《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于移動預(yù)測的垂直切換算法
來源:電子技術(shù)應(yīng)用2013年第1期
李 彬, 劉勝美
南京郵電大學(xué), 江蘇 南京210003
摘要: 無線信道是時(shí)刻變化的,連接質(zhì)量也是不穩(wěn)定的。為此,提出了一種基于接收信號強(qiáng)度(RSS)的移動預(yù)測算法,對無線連接質(zhì)量做出預(yù)測以決定是否觸發(fā)切換、什么時(shí)刻觸發(fā)切換。該算法利用最近一段時(shí)間內(nèi)獲得的RSS抽樣值,根據(jù)RSS的整體變化趨勢,得出終端相對于接入點(diǎn)的移動方向、移動快慢、在接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的滯留時(shí)間等信息。為了評估其性能,考慮終端穿越無線接入點(diǎn)覆蓋邊緣的情況,仿真結(jié)果表明,這種方法可以有效減少不必要的切換次數(shù),增大平均數(shù)據(jù)傳輸速率。
中圖分類號: TN92
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
文章編號: 0258-7998(2013)01-0093-03
Vertical handoff algorithm based on mobility prediction
Li Bin, Liu Shengmei
Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China
Abstract: The wireless channel is constantly changing, so the connection quality is unstable. So, a mobility prediction based vertical handoff algorithm is proposed. Some sample values are used to make predictions,then we decide whether to initiate a handoff and the time to initiate it according to the overall trend of RSS. And the information of direction,speed and the residual time is acquired. To evaluate its performance, we simulate the scenario where an user moves straight out of coverage of access point. And the simulation results show that the proposed algorithm can reduce the number of handoffs and increase the average of user data rate.
Key words : vertical handoff; ping-pong effect; mobility prediction

    目前,異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的切換判決是一個(gè)研究熱點(diǎn)。研究者們設(shè)計(jì)了很多種方法,如基于帶寬的方法[1]、基于效用函數(shù)的方法[2]、基于模糊邏輯的方法[3]等。不管是哪一類判決算法,鏈路較好并且穩(wěn)定的備選網(wǎng)絡(luò),才可成為切換的候選目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。參考文獻(xiàn)[4]中就基于帶寬的判決算法指出其“乒乓效應(yīng)”會很嚴(yán)重。參考文獻(xiàn)[5]也指出系統(tǒng)的帶寬、用戶的接收信號強(qiáng)度等參數(shù)是可變化的,這種變化導(dǎo)致了切換的不穩(wěn)定性。為此,人們做了很多改進(jìn)方法,如利用GPS信息、位置感知、運(yùn)動感知、動態(tài)調(diào)整RSS門限、背景信息等方法來輔助判決,以減小“乒乓效應(yīng)”,使切換更加有效。然而,這些算法比較復(fù)雜。本文設(shè)計(jì)了一種基于RSS的預(yù)測算法。雖然,該算法對用戶的實(shí)際移動速度和移動方向預(yù)測的準(zhǔn)確度不高,但是在切換判決的實(shí)際應(yīng)用中,該算法是很有效的;而且,所需參量RSS是很容易測量的,在無線接入點(diǎn)和終端處都很容易實(shí)現(xiàn)。

1 基于移動預(yù)測垂直切換算法
1.1 移動預(yù)測算法簡介

    當(dāng)前,3G網(wǎng)絡(luò)將要實(shí)現(xiàn)全面覆蓋,但其費(fèi)用較高、帶寬較小。而在一些熱點(diǎn)地區(qū)的無線局域網(wǎng)(WLAN)具有覆蓋范圍小、費(fèi)用低、帶寬大的特點(diǎn)??梢耘c3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)整體資源的充分利用。
    在移動通信中,用戶的移動是有一定規(guī)律性的。這種規(guī)律性就是:用戶有保持其當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)的趨勢。即使要發(fā)生變化,也有一個(gè)比較長的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。基于這一點(diǎn),假定在某段較短時(shí)間內(nèi),用戶的運(yùn)動方向是不變的,運(yùn)動快慢也是不變的。另外,由于無線傳播環(huán)境的復(fù)雜性,可以將終端和無線接入點(diǎn)距離變化引起的RSS變化忽略不計(jì)。
    在用戶相對于無線接入點(diǎn)的運(yùn)動中,可將運(yùn)動狀態(tài)分為三種:用戶逐漸遠(yuǎn)離接入點(diǎn)和用戶逐漸靠近接入點(diǎn)、用戶與接入點(diǎn)的距離幾乎不變(例如,用戶在接入點(diǎn)覆蓋邊緣做往返運(yùn)動)。




     假定,WLAN的傳輸速率為11 Mb/s,WCDMA的傳輸速率為2 Mb/s,WLAN覆蓋半徑RWLAN為300 m,采用WLAN優(yōu)先的原則。終端接受WLAN信號的門限值RSSthreshold為-90 dBm。
       終端從WLAN向WCDMA的切換條件:接收到的WLAN信號強(qiáng)度低于規(guī)定門限值,預(yù)測距離(終端與WLAN接入點(diǎn)之間的距離)小于WLAN接入點(diǎn)的覆蓋半徑、大于切換距離門限,WLAN滯留時(shí)間小于門限值?;蚪邮盏降腤LAN信號強(qiáng)度低于規(guī)定門限值且預(yù)測距離大于WLAN接入點(diǎn)的覆蓋半徑。即:

 

 

測是很重要的一個(gè)方面。采用本文移動預(yù)測算法可以有效減小切換次數(shù),減小“乒乓效應(yīng)”的影響,同時(shí)也提高了用戶速率。下一步的工作就是把本文提出的移動預(yù)測算法應(yīng)用到復(fù)雜環(huán)境中去,考慮其在掉話率、系統(tǒng)吞吐量、切換失敗概率等性能參數(shù)上的改善。

參考文獻(xiàn)
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[2] Yang Kemeng, GONDAL I, Qiu Bin. Multi-dimensional adaptive SINR baesd vertical handoff for heterogeneous wireless networks[J]. IEEE Communications Letters,2007,12(6):438-440.
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[5] KIM T, HAN S W, HAN Y. A QoS-aware vertical handoff algorithm based on service history information[J]. IEEE Communications Letters, 2010,14(6):527-529.
[6] Liu Min, Li Zhongcheng, Guo Xiaobing. A speed sensitive vertical handoff algorithm[J]. Acta Electronica Sinica.2008,36(6):

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