CN103596231B - 一种垂直切换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直切换方法，确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；使所述移动终端切换至所述目标网络。本发明还公开了一种垂直切换装置。使用本发明的技术方案，保证了网络及时更新，有效避免了乒乓效应。

Description

一种垂直切换方法及装置

技术领域

本发明涉及车联网领域的垂直切换技术，尤其涉及一种基于贝叶斯决策的垂直切换方法及装置。

背景技术

车联网即车辆物联网，是伴随物联网技术及其应用示范研究的热点。随着车联网的发展，车联网中涉及的各网络趋于融合。通过异构网络间的融合，各网络可以最大程度的发挥自身的优势，从而满足用户对网络的需求。目前，车联网中涉及的无线接入技术主要有：

1)车载环境下的无线接入(Wireless Access in the Vehicular Environment，WAVE)，主要用于车载无线通信，充当专用短程通信(Dedicated Short RangeCommunications，DSRC)或者面向车载通讯的基础，支持更先进的热点切换、移动环境、安全性以及身份认证，传输距离可达到1000米；

2)全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)，是一种新兴宽带无线接入技术，其数据传输速率高，覆盖距离50km，支持节点160km/h的移动速度；

3)第三代移动通信技术(3rd Generation，3G)蜂窝网(Cellular)接入技术，其具有覆盖范围广，能够实现无缝切换，支持高速移动的节点的优点，但是传输速率有限。

当车辆行驶在城市环境时，车辆一般接入WAVE网络，WAVE网络主要用于车辆与车辆之间(Vehicle-to-Vehicle，V2V)以及车辆与路边基站之间(Vehicle-to-Roadside，V2R)的通信，通常作为城市环境下车辆自组网(Vehicular Adhoc Network，VANET)的无线通信技术；当车辆行驶在郊区时，车辆一般接入WiMAX或3G Cellular网络；而当车辆行驶在偏远地区时，车辆一般接入3G Cellular网络。

车联网具有其独特性，主要表现在：一、车联网属于异构无线网络；二、车联网中的车辆终端自身具有移动的特性。由于车辆自身移动性的特点从而使得网络拓扑变化较快，从而导致需要较多的网间切换，频繁地切换使得网络稳定性较差，这将严重影响到终端上的业务质量。到目前为止，还没有关于车辆在异构无线网络间的切换研究；而且由于车联网网络环境的独特性，已有的方法对网络属性和车辆运动属性考虑的还不充分。因此，车辆如何有效地接入已有的异构无线网络已经成为车联网中亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种垂直切换方法及装置，能够保证运动载体中的移动终端所接入的网络进行及时更新，且能够有效避免乒乓效应。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种垂直切换方法，所述方法包括：确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；使所述移动终端切换至所述目标网络。

上述方案中，所述根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络，包括：将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；或者，针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

上述方案中，所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率；对应的，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率、最大传输速率的切换概率和误码率的切换概率。

上述方案中，所述确定所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，包括：针对所述每一网络，通过下式确定所述运动趋势对应的切换概率P_h4：P_h4＝P(ΔD_n＜0)；其中， $\mathrm{\Δ}{D}_n=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left[{10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}\left(i\right)}{K_2}}{-10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}(i-1)}{K_2}}\right],$ ΔD_n为目标网络在设定时间段内的距离累积变化和，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；M为在设定时间段内对接信号收强度值进行采样的次数，RSS(i)为当前采样点的接收信号强度，RSS(i-1)为前一采样点的接收信号强度；在设定时间段内对接收信号强度共采样M次，i为当前的采样次数，i＝1，2，...，M。

上述方案中，所述确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率，包括：针对所述每一网络，通过下式确定网络的先验切换概率P_fh：其中，RSS(d)为接收信号强度，η为所述移动终端接入相应网络所需的最小信号强度阈值；C为最大传输速率，为支持所述移动终端当前业务所需的最小传输速率；BER(d)为运动载体与网络接入点之间的距离d时的误码率，τ为满足所述移动终端业务需求的最大误码率。

本发明还提供了一种垂直切换装置，所述装置包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第四确定单元和切换单元，其中，所述第一确定单元，用于确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；所述第二确定单元，用于针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；所述第三确定单元，用于针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；所述第四确定单元，用于根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；所述切换单元，用于使所述移动终端切换至所述目标网络。

