异构无线网络垂直切换技术综述

垂直切换是多网融合的基础,是实现异构网络互通、支持不同接入方式无缝衔接的核心技术,目前正在受到业界的重点关注,并成为学术界研究的热点问题。随着无线移动通信技术向接入多元化、网络一体化和应用综合化的方向发展,各种蜂窝移动接入、宽带无线接入和固定接入将共同接入基于IP的统一核心网络,通过网络间的垂直切换,支持用户的移动性和移动过程中业务的连续性。首先给出了垂直切换的定义和基本概念,介绍了垂直切换的分类和基本流程,随后详细论述垂直切换的切换判决和切换执行2个环节。针对切换判决,总结了现有判决算法,重点评述各代表算法工作原理并剖析论其特点和存在的不足。针对切换执行,详述了现有垂直切换执行机制的工作原理和适用场景,并分析其优缺点。最后,对未来垂直切换技术的研究方向进行了展望。     

一种基于上下文感知的垂直切换技术研究

未来网络的发展趋势是各种无线接入网络共存的异构网络环境,而垂直切换技术是融合多个异构接入网络的关键技术之一,垂直切换包括三个阶段,即系统发现、切换决策和切换执行。文中主要研究了基于上下文感知的垂直切换判决策略,并与移动垂直切换技术相结合,实现了WLAN/UMTS网络间的垂直切换,通过仿真表明该方法在吞吐量和切换时延方面都得到改善。     

一种基于速度感知的垂直切换算法

 未来的4G网络不是由单一的接入方式构成,而是采用不同的无线接入技术的多种网络的融合.不同网络接入技术间的切换称为垂直切换.本文提出了一种基于速度感知的垂直切换算法,不需确切的节点坐标和速度信息,利用接收信号强度的历史测量数据来表征节点运动速度的影响,提高对切换触发时机的准确判断.该算法可以自动调整以适应不同的节点运动速度,有效提高垂直切换的效率.仿真试验表明该算法能有效提高垂直切换的性能.     

无线异构网络的垂直切换判决算法

传统上的水平切换处理方法已经应用在同一接入技术的网络中（如无线蜂窝网络）。随着多种异构无线网络的出现,下一代网络必须支持垂直切换技术以保证用户从一个网络切换到内一个网络时仍然保持连接,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。对使用层次分析法进行垂直切换技术的工作原理及应用环境进行了分析,提出同时使用多种切换技术以解决不同环境下的切换问题。     

异构无线接入网络中的通用链路层技术

如何实现异构环境下的多种无线接入网络融合以及多种无线接入技术之间的协同工作,是未来移动通信研究的主要内容。通用链路层(GLL)基于可重配置的链路层平台,完成不同无线接入技术的协同工作,从而实现了无缝和无损的垂直切换。通用链路层作为解决异构网络协同工作的一种新型技术,已经引起了相关研究领域的广泛关注。通用链路层可以划分为通用和特殊功能部分,并且在垂直切换中具有一套独特的执行过程。相比其他异构接入方案,通用链路层在切换执行的性能方面具有优势。     

车联网中基于贝叶斯决策的垂直切换方法研究

车辆需要在车联网的异构无线网络环境下进行垂直切换,针对垂直切换技术普遍不能支持 WAVE, WiMAX和3G cellular间的垂直切换这一问题,提出了一种基于贝叶斯决策的垂直切换算法。首先,根据接入网络的信号强度、传输速率、误码率和网络阻塞率以及车辆终端的速度和运动趋势建立多条件相关的切换概率分布,计算出切换先验概率;然后通过贝叶斯决策算法计算后验概率并进行决策分类,从而选取最优网络接入。仿真实验结果表明,该算法不仅有效地实现WAVE,WiMAX和3G cellular无线接入技术之间的垂直切换,而且避免了乒乓效应,保证了网络及时更新。     

多网络共存下基于贝叶斯的垂直切换算法

针对目前的垂直切换技术普遍不能满足多网络下的切换问题,提出了一种改进的基于贝叶斯决策的垂直切换算法。首先根据接入终端网络的信号强度、网络负载、误码率和网络阻塞率以及用户业务对网络的实际需求偏好建立多条件相关的切换概率分布,计算出先验切换概率;然后通过贝叶斯决策算法计算出后验概率来进行判决比较,从而选取最优的接入网络。仿真结果表明,该算法不仅能有效地实现不同接入技术之间的垂直切换,从而减少不必要的切换,提高了切换成功的概率,而且还能在维持各网络平均负载达到30%~40%时减轻通信热点的阻塞情况,为用户提供更优的服务质量。     

