CN101945454A

CN101945454A - 无线局域网切换方法及系统

Info

Publication number: CN101945454A
Application number: CN2010102836024A
Authority: CN
Inventors: 李超; 马海蓉; 张晓峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: CN101945454B; WO2012034364A1

Abstract

本发明涉及一种无线局域网切换方法及系统，该方法包括：无线通信终端获取并上报状态信息给接入点；所述接入点根据所述无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，并在预估切换剩余时间小于或等于预设通知时间阈值时通知移动方向上邻近的接入点进行切换准备。本发明无线局域网切换方法及系统可以有效减少切换时延。

Description

无线局域网切换方法及系统

技术领域

本发明涉及无线网络技术，尤其涉及一种无线局域网切换方法及系统。

背景技术

基于现有无线局域网技术，无线通信终端通过接入点接入互联网，每个无线通信终端同时只能和一个接入点连接，并且每个接入点的覆盖范围有限，这就导致用户在从一个接入点区域移动到另外一个接入点区域时需要进行切换。

现有的切换机制中，无线通信终端在无线局域网中不停地检测网络信号强度来确定自己是否还在当前接入点(Access Point，AP)的范围内，当确定不在当前范围或信号减弱到需要切换时，发起切换流程，但该切换流程需要较长时间，对于要求日益提高的多媒体服务以及QoS而言，减少切换时延，加快切换速度是一个有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种无线局域网切换方法及系统，以减少切换时延。

为解决以上技术问题，本发明提供一种无线局域网切换方法，该方法包括：

无线通信终端获取并上报状态信息给接入点；

所述接入点根据所述无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，并在预估切换剩余时间小于或等于预设通知时间阈值时通知移动方向上邻近的接入点进行切换准备。

进一步地，所述无线通信终端确定信号强度趋势为减弱时，上报状态信息，或所述接入点确定信号强度为减弱时预估切换剩余时间。

进一步地，所述状态信息包括当前位置、移动速度、移动方向及信号强度，预估切换剩余时间的过程包括：根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、当前位置以及信号强度，确定在移动方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，进而根据上报的移动速度预估切换剩余时间。

进一步地，所述终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系是预先建立的或根据上报的状态信息动态建立的。

进一步地，所述无线通信终端利用GPS模块获得当前位置，加速度传感器获得加速度信息进而计算得到移动速度，利用电子罗盘获得移动方向。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种无线局域网切换系统，该系统包括无线通信终端和接入点，其中，

所述无线通信终端包括信息获取单元，以及与所述信息获取单元连接的信息上报单元，所述信息获取单元，用于获取状态信息；所述信息上报单元，用于将获取的状态信息上报给所述接入点；

所述接入点包括预估单元及与所述预估单元连接的通知单元，所述预估单元用于根据所述无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，所述通知单元，用于在预估切换剩余时间小于或等于预设通知时间阈值时通知移动方向上邻近的接入点进行切换准备。

进一步地，所述无线通信终端还包括与所述信息获取单元及信息上报单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述信息上报单元在信号强度趋势为减弱时上报获取的状态信息。

进一步地，所述接入点还包括与所述预估单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述预估单元仅在信号强度趋势为减弱时预估切换剩余时间。

进一步地，所述状态信息包括当前位置、移动速度、移动方向及信号强度，所述预估单元预估切换剩余时间具体包括：根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、当前位置以及信号强度，确定在移动方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，根据确定的移动距离以及上报的移动速度预估切换剩余时间。

进一步地，所述信息获取单元包括信号强度检测模块、GPS模块、加速度传感器、电子罗盘及与所述加速度传感器连接的移动速度计算器，其中信号强度检测模块，用于检测当前无线局域网的信号强度，所述GPS模块用于获取当前位置；所述加速度传感器用于获得加速度信息，所述电子罗盘用于获取移动方向；所述移动速度计算器用于利用加速度信息计算移动速度。

本发明由无线通信终端采集状态信息并上报给当前接入点，由当前接入点根据无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，并在切换剩余时间小于某个预设通知时间阈值时，通知邻近接入点进行切换准备从而有效减少切换时延，提高切换效率，改善用户的业务体验。

附图说明

图1是本发明无线局域网切换方法的示意图；

图2是为无线局域网切换实施例的流程示意图；

图3是预估切换剩余时间的示意图；

图4是实施例中预估切换剩余时间的示意图；

图5是本发明无线局域网切换系统的示意图；

图6是本发明无线局域网切换系统的另一示意图；

图7是是本发明无线局域网切换系统的又一的示意图。

具体实施方式

无线通信终端进入无线局域网网络会不停地检测网络信号强度来确定自己是否还在AP的范围内，这是一种被动式的工作模式。如果AP能够获得无线通信终端的状态信息，即可以提前做好IP的释放、IP的分配等准备工作，进而使得无线通信终端在移动过程中快速高效的切换AP，保证WIFI网络切换过程中的无缝切换。