上述方案中，所述第四确定单元包括第一确定子单元，用于将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；或，所述第四确定单元还包括第二确定子单元、第三确定子单元和第四确定子单元；所述第二确定子单元，用于针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；所述第三确定子单元，用于将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；所述第四确定子单元，用于将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

上述方案中，所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率；对应的，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率、最大传输速率的切换概率和误码率的切换概率。

上述方案中，所述第二确定单元，还用于针对所述每一网络，通过下式确定所述运动趋势对应的切换概率P_h4：P_h4＝P(ΔD_n＜0)；其中， $\mathrm{\Δ}{D}_n=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left[{10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}\left(i\right)}{K_2}}{-10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}(i-1)}{K_2}}\right],$ ΔD_n为目标网络在设定时间段内的距离累积变化和，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；M为在设定时间段内对接信号收强度值进行采样的次数，RSS(i)为当前采样点的接收信号强度，RSS(i-1)为前一采样点的接收信号强度；在设定时间段内对接收信号强度共采样M次，i为当前的采样次数，i＝1，2，...，M。

上述方案中，所述第三确定单元，还用于针对所述每一网络，通过下式确定网络的先验切换概率P_fh：其中，RSS(d)为接收信号强度，η为所述移动终端接入相应网络所需的最小信号强度阈值；C为最大传输速率，为支持所述移动终端当前业务所需的最小传输速率；BER(d)为误码率，τ为满足所述移动终端业务需求的最大误码率。

本发明提供的垂直切换方法及装置，先确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；然后，针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；其次，针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；再根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；最后，使所述移动终端切换至所述目标网络，如此，本发明为运动载体有效的接入网络提供了保证。

进一步的，确定所述目标网络时，可通过先验切换概率来确定，这样能够简单快速的实现网络切换；还可通过根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；然后，将切换比较概率比非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；从而，将所述备选网络中切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络，如此，能够有效的避免乒乓效应，从而保证了网络的稳定性。

附图说明

图1为本发明垂直切换方法的实现流程示意图；

图2为本发明垂直切换方法的运动载体与网络接入点之间的运动模型示意图；

图3为图1中步骤104的一种具体实现流程示意图；

图4为本发明垂直切换装置的组成结构示意图；

图5为图4中第四确定单元的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的主要思想为：先确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；然后，针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；其次，针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；再根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；最后，使所述移动终端切换至所述目标网络。

这里，所述每一网络包括WAVE网络、WiMAX网络和3G Cellular网络；所述网络属性的各参数包括接收信号强度(Receive Signal Strength，RSS)、最大传输速率(DataTransfer Rate，RT)和误码率(Bit Error Ratio，BER)。所述运动载体的运动趋势是指运动载体上的移动终端远离或靠近网络接入点的状态。所述运动载体主要是指车辆。

对应的，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率P_h1、最大传输速率的切换概率P_h2和误码率的切换概率P_h3。所述在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率为运动载体的运动趋势的切换概率P_h4。

所述先验切换概率P_fh是关于所述网络属性的各参数和运动趋势的概率分布，其表达式可为P_fh＝P(h1h2h3h4)，其中，h1为发生接收信号强度大于移动终端能接入相应网络所需的最小接收信号强度阈值的事件，h2为发生最大传输速率大于能支持移动终端当前业务所需的最小传输速率的事件，h3为发生误码率小于满足移动终端业务需求的最大误码率的事件，和h4为发生网络在设定时间段T_n内的距离累积变化和小于0的事件；相应的，先验切换概率P_fh为同时发生事件h1、h2、h3和h4的概率。

这里，所述接收信号强度的切换概率P_h1＝P(h1)，其中，P(h1)为发生事件h1的概率；所述最大传输速率的切换概率P_h2＝P(h2)，其中，P(h2)为发生事件h2的概率；所述误码率的切换概率P_h3＝P(h3)，其中，P(h3)为发生事件h3的概率；所述运动载体的运动趋势的切换概率P_h4＝P(h4)，其中，P(h4)为发生事件h4的概率。

