一種ieee 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換判決方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換判決方法，涉及無線網絡技術領域。該方法運用在MS中，通過在每個MS中構造一個鄰近接入點信息列表(NAIL)來存儲FLR和RSSI信息，并且以很短的時間間隔Twin定期地更新這些信息。在該方法中，丟幀率(FLR)信息被作為切換觸發(fā)指標，在目標AP選擇階段，該方法使用多項式回歸法來預測RSSI，并結合FLR信息來選擇切換的目標AP。因為預測的RSSI代表無線鏈路的變化趨勢，而FLR信息代表當前的無線鏈路狀態(tài)，因此通過利用這兩個指標，該方法能夠減少總的切換時間和無效的切換次數，有效地避免乒乓效應。
【專利說明】
一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換 判決方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及無線網絡技術領域，特別涉及一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與 接收信號強度的切換判決方法。
【背景技術】
[0002] 無線局域網(WLAN)是計算機網絡和無線通信技術相結合的產物，無線局域網作為 一種實現無線寬帶IP接入的典型形式，由于具有支持移動接入，組網靈活快捷，維護費用低 和可擴展等優(yōu)點，使得WLAN的應用日益廣泛。
[0003] 近年來，隨著移動數據流量的爆炸式增長，越來越多移動數據流量從蜂窩網向無 線局域網(WLAN)卸載。為了滿足用戶的無線接入和移動流量的卸載需求，越來越多的WLAN 網絡被部署。由于WLAN接入點(AP)的覆蓋半徑較小，為了完整的覆蓋某一區(qū)域，一個WLAN網 絡中往往需要部署很多AP。當用戶在網絡中移動時，移動終端可能會穿越幾個不同的AP覆 蓋區(qū)域，從而導致多次切換。在切換的過程中，移動終端與AP間的數據通信會暫時中斷，過 長的中斷時間會嚴重降低用戶的體驗。因此為了向用戶提供持續(xù)的網絡接入服務，切換的 過程需要盡快的完成。
[0004] 根據IEEE 802.11協議規(guī)范，當一個移動終端(MS)從一個AP的覆蓋區(qū)域移動到另 一個AP的覆蓋區(qū)域時，必須斷開與當前AP的鏈路連接，并與新的AP重新建立連接后才能繼 續(xù)與對端節(jié)點進行通信。一個完整的切換過程包括三個階段：（1)切換初始化:這個階段MS 通過實時的檢測無線鏈路的狀態(tài)變化來決定是否執(zhí)行切換；（2)切換準備:在這個階段，MS 通過切換判決算法選擇切換目標AP; (3)切換執(zhí)行:這個階段無線鏈路被從之前的AP迀移到 新的AP上。其中前兩個階段可以理解為何時開始切換和切換到哪個AP。
[0005] 現有的WLAN切換判決主要是依據接收信號強度信息。當一個MS接收到其當前連接 的AP的信號強度RSSI低于某一閾值時，MS就初始化切換過程。但是接收信號強度會由于各 種復雜的原因（多徑衰落、用戶移動等)而波動。此外，RSSI并不會由于干擾的存在而降低， 因此僅僅通過RSSI指標進行切換判決會導致嚴重的乒乓效應。
[0006] 為此，人們在WLAN切換判決方法方面做了很多研究。較為普遍的方法就是設置 RSSI遲滯值，只有當目標AP的RSSI大于當前AP的RSSI-定程度后才進行切換。但是該方法 在實際運用中效果并不好，因為RSSI遲滯值難以選取，過小的遲滯值仍然會導致乒乓效應， 過大的遲滯值會導致切換過晚或者不切換。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換判決方 法。通過使用本方法，可以減少移動終端在WLAN中切換的切換總時間，降低無效的切換次 數，避免乒乓效應。從而保障用戶的服務質量，提升用戶的體驗。
[0008] 本發(fā)明提出一種IEEE 802.11網絡中基于FLR與RSSI的切換判決方法，包括以下步 驟：