为了达成这种高效的、主动的工作模式，AP如何获得无线通信终端的状态信息成为解决问题的关键。由终端采集并上报状态信息是一个易于实现且行之有效的方法。

本发明无线局域网切换方法及系统的主要思想是，由无线通信终端采集状态信息并上报给当前接入点，由当前接入点根据无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，并在切换剩余时间小于某个预设通知时间阈值时，通知邻近接入点进行切换准备，从而有效减少切换时延，提高切换效率，改善用户的业务体验。

本发明无线局域网切换方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：无线通信终端获取并上报状态信息给接入点；

无线通信终端日益成为人们日常生活中必不可少的通信工具，随着GPS、加速度传感器，电子罗盘等各种传感器的应用越来越广泛，无线通信终端的很多信息都能由终端自身获得，例如终端的位置、运动速度、运动方向及加速度等等，这些状态信息能够给带来很多好处，能够提供网络侧更加精确的信息。

状态信息可以是所述无线通信终端采集的原始数据或加工过的中间数据，比如，无线通信终端集成加速度传感器及电子罗盘，使用加速度传感器采集加速度信息并计算移动速度，使用电子罗盘采集移动方向信息。

在本发明中，加速度传感器和电子罗盘侧重于采集水平方向的信息。

无线通信终端获取当前信号强度的方法与现有技术相同，在此不再赘述。

步骤102：接入点根据所述无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，并在预估切换剩余时间小于或等于预设通知时间阈值时通知移动方向上邻近的接入点进行切换准备。

为了减少计算量及提高预估值可信度，增加预估切换剩余时间的有效性，接入点仅在确定信号强度趋势为减弱(也即终端离接入点越来越远)时，才预估切换剩余时间，或，终端确定信号强度为减弱时，再上报状态信息。

预估切换剩余时间可以根据状态信息的具体含义有多种不同的实现方式，优选地，所述状态信息包括当前位置、移动速度、移动方向及信号强度，所述预估单元预估切换剩余时间具体包括：根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、当前位置以及信号强度，确定在移动方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，根据确定的移动距离以及上报的移动速度预估切换剩余时间。

所述终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系是预先建立的或根据上报的状态信息动态建立的。

应用实例

终端A能够根据GPS模块、加速度传感器，电子罗盘测量得到终端自身的位置信息、移动速度，移动方向等信息，并且能够获得WIFI网络的信号强度信息，具体地，如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤201：终端A根据自定位器(如GPS模块)、加速度传感器，电子罗盘等得到当前位置、移动速度和移动方向，如得到当前移动速度为100m/min，当前移动方向为EAST(正东)；

步骤202：终端A检测到附近有WIFI网络，并检测到当前信号强度为-20dbm，对应的是网络接入点AP1；

步骤203：终端A向当前对应的接入点AP1上报上述信息；

步骤204：接入点AP1得到终端A的状态信息给终端A分配IP号，这样无线通信终端获取IP号既能够实现网络接入；

步骤205：接入点AP1根据得到的状态信息判断信号强度趋势为减弱；

接入点AP1根据前后两次获得的信号强度或位置信息判断信号强度趋势，如前后两次信号强度分别为-10dbm和-20dbm，则判断信号强度趋势为减弱。

步骤206：接入点AP1根据得到的状态信息和预先建立的终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系预估切换剩余时间；

接入点AP1根据自身训练的结果得知，当终端与接入点之间的距离增加100m，信号强度递减-2dbm，假设-26dbm就无法保证正常的WIFI通信，假设终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系如下表所示：

距离(米)	信号强度(dbm)
		100	-18
200	-20
		300	-22
400	-24
		500	-26

为简化起见，上表数据为线性变化的，可理解地，实际环境中并非如此。

无线接入点根据自身的训练模型，根据终端的信号强度、移动速度和移动方向预估终端是否仍在本接入点范围内，判断是否快接近本接入点边缘，如果快进入本接入点边缘则通知临近接入点准备为预进入终端分配IP号。

假设终端A以不变的速度不变的方向一直移动，无线接入点AP1根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、以及终端A当前位置、信号强度，确定当前信号强度对应的距离与需要切换时信号强度对应的距离之差在EAST方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，进而根据上报的移动速度预估切换剩余时间，预估终端A在3分钟后即不能在继续使用该接入点。

以下给出一种预估切换剩余时间t的计算公式：

t = (a \cos θ + 1 / 2 \times \sqrt{4 a^{2} {(\cos θ)}^{2} - 4 a^{2} + 4 b^{2}}) / v

也即：

t = (a \cos θ + \sqrt{{(a \cos θ)}^{2} - a^{2} + b^{2}}) / v

其中，t为预估的切换剩余时间，如图3所示，a为终端A到AP1的距离，b为AP1到需要切换的边缘B点的距离，v为移动速度，θ为终端的移动方向和终端A到AP1的连线的夹角，该夹角大小可根据AP1位置，终端A的位置及移动方向等参数计算得到，计算方法有很多种，在此不在赘述。

