基于移动预测的垂直切换算法-AET-电子技术应用

基于移动预测的垂直切换算法

来源：电子技术应用2013年第1期

李彬，刘胜美

南京邮电大学, 江苏南京210003

摘要： 无线信道是时刻变化的，连接质量也是不稳定的。为此，提出了一种基于接收信号强度（RSS）的移动预测算法，对无线连接质量做出预测以决定是否触发切换、什么时刻触发切换。该算法利用最近一段时间内获得的RSS抽样值，根据RSS的整体变化趋势，得出终端相对于接入点的移动方向、移动快慢、在接入点覆盖范围内的滞留时间等信息。为了评估其性能，考虑终端穿越无线接入点覆盖边缘的情况，仿真结果表明，这种方法可以有效减少不必要的切换次数，增大平均数据传输速率。

关键词： 无线网络垂直切换乒乓效应移动预测

中图分类号： TN92
文献标识码： A
文章编号： 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，异构无线网络中的切换判决是一个研究热点。研究者们设计了很多种方法，如基于带宽的方法[1]、基于效用函数的方法[2]、基于模糊逻辑的方法[3]等。不管是哪一类判决算法，链路较好并且稳定的备选网络，才可成为切换的候选目标网络。参考文献[4]中就基于带宽的判决算法指出其“乒乓效应”会很严重。参考文献[5]也指出系统的带宽、用户的接收信号强度等参数是可变化的，这种变化导致了切换的不稳定性。为此，人们做了很多改进方法，如利用GPS信息、位置感知、运动感知、动态调整RSS门限、背景信息等方法来辅助判决，以减小“乒乓效应”，使切换更加有效。然而，这些算法比较复杂。本文设计了一种基于RSS的预测算法。虽然，该算法对用户的实际移动速度和移动方向预测的准确度不高，但是在切换判决的实际应用中，该算法是很有效的；而且，所需参量RSS是很容易测量的，在无线接入点和终端处都很容易实现。

1 基于移动预测的垂直切换算法
1.1 移动预测算法简介
    当前，3G网络将要实现全面覆盖，但其费用较高、带宽较小。而在一些热点地区的无线局域网（WLAN）具有覆盖范围小、费用低、带宽大的特点。可以与3G网络实现优势互补，实现整体资源的充分利用。
在移动通信中，用户的移动是有一定规律性的。这种规律性就是：用户有保持其当前运动状态的趋势。即使要发生变化，也有一个比较长的状态转换过程。基于这一点，假定在某段较短时间内，用户的运动方向是不变的，运动快慢也是不变的。另外，由于无线传播环境的复杂性，可以将终端和无线接入点距离变化引起的RSS变化忽略不计。
   在用户相对于无线接入点的运动中，可将运动状态分为三种：用户逐渐远离接入点和用户逐渐靠近接入点、用户与接入点的距离几乎不变（例如，用户在接入点覆盖边缘做往返运动）。

     假定，WLAN的传输速率为11 Mb/s，WCDMA的传输速率为2 Mb/s，WLAN覆盖半径RWLAN为300 m，采用WLAN优先的原则。终端接受WLAN信号的门限值RSSthreshold为-90 dBm。
     终端从WLAN向WCDMA的切换条件：接收到的WLAN信号强度低于规定门限值，预测距离(终端与WLAN接入点之间的距离)小于WLAN接入点的覆盖半径、大于切换距离门限，WLAN滞留时间小于门限值。或接收到的WLAN信号强度低于规定门限值且预测距离大于WLAN接入点的覆盖半径。即:

测是很重要的一个方面。采用本文移动预测算法可以有效减小切换次数，减小“乒乓效应”的影响，同时也提高了用户速率。下一步的工作就是把本文提出的移动预测算法应用到复杂环境中去，考虑其在掉话率、系统吞吐量、切换失败概率等性能参数上的改善。

参考文献
[1] YANG K, GONDAL I, DOOLEY Q B. Combined SINR based vertical handoff algorithm for next generation hetero geneous wireless networks[C]. IEEE Global Telecommunications Conference. Globecom,Washington DC,2007:4483-4487.
[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.
[3] Xie Shengdong,Wu Meng. A fuzzy control based decision algorithm for vertical handoff[J].Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications(Natural Science), 2007,27(5):6-10.
[4] Yan Xiaohuan, SEKERCIOGLU A Y, NARAYANAN S. A survey of vertical handover decision algorithms in Fourth Generation heterogeneous wireless networks[J]. Computer Networks，2010,54(11):1848-1863.
[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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