異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)接入控制演示平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

陳　雯， 豐文斌， 廖小飛， 余海翔

(東華大學(xué) a. 數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心；b. 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620)

異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)接入控制演示平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

陳雯a， 豐文斌b， 廖小飛a， 余海翔b

(東華大學(xué) a. 數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心；b. 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620)

為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用和用戶體驗(yàn)，提出一種基于業(yè)務(wù)特性和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)重配置方案.方案選取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中的優(yōu)勢(shì)決策因子，通過層次分析法構(gòu)造的效用函數(shù)得出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)，再通過構(gòu)造負(fù)載優(yōu)化函數(shù)最終選擇接入網(wǎng)絡(luò).最后結(jié)合實(shí)際異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，運(yùn)行多種軟硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行該接入控制策略的演示平臺(tái)，并通過測(cè)試驗(yàn)證了方案的可行性.

異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)； 接入控制； 演示平臺(tái)； 軟硬件技術(shù)

當(dāng)前各種無線接入技術(shù)(radio access technologies, RATs)異構(gòu)共存，蜂窩通信技術(shù)(2G/3G/LTE)不斷演進(jìn)，以無線局域網(wǎng)技術(shù)(wireless local area networks, WLAN)為代表的無線寬帶接入技術(shù)飛速發(fā)展.聯(lián)合無線資源管理(joint radio resource management, JRRM)能對(duì)異構(gòu)環(huán)境下的無線資源進(jìn)行管理和控制，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展業(yè)務(wù)范圍、優(yōu)化無線資源利用率的目的.JRRM中的聯(lián)合會(huì)話控制(joint session admission control, JOSAC)，即如何保證用戶在充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)選擇最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)接入，是目前相關(guān)工程和科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一.

演示平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能夠直觀地體現(xiàn)JOSAC對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用與最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的選擇效果.文獻(xiàn)[1]提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無線資源管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，并搭建了試驗(yàn)系統(tǒng)，但該設(shè)計(jì)方案?jìng)?cè)重于宏觀調(diào)控異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的分布表現(xiàn)，對(duì)具體的多?？蛻舳说慕尤肭闆r未做詳細(xì)闡述.文獻(xiàn)[2]提出一種基于有效重配置策略的多模終端的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了多?？蛻舳说闹貥?gòu)選擇，但方案中未對(duì)多媒體業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行開發(fā)，無法演示業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)選擇過程中的性能表現(xiàn).

網(wǎng)絡(luò)選擇接入算法作為演示平臺(tái)的核心部分之一，用以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)演示.目前主要的網(wǎng)絡(luò)選擇接入算法有基于多屬性決策[3]和基于數(shù)學(xué)模型[4]的選擇接入算法[5].基于多屬性決策因素的選擇算法有如文獻(xiàn)[6]提出的一種在3G/WLAN情景下，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息、用戶偏好、用戶業(yè)務(wù)特征等參數(shù)采用模糊層次分析法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選擇，但其沒有充分考慮網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間負(fù)載差距較大的問題.基于數(shù)學(xué)模型的選擇接入算法存在建模復(fù)雜、對(duì)硬件要求高、實(shí)現(xiàn)困難的特點(diǎn).文獻(xiàn)[7]提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的選擇接入算法，將信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，但隨請(qǐng)求數(shù)目與備選網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增加，該算法的復(fù)雜度劇烈增長(zhǎng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)選擇效用降低.為兼顧決策因素和減少計(jì)算開銷，本文選取對(duì)網(wǎng)絡(luò)選擇影響較大的優(yōu)勢(shì)決策因子設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)選擇接入算法.在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，小流量、高速率、廣域移動(dòng)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在3G網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)良好，而流量大、速率高、局域型強(qiáng)的業(yè)務(wù)適合WLAN網(wǎng)絡(luò).網(wǎng)絡(luò)帶寬與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載對(duì)宏觀網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行影響較大.此外，網(wǎng)絡(luò)偏好體現(xiàn)了用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性，引入該屬性可以減少在網(wǎng)絡(luò)選擇過程中的乒乓效應(yīng).因此，優(yōu)勢(shì)決策因子包括業(yè)務(wù)類型、網(wǎng)絡(luò)偏好、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)可用負(fù)載.

