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.     

基于加速度预测的异构网络切换算法

本文为高速移动终端提供一种基于加速度预测的异构网络垂直切换算法,使用场景如高速公路的直线路段.利用加速度预测算法得到下一采样时刻的速度,将预测速度与采样时间相乘得到终端运动距离,然后将所得到的运动距离与当前终端的位置进行矢量叠加得到下一时刻的位置.最后利用距离与信号强度之间的关系分别对下一采样时刻的WIMAX网络和LTE网络的信号强度进行预测.根据预测到的信号强度,结合经典的基于驻留时间和迟滞电平算法,提出了一种有效解决乒乓效应和切换延时的异构网络切换算法.通过实验可得,相比较于传统基于驻留时间算法,本算法在保证信号强度可靠的前提下,能减少约10%切换的次数,并降低切换延时.     

自适应门限的异构无线网络预切换机制

以无线局域网（WLAN）和WiMAX网络融合构成的异构网络为研究对象,研究了多模移动终端基于FMIPv6机制完成异构无线网络之间垂直切换的操作流程。针对垂直切换过程中使用固定门限值预切换机制存在的不足,提出了一种自适应门限预切换机制,并详细分析了垂直切换过程中目标网络接入时延,从而为所提出的自适应门限值预切换机制提供了理论依据。在仿真部分,扩充了NS2仿真平台上已有的功能模块,从而验证了所提出的自适应门限预切换机制的性能。     

基于业务需求的速度自适应垂直切换算法

下一代网络(NGN)是一种采用不同无线接入技术的融合网络,在这种融合的网络环境中,不同无线接入技术间的垂直切换成为重要的研究课题。但是现有的垂直切换算法少有考虑用户业务对网络的实际需求偏好以及用户的移动性,大多以网络端的属性值作为切换判决指标。为了解决上述问题,提出了一种基于业务需求的速度自适应垂直切换算法,并通过速度因子以及网络属性因子矩阵来补偿因节点运动而对无线链路质量造成的损耗,自适应调整业务对网络属性因子需求的权重,从而支撑节点做出有效的切换判决,最终实现速度自适应的能更好地服务于应用业务的垂直切换。仿真实验表明,该算法能有效地克服乒乓效应,且与其他切换算法相比有较高的数据包吞吐率。     

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。     

基于等效SINR的VLC与WiFi垂直切换算法

针对室内可见光异构通信网络中,现有切换算法无法感知不同网络服务质量,不能保证用户始终获得最优网络服务的问题,提出一种基于等效SINR的VLC（visible light communication,可见光通信）与WiFi垂直切换算法。算法将达到相同最大传输速率作为转换条件,把VLC SINR转换为等效的WiFi SINR,在此基础上实现切换触发和判决。首先,根据目标网络和服务网络SINR差值与设定切换门限的对比结果进行切换触发;然后,考虑到VLC易受遮挡干扰影响的特点,引入驻留定时器进行切换判决,保证判决准确性。仿真实验表明,该切换算法能保证用户接入到提供最大传输速率的网络中,并且对于不同VLC网络布设和室内光环境影响都具有较好的适应性,更加适合室内融合VLC异构通信网络。     

一个具有链路层支持的快速Mobile IP切换算法

由于目前流行的Mobile IP切换都假定了IP层无法得到链路层信息,所以,只能通过周期性地广播代理广告来实现位置移动检测,因而浪费了无线带宽,延长了切换时间,降低了TCP性能.一方面随着无线网络带宽的不断增高(当前的带宽已达到2Mbps),无线链路上的信息传输延迟将越来越小;另一方面,在移动计算环境中,如果IP层能够及时获得一些无线链路层的信息,那么上述的缺点就能被有效地克服.本文提出了一种具有链路层支持的快速Mobile IP切换算法,分析了快速Mobile IP切换算法和三个已知切换算法的切换时间,并在我们已完成的宽带无线IP网络中对上述切换算法进行了对比实验.理论分析和对比实验均表明快速Mobile IP切换算法的延迟降低了一个数量级且极大地改善了TCP性能.     

