無線異構網路智能演算法

① 什麼是異構網路，什麼是同構網路具體的概述

隨著感測器技術、 嵌入式技術、 分布式信息處理技術和無線通信技術的發展， 以大量的具有微處理能力的微型感測器節點組成的無線感測器網路(WSN)逐漸成為研究熱點問題。

與傳統無線通信網路Ad Hoc網路相比， WSN的自組織性、 動態性、 可靠性和以數據為中心等特點， 使其可以應用到人員無法到達的地方， 比如戰場、 沙漠等。 因此， 可以斷定未來無線感測器網路將有更為廣泛的前景。

無線感測器網路

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路，由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路，以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息，並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。

無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。潛在的應用領域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。

與傳統有線網路相比，無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點，主要的要求有： 低能耗、 低成本、 通用性、 網路拓撲、 安全、 實時性、 以數據為中心等。

無線感測器網路系統的典型結構

採用同構網路實現遠程監測的無線感測器網路系統典型結構， 由感測器節點、 匯聚節點、 伺服器端的PC和客戶端的PC四大硬體環節組成， 各組成環節功能如下。

圖1 遠程監測無線感測器網路系統結構框圖

感測器節點

部署在監測區域（A區）， 通過自組織方式構成無線網路。 感測器節點監測的數據沿著其它節點逐跳進行無線傳輸， 經過多跳後達到匯聚節點（B區）。

匯聚節點

是一個網路協調器， 負責無線網路的組建， 再將感測器節點無線傳輸進來的信息與數據通過SCI（ 串列通信介面）傳送至伺服器端PC。

伺服器端PC

是一個位於B區的管理節點， 也是獨立的Internet網關節點。 在LabVIEW軟體平台上面有兩個軟體： 一是對感測器無線網路進行監測管理的軟體平台VI， 即一個監測感測器無線網路的虛擬儀器VI； 二是Web Server軟體模塊和遠程面板技術(Remote Panel)， 可實現感測器無線網路與Internet的連接。

客戶端PC

客戶端PC上無需進行任何軟體設計， 在瀏覽器中就可調用伺服器PC中無線感測器網路監測虛擬儀器的前面板， 實現遠程異地（C區）對感測器無線網路（A區）的監測與管理。

無線感測器網路中的感測器節點

1． 感測器及其調理電路

應根據無線感測器網路所在的地區環境特點來選擇感測器， 以適應環境溫度變化范圍、 尺寸體積等特殊要求。 感測器所配接的調理電路將感測器輸出的變化量轉換成能與A/D轉換器相適配的0~2.5 V或0~5 V的電壓信號。 當處於無電網供電地區時， 感測器及其調理電路都應是低功耗的。

2． 數據採集及A/D轉換器與微處理器系統

感測器節點中的計算機系統是低功耗的單片微處理器系統， 可以適應遠離測試中心、 偏遠地區惡劣環境的工作條件。 如美國德克薩斯州儀器（TI）公司生產的MSP430－F149A超低功耗混合信號處理器(Mixed Signal Processor)， 它內部自帶采樣/保持器和12位A/D轉換器， 可對信號進行採集、 轉換以及對全節點系統進行指令控制和數據處理。

3． 射頻模塊

射頻模塊接收外部無線指令並將感測器檢測到的被測參量數據信息無線發送出去， 如TI公司的CC2420無線收發晶元。

② 什麼是異構網路

異構網路(Heterogeneous Network）是一種類型的網路，其是由不同製造商生產的計算機，網路設備和系統組成的，大部分情況下運行在不同的協議上支持不同的功能或應用。

所謂異構是指兩個或以上的無線通信系統採用了不同的接入技術，或者是採用相同的無線接入技術但屬於不同的無線運營商。利用現有的多種無線通信系統，通過系統間融合的方式，使多系統之間取長補短是滿足未來移動通信業務需求一種有效手段，能夠綜合發揮各自的優勢。由於現有的各種無線接入系統在很多區域內都是重疊覆蓋的，所以可以將這些相互重疊的不同類型的無線接入系統智能地結合在一起，利用多模終端智能化的接入手段，使多種不同類型的網路共同為用戶提供隨時隨地的無線接入，從而構成了如圖所示的異構無線網路。

