一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法
专利名称：一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法
技术领域：
本发明属于无线通信的跨层设计技术领域，涉及一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法。
背景技术：
在对未来无线网络资源管理的研究中，由于受到无线通信环境复杂的影响，经常使用跨层这一手段，从协议栈的宏观角度去优化系统性能。跨层设计机制通过在协议栈的各层之间传递特定的信息来协调协议栈各层之间的工作过程，使之与无线通信环境相适应，从而使系统能够满足各种业务的不同需求。同时，随着近年来跨层优化技术的提出与发展，各种跨层优化设计方案层出不穷，但是在一个系统中综合使用这些跨层设计方案还存在一些不足，同时，这种设计方式也可能带来一些问题I)这些跨层设计虽然对系统中的某个参数的性能进行提升但是往往是以牺牲其他的参数性能为代价的。比如以牺牲吞吐量的代价来改善队列时延和分组丢弃率(Feroz A.Bokhari, Halim Yanikomeroglu, William K. Wong, Cross-layer Resource Scheduling for Video Traffic in the Downlink of OFDMA-Based Wireless 4G Networks[J]. EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking, 2009.)。虽然通过跨层设计优化了切换失误率和切换信令时延，却通过复杂的信令设计增加了系统冗余度和系统负担(Shantidev Mohanty,Ian F. Akyildiz,A Cross-layer (Layer 2+3)Handoff Management Protocol for Next-Generation Wireless Systems[J]. IEEE Transactions on Mobile computing, vol. 5, No. 10, October 2006.)。众所周知，如今的系统都是面向多业务的综合性的，那么某个参数性能的下降势必将会影响以该参数为主的一系列业务群的下降。2)跨层设计打破了传统网络分层间的独立性(C. D. Iskander and P. T. Mathiopoulos, Fast simulation of diversity Nakagami fading channels using finite-state Markov models[J], IEEE Trans. On Broadcasting, vol.49, no. 3, pp. 269-277，2003)，但同时也失去网络设计的规律性、结构化，使得全网络设计和优化极其复杂，特别是试图进行实时动态优化时。例如，当任何一层发生变化时，整个系统可能需要进行重新设计和部署。3)跨层设计机制在协议栈之间引入了相关性，从而可能严重影响系统的可扩展性，系统的实现和维护变得十分困难，而且系统的标准化工作可能很难进行。4)跨层设计带来的负面影响。在众多纷杂的跨层设计中，两者或多种以上跨层优化的并存有可能对系统带来一些负面影响。例如，信令混乱导致信令系统开销增大，系统性能降低甚至崩溃。然而，至今为止，国内外尚没有相关标准对跨层设计提出相应的要求与规范，也没有一个综合使用这些跨层设计技术的评判标准。因此，跨层优化设计的兼容性这一问题又凸显出来
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，对系统中使用的跨层技术进行判断、取舍，在保证系统工作效率的前提下实现更多的优化目标。本发明是通过以下技术方案来实现一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，包括以下步骤I)系统根据当前的跨层方案设置一个能够接纳新的跨层方案所允许的跨层熵的目标值；2)首先对各个系统性能QoS参数相关的KPI进行计算，识别单一服务业务的KPI ； 然后根据跨层优化的目标和业务的属性分配各KPI权值，再根据KPI和KPI所分配的各个权值计算跨层方案所产生的跨层熵；3)将步骤2)所得的跨层熵与步骤I)的目标值进行比较如果跨层熵大于目标值，则放弃该跨层优化；如果所得跨层熵小于目标值，则所采用的跨层方案可以在不给系统带来负担的同时对相关参数进行优化；4)在所得跨层熵小于目标值的情况下，计算CoE来确定跨层体验，反映当前跨层优化带来的优劣包括直接描述系统QoS现状的KPI和用户可观的角度上描述当前系统状态的KQI 的计算。所述的跨层熵代表跨层的程度，熵越大，跨层复杂度越大，跨层信令越多，系统负担开销大，鲁棒性越小。所述的跨层熵的目标值设置在0到I之间，0表示系统没有应用跨层优化技术，I 表示系统使用了全部的跨层优化技术，混乱度最高。所述的各个系统性能QoS参数相关KPI的计算包括平均时延、平均抖动和丢包率的计算，其中平均时延的计算为
权利要求