綜上所述，本文提出一種基于層次分析法(AHP)和負(fù)載均衡控制的網(wǎng)絡(luò)重配置(network reconfiguration management, NRM)策略指導(dǎo)業(yè)務(wù)選擇接入網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)改進(jìn)并搭建了一種用于模擬真實(shí)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多媒體業(yè)務(wù)選擇網(wǎng)絡(luò)接入的演示平臺(tái)，旨在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率和多媒體業(yè)務(wù)體驗(yàn).其中，層次分析法用于確定優(yōu)勢(shì)決策因子的絕對(duì)權(quán)重，構(gòu)造效用函數(shù)獲得備選網(wǎng)絡(luò)的接入優(yōu)先級(jí)，再由網(wǎng)絡(luò)帶寬與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載確定的均衡效用函數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)接入觸發(fā)門限，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)接入.最后，闡述了NRM策略并介紹了演示平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，并驗(yàn)證本重配置管理策略的可行性.

1　重配置網(wǎng)絡(luò)管理策略

假設(shè)用戶處在m個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域中，當(dāng)用戶發(fā)起多媒體業(yè)務(wù)(語音通信、網(wǎng)頁瀏覽、視頻播放)接入請(qǐng)求時(shí)，將觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)接入選擇機(jī)制.本文的重配置策略步驟如下所述.

(1) 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于不同的判決準(zhǔn)則，各指標(biāo)的量綱差異很大，不能直接用于計(jì)算.為消除原始屬性值量綱的影響，運(yùn)用線性刻度轉(zhuǎn)換的方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行無量綱化處理，如式(1)所示.

(1)

其中：Bi， Li， Hi分別為網(wǎng)絡(luò)i的網(wǎng)絡(luò)帶寬、可用負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)偏好的原始屬性值；fBi,fLi,fHi分別為經(jīng)過無量綱化后的網(wǎng)絡(luò)帶寬、可用負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)偏好的指標(biāo)值；i為當(dāng)前進(jìn)行無量綱化處理的網(wǎng)絡(luò)；j為備選m個(gè)網(wǎng)絡(luò)中屬性值最大的網(wǎng)絡(luò).

(2) 針對(duì)業(yè)務(wù)類型，可以將其分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(語音)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(網(wǎng)頁、視頻)，非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)具有一定的數(shù)據(jù)突發(fā)性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、可用負(fù)載要求較高，而實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、可用負(fù)載要求較低.依據(jù) 1～9 標(biāo)度法，屬性越重要，賦值越高的原則，定義非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)帶寬B、可用負(fù)載L和網(wǎng)絡(luò)偏好H的重要性比值分別如表1和2所示.

表1　非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的屬性比值Table 1　Attribute ratio of non real-time business

表2　實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的屬性比值Table 2　Attribute ratio of real-time business

(3) 由表1和2構(gòu)建的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)判決矩陣A1和A2，求取判決矩陣A1和A2的最大特征根λmax1和λmax2及所對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化后得到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的絕對(duì)權(quán)重為ωt和ωnt.

(4) 根據(jù)AHP的一致性檢驗(yàn)方法，計(jì)算一致性指標(biāo)CI，計(jì)算式如式(2)所示，查找 1～9 階矩陣的平均值隨機(jī)一致性指標(biāo)RI[8]，計(jì)算經(jīng)過RI調(diào)整后的一致性比率CR，計(jì)算式如式(3)所示，當(dāng)CR<0.1 時(shí)，判決矩陣的一致性可以接受.

(2)

(3)

(5) 構(gòu)建效用函數(shù).采用線性加權(quán)法將所求得的權(quán)重向量與式(1)求得的各參數(shù)的屬性值加權(quán)，得到復(fù)合效用函數(shù)如式(4)和(5)，通過比較效用函數(shù)值的大小來確定備選網(wǎng)絡(luò)接入的優(yōu)先級(jí).

