• m半分布式JAC联合接纳控制与用户位置信息的垂直切换matlab仿真

    目录

    1.算法描述

    2.仿真效果预览

    3.MATLAB核心程序

    4.完整MATLAB

    1.算法描述

           随着无线通信技术的飞速发展，为支持多种不同无线接入技术、不同系统间协作、不同业务类型及终端差异性等需求，未来的无线网络将是一种协作式的异构网络融合架构，这将给系统的无线资源管理带来新的变化与挑战。传统的无线资源管理技术，已不能很好地满足多制式异构蜂窝网络环境下的不同需求。为了解决异构网络间无线资源的协作管理与调度问题，联合接纳控制与垂直切换等技术引起了广泛研究与讨论。

          联合接纳控制是一种集中式的接纳控制，多种RAT在相同的区域进行覆盖，形成了多RAT的网络结构。每一种无线接入技术RAT(Radio Access Technology)由若干个基站BS(Base Station)组成，每个BS根据需要，管理相应的多个小区，每个BS对所属的多个小区进行接纳控制，将网络信息上报到JAC实体，由JAC做出接纳判决。具体系统模型，如下图1所示：

           上图1可知，由于各网络将业务请求转发到JAC控制实体中进行处理，同时JAC需要综合各网络的状况，来决定对该业务请求进行判决，是否能被接纳以及接纳到哪个网络，这种方法虽然能够实现多网络之间的资源优化合理使用，但该方法中每个业务请求向JAC实体进行转发，增加了业务请求的响应和处理时间，降低了用户体验。

           根据终端位置信息，基站向终端提供网络带宽、时延等参数。以QoS最优化为目标确定能代表网络性能的属性量决策，通过选择几个比较重要的属性参数，属性层为影响网络选择的决定性因素：信号强度P、服务速率S、网络延迟D、网络的使用费用C，如图4.2所示，为各网络属性加权示意图：

        垂直切换，主要是针对UE连接态时，经过切换测量，切换策略，对UE进行切换执行，切换到目标网络；如果超出则仿真结束，进行UE及小区更新，主要是周期性更新小区负载和UE位置方向、速度等信息；

          仿真流程；如下图3所示：

    垂直切换仿真流程说明：

    • 垂直切换：分类统计切换失败次数、乒乓切换和short-stay切换次数，切换完成(切换接入成功)时，判断并统计乒乓。Short-stay切换次数；

    2.仿真效果预览

    matlab2022a仿真结果如下：

     

     

     

     

