CN100455128C - 一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法 - Google Patents

一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法，所述的方法包括如下步骤：a、终端侧媒体无关切换功能实体MIHF发起网络扫描，扫描完成后生成包括扫描到的接入点POA的动态信息和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；b、终端侧MIHF将所述的无线网络环境参数报告发送到网络侧MIHF，网络侧MIHF收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。本发明技术方案同时支持同构和异构网络环境，提高了网络侧发起切换时选择目标接入点的准确性，改进了网络切换效率。

Description

一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法
技术领域
本发明涉及媒体无关切换(MIH，Media Independent Handover)技术领域，具体来说，涉及到媒体无关切换时终端侧无线网络环境的检测和上报的技术。
背景技术
当前存在着许多不同架构的网络，如802.11定义的无线局域网、802.16协议定义的无线城域网、3GPP(第三代移动通信标准化伙伴项目)定义的第三代蜂窝移动通信网，对于应用来说很难在保证业务连续性的条件下方便地在异构网络中进行切换和漫游。802.21的提出正是为解决上述问题的，IEEE(美国电子及电气工程师学会)定义的802.21(媒体无关切换服务)协议是一个在异构网络中通过把链路层信息和其他相关的网络信息提供给上层以优化切换的标准。它用于满足在不同的媒体之间进行软硬件切换的要求以及实现切换的相应机制，其目标是最终使客户端设备在网间漫游时能自动选择质量最好的网络连接类型和接入点，而且能在无须用户干预的情况下实现无缝切换，通过支持异构网络间的切换增强移动设备的用户体验。
在整个802.21框架中最重要的引入就是MIHF(媒体无关切换功能)实体。MIHF被定义为提供移动支持的移动节点和网络元素的移动管理协议栈中的逻辑层，在切换决策过程中起到辅助和推动作用。MIHF架构图如附图1所示，MIHF的上层进行切换决策并根据来自MIH的输入和上下文进行链路选择。MIHF提供了到高层的抽象服务，提供了一组定义好的接口，这些接口暴露的服务原语独立于具体的接入技术；MIHF通过特定的接入技术相关的接口和低层的移动管理协议栈进行通信。MIHF简化了切换发生条件的识别并提供了实现有效切换所需要的信息。
802.21协议为实现媒体无关切换分别定义了媒体无关事件服务(MIES)、媒体无关命令服务(MICS)、媒体无关信息服务(MIIS)和服务接入点(SAPs)。其中比较重要的事件有：Link_Up(链路建立)、Link_Down(链路断开)、Link_Going_Down(链路将要断开)、Link_Handover_Imminient(链路切换开始)等；比较重要的命令有：MIH_Capability_Discover(MIH能力发现)、MIH_Poll(MIH轮询)、MIH_Switch(MIH交换连接)、MIH_Configure(MIH配置)、MIH_Scan(MIH扫描)等；比较重要的信息有：Data_Rates(数据率)、Location_LatLong(经纬度位置信息)、Networks_Supported(网络支持)、Quality_of_Service(QoS，服务质量)等；MIHF包含媒体独立、对终端所支持接口类型不敏感的SAPs以及其它媒体相关、可扩展的SAPs。
目前在802.21协议中，网络切换可以分为两种，一种由终端侧发起，另一种网络侧发起。在由网络侧发起的切换中，网络侧必须知道终端周围的无线网络环境，包括终端周围存在的基站以及终端感知到的这些基站的无线参数等信息。只有知道了这些信息，网络侧才能正确地选择切换目标基站，否则网络侧的决策是不准确的。
例如在GSM系统中，系统采用了终端辅助切换的方式，即由终端进行监测判决，由MSC(移动交换中心)控制切换过程，基站和终端均参与切换。终端在通话过程中不断地检测本小区和相邻小区基站的无线环境参数，并周期性地报告给当前小区的基站；本小区基站依据所接收到的该终端的报告来判断是否应该进行越区切换，当满足越区切换条件时，基站便向终端发出越区切换请求。由此可见，终端侧的无线环境检测和报告是网络侧发起切换的依据，对于网络侧主导的切换非常重要。但GSM的跨小区切换仅是同构网络之间的，不涉及异构网络。