所述根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络，包括：

将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；

或者，针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图1为本发明垂直切换方法的实现流程示意图，如图1所示，本发明垂直切换方法包括以下步骤：

步骤101，确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；

这里，所述运动载体的运动趋势是指运动载体上的移动终端远离或靠近网络接入点的状态。所述每一网络包括WAVE网络、WiMAX网络和3G Cellular网络；所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率。

具体的，对于所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络，确定所述网络属性的各参数和所述运动载体的运动趋势的方法是一致的，因此，这里仅给出确定所述网络属性的各参数和所述运动载体的运动趋势的公式，至于详细的确定过程可根据现有技术来确定，这里不再赘述。

接收信号强度RSS是触发垂直切换的最基本的条件，其反映了当前信道的质量。接收信号强度RSS为关于距离d的函数，用RSS(d)表示运动载体与网络接入点之间的距离d时的接收信号强度，RSS(d)可通过公式(1)来确定：

RSS(d)＝K₁-K₂lg(d)+u(x) (1)；

公式(1)中，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，d为运动载体与网络接入点之间的距离；u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；

最大传输速率C是网络选择的重要指标，直接影响到移动终端上业务的质量。最大传输速率C可根据香农定理公式(2)来确定：

$C=W{\log }_2(1+\frac{\mathrm{RSS}\left(d\right)}{I\left(d\right)})---\left(2\right);$

公式(2)中，W为频带宽度，为信噪比，I(d)为运动载体与网络接入点之间的距离d时接收到的干扰信号强度。

误码率BER是关于信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)的函数。当网络的误码率高于一定阈值时，表明网络不能满足移动终端上一些业务的需求。BER(d)为运动载体与网络接入点之间的距离d时的误码率，可通过公式(3)来确定：

$\mathrm{BER}\left(d\right)=Q\left(\sqrt{\frac{\mathrm{RSS}\left(d\right)}{I\left(d\right)}}\right)---\left(3\right);$

公式(3)中，Q()的表达式为其中，y、t均为随机变量。

运动载体的运动趋势是触发垂直切换的一个重要参数，这是因为其可影响到网络接入后维持网络的时间以及切换次数等。运动载体的运动趋势具有前向性，且可认为在较短时间内，运动载体的运动轨迹是接近直线的。图2为本发明垂直切换方法的运动载体与网络接入点之间的运动模型示意图，如图2所示，当运动载体运动到处于位置A时，运动载体与网络3G Cellular的接入点C之间的距离d₁小于其与网络WiMAX的接入点D之间的距离d₂。当运动载体运动到位置B后，随着运动的继续，运动载体与网络3G Cellular的接入点C之间的距离d₁逐渐大于其与网络WiMAX的接入点D之间的距离d₂，按照基于距离的切换方法则需要再次进行网络切换，从而产生了乒乓效应。而本发明通过距离累积变化和的方法来确定运动载体的运动趋势，继而确定在所述运动趋势下移动终端切换至当前能接入的每一网络的切换概率，以及在此基础上继续确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率，从而能能够有效避免乒乓效应。

一般来说，运动载体的运动趋势可根据运动载体与网络接入点之间的距离d的变化来确定，确定当前运动载体与网络接入点之间的距离与前一时刻运动载体与该网络接入点之间的距离的差值，若差值为正，表示运动载体正在远离网络接入点；若差值为负，表示运动载体正在接近网络接入点。

这里，本发明引入的距离累积变化和的方法是在设定时间段T_n内，获取到M次采样的运动载体与网络接入点之间的距离d(i)(i＝1，2...，M)值，则可得到T_n内距离的累积变化和，如公式(4)所示：

$\mathrm{\Δ}{D}_n=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}[d\left(i\right)-d(i-1)],---\left(4\right);$

当ΔD_n＞0时，判断出运动载体正在远离网络接入点；当ΔD_n＜0时，判断出运动载体正在接近网络接入点。运动载体接入正在接近的网络接入点后，在一定程度上会增加网络维持的时间，从而减少切换次数。

