基于Fuzzy-AHP的异构网络选择方法:一种兼顾能源效率与服务质量(QoS)的策略

时间:2025年11月24日
来源:IEEE Transactions on Green Communications and Networking

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该研究提出一种基于模糊层次分析法(FAHP)和动态对偶比较矩阵(D-PCM)的异构网络能耗优化模型,通过融合QoS参数(如时延、吞吐量和可靠性)的模糊评价,动态调整网络选择权重,实现语音、视频和数据传输场景下的能耗降低(11%-54%)。对比传统AHP、TOPSIS和VIKOR算法,验证了FAHP方法在不确定环境下的决策优势。

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摘要:

本文提出了一种针对异构网络(HetNets)的新型网络选择方法,该方法旨在在确保各种应用(包括语音通信、视频流传输和数据传输)的服务质量(QoS)的同时,最小化用户设备(UE)的能耗。本文动态考虑了吞吐量、延迟和可靠性等关键QoS参数,以优化网络性能。我们提出了一种基于模糊分析层次过程(FAHP)的网络选择机制,该机制利用动态成对比较矩阵(D-PCM)为网络评估指标智能分配权重,从而帮助在异构网络中选择最节能的网络。与传统分析层次过程(AHP)相比,FAHP通过模糊评估提供了更大的灵活性,使得决策更加准确和适应性强,因为AHP依赖于比较矩阵中的精确数值。通过考虑网络条件的不确定性和用户QoS需求的波动,我们的FAHP方法在选择最节能网络时能够综合考虑不同QoS参数下的用户满意度。为了验证基于FAHP的机制,我们开发了一个基于评估指标的网络模拟器,用于评估异构网络中所有网络的可用QoS。我们将提出的机制与两种基于AHP的算法进行了对比:一种算法旨在优化QoS,另一种算法侧重于提高能源效率;同时,我们还将其与传统的基于理想解相似性排序技术(TOPSIS)和VIekriterijumsko KOmpromisno Rangiranje(VIKOR)算法进行了对比。实验结果表明,我们的方法非常有效:在视频通信方面,能耗降低了11%;在基于Sigmoid函数的满意度评估下,图像传输的能耗降低了33%;在基于指数函数的满意度评估下,音频传输的能耗降低了54%。

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