1.一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，包括以下步骤1)系统根据当前的跨层方案设置一个能够接纳新的跨层方案所允许的跨层熵的目标值；2)首先对各个系统性能QoS参数相关的KPI进行计算，识别单一服务业务的KPI;然后根据跨层优化的目标和业务的属性分配各KPI权值，再根据KPI和KPI所分配的各个权值计算跨层方案所产生的跨层熵；3)将步骤2)所得的跨层熵与步骤I)的目标值进行比较如果跨层熵大于目标值，则放弃该跨层优化；如果所得跨层熵小于目标值，则所采用的跨层方案可以在不给系统带来负担的同时对相关参数进行优化；4)在所得跨层熵小于目标值的情况下，计算CoE来确定跨层体验，反映当前跨层优化带来的优劣包括直接描述系统QoS现状的KPI和用户可观的角度上描述当前系统状态的KQI的计笪
2.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的跨层熵代表跨层的程度，熵越大，跨层复杂度越大，跨层信令越多，系统负担开销大，鲁棒性越小。
3.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的跨层熵的目标值设置在0到I之间，0表示系统没有应用跨层优化技术，I表示系统使用了全部的跨层优化技术，混乱度最高。
4.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的各个系统性能QoS参数相关KPI的计算包括平均时延、平均抖动和丢包率的计算，其
5.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述计算跨层方案所产生的跨层熵是利用熵权法，以某个跨层方案作为一个评价单位，以各个KPI作为评价指标进行计算。
6.如权利要求5所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述利用熵权法进行计算为系统由于多种跨层设计带来的效应会出现多种不同的状态，每种状态出现概率为Pi (i =1,2,…，m)，则系统的熵E为
全文摘要
本发明公开了一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，利用熵的定义并引用跨层体验这一概念，建立一种判断各跨层优化兼容性的评判标准。实现了在一个系统中使用多个跨层优化设计时各个方案之间兼容性的问题，在保证系统效率的前提下，使优化结果最大化。
文档编号H04W24/08GK102612060SQ201210092818
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者孔祥祎, 曲桦, 赵继红 申请人:西安交通大学
技术领域：
本发明属于无线通信的跨层设计技术领域，涉及一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法。
背景技术：
在对未来无线网络资源管理的研究中，由于受到无线通信环境复杂的影响，经常使用跨层这一手段，从协议栈的宏观角度去优化系统性能。跨层设计机制通过在协议栈的各层之间传递特定的信息来协调协议栈各层之间的工作过程，使之与无线通信环境相适应，从而使系统能够满足各种业务的不同需求。同时，随着近年来跨层优化技术的提出与发展，各种跨层优化设计方案层出不穷，但是在一个系统中综合使用这些跨层设计方案还存在一些不足，同时，这种设计方式也可能带来一些问题I)这些跨层设计虽然对系统中的某个参数的性能进行提升但是往往是以牺牲其他的参数性能为代价的。比如以牺牲吞吐量的代价来改善队列时延和分组丢弃率(Feroz A.Bokhari, Halim Yanikomeroglu, William K. Wong, Cross-layer Resource Scheduling for Video Traffic in the Downlink of OFDMA-Based Wireless 4G Networks[J]. EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking, 2009.)。虽然通过跨层设计优化了切换失误率和切换信令时延，却通过复杂的信令设计增加了系统冗余度和系统负担(Shantidev Mohanty,Ian F. Akyildiz,A Cross-layer (Layer 2+3)Handoff Management Protocol for Next-Generation Wireless Systems[J]. IEEE Transactions on Mobile computing, vol. 5, No. 10, October 2006.)。众所周知，如今的系统都是面向多业务的综合性的，那么某个参数性能的下降势必将会影响以该参数为主的一系列业务群的下降。2)跨层设计打破了传统网络分层间的独立性(C. D. Iskander and P. T. Mathiopoulos, Fast simulation of diversity Nakagami fading channels using finite-state Markov models[J], IEEE Trans. On Broadcasting, vol.49, no. 3, pp. 269-277，2003)，但同时也失去网络设计的规律性、结构化，使得全网络设计和优化极其复杂，特别是试图进行实时动态优化时。例如，当任何一层发生变化时，整个系统可能需要进行重新设计和部署。3)跨层设计机制在协议栈之间引入了相关性，从而可能严重影响系统的可扩展性，系统的实现和维护变得十分困难，而且系统的标准化工作可能很难进行。4)跨层设计带来的负面影响。在众多纷杂的跨层设计中，两者或多种以上跨层优化的并存有可能对系统带来一些负面影响。例如，信令混乱导致信令系统开销增大，系统性能降低甚至崩溃。然而，至今为止，国内外尚没有相关标准对跨层设计提出相应的要求与规范，也没有一个综合使用这些跨层设计技术的评判标准。因此，跨层优化设计的兼容性这一问题又凸显出来
