[发明专利]一种异种网络间基于时间门限的语音动态概率垂直切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说是一种异种网络间基于时间门限的语音动态概率垂直切换方法。

背景技术

当前，随着人们对移动接入业务需求的不断增长，下一代无线通信技术正朝着实现异种无线网络互通的方向发展。蜂窝移动网和无线局域网(WLAN)是现代无线通信中两大主要的无线通信网络。蜂窝移动网的特点是大覆盖和低带宽，与此相反，WLAN则具有小覆盖和高带宽的特征。而蜂窝移动网络与WLAN的互通，则能使两者的优势互补，增强所提供业务的服务质量(QoS)。

网络间交换连接的过程称为切换。相同接入技术网络(如WLANs之间)间的切换称为水平切换，而不同接入技术网络(如蜂窝移动网与WLAN)间的切换称为垂直切换。垂直切换可进一步分成下行垂直切换(DVH)和上行垂直切换(UVH)。对于蜂窝移动网络与WLAN互通系统而言，DVH是指从蜂窝移动网到WLAN的垂直切换，而UVH是指从WLAN到蜂窝移动网的垂直切换。DVH是移动用户从低带宽大覆盖向高带宽有限覆盖网络的切换过程，而UVH则是移动用户从高带宽有限覆盖向低带宽大覆盖网络的切换过程。

异种网络间的垂直切换是下一代移动网络实现无缝移动性所面临的重要挑战。近年来，出现了许多针对异种无线网络垂直切换的切换方法，但这些方法极少涉及信道抢占的垂直切换。T.-L.Sheu等人2010年在“Wireless Networks”期刊发表的论文“A channel preemption model for vertical handoff in a WLAN-embedded cellular network”中提出了一种适用于蜂窝移动网络与WLAN互通的信道抢占垂直切换方法(简称：PMV方法)，其核心思想是：如果蜂窝移动网络中的有效移动信道全部被占用，只处于单蜂窝移动网络覆盖范围的新增呼叫或执行了UVH过程切换到单蜂窝移动网络覆盖区的切换呼叫发现蜂窝移动网络与WLAN双重覆盖区域内有可抢占的蜂窝移动信道存在，可对该类信道进行抢占。被抢占的在线蜂窝呼叫被迫执行DVH过程，由蜂窝移动网络向WLAN进行下行垂直切换。PMV方法有效地减少了蜂窝移动网络内新增呼叫阻塞率和UVH切换呼叫丢失率。对切换呼叫的处理方式将直接影响到向移动用户提供业务的服务质量(QoS)及互通系统的性能，I.Katzela和M.Naghshineh早在1996年就在“IEEE Personal Communications”期刊上发表的论文“Channel Assignment Schemes for Cellular Mobile Telecommunication Systems:A Comprehensive Survey”中指出：“蜂窝移动网内相比新增呼叫的阻塞而言，切换呼叫的丢失更应避免”。然而，在对于只处于单蜂窝覆盖范围的新增呼叫和执行UVH过程切换到单蜂窝覆盖区的垂直切换呼叫如何进行蜂窝移动信道占用与抢占的设计中，PMV方法并没有考虑两者的先后次序，而是赋予UVH切换呼叫与新增蜂窝呼叫同等的竞争和抢占蜂窝移动信道的权利，其结果使UVH切换呼叫的呼叫丢失率性能不能得到进一步的改善。针对PMV方法的不足，论文“An upward priority channel preemption scheme for vertical handoff in cellular/WLAN interworking”在2011年“IEEE WICOM”国际会议上提出了一种适用于蜂窝移动网络与WLAN互通网络的上行优先级垂直切换方法(简称：UPPS方法)。该方法通过提高UVH切换呼叫在具有信道抢占的上行垂直切换中的优先级，有效地改善了UVH切换呼叫丢失率性能，但由此也使其新增蜂窝呼叫阻塞率有些增加。对有限的蜂窝移动信道资源而言，UVH切换呼叫丢失率和新增蜂窝呼叫阻塞率是矛盾的两个对立面，偏向任何一方，都会使另一方的性能变差。如何使两者达到最佳平衡一直是无线通信领域关注的焦点。M.Salamah等人2005年在“New Trends in Computer Networks”期刊发表的论文“A Fair Bandwidth Allocation Scheme for Multimedia Handoff Calls in Cellular Networks”中指出：“对于在线语音呼叫，如果通话持续时间很短就出现掉线，用户将非常恼怒，而当通话持续一定时间后出现掉线，用户的不满情绪就不会那么强烈；同样，对于在线数据呼叫，当连接时间小于一可接受的范围内掉线，用户一般可以容忍，但当在线数据传输已进行相当时间后出现掉线，那用户的不满情绪将相当强烈”。由此，M.Salamah等人在上述论文中提出了一种针对蜂窝网络内水平切换的时间门限信道分配方法(简称：TTS方法)。该方法通过监控水平切换呼叫的在线通信时间，根据用户对语音和数据业务的不同容忍度，对在线水平切换呼叫进行优先级分类，其目的是要在保证用户敏感型的优先级水平切换呼叫具有较低丢失率的同时，改善新增呼叫阻塞率性能。在IEEE WICOM’2012国际会议上,我们将M.Salamah等人针对同种网络水平切换的时间门限思想应用到异种网络的垂直切换中,提出了一种异种网络间基于时间门限的上行垂直切换方法(简称：TUPS方法),该方法具有在保持系统高蜂窝移动信道利用率和较低的用户敏感型上行垂直切换呼叫丢失率性能的同时，明显改善了UPPS方法中新增蜂窝呼叫阻塞率性能，尽管如此,但如何进一步改善UVH呼叫丢失率和新增蜂窝呼叫阻塞率性能仍是我们研究的重要目标。