基于运动趋势的自适应垂直切换算法及其性能评价

采用不同的无线接入技术的多种网络的融合可以提高无线传输性能,为移动用户提供随时随地的网络连接.垂直切换是异构无线网络相互融合的基础.在垂直切换过程中,切换判定是一个非常重要的环节,直接决定切换性能.文中给出了常用的迟滞电平算法和驻留定时器算法中切换判定条件的形式化表达,并对其进行了性能分析.在此基础上,提出了一种自适应的垂直切换算法,通过分析节点的运动趋势,自适应地调节切换触发条件,有效提高垂直切换性能.所涉及的运算均为初等计算,算法简单,适用于低能量、低运算能力的移动设备.仿真实验表明,该算法的综合性能优于迟滞电平算法和驻留定时器算法.     

异构无线网络中垂直切换算法的评测与改进

垂直切换作为多网融合的基础,受到了学术界和工业界的广泛关注.目前,相关工作主要集中于垂直切换算法的研究.但由于各种算法用于自身验证的仿真评测环境各不相同,因此无法公平地予以对比.从节点运动模型出发,提出了一组适合垂直切换算法的仿真评价模型.基于所提出的仿真评价模型,对常用的迟滞电平算法和驻留定时器算法进行了性能分析.在此基础上,提出了一种自适应垂直切换算法(self-adaptive vertical handoff algorithm,简称SAVA).仿真实验结果表明,该算法能够有效地提高垂直切换的性能.     

移动支持协议切换性能研究

切换是移动支持协议研究的重要内容,其性能好坏对移动网络的性能和服务质量提供具有至关重要的影响.在合适的网络模型和切换模型的基础上,通过理论分析和数值仿真的方法对各类移动支持协议(包括移动IP与微观移动协议以及不同的微观移动协议)的切换性能进行了深入的研究和比较.结果表明,切换性能受无线网络参数和移动支持协议的路径更新算法两个因素影响;采用微观移动协议时的切换性能好于只使用移动IP时的情形;在所有微观移动协议中,MIP-RR和MMP协议中的路径更新算法切换性能最佳.     

基于AP预先转发的802.11无线局域网切换机制研究

IEEE802．11无线局域网(WLAN)规范包括MAC子层和物理层(PHY)两个协议层，支持结点的移动通信，但它并没有提供移动主机(MH)的无缝切换算法．当MH从当前的接入点(AP)覆盖小区移动到另一个AP小区时，由于通信的暂时中断会对系统的性能造成一定的影响．目前的切换算法包括硬切换(hard-handoff)和平滑切换(smooth-handoff)等，这些算法要么丢包率大，要么切换延迟长，对切换的性能改善程度并不是很高．从切换延迟和丢包率两方面人手，提出了一种AP预先转发的WLAN切换算法，并对其进行了仿真实验研究，实验结果表明，该切换算法的整体性能优于其他算法．     

一种无线异构网络的自适应垂直切换算法

针对移动节点在异构网络间切换性能不理想的问题,提出了一种自适应主动预测的垂直切换算法。采用一种面向当前应用程序的代价函数对可接入网络进行评估与选择;根据稳定周期、移动节点的运动速度及所处位置来自动调整切换执行时间,使移动节点能自适应地进行切换判决。仿真结果表明,该算法可以有效地减少切换延迟、分组丢失及切换次数,提高系统的切换性能,改善业务的QoS。     

异构无线网络垂直切换技术

随着各种异构无线网络的相继出现,多种无线网络融合基础的垂直切换技术受到了学术界和工业界的广泛关注。因此,下一代无线网络(Next Generation Wireless Networks,NGWN)必须支持垂直切换技术以保证用户从一个网络切换到另一个网络或从一种传输媒体切换到另一种传输媒体时仍然保持已有通信的连续性。本文对目前垂直切换技术的基本思想及存在难点进行简要分析,同时引入一种使用多种判决因子的垂直切换判决策略,并对其核心思想及切换过程进行分析。     

基于Ad Hoc无线网的多跳交换算法分析及其仿真结果

论文对基于多跳无线局域网并应用多接入点技术(APs)进行通信的交换性能进行了分析。当一个移动终端不能跟任何接入点进行通信时,它就会用其他移动终端作为终端转发器(TRs)。这种交换标准是建立在绝对和相对信号强度基础上的,其性能指标即平均交换量和平均交换延迟。论文研究了当移动终端和终端转发器均处于移动状态下的交换标准及性能指标之间的联系。多次结果表明当终端转发器移动速度增大时平均交握延迟减小但平均交换量增大。     

eHMIP:支持无缝切换的层次移动IP协议

移动主机(MH)在域间切换时延迟较长,不能实现快速切换。为支持MH域间的快速切换,该文在层次移动IP(HMIP)协议的基础上,提出了一种扩展的层次移动IP(eHMIP)协议,使得域间切换分组丢失延迟与MH到家乡网络之间的距离无关。以注册信令开销、切换分组丢失延迟为性能评价指标,对基于HMIP和eHMIP协议的切换性能进行分析。仿真实验结果表明:基于eHMIP协议的平均切换分组丢失延迟低于HMIP,但注册信令开销略高于HMIP。     