802.21协议能够支持同构及异构网络之间的切换，在由网络侧发起的切换中，网络侧需要通知终端侧进行无线环境的检测，并将检测结果反馈给网络侧作为切换目标选择的依据。在802.21中，终端能够支持多种网络媒体类型信息的检测和上报。目前采用的方法是：网络侧可以发送扫描请求到终端，终端侧接到请求后检测周围的网络情况，并通过响应将扫描到的接入点上报给网络侧，但目前标准中关于终端侧无线环境参数检测和报告的机制并不完善，主要体现在：
1、目前802.21的网络邻居发现过程中，网络邻居的拓扑信息是由MIH信息服务器提供的，但这些信息都是静态信息，如POA的网络类型、地址、运营商等内容，不包括POA信号强度、功率等动态内容，对于网络侧发起的切换无法提供全面有效的信息。
2、终端侧将自身的无线网络环境参数上报给网络侧的流程不明确。目前802.21中在终端侧发起切换时，终端在不打开其它网络接口的情况下通过当前连接从网络侧得到其邻居信息，但对于网络侧发起的切换，这种方法不太适用。网络侧必须通过某种途径得到终端周围的网络情况才能正确地为终端选择切换目标POA，而这个问题在现有技术中尚未解决。
3、现有切换相关的命令和事件不能很好地支持终端侧无线网络环境参数的动态检测和报告。目前802.21中支持链路参数检测的原语包括Link_Parameters_Change(链路参数改变事件)，MIH_Link_Parameters_Report和(MIH链路参数报告)MIH_Get_Status(MIH链路状态获取命令)；支持邻居接入点发现的原语包括MIH_Scan(MIH扫描命令)和MIH_MING_Report(MIH媒体无关邻居图报告)[0]。其中Link_Parameters_Change和MIH_Link_Parameters_Report是事件，MIH_Get_Status为命令，但都只能获取当前正在使用的链路的参数，无法通过其得到未建立链路的接入点的无线参数信息；MIH_Scan命令由上层发起，用于扫描接入点，但无法进一步得到这些接入点的相关信息；MIH_MING_Report只是用于更新MIH信息服务器的MING信息，同样无法完成相关功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法，以解决现有技术中关于终端侧无线环境参数检测和报告的机制不完善的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法，所述的方法包括如下步骤：
a、终端侧媒体无关切换功能实体发起网络扫描，扫描完成后生成包括扫描到的接入点的动态信息和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
b、终端侧媒体无关切换功能实体将所述的无线网络环境参数报告发送到网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
其中步骤a具体包括：
a1、网络侧媒体无关切换功能实体将从其切换决策模块收到的包含网络类型参数的媒体无关扫描命令发送到终端侧媒体无关切换功能实体；
a2、终端侧媒体无关切换功能实体收到所述包含网络类型参数的媒体无关扫描命令后发起网络扫描，扫描完成后生成包含扫描到的接入点的动态和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
其中步骤b具体包括：
终端侧媒体无关切换功能实体通过媒体无关扫描响应将所述的无线网络环境参数报告发送到网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
其中步骤a具体包括：
a1、网络侧媒体无关切换功能实体将从其切换决策模块收到的媒体无关的无线网络环境参数上报事件的注册请求发送到终端侧媒体无关切换功能实体，终端侧媒体无关切换功能实体进行所述的上报事件的的注册；
a2、终端侧媒体无关切换功能实体根据所注册的媒体无关的无线网络环境参数上报事件发起网络扫描，扫描完成后生成包含扫描到的接入点的动态和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
其中步骤b具体包括：
终端侧媒体无关切换功能实体将所述的无线网络环境参数报告通过所注册的媒体无关的无线网络环境参数上报事件发送到所述的网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
其中所述的无线网络环境参数报告中还包括：上次扫描发现但当前扫描未发现的原有接入点的集合。
其中步骤a1所述的媒体无关扫描命令中携带要求终端侧媒体无关切换功能实体扫描的网络类型信息。
其中所述的网络类型信息通过媒体无关扫描命令MIH_Scan.request中的网络类型参数携带。
其中步骤a2还包括：终端侧媒体无关切换功能实体发起网络扫描时将已下电的网络设备接口开启或将休眠状态的接口唤醒。
