一种异构网络环境下的垂直切换方法
【专利摘要】本发明公开了一种异构网络环境下的垂直切换方法，该方法用于减少移动节点在切换过程中产生的乒乓效应、使移动用户尽早接入优选网络，提高网络的利用率。本发明技术方案是：首先通过预判决减少需要进行后续处理的抽样点数，降低系统负载；接着由BP神经网络预测下一刻信号强度，预知网络状况，提前做出判决；然后通过模糊逻辑处理阶段对接入网络的当前状态进行综合考虑，得到网络综合性能值；最后根据差值门限进行切换判决。本发明的方法有效地解决了具备多种网络接入技术的移动设备在异构重叠覆盖的网络环境中，进行垂直切换时的最优网络的选择决策问题，保证了移动节点在异构网络环境下的无缝漫游。
【专利说明】一种异构网络环境下的垂直切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信的【技术领域】，特别涉及一种异构网络环境下的垂直切 换方法。
【背景技术】
[0002] 随着网络技术和无线技术的不断进步，目前，从通信网络的发展方向来看，不同特 性、不同技术的无线接入网络将必然会实现长期共存，网络间带宽和性能的差别也会不断 加大。为了能够更好的利用各种网络接入技术的特点，满足用户对于网络的QoS (Quality of Service，服务质量）的要求，许多通信领域的专家们提出了很多不同的异构网络的融合 技术方案。异构网络的融合方案中，其移动性管理是最重要的问题，主要包括位置管理和切 换管理，研究的热点主要是垂直切换技术。
[0003] 在无线异构网络环境中，虽然不同网络的无线接入技术不同，但是，由于网络信号 的质量和相关的链路信息对于切换触发机制有着非常重要的意义，因此，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信号强度RSS测量。目前，大多针对网络发现阶 段的研究都以在固定的采样时间内用户从当前服务接入点和相邻接入点所能接收到的信 号强度RSS (Received Signal Strength )作为切换的判决指标。当某个网络的RSS满足 某种预设条件后就将该网络选为目标网络。然而，在实际的异构网络融合中，由于网络的异 构性，实现垂直切换时，需要将影响切换的各类因素进行综合考虑，如网络覆盖情况、服务 用户数、信号强度、网络的负载、有效性连接、网络费用等。
[0004] 由于模糊逻辑算法不仅能够处理现实中时变的、不确定的信息，而且还能同时对 多个参数进行综合分析决策，因此说基于模糊逻辑的垂直判决算法能很好地解决多网络覆 盖下的切换决策问题。另外，由于神经网络具有人工智能，可以对多种因素(包括动态和静 态)进行控制，自适应地作出判决。因此，如果将神经网络和模糊逻辑算法联合使用，就可以 充分利用这两种算法的优势，提高垂直切换算法的性能。
【发明内容】
[0005] 本发明在基于神经网络的差值门限模糊逻辑算法的基础上，提出了一种异构网络 环境下的垂直切换方法，该垂直切换方法分为预判定、模糊逻辑控制和切换判决三个过程， 如图1所示。
[0006] 在进行预处理之前增加预判决，可以对输入信号先进行筛选，滤除不满足条件的 抽样点。在预判定阶段，根据丽（Mobile Node)的运动速度V、由神经网络所预测的下一 刻信号强度RSS，预先判决移动节点是否需要接入网络，这样可以有效减少不必要的数据量 和系统开销。
[0007] 模糊逻辑控制阶段包括模糊化、基于模糊规则的模糊推理以及解模糊化三个过 程。模糊逻辑控制阶段，将信号强度RSS、网络的可用带宽B (Bandwidth)和网络费用C (cost)送入模糊逻辑控制器，通过参数的模糊量化最终得到当前网络和目标网络的网络综 合性能值和/%?*。通过模糊逻辑控制器可以将经过筛选的移动节点MN分别在两个 异构网络中的信号强度RSS、网络的可用带宽B、网络费用C三个判定参数一起送入模糊逻 辑控制系统中，进行模糊逻辑处理，得到两个不同网络的综合性能值，这样可以根据用户的 需求综合多种网络因素，并根据这些因素具有的模糊性进行切换判决。
[0008] 在切换判决阶段中引入了差值门限的方法，这样做的目的是进一步对服务网络和 目标网络的网络状况进行对比，如果目标网络的网络情况（包括信号强度，网络费用，可用 带宽等）仅仅比服务网络好一点，那就不必切换到目标网络去，这样，虽然在计算模糊判决 值的部分引入了一定的复杂度，但是可以减少不必要的切换，从而在切换执行方面减小网 络管理控制开销。同时考虑当前网络和目标网络的模糊判决值，并对两个网络的模糊判决 值取差值，综合考虑两个网络性能值的差，来进行网络切换的判决。在判决阶段中加入差值 门限，目的是为了降低乒乓效应，提高网络利用率。
