异构网络中基于用户需求的垂直切换算法
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Ｄｅ ． ０１１ ｃ２
文章编 号 ：０７—１４ ２ １ ）６— ８ ８— ３ １０ ４ Ｘ（ ０ １ ０ ０６ ０
文献标 志码 ： Ａ
异构 网络 中基 于用 户 需 求 的垂 直 切 换 算 法
但 峰 ， 黄传 河 ， 杨淑娟 ， 何 凯 ， 王小毛
（ 武汉 大学 计算机学院 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ） ３ ０２
摘
要： 采用不 同的无线接人技术 的多种 网络 的融合可 以提高无线传输 性能 ， 为移动用户提 供随时 随地 的 网
络连接 。垂直切换是异构无线 网络相互融合 的基础 ， 在垂直 切换 过程 中 ， 切换判定是一个 非常重要 的环节 ， 直 接决定切换性能 。提 出了一种基于用户属 性与需求 的切换算 法 ， 根据用户 类型 以及 用户 的 Ｑ Ｓ需求选 择相 ｏ 应 的切换策略 ， 能有效地提高垂直切换性能 。 关键词 ： 垂直切换 ； 异构无线 网 ； 切换时延 ； 剩余带宽
人技术之间的切换 称为水平 切换 ， ＷＬ Ｎ 如 Ａ 中不同 Ａ Ｐ之间的切换 ，Ｓ Ｇ Ｍ中不同基站、 交换系
量。因此 ， 大多数 现有 的垂 直切 换算 法都 将 绝
Ｒ Ｓ 作为基本 的判 断指标 。 ＳＩ 文献［ ］ ７ 提出了一种 基于带 宽 的垂 直切 换判 定算 法 ， Ｒ Ｓ 外 ， 除 ＳＩ 将
，， ｐ Ｐｒｏ ｔ ｆＲ ｉ ｒ ｙ ｏ ＡＰｌ ｉ
／ Ｎ ： ｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｃ ｅ ｓ ｐ ｉｔ ｃ Ｐ ／ ｔ ｕ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏｎ ｓ ｉ Ｌ Ａ ｈ ａ ｎ Ｃ ｐ ｃＰｔ Ｒ Ｐ ｏ ｙ￡ Ａ ｏ Ａ Ｆ ｒ ａｌ ｃ ｅ ｓ ｐ ｉｔＣ Ｐ ｎ Ｌ Ａ ｏ ｏ ｌ ａ ｃ ｓ ｏｎ Ａ ｉ ｃ Ｐ ｄ
在 Ｍ Ｂ Ｐ Ｅ Ｈ 中。 Ｏ ＿Ｒ — Ｏ
求， 选择相应的切换策略， 对切换时延要求较高的 用 户选 择基 于最 小 切换 时延 的切 换 策 略 ； 而对 吞 吐量要求较高的用户 ， 选择基 于动态剩余带宽估
计的切换策略。对于机动车节点 ， 当与当前连接 的 Ｂ 信号强度低于一个预先设定 的阈值时 ， ｓ 移 动节 点开始 进入 网络发现 阶段 ， 探测可接 入 的 Ｂ 。对于行人节点 ， ｓ 若接收信号强度低于一个预 先设定的阈值 ， 或发现有 Ａ Ｐ的信号强度大于一 个预先设定的阈值 （ 即发现可用的 ＷＬ Ｎ ， Ａ ） 开始 进入网络发现阶段。切换决策流程如图 １ 所示 。 １２ 基 于最小 切换 时延 的切 换策 略 ． 在基 于最小 切换 时 延 的切换 策 略 中 ， 个 Ｂ 每 ｓ 或者 Ａ 维护一个切换时延表， Ｐ 如表 １ 所示。它由 ３个部分构成 ： 目标 接入 点 （ ｓ或 Ａ ， 史切 换 Ｂ Ｐ） 历 时延 （ ｉ Ｏ ｉｅ ， 近一 次 的切 换 时延 （ Ｏ Ｈｓ Ｔ ） 最 Ｈ ｍ Ｈ一 孔 ） 。目标接入点是指移动节点执行切换操作的 目的 Ｂ ｓ或 Ａ ， Ｐ 切换 时延是指移动节 点触从发切换 操作到与新的接入点建立连接完成切换的时间。