802.11网络中一种基于替代扫描的快速切换算法

充分挖掘网络资源的潜力,提出一种基于替代扫描的快速切换算法（substituted scan-based fast hand-off,SSBFH）。其核心思想是为WLAN中的移动设备维护一张可替代收集切换信息的移动设备信息表,当移动设备需要切换且处于数据交换时,可以利用该表选择合适的移动设备代替其完成大部分切换工作,不但缩短需要切换的移动设备的切换时间,而且保证正在进行的数据服务质量。从实验结果看出,SSBFH算法较标准的802.11切换算法,缩短切换时间,优化切换性能。     

基于虚拟接口的802.11网络切换技术

802.11网络现有的切换方案可以解决域内切换问题,域间切换涉及网络层切换操作,导致较大的网络延迟和大量的分组丢失。该文提出一种基于虚拟接口的802.11网络切换方法,通过对一个物理接口设备分时使用,使得无线终端在保证现有通信质量的情况下,平滑地完成与新无线访问点AP建立无线链路的过程。该方法具有实现简单、不用修改现有的Mobile IP协议等优点,在NS系统上的模拟表明,该方法能够满足实时交互式应用对移动切换过程中的网络质量需求。     

无线局域网下PCF结点切换时的资源预留方案

在无线局域网（WLAN）环境中,对VoIP等实时应用结点在漫游切换时,提前在邻居AP小区进行带宽资源预留是保障其获得持续、一致OoS的主要措施．但是目前的资源预留方法要么计算复杂,不符合WLAN的实际情况;要么效率低下,不能很好地为切换结点提供资源保证．在结合已有的预留算法的基础上,根据WLAN本身的特点,提出了一种PCF结点资源预留方法,使VoIP结点采用PCFAP轮询信道访问方式,通过VoIP结点漫游时发现邻居AP的存在,提前向邻居AP发出资源预留请求,同时邻居AP根据网络状况动态调整预留资源大小．仿真实验结果表明,在不浪费无线带宽资源的条件下,提出的方法相对于其他预留方案能够获得更低的切换连接掉线率．     

基于移动用户位置预测的垂直切换算法

针对异构无线网络环境中现有垂直切换算法存在难以实现移动用户接入网络的无缝切换,无法向用户提供稳定通信服务的问题,提出一种基于移动用户位置预测的垂直切换算法。首先利用用户移动轨迹的相似性,使用用户轨迹数据离线训练LSTM模型以学习各用户普遍具有的移动规律;然后在线加载LSTM模型进行用户位置预测,从而使用模糊逻辑分析计算下一时刻用户对应候选网络的回报值,并选取回报值最高的网络进行切换。实验结果表明,该算法与已有垂直切换算法相比,在不同的用户移动速度和用户规模条件下的切换次数、切换失败次数和切换时延均有明显下降,内存消耗较低,能够实现无缝切换。     

一种基于无线局域网的移动IP快速切换方案

为了使移动节点在无线局域网环境中进行快速有效的切换，我们提出了一种基于管理域的快速切换方案。该方案将多个相邻的无线局域网组成一个单独的域，采用层次管理方式，使域内各个子网通过专用的Mac桥连接，减少了移动节点域内切换过程中产生的注册时延和数据包的丢失。     

基于实验方法的移动IPv6切换性能研究

移动IPv6标准比移动IPv4在移动性、安全性、扩展性和路由效率等很多方面有了明显改进，成为解决移动IP潜在的最优方案之一。而切换是移动IPv6的关键技术之一，透明、平滑、快速的网络切换是保证移动节点在移动过程中保持不间断网络连接的基础。该文基于Linux系统建立了移动IPv6实验床，对其MAC层、IP层切换做了一系列实验研究。根据对比实验研究，得出无线网络ESSID和频道等因素对切换性能的影响。通过对实验数据的统计分析，得到各主要切换步骤的时延分布，提出了改进切换性能的几种方法。     

异构无线网络中TCP Vegas算法的研究与改进

异构无线网络是将不同接入技术、不同性能的网络融合到一起构成的单个逻辑网络。异构无线网络中,TCP端到端的拥塞控制机制对网络的健壮性和稳定性具有非常重要的作用,因此是网络研究的一个热点问题。针对异构无线网络中移动节点发生垂直切换时传输层性能下降的特点,提出了一种基于TCP Vegas的传输层拥塞控制算法B-Evegas。给出了垂直切换发生时的传输控制方法,垂直切换后拥塞窗口的恢复采用带宽估计与分段增加策略,并引入了快速恢复机制,在拥塞窗口过大时根据链路的时延指数性地减小拥塞窗口。仿真结果表明,该算法是合理的,可以有效提高垂直切换发生后TCP连接的吞吐量或者减小数据包的传输时延。     

