本发明涉及通信领域，更具体地说，它涉及一种深远海融合组网通信方式选择系统及方法。
背景技术：
：随着通信技术的发展，两个通信终端之间的通信方式也越来越多，如多个频段的卫星通信、5g频段通信、有线通信等，为了通信的畅通，在一个组网系统内，两个通信终端之间设置有多种通信方式，但是在实际使用时，势必要在这多种通信方式中选择出最佳的通信方式，切换成将要使用的通信手段，但是有关于最佳通信方式的选择却是技术上的难点。技术实现要素：本发明的目的是提供一种深远海融合组网通信方式选择系统及方法，能够根据各个通信方式的特点，通过基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出各个通信方式的条件极大值，从而选出并切换到最佳的通信方式，保证了组网通信的质量。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种深远海融合组网通信方式选择系统，包括融合组网通信设备，所述融合组网通信设备与若干通信终端之间分别通过若干种通信方式连接，所述融合组网通信设备配置有通信网络选择模块，所述通信网络选择模块的架构包括管理层、网络层、切换策略层、mac层以及物理层，所述管理层用于网络调度管理；所述网络层用于检测通信链路和路由表更新；所述切换策略层用于网络选择和切换决策确定，所述mac层用于执行切换决策、切换通信方式，所述物理层用于连接通信终端；所述切换策略为对各个通信方式的各个参数设置权重值并算分后，再基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出条件极大值，条件极大值最高的选为要切换的通信方式。作为本发明的一种优选方案，所述基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法的内容为：设目标函数f：x→r是有界函数，定义mf的隶属函数为：称mf为f的无条件模糊优越集，称f(mf)为f的无条件模糊极大值，此时f(mf)∈f(r)，它的隶属函数按扩张原理为：f(mf)(y)＝∨{mf(x)|f(x)＝y}并约定再设u为论域，a，b∈f(u)，定义a∪b，a∩b，～a，它们分别有隶属函数：μa∪b(u)＝max(μa(u)，μb(u))→μa(u)∨μb(u)(2)μa∩b(u)＝min(μa(u)，μb(u))→μa(u)∧μb(u)(3)μ～a(u)＝1-μa(u)(4)上式(2)～(4)被称为查德算子，依次表示为模糊集合a和集合b的并集、交集和补集；模糊集合可用查德记法表示：或a＝μa(x1)x1 μa(x2)x2 … μa(xn)xn其中表示xi对模糊集合a的隶属度，xi(i＝1，2，…，n)称为模糊集合a的支持点，“ ”称为查德记号；设目标函数f：x→r是有界函数，a∈f(x)是模糊约束，令d＝aa bmf其中，a b＝1且a≥0，b≥0，这里的mf为式(1)中f的无条件模糊优越集，称d为f在a约束下的条件模糊优越集，称f(d)为f在a约束下的条件模糊极大值，它们的隶属函数分别为：d(x)＝aa(x) bmf(x)f(d)(y)＝∨{d(x)＝aa(x) bmf(x)|f(x)＝y}求解目标函数f(x)在模糊约束a下的条件极大值有如下三个步骤：求无条件模糊优越集mf；求条件模糊优越集d；求条件最佳决策，即选择x*，使d(x*)＝max{d(x)|x∈x}则x*就是所求的条件极大点，f(x*)就是在模糊约束a下的条件极大值。一种深远海融合组网通信方式选择方法，包括以下几个步骤：s1、预先对所有通信方式的各个参数设置权重值；s2、管理层对所有的通信链路进行分类管理，记录位于同一条通信链路上的所有通信方式；s3、网络层对所有通信链路的通信方式进行监测，并把路由表全部更新到正在使用的通信方式的接口；s4、切换策略层利用基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法对一条通信链路内的所有通信方式算出条件极大值，确定条件极大值最大的通信方式作为将要切换的通信方式；s5、mac层根据切换策略层的计算结果，对物理层的各个终端设备之间通信方式进行切换。