[0009] 方法流程： 如图2所示，本发明提出了一种异构网络环境下的垂直切换方法，其包括如下步骤： (1) 当一个连接着3G网络的运动着的节点丽检测到WLAN信号时，判断丽的运动速度 是否小于预先设定的判决门限如果是，则进入步骤（2)进行进一步判决，否则仍保持3G 网络连接状态； (2) 将节点的数据通过BP神经网络处理，利用所记录RSS历史记录数据对下一刻的信 号强度进行预测； (3) 判断预测到的WLAN网络的信号强度iiSV是否大于预设的WLAN网络最小可接受 的信号强度，如果是，则进入步骤（4)，否则，仍保持3G网络连接； (4) 将用户的预测信号RSSS、可用带宽B、网络费用输入模糊逻辑控制器进行处理，输 出模糊判决值； (5) 根据用户分别获得的当前和服务网络模糊判决值/__和/?^,求出其差值 = ，将41与预设定的差值门限4进行比较，若则进行网络切 换，否则不切换。
[0010] 本发明有益效果： 1、本发明能有效减少不必要的数据量和系统开销。
[0011] 2、本发明减少了移动节点在切换过程中所产生的乒乓效应、使移动用户尽早接入 优选网络，提高了网络利用率。
[0012] 3、本发明有效地解决了具备多种网络接入技术的移动设备在异构重叠覆盖的网 络环境中，进行垂直切换时的最优网络的选择决策问题，保证了移动节点在异构网络环境 下的无缝漫游。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1本发明异构网络环境下的垂直切换方法的框图。
[0014] 图2本发明异构网络环境下的垂直切换方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合说明书附图详细描述本发明的工作机理和具体实施步骤。
[0016] 如图2所示，当一个连接着3G网络的运动着的节点丽检测到WLAN信号时： (1) 判断MN的运动速度是否小于预先设定的判决门限，如果是，则进入步骤（2)进行 进一步判决，否则仍保持3G网络连接状态； (2) 将节点的数据通过BP神经网络处理，利用所记录RSS历史记录数据对下一刻的信 号强度进行预测； (3) 判断预测到的WLAN网络的信号强度A是否大于预设的WLAN网络最小可接受 的信号强度Μ#，如果是，则进入步骤（4)，否则，仍保持3G网络连接； (4) 将用户的预测信号RSSS、可用带宽B、网络费用输入模糊逻辑控制器进行处理，输 出模糊判决值； (5) 根据用户分别获得的当前和服务网络模糊判决值和/_"，求出其差值 ^1 = /?^-/--*,将減与预设定的差值门限4进行比较，若>=J*，则进行网络切 换，否则不切换。
【权利要求】
1. 一种异构网络环境下的垂直切换方法，其特征在于，包括：预判定预处理、模糊逻辑 控制和切换判决三个阶段； 在进行预处理之前增加预判决，可以对输入信号先进行筛选，滤除不满足条件的抽样 占. 模糊逻辑控制阶段包括模糊化、基于模糊规则的模糊推理以及解模糊化三个过程； 通过模糊逻辑控制器可以将经过筛选的移动节点MN分别在两个异构网络中的信号强 度RSS、网络的可用带宽B、网络费用C三个判定参数一起送入模糊逻辑控制系统中，进行模 糊逻辑处理，得到两个不同网络的综合性能值，这样可以根据用户的需求综合多种网络因 素，并根据这些因素具有的模糊性进行切换判决； 在切换判决阶段，同时考虑当前网络和目标网络的模糊判决值，并对两个网络的模糊 判决值取差值，同时引入一个差值门限。
2. 根据权利要求1所述的一种异构网络环境下的垂直切换方法，其特征在于，包括如 下步骤： (1) 当一个连接着3G网络的运动着的节点丽检测到WLAN信号时，判断丽的运动速度 是否小于判决门限％，如果是，则进入预处理阶段，将节点的数据通过BP神经网络处理，利 用所记录RSS历史记录对下一刻的信号强度进行预测； (2) 判断预测到的WLAN网络的信号强度是否大于预设的WLAN网络最小可接受 的信号强度; (3) 当前两个步骤的判断条件都满足的话，则将用户的预测信号RSSS、可用带宽B、网 络费用输入模糊逻辑控制器进行处理，否则丽选择接入UMTS网络，即不考虑进行网络切 换； (4) 通过模糊逻辑系统的计算，用户分别获得当前和服务网络模糊判决值 和/_?r,求出其差值M = 将与预设定的差值门限4*进行比较，若 Μ ，则进行网络切换，否则不切换。
3. -种异构网络环境下的垂直切换方法，其特征在于： 当一个连接着3G网络的运动着的节点ΜΝ检测到WLAN信号时，包括如下步骤： (1) 判断MN的运动速度是否小于预先设定的判决门限％，如果是，则进入步骤（2)进行 进一步判决，否则仍保持3G网络连接状态； (2) 将节点的数据通过BP神经网络处理，利用所记录RSS历史记录数据对下一刻的信 号强度进行预测； (3) 判断预测到的WLAN网络的信号强度％是否大于预设的WLAN网络最小可接受 的信号强度mr，如果是，则进入步骤（4)，否则，仍保持3G网络连接； (4) 将用户的预测信号RSSS、可用带宽B、网络费用输入模糊逻辑控制器进行处理，输 出模糊判决值； (5) 根据用户分别获得的当前和服务网络模糊判决值和求出其差值 将与预设定的差值门限4进行比较，若MkJ*，则进行网络切 换，否则不切换。
【文档编号】H04W36/14GK104113887SQ201310134874
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】王玉峰, 周晶 申请人:南京邮电大学