③ 大連理工大學軟體學院的學院簡介

中文：大連理工大學軟體學院
英文：School of Software Technology, Dalian University of Technology （縮寫 SSDUT） 軟體學院有全日制本科生、碩士研究生、博士研究生等培養層次。截止2014年4月，共有在籍學生5468人，其中全日制本科生2993人。
本科生面向全國由大連理工大學統一招生，年計劃招生720人。其中軟體工程日語強化專業單獨招生，年招生240人。學制均為四年。全日制碩士研究生年計劃招生200人左右。
學院從2002年至今共招收培養各類學生15000餘人，畢業生平均就業率高於97%，工程碩士（全日制）就業率達98.5%以上，畢業生分布北京、上海、大連、深圳、廣州等城市以及美國、英國、日本、新加坡等國家。主要就業於IBM、博涵前鋒科技有限公司、花旗軟體有限公司、東軟軟體股份有限公司、中國計算機軟體與技術服務總公司、畢博信息技術有限公司、SAP公司、中國惠普有限公司、甲骨文科技有限公司、大連華信計算機技術有限公司、埃森哲、松下公司、北京用友軟體股份有限公司、長春徑點科技有限公司等國內外知名企業。 軟體工程及軟體工程（日語強化）
主要專業方向：軟體開發與測試、電子商務與電子政務、嵌入式技術、數字媒體技術、金融信息管理。
核心課程：計算機組織與結構、C程序設計、演算法與數據結構、操作系統、編譯技術、資料庫系統、軟體工程等。
網路工程
主要專業方向：網路技術方向、網路安全方向
核心課程：計算機組織與結構、C程序設計、數據結構與演算法、計算機網路、網路信息安全、操作系統等。
軟體工程（中外合作）（部分省份招生）
主要方向：軟體開發與測試、電子商務與電子政務、嵌入式技術、數字媒體技術、金融信息管理。
核心課程：計算機組織與結構、C程序設計、演算法與數據結構、操作系統、編譯技術、資料庫系統、軟體工程等。 計算機科學與技術
主要研究方向：
1、信息安全與網路理論:包括網路安全；信息隱藏與密碼學；網路挖掘技術與信息物理系統；無線網路與通信技術
2、計算技術與理論：包括計算（離散）曲面及CAG/CAD；科學/高性能/網格/雲/計算理論與應用； 可信計算理論與應用
3、系統理論與智能處理技術:包括圖像處理技術； 嵌入式系統理論；IT服務科學與數據處理技術。
軟體工程
主要研究方向：軟體工程理論、軟體工程管理、軟體服務工程、軟體工程工具和方法、軟體項目管理、嵌入式系統與圖像處理、網路技術與信息安全
核心課程：演算法分析與設計、高級計算機網路、軟體項目管理、面向對象技術、分布式資料庫、網路安全等。 （1）幾何計算與數字媒體方向： 重點研究幾何計算與計算機圖形學，計算機視覺與圖像處理，多媒體技術與虛擬現實，數字內容生成與管理等。
（2）大數據科學與工程方向：重點研究大數據科學基礎理論，大數據工程（包括大數據感知與獲取，大數據存儲與管理等），雲存儲，網路數據科學（互聯網，社交網路）等。
（3）計算智能方向：重點研究智能計算方法，機器學習與數據挖掘，搜索引擎，海量數據檢索及各類演算法在雲計算模式下的實現等。
（4）信息系統與服務科學方向：重點研究服務科學（服務方法體系，服務需求工程，服務生命周期管理），面向國家重大需求的信息系統建設，智慧城市，智慧物流，教育信息化，金融信息化等。 （1）高性能計算：重點研究新型計算機體系結構、分布式並行計算、多核和眾核技術、動態可重構計算機系統、雲計算等。
（2）可信計算：重點研究高可信嵌入式軟體（嵌入式軟體形式化分析與驗證、可信軟體環境構造與驗證、可信軟體開發工具和運行支撐平台及環境）、嵌入式系統容錯技術、網路嵌入式系統的可信技術等。
（3）嵌入式計算：重點研究嵌入式處理器設計、嵌入式系統軟硬體協同設計方法、嵌入式系統資源管理與調度、嵌入式操作系統設計、低功耗與系統節能技術等。
（4）嵌入式系統應用：重點開展面向領域（無線感測器網路、生物醫學、汽車電子、移動終端等）的嵌入式系統設計應用。 （1）信息安全理論與技術：其研究內容包括互聯網安全技術和基於特徵的身份認別技術，信息隱藏、系統安全、安全協議、高可信無線通信協議、硬安全機制（數字簽名、信息認證、數據加密、隱私保護、授權模型、秘密共享等）、軟安全機制（信任模型與信譽系統、合作理論、主體（社區）行為演化機制等）、安全測評技術、雲安全。
（2）軟體安全：軟體安全是使軟體在收到惡意攻擊的情形下依然能夠繼續正確運行及確保軟體被在授權范圍內合法使用。其研究內容包括防止軟體盜版技術、軟體逆向工程技術、授權加密技術、防篡改技術、軟體水印技術（靜態水印及動態水印）、代碼混淆技術以及虛擬機保護技術等。
（3）社交網路和無線網路及其應用： 其研究內容包括社交網路及其安全性、社會計算及情報分析，雲計算、社交智能系統及其安全性、無線網路及其安全性。
（4） 高端軟體：高端軟體是軟體技術的關鍵和核心， 本研究所開展面向領域和產業（如：醫療、手機與通信、網路安全、重大工程、物聯網、雲計算、無線感測網路等）的各種高端軟體（包括安全軟體）的開發與應用。 （1）網路科學：利用網路來描述物理、生物和社會等一些自然現象，研究這些現象的規律和預測模型的科學理論與方法；研究大規模復雜網路中的數據處理理論與演算法；研究復雜網路，社會網路分析與挖掘，生物網路等。
（2）物聯網與雲計算：研究物聯網感知與識別技術，物聯網跨層協議與路由理論演算法與技術，物聯網中基於雲計算的數據分析與演算法，高效、大規模、完全自組網演算法和相關智能化演算法，多種接入方式兼容技術，異構網路發現、識別、網際語義理解技術等。
（3）移動互聯網：研究移動互聯網的理論和技術，移動媒體，移動感知，移動自組網，移動雲計算，社會計算等。
（4）智能系統與應用：研究仿生演算法，智能化事件監控與反應技術，設備間隱私保護技術，針對物聯網開發的智能隔離技術，研究面向具體行業應用的智能專家系統。 （1）軟體體系結構：重點研究體系結構設計與軟體質量，軟體變更與體系結構維護，體系結構重構，模型驅動的方法和工具，軟體系統的質量評估，軟體產品線工程等。
（2）軟體倉庫挖掘：重點研究軟體倉庫挖掘的方法、應用和工具，包括軟體系統分析，大型軟體的社會與開發過程模型，項目演化，缺陷預測，軟體數據結構挖掘、軟體數據獲取與存儲等。
（3）基於搜索的軟體工程：重點研究應用優化方法求解軟體工程問題，其中領域方麵包括項目管理與組織，需求工程，測試數據生成，回歸測試優化；方法方麵包括面向軟體工程問題的隨機演算法、近似演算法和超啟發式方法等的設計。
（4）軟體自動生成與演化:重點研究領域軟體自動生成的方法、應用和工具，基於表格形式化描述的數據建模軟體自動生成、自動維護與演化；基於語義描述和定製式數據查詢程序自動生成與演化。 （1）語料庫語言學:研究語料的自動輔碼、信息自動篩選以及提取、統計等技術，籌建學習者文本語料庫以及目標語多媒體語料庫，開展基於語料庫的語言學以及語言習得等實證研究，探討語料庫語言學研究的方法論。
（2）計算機輔助外語教學：利用計算機、多媒體、網路等現代信息等多元技術，創建語言的教授、學習、訓練、測試以及語言研究的輔助環境；設計網路信息技術環境下的計算機輔助外語教學的評估體系。
（3）情感分析與觀點挖掘：根據計算機觀察、理解和生成各種情感的能力，進行文本的情感識別和情感遷移的研究，並將其應用在意見挖掘、教學反饋、產品評論和輿情監控等方面的自然語言分析處理。
（4）軟體外語教學與研究：基於軟體學術外語寫作語料以及軟體職場口語語料，分析影響軟體外語應用的語用因素；探討ESP理論指導下的軟體專業學生口語能力發展的規律與特點；開展CBI理論指導下、學科內容為核心的職場以及面試的外語教學與研究；開展零起點軟體日語強化課程評估體系的研究、設計。