其中步骤a2所述的扫描到的接入点的动态信息具体包括：扫描时所述接入点的信号强度信息和发射功率信息。
其中步骤b所述的媒体无关扫描响应中的扫描响应集合参数包含了所述的终端扫描到的接入点的动态和静态信息的无线网络环境参数信息。
其中步骤a1所述的终端侧媒体无关切换功能实体进行媒体无关的无线网络环境参数上报事件注册时，注册请求携带终端进行网络扫描的条件和/或向网络侧报告的时间间隔参数。
其中所述的终端侧MIHF将所述的的无线网络环境参数报告发送到所述的网络侧MIHF时通过所注册的MIH_Neighbor_Report.indication中的(媒体无关的无线网络环境参数上报事件)邻居信息报告参数携带所述的终端扫描到的接入点的动态和静态信息。
本发明克服现有技术的不足，采用终端侧MIHF对周围的无线网络环境扫描获取扫描到的POA的动态信息和静态信息后通过媒体无关扫描响应或者通过注册的媒体无关的无线网络环境参数上报事件发送到网络侧的MIHF，供网络侧切换决策模块进行切换决策，解决了现有技术中网络侧发起切换时不能检测和上报终端侧动态无线网络环境的问题。本发明技术方案同时支持同构和异构网络环境，提高了网络侧发起切换时选择目标接入点的准确性，改进了网络切换效率。
附图说明
图1为MIHF架构图；
图2为本发明实施例一流程图；
图3为本发明实施例二流程图。
具体实施方式
本发明的基本原理是终端侧的MIHF接收到网络侧的MIH_Scan请求后发起网络扫描，扫描完成后MIHF生成终端周围同构或异构无线网络环境参数的报告，发送给网络侧切换决策模块或者终端侧的MIHF进行网络扫描后生成终端周围同构或异构无线网络环境参数的报告后，通过媒体无关网络环境参数报告MIH_Neighbor_Report事件发送给切换决策模块，其中所述的无线网络环境参数报告包括扫描到的POA的动态信息。
实施例一
终端侧的MIHF接收到网络侧的MIH_Scan请求后发起网络扫描，扫描完成后MIHF生成终端周围同构或异构无线网络环境参数的报告发送给网络侧切换决策模块。
首先，为实现终端侧MIHF扫描时获取POA的动态信息，需要对网络侧MIHF发送给终端侧的MIHF的MIH_Scan进行参数修改，具体如下：
原有802.21的MIH_Scan命令请求定义如下：
原型：MIH_Scan.request(SourceIdentifier，DestinationIdentifier，ScanResultSets)
原有MIH_Scan请求参数定义如下表所示：
名称   类型   范围   描述
Source Identifier   MIHF标识符   任何合法的独立或组标识符   发起请求的实体的标识符。如果命令是到本地的，该参数可为空。
Destination Identifier   MIHF标识符   MIH_LOCALMIH_REMOTE   请求或响应的目的标识符，可以是本地或对端的MIH实体。
ScanResultSets   在相关的协议中定义   在相关的协议中定义   在相关的协议中定义
原有原语中ScanResultSets(扫描结果集合)是在相关协议中定义的，但MIH_Scan是上层到MIHF的命令，应该是媒体无关的，媒体协议的特定信息对于上层应该透明，因此修改后的新原语定义如下：
原型：MIH_Scan.request(SourceIdentifier，DestinationIdentifier，NetworkType)
修改后MIH_Scan请求参数定义如下表所示：
名称   类型   范围   描述
Source Identifier  MIHF标识符   任何合法的独立或组标识符   发起请求的实体的标识符。如果命令是到本地的，该参数可为空。
  Destination Identifier   MIHF标识符   MIH_LOCALMIH_REMOTE   请求或响应的目的标识符，可以是本地或对端的MIH实体。
  Network Type   整型   0x01-所有网络类型0x02-802.30x03-802.110x04-802.160x05-3GPP0x06-3GPP2   上层要扫描的网络类型，可以是某种特定的网络类型、不同网络类型的组合或所有的网络类型。
修改后的原语将ScanResultSets改为Network Type(网络类型)，Network Type可以是某种特定网络、特定网络的组合或所有支持的网络。上层对MIH层下发命令时只需要包含所要查询的网络类型即可，MIH层负责通过特定的网络协议去发起获取接入点信息的查询。具体的查询过程对于上层来说是透明的。
原有802.21的MIH_Scan命令响应定义如下：
原型：MIH_Scan.response(SourceIdentifier，DestinationIdentifier，Scan Response Sets)
