[发明专利]一种基于MIH的快速切换及L2触发时间确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是异构无线网络中的垂直切换技术。

背景技术

随着信息技术和计算机技术的飞速发展及人类对信息通信需求的增加，用户对移动性的要求越来越高，更高传输速率、更大系统容量、更广业务覆盖，已经成为未来移动通信发展的主流趋势和演进目标。为了适应不同用户需求，下一代无线网络(Next Generation Wireless Network，NGWN)将支持多种无线接入网络技术，如蜂窝技术、无线局域网(WLAN)等。

传统的同构网络中采用的切换为水平切换，是在采用同一类型无线技术的基站/接入点之间的切换，例如，传统的蜂窝移动通信系统中的切换。用户在异构接入网络间进行切换，是在采用不同类型的无线接入技术的基站/接入点之间的切换，称为垂直切换，例如，从蜂窝移动通信系统切换到WLAN。垂直切换又可划分为上行切换和下行切换：上行切换为移动用户从较小覆盖面积、较高传输速率的网络切换到较大覆盖面积、较低传输速率的网络，例如，WLAN到UMTS的切换；下行切换为移动用户从较大覆盖面积、较低传输速率的网络切换到较小覆盖面积、较高传输速率的网络，例如，UMTS到WLAN的切换。下行切换对时间不敏感，类似于蜂窝网络中的软切换。这是因为移动用户仍然处于网络覆盖区域，为了提供更好的服务质量，主动发起切换过程，切换时延和丢包率较小。而上行切换对时间比较敏感，类似于蜂窝网络中的硬切换，这是因为移动用户移出网络覆盖区域，需要快速地连接到目标网络，否则将中断通信服务，切换时延和丢包率较大。本发明主要考虑异构网络中的上行垂直切换。

典型的垂直切换包括链路层切换和网络层切换。在IP网络中，移动节点MN(Mobile Node)通过邻居发现机制事先获得周围邻居网络的资源信息，根据网络性能、用户喜好、应用特性等判决准则选择最佳目标网络。当检测到链路质量下降到一定门限时，MN断开与服务网络的连接，与目标网络建立新的连接，实现链路层切换。

链路层切换完成后，MN通过接收路由器通告RA(Router Advertisement)消息，发现可用接入路由器。MN依据标准IPv6机制采用无状态或有状态的地址自动配置机制形成新转交地址NCoA(New Care of Address)。移动节点接收到RA消息中M比特决定采用何种方式，如果M比特为0，移动节点采用有状态地址自动配置，否则采用无状态地址自动配置。有状态地址自动配置是通过动态主机配置协议DHCPv6(Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6)向服务器申请一个地址作为NCoA，无状态自动配置则通过移动节点接口标记和有效网络前缀自动配置NCoA。

为了保证配置的NCoA在新链路中的唯一性，MN需执行重复地址检测DAD(Duplicate Address Detection)机制。MN通过交换邻居请求NS(Neighbor Solicitation)和邻居广播NA(Neighbor Advertisement)报文执行DAD机制。在获取一个有效NCoA之后，MN完成新位置的绑定更新：MN发送绑定更新BU(Binding Update)报文到家乡代理HA(Home Agent)进行位置注册，HA为MN绑定家乡地址HoA(Home of Address)和转交地址CoA(Care of Address)。成功绑定之后，HA将绑定确认BAck(Binding Acknowledgement)消息发往MN；MN进行HA和通信对端CN(Correspondence Node)返回路由能力测试(Return Routability)。

根据以上垂直切换过程描述可知，切换时延为链路层时延和网络层时延之和，而网络层切换过程中的移动检测、地址配置、绑定更新导致的切换时延过大，无法满足实时业务和吞吐量敏感业务，甚至可能导致当前服务的中断。图1给出了传统的WLAN到蜂窝网络的切换过程的时序图。

为了实现无缝切换，及时获取网络信息做出最佳切换判决尤其重要。IETFRFC5268制定了FMIPv6协议，其主要思想是在链路层(即L2)断开之前，提前触发网络层切换，获取有效IP地址及IP分组缓存，有效地减少了切换时延和分组丢失率。但FMIPv6协议并未详细规范L2触发机制，未深入讨论网络层触发时间、触发性能指标及触发消息格式等一系列问题。