基于环境认知的跨系统垂直切换关键技术研究

由于无线通信技术的发展、多媒体通信和移动互联网等需求的拉动，未来的无线接入环境将呈现终端智能化、接入技术多元化、业务多样化、单跳/多跳协作等异构特性。会话的垂直切换是其中最为关键的支撑技术之一，现有的垂直切换主要着眼于终端经由不同的接入技术接入网络，未充分考虑具体切换环境，不涉及多种接入方式，如基站/接入点接入、无线中继接入和移动网关接入的协作。本项目在对环境信息按照精确/模糊、快变量/慢变量两维度分类处理的基础上提出基于环境信息认知的垂直切换决策模型和算法，切换的决策包括何时执行切换、经由何种接入方式接入哪个基站/接入点/无线中继站/可用作中继的其它终端接入网络以及对相关网元跨层协议栈的重配置，以实现负荷均衡、改善覆盖、容量优化和提升用户体验等目标。本项目将在前期相关项目研究工作的基础上，积极将研究成果表现为高档次学术论文，标准提案和发明专利。

扩张的通信需求与技术演进已经催生了一种异构的接入环境，如何解决其健康、有序运行问题，满足用户、网络和业务需求，特别是跨系统（接入技术）的无缝垂直切换问题则是当前网络发展面临一个新的挑战，它已成为业界高度关注的热点。本项目试图从环境认知的角度解决异构无线接入环境的垂直切换问题，环境认知既包括对切换会话的业务属性、当前服务网络/目标网络的资源条件、 用户终端能力与用户偏好等环境信息的感知，也包括经由全局优化和协作算法输出的跨层协议栈参数的重配置。.项目研究从五个方面展开：无线异构融合网络模型、多维度环境信息感知与处理模型、异构融合网络环境下的网络选择、垂直切换决策与切换执行协议分析以及融合网络环境下的自适应与协作等。.课题首先构建了一种以用户为中心的融合接入网模型，以此为背景，考虑到环境信息呈现多样性、动态性、复杂性等特征，研究提出多维度多层次环境感知模型，它将环境信息分布于用户、终端、网络和业务等四个层次的多层特性和多维度特性进行综合，并构造模糊神经网络处理多维度环境信息，使用多指标决策模型实施环境信息的多层融合。在此基础上，以实用性、高效性和简单性等作为评价指标，研究提出了两种网络选择算法：基于蚁群优化的网络选择算法和利用模糊层次分析法的网络选择算法。垂直切换决策及其执行是本课题研究的核心内容，研究主要侧重多层协作的垂直切换决策，在提出一种基于SINR 和层次分析法(AHP)的SAW 垂直切换算法后，又给出基于综合ＱｏＳ参数的垂直切换策略，该策略在网络切换触发阶段采用全新的评定参数———ＱｏＮ（Quality of Network），它利用两级预测和跨层协作实现垂直切换。网络融合对于网络自动运行和协作（含终端协作和网络协作）提出了新的要求，根据无缝垂直切换和满足用户ABC的需求出发，课题也对协议栈的跨层与多层协作、终端协作以及网络与业务自适应等展开了深入研究。.项目研究的主要成绩包括：申请专利9份，其中8份发明专利；发表学术论文27篇，其中SCI检索1篇，Ei检索7篇，核心刊物论文16篇；向标准化组织提交标准提案1份；完成原型系统3套；培养骨干教师和研究生20余人。项目研究成果奠定了以环境认知的方法解决网络选择和垂直切换的理论基础，对于异构融合网络产品研发、部署和运营具有较大的参考价值。同时通过项目研究也培养了团队成员的科学素养，为进一步的科学研究打下了坚实的基础。