在本实实例中，如图4所示，终端的移动方向与和终端A到AP1的连线的夹角为π，根据以上公式可知，预估切换剩余时间t＝(b-a)/v，根据上表中的对应关系，b＝500，a＝200，计算得到t＝3分钟。

步骤207：若预设通知时间阈值为2分钟，则AP1在预估还有2分钟切换的时候通知其在EAST方向的相邻AP2，有终端A即将进入AP2的范围内，通知AP2进行切换准备，如准备分配IP等。

步骤208：在接近切换时间时，终端A和AP1的通信已经变得相当恶化，但是检测到AP2的信号强度快接近-26dbm，此时AP1准备和终端A进行断开，收回分配出的IP号，AP2准备和A建立连接，并已经预分配好新的IP号。

步骤209：在预估切换时间，终端A和AP1的通信完全断开，AP2和A已经建立了通信，A通过接入点AP2继续完成网络的接入。

除以上给出的实施方式外，通过变换具体的状态信息以及预先建立的或动态建立的对应关系，还有很多种不同得到预估切换剩余时间的具体实现方式。

在以上应用实例中，终端A利用电子罗盘采集移动方向，可变换地，终端A还可以利用前后两次的GPS定位的位置信息确定移动方向及信号强度趋势，进而预估移动距离及切换剩余时间。

为了实现以上方法，本发明还提供了一种无线局域网切换系统，如图5所示，该系统包括无线通信终端和接入点，其中，

所述接入点包括预估单元及与所述预估单元连接的通知单元，所述预估单元用于根据所述无线通信终端上报的状态信息预估切换剩余时间，所述通知单元，用于在预估切换剩余时间小于预设通知时间阈值时通知移动方向上邻近的接入点进行切换准备。

可理解地，无线局域网接入点具有完成对于该接入点范围内的设备的IP分配，无线接入等功能。

为了提高预估的有效性，对应提供以下两种方式：

方式一，如图6所示，所述无线通信终端包括与所述信息获取单元及信息上报单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述信息上报单元在信号强度趋势为减弱时上报获取的状态信息。

方式二、如图7所示，所述接入点包括与所述预估单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述预估单元仅在信号强度趋势为减弱时预估切换剩余时间。

具体地，所述信息获取单元包括信号强度检测模块、GPS模块、加速度传感器、电子罗盘及与所述加速度传感器连接的移动速度计算器，其中信号强度检测模块，用于检测当前无线局域网的信号强度，所述GPS模块用于获取当前位置；所述加速度传感器用于获得加速度信息，所述电子罗盘用于获取移动方向；所述移动速度计算器用于利用加速度信息计算移动速度。

本发明中，终端设备的主动上报其获取的状态信息，使得无线局域网接入点对在网设备运动状态的进行有效监控，通过预估切换剩余时间，使得当前接入点可以通知邻近的接入点提前进行切换准备，如预备IP分配，无线接入点的预分配和对无线通信终端的监控使得无线通信终端在接入点的接入和断开都会增加预知性和准确性，从而提高了连接建立和断开的速度，减少了切换时延，保证了当前接入设备的网络稳定性，提高了切换效率，改善了用户的业务体验。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims

1.一种无线局域网切换方法，其特征在于，该方法包括：

无线通信终端获取并上报状态信息给接入点；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无线通信终端确定信号强度趋势为减弱时，上报状态信息，或所述接入点确定信号强度为减弱时预估切换剩余时间。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述状态信息包括当前位置、移动速度、移动方向及信号强度，预估切换剩余时间的过程包括：根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、当前位置以及信号强度，确定在移动方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，进而根据上报的移动速度预估切换剩余时间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系是预先建立的或根据上报的状态信息动态建立的。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述无线通信终端利用GPS模块获得当前位置，加速度传感器获得加速度信息进而计算得到移动速度，利用电子罗盘获得移动方向。

6.一种无线局域网切换系统，其特征在于，该系统包括无线通信终端和接入点，其中，

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述无线通信终端还包括与所述信息获取单元及信息上报单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述信息上报单元在信号强度趋势为减弱时上报获取的状态信息。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述接入点还包括与所述预估单元连接的强度趋势判断单元，所述强度趋势判断单元，用于根据获取的状态信息判断信号强度趋势；所述预估单元仅在信号强度趋势为减弱时预估切换剩余时间。

9.如权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于：所述状态信息包括当前位置、移动速度、移动方向及信号强度，所述预估单元预估切换剩余时间具体包括：根据终端与接入点之间的距离和信号强度的对应关系、当前位置以及信号强度，确定在移动方向上从当前位置到需要切换时的移动距离，根据确定的移动距离以及上报的移动速度预估切换剩余时间。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：所述信息获取单元包括信号强度检测模块、GPS模块、加速度传感器、电子罗盘及与所述加速度传感器连接的移动速度计算器，其中信号强度检测模块，用于检测当前无线局域网的信号强度，所述GPS模块用于获取当前位置；所述加速度传感器用于获得加速度信息，所述电子罗盘用于获取移动方向；所述移动速度计算器用于利用加速度信息计算移动速度。