U(i, t)=ωt·(fBifLifHi)T

(4)

U(i, nt)=ωnt·(fBifLifHi)T

(5)

其中:U(i,t)為網(wǎng)絡(luò)i對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的效用函數(shù)值；U(i,nt)為網(wǎng)絡(luò)i對(duì)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的效用函數(shù)值.

(6) 不同類型的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增量是不同的，依據(jù)各網(wǎng)絡(luò)帶寬和業(yè)務(wù)特性，業(yè)務(wù)所占網(wǎng)絡(luò)帶寬與網(wǎng)絡(luò)的容限值可以被量化.為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的均衡負(fù)載，定義基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與網(wǎng)絡(luò)帶寬的均衡優(yōu)化函數(shù)如式(6)所示.

(6)

其中：假設(shè)新業(yè)務(wù)接入到網(wǎng)絡(luò)之中，則xj為新業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)i時(shí)網(wǎng)絡(luò)為j的負(fù)載；xi為新業(yè)務(wù)接入前網(wǎng)絡(luò)i的負(fù)載；WT,j為網(wǎng)絡(luò)j允許接入的最大負(fù)載；WT,i為網(wǎng)絡(luò)i允許接入的最大負(fù)載；ΔL為業(yè)務(wù)對(duì)負(fù)載的增量；k為可選網(wǎng)絡(luò)的總數(shù).當(dāng)網(wǎng)絡(luò)G值超過預(yù)設(shè)接入門限Gth時(shí)，業(yè)務(wù)由該G值對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入.如果所有網(wǎng)絡(luò)都小于門限值，則拒絕該業(yè)務(wù)請(qǐng)求.

2　系統(tǒng)架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文的演示平臺(tái)包括具有多媒體演示功能的多?？蛻舳撕蛯?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重配置管理的NRM服務(wù)器.在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體制結(jié)構(gòu)的前提下，設(shè)計(jì)以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)結(jié)合多個(gè)通信模塊作為硬件開發(fā)平臺(tái)，以Visual Studio 2008作為軟件開發(fā)平臺(tái)，通過串口通信、Active控件、網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)、套接字通信等多種軟硬件技術(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的兼容與協(xié)同工作.演示平臺(tái)系統(tǒng)的整體模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1　系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)Fig.1　System function model structure

客戶端包括數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、業(yè)務(wù)演示模塊和網(wǎng)絡(luò)選擇模塊.(1)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊: 實(shí)現(xiàn)發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求和接收服務(wù)器處理結(jié)果的功能.依據(jù)終端所在網(wǎng)絡(luò)不同，信息傳輸媒介分為短信信道和WLAN網(wǎng)絡(luò)兩種.(2) 網(wǎng)絡(luò)選擇模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接與斷開的控制.(3)業(yè)務(wù)演示模塊：包括實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)選擇過程中用戶對(duì)多媒體業(yè)務(wù)(語音、網(wǎng)頁、視頻)體驗(yàn)的3個(gè)子業(yè)務(wù)模塊.NRM服務(wù)器包括數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和業(yè)務(wù)處理模塊.數(shù)據(jù)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)接收客戶端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求與反饋決策結(jié)果的功能，該模塊同樣支持短信和WLAN網(wǎng)絡(luò)兩種傳輸媒介.業(yè)務(wù)處理模塊包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)重配置選擇策略的兩個(gè)子模塊.