（ ｉ ｌ ｓｍｅ ｏｏｉ ｎ ａ ａ ｎ ｔｏｋ ， ｗｒ ｅ ｔ ｐ ｌａ ｒ ｅ ｒｓ ＷＭＡ ， ｅｓ ｒ ｔ ｅ ｗ Ｎ）
络存在明显的特性差异 ， 因而垂直切换具有不对 称性 。根据垂 直 切 换方 向 的不 同 ， 可 以分 为 向 又 上切换和向下切换 Ｊ 。从下层覆盖范围小的网
延的切换策略 Ｉ 估计 的切换 策略
图 １ 切换决策流程图 表 １ 切换时延表
移动节 点根据 自身的移动 速度 和 Ｑ Ｓ ｏ 需求 选择相应的切换算法。当移动节点移动速度较快 时， 应为机动车节点 （ Ｍ ） 而 ＷＬ Ｎ覆盖范围 ＶＮ ， Ａ 相对较 小 （ 在有 间隔 的情况 下一般 不超 过 ５ ， ０ｍ） 为避免不必要的切换 ， 移动节点只选择 Ｂ ｓ作为 候选接入点。当 Ｍ Ｎ为行 人时， 候选接 人点可 以 为Ａ Ｐ或 Ｂ 。由于不同的业务对 Ｑ Ｓ ｓ ｏ 需求不 同， 将用户 的需求分为两类 ， 一类是对切换时延要求 较高的需求 ， 如语音业务 ； 一类是对 网络吞吐量要 求 较 高 的需 求 ， Ｐ Ｐ下 载 。根 据 用户 Ｑ Ｓ的需 如 ２ ｏ
Ａｌｏ ｔ ｍ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ Ｒｅ ｏ ｇ ｒ ｈ １ ｅ ｅ ａｉ ｈ ｃ ｍｍｅ ｄ ｄ Ａ － ｉ ｎ ｎ ｅ ｃ ｃ ｓ ｏ ｎ ｉｔ ｙ Ｈｉ ｅｓＰ ｉｔ ｓ ｂ ｓ ｌ ＨＯＴ ｍｅ ｉ ／ Ｌ Ａ ： ｅ Ｃａ ｄ ｄ ｔ ｃ ｓ ｏｎ ｓｌ ｔ ／ ｃ Ｐ ｔ ｎ ｉａ ｅ Ａｃ ｅ ｓ Ｐ ｉ ｔ ｉ ｈ ｓ
一
接入 的无线网络 ； ②切换决策阶段 ， Ｍ 即 Ｎ或者切
换 控制 器根据 当前 的网络 性 能 ， 合 已有 的切 换 结
算法 ， 评估所 有的候 选接入点 ， 出最佳切换决 做 策； ③切换执行阶段 ， Ｍ 即 Ｎ根据切换决策的结果 执行切换。其中， 切换决策阶段是核心， 因为该阶 段 的切 换算 法直 接关 系到切 换性 能 。 目前的垂直切换算法分为两大类 ： 传统算法
当一个移动节点进人 网络发现阶段后 ， 首先 向 当前 接入 点 发送 一 个 预 切换 消息 （ Ｂ Ｐ Ｅ ＭＯ — Ｒ — Ｈ ） Ｏ 。切换请求消息包含候选接人点列表 ， 这些 接入点 由移动节点通过物理信道扫描获得 ， 只有 满足移动节点需求的接人点（ ｓ Ａ ） Ｂ 或 Ｐ 才会包含’
每一个进行切换 的移动节点， 在完成切换后 ， 通过当前接入点向原接入点发送一个 Ｈ Ｔ ｅ Ｏ ｉ 。收 ｍ
到Ｈ Ｔ ｅ Ｏ ｉ 的接入点根据式（ ） ｍ １ 更新 ＨｓＯ ｉｅ ｉ Ｔ 。 Ｈ ｍ