④ 異構網路的異構網路的背景介紹

圖1.1中給出了移動通信技術的發展過程，可以看出隨著技術的改進，數據傳輸速率有著顯著的提高，為用戶提供大數據量的多媒體通信業務提供了堅實基礎。到目前為止，移動通信系統已經發展到第四代，下面將簡單介紹這四代移動通信的發展歷程。
第一代模擬蜂窩系統（1G）開始於上個世紀80年代被用於大規模民用，主要用於提供模擬語音業務，採用的是模擬語音調制技術和頻分多址技術（Frequency Division Multiple Access，FDMA），數據傳輸速率約為2.4kbps。其中代表性的系統有北美的高級行動電話業務（Advanced Mobile Phone Service，AMPS）、英國的全入網通信系統技術（Total Access Communications System，TACS）和北歐的行動電話（Nordic Mobile Telephone，NMT）等等。由於受到傳輸帶寬的限制，不能進行長途漫遊，僅是一種區域性的移動通信系統。另外第一代的通信系統的缺點還包括制式太多而且互不兼容、容量有限、保密性差和通信質量不高等。因此促使了第二代數字移動通信系統（2G）的發展。
第二代數字移動通信系統完成了從模擬到數字的轉變，從而為用戶提供數字語音業務。第二代移動通信技術可以分成兩種，第一種是基於時分多址接入（Time Division Multiple Access，TDMA）的全球數字移動通信系統（Global System for Mobile，GSM）和基於碼分多址接入（Code Division Multiple Access，CDMA）的IS-95系統（例如CDMA one）。
第三代移動通信系統（3G）是由日益成熟的第二代移動通信系統發展而來，其目的是提供高速數據蜂窩移動通信技術。主要的3G技術標准有四個：歐洲電信標准協會（European Telecommunications Standard Institute，ETSI）提出的WCDMA（Wideband CDMA）、北美提出的從CDMA one演進而來的CDMA2000、具有中國知識產權的時分同步的碼分多址技術（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA），和在2007年國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）會議上通過的全球微波互聯接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）。第三代移動通信的最高數據傳輸速率可以達到2Mbps，因此可以提供相當高速的數據傳輸業務，例如多媒體、視頻和數據等。
長期演進（Long Term Evolution，LTE）項目是3G的演進，採用的主要技術是正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）和MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put），能夠在20MHz的帶寬下提供上行50Mbps和下行100Mbps的峰值速率。LTE又被成為3.9G移動通信技術。LTE-Advanced是LTE的升級版，它被稱為4G的標准，它有兩種制式，一種是TDD，TD-SCDMA可以演化成TDD制式，並且HSPA+（High Speed Packet Access）直接進入LTE，另一種是FDD制式，WCDMA可以演進成FDD制式。
第四代移動通信系統（4G）除了要提供更高的帶寬外，還要保證任何人在任何時間、任何地點以任何方式與任何人進行通信，用戶無需考慮網路傳輸的實現細節。從GSM到第四代，所有的技術不可能一夜間都實現，這些技術將會同時存在為用戶提供服務。為了實現第四代移動通信的目標，就需要將這些不同的無線通信系統融合在一起，形成一個異構無線網路（Heterogeneous Wireless Networks，HWNs）通信系統，從而為用戶提供無縫切換和服務質量（Quality of Service，QoS）保證。因此下一代移動通信網路將是異構網路，異構網路的融合是下一代網路研究的熱點，也是本文研究的主要內容。
寬頻無線接入技術（Broadband Wireless Access，BWA）是繼1990年攜帶型無線電話和2000年Wi-Fi（Wireless Fidelity）出現之後的第三次無線革命，寬頻無線接入技術是在廣域上提供高速無線互聯網接入或者計算機網路接入的技術。寬頻無線接入技術的數據速率大致相當於一些有線網路，如非對稱數字用戶環路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）或者電纜數據機，因此它通常是有線接入網路的重要補充。幾種重要的寬頻無線接入技術包括WLAN（Wireless Local Area Network）、WiMAX技術和WiBro（Wireless Broadband）等。WLAN通過擴頻或者OFDM等技術，來連接兩個或多個終端設備，並通過接入點來連接到寬頻互聯網上，大部分的WLAN技術是基於IEEE802.11標准。WLAN的優勢包括其費用很低和傳輸速度快。由於WLAN工作在非授權頻段，因此WLAN的發射功率很小，它覆蓋范圍也只有百米左右，能提供用戶在小范圍內移動時可以連接到網路上。而WiMAX可以在大范圍內提供高速數據業務，傳輸速率達到30至40兆比特每秒，2011年提高到了1Gbit/s，覆蓋的半徑最大可以達到50km。另外WiMAX可以支持一些低速移動的用戶，而且能夠提供多種多樣的服務，其資費也較WLAN高。由於BWA具有建網快、運營成本低、維護方便等優勢，因此它的發展速度非常迅速，為推動無處不在的互聯網接入和加強公共服務奠定重要的基礎。 表1.1給出了三種寬頻無線接入技術的主要參數，即WLAN、WiMAX和WiBro ；表1.2給出了三種3G技術的主要參數，即UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）、EV-DO（Evolution dataOnly）以及HSDPA（High Speed Dlink Packet Access） 。比較這兩張表可以看出BWA與3G技術差別很大，例如BWA支持的數據傳輸速率幾十兆比特每秒，而3G只有幾兆比特每秒；從覆蓋范圍可以看出，3G網路的覆蓋范圍要大於BWA網路；從移動性還可以看出3G網路支持高速移動的用戶。因此可以看出每個網路都有它的優點和缺陷。
表1.1寬頻無線接入技術的主要參數 WLAN WiMAX WiBro 峰值速率 802.11a, g=54 Mbps DL:70 Mbps DL:18.4 Mbps 802.11b=11Mbps UL:70 Mbps UL:6.1 Mbps 帶寬 20MHz 5-6GHz 9MHz 多址方式 CSMA/CA OFDM/OFDMA OFDMA 雙工方式 TDD TDD TDD 移動性 低 低 低 覆蓋區域 小 中等 大 協議標准 IEEE802.11x 802.16 TTA&802.16e 目標市場 家庭/企業 家庭/企業 家庭/企業 表1.2 3G技術的主要參數 UMTS EV-DO HSDPA 峰值速率 DL:2 Mbps DL:3.1 Mbps DL:14 Mbps UL:2 Mbps UL:1.2 Mbps UL:2 Mbps 帶寬 5MHz 1.25GHz 5MHz 多址方式 CDMA CDMA CDMA 雙工方式 FDD FDD FDD 移動性 高 高 高 覆蓋區域 大 大 大 協議標准 3GPP 3GPP 3GPP 目標市場 公共 公共 公共 下一代無線網路是異構無線網路融合的重要原因是：基於異構網路融合，可以根據用戶的特點（例如車載用戶）、業務特點（例如實時性要求高）和網路的特點，來為用戶選擇合適的網路，提供更好的QoS。一般來說，廣域網覆蓋范圍大，但是數據傳輸速率低，而區域網正好相反。因此在實際應用中，多模終端可以根據自身的業務特點和移動性，來選擇合適的網路接入。與以往的同構網路不同，在異構網路環境下，用戶可以選擇服務代價小，同時又能滿足自身需求的網路進行接入。這是由於這些異構網路之間具有互補的特點，才使異構網路的融合顯得非常重要。因此一些組織提出了不同的網路融合標准，這些組織有3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）、MIH（The IEEE 802.21 Media Independent Handover working group）和ETSI（The European Telecommunications Standards Institute）。
無線資源管理（Radio Resource Management，RRM）是異構網路中的一個重要研究課題，RRM的目標是高效利用受限的無線頻譜、傳輸功率以及無線網路的基礎設施。RRM技術包括呼叫接入控制（Call Admission Control，CAC）、水平或者垂直切換、負載均衡、信道分配和功率控制等。3GPP提出一種協同無線資源管理技術（Common Radio Resource Management，CRRM），它是通過利用CRRM伺服器對不同接入網路信息進行監測，合理的調度異構網路中的無線資源。除了協同無線資源管理演算法外，還有聯合無線資源管理演算法（Joint Radio Resource Management，JRRM）。這些技術實際上都是為異構網路提供統一的管理平台，以達到合理利用無線資源的目的。
網路選擇演算法是無線資源管理中一個研究熱點，網路選擇演算法通常可以分為呼叫接入網路選擇演算法和垂直網路切換選擇演算法。同構網路的接入和切換主要考慮接收信號的強度，而在異構網路中需要考慮不同接入網路之間的差異，因此需要考慮的因素很多，接收信號的強度只是其中的一個影響因素，其他因素如數據傳輸速率、價格、覆蓋范圍、實時性和用戶的移動性等。這些都是從用戶角度考慮的，如果從網路端考慮，就會涉及到提高系統的吞吐量，降低阻塞率以及均衡負載。因此網路選擇對於異構網路的融合起到了至關重要的影響。本文接下來部分將主要討論異構網路系統模型、無線資源管理、網路性能優化以及網路選擇演算法。

⑤ 什麼是異構型網路

異構網路環境，是由不同製造商生產的計算機,網路設備和系統組成的，這些計算機系統運行不同的操作系統和通信協議，想統一其計算機資源的機構通常會面臨集成異種機系統的任務。

