一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法

摘要

本发明公开了一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法，涉及无线网络技术领域。该方法运用在MS中，通过在每个MS中构造一个邻近接入点信息列表(NAIL)来存储FLR和RSSI信息，并且以很短的时间间隔T

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，特别涉及一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法。

背景技术

无线局域网(WLAN)是计算机网络和无线通信技术相结合的产物，无线局域网作为一种实现无线宽带IP接入的典型形式，由于具有支持移动接入，组网灵活快捷，维护费用低和可扩展等优点，使得WLAN的应用日益广泛。

近年来，随着移动数据流量的爆炸式增长，越来越多移动数据流量从蜂窝网向无线局域网(WLAN)卸载。为了满足用户的无线接入和移动流量的卸载需求，越来越多的WLAN网络被部署。由于WLAN接入点(AP)的覆盖半径较小，为了完整的覆盖某一区域，一个WLAN网络中往往需要部署很多AP。当用户在网络中移动时，移动终端可能会穿越几个不同的AP覆盖区域，从而导致多次切换。在切换的过程中，移动终端与AP间的数据通信会暂时中断，过长的中断时间会严重降低用户的体验。因此为了向用户提供持续的网络接入服务，切换的过程需要尽快的完成。

根据IEEE 802.11协议规范，当一个移动终端(MS)从一个AP的覆盖区域移动到另一个AP的覆盖区域时，必须断开与当前AP的链路连接，并与新的AP重新建立连接后才能继续与对端节点进行通信。一个完整的切换过程包括三个阶段：(1)切换初始化：这个阶段MS通过实时的检测无线链路的状态变化来决定是否执行切换；(2)切换准备：在这个阶段，MS通过切换判决算法选择切换目标AP；(3)切换执行：这个阶段无线链路被从之前的AP迁移到新的AP上。其中前两个阶段可以理解为何时开始切换和切换到哪个AP。

现有的WLAN切换判决主要是依据接收信号强度信息。当一个MS接收到其当前连接的AP的信号强度RSSI低于某一阈值时，MS就初始化切换过程。但是接收信号强度会由于各种复杂的原因(多径衰落、用户移动等)而波动。此外，RSSI并不会由于干扰的存在而降低，因此仅仅通过RSSI指标进行切换判决会导致严重的乒乓效应。

为此，人们在WLAN切换判决方法方面做了很多研究。较为普遍的方法就是设置RSSI迟滞值，只有当目标AP的RSSI大于当前AP的RSSI一定程度后才进行切换。但是该方法在实际运用中效果并不好，因为RSSI迟滞值难以选取，过小的迟滞值仍然会导致乒乓效应，过大的迟滞值会导致切换过晚或者不切换。

发明内容

本发明提供了一种IEEE 802.11网络中基于丢帧率与接收信号强度的切换判决方法。通过使用本方法，可以减少移动终端在WLAN中切换的切换总时间，降低无效的切换次数，避免乒乓效应。从而保障用户的服务质量，提升用户的体验。

本发明提出一种IEEE 802.11网络中基于FLR与RSSI的切换判决方法，包括以下步骤：

步骤1：MS上电并进行初始化配置。完成初始化配置后MS扫描各信道上邻近接入点，并创建邻近接入点信息列表(NAIL)；

步骤2：MS以一定的时间间隔T_win更新邻近接入点信息列表，需要更新的信息主要包括丢帧率信息、RSSI信息和预测的下一时刻的RSSI值。

步骤3：MS根据NAIL中各AP的预测的下一时刻的RSSI值从大到小的顺序将AP排序；

步骤4：MS判断当前连接的AP的丢帧率是否低于某一阈值P_threshold；

如果当前所连接AP的丢帧率不低于所述阈值，转步骤5；如果当前所连接AP的丢帧率低于这一阈值，则转步骤6。

步骤5：该MS保持在该AP上，不切换；

步骤6：该MS从NAIL列表中的第一个AP开始，判断该AP是否有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率；如果所比较的AP没有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率，执行步骤7；否则，如果所比较的AP有丢帧率且丢帧率大于当前所连接的AP的丢帧率，执行步骤8；

