WWAN和WLAN间的一种高效的垂直切换触发算法
An Efficient Handoff Decision Algorithm for Vertical Handoff Between WWAN and WLAN
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摘要: 目前,通过移动和无线通信系统接入Internet的方式可分为两大类,一类是基于蜂窝的接入技术,如CDMA,GPRS,EDGE等;一类是基于局域网的技术,如IEEE 802.11 WLAN,Bluetooth,HomeRF等。每种无线接入技术都是针对某种特定的市场或某种特定的用户需求所设计的,基本上都代表了网络容量、覆盖区域、对移动性的支持、电池消耗等方面的某种折衷,因此在性能上有很大的差异。例如,基于802.11b(Wi-Fi)的WLAN(Wireless Local Area Network)可以提供较高的带宽,但是其物理覆盖范围却非常有限。而CDMA、GPRS等无线广域网(WWAN:Wireless Wide Area Network)具有覆盖面积大的优点,网络连接基本上是随时可得的,但是所提供的带宽却非常有限。GPRS的最大带宽只有171.2kbits,而终端用户实际所能得到的带宽比理论值还要低得多,尤其是上行信道。没有哪一种无线技术可以向移动用户同时提供低延迟、低功耗、低成本、高带宽以及高覆盖率的服务。因此,应该利用无线网络的融合来提高无线传输性能。目前,越来越多的移动主机同时具备多种网络接口,从而可以在不同的时间和地点连入不同的接入网络。对于同时具备多种网络接口的移动主机来说,其切换可分为水平切换(Horizontal Handoff)和垂直切换(Vertical Handoff)。水平切换指的是移动主机在基于同一种链路层技术的不同接入路由器间的切换。而垂直切换则是指在不同的网络接口间的切换。垂直切换是多网融合的基础,也是未来移动互联网的关键特征和核心技术,目前已成为业界研究的热点课题。其重要性在不同无线接入系统的互通和融合过程中变得尤为突出。WWAN和WLAN具有互补的特性,两者的融合可以集成网络上不同提供者的业务能力,发挥各自的网络和业务优势,扩大业务覆盖,降低业务成本,给业务使用者提供更加方便的智能型服务。但是,WWAN和WLAN的设计目的、体系架构、应用场所、移动管理、认证过程、网络性能等方面存在巨大的差异,两者的融合存在许多兼容性问题。其中一个巨大的挑战就是如果实现无缝、快速的垂直切换、在WLAN之间的水平切换中,移动节点上的无线局域网接口NIC在检测到一个新AP的信号更强时,会自动启动一个链路层切换,将自己连上新AP.而后MN将会从新AP处收到RA通告,随后将触发基于移动IP的网络层切换。然而在垂直切换中,例如GPRS和WLAN之间的切换,不存在NIC这样的硬件来自动触发链路层切换,进而触发网络层切换,因此需要适合异构无线网络环境的垂直切换判定算法来触发垂直切换,从而保证切换的实时性和有效性.本文分析了现有的切换触发机制,从节点运动模型出发,提出了一种适合异构无线网络环境的垂直切换触发算法。该算法可以表征节点运动速度对切换的影响,提高对切换触发时机的准确判断,从而在避免乒乓效应下的情况下,进一步提高服务质量。论文详细分析了该算法的性能和各参数对切换触发的影响。并且通过仿真试验,以及与最新的切换算法的对比,证明该算法能自动适应节点运动速度的变化,有效提高垂直切换的性能。Abstract: Vertical handoff is one significant challenge for mobility management inheterogeneous wireless networks. Compared with horizontal handoff,vertical handoff involves different wireless network technologiesvarying widely in terms of bandwidth, delay, coverage area, powerconsumption, etc. In this paper, we analyze the signal strength model ofmobile node and present a new vertical handoff decision algorithm. Thisalgorithm can adapt to the change of mobile node's velocity and improvethe handoff efficiency significantly. We analyze the algorithm'sperformance and the effect of different parameters on handofftriggering. In addition, we propose three performance evaluation modelsand verify the algorithm's feasibility and effectiveness in simulations.