专利名称：一种网络拓扑构建的方法
技术领域：
本发明涉及到网络切换技术领域，更具体的说，涉及到网络切换中的网络拓扑结构构建和发现的方法。
背景技术：
随着网络技术的发展，不同架构的网络越来越多，如依据802.11(IEEE制定的无线局域网标准)、802.16(IEEE为宽带无线接入定义的无线城域网的空中接口规范)或者3GPP(第三代移动通信标准化伙伴项目)架构的不同网络等，如附图1所示，多种架构的网络为应用提供了更多切换的机会，但在保证业务连续性的条件下方便地在异构网络中进行切换和漫游也成了需要解决的问题。IEEE 802.21的提出正是基于此背景，IEEE 802.21是电子电气工程师协会提出的一个在异构网络中通过把链路层信息和其他相关的网络信息提供给上层以优化切换的标准，该标准定义了终端在异构媒体网络间切换的相关机制，使客户端设备在网间漫游时能自动选择质量最好的连接网络类型和接入点，而且能在无须用户干预的情况下实现无缝切换。
MING(媒体无关邻居图)是IEEE 802.21协议定义的一种网络拓扑结构生成和发现的方法，媒体无关邻居图由终端周围的一组节点(网络中的PoAs)和边(PoAs之间的路径)所组成，因此，MING包含同构或异构的网络元素，保留了不同网络PoAs间的相邻关系信息。终端可以通过MIIS得到当前连接PoA的MING信息，快速识别候选的PoA以完成切换。
MING可以定义为一组MING节点和MING边(用于描述MING节点之间的二元关系)，其中的MING节点(vertex)定义为一个PoA和其相关的信息，MING边(Edge)定义为PoAs之间的相邻关系，如果一个终端可以从PoA1成功地切换到PoA2，则PoA1和PoA2之间可以形成一条MING边。
MING可以通过手工配置(如手工列出给定AP的信息)，或者通过管理接口或其它的接入网获得，PoA也可以通过某种请求/响应方式从终端侧动态地得到MING信息。一个相邻信息元素仅包含相对于给定PoA满足查询条件的合法邻居PoA的信息条目，MING可以防止假冒的PoA的加入。
如果一个终端要进行切换，其向当前连接的PoA的MIIS实体发送信息查询请求，MIIS实体收到查询请求后，将回复自身的MING的一个子集，该子集仅包含PoA周围终端可以连接的合法的邻居信息的条目(如果支持，MIIS也可以采用广播方式向终端通知其MING的子集)，终端通过查询得到的MING信息可以得知邻近PoA的信息，因此在切换前终端事先不需给特定的接口上电(通过电源管理)和进行网络扫描来发现邻近的PoA，可以减少终端的工作量。
通常MING由网络管理员手工维护，这种方式对于相对固定和很少改变的网络拓扑结构来说比较高效，但对于动态改变的网络拓扑结构，如果一个PoA被移出，该PoA所有的边应该失效，例如装备了定向天线的PoA，天线方向的改变就可能会引起PoA的移出，因此对于动态改变的网络拓扑结构，由网络管理员手工维护的方式很难满足需要，MING需要动态地构建和管理。
此外，MING中的每个节点和边都基于一个定时器进行管理，当得到一个PoA存在的报告或从终端得到相邻关系后，网络侧MIIS会增加一个新的MING节点(边)或刷新已经存在的节点(边)。如果在给定时间内没有终端报告相同的MING节点(边)，相应的节点(边)将被删除，被删的节点(边)将会存储到临时空间中并可再次被加入。
如附图1所示，支持802.21标准的终端需要在切换成功后给网络侧发送报告信息，报告信息包含了在两个PoA间发生切换后创建的MING节点(边)。如果支持，网络侧也可以向终端发送请求。
综上所述，现有的802.21协议定义的网络拓扑构建方案存在如下不足现有802.21协议的MING动态生成方案依赖于完成切换后终端的报告，对于经常发生动态改变的网络，某两个PoA之间的MING边信息必须在有终端在其之间成功切换后才能建立，网络中的两个PoA之间可能没有终端发生过切换但存在信号范围重叠，但这种关系在802.21的方案中无法得到反映，而且802.21协议的MING方案中只是根据简单的定时器来决定MING边的存在和消失，因此PoA请求信息时得到的MING子集有可能是不完整的，即在有切换历史发生前或超过时限之后终端无法得到相关MING的信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种网络拓扑构建方法，以解决现有技术中终端在切换时网络拓扑结构提供的候选PoA信息不够完善的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种网络拓扑构建的方法，该方法包括如下的步骤a、MIH信息服务器获取PoA的信息；b、MIH信息服务器根据获取的信息计算PoA的信号覆盖范围并据此构建PoA之间的网络拓扑结构。