作为本发明的一种优选方案，所述通信方式的参数包括单位时长的费用、网络丢包率、网络延迟、网络的带宽、信号的信噪比。综上所述，本发明具有以下有益效果：只需要预先设定好有关于通信方式的各项参数的权重后，在使用过程中便能够直接对权重算分，并利用基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出条件极大值，便能够得出最佳的通信方式，由mac端对切换策略结果进行执行，便能够达成对最佳通信方式的切换。附图说明图1是本发明的深远海融合组网通信方式选择系统架构图。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明提供一种深远海融合组网通信方式选择系统，包括融合组网通信设备，融合组网通信设备与若干通信终端之间分别通过若干种通信方式连接，融合组网通信设备配置有通信网络选择模块，通信网络选择模块的架构包括管理层、网络层、切换策略层、mac层以及物理层，管理层用于网络调度管理；网络层用于检测通信链路和路由表更新；切换策略层用于网络选择和切换决策确定，mac层用于执行切换决策、切换通信方式，物理层用于连接通信终端；切换策略为对各个通信方式的各个参数设置权重值并算分后，再基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出条件极大值，条件极大值最高的选为要切换的通信方式。具体的，基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法的内容为：设目标函数f：x→r是有界函数，定义mf的隶属函数为：称mf为f的无条件模糊优越集，称f(mf)为f的无条件模糊极大值，此时f(mf)∈f(r)，它的隶属函数按扩张原理为：f(mf)(y)＝∨{mf(x)|f(x)＝y}并约定再设u为论域，a，b∈f(u)，定义a∪b，a∩b，～a，它们分别有隶属函数：μa∪b(u)＝max(μa(u)，μb(u))→μa(u)∨μb(u)(2)μa∩b(u)＝min(μa(u)，μb(u))→μa(u)∧μb(u)(3)μ～a(u)＝1-μa(u)(4)上式(2)～(4)被称为查德算子，依次表示为模糊集合a和集合b的并集、交集和补集；模糊集合可用查德记法表示：或a＝μa(x1)x1 μa(x2)x2 … μa(xn)xn其中表示xi对模糊集合a的隶属度，xi(i＝1，2，…，n)称为模糊集合a的支持点，“ ”称为查德记号；设目标函数f：x→r是有界函数，a∈f(x)是模糊约束，令d＝aa bmf其中，a b＝1且a≥0，b≥0，这里的mf为式(1)中f的无条件模糊优越集，称d为f在a约束下的条件模糊优越集，称f(d)为f在a约束下的条件模糊极大值，它们的隶属函数分别为：d(x)＝aa(x) bmf(x)f(d)(y)＝∨{d(x)＝aa(x) bmf(x)|f(x)＝y}求解目标函数f(x)在模糊约束a下的条件极大值有如下三个步骤：求无条件模糊优越集mf；求条件模糊优越集d；求条件最佳决策，即选择x*，使d(x*)＝max{d(x)|x∈x}则x*就是所求的条件极大点，f(x*)就是在模糊约束a下的条件极大值。本发明还提供了使用上述深远海融合组网通信方式选择系统的使用方法，包括以下几个步骤：s1、预先对所有通信方式的各个参数设置权重值；s2、管理层对所有的通信链路进行分类管理，记录位于同一条通信链路上的所有通信方式；s3、网络层对所有通信链路的通信方式进行监测，并把路由表全部更新到正在使用的通信方式的接口。s4、切换策略层利用基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法对一条通信链路内的所有通信方式算出条件极大值，确定条件极大值最大的通信方式作为将要切换的通信方式；s5、mac层根据切换策略层的计算结果，对物理层的各个终端设备之间通信方式进行切换。具体的，通信方式的参数包括单位时长的费用、网络丢包率、网络延迟、网络的带宽、信号的信噪比。