一种移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法
【专利摘要】本发明公开了一种移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法，所述方法下的节点包括两种模式：空闲模式和工作模式。在空闲模式下，每个节点定期向服务器发送自己的节点信息，并更新自己的节点列表，同时，判断该节点是否要与其他节点进行交互，这由用户的主观意愿决定，若需要交互，则进入工作模式。工作模式分三个部分：蜂窝网络模式和Ad-hoc网络模式的初始选择，蜂窝网络模式下的切换控制，Ad-hoc网络模式下的切换控制。所述的蜂窝网络和Ad-hoc网络间的切换方法，只要满足切换的判定条件，可以反复、自由的进行。
【专利说明】-种移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动P2P技术、Ad-hoc网络技术和垂直切换技术，具体是移动P2P系 统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法。
【背景技术】
[0002] 移动P2P是叠加在移动网络环境中网络层之上的应用层覆盖网络，它能利用多种 宽带和服务质量的底层接入技术，其主要目的是以直接交换的方式实现可移动设备之间的 数据资源的共享与服务的协同。它主要依赖的底层网络为蜂窝网络。然而，由于基站提供 的无线信号较大的传输时延、有限的带宽等因素，严重影响了移动P2P系统的性能，而高昂 的网络费用又是一个我们不得不考虑的重要因素。
[0003] 由于Ad-hoc网络（又称为自组织网络）强大的分布式网络架构、无需基础设施的 高度自主组织性、出色的鲁棒性和抗毁性、多跳传输以及高带宽等优点，以及Ad-hoc与移 动P2P众多的相似之处，在Ad-hoc网络的基础上构建移动P2P网络将是一个不错的选择。 然而，Ad-hoc网络中节点有限的通信范围，严重限制了基于Ad-hoc网络的移动P2P系统的 适用性。
[0004] 因此，当终端距离较远时，移动终端使用蜂窝网络模式进行数据交互，而当终端距 离较近可通过近距离通信技术探测到对方时，且通信链路可满足正常的通信条件时，优先 使用Ad-hoc网络模式。通过在不同的网络模式间反复、自由地切换，可以做到在保证数据 交互快速稳定的前提下，选择最优的网络模式，实现更高的数据传输速率及更低的网络通 信费用。
[0005] 异构无线网络中的垂直切换过程可分为网络发现、切换判定和切换执行三部分。 目前的垂直切换算法主要是针对蜂窝网络和无线宽带网络（Wi-Fi)之间进行的。切换算法 可分为两大类：传统算法和基于人工智能的算法。传统算法主要是通过对一个或多个具体 参数设置阈值或者根据属性参数的特点设定不同的加权值计算网络的收益/代价的方式 来进行切换判定的。最常用的参数是接收信号强度（RSS)、载波干扰比（CIR)、比特误码率 (BER)、带宽等。然而，这些参数并不能全面的反应Ad-hoc网络节点间的链路质量，而且，对 于Ad-hoc网络而言，获取这些参数的代价也是很大的。另外一类算法使用动态规划来进行 切换判断，比如模式识别、神经网络、模糊推理。但是这类算法的复杂度高，对计算能力有 限的移动设备并不适合。
【发明内容】
[0006] 针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种可以实现更高的数据传 输速率以及更低的网络通信费用的移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法。本 发明的技术方案如下：一种移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法，其特征在 于包括以下步骤：