⑥ 異構網路的網路選擇演算法的研究

異構網路中無線資源管理的一個重要研究方向就是網路選擇演算法，網路選擇演算法的研究很廣泛，這里給出了幾個典型的無線網路選擇演算法的類別。 預切換可以有效的減少不必要的切換，並為是否需要執行切換做好准備。通常情況下可以通過當前接收信號強度來預測將來接收信號強度的變化趨勢，來判斷是否需要執行切換。
文獻 中利用多項式回歸演算法對接收信號的強度進行預測，這種方法的計算復雜度較大。文獻 中，利用模糊神經網路來對接收信號強度進行預測，模糊神經網路的演算法最大的問題，收斂較慢，而且計算的復雜度高。文獻 中，利用的是最小二乘演算法（LMS）來預測接收的信號強度，通過迭代的方法，能夠達到快收斂，得到較好的預測。還有在文獻 中，直接採用接收信號強度的斜率來預測接收信號強度，用來估計終端在該網路中的生存時間，但是這種方法太簡單，精度不是很高。 在垂直切換的過程中，對於相同的切換場景，通常會出現現在的已出現過的切換條件，對於其垂直切換的結果，可以應用到當前條件下，這樣可以有效避免的重新執行切換決策所帶來的時延。
文獻[33]中，提出利用用戶連接信息（User Connection Profile，UCP）資料庫用來存儲以前的網路選擇事件。在終端需要執行垂直切換時，首先檢查資料庫中是否存在相同的網路選擇記錄，如果存在可以直接接入最合適的網路。在文獻[34]中，提出了將切換到該網路的持續服務時間和距離該網路的最後一次阻塞時間間隔作為歷史信息記錄下來，根據這些信息，選擇是否有必要進行切換。 由於用戶對網路參數的判斷往往是模糊的，而不是確切的概念，所以通常採用模糊邏輯對參數進行定量分析，將其應用到網路選擇中顯得更加合理。模糊系統組成通常有3個部分組成，分別是模糊化、模糊推理和去模糊化。對於去模糊化的方法通常採用中心平均去模糊化，最後得到網路性能的評價值，根據模糊系統所輸出的結果，選擇最適合的網路。
通常情況下，模糊邏輯與神經網路是相互結合起來應用的，通過模糊邏輯系統的推理規則，對神經網路進行訓練，得到訓練好的神經網路。在垂直切換的判決的時候，利用訓練好的神經網路，輸入相應網路的屬性參數，選擇最適合的網路接入。
基於模糊邏輯和神經網路的策略，可以對多種因素(尤其動態因素)進行動態地控制，並做出自適應的決策，可以有效提高網路選擇的合理性，但該策略最大的缺點是，演算法的實現較為復雜，在電池容量和處理能力均受限的移動設備上是不合適的。 在異構網路選擇中，博弈論是一個重要的研究方向。在博弈論的模型中，博弈中的參與者在追求自身利益最大化的同時，保證自身付出的代價盡量小。參與者的這兩種策略可以通過效用函數和代價函數來衡量。因此通過最大化效用函數和最小化代價函數，來追求利益的最大化。
文獻[36]中提出一種基於博弈論的定價策略和網路選擇方案，該方案中服務提供商（Service Providers，SPs）為了提高自己的利潤需要面臨競爭，它是通過用戶間的合作或者非合作博弈來獲得，在實際的異構網路場景下，用戶和服務提供商SPs之間可以利用博弈模型來表示。Dusit Niyato在文獻[37]中，通過競價機制來進行異構網路資源的管理，這里將業務分成兩種類型，一種是基本業務，另一種類似高質量業務，基本業務的價格是固定的，而高質量業務的價格是動態變化的，它是隨著服務提供商的競爭和合作而變化的。因此這里從合作博弈和非合作博弈兩方面來討論定價機制。Dusit Niyato在文獻[38]中基於進化博弈理論，來解決在帶寬受限情況下，用戶如何在重疊區域進行網路選擇。 網路選擇的目標通常是通過合理分配無線資源來最大化系統的吞吐量，或者最小化接入阻塞概率等，這樣就會涉及網路優化問題。
網路選擇演算法往往是一種多目標決策，用戶希望得到好的服務質量、價格便宜的網路、低的電池功率消耗等。對於多目標決策演算法，通常是不可能使得每個目標同時達到最優，通常的有三種做法：其一，把一些目標函數轉化為限制條件，從而減少目標函數數目；其二，將不同的目標函數規范化後，將規范化後的目標函數相加，得到一個目標函數，這樣就可以利用最優化的方法，得到最優問題的解；其三，將兩者結合起來使用。例如文獻[39]中，採用的是讓系統的帶寬受限，最大化網路內的所有用戶的手機使用時間，即將部分目標函數轉化為限制條件。文獻[40]中，採用的是讓用戶的使用的費用受限，最大化用戶的利益和最小化用戶的代價，這里採用的是上面介紹的第三種方法。 基於策略的網路選擇指的是按照預先規定好的策略進行相應的網路操作。在網路選擇中，通常需要考慮網路負荷、終端的移動性和業務特性等因素。如對於車載用戶通常選擇覆蓋范圍大的無線網路，如WCDMA、WiMAX等；對於實時性要求不高的業務，並且非車載用戶通常選擇WLAN接入。這些均是通過策略來進行網路選擇。
文獻[41, 42]提出了基於業務類型的網路選擇演算法，根據用戶的業務類型為用戶選擇合適的網路。文獻[35]提出基於負載均衡的網路選擇演算法，用戶選擇接入或切換到最小負載因子的網路。[43]提出了一種考慮用戶移動性和業務類型的網路選擇演算法。 多屬性判決策略（Multiple Attribute Decision Making，MADM）是目前垂直切換方面研究最多的領域。多屬性判決策略主要分為基於代價函數的方法和其他方法。
基於代價函數的方法
代價函數一般有兩種構造形式，一種是多屬性參數值的線性組合，如（2.1）式所示；另一種是多屬性參數值的權重指數乘積或者是屬性參數值的對數線性組合，如（2.2）式所示。
（2.1）
（2.2）
其中代表規范化的第個網路的第個屬性值，代表第個屬性的權值。對於屬性的規范化，首先對屬性進行分類，分為效益型、成本型等，然後根據不同的類型的，對參數進行歸一化，採用最多的是線性規范化、極差規范化和向量變換法。關於權值的確定可以分為簡單賦權法(Simple Additive Weighting，SAW)、層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、熵權法、基於方差和均值賦權法。
(1) SAW：用戶根據自己的偏好，確定每個屬性的重要性，通常給出每個參數取值的具體參數值。
(2) AHP：首先分析評價系統中各要素之間關系，建立遞階層次結構；其次對同一層次的各要素之間的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣；接著由每層判斷矩陣計算相對權重；最後計算系統總目標的合成總權重。
(3) 熵權法：通過求解候選網路中的同一屬性的熵值，熵值的大小表明網路同一屬性的參數值的差異，差別越大，說明該屬性對決策影響越大，相應權值的取值就越大。
(4) 基於方差和均值賦權法：通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差，結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值，然後再對其進行歸一化，得到每個屬性的參數值。
其他方法
(1) 基於方差和均值賦權法：通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差，結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值，然後再對其進行歸一化，得到每個屬性的參數值。
(2) 逼近理想解排序法（TOPSIS）:首先對參數進行歸一化，從網路的每組屬性參數值里選擇最好的參數組成最優的一組屬性參數，同樣也可以得到最差的一組屬性參數。將每個網路與這兩組參數比較，距離最優參數組越近，並且與最差組越遠，該網路為最合適的網路。
(3) 灰度關聯分析法（GRA）：首先對參數進行歸一化，再利用GRA方法，求得每個網路的每個屬性的關聯系數，然後求出每個網路總的關聯系數。根據每個網路總的關聯系數，選擇最適合的網路。
(4) 消去和選擇轉換法（ELECTRE）：首先對參數進行歸一化，構造加權的規范化矩陣，確定屬性一致集和不一致集。然後計算一致指數矩陣和劣勢矩陣，最後得到一致指數矩陣和不一致指數矩陣。根據這兩個矩陣，確定網路的優劣關系，選擇最適合的網路。
VIKOR：首先對參數進行歸一化，首先確定最優和最差屬性參數組，然後計算得到每個網路屬性的加權和屬性中最大的參數值，然後利用極差規范化對網路的加權和以及最大屬性值進行歸一化，最後利用歸一化的參數進行加權求和，依據這個值，選擇最合適的網路。

