[发明专利]基于GPS位置信息的运动感知垂直切换方法

说明书

技术领域：

本发明属于通信领域，具体涉及异构网络切换领域

背景技术

下一代网络集成了多种无线接入技术，各种网络相互协作，优势互补，为用户提供性能更好的无线连接，实现“ABC”需求。由于不同网络的重叠覆盖，不同网络的位置区的划分的不同，需要有先进的位置管理技术。因此，下一代网络中的移动性管理技术也是人们研究的热点。仅就切换管理而言，就需要时刻检测周围的无线环境，自动选择出最佳的网络并无缝地切换到这个最佳网络，需要完成不同技术之间的无线资源联合利用与负载均衡。

在移动通信网络覆盖范围内，用户不断移动时，就有可能移出当前服务基站的覆盖范围，就需要切换到新的基站，以保证会话的连续性和可靠性。传统方法一般采用基于历史信息的移动预测算法[Wonjun L，Eunkyo K.Movement—aware vertical handoff of WLAN and mobile WiMAX for seamless ubiquitous access[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics，2007，53(4)：1268—1275]和基于RSS的运动预测算法[Chen Gu，Mei Song.GPS information assisted handoff mechanism in heterogeneous wireless networks[C]，Communications Technology and Applications，2009：737—743]，通过考虑终端的运动速度、运动方向来判断对切换造成的影响。一个快速移动的终端不应该切换到覆盖半径很小的网络，否则会导致不必要的切换，甚至会导致会话终端。对终端位置信息的获取以及对终端运动趋势的预测，直接影响切换判决的效益。

GPS是以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，能全天候、全时间、连续地提供精确的三维地理、三维速度及时间信息。目前很多移动终端已经安装有GPS系统，可以周期性的获取终端的位置坐标信息及运动参数，为用户提供定位和导航服务。可以将这些位置信息用于垂直切换判决中[Fazida A，Mahamod I.Location—aided scanning mechanism using GPS during handoff process in mobile WiMAX[C].2012IEEE Symposium on Wireless Technology and Applications，2012：22—26]。

文献[刘敏，李忠诚，过晓冰.一种基于速度感知的垂直切换算法[J].电子学报，2008，36(6)：1198—1201]提出了基于运动感知的垂直切换算法，该算法通过GPS等技术获取终端的位置信息，利用这些信息估测终端的运动速度以及终端在某基站覆盖范围内的滞留时间。将滞留时间作为一个切换判决参数，通过参数的大小估测用户是否将在短时间内离开基站，以此作为辅助判决依据。

该算法考虑了用户的运动状态，但没有考虑用户的运动形式。该算法在求解滞留时间时，采用的是终端的运动速度。但是影响用户与基站之间的距离的速度不是用户的运动速度，而是用户速度在半径方向上的速度分量。情形如用户围绕基站做圆周运动，接收信号强度RSS基本不会变化，即用户运动速度大但与基站距离不变。

文献[Feng He，Furong Wang.Position aware vertical handoff decision algorithm in heterogeneous wireless networks[C].International Conference on Wireless Communications，Networking and Mobi le Computing，2008：1-5]采用基于RSS移动预测的垂直切换算法。由于接受信号强度和终端与基站之间的距离有直接的联系，可以根据接收信号强度RSS的变化来估测终端与基站之间的距离变化。通过RSS的历史记录估测运动速度大小，然后估计出终端在某基站覆盖范围内的滞留时间，进行辅助判决，这可以减少不必要的切换，提高通信质量。

由于接收信号强度容易受到各种噪声的影响，该算法对终端运动状态的预测存在较大的误差。可以对接收信号强度RSS采样值进行处理，如对接入信号强度RSS进行卡尔曼滤波处理，最小二乘法多项式拟合处理等方法来降低噪声影响，虽然可以减少RSS的随机误差，但还是存在较大误差，同时对RSS的处理增加了算法的复杂度，增加了系统开销。该方案对高速运动的终端预测误差较大。