[0007] 101、将移动P2P (对等计算）系统下的每一个移动终端抽象为一个节点，每个节点 拥有自己的用户名，每个节点的用户名各不相同，节点均接入蜂窝网络，假设蜂窝网络是无 缝覆盖的，通过蜂窝网络，每个节点以自己的用户名为标识登陆到移动P2P系统的服务器， 移动P2P系统的服务器将接收到的节点的用户名哈希为IP地址并发送给该节点；每个节点 包括空闲模式和工作模式，当节点处于空闲模式下时，节点以固定时间为周期不断向移动 P2P系统的服务器发送自己的节点信息，并根据接收的服务器返回的该系统下其他所有节 点的节点信息更新自己的节点列表，所述节点信息包括节点的用户名、用户名哈希的IP地 址IP1以及蜂窝网络分配的IP地址IP2,使用IP1标识Ad-hoc网络中的节点地址，使用IP2 标识蜂窝网络中的节点地址，用户名与两个IP地址存在一一映射的关系，这个节点列表的 更新过程将一直进行下去。同时，判断该节点是否要与其他节点进行交互，这由用户的主观 意愿决定，若需要交互时，则进入工作模式，工作模式分三个部分：蜂窝网络模式和Ad-hoc 网络模式的初始选择，Ad-hoc网络模式下的切换控制，蜂窝网络模式下的切换控制。
[0008] 102、在节点处于蜂窝网络模式和Ad-hoc网络模式的初始选择下时，获取节点的 Ad-hoc网络参数，当在迟滞时间T1内，ETX〈=阈值A时，选择Ad-hoc网络模式，跳转至步 骤103,否则，选择蜂窝网络模式，跳转至步骤104 ;
[0009] 103、当节点在Ad-hoc网络模式下工作时，节点以时间T2为周期不断地监测 Ad-hoc网络节点间的ETX值，当在迟滞时间T2内，ETX〈=阈值A时，链路质量满足正常通 信条件，继续在Ad-hoc网络模式下工作；当ETX大于阈值A时，继续判断是否在迟滞时间 T2内，ETX〈=阈值B，该值是节点A、B间链路质量很差，但勉强还能通信的临界值，该值的 下限值为在时间t2内，只能收到一个探测包时的链路质量值，即PI = lAt2/tl)，P2 = 1/ (t2/tl)，B = 1ΛΡ1*Ρ2)，当ETX>B时，Ad-hoc网络模式下节点间的通信链路已断开，硬切 换至蜂窝网络模式并重新建立通信链路。当ETX〈 = B时，预先建立蜂窝网络模式下的通信 链路，为切换至蜂窝网络模式做准备。若通信链路建立失败，则返回步骤103 ;若通信链路 建立成功，再次判断在迟滞时间T1内，ETX是否小于等于阈值A，若是，则断开蜂窝网络模式 下的通信链路，继续在Ad-hoc网络模式下工作，返回步骤103,否则断开Ad-hoc网络模式下 的通信链路，切换至蜂窝网络模式下已经建立好的通信链路进行交互。
[0010] 104、当节点在蜂窝网络模式下工作时，节点以时间T2为周期不断地监测Ad-hoc 网络节点间的ETX值，当在迟滞时间T2内，ETX〈 = A不成立时，节点间的链路质量不能满 足正常的通信条件，则继续在蜂窝网络模式下工作；当在迟滞时间T2内，ETX〈 = A时，链路 质量满足正常通信条件，则预先建立Ad-hoc网络模式下的通信链路，为切换至Ad-hoc网络 模式做准备。若通信链路建立失败，则返回步骤104,若通信链路建立成功，则断开蜂窝网络 模式下的通信链路，切换至Ad-hoc网络模式下已经建立的通信链路进行交互。
[0011] 步骤102、103及104中的
【权利要求】
1. 一种移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-h〇C网络的切换方法，其特征在于包括以下步 骤： 101、将移动P2P对等计算系统下的每一个移动终端抽象为一个节点，每个节点拥有 自己的用户名，每个节点的用户名各不相同，节点均接入蜂窝网络，假设蜂窝网络是无缝覆 盖的，通过蜂窝网络，每个节点以自己的用户名为标识登陆到移动P2P系统的服务器，移动 P2P系统的服务器将接收到的节点的用户名哈希为IP地址并发送给该节点；每个节点包 括空闲模式和工作模式，当节点处于空闲模式下时，节点以固定时间为周期不断向移动P2P 系统的服务器发送自己的节点信息，并根据接收的服务器返回的该系统下其他所有节点的 节点信息更新自己的节点列表，所述节点信息包括节点的用户名、用户名哈希的IP地址 