⑦ 異構網路的介紹

異構網路(Heterogeneous Network）是一種類型的網路，其是由不同製造商生產的計算機，網路設備和系統組成的，大部分情況下運行在不同的協議上支持不同的功能或應用。關於異構網路的研究最早追溯到1995的美國加州大學伯克利分校發起的BARWAN（Bay Area Research Wireless Access Network）項目，該項目負責人R.H. Katz在文獻1中首次將相互重疊的不同類型網路融合起來以構成異構網路，從而滿足未來終端的業務多樣性需求。為了可以同時接入到多個網路，移動終端應當具備可以接入多個網路的介面，這種移動終端被稱為多模終端。由於多模終端可以接入到多個網路中，因此肯定會涉及到不同網路之間的切換，與同構網路（Homogeneous Wireless Networks）中的水平切換（Horizontal Handoff, HHO）不同，這里稱不同通信系統之間的切換為垂直切換（Vertical Handoff，VHO）。在此後的十幾年中，異構網路在無線通信領域引起了普遍的關注，也成為下一代無線網路的發展方向。很多組織和研究機構都對異構網路進行了深入廣泛的研究，如3GPP、MIH、ETSI、Lucent實驗室、Ericsson研究所、美國的Georgia理工大學和芬蘭的Oulu大學等。下一代無線網路將是無線個域網(如Bluetooth)、無線區域網(如Wi-Fi)、無線城域網(如WiMAX)、公眾移動通信網(如2G、3G)以及Ad Hoc網路等多種接入網共存的異構無線網路2。

⑧ 如和用python構建異構網路

異構網路(Heterogeneous Network）是一種類型的網路，其是由不同製造商生產的計算機，網路設備和系統組成的，大部分情況下運行在不同的協議上支持不同的功能或應用。

所謂異構是指兩個或以上的無線通信系統採用了不同的接入技術，或者是採用相同的無線接入技術但屬於不同的無線運營商。利用現有的多種無線通信系統，通過系統間融合的方式，使多系統之間取長補短是滿足未來移動通信業務需求一種有效手段，能夠綜合發揮各自的優勢。

