专利名称：基于模糊规则的无线局域网切换方法
技术领域：
本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于模糊规则的无线局域网切换方法。
背景技术：
随着无线技术的快速发展，无线网络，特别是基于IEEE802. 11标准协议的 WLAN(ffireless Local Area Network，无线局域网)已得到广泛的应用。但由于WLAN功率 有限，其服务覆盖区域也就受限。当移动台要离开当前关联AP (Access Point，接入点)的 覆盖区域或者与其失去联系时，就必须断开当前关联，并与其他AP重新关联，由此产生了 越区切换现象。
IEEE802. 11标准主要制定了无线局域网传输的物理层和媒质接入控制层方面的 规范，对于移动台或终端如何在无线AP之间进行切换却没有作具体的规定。但标准却规定 了同步、鉴权、关联以及重关联的过程，根据协议，无线局域网的切换过程由以下三个过程 组成
扫描过程
当本接入点的接收信号强度低于扫描门限时，启动扫描过程。
扫描过程根据扫描模式的不同又分成被动扫描和主动扫描两种。其中，被动扫描 模式下，终端依次在无线局域网的信道上检测信标帧(Beacon Frame)是否存在，信标帧通 常以IOOms左右的周期发送。终端接收到Beacon帧后，根据信标帧的参数完成与AP的同步。
在主动扫描模式下，终端为了探测某信道上是否有AP存在，主动发送探询请求 帧，当AP接收到探询请求帧后，会发送一个探询响应帧给该移动台。该移动台根据探询响 应帧的参数完成与AP的同步。
被动扫描过程的优点是比较节电，缺点则是扫描的时延比较长。主动扫描则相反， 在实际的无线局域网网络中，切换通常采用主动扫描过程。
鉴权过程
在鉴权阶段，移动台与上一阶段发现的最佳的AP进行鉴权。一般情况下，移动台 在扫描周期结束后立即与新AP进行鉴权，这个过程由移动台发起鉴权请求，以新AP发送鉴 权响应结束。
重关联过程
一旦移动台与新的AP鉴权通过，重关联过程就立即进行。如鉴权过程一致，由移 动台发起重关联请求，以新AP发送重关联响应结束。
从以上的描述可以看出，无线局域网的切换延时主要受扫描过程的扫描延时(被 动扫描模式)或探询延时(主动扫描模式)影响。
城市轨道交通中的车地通信
CBTC(Communication-Based Train Control，基于通信的列车控制系统)信号系统作为控制列车运行的关键系统，在任何情况下均不允许出现系统故障，保障高安全、高可 靠是CBTC系统的最高设计原则。目前的CBTC系统通常采用2. 4GHz的频段进行数据传输， 并且其中相当大一部分采用无线局域网技术。
由于有线以太网技术的高带宽和成熟性，无线局域网的性能就成为了 CBTC中车 地无线通信系统的瓶颈，而其中最主要的参数是数据丢包率和延时。在IEEE 1474. 1 (2004) 标准中，规定车地通信和地车通信的延时不能超过0. 5 2秒，否则列车将会紧急制动。现 场测试结果表明，列车在不同的接入点之间的切换中断时间是影响车地通信中丢包率和延 时时间最为关键的因素。
一般情况下，触发切换的条件与信号质量相关的某个参数低于特定的门限。由于 轨道交通是一维度的方式，因此，车地通信也是具有一维度特色的。即，接入点沿轨道线路 布置，移动台在每个接入点的覆盖范围内与其进行信息关联。在目前CBTC的车地通信中， 会出现多种媒介同时存在的情况，包括自由空间、漏泄波导、漏泄同轴电缆，尤其又以自由 空间为主，漏泄波导为辅。
以自由空间为传输媒介为了车地通信达到最好的效果，通常移动台和轨旁AP(接 入点)的天线是定向天线。如
图1所示，移动台运行方向不同，其接收小区内接入点的信号 强度变化方式不同，由此会对切换性能带来不同的影响。图1(a)中，随着移动台的移动，小 区内当前接入点的信号强度是越来越强，当发生切换时，当前接入点的信号强度由最强到 最弱，而邻近接入点的AP信号也是非常弱，这种情况下的切换效果就非常不理想，其主要 原因在于进入突然，无法渐进地达到扫描门限，由于此时邻近接入点的信号强度也很低，扫 描过程无法搜寻到合适的接入点，就增加了扫描时间，从而切换时间也变长；图1(b)中的 情形就比较符合正常的切换现象，当前接入点的信号强度逐渐变弱，在切换时，邻近接入点 的信号强度变为最强，这样切换会正常发生，切换效果也比较理想。同样，在以波导管为主 要传输方式的情况下也有类似的现象。此时，漏泄波导从缝隙中发出信号，同时移动台以平 板天线接收；反之，移动台通过平板天线发出的信号，可以通过缝隙耦合到漏泄波导中。图 2显现的是波导管的安装情况，在两端波导管之间会有接近一米的通信中断距离。为了有更 好的切换效果，增大无线信号的覆盖范围，波导管末端的负载设置为漏泄负载，导行波可以 通过短路片透射到自由空间中。这样就有效的减小甚至消除通信中断距离。但是，如使用 定向天线的自由波传输方式相同，如果迎着漏泄负载透射的方向，则有比较好的切换效果； 反之，切换效果不理想。
