[发明专利]移动通信网与无线局域网之间快速垂直切换系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，特别是涉及了一种移动通信网络与无线局域网之间快速垂直切换系统及方法。

技术背景

重叠覆盖的移动通信网络(如UMTS/3G)和无线局域网(如wifi等)将提供将来主要的网络接入方式，移动通信网络提供大范围、中低速率的网络覆盖，无线局域网提供小范围、高速率的网络覆盖。将两者结合起来，提供无所不在的网络接入已经成为一种趋势。其中移动性是其中重要研究内容之一。

从移动性管理方面，移动性可分为四种类型：

垂直宏移动：用户使用不同的无线接入技术，在不同的管理域间移动；

水平宏移动：用户使用相同的无限接入技术，在不同的管理域间移动；

垂直微移动：用户使用不同的无线接入技术，在相同的管理域间移动；

水平微移动：用户使用相同的无限接入技术，在相同的管理域间移动。

在所涉及的网络层次上，移动动性主要集中在网络层、传输层、会话层等三方面。

近年来的，网络层移动性研究形成了MIPv4和MIPv6版本。对于实时流媒体的最大问题是移动IP的三角路由会对服务质量造成极大的损伤，难以解决快速切换、低延时和最小分组丢失等问题。移动路由优化可以解决该问题，但是路由优化也会产生新的问题——需要修改IP协议栈来实现路由优化，家乡代理只能发起路由优化，这样就导致附加的延时，另外，移动IP需要在每个数据分组上附加封装8-20字节的开销。尽管如此，MIPv4和MIPv6无法解决移动主机的被叫问题，很难支持真正意义的移动性，因此进行了会话层辅助的移动性研究。

会话层移动性研究主要围绕SIP协议开展的。SIP具有相对底层透明的特性，不需要对IP层、传输层进行修改，目前正逐渐成为全IP网络移动性的解决方案之一。因此，SIP的能力不简单地局限在会话控制方面，本身具有对移动性的支持能力，提供终端移动性、个人移动性、会话移动性服务移动性。直接应用SIP协议很难保证实时流媒体应用。

目前异质网络间的移动性研究实例多以GPRS/UMTS、WLAN为研究对象。Wei-Ming Chen等人的文章“Performance analysis of a mobility gateway forGPRS-WLAN integration，IEEE 60th Vehicular Technology Conference，2004.Vol.6：4476-4480”在GPRS网络与WLAN网络边缘实现了GPRS-WLAN移动网关(GWMG：GPRS-WLAN Mobility Gateway)，主要讨论MIP和PDP上下文切换的切换时延，未论证切换对应用的影响。“Wu L Y等人Modeling the Push Mechanism for WGSN，FirstInternational Workshop on Broadband Wireless Services and Applications，San José，CA，USA.2004：405-417.”通过WGSN(Wlan-based GPRS Support Node)实现了上述推送中心，并对其进行了建模研究，“Chang M F等人Performance evaluation of a push mechanism fbr WLANand mobile network integration；IEEE Transactions on Vehicular Technology，2006，Vol.55(1)：380-383”评估了基于WGSN解决方案，证明了该机制实现呼叫过程的无缝连接，对进行中的会话不能保证无缝切换。“Wu W等人SIP-based vertical handoff between WWANs andWLANs.IEEE Wireless Communications，2005，Vol.12(3)：66-72”评估了基于SIP机制UMTS/WLAN的垂直切换性能分析，结果表明：由于SIP协议包通过错误率高而且带宽受限的无线链路传送，所以WLAN到UMTS的切换需要无法接受的延时，需要实施软切换技术、高速服务器和更有效的主机配置等措施来保证，相反，UMTS到WLAN切换经历较小的延时，主要由于WLAN网关与服务器来处理SIP信令。

目前，研究存在的问题如下：

(1)在垂直切换过程中，难于保证不中断当前活动的会话；

(2)在垂直切换过程中，实时流媒体业务服务质量会变差；

(3)在垂直切换过程中，会出现切换双向延时不相等的问题；