2.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)前移動(dòng)終端具有高度集成的特點(diǎn)，無法滿足平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的定制與擴(kuò)展要求，因此，本文設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)由PC和多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)接入模塊組合而成.搭建的網(wǎng)絡(luò)接入控制平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示.客戶終端硬件平臺(tái)由一臺(tái)PC、一個(gè)華為GT9000 GSM通信模塊、兩個(gè)華為MC323 CDMA通信模塊、一塊OURLink無線網(wǎng)卡組成.其中客戶端的GSM和CDMA通信模塊通過串口與PC相連接入中國(guó)聯(lián)通2G/3G網(wǎng)絡(luò).GSM與其中一個(gè)CDMA模塊實(shí)現(xiàn)語音功能和短信發(fā)送功能，另一個(gè)CDMA模塊經(jīng)由PC端設(shè)置成調(diào)制解調(diào)器，通過撥號(hào)上網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù).客戶端通過無線網(wǎng)卡接入WLAN網(wǎng)絡(luò)中.NRM服務(wù)器硬件平臺(tái)由一臺(tái)PC、一個(gè)華為GT9000 GSM模塊、一塊OURLink無線網(wǎng)卡組成.NRM服務(wù)器通過GSM模塊接入中國(guó)聯(lián)通2G網(wǎng)絡(luò);NRM服務(wù)器通過無線網(wǎng)卡接入到WLAN網(wǎng)絡(luò)中.

圖2　演示平臺(tái)硬件架構(gòu)Fig.2　Hardware architecture of demo platform

2.3客戶端技術(shù)實(shí)現(xiàn)

客戶端處于WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過基于TCP的SOCKET套接字方式與服務(wù)器端通信.客戶端處于蜂窩網(wǎng)絡(luò)時(shí)，微軟基礎(chǔ)類庫(kù)(microsoft foundation class, MFC)提供的MSCOMM[10]控件向通信模塊發(fā)送與短信有關(guān)的AT (attention)命令.該操作可以實(shí)現(xiàn)在GSM或CDMA網(wǎng)絡(luò)中短信的收發(fā)，完成與服務(wù)器的通信.關(guān)鍵系統(tǒng)函數(shù)和變量有：

{intsend(Socket s， const char *buf， int len， int flags);//Socket數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)

intrecv( Socket s， char FAR *buf， int len， int flags );//Socket數(shù)據(jù)接收函數(shù)

void CMscomm::put_Output(VARIANT newValue);//串口數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)

VARIANT CMscomm::get_Input(void);// 串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù)

CStringgsmsend= ″AT+CMGS=″;//GSM中短信發(fā)送命令

CStringgsmrend=″ AT+CMGR=″；// GSM中短信接收命令

CStringcdmasend=″ AT^HCMGS″;//CDMA中短信發(fā)送命令

CStringcdmaread=″AT^HCMGR″;//CDMA中短信接收命令}

對(duì)于業(yè)務(wù)演示模塊，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的語音業(yè)務(wù)通過向串口模塊發(fā)送有關(guān)撥號(hào)的AT命令(GSM中為“ATD”，CDMA中為“AT+CDV”)來控制實(shí)現(xiàn)，在WLAN網(wǎng)絡(luò)中語音業(yè)務(wù)則通過調(diào)用Win 32中的Wave系列API函數(shù)完成語音的采集與播放，并經(jīng)由Socket完成傳輸.網(wǎng)頁瀏覽與視頻點(diǎn)播是通過調(diào)用MFC中的WebBrowser ActiveX插件實(shí)現(xiàn)的.對(duì)于網(wǎng)絡(luò)選擇模塊，MSCOMM控件中的put_PortOpen成員函數(shù)控制串口的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)接入選擇；Ras系列API函數(shù)[11]實(shí)現(xiàn)對(duì)于撥號(hào)上網(wǎng)的配置和連接控制.Native Wifi系列API函數(shù)能夠列出和控制網(wǎng)卡接口上可用無線接入點(diǎn)，并管理無線網(wǎng)絡(luò)配置信息.異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接控制的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)有