Ｈｉ ｓ ＨＯＴｍｅ ＝ Ｏ Ｈｉ ｉ ｌ× ｓ ＨＯＴ ｍｅ ＋ × ＨＯＴｍｅ ｉ ｉ
收 到移 动节点 的预切换 消息后 ， 向移动节 点 回
复一个响应消息 （ Ｏ — Ｒ — Ｏ Ｒ Ｌ ， Ｍ Ｂ Ｐ Ｅ Ｈ — Ｐ ） 响应消息 中包含推荐接入点列表。推荐接入点列表通过查 询切换时延表将候选接入点根据 ＨｓＯ ｉｅ ｉ Ｔ 降序 Ｈ ｍ 排列。产生降序推荐接人点列表的算法如下：
需求。美国电机 电子工程师协会 （Ｅ Ｅ 制定 了 ＩＥ ）
一
系列标准 ， 以在不同的环境下提供高速度、 高质
量和高容量 的多媒体服务 ， 如无线局域 网（ ｉ－ ｗｒ ｅ ｌｓ ｌ ａ ａｅ ｅ ｏｋ， Ａ ¨ ， 线 城 域 网 ｅｓ ｏ ｌ ｒａｎｔ ｒｓＷＬ Ｎ） 无 ｃ ｗ
络 到上 层覆 盖范 围大 的 网络切 换 ， 称为 向上 切换 ； 反 之为 向下切 换 。垂直 切换 过程 通常包 括 ３个 阶 段 ： 网络发 现 阶段 ， ① 即移 动节 点 （ ＭＮ） 探测 可 以
以及 无 线 广 域 网 （ ｉ ｌ ｓｗｄ ｒａｎｔｏｋ ， ｗｒ ｅ ｉｅ ａｅ ｅ ｒｓ ｅｓ ｗ ＷＷＡ Ｊ Ｎ） 。无 线局 域 网 （ ＩＥ ０ ． １ 适 用 如 Ｅ Ｅ８２ １ ）
第３卷 ３
第６ 期
但
峰， ： 网络 中基于用户需求 的垂直切换算法 等 异构
８９ ６
文献 ［ ］ ８ 通过寻 找 中继节 点 并 将 中继 节 点 进 行 分 组 ， 减少切换频 率 以及增 加吞 吐 量。文 献 ［ ］ 来 ９ 提
根据速 度判 断 节点 类型
出了一种垂直切换算法， 通过航行引导来最小化节 点切换频率。文献 ［Ｏ 通过估计移动节点的速度 １］ 和切换延迟来动态调整 Ｒ Ｓ 阈值。这类算法的主 ＳＩ 要问题是各个参数 （ 可用带宽、 链路状况等） 在实 际网络中都是动态变化的， 很难实时测量。因此 ， 笔者提出一种基于用户属性与需求的切换算法 ， 根
于家庭住宅 、 办公室 以及餐厅等 ； 无线城域网（ 如 ＩＥ ０ ．６ 主要用于解决城域网的接入 问题 ， Ｅ Ｅ８２ １ ） 覆盖范围从几千米到几十千米 ， 除提供固定 的无 线接人外 ， 还提供具有移动性的接人能力 ； 无线广 域 网 （ ｕ ｉ ｒ ｌｍ ｂｌ ． ｌｃｍ ｎｃｔ ｎ ｙ— 如 ｎ ｅｓ ｏ ｉ ｔ ｅｏ ｍｕ ｉ ｉ ｓｓｓ ｖ ａ ｅｅ ａｏ ｔ ， Ｍ Ｓ 技术使得笔记本电脑或其他设备装置 ｅ Ｕ Ｔ） ｎ ｒ 在蜂窝网络覆盖范围内， 可以在任何地方连接到 互联网。虽然不 同的技 术有着不 同的架 构与协 议， 而如何给移动节点提供持续高效 的服务 ， 切换
中 图分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ３９ Ｄ Ｉ１ ．９ ３ ｊｉ ｎ １０ Ｏ ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ７—１４ ．０ ０ ．０ ｓ ４ Ｘ ２ １ ．６ ０ ５ １
当前 ， 线技 术 飞 速 发 展 以满 足 人 们 不 同的 无