python其實是一種開發語言，他可以開發運行在這些異構網路硬體上的軟體。爬蟲什麼的就是現成的例子。

⑨ 異構網路的異構網路模型

圖2.1給出了一種異構網路模型。不同類型的網路，通過網關連接到核心網，最後連接到Internet網路上，最終融合成為一個整體。異構網路融合的一個重要問題是這些網路以何種方式來進行互連，為異構無線網路資源提供統一的管理平台。為了說明異構網路的融合結構，這里給出一種特定的異構網路場景，它是由無線廣域網（Wireless Wide Area Network，WWAN）（例如CDMA2000）和WLAN（例如IEEE802.11）組成的異構網路系統，如圖2.2所示。
一個CDMA2000網路可以分成無線接入網（Radio Access Network，RAN）和核心網路（Core Network，CN）兩部分。RAN包括一些無線技術實體，如基站控制器（Base Station Controller，BSC）和基站收發設備（Base Transceiver Station，BTS），來負責無線資源的管理。CN通常包括移動交換中心（Mobile Switching Center，MSC）來實現電路交換方式、分組數據服務節點（Packet Data Serving Node，PDSN）來實現包交換方式和網路交互功能（Inter-working Function，IWF）來為包交換和電路交換提供連接。CN負責呼叫管理和建立連接。在WLAN中，移動終端（Mobile Terminals，MTs）和接入點（Access Point，AP）之間進行通信。AP在WLAN中實現物理和數據鏈路層的功能，也充當無線路由器來執行網路層的功能，為WLAN與其他網路提供連接。
在如圖2.2中異構網路的融合結構中，通常有三種類型的融合方案，分別是松耦合結構、緊耦合結構、超緊耦合結構。接下來分別介紹這三種耦合結構。
超緊耦合是通過連接到相同的BSC上與不同的無線接入技術（Radio Access Technology，RAT）進行融合。網路的狀態信息是局部的，不需要通過額外的請求來獲得信息，可以應用在當網路之間是重疊覆蓋的情況下。與其他的耦合方案相比，超緊耦合方案的切換時延很短，因為中間涉及到的網路實體少。但是由於這兩種RAT完全不同，因此實現超緊耦合方式就需要對應用在BSC上的處理過程進行很多修改。
在緊耦合結構中，不同的RATs通過CN進行融合，耦合結點可以是MSC或者PDSN。在圖2.2中，MSC或者PDSN都是負責WWAN和WLAN的連接管理、認證和定價，因此WLAN路由器需要實現相關的WWAN協議。與超緊耦合相比，這個系統僅需要對現有接入網路進行很小的修改，因此它非常容易實現。與超緊耦合相比，在切換過程中，由於涉及到很多網路的實體，因此這種方案的VHO時延增加了。
在松耦合的異構網路中，MSC與WLAN都經過通用介面與公共的Internet進行交互信息，來保持服務的連續性。但是由於每個網路需要執行網路的連接和會話的激活過程，因此這種方案執行切換時會導致時延很大。
對於超緊耦合和緊耦合方式的異構網路融合結構中，網路選擇演算法通常可以安排在耦合節點上，即分別是BSC和CN。但是對於松耦合方式，網路選擇演算法可以應用在移動終端。