其中步骤a所述的MIH信息服务器获取PoA的信息是通过PoA上报或者由MIH信息服务器定期查询PoA的方式来实现的。
其中步骤b具体包括b1、MIH信息服务器根据所获取的信息计算出PoA的基本信号覆盖范围；b2、MIH信息服务器根据所计算出的PoA的基本信号覆盖范围和其他PoA的基本信号覆盖范围计算与所述的PoA具有信号重叠区域的邻近PoA，确认所述的邻近PoA为具有信号重叠区域切换候选PoA及其与所述PoA在网络拓扑结构中的关系。
其中所述的PoA的信息发生变化时，PoA将变化了的信息上报给MIH信息服务器，或者由所述的MIH信息服务器定期查询获取变化了的PoA信息，MIH信息服务器根据所述的上报或者查询得到的信息重新计算出PoA的信号覆盖范围和邻近的PoA并相应修正所述的网络拓扑结构。
其中所述的PoA的信息包括PoA自身的网络类型、频段、位置和发射功率。
其中步骤b之后还包括c、终端选择切换接入点PoA时进行网络扫描，并根据扫描结果修正网络拓扑结构；d、终端在切换成功后，根据切换前的PoA和切换后的PoA之间的关系修正网络拓扑。
其中步骤c具体包括c1、终端向其当前连接的PoA发起媒体无关信息服务MIIS查询请求，所述的当前连接的PoA从MIH信息服务器获取查询结果后将其返回给终端，终端据此决定切换候选PoA；c2、终端打开与所述的切换候选PoA相关的端口进行网络扫描，检测所述的候选PoA和其他可能存在的PoA的信息并将其上报给MIH信息服务器；c3、MIH信息服务器依据上述的PoA的信息修正所述的网络拓扑结构，如果找到所述的具有信号重叠区域的切换候选PoA之外的新PoA，则增加该新的PoA为具有信号重叠区域的切换候选PoA，如果未找到某一已知切换候选PoA，则从切换候选PoA中将其排除。
其中所述的具有信号重叠区域的切换候选PoA与当前PoA之间在网络拓扑结构中的关系用MING虚线边表示。
其中步骤d具体包括终端在切换成功后，MIH信息服务器检查所述的切换前PoA和当前连接PoA之间的关系，如果在切换前两者之间的关系用MING虚线边表示，则在切换后用MING实线边表示并将其权重置为1，如果切换前用MING实线边表示，则在切换后仍用MING实线边表示并将其权重加1。
其中所述的权重只存在于一定的时限内，如果超过给定时限，权重减1，当权重减为0并超过给定时限后，将所述的MING实线边变为虚线边。
其中步骤c1所述的从MIH服务器获取的查询结果包括用MING实线边表示的与当前连接的PoA有成功切换历史的PoA以及用MING虚线边表示的与当前连接的PoA具有信号重叠区域的PoA子集。
其中所述的MING实线边、虚线边以及实线边的权重在终端确定切换候选PoA时用来指示优先顺序。
本发明克服现有技术的不足，采用MIH服务器计算加终端报告修正的方式来报告终端邻近的PoA信息，不仅反映出已发生过切换的网络路径，还能体现出可能发生切换的网络路径，相比802.21中已有的方式能更全面和准确地给终端切换提供网络拓扑结构信息；本发明整个网络的MING拓扑构建基本不需要进行手工配置，系统将自动根据网络的情况进行动态生成；网络的MING拓扑结构的精确性是逐渐收敛的，其一开始通过计算可能不准确，但可以通过终端的反馈不断得到完善，最终趋于准确。当网络中某个PoA的参数发生改变影响网络拓扑结构时(如PoA的功率)，系统也可以迅速进行响应，更改网络拓扑；同时，将MING边的权重作为优先级纳入切换考虑，切换次数多的路径的优先级较高，保存的时间也较长，而且即使当整个网络各节点之间都变为虚线关系，但此时终端还可以获取到当前PoA周围可能发生切换条件的PoA信息作为切换决策。
图1为MING信息动态生成原理图；图2为异构网络的拓扑图；图3为PoA和信息服务器的交互图；图4为MING信息报告交互图。