    3.MATLAB核心程序

    1.  
    2.  
    3.     %移动设备必须经过的关键点
    4.     VP_ms  = [-1000,500;   %A
    5.               -290,105;   %B
    6.                -20, 40;   %C
    7.                  0, 40;   %D
    8.                 20, 40;   %E
    9.                250,120;   %F
    10.                1200,800]  ;%G
    11.  
    12. type   = 1;%业务类型：1：语音业务，2：数据业务,3:视频模型
    13.  
    14. %各个网络的接入，断开功率门限值
    15. Rss_gsm_in   = -50;%dbm
    16. Rss_gsm_out  = -65;%dbm
    17. Rss_tds_in   = -55;%dbm
    18. Rss_tds_out  = -70;%dbm
    19. Rss_lte_in   = -50;%dbm
    20. Rss_lte_out  = -65;%dbm
    21.  
    22. %定义用户运动的距离 
    23. Xp           = 0;
    24. Yp           = 0;
    25. %定义仿真时间参数
    26. delta        = 0.01;
    27. Time         = 3;
    28. t            = 0;
    29. %数组计数器
    30. Ind          = 0;
    31. Ind2         = 0;
    32.  
    33.  
    34. %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格
    35. %其中接收功率为实测
    36. POW_gsm  = 0;
    37. Rb_gsm   = 8;
    38. DLY_gsm  = 40;
    39. MNY_gsm  = 0.2;
    40.  
    41. POW_tds  = 0;
    42. Rb_tds   = 1.28;
    43. DLY_tds  = 20;
    44. MNY_tds  = 0.3;
    45.  
    46. POW_lte  = 0;
    47. Rb_lte   = 8;
    48. DLY_lte  = 45;
    49. MNY_lte  = 0.1;
    50.  
    51.  
    52. %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 
    53. ViewS    = 20;%减小消耗内存，采样显示结果
    54.  
    55. %定义分层矩阵
    56. C        = zeros(4,4);
    57.  
    58.  
    59. %%
    60. %场景的初始化
    61. %X,Y为MB移动的路径，随着时间的变化而X,Y的变化值，用于循环仿真使用
    62. [X,Y] = func_Simu_Scene(P_tds,P_lte,P_gsm,VP_ms,R_tds,R_lte,R_gsm,NUE);
    63. save My_Result\Simu_Scene.mat 
    64.  
    65. %%
    66. %主循环
    67. %定义变量
    68. Len       = min(Time/delta,floor((length(X{UE_Spec})-Sp_ms)/Sp_ms));
    69. %定义网络ID变量
    70. ClK                       = zeros(Len,1); 
    71. IDs                       = zeros(Len,3);
    72. RSS_tdss                  = zeros(Len,1);
    73. RSS_gsms                  = zeros(Len,1);
    74. RSS_ltes                  = zeros(Len,1);
    75. Networkcontribution_tdss  = zeros(Len,1);
    76. Networkcontribution_gsms  = zeros(Len,1);
    77. Networkcontribution_ltes  = zeros(Len,1);
    78. IDs2                      = zeros(Len,1);
    79. USER_SPACE                = zeros(Len,NUE);
    80. %记录指定用户的切换情况
    81. UE_Spec_NET               = zeros(Len,1);
    82. STime                     = 1000;%蒙特卡洛循环次数
    83. %主循环
    84. %定义变量
    85. for iii = 1:length(Sp_ms)
    86.     Len       = (Time/delta);
    87.     %定义网络ID变量
    88.     tmp1 = 0;
    89.     tmp2 = 0;
    90.     for iii2 = 1:STime%各种速度仿真STime次，计算平均
    91.         iii
    92.         iii2
    93.         t            = 0;
    94.         %数组计数器
    95.         Ind          = 0;
    96.         Ind2         = 0;
    97.         RandStream.setDefaultStream(RandStream('mt19937ar','seed',iii2));
    98.         while (t < Time-delta )
    99.             t
    100.            %计算时间
    101.            t    = t    + delta*Sp_ms(iii);
    102.            Ind  = Ind  + Sp_ms(iii);
    103.            Ind2 = Ind2 + 1;
    104.  
    105.            for Nj = 1:NUE
    106.                %根据坐标位置，得到MB的当前区域,在一个小范围内，进行仿真，
    107.                %根据坐标位置，得到MB的当前区域,在一个小范围内，进行仿真，
    108.                if Ind2 == 1
    109.                   Xp  = 100*randn(1,1)-900;
    110.                   Yp  = 0;
    111.                else
    112.                   Xp = Xp + Sp_ms(iii);
    113.                   Yp = 0;
    114.                end
    115.                   ddd = sqrt((Xp - P_tds(1))^2 + (Yp - P_tds(2))^2);
    116.                if ddd >= 800
    117.                   Xp  = 100*randn(1,1)-900;
    118.                   Yp  = 0;
    119.                else
    120.                   Xp  = Xp;
    121.                   Yp  = 0;        
    122.                end
    123.                %根据不同的区域，确定有几个网络
    124.                ID(:,Nj)     = func_NET_ID(Xp,Yp,P_tds,P_lte,P_gsm,R_tds,R_lte,R_gsm);
    125.  
    126.                %计算RSS值
    127.                RSS_tds(Nj)  = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_tds,F_tds,t,Pow_tds,ISFAST);
    128.                RSS_lte(Nj)  = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_lte,F_lte,t,Pow_lte,ISFAST);
    129.                RSS_gsm(Nj)  = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_gsm,F_gsm,t,Pow_gsm,ISFAST);
    130.            end
    131.            %===========================================================================
    132.            %判断每一时刻的备选网络
    133.            %进行分层计算,这个根据业务模型的不同，而不同
    134.            %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格