IP1以及蜂窝网络分配的IP地址IP2,使用IP1标识Ad-hoc网络中的节点地址，使用IP2 标识蜂窝网络中的节点地址，用户名与两个IP地址存在一一映射的关系，这个节点列表的 更新过程将一直进行下去，同时，判断该节点是否要与其他节点进行交互，这由用户的主观 意愿决定，若需要交互时，则进入工作模式，工作模式分三个部分：蜂窝网络模式和Ad-hoc 网络模式的初始选择，Ad-hoc网络模式下的切换控制，蜂窝网络模式下的切换控制； 10 2、在节点处于蜂窝网络模式和Ad-h〇 c网络模式的初始选择下时，获取节点的 Ad-hoc网络参数，当在迟滞时间T1内，ETX〈=阈值A时，选择Ad-hoc网络模式，跳转至步 骤103,否则，选择蜂窝网络模式，跳转至步骤104 ; 103、 当节点在Ad-hoc网络模式下工作时，节点以时间T2为周期不断地监测Ad-hoc网 络节点间的ETX值，当在迟滞时间T2内，ETX〈=阈值A时，链路质量满足正常通信条件，继 续在Ad-hoc网络模式下工作；当ETX大于阈值A时，继续判断是否在迟滞时间T2内，ETX〈 =阈值B，该值是节点A、B间链路质量很差，但勉强还能通信的临界值，该值的下限值为在 时间t2内，只能收到一个探测包时的链路质量值，即PI = V(t2/tl)，P2 = V(t2/tl)，B =1ΛΡ1*Ρ2)，当ETX>B时，Ad-hoc网络模式下节点间的通信链路已断开，硬切换至蜂窝网 络模式并重新建立通信链路；当ETX〈 = B时，预先建立蜂窝网络模式下的通信链路，为切换 至蜂窝网络模式做准备，若通信链路建立失败，则返回步骤103 ;若通信链路建立成功，再 次判断在迟滞时间T1内，ETX是否小于等于阈值A，若是，则断开蜂窝网络模式下的通信链 路，继续在Ad-hoc网络模式下工作，返回步骤103,否则断开Ad-hoc网络模式下的通信链 路，切换至蜂窝网络模式下已经建立好的通信链路进行交互； 104、 当节点在蜂窝网络模式下工作时，节点以时间T2为周期不断地监测Ad-hoc网络 节点间的ETX值，当在迟滞时间T2内，ETX〈 = A不成立时，节点间的链路质量不能满足正 常的通信条件，则继续在蜂窝网络模式下工作；当在迟滞时间T2内，ETX〈 = A时，链路质量 满足正常通信条件，则预先建立Ad-hoc网络模式下的通信链路，为切换至Ad-hoc网络模式 做准备，若通信链路建立失败，则返回步骤104,若通信链路建立成功，则断开蜂窝网络模式 下的通信链路，切换至Ad-hoc网络模式下已经建立的通信链路进行交互。
2. 根据权利要求1所述的移动P2P系统下蜂窝网络与Ad-hoc网络的切换方法，其特 征在于：步骤102、103及104中的ETX = * S(fr) = 1/P，，它表示要进行一次成 功的数据包发送并收到确认包所需要的最少尝试次数，其中s(k) = (1-P)h*P，在Ad-hoc 网络中，每个节点以时间tl为周期不断地向周围的邻居节点发送探测包，在时间t2内，在 不丢包的情况下，每个节点将会收到t2/tl个探测包，但实际上由于丢包，节点收到的探测 包将小于等于t2/tl，此时，用PI = Count(t-t2, t)/(t2/tl)来表示节点A到节点B的链 路质量，其中Count (t-t2, t)表示以现在的时间t为参考线，向前的t2时间内节点B成功 接收的探测包个数,ΡΙ表示节点B成功收到节点A发送的数据包的概率，同理，节点A成功 收到节点B发送的确认包的概率也可以用公式P2 = Count(t-t2, t)/(t2/tl)表示，因此， P = P1*P2表示数据包可以成功发送并收到确认包的概率，则第k次为第一次成功的发送并 收到确认包的概率s(k) = (1-P)h*P，如果两个节点通信需经过多跳传输，那么ETX值将为 每一跳ETX值的求和。
【文档编号】H04W36/00GK104144454SQ201410406631
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】唐红, 胡立加, 赵国锋, 邓娅茹, 张宇 申请人:重庆邮电大学