可避免数据包乱序的网络层软切换方法及其性能分析

随着异构无线网络的融合和全IP网络的推广,网络层软切换方法不断演进,用以提高垂直切换的性能.但是,现有的软切换方法在下行垂直切换过程中会造成严重的数据包乱序.为此,文中在讨论下行垂直切换时数据包乱序的原因之后,提出了一种新型网络层软切换方法——SHORDER.该方法根据移动终端与其家乡代理之间的交互信令对终端所收数据包进行适当的缓存,能有效避免移动终端因下行垂直切换接收到乱序的数据包.该方法所具有的网络层独立性使其能与各种传输层协议及其改进协议相兼容.此外,文中还从理论上定量地分析了所提方法对TCP应用的切换时延、有效吞吐量及拥塞窗口的影响,并与现有的典型网络层软切换方法进行了比较.通过比较,得出了SHORDER机制的适用条件,并基于此,进一步改进了SHORDER方法.最后,在原型系统上的实验显示出了所提机制便于部署的优点以及该机制在其适用条件下的良好性能.此外,实验结果还显示出与数值分析结果的一致性.     

移动互联异构网络下多终端协同的垂直切换决策算法

针对移动互联网用户的多终端协同的垂直切换问题,提出一种UMTS与WLAN异构网络环境下的多终端协同的垂直切换决策算法,其包含切换时间判断与多终端协同算法。首先利用模糊逻辑判断网络切换时机,然后综合考虑主观因素和客观因素,采用AHP（Analytic Hierarchy Process）合理定义权值并结合TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）实现不同接入策略的性能评价,为用户提供最佳QoE（Quality of Experience）的多终端协同方案。实验结果表明：所提方法和基于迟滞算法相比,切换次数平均降低7.9次,切换失败率平均降低2.25%;网络选择结果与应用需求和用户需求保持较好的一致性。实现了多终端协同用户在异构网络环境下高效实时的垂直切换。     

Multimedia Multicast in Mobile Computing: Handoff Management

With rapid technological advances being made in the area of wireless communications it is expected that, in the near future, mobile users will be able to access a wide variety of services such as multicast distribution of multimedia streams. These services are characterized by the integrated processing of different media types, such as audio and video. Different multimedia streams must be played out in a synchronized way. However, due to the asynchronous nature of the communication (packets or radio), some problems can disrupt the synchronization such as delay jitter. In this paper, we present a synchronization protocol for multicast of multimedia streams. It allows a mobile host to playback continuously a multimedia stream. When a mobile host moves from cell to cell, the scheme allows continuous playback. The mechanism used is based on the pre-buffering of media units. We present a computation of the handoff time and a mechanism for the restoration of the initial buffer size. Simulation results show that, when resources are already reserved, the handoff time is bounded and the buffer takes again its initial size.     

OmniCon: a Mobile IP‐based vertical handoff system for wireless LAN and GPRS links

Wi‐Fi based hotspots offer mobile users broadband wireless Internet connectivity in public work spaces and corporate/university campuses. Despite the aggressive deployment of these hotspots in recent years, high‐speed wireless Internet access remains restricted to small geographical areas due to the limited physical coverage of wireless LANs. On the other hand, despite their lower throughput, cellular networks have a significantly wider coverage and are thus much more available. Recognizing that 2.5G or 3G cellular networks can effectively complement wireless LANs, we set out to develop a vertical handoff system that allows mobile users to seamlessly fall back to such cellular networks as the general packet radio service (GPRS) or 3G whenever wireless LAN connectivity is not available. The resulting handoff mechanism allows a network connection of a mobile node to operate over multiple wireless access networks in a way that is transparent to end user applications. In this paper, we present the design, implementation, and evaluation of a fully operational vertical handoff system, called OmniCon, which enables mobile nodes to automatically switch between wireless LAN and GPRS, based on wireless LAN availability, by introducing a simple extension to the existing Mobile IP implementation. We discuss the design issues in the proposed vertical handoff system for heterogeneous networks, including connection setup problems due to network address translation, and the disparity in link characteristics between wireless LANs and GPRS. A detailed performance evaluation study of the OmniCon prototype demonstrates its ability to migrate active network connections between these two wireless technologies with low handoff latency and close to zero packet loss. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于双阀门值的自适应无缝切换

WLAN和GPRS网络是两种使用最广泛的无线网络技术，两者具有很强的互补性。WLAN能提供较高的数据速率．但只适合热点地区应用。GPRS能提供随时在线的连接，但数据速率较低。假如用户能在两者之间无缝切换，无线数据服务的性能和灵活性将得到极大提高。WLAN／GPRS融合网络可以提供随时随地的无缝接入和移动计算。论文主要基于WLAN网络的可用性、尽可能使用WLAN以达到既高速又廉价的无线接入服务，研究WLAN和GPRS的无缝切换，提出基于双阀门值的自适应无缝切换算法，仿真实验证明这种算法在切换次数和尽可能使用WLAN之间取得较好的平衡。