步骤7：MS选择该所比较的AP作为目标AP；

步骤8：继续按照NAIL中AP的顺序选择下一个AP进行比较；

步骤9：如果遍历完NAIL列表中的AP，都没有找到目标AP，则保持在当前连接的AP上，不切换。

所述步骤2中，所述的时间间隔T_win为毫秒级，MS通过设置定时器来实现定期的NAIL列表更新。

所述步骤2中，MS使用多项式回归法来预测下一个时刻的RSSI值。

本发明的优点在于：

通过基于在WLAN切换过程中使用FLR和预测的RSSI作为切换判决指标，能够降低总体切换时间，减少无效的切换次数，避免乒乓效应的发生。从而保障用户的服务质量，提升用户的体验。

附图说明

图1是本发明中移动终端切换判决方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提出了一种IEEE 802.11网络中基于FLR与RSSI的切换判决方法。该方法运用在MS中，通过在每个MS中构造一个邻近接入点信息列表(NAIL)来存储FLR和RSSI信息，并且以很短的时间间隔T_win定期地更新这些信息。在该方法中，丢帧率(FLR)信息被作为切换触发指标，在目标AP选择阶段，该方法使用多项式回归法来预测RSSI，并结合FLR信息来选择切换的目标AP。因为预测的RSSI代表无线链路的变化趋势，而FLR信息代表当前的无线链路状态，因此通过利用这两个指标，该方法能够减少总的切换时间和无效的切换次数，有效地避免乒乓效应。

图1所示为本发明实施例中移动终端切换判决方法的流程图，参照图1，具体包括以下步骤：

步骤101：MS上电并进行初始化配置。完成初始化配置后扫描Wi-Fi所有子信道上邻近接入点，并创建邻近接入点信息列表(NAIL)；

所述的邻近接入点信息列表结构如表1所示：

表1：邻近接入点信息列表(NAIL)结构

其中，SSID表示移动终端扫描到的邻近AP的服务集标识(SSID)；字母C表示该移动终端当前连接的AP，字母T表示移动终端选定的切换目标AP；Channel表示邻近AP的工作信道；FLR列表示移动终端连接到不同AP上后最近一次的丢帧率；Previous RSSIs表示移动终端监听到的邻近AP的接收信号强度；Predicted RSS表示移动终端根据之前的接收信号强度预测到的下一时刻的接收信号强度。

所述MS的Wi-Fi网卡同时运行于两种模式，移动台模式(STA mode)和监听模式(monitor mode)，并通过监听模式来扫描无线信道上的邻近接入点。Wi-Fi网卡的移动台模式(STA mode)用于移动终端与接入点正常通信，监听模式(monitor mode)用于监听邻近AP的信息从而更新邻近接入点信息列表。

步骤102：MS设置定时器，定时时间间隔为T_win(T_win的取值范围为10ms～100ms)；所述的预测RSSI值采用多项式回归法来得到。

步骤103：MS判断定时器是否超时，若超时则进入步骤104，否则停留在步骤103；

步骤104：如果定时器超时，则MS更新邻近接入点信息列表，需要更新的信息包括丢帧率信息、监听到的RSSI信息，同时根据监听到的RSSI预测下一时刻的RSSI值，并根据预测的下一时刻的RSSI值将NAIL中的AP排序，按照从大到小的顺序排序；

步骤105：MS判断当前连接的AP的丢帧率是否低于某一阈值P_threshold(阈值P_threshold可以设定为当MS上的用户业务性能出现明显下降时的丢帧率)，若低于该值则进入步骤106，若不低于则直接进入步骤108；

步骤106：如果当前所连接AP的丢帧率低于这一阈值，则该MS从NAIL列表中的第一个AP开始，判断该AP是否有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率，如果有满足条件的AP则进入步骤107，如果遍历完NAIL列表中的AP都没有满足条件的AP则直接进入步骤108；

步骤107：所比较的AP没有丢帧率或者丢帧率小于当前所连接的AP的丢帧率，MS则选择该所比较的AP作为目标AP，并重新设置定时器启动；

步骤108：保持在当前AP，不进行切换，并重新设置定时器启动。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。