无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制

摘要

本发明涉及一种无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制，所述无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制，在移动终端与连接基站节点无线连接的无线通信网络中，连接基站节点能与所述连接基站节点的前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点通信，以获得所述前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点对应的连接通信信息；移动终端移动且触发连接切换时，连接基站节点确定所述移动终端的移动方向，并将在移动终端移动方向上能接入的基站连接信息传输至移动终端，以使得移动终端能根据接收的能接入的基站连接信息切换并连接至所需的目标基站节点。本发明能减少切换耗费时间，满足业务数据的无缝切换，安全可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种节点快速切换方法，尤其是一种无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制，属于无线通信的技术领域。

背景技术

在移动通信领域，切换已经成为一种关键的技术。当移动终端从一个小区（节点或节点的覆盖范围）移动到另一个小区时，为了保持移动用户的不中断通信，需要进行节点切换。切换技术是移动终端在众多通信系统、小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术，适用于移动终端在不同小区之间、不同频率之间通信或者信号降低时信号选择等情况。

由于移动终端任何时候只能和一个无线接入点建立连接，所以移动终端和接入点进行切换时，对传输的服务质量影响很大，切换时的丢包率、切换延迟和传输抖动都是影响无线网络通信质量的主要因素之一。从网络效率的角度出发，当移动终端处于不适合的小区进行通信时，不仅会影响自身的通信质量，同时也会增加整个网络的负荷，甚至增大对其他用户的干扰。为了减少切换给系统带来的不利影响，必须从减少切换延迟角度考虑，如何有效的减少切换时间，是切换机制的关键。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制，其能减少切换耗费时间，满足业务数据的无缝切换，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述无线多跳链状拓扑网络下的节点快速切换机制，在移动终端与连接基站节点无线连接的无线通信网络中，连接基站节点能与所述连接基站节点的前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点通信，以获得所述前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点对应的连接通信信息；

移动终端移动且触发连接切换时，连接基站节点确定所述移动终端的移动方向，并将在移动终端移动方向上能接入的基站连接信息传输至移动终端，以使得移动终端能根据接收的能接入的基站连接信息切换并连接至所需的目标基站节点。

移动终端在确定切换连接的目标基站节点后，移动终端先存储待发送的数据流，在切换连接到目标基站节点后，再将存储待发送的数据流发送至切换连接的目标基站节点。

连接基站节点向移动终端传输的连接通信信息包括移动方向上的邻居连接基站节点的连接通信信息、移动方向上的间连邻近基站节点的连接通信信息以及在移动方向上连接基站节点与移动终端未连接扇区的连接通信信息。

移动方向上的邻居连接基站节点的连接通信信息为前向邻居基站节点的连接通信信息或后向邻居基站节点的连接通信信息；所述连接通信信息包括已经连接的终端设备信息以及最大能容纳的终端数量信息。

所述能接入基站连接信息包括目标基站的ID值以及连接频点。

移动终端移动且触发连接切换的条件包括连接基站节点连接扇区的信号强度小于移动终端的连接切换门限值、移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于切换连接门限值、移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于切换连接门限值且移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于连接基站节点连接扇区的信号强度、或连接基站节点连接扇区的信号强度小于连接切换门限值且移动方向上间连邻近基站节点的信号强度大于连接切换门限值。

本发明的优点：由连接基站节点判定移动终端的移动方向，在确定移动终端的移动方向后，通知移动终端设备需要切换的目标基站节点，以便移动终端能快速切换连接到需要的目标基站节点，节省了传统切换流程扫描的过程，极大的缩短了切换的时间。

附图说明

图1为本发明移动终端同频切换的示意图。

图2为本发明移动终端异频切换的示意图。

附图标记说明：1-第一基站、2-第二基站、3-第三基站以及4-移动终端。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为了能减少切换耗费时间，满足业务数据的无缝切换，本发明在移动终端4与连接基站节点无线连接的无线通信网络中，连接基站节点能与所述连接基站节点的前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点通信，以获得所述前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点对应的连接通信信息；

移动终端4移动且触发连接切换时，连接基站节点确定所述移动终端4的移动方向，并将在移动终端4移动方向上能接入的基站连接信息传输至移动终端4，以使得移动终端4能根据接收的能接入的基站连接信息切换并连接至所需的目标基站节点。

具体地，所述无线通信网络包括无线链状拓扑网络，对于树状拓扑网络也同样适应。在通信网络中，每个连接基站节点均有两个扇区，其中，靠近中央控制单元的扇区为后向扇区，远离中央控制单元的扇区为前向扇区，同一连接基站节点的前向扇区、后向扇区与移动终端4连接所用的频点不同（若移动终端4连接的是连接基站节点的前向扇区，则移动终端4使用的频点是前向扇区的频点；若移动终端4连接的是连接基站节点的后向扇区，则移动终端4使用的是后向扇区的频点。）。移动终端4在进入无线通信网络后，移动终端4与连接基站节点的前向扇区或后向扇区连接通信。一般地，连接基站节点具有两个邻居节点，距离中央控制单元近的邻居节点为前向邻居基站节点，距离中央控制单元远的邻居节点为后向邻居基站节点，间连邻近基站节点是指邻近连接基站节点，且能通过前向邻居基站节点或后向邻居基站节点与连接基站节点进行通信的节点，间连邻近基站节点与连接基站节点间具有前向邻居基站节点或后向邻居基站节点。中央控制单元为无线通信网络中抑制用于全局控制的控制单元，为本技术领域人员所述熟知，此处不再赘述。连接基站节点是指在无线通信网络中与移动终端连接通信的节点，连接基站节点、前向邻居基站节点、后向邻居基站节点以及间连邻近基站节点的具体结构以及设置均采用本技术领域常用的设置，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