改善用户体验的垂直切换算法

针对由超密集异构无线网络的超高动态性而引起掉话率不断增长的问题,并考虑到以往基于模糊逻辑相关垂直切换算法的较大时间开销,该文提出一种改善用户体验的垂直切换算法。首先利用5G核心访问和移动管理功能发现终端附近的所有候选网络,同时,利用自组织网络技术的环境感知能力,随时监测网络的运行状况,主动维护网络之间的邻居关系表。然后,引入动态模糊神经网络(DFNN)算法来执行切换判决,将获取到的网络参数数据作为该系统的输入,动态生成对垂直切换有效的规则库,经学习之后,计算得到输出判决值,从而为终端选择最佳接入网络。最后,仿真结果表明,该算法能够明显改善垂直切换过程中的掉话情况,降低切换失败概率。同时,与其他同类算法的时间消耗相比,该算法能够维持在一个较低的水平。     

基于区间二型模糊神经网络的垂直切换算法

在超密集异构无线网络中,针对传统垂直切换算法无法同时描述网络状态的模糊性和随机性,导致网络性能得不到有效提升的问题,提出一种基于区间二型模糊神经网络的垂直切换算法.重构了两阶段判决算法:在网络预筛选阶段,定义了历史接入率,结合当前候选网络集的数目设置阈值.根据接收信号强度和剩余可用带宽,对用户接收范围内的所有网络进行初步筛选;再在垂直切换判决阶段,将剩余候选网络的时延,丢包率以及误码率作为区间二型模糊神经网络的输入,利用前馈神经网络的结构完成模糊逻辑推理,经训练之后计算得到输出判决值,从而选择最佳接入网络.实验结果表明,该算法能在保证时间开销较低的同时,有效降低切换决策的错误概率,减少切换失败和切换次数,提升网络总吞吐量.     

异构网络融合中的QoS与通信容量研究

使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有服务质量（QoS）保证的服务,同时提高网络的覆盖范围和通信容量,是异构网络融合必须考虑并解决的关键问题。异构环境下具有QoS保证的关键技术研究以及通信容量分析是异构网络融合的重要研究内容。异构网络融合中具有QoS保证的关键技术研究主要在呼叫接入控制（CAC）算法、垂直切换算法、异构资源分配算法和网络选择算法等无线资源管理算法方面。在异构网络融合系统中使用新颖的多跳网络结构可以扩大网络的覆盖范围,降低传输功率,增加系统通信容量和吞吐量。     

异构无线网络的自适应垂直切换判决算法

在未来的异构环境中,网络间的垂直切换将对QoS保证产生重要影响。针对移动终端在异构网络间切换不理想的问题,提出了一种自适应的垂直切换判决算法。采用基于用户多应用的代价函数对接入网络进行评估与选择,综合考虑移动终端当前的电池电量,判断当前业务是否需要进行网络切换,使移动终端能自适应地进行切换判决。仿真结果表明,该算法可以有效地延长移动终端的工作时间,减少乒乓效应,提高系统的切换性能,改善业务的QoS。     

异构网络中基于终端决策的通用垂直切换算法

垂直切换是异构网络中的关键技术,目前已有的垂直切换算法大多是针对特定的网络或切换过程的某个环节,提出一种与网络类型无关的通用垂直切换算法,仿真结果表明该算法在支持多任务,有效利用能量方面比传统方法有很大的改进.     

A new handoff management system for heterogeneous wireless access networks

In heterogeneous wireless access networks, each mobile terminal may frequently need to change its base station (BS); this change is called a ‘handoff’. BSs have static parameters, which are related to their radio access technologies (RATs); however, they also contain dynamic parameters such as load and signal quality. Therefore, the problem of handoff decision includes two subproblems of RAT selection and BS selection. In this paper, first a ‘heterogeneous handoff management system’ for gathering all different required parameters is proposed. Second, a RAT Selection algorithm based on analytic hierarchy process and a BS Selection algorithm based on data envelopment analysis are designed. Finally, by means of ‘weight restriction’ technique, we develop a method for studying the impact of RAT Selection parameters on the performance of the network. Simulation results indicate that RAT Selection parameters have significant impact on the bandwidth utilization, energy consumption and the whole satisfaction of the users in heterogeneous wireless access networks.Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

无线异构网络中带有动态权值的新型垂直切换算法

In order to enhance the quality of vertical handoff in an overlay wireless network, multiple attributes are taken into account when optimizing the vertical handoff decision including user-based and network-based QoS factors. In this paper, we develop a novel vertical handoff algorithm in an integrated 3G cellular and Wireless LAN networks. The proposed algorithm can adjust the weight of each QoS attribute dynamically as the networks change, trace the network condition and choose the optimal access point at transient regions. Simulation results show that this algorithm is able to provide accurate handoff decision, resulting in small unnecessary handoff numbers, good performance of throughput and handoff delay in heterogeneous environments.     

