[发明专利]基于移动预测的异构网络预切换方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及基于移动预测的异构网络预切换方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，异构无线网络已受到越来越广泛的关注。当用户的多模终端具备访问多个覆盖网络的功能时，异构无线网络的切换问题变得尤为重要。在切换过程中，不仅需要考虑同种网络小区间的水平切换，还要考虑不同网络间的垂直切换。垂直切换作为移动终端在不同类型接入网络间的一种移动性切换模式，是多种网络融合的基础，也成为异构无线网络发展的关键特征和核心技术。

异构无线网络间的垂直切换流程需要使用预切换机制，预切换是指当移动终端在当前网络链路未断开之前，就开始目标网络接入的操作过程。在异构无线网络下，多模终端实时检测当前服务网络的链路质量，当链路质量下降超过预切换门限值时，终端立即向上层服务实体发送相应的LGD(Link_Going_Down)事件消息。切换管理模块在接收到该事件消息后，将会激活对应的目标网络接口，并开始连接目标网络。在断开当前服务网络链路之前预先完成目标网络的接入，这样可以很大程度上降低切换过程中的数据丢包率。预切换机制根据切换门限值作为启动切换操作的标志，通过切换协议预先扫描信道，显著降低了因路由更新的滞后而造成的数据分组丢失和切换延时。目前，国内外学者已经对预切换机制切换协议做了大量研究，主要思想是通过改进切换协议来保证网络较小的切换时延。其中，许多研究集中在信道掩码的预先信道扫描方法上，该类算法主要在预先信道扫描的过程中对扫描到的接入节点进行数据包的预转移和预恢复操作，有效降低了系统的切换时延。但其切换门限值设置较高，终端在信号质量较好的情况下也会进行预切换操作，导致当前网络资源利用不充分。为此，基于自适应门限的预切换机制获得了极大的关注，该机制能够根据业务类型和当前网络的负载情况，自适应调整切换门限系数，设置符合当前网络信号质量的门限，由于终端在移动过程中的速度和当前网络的信号质量不停地变化，因此如何根据这些变化设置合理的门限成为了预切换机制研究的关键。但是在传统的自适应门限值的预切换算法中，设置门限值时需要用到移动终端下一时刻的位置信息，而现有的算法并没能对位置信息做出合理地估计，而是将其近似替代，这样导致设置的门限值会出现一定偏差，资源利用不充分的问题仍然存在。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了基于移动预测的异构网络预切换方法。它包括以下步骤：

1)将终端进行预切换的物理时延作为记录终端移动信息的时间间隔Δt；根据移动终端内置的GPS以Δt的时间间隔对其位置信息进行记录，移动终端的位置信息包括终端的坐标、速度和接收到当前网络WLAN的信号质量Q_j；

2)由步骤1)给出的移动终端的位置信息，根据移动预测算法预测终端t_j+1时刻的位置坐标并通过信号质量计算公式预测t_j+1时刻的终端信号质量Q_j+1；

3)设定最差信号质量Q_LD＝9.8064×10^-10W，将其与Q_j+1进行比较，若Q_j+1∈(9.7×10^-10，1.8×10^-9)，则进行下一步骤，否则返回步骤1)；

4)根据终端在t_j时刻坐标和终端在t_j+1时刻的坐标的预测值计算预切换的门限系数a；并得到预切换门限值Q_LGD；

5)将预切换门限值Q_LGD分别与Q_j、Q_j+1进行比较，若Q_j＞Q_LGD且Q_j+1＜Q_LGD，则进入步骤6)；若Q_j＞Q_LGD且Q_j+1＞Q_LGD，则返回步骤1)；

6)当终端信号质量下降至Q_LGD时，开始执行预切换过程，完成后返回步骤1)。

所述步骤2)包括以下步骤：

201)采用步骤1)中的时间间隔Δt，在历史记录中取前n个时刻终端的移动速度与终端的当前速度一并作为预测样本值，n取5～8；

终端速度为矢量，则给定的n+1个样本值以矢量形式将其分解在x，y轴上的坐标表示如下式所示：