具体实施例下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
如果附图2所示，当部署一个新PoA时，该PoA通过L3层协议(TCP/IP或UDP)将自身的网络类型、频段、位置(经度、纬度和高度)和发射功率等信息(已作为MIH信息服务的一部分)上报给MIH信息服务器(采用点对点方式或广播方式)，信息服务器根据这些信息采用某种算法可以计算出该PoA的基本信号覆盖范围并将其保存到信息数据库中。其他已经存在的PoA的位置和信号覆盖范围已通过同样的方式保存到信息数据库，部署新的PoA时，信息服务器可以综合该PoA的覆盖范围和已知其它PoA的覆盖范围算出和该PoA具有信号重叠区域的邻近PoA，这些邻近的PoA和当前PoA的关系如附图2中的虚线所示，符合MING中的边定义的PoA之间关系如附图2中的实线所示。
PoA和信息服务器之间的交互如附图3所示，当终端决定发起切换时，首先向当前连接的PoA发送MIIS查询请求，当前PoA向MIH信息服务器发出MING查询请求，并将查询结果返回给终端，查询结果中包括了和当前PoA具备实线边(MING边)和虚线边(具有信号重叠区域)的合法PoA子集。终端收到查询结果选择切换候选PoA时首先检查和当前PoA具有实线边的PoA，如果没有则考虑具有虚线边的PoA。
终端在找到候选PoA后将打开相应的端口进行网络扫描，检查候选PoA的信号强度等信息是否满足切换条件。由于此时终端还可以扫描到周围其它PoA的信息，因此可以将检测到的候选PoA和其它PoA的信息上报给信息服务器，由信息服务器根据上报的信息来校正已有PoA之间的虚线边(如终端同时可以检测到两个PoA的信号说明两个PoA之间必然有信号重叠的区域)。如果找到一个新PoA，则添加一个当前PoA到新PoA的虚线边；如果服务器根据终端的多次反馈都未发现某个已知PoA的存在(服务器中有关于该PoA的虚线边记录但通过分析终端报告没有发现，如两个PoA之间具有信号重叠区域，但中间存在障碍物，终端无法检测到)，则可认为该PoA和当前PoA的虚线边已不存在，可将该虚线边拆除。
如附图4所示，终端在切换成功后，将切换前的PoA信息通过新PoA上报给信息服务器，此时两个PoA之间将建立起真正的MING边关系，在本实施例中两者之间用MING实线边连接，此外，本实施例在MING关系中增设了一个代表切换次数的权重。服务器将检查切换前后PoA的关系，如果是虚线边，则将其转化为实线边，同时设该边的权重为1；如果是实线边，则将其权重加1。PoA之间的实线边(即MING边)的权重只存在于一定的时限内，如果超过给定时限，则将其权重减1，当权重减为0时则转化为虚线边。终端在向PoA获取MING信息时，可以指定按照实线边、虚线边和权重对查询结果进行排序返回。当前PoA返回的候选PoA列表中，实线边(说明发生过切换)的优先级较高；对于同样的实线边，如果权重越大，则说明切换的成功率越高，用户可以优先选择作为切换路径；如果没有实线边，则应该返回虚线边(说明PoA之间具有信号重叠区域，可能发生切换)。
每个PoA将定期或在自身状态发生变化(如调整功率和位置)时向信息服务器上报信息，服务器将重新进行计算各个PoA的信号覆盖区域以确定PoA之间的拓扑结构。例如一个PoA掉电或移除，则其和其它PoA之间的任何边都将不存在；如果一个PoA的功率发生了变化则会影响到其信号的覆盖区域，从而导致和其它PoA之间的虚线边的变化。
权利要求
1.一种网络拓扑构建的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a、MIH信息服务器获取PoA的信息；b、MIH信息服务器根据获取的信息计算PoA的信号覆盖范围并据此构建PoA之间的网络拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a所述的MIH信息服务器获取PoA的信息是通过PoA上报或者由MIH信息服务器定期查询PoA的方式来实现的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤b具体包括b1、MIH信息服务器根据所获取的信息计算出PoA的基本信号覆盖范围；b2、MIH信息服务器根据所计算出的PoA的基本信号覆盖范围和其他PoA的基本信号覆盖范围计算与所述的PoA具有信号重叠区域的邻近PoA，确认所述的邻近PoA为具有信号重叠区域切换候选PoA及其与所述PoA在网络拓扑结构中的关系。