蓝牙网络接入点频繁路径选择切换算法

蓝牙网络接入点切换问题的研究对于解决蓝牙移动性有很重要的现实意义。提出了一种频繁路径选择算法,接入点实时检测同移动点间链路,根据接收功率强度和前一段时间从当前位置切换到相邻接点的概率,确定最佳侯选接入点集,当从当前接入点AP接收到的功率下降到1个阈值时,移动主机MH开始切换。这种算法能够减少不必要的切换,降低链路负荷,而且切换时间较短。     

Multi-Dimensional Adaptive SINR Based Vertical Handoff for Heterogeneous Wireless Networks

Vertical handoff in next generation heterogeneous wireless networks is a multi-dimensional issue. In this article we propose a multi-dimensional adaptive SINR based vertical handoff algorithm (MASVH) which uses the combined effects of SINR, user required bandwidth, user traffic cost and utilization from participating access networks to make handoff decisions for multi-attribute QoS consideration. Simulation results confirm that the new MASVH algorithm improves the system performance in terms of higher throughput and lower dropping probability, as well as reduces the user traffic cost for accessing the integrated wireless networks.     

A Simple and Robust Vertical Handoff Algorithm for Heterogeneous Wireless Mobile Networks

Wireless networking is becoming an increasingly important and popular way of providing global information access to users on the move. One of the main challenges for seamless mobility is the availability of simple and robust vertical handoff algorithms, which allow a mobile node to roam among heterogeneous wireless networks. In this paper, motivated by the facts that vertical handoff procedure is done on mobile nodes and battery power may be one crucial parameter for certain mobile nodes, a simple and robust two-step vertical handoff decision algorithm is proposed for heterogeneous wireless mobile networks. To the best of our knowledge, this is the first vertical handoff algorithm that takes the classification of mobile nodes into consideration, one is resource-poor mobile nodes, and the other is resource-rich mobile nodes. This new feature makes it more applicable in the real world. In addition, dynamic new call blocking probability is firstly introduced by this paper to make handoff decision for wireless networks. The experiment results have shown that the proposed algorithm outperforms traditional algorithms in bandwidth utilization, handoff dropping rate and handoff rate.     

基于灰预测模型的蓝牙网络切换算法

蓝牙网络接入点切换问题是构建蓝牙网络必须考虑的关键问题,而蓝牙特点给接入点切换的实现带来了极大挑战。提出了一种基于灰预测模型的蓝牙网络切换算法,该算法对链路质量信息的数量和分布特征没有苛刻要求,仅用少量样本数据就可以预测出下一时间链路质量,当预测值低于阈值时,接入点搜索网络拓扑结构找出最佳接入点集合,并实时监测切换终端与集合中接入点之间链路质量,预测出下一时刻链路质量,当切换终端链路质量预测值低于另一阈值时,接入点选择最佳接入集合中预测值最佳的接入点完成切换。该算法预测过程可以动态地调整参数,实现自适应预测,提高了预测的精度。仿真结果表明,使用该算法减少了终端切换时延以及误切换概率。     

Provision of quality of service in wireless fourth generation networks

A key word describing next generation wireless networks is ‘seamless’. Wireless fourth generation (4G) networks represent a set of new technologies that will enable seamless integration of various wireless access systems, while targeting to support various sophisticated and quality of service constraining applications, such as high‐speed data services and multimedia services. This paper first proposes an architecture for 4G networks. The most significant feature of this architecture is its flexibility, openness and ability to enable seamless handoff in a single logical overlay network composed of many heterogeneous access networks. A medium access control (MAC) protocol for basic access networks is then introduced. A generic scheduling scheme, named CS‐EDF (channel state‐earliest deadline first) and the details of an efficient handoff management method are also briefly introduced. The bandwidth utilization, handoff resources reservation, and scheduling scheme performances of the proposed schemes are discussed. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.