基于速度预测的异构网络切换算法

为高速移动的用户提供一种基于速度预测的异构网络垂直切换算法,使用场景如公路的直线路段.根据直线道路场景的特点,结合驻留时间算法设计了一种基于速度预测的垂直切换算法.该算法通过创建速度矩阵以及与速度矩阵相对应的权重矩阵,经过数学运算,求得下一时刻的速度和终端的位置,然后结合传统算法得到切换判决.由仿真得到,在相同的环境及可靠的信号强度下,与经典的算法相比较,新算法虽然增加了切换次数,但有效减少了切换延时.     

UMTS与WiMAX之间的网络切换技术研究

通用移动通信系统（UMTS）为移动用户提供了较广阔的覆盖范围,而无线广域网WiMAX能在局部热点地区提供较高的接入带宽。两种网络的显著优势能够相互结合,为处于异构网络覆盖的地区提供无缝连接。在分析WiMAX与UMTS 的融合结构和切换的基础上,提出了一种以接收信号强度（RSS）、迟滞电平和迟滞时间的结合作为切换判决基准的切换策略,并且在判决过程中,对实时与非实时业务进行了区分。仿真结果表明,该切换决策能有效减少“乒乓效应”和时延。     

一个具有链路层支持的快速Mobilee IP切换算法

由于目前流行的Mobile IP切换都假定了IP层无法得到铁路层信息，所以，只能通过周期性地广播代理广告来实现位置移动检测，因而浪费了无线带宽，延长了切换时间，降低了TCP性能．一方面随着无线网络带宽的不断增高(当前的带宽已达到2Mbps)，无线链路上的信息传输延迟将越来越小；另一方面，在移动计算环境中，如果IP层能够及时获得一些无线铁路层的信息，那么上述的缺点就能被有效地克服．本文提出了一种具有链路层支持的快速Mobile IP切换算法，分析了快速Mobile IP切换算法和三个已知切换算法的切换时间，并在我们已完成的宽带无线IP网络中对上述切换算法进行了对比实验．理论分析和对比实验均表明快速Mobile IP切换算法的延迟降低了一个数量级且极大地改善了TCP性能．     

An Efficient Handoff Decision Algorithm for Vertical Handoff Between WWAN and WLAN

Vertical handoff is one significant challenge for mobility management in heterogeneous wireless networks. Compared with horizontal handoff, vertical handoff involves different wireless network technologies varying widely in terms of bandwidth, delay, coverage area, power consumption, etc. In this paper, we analyze the signal strength model of mobile node and present a new vertical handoff decision algorithm. This algorithm can adapt to the change of mobile node＇s velocity and improve the handoff efficiency significantly. We analyze the algorithm＇s performance and the effect of different parameters on handoff triggering. In addition, we propose three performance evaluation models and verify the algorithm＇s feasibility and effectiveness in simulations.     

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.     

异构无线系统中一种改进的垂直切换方案

针对异构无线系统垂直切换需要综合考虑多种因素的特点,提出了一种改进的垂直切换方案。方案首先考虑网络费用,对原方案的代价函数进行改进。然后根据电池电量,分别采用不同的切换方法。最后将切换语音呼叫留在原网络,以达到减小频繁切换的目的。仿真结果表明,本方案较原方案很好的减小了系统阻塞率、平均切换次数和平均通话费用,有效提高了系统性能,具有现实意义。     

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。     

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．     

WLAN与蜂窝混合网络有效的信道切换策略

针对无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)与蜂窝混合网络,提出一种具有抢占蜂窝网络信道的切换策略。当使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖区域时,只有在该终端所使用的信道被抢占时,该机制才进行垂直切换以减少因切换造成的时延与丢包;建立了该切换策略的三维马尔可夫模型,分析了WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的性能。详细的仿真结果证明了提出的模型的有效性,当WLAN覆盖面积比例为0.2时,信道抢占概率最大;当终端移动速度达到100km/h时,信道被抢占的概率是移动速度为20km/h的3倍;提出的信道切换策略与随机切换策略相比,显著地降低了业务的丢包率与传输时延。     

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。     

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。