这里，所述当前运动载体与网络接入点之间的距离d(i)，是根据运动载体接收的接收信号强度RSS(i)来确定的。在设定时间段T_n内，获取到M次采样的RSS(i)值，其中，(i＝1，2，...，M)，根据公式(5)确定采样时刻运动载体与网络接入点之间的距离d(i)：

$d\left(i\right)={10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}\left(i\right)}{K_2}}---\left(5\right);$

为保证本发明具有较高的实用性，网络属性的各参数的获取可根据实际情况下在设定时间段内的统计得到。而关于网络属性的各参数的统计过程可根据各种现有技术来确定，这里不再赘述。

步骤102，针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；

这里，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率P_h1、最大传输速率的切换概率P_h2和误码率的切换概率P_h3。所述在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率为运动载体的运动趋势的切换概率P_h4。

其中，所述接收信号强度的切换概率P_h1＝P(h1)，其中，h1为发生接收信号强度大于移动终端能接入相应网络所需的最小接收信号强度阈值的事件，P(h1)为发生事件h1的概率；具体的，所述接收信号强度的切换概率P_h1的概率分布可通过公式(6)来确定：

P_h1＝P(RSS(d)＞η) (6)；

公式(6)中，η为移动终端接入相应网络所需的最小接收信号强度阈值。

其中，所述最大传输速率的切换概率P_h2＝P(h2)，其中，h2为发生最大传输速率大于能支持移动终端当前业务所需的最小传输速率的事件，P(h2)为发生事件h2的概率；具体的，所述传输速率的切换概率P_h2的概率分布可通过公式(7)确定：

公式(7)中，C为最大传输速率，为能支持移动终端当前业务所需的最小传输速率。

其中，所述误码率的切换概率P_h3＝P(h3)，其中，h3为发生误码率小于满足移动终端业务需求的最大误码率的事件，P(h3)为发生事件h3的概率；具体的，所述误码率的切换概率P_h3的概率分布可通过公式(8)来确定：

$P_{h3}=P(\mathrm{BER}\left(d\right)<\mathrm{\&tau;})---\left(8\right);$

公式(8)中，BER(d)为误码率，τ为满足移动终端业务需求的最大误码率。

其中，所述运动载体的运动趋势的切换概率P_h4＝P(h4)，其中，h4为发生网络在设定时间段T_n内的距离累积变化和小于0的事件，P(h4)为发生事件h4的概率；具体的，所述运动载体的运动趋势的切换概率P_h4的概率分布可通过公式(9)来确定：

P_h4＝P(ΔD_n＜0) (9)；

公式(9)中，ΔD_n为网络在设定时间段T_n内的距离累积变化和。

步骤103，针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；

这里，对于所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率的方法是一致的，因此，均可通过步骤103下面给出的先验切换概率的公式来确定。

这里，用分别表示发生切换事件和发生不切换事件，相应的，用P_fh、P_fh分别表示发生切换事件和发生不切换事件的先验概率，并且P_fh+P_fh＝1。一般情况下的决策为：若P_fh＞P_fh，则做出切换网络的决策；若P_fh＜P_fh，则做出不切换网络的决策。

其中，所述先验切换概率P_fh是关于所述网络属性的各参数和运动趋势的概率分布，其表达式可为P_fh＝P(h1h2h3h4)，其中，先验切换概率P_fh为同时发生事件h1、h2、h3和h4的概率。比较各网络的先验切换概率P_fh，将先验切换概率最大值所对应的网络作为目标网络进行切换。

网络属性的各参数和运动载体的运动趋势之间存在一定的相关性，这里，可将接收信号强度RSS(d)作为比较的基准条件进行分析，以下为分析过程：

已知接收信号强度的切换概率P_h1＝P(RSS(d)＞η)，由于将接收信号强度RSS(d)作为比较的基准条件，因此对接收信号强度的切换概率P_h1分布的表达式不做任何变换，仍然为公式(6)。

已知传输速率的切换概率将公式(2)代入公式(7)，公式(7)变换为公式(10)：

已知误码率的切换概率P_h3＝P(BER(k)＜τ)，将误码率BER(d)的表达式(3)代入公式(8)，公式(8)变换为公式(11)：

$P_{h3}=P\left(Q\right(\sqrt{\frac{\mathrm{RSS}\left(d\right)}{I\left(d\right)}}<\mathrm{\&tau;})---\left(11\right);$