本发明的深远海融合组网通信方式选择系统的目标是找到合适的方法对网络的可用性和质量进行度量，典型的目标值有rss、时延、丢包率等。在实际网络，特别是卫星网络中，这些参数测量值可能会有短时间突发性大幅变动，需要考虑这些短时波动对结果的影响，在本发明中将针对ka频段卫星和l频段卫星两种网络，在单位时长的费用、网络丢包率、网络延迟、网络的带宽、信号的信噪比等方面设置权重值，通过对各权重算分后，根据上述的基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法得到条件极大值，按数值排序后，取数值最大的网络作为当前使用网络，数值相同按默认优先级(ka网络>l网络)选取当前使用的主网络。以下是一具体使用实例，某一时刻的网络权重得分如下：这里将单位时长的费用作为目标函数，其余的网络影响因子作为模糊约束。将上述的模糊语言转换为各模糊约束集ci∈f(x)，(i＝1，2，3，4)的隶属度，单位时长的费用转换为模糊目标集mf，得到下表：其中，模糊集合a的支持点x1、x2分别对应ka网络和l网络，模糊约束集ci，(i＝1，2，3，4)分别表示网络丢包率、网络延迟、网络的带宽及信号的信噪比。计算模糊集合a为：其中，上式加号为查德记号，每个分式的分母表示论域的元素，分子表示相应元素的隶属度。令a＝0.4，b＝0.6代入式(3-8)可得：则根据式(3-12)可得：d(x*)＝0.718根据最大隶属度原则，那么按算法需要选择ka频段卫星作为使用的主网络。其中，单位时长的费用：ka频段卫星和l频段卫星分别设置初始值即可。分数越高，网络选择越优先。后续修改可以通过指挥终端修改。网络丢包率：通过系统内对网络的ping包统计得到。网络丢包率越高，分数越低。原则上丢包率要小于5％算正常，当高于30％的时候相当于网络不可用。网络连通性作为第一要素的时候，可以加大此项的权重值。基准表如下所示：基础分相乘时的系数范围10～5％0.85％～10％0.410％～30％030％～100％网络延迟：通过系统内对网络的ping值平均得到。网络延迟越高，分数越低。原则上访问岸端服务器的延迟不能高于2s。基准表如下所示：基础分相乘时的系数范围10～50ms0.850ms～100ms0.6100ms～400ms0.4400ms～2s02s以上网络的带宽：随网络不同，ka波段卫星>l波段卫星。网络带宽越高，分数越高。基准表如下所示：基础分相乘时的系数范围1512k以上0.8128k～512k0.632k～128k0.44k～32k04k以下乒乓效应：移动通信系统中，如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化，手机就会在两个基站间来回切换，产生所谓的“乒乓效应”。在异构网络通信中也会存在这样的情况，当l频段网络和ka频段网络权重分值接近的时候，就会出现选择波动，产生乒乓效应。解决乒乓效应需要采取一定的方法减少网络切换的频度，可以从以下两个方面减少切换的次数：网络切换的权重值判断间隔，默认为5分钟；当前网络权重值与最优网络权重值相差小于10，不做切换。以上便是深远海融合组网通信方式选择系统在l频段通信和ka频段通信之间的选择应用过程，但是深远海融合组网通信方式选择系统的网络选择不仅仅是应用于l频段通信和ka频段通信的选择的，还能够用于对其他通信方式的选择，对于其他通信方式的选择，我们只需提前设定好能够影响切换决策的参数，确定其权重并算分后，利用上述算法计算即可得出最佳的通信方式，便能够确保融合组网通信系统的稳定性。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种深远海融合组网通信方式选择系统，其特征是：包括融合组网通信设备，所述融合组网通信设备与若干通信终端之间分别通过若干种通信方式连接，所述融合组网通信设备配置有通信网络选择模块，所述通信网络选择模块的架构包括管理层、网络层、切换策略层、mac层以及物理层，所述管理层用于网络调度管理；所述网络层用于检测通信链路和路由表更新；所述切换策略层用于网络选择和切换决策确定，所述mac层用于执行切换决策、切换通信方式，所述物理层用于连接通信终端；