    135.            %正常情况下，我们假设接收功率时变，而其他三个参数固定，从而进行实时计算网络贡献值
    136.            %这里，分层法的解W，我参考了另外一篇的做法，比较方便
    137.  
    138.            if type == 1%语音业务，我们认为时延最重要
    139.                %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格
    140.                C=[1      5       1/7   3;
    141.                   1/5    1       1/3   1/2;
    142.                   7      3       1     2;
    143.                   1/3    2       1/2   1];
    144.            end 
    145.  
    146.            %计算权值W
    147.            for i = 1:4
    148.                w2(i) = (C(i,1)*C(i,2)* C(i,3)* C(i,4))^0.25;  
    149.            end
    150.            for i = 1:4
    151.                w(i)  = w2(i)/sum(w2);  
    152.            end   
    153.            w1 = w(1);
    154.            w2 = w(2);
    155.            w3 = w(3);
    156.            w4 = w(4);
    157.  
    158.             %注意，这里矩阵C的建立，具有一定的主观性，所以我就不设置了，你改下，就可以换别的业务模型进行仿真了  
    159.             %注意，这里矩阵C的建立，具有一定的主观性，所以我就不设置了，你改下，就可以换别的业务模型进行仿真了      
    160.  
    161.             %计算网络贡献权值由上面的分层法计算得到
    162.             %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 
    163.  
    164.  
    165.             for Nj = 1:NUE
    166.                 %将功率dbm转换为标准功率w
    167.                 PP_tds(Nj)  = 10^(RSS_tds(Nj)/20);
    168.                 PP_lte(Nj)  = 10^(RSS_lte(Nj)/20);
    169.                 PP_gsm(Nj)  = 10^(RSS_gsm(Nj)/20);
    170.  
    171.                 %构成矩阵，并规划化
    172.                 Rs = [PP_tds(Nj),Rb_tds,DLY_tds,MNY_tds;
    173.                       PP_lte(Nj),Rb_lte,DLY_lte,MNY_lte;
    174.                       PP_gsm(Nj),Rb_gsm,DLY_gsm,MNY_gsm];
    175.  
    176.                 [r,c] = size(Rs);
    177.                 for j = 1:c
    178.                     Mins = min(Rs(:,j));   
    179.                     Maxs = max(Rs(:,j)); 
    180.                     for i = 1:r
    181.                         R(i,j) = (Rs(i,j)-Mins)/(Maxs); 
    182.                     end
    183.                 end
    184.  
    185.                 if ID(:,Nj) == [1,0,0]'
    186.                    Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4);
    187.                    Networkcontribution_lte(Nj) = 0;
    188.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = 0;
    189.                 elseif ID(:,Nj) == [0,2,0]'
    190.                    Networkcontribution_tds(Nj) = 0; 
    191.                    Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4);
    192.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = 0;        
    193.                 elseif ID(:,Nj) == [0,0,3]'
    194.                    Networkcontribution_tds(Nj) = 0; 
    195.                    Networkcontribution_lte(Nj) = 0; 
    196.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4);       
    197.                 elseif ID(:,Nj) == [1,2,0]'    
    198.                    Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4);
    199.                    Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4);
    200.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = 0;   
    201.                 elseif ID(:,Nj) == [1,0,3]' 
    202.                    Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4);
    203.                    Networkcontribution_lte(Nj) = 0;    
    204.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4);    
    205.                 elseif ID(:,Nj) == [0,2,3]' 
    206.                    Networkcontribution_tds(Nj) = 0;
    207.                    Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4);   
    208.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4);
    209.                 elseif ID(:,Nj) == [1,2,3]' 
    210.                    Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4);
    211.                    Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4);   
    212.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4);
    213.                 else
    214.                    Networkcontribution_tds(Nj) = 0;
    215.                    Networkcontribution_lte(Nj) = 0;
    216.                    Networkcontribution_gsm(Nj) = 0;
    217.                 end
    218.             end
    219.  
    220.             %初始化UE驻留网络，根据RSS值，来初始化驻留小区网络
    221.             if  Ind2 <= 1
    222.                 for Nj = 1:NUE
    223.                     [V,I] = max([Networkcontribution_tds(Nj),Networkcontribution_lte(Nj),Networkcontribution_gsm(Nj)]);
    224.                     USER_SPACE(Ind2,Nj) = I;
    225.                 end
    226.                 UE_Spec_NET(Ind2) = USER_SPACE(Ind2,UE_Spec);
    227.             else