[0009] 步驟1:MS上電并進行初始化配置。完成初始化配置后MS掃描各信道上鄰近接入 點，并創(chuàng)建鄰近接入點信息列表(NAIL);
[0010] 步驟2:MS以一定的時間間隔Τ_更新鄰近接入點信息列表，需要更新的信息主要 包括丟幀率信息、RSSI信息和預測的下一時刻的RSSI值。
[0011] 步驟3 :MS根據NAIL中各ΑΡ的預測的下一時刻的RSSI值從大到小的順序將ΑΡ排序；
[0012] 步驟4:MS判斷當前連接的AP的丟幀率是否低于某一閾值P_threshold;
[0013] 如果當前所連接ΑΡ的丟幀率不低于所述閾值，轉步驟5;如果當前所連接ΑΡ的丟幀 率低于這一閾值，則轉步驟6。
[0014] 步驟5:該MS保持在該ΑΡ上，不切換；
[0015]步驟6:該MS從NAIL列表中的第一個AP開始，判斷該AP是否有丟幀率或者丟幀率小 于當前所連接的AP的丟幀率;如果所比較的AP沒有丟幀率或者丟幀率小于當前所連接的AP 的丟幀率，執(zhí)行步驟7;否則，如果所比較的AP有丟幀率且丟幀率大于當前所連接的AP的丟 幀率，執(zhí)彳丁步驟8;
[0016]步驟7 :MS選擇該所比較的AP作為目標AP;
[0017] 步驟8:繼續(xù)按照NAIL中AP的順序選擇下一個AP進行比較；
[0018]步驟9:如果遍歷完NAIL列表中的AP，都沒有找到目標AP，則保持在當前連接的AP 上，不切換。
[0019] 所述步驟2中，所述的時間間隔Twin為毫秒級，MS通過設置定時器來實現定期的 NAIL列表更新。
[0020] 所述步驟2中，MS使用多項式回歸法來預測下一個時刻的RSSI值。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0022]通過基于在WLAN切換過程中使用FLR和預測的RSSI作為切換判決指標，能夠降低 總體切換時間，減少無效的切換次數，避免乒乓效應的發(fā)生。從而保障用戶的服務質量，提 升用戶的體驗。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明中移動終端切換判決方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0025] 本發(fā)明提出了一種IEEE 802.11網絡中基于FLR與RSSI的切換判決方法。該方法運 用在MS中，通過在每個MS中構造一個鄰近接入點信息列表(NAIL)來存儲FLR和RSSI信息，并 且以很短的時間間隔T win定期地更新這些信息。在該方法中，丟幀率(FLR)信息被作為切換 觸發(fā)指標，在目標AP選擇階段，該方法使用多項式回歸法來預測RSSI，并結合FLR信息來選 擇切換的目標AP。因為預測的RSSI代表無線鏈路的變化趨勢，而FLR信息代表當前的無線鏈 路狀態(tài)，因此通過利用這兩個指標，該方法能夠減少總的切換時間和無效的切換次數，有效 地避免兵兵效應。
[0026] 圖1所示為本發(fā)明實施例中移動終端切換判決方法的流程圖，參照圖1，具體包括 以下步驟：
[0027] 步驟101 :MS上電并進行初始化配置。完成初始化配置后掃描Wi-Fi所有子信道上 鄰近接入點，并創(chuàng)建鄰近接入點信息列表(NAIL);
[0028] 所述的鄰近接入點信息列表結構如表1所示：
[0029]表1:鄰近接入點信息列表(ΝΑΕ)結構
[0030]
[0031] 其中，SSID表示移動終端掃描到的鄰近ΑΡ的服務集標識(SSID);字母C表示該移動 終端當前連接的ΑΡ，字母Τ表示移動終端選定的切換目標ΑΡ; Channel表示鄰近ΑΡ的工作信 道;FLR列表示移動終端連接到不同AP上后最近一次的丟幀率;Previous RSSIs表示移動終 端監(jiān)聽到的鄰近AP的接收信號強度;Predicted RSS表示移動終端根據之前的接收信號強 度預測到的下一時刻的接收信號強度。
[0032] 所述MS的Wi-Fi網卡同時運行于兩種模式，移動臺模式（STA mode)和監(jiān)聽模式 (monitor mode)，并通過監(jiān)聽模式來掃描無線信道上的鄰近接入點。Wi-Fi網卡的移動臺模 式（STA mode)用于移動終端與接入點正常通信，監(jiān)聽模式(monitor mode)用于監(jiān)聽鄰近AP 的信息從而更新鄰近接入點信息列表。