切换 称 为垂 直 切 换 ， Ｕ Ｔ 如 Ｍ ｓ与 ＷＬ Ｎ之 间 的切 Ａ 换 。垂直 切换 中 ， 换前 后 的无 线链 路 和接 入 网 切
和基于人 工智 能 的算法。传统算 法广泛应用 于
Ｇ Ｍ等蜂窝网中， Ｓ 主要是通过对一个或多个具体 参数设置阈值来进行切换触发。最常用的参数Hale Waihona Puke Baidu
接收信 号强 度 （ ＳＩ 。无线 网络 中 ， 然不 同网 Ｒ Ｓ） 虽
直是必不可少 的且最重要的问题之一。 垂直切 换 与水 平 切 换 相 对应 ， 切换 技 术 中 是
第 ３ 卷 第６ ３ 期
２１年 ｌ月 ０ １ ２
武 汉 理 工 大 学 学 报 ・信 息 与 管 理 工 程 版
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｔ Ｆ Ｒ Ａ ＩＮ＆Ｍ Ｎ Ｇ Ｍ Ｎ Ｎ ＩＥ ＲＮ ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＷＵ ｆ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｉ Ｎ Ａ Ａ Ｅ Ｅ ＴＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ
Ｖ １３ ． ０ ． ３ Ｎｏ ６
／ Ｌ ：ｈ ｃ ｍｍｅ ｄ ｄ Ａｃ ｅ ｓＰｏｎ ｉｔ ／ ｔ ｅ Ｒｅ ｏ ｎ ｅ ｃ ｓ ｉｔｌｓ ／／Ｃ ＡＰ ｔ ｅ ｈ ａ ｃ ｓ ｉ ｔｉ Ａ ：ｈ ｔ ｃ ｅ ｓｐｏｎ ｎ ＬｃＰ
／ Ｒ Ｐ ｈ ｈａｃｓ ｐ ｉｔ ＲＰ ／ Ａ ｔｅ ｔ ｃｅｓ ｏ Ａ ｊ ｎＬ
据用户 类型和用户 的 Ｑ Ｓ需 求选 择 相应 的切 换策 ｏ
ＭＮ 为机动车 ｆ
Ｉ Ｎ 为行人 Ｍ
只选择Ｂ 为候选接人点 ｌ选择Ｂ 或Ａ 为候选接人点 ｓ ｌ ｓ Ｐ
当 ｓＩ Ｒｓ 低于一个 ｌ ｌ Ｒ ｓ 当 ｓＩ 低于一个阈值或 阈值时 Ｉ ｌＰ 信号高于一个阈值 Ａ
基于最小切换时延 ｌ 的切换策略 Ｉ Ｉ 根据用户 ｏ ＱＳ ｌ 需求进行判断
略， 能有效提高垂直切换性能。
１ 基 于用户需求的垂直切换算法
１１ 垂直 切换 算法流 程 ．
对切 换时延 要求 高 Ｉ 对吞吐量要求高Ｉ
●
ｌ
ｌ Ｊ 基于最小切换时Ｊ 基于动 态剩余 带宽
依据接人点改变前后所采用接入技术的异同进行 的分类。在未来 由各种无线接人技术构成的无线
络的无线接人技术不 同， 但是所有的网络都使用 以恒定发射功率发射的分离信号来进行 Ｒ Ｓ 测 ＳＩ
重叠 网络 （ ｉ ｌ ｓ ｖｒ ｙｎｔｏ ） 同类接 ｗｒ ｅ ｅ ａ ｅ ｒ 中， ｅｓｏ ｌ ｗ ｋ
统及运营商之间的切换 ； 同类接入技术之间的 不
ＷＬ Ｎ中的剩余带宽也作 为一个切换判定指标。 Ａ
收稿 日期 ：０ １— ７— ３ ２１ ０ ０．
作 者简介 ： 峰 （９ １ ） 男 ， 但 １８ 一 ， 湖北武汉人 ， 武汉大学计算 机学院博 士研究生 基 金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ０ ３０ ０ ． ６ ６ ３２ ）