⑩ 異構計算的異構計算

在異構計算系統上進行的並行計算通常稱為異構計算。人們已從不同角度對異構計算進行定義，綜合起來我們給出如下定義：異構計算是一種特殊形式的並行和分布式計算，它或是用能同時支持simd方式和mimd方式的單個獨立計算機，或是用由高速網路互連的一組獨立計算機來完成計算任務。它能協調地使用性能、結構各異地機器以滿足不同的計算需求，並使代碼（或代碼段）能以獲取最大總體性能方式來執行。
概括來說，理想的異構計算具有如下的一些要素：
（1）它所使用的計算資源具有多種類型的計算能力，如simd、mimd、向量、標量、專用等；（2）它需要識別計算任務中各子任務的並行性需求類型；（3）它需要使具有不同計算類型的計算資源能相互協調運行；（4）它既要開發應用問題中的並行性，更要開發應用問題中的異構性，即追求計算資源所具有的計算類型與它所執行的任務（或子任務）類型之間的匹配性；（5）它追求的最終目標是使計算任務的執行具有最短時間。
可見，異構計算技術是一種使計算任務的並行性類型（代碼類型）與機器能有效支持的計算類型（即機器能力）最相匹配、最能充分利用各種計算資源的並行和分布計算技術。 1、異構計算系統。
它主要由以下三部分組成：（1）一組異構機器。（2）將各異構機器連接起來的高速網路。它可以是商品化網路，也可以是用戶專門設計的。（3）相應的異構計算支撐軟體。
2、異構計算的基本工作原理。
異構計算需求在析取計算任務並行性類型基礎上，將具有相同類型的代碼段劃分到同一子任務中，然後根據不同並行性類型將各子任務分配到最適合執行它的計算資源上加以執行，達到使計算任務總的執行時間為最小。下面通過一個簡單例子來說明異構計算的基本工作原理。
假設在某一基準串列計算機上執行某一給定計算任務的時間為ts，其中向量、mimd、simd以及sisd各類子任務所佔執行時間的百分比分別為30%、36%、24%和10%。假設某向量機執行上述各類子任務相對於基準串列機的加速比分別為30、2、8和1.25，則在該向量機上執行此任務所需的總時間為
tv=30%ts/30+36%ts/2+24%ts/8+10%ts/1.25=0.30ts，
故相應的加速比為sv=ts/tv=ts/0.3ts=3.33
若上述向量機與其他的mimd機、simd機以及一台高性能工作站（sisd型）構成一個異構計算系統，並假設mimd機、simd機以及工作站執行相匹配子任務的加速比分別為36、24和10，則在該異構計算系統上執行同樣任務所需時間就變為
thet=30%ts/30+36%ts/36+24%ts/24+10%ts/10+tc
其中tc為機器間交互開銷時間，假設需2%ts時間，則thet=0.06ts，從而相應的加速比為shet=ts/0.06ts=16.67。
由上例可見，異構計算系統可比同構計算系統獲取高得多的加速比。這主要是因為同構計算系統中的加速比只是靠並行性開發獲取的，而異構計算系統中的加速比除了並行性之外，更主要的是靠開發異構性獲得的（即不同類型子任務與相應類型的計算資源相匹配），盡管此時會有相應的交互開銷。交互開銷越小，異構計算的優越性就越加明顯。 異構計算按以何種形式來提供計算類型多樣性，可分為系統異構計算（shc-system heterogeneous computing）和網路異構計算（nhc-network heterogeneous computing）兩大類。shc以單機多處理器形式提供多種計算類型，而nhc則以網路連接的多計算機形式提供多種計算類型。
根據異構性實現方式不同，即是空間異構性還是時間異構性，shc和nhc各自又可進一步分為兩類。shc分為單機多計算方式和單機混合計算方式兩大類，前者在同一時刻允許以多種計算方式執行任務，後者在同一時刻只允許以一種計算方式執行任務，但在不同時刻計算可從一種方式自動切換到另一種方式，如simd和mimd方式間的切換。前者的實例有美國hughes研究實驗室和mit共同研製的圖像理解系統結構（iua），它是多層異構系統結構，按圖像理解層次要求設計每一層，低層是simd位串網路（4096），用來處理像素級操作（如圖像增強），中層是由64個數字信號處理（dsp）晶元構成的，以spmd或mimd（中粒度）方式執行模式分類等操作，頂層是一個通用mimd（粗粒度）機器，完成場景和動作分析等知識處理操作。後者的實例為美國普渡大學研製的pasm系統原型，由16個pe（處理單元）組成的系統，它們可動態地加以劃分以形成各種大小的獨立的混合方式子機器，執行方式可按需要在simd和mimd之間自動切換。