原有MIH_Scan响应参数定义如下表所示：
  名称   类型   范围   描述
  Source Identifier   MIHF标识符   任何合法的独立或组标识符   发起请求的实体的标识符。如果命令是到本地的，该参数可为空。
  Destination Identifier   MIHF标识符   MIH_LOCAL   请求或响应的目的
  MIH_REMOTE   标识符，可以是本地或对端的MIH实体。
  Scan Response Sets   在相关的协议中定义   在相关的协议中定义   在相关的协议中定义
修改后的新原语定义如下：
原型：MIH_Scan.response(SourceIdentifier，DestinationIdentifier，Scan Response Sets)
修改后MIH_Scan响应参数定义如下表所示：
名称   类型   范围   描述
Source Identifier   MIHF标识符   任何合法的独立或组标识符   发起请求的实体的标识符。如果命令是到本地的，该参数可为空。
Destination Identifier   MIHF标识符   MIH_LOCALMIH_REMOTE   请求或响应的目的标识符，可以是本地或对端的MIH实体。
Scan Response Sets   扫描响应集合   响应集合包括了终端检测到的POA集合和相关的无线环境参数信息。
ScanNotFoundSet   扫描响应集合   上次扫描发现但当前扫描未发现的原有POA的集合
在原有协议中，MIH_Scan响应中Scan Response Sets(扫描响应集合)只定义为扫描到的POA集合，在修改后的原语中，该参数包含了扫描到的POA的静态和动态无线网络环境信息，如：
POA的静态信息，如网络类型、网络标识和运营商等信息；
扫描时POA的信号强度信息；
扫描时POA的发射功率信息；
特定媒体的相关信息(可选)。
其中的ScanNotFoundSet参数定义了原先被扫描到但本次扫描未发现的POA的集合。由于终端的移动性，两次扫描得到的结果可能不同，ScanNotFoundSet反映了两次扫描结果集的差异。
网络侧主动发起的查询终端无线网络环境流程如附图2所示：
1、网络侧的切换决策模块发起切换初始化：由于网络侧从MIH能力发现过程或MIH信息服务器得到的是静态信息而且不全面，因此此时无法为终端选择正确的切换候选POA；
2、网络侧切换决策模块发送MIH_Scan请求到自身的MIHF，MIHF通过当前使用的链路发送到终端的MIHF；
3、终端侧的MIHF接收到MIH_Scan请求后可以将已下电的网络设备接口开启或将体眠状态的接口唤醒，发起网络扫描，扫描完成后MIHF生成终端周围同构或异构无线网络环境参数的报告；
4、终端侧MIHF经由当前链路将报告通过MIH_Scan响应发送到网络侧MIHF，MIHF再将其传送到决策模块，决策模块提取报告内容进行分析，用于切换决策；
上述步骤2～4可周期性重复执行，用于网络侧周期性地检测终端周围的无线网络环境。
实施例二
网络侧通过在终端侧注册MIH_Neighbor_Report(MIH无线网络环境参数上报)事件服务来异步地获取终端无线网络环境的报告。新增原语的定义如下：
原型：MIH_Neighbor_Report.indication
MIH_Neighbor_Report原语参数定义如下表所示：
 名称   类型   范围   描述
 MacMobileTerminal   MAC地址   移动终端的MAC地址
 MacAccessRouter   MAC地址(可选)   当前接入路由器的MAC地址
 Neighborhood Reports   邻居信息报告包括了终端检测到的POA集合和相关的无线环境参数信息。
 Neighborhood NotFoundReports   扫描响应集合   该报告包括上次扫描发现但当前扫描未发现的原有POA的集合
原语中Neighborhood Reports和MIH_Scan中的Scan Response Sets一样，包含了终端扫描到的POA的静态和动态信息。
其中的Neighborhood NotFound Reports类似ScanNotFoundSet参数，也定义了原先被扫描到但本次扫描未发现的POA的集合。
由网络侧注册，终端通过事件向网络侧报告自身无线网络环境的流程如附图3所示：
1、网络侧的切换决策模块发起切换初始化。由于网络侧从MIH能力发现过程或MIH信息服务器得到的是静态信息而且不全面，因此此时无法为终端选择正确的切换候选POA；