    228.                 %===========================================================================
    229.                 %接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制
    230.                 %接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制
    231.  
    232.                 %STEP1:检查当前网络是否处于重负载状态
    233.                 %计算各个网络中用户个数
    234.                 tmps    = USER_SPACE(Ind2-1,:);
    235.                 Num_tds = length(find(tmps == 1));
    236.                 Num_lte = length(find(tmps == 2));
    237.                 Num_gsm = length(find(tmps == 3));
    238.  
    239.                 %指定分析用户将要切入的网络
    240.                 UE_Spec_ID = USER_SPACE(Ind2,UE_Spec);
    241.                 isfull     = 0;%初始，小区没有饱和
    242.                 %判断该小区是否满负荷
    243.                 if UE_Spec_ID == 1
    244.                    if Num_tds >= Nfull_tds;isfull = 1;else;isfull = 0; end;
    245.                 end
    246.                 if UE_Spec_ID == 2
    247.                    if Num_lte >= Nfull_lte;isfull = 1;else;isfull = 0; end;
    248.                 end    
    249.                 if UE_Spec_ID == 3
    250.                    if Num_gsm >= Nfull_gsm;isfull = 1;else;isfull = 0; end;
    251.                 end    
    252.                 %如果否，则接纳该用户,即可以进行接纳其接入，即可以垂直切换
    253.                 if isfull == 0
    254.                    [V2,I2]           = max([Networkcontribution_tds(UE_Spec),Networkcontribution_lte(UE_Spec),Networkcontribution_gsm(UE_Spec)]);
    255.                    UE_Spec_NET(Ind2) = I2;
    256.                 else
    257.                     %如果是，系统检查当前网络是否有可用容量
    258.                     UE_Spec_ID = USER_SPACE(Ind2-1,UE_Spec);
    259.                     isfull2    = 0;%初始，小区没有饱和
    260.                     %判断该小区是否满负荷
    261.                     if UE_Spec_ID == 1
    262.                        if Num_tds >= Nfull_tds;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end;
    263.                     end
    264.                     if UE_Spec_ID == 2
    265.                        if Num_lte >= Nfull_lte;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end;
    266.                     end    
    267.                     if UE_Spec_ID == 3
    268.                        if Num_gsm >= Nfull_gsm;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end;
    269.                     end
    270.  
    271.                     if isfull2 == 1%如果没有，则拒绝该用户的接入请求
    272.                        UE_Spec_NET(Ind2) = -inf;%负无穷，表示拒绝接入
    273.                     else
    274.                        UE_Spec_NET(Ind2) = UE_Spec_NET(Ind2-1);
    275.                     end
    276.                 end        
    277.             end
    278.             %将每次循环的结果进行保存
    279.             ClK(Ind2)                      = t-delta;
    280.             IDs(Ind2,1)                    = ID(1,UE_Spec);
    281.             IDs(Ind2,2)                    = ID(2,UE_Spec);
    282.             IDs(Ind2,3)                    = ID(3,UE_Spec);
    283.             RSS_tdss(Ind2)                 = RSS_tds(UE_Spec);
    284.             RSS_ltes(Ind2)                 = RSS_lte(UE_Spec);
    285.             RSS_gsms(Ind2)                 = RSS_gsm(UE_Spec);
    286.             Networkcontribution_tdss(Ind2) = Networkcontribution_tds(UE_Spec);
    287.             Networkcontribution_ltes(Ind2) = Networkcontribution_lte(UE_Spec);
    288.             Networkcontribution_gsms(Ind2) = Networkcontribution_gsm(UE_Spec);
    289.             IDs2(Ind2)                     = UE_Spec_NET(Ind2);
    290.             %统计直接RSS方法的切换次数
    291.             [Vss,Iss] = max([RSS_tds(UE_Spec),RSS_lte(UE_Spec),RSS_gsm(UE_Spec)]);
    292.             IDs3(Ind2)                      = Iss;
    293.             if Ind2 > 2 & abs(IDs3(Ind2) - IDs3(Ind2-1)) > 0
    294.                tmp1 = tmp1 + 1;
    295.             end
    296.             %统计垂直切换策略的切换次数
    297.             if Ind2 > 2 & abs(IDs2(Ind2) - IDs2(Ind2-1)) > 0
    298.                tmp2 = tmp2 + 1;
    299.             end
    300.         end
    301.     end
    302.     N1(iii) = tmp1/STime;
    303.     N2(iii) = tmp2/STime;
    304. end
    305.  
    306. figure;
    307. plot(Sp_ms,N1,'k-o');
    308. xlabel('Speed');
    309. ylabel('切换次数');
    310. grid on;
    311. hold on
    312. plot(Sp_ms,N2,'k-s');
    313. xlabel('Speed');
    314. ylabel('切换次数');
    315. grid on;
    316. hold on
    317. legend('多属性策略JAC算法','半分布式JAC算法');
    318. 01_091_

    4.完整MATLAB

    matlab源码说明_我爱C编程的博客-CSDN博客

    V

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