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，对系统中使用的跨层技术进行判断、取舍，在保证系统工作效率的前提下实现更多的优化目标。本发明是通过以下技术方案来实现一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，包括以下步骤I)系统根据当前的跨层方案设置一个能够接纳新的跨层方案所允许的跨层熵的目标值；2)首先对各个系统性能QoS参数相关的KPI进行计算，识别单一服务业务的KPI ； 然后根据跨层优化的目标和业务的属性分配各KPI权值，再根据KPI和KPI所分配的各个权值计算跨层方案所产生的跨层熵；3)将步骤2)所得的跨层熵与步骤I)的目标值进行比较如果跨层熵大于目标值，则放弃该跨层优化；如果所得跨层熵小于目标值，则所采用的跨层方案可以在不给系统带来负担的同时对相关参数进行优化；4)在所得跨层熵小于目标值的情况下，计算CoE来确定跨层体验，反映当前跨层优化带来的优劣包括直接描述系统QoS现状的KPI和用户可观的角度上描述当前系统状态的KQI 的计算。所述的跨层熵代表跨层的程度，熵越大，跨层复杂度越大，跨层信令越多，系统负担开销大，鲁棒性越小。所述的跨层熵的目标值设置在0到I之间，0表示系统没有应用跨层优化技术，I 表示系统使用了全部的跨层优化技术，混乱度最高。所述的各个系统性能QoS参数相关KPI的计算包括平均时延、平均抖动和丢包率的计算，其中平均时延的计算为
权利要求
1.一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，包括以下步骤1)系统根据当前的跨层方案设置一个能够接纳新的跨层方案所允许的跨层熵的目标值；2)首先对各个系统性能QoS参数相关的KPI进行计算，识别单一服务业务的KPI;然后根据跨层优化的目标和业务的属性分配各KPI权值，再根据KPI和KPI所分配的各个权值计算跨层方案所产生的跨层熵；3)将步骤2)所得的跨层熵与步骤I)的目标值进行比较如果跨层熵大于目标值，则放弃该跨层优化；如果所得跨层熵小于目标值，则所采用的跨层方案可以在不给系统带来负担的同时对相关参数进行优化；4)在所得跨层熵小于目标值的情况下，计算CoE来确定跨层体验，反映当前跨层优化带来的优劣包括直接描述系统QoS现状的KPI和用户可观的角度上描述当前系统状态的KQI的计笪
2.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的跨层熵代表跨层的程度，熵越大，跨层复杂度越大，跨层信令越多，系统负担开销大，鲁棒性越小。
3.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的跨层熵的目标值设置在0到I之间，0表示系统没有应用跨层优化技术，I表示系统使用了全部的跨层优化技术，混乱度最高。
4.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述的各个系统性能QoS参数相关KPI的计算包括平均时延、平均抖动和丢包率的计算，其
5.如权利要求I所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述计算跨层方案所产生的跨层熵是利用熵权法，以某个跨层方案作为一个评价单位，以各个KPI作为评价指标进行计算。
6.如权利要求5所述的基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，其特征在于，所述利用熵权法进行计算为系统由于多种跨层设计带来的效应会出现多种不同的状态，每种状态出现概率为Pi (i =1,2,…，m)，则系统的熵E为
全文摘要
本发明公开了一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法，利用熵的定义并引用跨层体验这一概念，建立一种判断各跨层优化兼容性的评判标准。实现了在一个系统中使用多个跨层优化设计时各个方案之间兼容性的问题，在保证系统效率的前提下，使优化结果最大化。
文档编号H04W24/08GK102612060SQ201210092818
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者孔祥祎, 曲桦, 赵继红 申请人:西安交通大学
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