nhc可進一步分為同類異型多機方式和異類混合多機方式兩類。同類異型多機方式中所使用的多機，它們的結構屬同一類，即支持同一種並行性類型（如simd、mimd、向量等類型之一），但型號可能不同，因此性能可以各有差異。通常的now或cow為同類同型多機方式，因此可看成是同類異型多機方式中的特例。異類混合多機方式中所使用的多機，它們的結構則屬不同類型。 網路異構計算系統主要由一組異構計算機、一個連接所有機器的高速網路和一個並行編程環境所組成。邏輯上這種系統可分為三個層次：網路層、通信層和處理層。如圖1所示。
網路層主要用來連接在不同地點的計算機，如圖1中的計算站a和計算站b，並考慮其中消息傳遞的路由選擇、網路流優化和網路排隊理論等問題，這與傳統的計算機網路設計類似。
通信層工作於網路層之上，主要為系統中各種不同的計算機提供能夠相互通信的機制。通信工具軟體應提供使眾多異構計算機集合可視為是一個單一的系統映像、單個虛擬異構並行機的機制。這將方便用戶編程。這種通信工具通常提供一組原語來提供各種通信。典型流行的通信工具是pvm（並行虛擬機）和mpi（消息傳遞標准介面）。
處理層主要用來管理異構機器組並保證任務的高效執行。它所提供的主要服務包括編程環境和語言支持、應用任務的類型分析和任務劃分、任務的映射與調度以及負載平衡等。 異構計算處理過程本質上可分為三個階段：並行性檢測階段、並行性特徵（類型）析取階段以及任務的映射和調度階段。並行性檢測不是異構計算特有的，同構計算也需要經歷這一階段。可用並行和分布計算中的常規方法加以處理。並行性特徵析取階段是異構計算特有的，這一階段的主要工作是估計應用中每個任務的計算類型參數，包括映射及對任務間通信代價的考慮。任務映射和調度階段（也稱為資源分配階段）主要確定每個任務（或子任務）應映射哪台機器上執行以及何時開始執行。
從用戶來看，上述的非同步計算處理過程可用兩種方法來實現。第一種是用戶指導法，即由用戶用顯式的編譯器命令指導編譯器完成對應用代碼類型分析及有關任務的分解等工作，這是一種顯式開發異構性和並行性方法，較易於實現，但對用戶有一定要求，需將異構計算思想融入用戶程序中。另一種是編譯器指導法，需將異構思想融入編譯器中，然後由具有「異構智力」的編譯器自動完成應用代碼類型分析、任務分解、任務映射及調度等工作，即實現自動異構計算。這是一種隱式開發異構性和並行性方法，是異構計算追求的終極目標，但難度很大，對編譯器要求很高。
自動異構計算的概念性模型如圖2所示。首先對兩個對象進行分析，一是異構計算系統中的機器集，二是求解的應用程序。為了獲取最好的執行效果，對它們不但進行定性分析，還需進行相應的定量分析。
整個異構計算處理過程可分為以下四個階段：第一階段主要是對各台機器進行計算特徵的分類，得出異構計算系統所能完成的計算類型；按代碼塊統計應用對計算特徵的需求並加以分類；用基準程序測試各機器的性能參數，包括速度參數及機器間通信性能參數，生成對應的兩個機器速度性能矩陣和通信帶寬矩陣。將程序按計算類型分類劃分；估算各子任務的計算量和子任務間通信量，生成相應的任務dag圖。dag圖中結點上的數值表示子任務計算量，弧上的數值表示兩結點間通信量。
第二階段主要是根據dag和速度性能矩陣計算出每個子任務在各台機器上的執行時間，生成時間性能矩陣；根據通信性能矩陣和子任務的通信量計算各子任務間的通信時間，生成通信時間矩陣。
第三階段根據前兩個階段結果，給出各子任務到各機器的映射和符合任務dag圖偏序關系的調度。映射和調度可以是靜態或動態的，動態調度需根據機器負載和網路狀態信息進行。
第四階段為執行。 異構計算的應用范圍很廣，幾乎所有涉及巨大挑戰性問題的求解都可用異構計算進行經濟有效的求解。典型的應用包括圖像理解、質點示蹤、聲束形成、氣候建模、湍流對流混合模擬以及多媒體查詢等。這些應用中通常都含有多種不同的計算類型的需求，因此很適合於用異構計算來進行求解。
1、未來應重點開展異構混合多機方式的網路異構計算的研究，它代表著發展趨向，且較經濟有效；2、自動異構計算是長期追求目標，在現階段宜採用用戶指導方法來進行研究和開發；3、應盡量利用現有成熟工具如pvm和mpi來開展異構計算的研究和開發；4、應注意開展異構計算的理論分析和建模、性能估計模型、有關軟體工具以及異構計算中任務映射和調度演算法等方面的研究；5、應研究如何使異構計算系統具有良好的單一系統映像。