[0033] 步驟102:MS設置定時器，定時時間間隔為Twin(Twin的取值范圍為10ms~100ms);所 述的預測RSSI值采用多項式回歸法來得到。
[0034] 步驟103 :MS判斷定時器是否超時，若超時則進入步驟104,否則停留在步驟103;
[0035] 步驟104:如果定時器超時，則MS更新鄰近接入點信息列表，需要更新的信息包括 丟幀率信息、監(jiān)聽到的RSSI信息，同時根據監(jiān)聽到的RSSI預測下一時刻的RSSI值，并根據預 測的下一時刻的RSSI值將NAIL中的AP排序，按照從大到小的順序排序；
[0036] 步驟105:MS判斷當前連接的AP的丟幀率是否低于某一閾值P_threshold(閾值P_ threshold可以設定為當MS上的用戶業(yè)務性能出現明顯下降時的丟幀率），若低于該值則進 入步驟106，若不低于則直接進入步驟108;
[0037] 步驟106:如果當前所連接AP的丟幀率低于這一閾值，則該MS從NAIL列表中的第一 個AP開始，判斷該AP是否有丟幀率或者丟幀率小于當前所連接的AP的丟幀率，如果有滿足 條件的AP則進入步驟107,如果遍歷完NAIL列表中的AP都沒有滿足條件的AP則直接進入步 驟 108;
[0038]步驟107:所比較的AP沒有丟幀率或者丟幀率小于當前所連接的AP的丟幀率，MS則 選擇該所比較的AP作為目標AP，并重新設置定時器啟動；
[0039]步驟108:保持在當前AP，不進行切換，并重新設置定時器啟動。
[0040]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護 范圍之內。
【主權項】
1. 一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換判決方法，其特征在于： 包括以下步驟： 步驟1:MS上電并進行初始化配置，完成初始化配置后MS掃描各信道上鄰近接入點，并 創(chuàng)建鄰近接入點信息列表NAIL; 步驟2:MS以時間間隔Twin更新鄰近接入點信息列表，需要更新的信息包括丟幀率信息、 RSSI信息和預測的下一時刻的RSSI值； 步驟3 :MS根據信息列表NAIL中各AP的預測的下一時刻的RSSI值從大到小的順序將AP 排序； 步驟4: MS判斷當前連接的AP的丟幀率是否低于某一閾值P_thr e sho I d; 如果當前所連接AP的丟幀率不低于所述閾值，轉步驟5;如果當前所連接AP的丟幀率低 于這一閾值，則轉步驟6; 步驟5:該MS保持在該AP上，不切換； 步驟6:該MS從信息列表NAIL中的第一個AP開始，判斷該AP是否有丟幀率或者丟幀率小 于當前所連接的AP的丟幀率;如果所比較的AP沒有丟幀率或者丟幀率小于當前所連接的AP 的丟幀率，執(zhí)行步驟7;否則，如果所比較的AP有丟幀率且丟幀率大于當前所連接的AP的丟 幀率，執(zhí)彳丁步驟8; 步驟7: MS選擇該所比較的AP作為目標AP; 步驟8:繼續(xù)按照NAIL中AP的順序選擇下一個AP進行比較； 步驟9:如果遍歷完NAIL列表中的AP，都沒有找到目標AP，則保持在當前連接的AP上，不 切換。2. 根據權利要求1所述的一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換 判決方法，其特征在于：所述的時間間隔Twin為毫秒級，MS通過設置定時器來實現定期的 NAIL列表更新。3. 根據權利要求1所述的一種IEEE 802.11網絡中基于丟幀率與接收信號強度的切換 判決方法，其特征在于:所述步驟2中，MS使用多項式回歸法來預測下一個時刻的RSSI值。
【文檔編號】H04W36/08GK105898808SQ201610352213
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】雷濤, 路兆銘, 溫向明, 張彪, 曹剛, 朱則育
【申請人】北京郵電大學