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的PoA的信息发生变化时，PoA将变化了的信息上报给MIH信息服务器，或者由所述的MIH信息服务器定期查询获取变化了的PoA信息，MIH信息服务器根据所述的上报或者查询得到的信息重新计算出PoA的信号覆盖范围和邻近的PoA并相应修正所述的网络拓扑结构。
5.根据权利要求1或者2或者3所述的方法，其特征在于，其中所述的PoA的信息包括PoA自身的网络类型、频段、位置和发射功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b之后还包括c、终端选择切换接入点PoA时进行网络扫描，并根据扫描结果修正网络拓扑结构；d、终端在切换成功后，根据切换前的PoA和切换后的PoA之间的关系修正网络拓扑。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤c具体包括c1、终端向其当前连接的PoA发起媒体无关信息服务MIIS查询请求，所述的当前连接的PoA从MIH信息服务器获取查询结果后将其返回给终端，终端据此决定切换候选PoA；c2、终端打开与所述的切换候选PoA相关的端口进行网络扫描，检测所述的候选PoA和其他可能存在的PoA的信息并将其上报给MIH信息服务器；c3、MIH信息服务器依据上述的PoA的信息修正所述的网络拓扑结构，如果找到所述的具有信号重叠区域的切换候选PoA之外的新PoA，则增加该新的PoA为具有信号重叠区域的切换候选PoA，如果未找到某一已知切换候选PoA，则从切换候选PoA中将其排除。
8.根据权利要求1或者3或者7所述的方法，其特征在于，所述的具有信号重叠区域的切换候选PoA与当前PoA之间在网络拓扑结构中的关系用MING虚线边表示。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤d具体包括终端在切换成功后，MIH信息服务器检查所述的切换前PoA和当前连接PoA之间的关系，如果在切换前两者之间的关系用MING虚线边表示，则在切换后用MING实线边表示并将其权重置为1，如果切换前用MING实线边表示，则在切换后仍用MING实线边表示并将其权重加1。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述的权重只存在于一定的时限内，如果超过给定时限，权重减1，当权重减为0并超过给定时限后，将所述的MING实线边变为虚线边。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中步骤c1所述的从MIH服务器获取的查询结果包括用MING实线边表示的与当前连接的PoA有成功切换历史的PoA以及用MING虚线边表示的与当前连接的PoA具有信号重叠区域的PoA子集。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的MING实线边、虚线边以及实线边的权重在终端确定切换候选PoA时用来指示优先顺序。
全文摘要
本发明公开了一种网络拓扑构建的方法，该方法包括以下步骤a.MIH信息服务器获取PoA的信息；b.MIH信息服务器根据获取的PoA信息计算PoA的信号覆盖范围并据此确定PoA之间的网络拓扑结构。本发明采用MIH信息服务器计算加终端报告修正的方式来报告终端邻近的PoA信息，不仅反映出已发生过切换的网络路径，还能体现出可能发生切换的网络路径，全面和准确地给终端切换提供网络拓扑结构信息。
文档编号H04L12/28GK1859253SQ20061003338
公开日2006年11月8日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者钟辉, 汪曙, 刘源, 董沛影, 周异, 树贵明 申请人:华为技术有限公司