一种ieee 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法
【专利摘要】本发明公开了一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法，涉及无线网络技术领域。该方法运用在MS中，通过在每个MS中构造一个邻近接入点信息列表(NAIL)来存储FLR和RSSI信息，并且以很短的时间间隔Twin定期地更新这些信息。在该方法中，丢帧率(FLR)信息被作为切换触发指标，在目标AP选择阶段，该方法使用多项式回归法来预测RSSI，并结合FLR信息来选择切换的目标AP。因为预测的RSSI代表无线链路的变化趋势，而FLR信息代表当前的无线链路状态，因此通过利用这两个指标，该方法能够减少总的切换时间和无效的切换次数，有效地避免乒乓效应。
【专利说明】
一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换 判决方法
技术领域
[0001]本发明涉及无线网络技术领域，特别涉及一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与 接收信号强度的切换判决方法。
【背景技术】
[0002] 无线局域网(WLAN)是计算机网络和无线通信技术相结合的产物，无线局域网作为 一种实现无线宽带IP接入的典型形式，由于具有支持移动接入，组网灵活快捷，维护费用低 和可扩展等优点，使得WLAN的应用日益广泛。
[0003] 近年来，随着移动数据流量的爆炸式增长，越来越多移动数据流量从蜂窝网向无 线局域网(WLAN)卸载。为了满足用户的无线接入和移动流量的卸载需求，越来越多的WLAN 网络被部署。由于WLAN接入点(AP)的覆盖半径较小，为了完整的覆盖某一区域，一个WLAN网 络中往往需要部署很多AP。当用户在网络中移动时，移动终端可能会穿越几个不同的AP覆 盖区域，从而导致多次切换。在切换的过程中，移动终端与AP间的数据通信会暂时中断，过 长的中断时间会严重降低用户的体验。因此为了向用户提供持续的网络接入服务，切换的 过程需要尽快的完成。
[0004] 根据IEEE 802.11协议规范，当一个移动终端(MS)从一个AP的覆盖区域移动到另 一个AP的覆盖区域时，必须断开与当前AP的链路连接，并与新的AP重新建立连接后才能继 续与对端节点进行通信。一个完整的切换过程包括三个阶段：（1)切换初始化:这个阶段MS 通过实时的检测无线链路的状态变化来决定是否执行切换；（2)切换准备:在这个阶段，MS 通过切换判决算法选择切换目标AP; (3)切换执行:这个阶段无线链路被从之前的AP迀移到 新的AP上。其中前两个阶段可以理解为何时开始切换和切换到哪个AP。
[0005] 现有的WLAN切换判决主要是依据接收信号强度信息。当一个MS接收到其当前连接 的AP的信号强度RSSI低于某一阈值时，MS就初始化切换过程。但是接收信号强度会由于各 种复杂的原因（多径衰落、用户移动等)而波动。此外，RSSI并不会由于干扰的存在而降低， 因此仅仅通过RSSI指标进行切换判决会导致严重的乒乓效应。
[0006] 为此，人们在WLAN切换判决方法方面做了很多研究。较为普遍的方法就是设置 RSSI迟滞值，只有当目标AP的RSSI大于当前AP的RSSI-定程度后才进行切换。但是该方法 在实际运用中效果并不好，因为RSSI迟滞值难以选取，过小的迟滞值仍然会导致乒乓效应， 过大的迟滞值会导致切换过晚或者不切换。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方 法。通过使用本方法，可以减少移动终端在WLAN中切换的切换总时间，降低无效的切换次 数，避免乒乓效应。从而保障用户的服务质量，提升用户的体验。
[0008] 本发明提出一种IEEE 802.11网络中基于FLR与RSSI的切换判决方法，包括以下步 骤：
[0009] 步骤1:MS上电并进行初始化配置。完成初始化配置后MS扫描各信道上邻近接入 点，并创建邻近接入点信息列表(NAIL);
[0010] 步骤2:MS以一定的时间间隔Τ_更新邻近接入点信息列表，需要更新的信息主要 包括丢帧率信息、RSSI信息和预测的下一时刻的RSSI值。
[0011] 步骤3 :MS根据NAIL中各ΑΡ的预测的下一时刻的RSSI值从大到小的顺序将ΑΡ排序；
[0012] 步骤4:MS判断当前连接的AP的丢帧率是否低于某一阈值P_threshold;
[0013] 如果当前所连接ΑΡ的丢帧率不低于所述阈值，转步骤5;如果当前所连接ΑΡ的丢帧 率低于这一阈值，则转步骤6。
[0014] 步骤5:该MS保持在该ΑΡ上，不切换；
[0015]步骤6:该MS从NAIL列表中的第一个AP开始，判断该AP是否有丢帧率或者丢帧率小 于当前所连接的AP的丢帧率;如果所比较的AP没有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP 的丢帧率，执行步骤7;否则，如果所比较的AP有丢帧率且丢帧率大于当前所连接的AP的丢 帧率，执彳丁步骤8;
[0016]步骤7 :MS选择该所比较的AP作为目标AP;
[0017] 步骤8:继续按照NAIL中AP的顺序选择下一个AP进行比较；
[0018]步骤9:如果遍历完NAIL列表中的AP，都没有找到目标AP，则保持在当前连接的AP 上，不切换。
[0019] 所述步骤2中，所述的时间间隔Twin为毫秒级，MS通过设置定时器来实现定期的 NAIL列表更新。
[0020] 所述步骤2中，MS使用多项式回归法来预测下一个时刻的RSSI值。
[0021] 本发明的优点在于：