究其原因是切换机制单一，无法适应多种情况下的切换。 发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于，如何克服现有的无线局域网切换方法中存在的切 换机制单一以及因扫描延时或探寻延时造成的切换延时的缺陷，以改善无线局域网切换性 能。
( 二 )技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种基于模糊规则的无线局域网 切换方法，所述方法包括
Sl 移动台接收预置时间段内当前关联接入点和相邻接入点以预定时间间隔发送 的信标帧，获取并存储其信号强度；
S2:移动台通过模糊控制方法对当前接入点的信号强度值、邻近接入点的信号强 度值、当前接入点在所述预置时间段内的信号强度变化率、邻近接入点在所述预置时间段 内的信号强度变化率分别进行模糊化处理，获得表征信号强度水平及其变化状态的模糊数 据；
S3:移动台根据预置的模糊规则，将所述模糊数据作为输入进行模糊推理，获得包 含移动台切换方式的推理输出，并根据所述推理输出确定目标接入点；
S4 移动台与目标接入点进行鉴权；
S5 鉴权通过后，移动台向目标接入点发送重关联信号；
当移动台接收到重关联响应信号，并且重关联建立成功时，切换完成。
进一步地，所述步骤S2还包括移动台通过第一隶属度函数将当前接入点的信号 强度值、邻近接入点的信号强度值、当前接入点在所述预置时间段内的信号强度变化率、邻 近接入点在所述预置时间段内的信号强度变化率分别标识为不同的级别。
其中，所述第一隶属度函数为
权利要求
1.一种基于模糊规则的无线局域网切换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤51移动台接收预置时间段内当前关联接入点和相邻接入点以预定时间间隔发送的ii 标帧，获取并存储其信号强度；52移动台通过模糊控制方法对当前接入点的信号强度值、邻近接入点的信号强度值、 当前接入点在所述预置时间段内的信号强度变化率、邻近接入点在所述预置时间段内的信 号强度变化率分别进行模糊化处理，获得表征信号强度水平及其变化状态的模糊数据；S3:移动台根据预置的模糊规则，将所述模糊数据作为输入进行模糊推理，获得包含移 动台切换方式的推理输出，并根据所述推理输出确定目标接入点；54移动台与目标接入点进行鉴权；55鉴权通过后，移动台向目标接入点发送重关联信号；当移动台接收到重关联响应信号，并且重关联建立成功时，切换完成。
2.如权利要求1所述的基于模糊规则的无线局域网切换方法，其特征在于，所述步骤 S2还包括移动台通过第一隶属度函数将当前接入点的信号强度值、邻近接入点的信号强 度值、当前接入点在所述预置时间段内的信号强度变化率、邻近接入点在所述预置时间段 内的信号强度变化率分别标识为不同的级别。
3.如权利要求2所述的基于模糊规则的无线局域网切换方法，其特征在于，所述第一 隶属度函数为
4.如权利要求1所述的基于模糊规则的无线局域网切换方法，其特征在于，所述模糊 推理输出为离散值。
5.如权利要求1所述的基于模糊控制的无线局域网切换方法，其特征在于，步骤S3中 所述推理输出包括。通过主动扫描选择目标接入点；或，跳过扫描阶段，直接选择邻近接入点为目标接入点；或，维持当前状态。
6.如权利要求1所述的基于模糊控制的无线局域网切换方法，其特征在于，所述预置 的模糊规则包括通过第二隶属度函数确定移动台的切换方式；所述第二隶属度函数为
全文摘要
本发明提供了一种基于模糊规则的无线局域网的切换方法，包括在移动台，S1接收预置时间段内当前关联接入点和相邻接入点发送的信标帧，获取并存储其信号强度；S2对当前接入点和邻近接入点的信号强度值及其变化率分别进行模糊化处理，获得表征信号强度水平及其变化状态的模糊数据；S3根据预置的模糊规则，将所述模糊数据作为输入进行模糊推理，获得包含移动台切换方式的推理输出，并确定目标接入点；S4与目标接入点进行鉴权；S5鉴权通过后，向目标接入点发送重关联信号；重关联建立成功时，切换完成。根据本发明的方法，移动台可以根据当前接入点和邻近接入点的信号强度及其变化情况自适应调整切换机制，达到更好的切换效果。
文档编号H04W12/06GK102045720SQ20101062255
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者宁滨, 步兵, 王洪伟, 蒋海林 申请人:北京交通大学