[发明专利]一种异构无线网络快速切换协议流程

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种异构无线网络快速切换协议流程，可支持移动终端在异构无线网络间的快速切换。

背景技术

近年来，随着半导体技术、微电子技术和计算机技术的发展，各种无线通信技术也快速发展，更高的传输速率、更大的系统容量、更高的服务质量以及更加合理高效的资源使用是未来移动通信系统的发展趋势。随着通信技术的不断发展，各种无线接入网络纷纷涌现，如WLAN、WiMAX、UMTS、Bluetooth等，它们与传统的蜂窝网络一起，组成了一个统一而又复杂的异构无线网络环境。与此同时，人们对无线网络服务的期望也越来越高，希望能够随时随地快速接入到网络中并获得较好的服务，即所谓的ABC(Always Best Connected)。当用户移出当前网络的覆盖范围时，MT(Mobile Terminal，移动终端)需要将正在通信的链路切换到另一个网络中去，从而保证用户正在进行业务的连续性。合适的切换协议流程能够缩短切换过程中的时延，从而保证用户的QoS(Quality of Service，服务质量)连续性，为用户提供无缝体验。因此，设计一种合适的快速切换协议流程是实现用户在未来复杂的异构无线网络环境中随时随地获得高质量服务的关键技术之一。

通常，整个切换协议流程主要包括切换初始化阶段、切换准备阶段和切换执行阶段。切换初始化阶段主要完成系统发现，确定候选网络集合等；切换准备阶段主要是选择目标网络、确定切换触发时间等；切换执行阶段主要是与目标网络建立链接，随后释放原有链路资源等。这三个阶段的耗时共同组成了切换总时延，同时这三个阶段中的具体实现过程会影响到用户在切换过程中的服务质量。

认知无线网络是一个具有自我感知、自我判断和自我决策能力的网络系统，它能够自主地感知当前网络的状况，并且通过感知到的信息，对整个通信网络系统进行规划并做出合理的决策。在一个认知无线网络环境中，移动终端和基站都具有认知功能，能够感知环境信息。因此，基于有效的认知资源管理架构，设计合理的切换协议流程，充分利用认知能力，综合考虑用户的服务体验以及网络的资源使用情况等因素，可以实现用户QoS保障与网络资源使用率的提高。

近几年，许多专家学者对异构无线网络间的切换协议进行了大量研究，大体可分为两个方向：基于MIP(Mobile Internet Protocol，移动IP)的切换机制和基于端到端的切换机制。基于MIP的切换机制是在MIP(如MIPv4、MIPv6)的基础上，通过在网络路由模块上增加移动代理功能(如家乡代理HA和外地代理FA)，实现移动终端在不同网络间的切换，其操作主要集中在网络层以下，该方案虽然能够实现移动终端在不同网络间的移动性支持，但是其需要在相应的网络设备上增添移动性代理等附加功能，加大了网络的复杂性，同时在切换过程中会引入较大的延迟。基于端到端的切换机制主要包括传输层方法、应用层方法和介于传输层和网络层之间的方法。传输层的方法主要是通过更改现有传输层协议(如TCP、UDP协议)来实现系统间的切换，其优点在于不需要路由模块的移动代理功能便可以实现端到端控制，能够大幅度地提高网络性能，但是需要重新编写现有的协议，工作难度较高，任务量较大。应用层方法是在传输层之上添加新的会话层协议来实现的，这种方法灵活性高且功能强大，可以实现真正的个人移动，但是同样需要对现有网络协议进行修改。介于传输层和网络层之间的方法通过在传输层和网络层之间添加切换探测和连接管理功能模块，实现移动终端在异构无线网络间的无缝切换，该方法同样存在需要修改现有的网络协议的问题。总体来讲，基于具体高层协议的优化，其通用性较差，并且会引入较大的切换时延，此外，不稳定的无线链路状态、有限的移动终端资源以及由于用户在网络间移动所带来的无线链路特征的变化，都会影响切换的性能。