移动终端4在与连接基站节点连接后，移动终端4能使用与连接基站节点连接的频点对连接基站节点对应扇区覆盖区域的信号强度进行实时测量，以记录连接基站节点对应扇区的信号强度变化，正常情况下，当移动终端4背离连接基站节点时，与移动终端4连接的信号强度是逐渐地由强变弱的。在连接基站节点测得移动终端的距离变化后，可以根据移动终端接入连接基站节点的前向扇区、后向扇区的信息来判断移动终端的移动方向，连接基站节点判断移动终端4的移动方向的具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

在确定移动终端4的移动方向后，在移动终端4移动方向上符合切换条件的扇区均能由移动终端4切换连接，所述符合切换的扇区包括连接基站节点内未与移动终端4连接且在移动终端4移动方向上的扇区、邻居基站节点内的扇区或间连邻近基站节点内的扇区。在具体实施时，由于移动终端的移动方向不同，邻居基站节点为前向邻居基站节点后向邻居基站节点中的一个，移动终端4的移动方向确定后，邻居基站节点会被相应的确定为前向邻居基站节点或后向邻居基站节点，当邻居基站节点确定后，间连邻近基站节点会被随之确定。移动终端4只能与符合切换条件扇区中的一个进行连接，具体连接选择，可以根据需要进行选择确定，具体选择情况不再一一列举。

连接基站节点向移动终端4传输的连接通信信息包括移动方向上的邻居连接基站节点的连接通信信息、移动方向上的间连邻近基站节点的连接通信信息以及在移动方向上连接基站节点与移动终端4未连接扇区的连接通信信息。

移动方向上的邻居连接基站节点的连接通信信息为前向邻居基站节点的连接通信信息或后向邻居基站节点的连接通信信息；所述连接通信信息包括已经连接的终端设备信息以及最大能容纳的终端数量信息。

本发明实施例中，连接基站节点内未与移动终端4连接的扇区可能不在移动终端4的移动方向上，具体的连接通信信息需要在移动终端4的移动方向确定后才能确定。

移动终端4在确定切换连接的目标基站节点后，移动终端4先存储待发送的数据流，在切换连接到目标基站节点后，再将存储待发送的数据流发送至切换连接的目标基站节点。

本发明实施例中，目标基站节点可以为连接基站节点、邻居基站节点或间连邻近基站节点中的一个，移动终端4先将应发送至连接基站节点的数据流存储，在完成切换连接后，再将存储的数据流发送至目标基站节点，以实现移动终端4对基站节点间的无缝切换。

进一步地，移动终端4移动且触发连接切换的条件包括连接基站节点连接扇区的信号强度小于移动终端的连接切换门限值、移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于切换连接门限值、移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于切换连接门限值且移动方向上邻居连接基站节点的信号强度大于连接基站节点连接扇区的信号强度、或连接基站节点连接扇区的信号强度小于连接切换门限值且移动方向上间连邻近基站节点的信号强度大于连接切换门限值。所述能接入基站连接信息包括目标基站的ID值以及连接频点。

本发明实施例中，上述的任何一个条件满足时都可以触发切换过程。移动终端4的切换连接门限值可以根据统计测量得到，此外，切换连接门限值还与移动终端4的类型以及移动终端4对数据连接的要求有关，切换连接门限值的具体设置为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

当移动终端4时发现连接基站节点的连接扇区的信号强度小于切换连接门限值，触发切换过程，此时可能移动终端4并未发现合适的切换连接扇区，移动终端4向连接基站节点发送切换请求，由连接基站节点通知移动终端4可以切换连接的扇区。

移动终端4测量发现附近有信号强度大于切换连接门限值时，移动终端4向连接基站节点发送请求，同时把移动终端4测得的信息发给连接基站节点，同样由连接基站节点决定移动终端4的要切换的扇区。

满足了切换条件后，移动终端4向连接基站节点发起切换请求，连接基站节点收到请求后，结合得知的周围扇区的信息，将移动终端4可以接入的目标基站的ID值和频点信息发给移动终端4。连接基站节点发给移动终端4的可以接入基站的ID值可能不止一个，移动终端4收到连接基站节点的回应信息后，分别用指定的频点、指定的ID值与对应的基站节点的扇区通信。与连接基站节点发送的每个基站节点通信后，移动终端4可以选择能进行通信的任一节点进行切换接入，也可以选择通信信道质量最好的点切换接入。