已知运动趋势的切换概率P_h4＝P(ΔD_n＜0)，将运动趋势ΔD_n的表达式(4)代入公式(9)，再将公式(5)代入公式(9)，公式(9)变换为公式(12)：

$P_{h4}=P\left(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\right[{10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}\left(i\right)}{K_2}}{-10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}(i-1)}{K_2}}]<0)---\left(12\right);$

比较公式(6)、(10)、(11)和(12)，可知：传输速率的切换概率P_h1的概率分布由接收信号强度的分布所确定；而传输速率的切换概率P_h2与误码率的切换概率P_h3的概率分布与接收信号强度具有很高的相关性，并由接收信号强度和干扰信号强度所共同确定；运动趋势的切换概率P_h4不仅与当前时刻接收信号强度有关，还与前一时刻的接收信号强度有关。

经过上述分析，先验切换概率P_fh可通过下述公式(13)来确定：

为了便于推导，假设P(RSS(d)＞η)＝P(h1)， P(ΔD_n＜0)＝P(h4)；那么公式(13)可变换为P_fh＝P(h1h2h3h4)，又由于P(h1h2h3h4)＝P(h1|h2h3h4)P(h2h3h4)、P(h2h3h4)＝P(h2|h3h4)P(h3h4)、P(h3h4)＝P(h3|h4)P(h4)，所以，

P_fh＝P(h1|h2h3h4)P(h2|h3h4)P(h3|h4)P(h4)；

其中，P(h1|h2h3h4)表示在发生事件h2、h3和h4的基础上，发生事件h1的概率；P(h2h3h4)表示同时发生事件h2、h3和h4的概率；P(h2|h3h4)表示在发生事件h3和h4的基础上，发生事件h2的概率；P(h3h4)表示同时发生事件h3和h4的概率；P(h3|h4)表示在发生事件h4的基础上发生事件h3的概率；h1为发生接收信号强度大于移动终端能接入相应网络所需的最小接收信号强度阈值的事件，h2为发生最大传输速率大于能支持移动终端当前业务所需的最小传输速率的事件，h3为发生误码率小于满足移动终端业务需求的最大误码率的事件，h4为发生网络在设定时间段T_n内的距离累积变化和小于0的事件。

由于P(h1)、P(h2)、P(h3)和P(h4)已知，这样，本领域的技术人员根据P(h1h2h3h4)＝P(h1|h2h3h4)P(h2h3h4)和P(h2h3h4)＝P(h2|h3h4)P(h3h4)进行反向计算，即可确定P(h1h2h3h4)，这里不再赘述。

步骤104，根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；

步骤105，使所述移动终端切换至所述目标网络。

这里，所述步骤104具体是通过将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；或者，通过如图3所示的流程图来实现，具体包括以下步骤：

步骤301，针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；

如果利用步骤104确定的先验切换概率进行网络切换的决策，容易将所能切换的网络都归为一种状态，即全部可切换或者全部不可切换，达不到区分并择优的目的。为对覆盖节点区域的多个网络能否进行切换进行准确区分，表示出哪些目标网络能满足切换的要求，哪些目标网络不能满足切换的要求。这里，通过切换比较概率来进行网络切换的决策，但是由于先验概率提供的条件分类信息还不够，所以需要引入网络优先级这一条件。

不同网络所提供的带宽服务质量以及花费是不一样的。车辆自组网中使用WAVE网络N₁，运动载体上的移动终端通过自身的收发模块来接入网络并提供接入点给周围运动载体上的移动终端，运动载体在获得很高带宽的同时所花费的成本也很低。WiMAX网络N₂可提供很高的带宽但有一定的花费成本。3GCellular网络N₃覆盖范围广，但带宽偏小且花费成本较高。移动终端在进行业务传输时，因为WAVE网络N₁具有传输速率高、高带宽和低花费的优点，所以将它确定为最高的网络优先级；将WiMAX网络N₂确定为次网络优先级，而将带宽较小和费用偏高的3G Cellular网络N₃确定为低网络优先级。