文章编 号 ：０７—１４ ２ １ ）６— ８ ８— ３ １０ ４ Ｘ（ ０ １ ０ ０６ ０
文献标 志码 ： Ａ
异构 网络 中基 于用 户 需 求 的垂 直 切 换 算 法
但 峰 ， 黄传 河 ， 杨淑娟 ， 何 凯 ， 王小毛
（ 武汉 大学 计算机学院 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ） ３ ０２
摘
要： 采用不 同的无线接人技术 的多种 网络 的融合可 以提高无线传输 性能 ， 为移动用户提 供随时 随地 的 网
络连接 。垂直切换是异构无线 网络相互融合 的基础 ， 在垂直 切换 过程 中 ， 切换判定是一个 非常重要 的环节 ， 直 接决定切换性能 。提 出了一种基于用户属 性与需求 的切换算 法 ， 根据用户 类型 以及 用户 的 Ｑ Ｓ需求选 择相 ｏ 应 的切换策略 ， 能有效地提高垂直切换性能 。 关键词 ： 垂直切换 ； 异构无线 网 ； 切换时延 ； 剩余带宽
人技术之间的切换 称为水平 切换 ， ＷＬ Ｎ 如 Ａ 中不同 Ａ Ｐ之间的切换 ，Ｓ Ｇ Ｍ中不同基站、 交换系
量。因此 ， 大多数 现有 的垂 直切 换算 法都 将 绝
Ｒ Ｓ 作为基本 的判 断指标 。 ＳＩ 文献［ ］ ７ 提出了一种 基于带 宽 的垂 直切 换判 定算 法 ， Ｒ Ｓ 外 ， 除 ＳＩ 将
，， ｐ Ｐｒｏ ｔ ｆＲ ｉ ｒ ｙ ｏ ＡＰｌ ｉ
／ Ｎ ： ｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｃ ｅ ｓ ｐ ｉｔ ｃ Ｐ ／ ｔ ｕ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏｎ ｓ ｉ Ｌ Ａ ｈ ａ ｎ Ｃ ｐ ｃＰｔ Ｒ Ｐ ｏ ｙ￡ Ａ ｏ Ａ Ｆ ｒ ａｌ ｃ ｅ ｓ ｐ ｉｔＣ Ｐ ｎ Ｌ Ａ ｏ ｏ ｌ ａ ｃ ｓ ｏｎ Ａ ｉ ｃ Ｐ ｄ
在 Ｍ Ｂ Ｐ Ｅ Ｈ 中。 Ｏ ＿Ｒ — Ｏ
求， 选择相应的切换策略， 对切换时延要求较高的 用 户选 择基 于最 小 切换 时延 的切 换 策 略 ； 而对 吞 吐量要求较高的用户 ， 选择基 于动态剩余带宽估
计的切换策略。对于机动车节点 ， 当与当前连接 的 Ｂ 信号强度低于一个预先设定 的阈值时 ， ｓ 移 动节 点开始 进入 网络发现 阶段 ， 探测可接 入 的 Ｂ 。对于行人节点 ， ｓ 若接收信号强度低于一个预 先设定的阈值 ， 或发现有 Ａ Ｐ的信号强度大于一 个预先设定的阈值 （ 即发现可用的 ＷＬ Ｎ ， Ａ ） 开始 进入网络发现阶段。切换决策流程如图 １ 所示 。 １２ 基 于最小 切换 时延 的切 换策 略 ． 在基 于最小 切换 时 延 的切换 策 略 中 ， 个 Ｂ 每 ｓ 或者 Ａ 维护一个切换时延表， Ｐ 如表 １ 所示。它由 ３个部分构成 ： 目标 接入 点 （ ｓ或 Ａ ， 史切 换 Ｂ Ｐ） 历 时延 （ ｉ Ｏ ｉｅ ， 近一 次 的切 换 时延 （ Ｏ Ｈｓ Ｔ ） 最 Ｈ ｍ Ｈ一 孔 ） 。目标接入点是指移动节点执行切换操作的 目的 Ｂ ｓ或 Ａ ， Ｐ 切换 时延是指移动节 点触从发切换 操作到与新的接入点建立连接完成切换的时间。