一般地，移动终端4可以接入到目标基站节点，无需执行扫描的过程（扫描是个比较费时的过程），极大的减少了切换的时间。异常的情况下，若移动终端4根据连接基站节点的指示，用指定的频点及ID值与目标基站节点进行通信失败，此时会触发扫描流程，扫描其它频点上是否有合适的目标基站节点。本发明实施例中，当与移动终端4连接的连接基站节点的扇区和切换后的目标基站节点的扇区使用同一频点时，属于同频切换；当移动终端4连接的连接基站节点的扇区和切换后的目标基站节点的扇区使用不同的频点时，属于异频切换。

同频切换为链状网络中同一频点下的不同基站节点之间的切换；异频切换为同一基站节点前、后扇区之间的切换或不同频点不同基站节点之间的切换，该切换为同一节点设备下的不同工作频点之间的切换或不同频点下的不同基站节点之间的切换。

如图1和图2所示，以同频切换和异频切换的两种情况进行具体讨论，但不局限于此。与移动终端4连接扇区的信号强度必须大于一定的门限值才能高效的进行通信，这个门限值可预先根据测量获得。移动终端4最开始时接入的是第一基站节点1（所述第一基站节点1即为连接基站节点），在移动的程中，移动终端4会保持跟第一基站节点1的通信，同时会以第一基站节点1使用的频点测量被覆盖小区的信号强度，并存储在一个信号关系表中。第一基站节点1根据移动终端4接入的前后向扇区信息及测距结果的变化进行分析，得到移动终端4的移动方向。

图1所示是同频切换，设定根据第一基站节点1测距和移动终端4接入的前后向扇区信息得到移动终端4方向是从左向右进行移动的，第一基站节点1可以与其前、后邻居进行通信，获得前向邻居基站节点、后向邻居基站节点居的相关参数信息，其中，第二基站节点2为第一基站节点1的前向邻居基站节点或后向邻居基站节点，第三基站节点3为第一基站节点1的间连邻近基站节点，第三基站节点3通过第二基站节点2能与第一基站节点1进行通信。第一基站节点1获得的相关参数包括第二基站节点2、第三基站节点3容纳的终端信息数目以及判断第二基站节点2、第三基站节点3是否还能容纳多余的终端设备，并保存第二基站节点2和第三基站节点3的相关信息。

当移动终端4向第二基站节点靠近时，其可以测得第一基站节点1的信号逐渐减弱，第二基站节点2的信号逐渐增强。随着移动终端2的继续移动，在某一个时刻，测得第一基站节点1的信号强度小于切换连接门限值时（触发切换的条件不仅限于此，此时只指明了触发切换的一种情况）。移动终端4此时向第一基站节点1发出切换请求，第一基站节点1回应移动终端4的请求并把将第二基站节点2、第三基站节点3对应的频点和ID值发送给移动终端4。移动终端4收到第二基站节点2、第三基站节点3对应的频点和ID值后，使用第二基站节点2的频点与第二基站节点2通信，通信成功后则进行快速切换。

切换时首先把本地正在运行的业务存储，防止切换可能带来的数据丢失，完成快速无缝切换。切换后，移动终端4的频点并未发生变化，此情况属于同频点下的切换。

在现实情况中可能由于环境的干扰，移动终端4要切换时，第二基站节点2不能与移动终端4进行正常的通信，而第三基站节点3可以与移动终端4通信，则移动终端4可以由第一基站节点1切换到第三基站节点3，这种情况属于下面所述的异频情况。

图2所示是异频切换，其中，移动终端4通过同频切换接入到第二基站节点2，开始时，移动终端4处于第二基站节点2的后向扇区内。第二基站节点2与第三基站节点3进行协商通信，判断第三基站节点3还能容纳一定量的终端设备，并将协商的结果保存起来。在某一时刻，移动终端4扫描到接入点的信号强度小于切换连接门限值时，触发切换的过程（触发切换的条件不仅限于此，此处只说明了触发切换的一种情况）。移动终端4向第二基站节点2发出切换请求，第二基站节点2回应移动终端4的请求并把自身的ID、前向频点及第三基站节点3的频点和ID值发送给移动终端4。移动终端4收到第二基站节点2的ID、前向频点以及第三基站节点3的频点和ID后，分别与这些频点通信，若测得第二基站节点2的前向扇区可以接入，则可以切换到第二基站节点2的前向频点下；若测得与第二基站节点2的前向频点通信失败，而第三基站节点3可以正常通信，则切换到第三基站节点3；若测得移动终端4与第二基站节点2、第三基站节点3都能通信，则优先选取通信信道质量好的节点进行切换。无论是切换到第二基站节点2的前向扇区还是第三基站节点3，移动终端的频点都发生了改变，属于异频切换。

图1、图2所述几种情况都是属于正常情况下的切换，即可以使移动终端4找到切换的节点。在异常的情况下，受周围环境干扰严重，用指定的频点及节点ID与目标基站节点进行通信都失败后（为了避免频点干扰，规定基站最多只能获得前向两个或后向两个邻居节点的信息），此时要触发扫描的流程。重新扫描在其他频点上有无合适的接入点。