针对WAVE网络N₁、WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃，设定网络优先级为：N₁＞N₂＞N₃，用X₁、X₂、X₃分别表示接入三种网络N₁、N₂和N₃的事件状态，所述事件状态包括发生切换事件和发生不切换事件具体的，用和分别表示接入WAVE网络N₁、WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃事件，用和分别表示不接入WAVE网络N₁、WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃事件；用和分别表示接入WAVE网络N₁、WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃的概率，则有对应的，用和分别表示不接入WAVE网络N₁、WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃的概率，则有

对于WAVE网络N₁来说，用表示接入WAVE网络N₁时，发生切换事件的后验切换概率，根据贝叶斯公式可确定后验切换概率即：

式中，为发生切换事件下，从其他网络切换到WAVE网络N₁的条件概率密度；为发生不切换事件下，在原接入WAVE网络N₁下仍然保持WAVE网络N₁接入的条件概率密度。

这里，为保证本发明具有较高的实用性，和的获取方式，可根据实际情况在一定时段内统计得到，而关于它们的统计过程可根据各种现有技术来确定，这里不再赘述；相应的，在本发明中，表示在设定的统计时段内，经切换决策计算，移动终端发生切换事件并从其他网络切换到WAVE网络N₁的概率统计值。相应的，表示在设定的统计时段内，经切换决策计算，移动终端发生不切换事件在原接入WAVE网络N₁下仍然保持WAVE网络N₁接入的概率统计值。

这里，将定义为第j(j＝1，2，3)个网络的切换比较概率，将定义为第j(j＝1，2，3)个网络的非切换比较概率，切换比较概率和非切换比较概率的确定可根据现有技术来确定，这里不再赘述。

步骤302，将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；

对于WAVE网络N₁来说，用表示接入WAVE网络N₁时，发生不切换事件的后验切换概率，根据贝叶斯公式可确定后验非切换概率即：

对于WAVE网络N₁来说，基于后验概率的决策为：

当时，则将状态事件X₁归为发生切换事件从而切换到WAVE网络N₁；

当时，则将状态事件X₁归为发生切换事件从而不切换到WAVE网络N₁。

由公式(14)和(15)可知，公式右边的分母相同，所以，在比较和的大小时，可将和分别替换为切换比较概率和非切换比较概率因此，若 时，可推导出则将状态事件X₁归为发生切换事件从而切换到WAVE网络N₁；反之，若 时，则将状态事件X₁归为发生不切换事件从而不切换到WAVE网络N₁。

对于WiMAX网络N₂和3G Cellular网络N₃来说，基于后验概率的决策的方式与前述的WAVE网络N₁完全相同，这里不再赘述。

通过上述分析可知，在通过切换比较概率与非切换比较概率进行比较后，可以将网络明确地区分成两类：一类网络表示可以满足切换要求的备选网络；另一类网络表示不满足切换要求的非备选网络。

步骤303，将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

具体的，若备选网络为一个时，则运动载体上的移动终端直接进行切换。

若备选网络为两个时，即：

且或且或且时，基于贝叶斯决策的最优选择策略应是：

针对上述①，若则确定WAVE网络N₁作为目标网络；反之，则确定WiMAX网络N₃作为目标网络；

针对上述②，若则确定WAVE网络N₁作为目标网络；反之，则确定3G Cellular网络N₃作为目标网络；

针对上述③，若则确定WiMAX网络N₂作为目标网络；反之，则确定3G Cellular网络N₃作为目标网络；

具体的，若备选网络为三个时，即网络同时满足下面的三个条件 时，基于贝叶斯决策的最优选择策略应为：

若且时，确定WAVE网络N₁作为目标网络；

若且时，确定WiMAX网络N₂作为目标网络；

若且时，确定3G Cellular网络N₃作为目标网络。

针对现有的车联网中涉及的三种无线网络WAVE、WiMAX和3G Cellular，通过本发明的垂直切换方法可判定出最优的接入网络作为目标网络。在实际应用中，若车联网中涉及的无线网络为四种及以上时，本领域的技术人员根据本领域的公知常识只需做出相应的扩展即可判定出最优的接入网络作为目标网络，这里不再赘述。