（ ｉ ｌ ｓｍｅ ｏｏｉ ｎ ａ ａ ｎ ｔｏｋ ， ｗｒ ｅ ｔ ｐ ｌａ ｒ ｅ ｒｓ ＷＭＡ ， ｅｓ ｒ ｔ ｅ ｗ Ｎ）
络存在明显的特性差异 ， 因而垂直切换具有不对 称性 。根据垂 直 切 换方 向 的不 同 ， 可 以分 为 向 又 上切换和向下切换 Ｊ 。从下层覆盖范围小的网
延的切换策略 Ｉ 估计 的切换 策略
图 １ 切换决策流程图 表 １ 切换时延表
移动节 点根据 自身的移动 速度 和 Ｑ Ｓ ｏ 需求 选择相应的切换算法。当移动节点移动速度较快 时， 应为机动车节点 （ Ｍ ） 而 ＷＬ Ｎ覆盖范围 ＶＮ ， Ａ 相对较 小 （ 在有 间隔 的情况 下一般 不超 过 ５ ， ０ｍ） 为避免不必要的切换 ， 移动节点只选择 Ｂ ｓ作为 候选接入点。当 Ｍ Ｎ为行 人时， 候选接 人点可 以 为Ａ Ｐ或 Ｂ 。由于不同的业务对 Ｑ Ｓ ｓ ｏ 需求不 同， 将用户 的需求分为两类 ， 一类是对切换时延要求 较高的需求 ， 如语音业务 ； 一类是对 网络吞吐量要 求 较 高 的需 求 ， Ｐ Ｐ下 载 。根 据 用户 Ｑ Ｓ的需 如 ２ ｏ
Ａｌｏ ｔ ｍ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ Ｒｅ ｏ ｇ ｒ ｈ １ ｅ ｅ ａｉ ｈ ｃ ｍｍｅ ｄ ｄ Ａ － ｉ ｎ ｎ ｅ ｃ ｃ ｓ ｏ ｎ ｉｔ ｙ Ｈｉ ｅｓＰ ｉｔ ｓ ｂ ｓ ｌ ＨＯＴ ｍｅ ｉ ／ Ｌ Ａ ： ｅ Ｃａ ｄ ｄ ｔ ｃ ｓ ｏｎ ｓｌ ｔ ／ ｃ Ｐ ｔ ｎ ｉａ ｅ Ａｃ ｅ ｓ Ｐ ｉ ｔ ｉ ｈ ｓ
一
接入 的无线网络 ； ②切换决策阶段 ， Ｍ 即 Ｎ或者切
换 控制 器根据 当前 的网络 性 能 ， 合 已有 的切 换 结
算法 ， 评估所 有的候 选接入点 ， 出最佳切换决 做 策； ③切换执行阶段 ， Ｍ 即 Ｎ根据切换决策的结果 执行切换。其中， 切换决策阶段是核心， 因为该阶 段 的切 换算 法直 接关 系到切 换性 能 。 目前的垂直切换算法分为两大类 ： 传统算法
当一个移动节点进人 网络发现阶段后 ， 首先 向 当前 接入 点 发送 一 个 预 切换 消息 （ Ｂ Ｐ Ｅ ＭＯ — Ｒ — Ｈ ） Ｏ 。切换请求消息包含候选接人点列表 ， 这些 接入点 由移动节点通过物理信道扫描获得 ， 只有 满足移动节点需求的接人点（ ｓ Ａ ） Ｂ 或 Ｐ 才会包含’
每一个进行切换 的移动节点， 在完成切换后 ， 通过当前接入点向原接入点发送一个 Ｈ Ｔ ｅ Ｏ ｉ 。收 ｍ
到Ｈ Ｔ ｅ Ｏ ｉ 的接入点根据式（ ） ｍ １ 更新 ＨｓＯ ｉｅ ｉ Ｔ 。 Ｈ ｍ
Ｈｉ ｓ ＨＯＴｍｅ ＝ Ｏ Ｈｉ ｉ ｌ× ｓ ＨＯＴ ｍｅ ＋ × ＨＯＴｍｅ ｉ ｉ
收 到移 动节点 的预切换 消息后 ， 向移动节 点 回