{voidCMscomm::put_PortOpen(BOOL newValue);//控制串口的通斷，1代表打開，0代表關(guān)閉

DWORD APIENTRY RasDialA ( LPRASDIALEXTENSIONS， LPCSTR，

LPRASDIALPARAMSA， DWORD，LPVOID， LPHRASCONN );//建立一個(gè)撥號(hào)上網(wǎng)連接

DWORD APIENTRY RasHangUpA( HRASCONN);//關(guān)閉一個(gè)撥號(hào)上網(wǎng)連接

DWORD WINAPI WlanConnect(HANDLE hClientHandle，CONST GUID

*pInterfaceGuid，CONST PWLAN_CONNECTION_PARAMETERS

pConnectionParameters，PVOID pReserved);//連接一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)

DWORD WINAPI WlanDisconnect(HANDLE hClientHandle，CONST GUID

*pInterfaceGuid，PVOID pReserved);//斷開一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)}

演示客戶端的工作流程如圖3所示.

圖3　客戶端工作流程圖Fig.3　Operation process chart of demo client

客戶端工作時(shí)，支持手動(dòng)預(yù)先接入某一網(wǎng)絡(luò).當(dāng)用戶主動(dòng)體驗(yàn)業(yè)務(wù)時(shí)，客戶端會(huì)采集當(dāng)前所在網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)等網(wǎng)絡(luò)參數(shù).經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼后，將其存儲(chǔ)在程序中自定義的結(jié)構(gòu)體STRU_UE_REQUEST中，并寫入log文件備份在本地客戶端.系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)體信息封裝成CString類數(shù)據(jù)，經(jīng)由當(dāng)前所處網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送.演示客戶端程序中，ListenThread線程監(jiān)聽NRM服務(wù)器反饋的重配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)果：MSCOMM控件的OnComm事件函數(shù)在短信信道中響應(yīng)接收;Socket中的recv函數(shù)在無線局域網(wǎng)中響應(yīng)接收.通過網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)控制各網(wǎng)絡(luò)的通斷，實(shí)現(xiàn)指定網(wǎng)絡(luò)的選擇接入，最后在對(duì)話框程序中完成功能業(yè)務(wù)的作業(yè).業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)體定義如下所示：

struct STRU_UE_REQUEST

{CString net_current;//當(dāng)前網(wǎng)絡(luò) bit5-GSM bit6-CDMA bit7-WLAN

CString net_reconfigurability ;//重配置網(wǎng)絡(luò) bit5-GSM bit6-CDMA bit7-WLAN

int service_type;//業(yè)務(wù)類型0-VOICE 1-WEB 2-VIDEO

Char BytePreference;//歷史偏好 “1”-非偏好網(wǎng)絡(luò) “2”-偏好網(wǎng)絡(luò)

};

2.4服務(wù)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在NRM服務(wù)器的軟件平臺(tái)中，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊在短信信道或套接字信道接收客戶端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并基于相同信道將決策結(jié)果反饋回客戶端.依據(jù)各網(wǎng)絡(luò)帶寬和業(yè)務(wù)特性，業(yè)務(wù)所占網(wǎng)絡(luò)帶寬與網(wǎng)絡(luò)的容限值可以被量化.仿真時(shí)，系統(tǒng)在某一時(shí)刻各個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況、容限值及業(yè)務(wù)所占帶寬如表3所示.

表3　網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和業(yè)務(wù)帶寬Table 3　Network load and service bandwidth

服務(wù)器的工作流程如圖4所示.NRM服務(wù)器定義的ListenThread線程在兩條信道中監(jiān)聽到從客戶端發(fā)來的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，對(duì)收到的CString數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，把獲取到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)存儲(chǔ)到服務(wù)器的結(jié)構(gòu)體STRUCT_NRM_RECEIVE中，其數(shù)據(jù)類型與STRU_UE_REQUEST相同.通過SendMessage函數(shù)通知給主對(duì)話框類，反饋到前端界面部分進(jìn)行顯示.同時(shí)調(diào)用第1節(jié)中的網(wǎng)絡(luò)重配置管理策略所設(shè)計(jì)的函數(shù)，計(jì)算出最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)并基于當(dāng)前信道向客戶端發(fā)送反饋結(jié)果.如果網(wǎng)絡(luò)負(fù)載閾值未被觸發(fā)，則NRM服務(wù)器向客戶端發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告.最后通過一個(gè)消息傳遞函數(shù)SendMessage通知給主對(duì)話框類，將網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果與各網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況在界面進(jìn)行更新.