所述切换策略为对各个通信方式的各个参数设置权重值并算分后，再基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出条件极大值，条件极大值最高的选为要切换的通信方式。
2.根据权利要求1所述的一种深远海融合组网通信方式选择系统，其特征是：所述基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法的内容为：
设目标函数f：x→r是有界函数，定义mf的隶属函数为：
称mf为f的无条件模糊优越集，称f(mf)为f的无条件模糊极大值，此时f(mf)∈f(r)，它的隶属函数按扩张原理为：
f(mf)(y)＝∨{mf(x)|f(x)＝y}
并约定
再设u为论域，a，b∈f(u)，定义a∪b，a∩b，～a，它们分别有隶属函数：
μa∪b(u)＝max(μa(u)，μb(u))→μa(u)∨μb(u)(2)
μa∩b(u)＝min(μa(u)，μb(u))→μa(u)∧μb(u)(3)
μ～a(u)＝1-μa(u)(4)
上式(2)～(4)被称为查德算子，依次表示为模糊集合a和集合b的并集、交集和补集；
模糊集合可用查德记法表示：
或a＝μa(x1)x1 μa(x2)x2 … μa(xn)xn
其中表示xi对模糊集合a的隶属度，xi(i＝1，2，…，n)称为模糊集合a的支持点，“ ”称为查德记号；
设目标函数f：x→r是有界函数，a∈f(x)是模糊约束，令
d＝aa bmf
其中，a b＝1且a≥0，b≥0，这里的mf为式(1)中f的无条件模糊优越集，称d为f在a约束下的条件模糊优越集，称f(d)为f在a约束下的条件模糊极大值，它们的隶属函数分别为：
d(x)＝aa(x) bmf(x)
f(d)(y)＝∨{d(x)＝aa(x) bmf(x)|f(x)＝y}
求解目标函数f(x)在模糊约束a下的条件极大值有如下三个步骤：
求无条件模糊优越集mf；求条件模糊优越集d；求条件最佳决策，即选择x*，使
d(x*)＝max{d(x)|x∈x}
则x*就是所求的条件极大点，f(x*)就是在模糊约束a下的条件极大值。
3.一种深远海融合组网通信方式选择方法，其特征是：包括以下几个步骤：
s1、预先对所有通信方式的各个参数设置权重值；
s2、管理层对所有的通信链路进行分类管理，记录位于同一条通信链路上的所有通信方式；
s3、网络层对所有通信链路的通信方式进行监测，并把路由表全部更新到正在使用的通信方式的接口；
s4、切换策略层利用基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法对一条通信链路内的所有通信方式算出条件极大值，确定条件极大值最大的通信方式作为将要切换的通信方式；
s5、mac层根据切换策略层的计算结果，对物理层的各个终端设备之间通信方式进行切换。
4.根据权利要求3所述的一种深远海融合组网通信方式选择方法，其特征是：所述通信方式的参数包括单位时长的费用、网络丢包率、网络延迟、网络的带宽、信号的信噪比。
技术总结本发明涉及通信领域，公开了一种深远海融合组网通信方式选择系统及方法，解决了两个通信终端在多种通信方式中难以选择最佳通信方式的问题，其技术方案要点是包括融合组网通信设备，所述融合组网通信设备配置有通信网络选择模块，所述通信网络选择模块包括切换策略，所述切换策略为对各个通信方式的各个参数设置权重值并算分后，再基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出条件极大值，条件极大值最高的选为要切换的通信方式，能够根据各个通信方式的特点，通过基于模糊逻辑的自适应垂直切换决策算法算出各个通信方式的条件极大值，从而选出并切换到最佳的通信方式，保证了组网通信的质量。
技术研发人员：李江华;齐东元;史焱
受保护的技术使用者：南京凯瑞得信息科技有限公司;丝路卫星通信有限公司
技术研发日：2020.01.09
技术公布日：2020.06.05