复一个响应消息 （ Ｏ — Ｒ — Ｏ Ｒ Ｌ ， Ｍ Ｂ Ｐ Ｅ Ｈ — Ｐ ） 响应消息 中包含推荐接入点列表。推荐接入点列表通过查 询切换时延表将候选接入点根据 ＨｓＯ ｉｅ ｉ Ｔ 降序 Ｈ ｍ 排列。产生降序推荐接人点列表的算法如下：
需求。美国电机 电子工程师协会 （Ｅ Ｅ 制定 了 ＩＥ ）
一
系列标准 ， 以在不同的环境下提供高速度、 高质
量和高容量 的多媒体服务 ， 如无线局域 网（ ｉ－ ｗｒ ｅ ｌｓ ｌ ａ ａｅ ｅ ｏｋ， Ａ ¨ ， 线 城 域 网 ｅｓ ｏ ｌ ｒａｎｔ ｒｓＷＬ Ｎ） 无 ｃ ｗ
络 到上 层覆 盖范 围大 的 网络切 换 ， 称为 向上 切换 ； 反 之为 向下切 换 。垂直 切换 过程 通常包 括 ３个 阶 段 ： 网络发 现 阶段 ， ① 即移 动节 点 （ ＭＮ） 探测 可 以
以及 无 线 广 域 网 （ ｉ ｌ ｓｗｄ ｒａｎｔｏｋ ， ｗｒ ｅ ｉｅ ａｅ ｅ ｒｓ ｅｓ ｗ ＷＷＡ Ｊ Ｎ） 。无 线局 域 网 （ ＩＥ ０ ． １ 适 用 如 Ｅ Ｅ８２ １ ）
第３卷 ３
第６ 期
但
峰， ： 网络 中基于用户需求 的垂直切换算法 等 异构
８９ ６
文献 ［ ］ ８ 通过寻 找 中继节 点 并 将 中继 节 点 进 行 分 组 ， 减少切换频 率 以及增 加吞 吐 量。文 献 ［ ］ 来 ９ 提
根据速 度判 断 节点 类型
出了一种垂直切换算法， 通过航行引导来最小化节 点切换频率。文献 ［Ｏ 通过估计移动节点的速度 １］ 和切换延迟来动态调整 Ｒ Ｓ 阈值。这类算法的主 ＳＩ 要问题是各个参数 （ 可用带宽、 链路状况等） 在实 际网络中都是动态变化的， 很难实时测量。因此 ， 笔者提出一种基于用户属性与需求的切换算法 ， 根
于家庭住宅 、 办公室 以及餐厅等 ； 无线城域网（ 如 ＩＥ ０ ．６ 主要用于解决城域网的接入 问题 ， Ｅ Ｅ８２ １ ） 覆盖范围从几千米到几十千米 ， 除提供固定 的无 线接人外 ， 还提供具有移动性的接人能力 ； 无线广 域 网 （ ｕ ｉ ｒ ｌｍ ｂｌ ． ｌｃｍ ｎｃｔ ｎ ｙ— 如 ｎ ｅｓ ｏ ｉ ｔ ｅｏ ｍｕ ｉ ｉ ｓｓｓ ｖ ａ ｅｅ ａｏ ｔ ， Ｍ Ｓ 技术使得笔记本电脑或其他设备装置 ｅ Ｕ Ｔ） ｎ ｒ 在蜂窝网络覆盖范围内， 可以在任何地方连接到 互联网。虽然不 同的技 术有着不 同的架 构与协 议， 而如何给移动节点提供持续高效 的服务 ， 切换
中 图分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ３９ Ｄ Ｉ１ ．９ ３ ｊｉ ｎ １０ Ｏ ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ７—１４ ．０ ０ ．０ ｓ ４ Ｘ ２ １ ．６ ０ ５ １
当前 ， 线技 术 飞 速 发 展 以满 足 人 们 不 同的 无
切换 称 为垂 直 切 换 ， Ｕ Ｔ 如 Ｍ ｓ与 ＷＬ Ｎ之 间 的切 Ａ 换 。垂直 切换 中 ， 换前 后 的无 线链 路 和接 入 网 切
