2 網絡選擇算法

　　如前文所述，下一代網絡系統(tǒng)中，多個異構網絡覆蓋同一地區(qū)將是一個很普遍的現(xiàn)象。不同的網絡為用戶提供不同的接入帶寬以滿足用戶各種需求。而對于那些位于多網絡重疊覆蓋區(qū)域的用戶，有理由相信他們能夠且需要在這眾多網絡中選擇最適宜的網絡進行接入。多模、變模技術使移動終端有能力進行異構網絡的接入選擇，而提出的接入網絡選擇算法則用于移動終端選擇一個最合適的無線接入網絡。多個異構網絡通過廣播消息，向用戶廣播其接入帶寬。移動終端在收到該廣播消息的基礎上通過計算所提出的決策概率的值，從而決定哪個網絡最適宜接入。

　　進一步，在描述用戶對QoS的感知時一般比較通用的函數(shù)形式是S形曲線函數(shù)。因此，本文提出的滿意度函數(shù)也同樣采用S形曲線。在綜合考慮所有網絡提供的QoS參數(shù)后，用戶對網絡j提供服務的滿意度可表示為如下形式：

　　其中，v≥2；K是可調整的參數(shù)，通過他區(qū)分不同用戶的滿意度；M表示用戶可收集到M個網絡的信息。這里假設用戶的滿意度對其上限做了歸一化處理，即隨著bj的增大，滿意度漸進于1。

　　對于價格的考慮，有很多文獻提出了不同的定價方案，但到目前為止，這些定價策略的可行性有待進一步研究。因此，為了使本文中所提出的接入網絡選擇算法在實現(xiàn)時更易操作，本文采用價格與接入帶寬呈線性關系的定價策略，依據此策略網絡j的定價為：

　　其中k是一正值常數(shù)，bj為網絡j為用戶提供的接人帶寬。

　　對于相對鏈路質量，反映的是用戶與各網絡間通信條件的好壞情況。這里的通信條件應該是各異構網絡間可相互比較的參數(shù)。在異構網絡系統(tǒng)中，由于使用的物理層的技術各不相同，因此在同構網絡中經常使用的信號強度不再適用于做通信條件的衡量標準。為此，采用相對公平的誤碼率(BER)或誤幀率(FER)做相對鏈路質量的衡量參數(shù)。定義用戶與網絡j間相對鏈路質量為：

　　其中M表示終端可采集到M個網絡的誤碼率(誤幀率)信息，而BERj表示終端檢測到的來自于網絡j的數(shù)據的誤碼率(誤幀率)。由式(11)可知相對鏈路質量δj的取值范圍為[0，1]。