圖4　服務(wù)器工作流程圖Fig.4　Operation process chart of server

3　測(cè)試結(jié)果

運(yùn)行演示平臺(tái)，由圖5所示的演示客戶端運(yùn)行圖可以看到，當(dāng)前演示客戶端可以接入2G/3G/WLAN這3種網(wǎng)絡(luò)并預(yù)先手動(dòng)接入3G網(wǎng)絡(luò)，用戶在客戶端體驗(yàn)網(wǎng)頁業(yè)務(wù)時(shí)，按下“sendMessage”按鈕向服務(wù)器端發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求.

圖5　演示客戶端截圖Fig.5　Screenshot of demo client

NRM服務(wù)器監(jiān)測(cè)到的界面如圖6所示.由圖6可以看出，當(dāng)前客戶端所在網(wǎng)絡(luò)為CDMA，該區(qū)域可重配置的網(wǎng)絡(luò)有GSM/WLAN，業(yè)務(wù)請(qǐng)求為WEB型.重配置決策后，NRM服務(wù)器將WEB業(yè)務(wù)接入WLAN網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載由1 200 KByte增加到1 264 KByte，客戶端接收到反饋后切換到WLAN網(wǎng)絡(luò).在測(cè)試中，客戶端從CDMA網(wǎng)絡(luò)切換到輕負(fù)載的WLAN過程中，業(yè)務(wù)運(yùn)行流暢、用戶體驗(yàn)表現(xiàn)良好.

圖6　NRM服務(wù)器截圖Fig.6　Screenshot of NRM sever

不同時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行不同類型的業(yè)務(wù)時(shí)，各網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量的變化如圖7所示.由圖7的測(cè)試結(jié)果可知，本文所論述的方案是可行的.

圖7　業(yè)務(wù)流量圖Fig.7　Network traffic

4　結(jié)　語

本文基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)合會(huì)話控制的設(shè)計(jì)思想，在現(xiàn)有的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過多種軟硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)并搭建了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的服務(wù)平臺(tái)，完成多種業(yè)務(wù)的演示.利用當(dāng)前中國(guó)聯(lián)通2G/3G網(wǎng)絡(luò)以及WLAN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)常用多媒體業(yè)務(wù)的控制與接入，提高網(wǎng)絡(luò)利用率與用戶體驗(yàn).隨著4G技術(shù)的普及應(yīng)用，集成更多的無線接入技術(shù)，并加入更加合理的網(wǎng)絡(luò)選擇管理機(jī)制可以深化該平臺(tái)的實(shí)際意義，這也是未來要繼續(xù)探討和研究的問題.

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Implementation of Demo Platform Based on an Access Control Scheme in Heterogeneous Wireless Network

CHENWena,FENGWen-binb,LIAOXiao-feia,YUHai-xiangb

(a.Engineering Research Center of Digitized Textile and Fashion Technology, Ministry of Education;b.College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

A network reconfiguration management scheme is proposed based on a combination of the characteristics of different network services and network load, which has a significant impact on resource utilization efficiency and QoS satisfaction. The dominant decision factors are selected in the scheme. The scheme is composed of two parts, one is the utility function based on analytic hierarchy process which calculates the priority list of access networks, the other is joint optimization function which decides the final access select network. Lastly, a demo platform of the network reconfiguration management scheme is designed with a variety of hardware and software technologies, considering the real heterogeneous wireless network. Then the feasibility of the scheme is verified through experiment.

heterogeneous wireless network; access control; demo platform; software and hardware technology

1671-0444(2015)03-0335-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61201249)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(14D110404)

陳雯(1977—)，女，湖南郴州人，副教授，博士，研究方向?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)的資源管理.E-mail: chenwen@dhu.edu.cn

TP 311.1

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投稿日期：2014-04-07