和基于人 工智 能 的算法。传统算 法广泛应用 于
Ｇ Ｍ等蜂窝网中， Ｓ 主要是通过对一个或多个具体 参数设置阈值来进行切换触发。最常用的参数Hale Waihona Puke Baidu
接收信 号强 度 （ ＳＩ 。无线 网络 中 ， 然不 同网 Ｒ Ｓ） 虽
直是必不可少 的且最重要的问题之一。 垂直切 换 与水 平 切 换 相 对应 ， 切换 技 术 中 是
第 ３ 卷 第６ ３ 期
２１年 ｌ月 ０ １ ２
武 汉 理 工 大 学 学 报 ・信 息 与 管 理 工 程 版
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｔ Ｆ Ｒ Ａ ＩＮ＆Ｍ Ｎ Ｇ Ｍ Ｎ Ｎ ＩＥ ＲＮ ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＷＵ ｆ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｉ Ｎ Ａ Ａ Ｅ Ｅ ＴＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ
Ｖ １３ ． ０ ． ３ Ｎｏ ６
／ Ｌ ：ｈ ｃ ｍｍｅ ｄ ｄ Ａｃ ｅ ｓＰｏｎ ｉｔ ／ ｔ ｅ Ｒｅ ｏ ｎ ｅ ｃ ｓ ｉｔｌｓ ／／Ｃ ＡＰ ｔ ｅ ｈ ａ ｃ ｓ ｉ ｔｉ Ａ ：ｈ ｔ ｃ ｅ ｓｐｏｎ ｎ ＬｃＰ
／ Ｒ Ｐ ｈ ｈａｃｓ ｐ ｉｔ ＲＰ ／ Ａ ｔｅ ｔ ｃｅｓ ｏ Ａ ｊ ｎＬ
据用户 类型和用户 的 Ｑ Ｓ需 求选 择 相应 的切 换策 ｏ
ＭＮ 为机动车 ｆ
Ｉ Ｎ 为行人 Ｍ
只选择Ｂ 为候选接人点 ｌ选择Ｂ 或Ａ 为候选接人点 ｓ ｌ ｓ Ｐ
当 ｓＩ Ｒｓ 低于一个 ｌ ｌ Ｒ ｓ 当 ｓＩ 低于一个阈值或 阈值时 Ｉ ｌＰ 信号高于一个阈值 Ａ
基于最小切换时延 ｌ 的切换策略 Ｉ Ｉ 根据用户 ｏ ＱＳ ｌ 需求进行判断
略， 能有效提高垂直切换性能。
１ 基 于用户需求的垂直切换算法
１１ 垂直 切换 算法流 程 ．
对切 换时延 要求 高 Ｉ 对吞吐量要求高Ｉ
●
ｌ
ｌ Ｊ 基于最小切换时Ｊ 基于动 态剩余 带宽
依据接人点改变前后所采用接入技术的异同进行 的分类。在未来 由各种无线接人技术构成的无线
络的无线接人技术不 同， 但是所有的网络都使用 以恒定发射功率发射的分离信号来进行 Ｒ Ｓ 测 ＳＩ
重叠 网络 （ ｉ ｌ ｓ ｖｒ ｙｎｔｏ ） 同类接 ｗｒ ｅ ｅ ａ ｅ ｒ 中， ｅｓｏ ｌ ｗ ｋ
统及运营商之间的切换 ； 同类接入技术之间的 不
ＷＬ Ｎ中的剩余带宽也作 为一个切换判定指标。 Ａ
收稿 日期 ：０ １— ７— ３ ２１ ０ ０．
作 者简介 ： 峰 （９ １ ） 男 ， 但 １８ 一 ， 湖北武汉人 ， 武汉大学计算 机学院博 士研究生 基 金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ０ ３０ ０ ． ６ ６ ３２ ）