2、网络侧切换决策模块发送MIH_Event_Register(MIH事件注册)请求到自身的MIHF，MIHF通过当前使用的链路发送到终端的MIHF进行MIH_Neighbor_Report事件注册，注册时携带终端进行网络扫描的条件及向网络侧报告的时间间隔等参数。
3、当终端侧的MIHF发现满足扫描条件时，其进行周期性地网络扫描，并生成终端周围同构或异构无线网络环境参数的报告；
4、终端侧MIHF经由当前链路将报告通过MIH_Neighbor_Report事件发送到网络侧MIHF，MIHF再将其传送到决策模块。决策模块提取报告内容进行分析，用于切换决策。

Claims (11)

1、一种网络切换中无线网络环境检测和上报的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a、终端侧媒体无关切换功能实体发起网络扫描，扫描完成后生成包括扫描到的接入点的动态信息和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
b、终端侧媒体无关切换功能实体将所述的无线网络环境参数报告发送到网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、网络侧媒体无关切换功能实体将从其切换决策模块收到的包含网络类型参数的媒体无关扫描命令发送到终端侧媒体无关切换功能实体；
a2、终端侧媒体无关切换功能实体收到所述包含网络类型参数的媒体无关扫描命令后发起网络扫描，扫描完成后生成包含扫描到的接入点的动态和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
其中步骤b具体包括：
终端侧媒体无关切换功能实体通过媒体无关扫描响应将所述的无线网络环境参数报告发送到网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、网络侧媒体无关切换功能实体将从其切换决策模块收到的媒体无关的无线网络环境参数上报事件的注册请求发送到终端侧媒体无关切换功能实体，终端侧媒体无关切换功能实体进行所述的上报事件的的注册；
a2、终端侧媒体无关切换功能实体根据所注册的媒体无关的无线网络环境参数上报事件发起网络扫描，扫描完成后生成包含扫描到的接入点的动态和静态信息的终端周围无线网络环境参数报告；
其中步骤b具体包括：
终端侧媒体无关切换功能实体将所述的无线网络环境参数报告通过所注册的媒体无关的无线网络环境参数上报事件发送到所述的网络侧媒体无关切换功能实体，网络侧媒体无关切换功能实体收到所述的报告后将其传送到切换决策模块供其切换决策。
4、根据权利要求1或者2或者3所述的方法，其特征在于，所述的无线网络环境参数报告中还包括：上次扫描发现但当前扫描未发现的原有接入点的集合。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤a1所述的媒体无关扫描命令中携带要求终端侧媒体无关切换功能实体扫描的网络类型信息。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述的网络类型信息通过媒体无关扫描命令MIH_Scan.request中的网络类型参数携带。
7、根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，其中步骤a2还包括：终端侧媒体无关切换功能实体发起网络扫描时将已下电的网络设备接口开启或将休眠状态的接口唤醒。
8、根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，其中步骤a2所述的扫描到的接入点的动态信息具体包括：扫描时所述接入点的信号强度信息和发射功率信息。
9、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤b所述的媒体无关扫描响应中的扫描响应集合参数包含了所述的终端扫描到的的动态和静态信息的无线网络环境参数信息。
10、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中步骤a1所述的终端侧媒体无关切换功能实体进行媒体无关的无线网络环境参数上报事件注册时，注册请求携带终端进行网络扫描的条件和/或向网络侧报告的时间间隔参数。
11、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述的终端侧媒体无关切换功能实体将所述的的无线网络环境参数报告发送到所述的网络侧媒体无关切换功能实体时通过所注册的MIH_Neighbor_Report.indication中的无线网络环境参数上报邻居信息报告参数携带所述的终端扫描到的接入点的动态和静态信息。
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