[0022]通过基于在WLAN切换过程中使用FLR和预测的RSSI作为切换判决指标，能够降低 总体切换时间，减少无效的切换次数，避免乒乓效应的发生。从而保障用户的服务质量，提 升用户的体验。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明中移动终端切换判决方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0025] 本发明提出了一种IEEE 802.11网络中基于FLR与RSSI的切换判决方法。该方法运 用在MS中，通过在每个MS中构造一个邻近接入点信息列表(NAIL)来存储FLR和RSSI信息，并 且以很短的时间间隔T win定期地更新这些信息。在该方法中，丢帧率(FLR)信息被作为切换 触发指标，在目标AP选择阶段，该方法使用多项式回归法来预测RSSI，并结合FLR信息来选 择切换的目标AP。因为预测的RSSI代表无线链路的变化趋势，而FLR信息代表当前的无线链 路状态，因此通过利用这两个指标，该方法能够减少总的切换时间和无效的切换次数，有效 地避免兵兵效应。
[0026] 图1所示为本发明实施例中移动终端切换判决方法的流程图，参照图1，具体包括 以下步骤：
[0027] 步骤101 :MS上电并进行初始化配置。完成初始化配置后扫描Wi-Fi所有子信道上 邻近接入点，并创建邻近接入点信息列表(NAIL);
[0028] 所述的邻近接入点信息列表结构如表1所示：
[0029]表1:邻近接入点信息列表(ΝΑΕ)结构
[0030]
[0031] 其中，SSID表示移动终端扫描到的邻近ΑΡ的服务集标识(SSID);字母C表示该移动 终端当前连接的ΑΡ，字母Τ表示移动终端选定的切换目标ΑΡ; Channel表示邻近ΑΡ的工作信 道;FLR列表示移动终端连接到不同AP上后最近一次的丢帧率;Previous RSSIs表示移动终 端监听到的邻近AP的接收信号强度;Predicted RSS表示移动终端根据之前的接收信号强 度预测到的下一时刻的接收信号强度。
[0032] 所述MS的Wi-Fi网卡同时运行于两种模式，移动台模式（STA mode)和监听模式 (monitor mode)，并通过监听模式来扫描无线信道上的邻近接入点。Wi-Fi网卡的移动台模 式（STA mode)用于移动终端与接入点正常通信，监听模式(monitor mode)用于监听邻近AP 的信息从而更新邻近接入点信息列表。
[0033] 步骤102:MS设置定时器，定时时间间隔为Twin(Twin的取值范围为10ms~100ms);所 述的预测RSSI值采用多项式回归法来得到。
[0034] 步骤103 :MS判断定时器是否超时，若超时则进入步骤104,否则停留在步骤103;
[0035] 步骤104:如果定时器超时，则MS更新邻近接入点信息列表，需要更新的信息包括 丢帧率信息、监听到的RSSI信息，同时根据监听到的RSSI预测下一时刻的RSSI值，并根据预 测的下一时刻的RSSI值将NAIL中的AP排序，按照从大到小的顺序排序；
[0036] 步骤105:MS判断当前连接的AP的丢帧率是否低于某一阈值P_threshold(阈值P_ threshold可以设定为当MS上的用户业务性能出现明显下降时的丢帧率），若低于该值则进 入步骤106，若不低于则直接进入步骤108;
[0037] 步骤106:如果当前所连接AP的丢帧率低于这一阈值，则该MS从NAIL列表中的第一 个AP开始，判断该AP是否有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率，如果有满足 条件的AP则进入步骤107,如果遍历完NAIL列表中的AP都没有满足条件的AP则直接进入步 骤 108;
[0038]步骤107:所比较的AP没有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率，MS则 选择该所比较的AP作为目标AP，并重新设置定时器启动；
[0039]步骤108:保持在当前AP，不进行切换，并重新设置定时器启动。
[0040]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
【主权项】
1. 一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法，其特征在于： 包括以下步骤： 步骤1:MS上电并进行初始化配置，完成初始化配置后MS扫描各信道上邻近接入点，并 创建邻近接入点信息列表NAIL; 步骤2:MS以时间间隔Twin更新邻近接入点信息列表，需要更新的信息包括丢帧率信息、 RSSI信息和预测的下一时刻的RSSI值； 步骤3 :MS根据信息列表NAIL中各AP的预测的下一时刻的RSSI值从大到小的顺序将AP 排序； 步骤4: MS判断当前连接的AP的丢帧率是否低于某一阈值P_thr e sho I d; 如果当前所连接AP的丢帧率不低于所述阈值，转步骤5;如果当前所连接AP的丢帧率低 于这一阈值，则转步骤6; 步骤5:该MS保持在该AP上，不切换； 步骤6:该MS从信息列表NAIL中的第一个AP开始，判断该AP是否有丢帧率或者丢帧率小 于当前所连接的AP的丢帧率;如果所比较的AP没有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP 的丢帧率，执行步骤7;否则，如果所比较的AP有丢帧率且丢帧率大于当前所连接的AP的丢 帧率，执彳丁步骤8; 步骤7: MS选择该所比较的AP作为目标AP; 步骤8:继续按照NAIL中AP的顺序选择下一个AP进行比较； 步骤9:如果遍历完NAIL列表中的AP，都没有找到目标AP，则保持在当前连接的AP上，不 切换。2. 根据权利要求1所述的一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换 判决方法，其特征在于：所述的时间间隔Twin为毫秒级，MS通过设置定时器来实现定期的 NAIL列表更新。3. 根据权利要求1所述的一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换 判决方法，其特征在于:所述步骤2中，MS使用多项式回归法来预测下一个时刻的RSSI值。
【文档编号】H04W36/08GK105898808SQ201610352213
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】雷涛, 路兆铭, 温向明, 张彪, 曹刚, 朱则育
【申请人】北京邮电大学