图4为本发明垂直切换装置的组成结构示意图，如图4所示，所述垂直切换装置包括第一确定单元41、第二确定单元42、第三确定单元43、第四确定单元44和切换单元45，其中，

所述第一确定单元41，用于确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；

其中，所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率；

所述第二确定单元42，用于针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；

其中，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率、最大传输速率的切换概率和误码率的切换概率。

所述第二确定，还用于针对所述每一网络，通过下式确定所述运动趋势对应的切换概率P_h4：

P_h4＝P(ΔD_n＜0)；

其中， $\mathrm{\&Delta;}{D}_n=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[{10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}\left(i\right)}{K_2}}{-10}^{\frac{K_1+u\left(x\right)-\mathrm{RSS}(i-1)}{K_2}}\right],$ ΔD_n为目标网络在设定时间段内的距离累积变化和，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；M为在设定时间段内对接信号收强度值进行采样的次数，RSS(i)为当前采样点的接收信号强度，RSS(i-1)为前一采样点的接收信号强度；在设定时间段内对接收信号强度共采样M次，i为当前的采样次数，i＝1，2，...，M。

所述第三确定单元43，用于针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；

所述第三确定单元43，还用于针对所述每一网络，通过下式确定网络的先验切换概率P_fh：

其中，RSS(d)为接收信号强度，η为所述移动终端接入相应网络所需的最小信号强度阈值；C为最大传输速率，为支持所述移动终端当前业务所需的最小传输速率；BER(d)为误码率，τ为满足所述移动终端业务需求的最大误码率。

所述第四确定单元44，用于根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；

所述切换单元45，用于使所述移动终端切换至所述目标网络。

所述第四确定单元44，具体的，可通过第一确定子单元来实现，所述第一确定子单元，用于将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；

所述第四确定单元还可以通过如图5所示的来实现，所述第四确定单元44包括第二确定子单元51、第三确定子单元52和第四确定子单元53；

所述第二确定子单元51，用于针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；

所述第三确定子单元52，用于将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；

所述第四确定子单元53，用于将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

本领域的技术人员应当理解，图4所示的垂直切换装置中的各处理单元及其子单元的实现功能可参照前述垂直切换方法的相关描述而理解。本领域技术人员应当理解，图4所示的垂直切换装置中各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各处理单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，其可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，其可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种垂直切换方法，其特征在于，所述方法包括：

确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；

针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；

针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；

根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；

使所述移动终端切换至所述目标网络；

所述确定所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，包括：

针对所述每一网络，通过下式确定所述运动趋势对应的切换概率P_h4：

P_h4＝P(ΔD_n<0)；

其中，ΔD_n为目标网络在设定时间段内的距离累积变化和，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；M为在设定时间段内对接信号收强度值进行采样的次数，RSS(i)为当前采样点的接收信号强度，RSS(i-1)为前一采样点的接收信号强度；在设定时间段内对接收信号强度共采样M次，i为当前的采样次数，i＝1，2，…，M。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络，包括：

将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；

或者，针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率；

对应的，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率、最大传输速率的切换概率和误码率的切换概率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率，包括：

针对所述每一网络，通过下式确定网络的先验切换概率P_fh：

其中，RSS(d)为接收信号强度，η为所述移动终端接入相应网络所需的最小信号强度阈值；C为最大传输速率，为支持所述移动终端当前业务所需的最小传输速率；BER(d)为运动载体与网络接入点之间的距离d时的误码率，τ为满足所述移动终端业务需求的最大误码率。

5.一种垂直切换装置，其特征在于，所述装置包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第四确定单元和切换单元，其中，

所述第一确定单元，用于确定运动载体的运动趋势以及所述运动载体上的移动终端当前能接入的每一网络的网络属性的各参数；

所述第二确定单元，用于针对所述每一网络的网络属性的各参数，分别确定在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率，以及，确定在所述运动趋势下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率；

所述第三确定单元，用于针对所述每一网络，根据所述每一网络的各所述参数对应的切换概率及所述运动载体运动趋势对应的切换概率，确定所述移动终端切换至所述每一网络的先验切换概率；

所述第四确定单元，用于根据所述先验切换概率确定所述移动终端的目标网络；

所述切换单元，用于使所述移动终端切换至所述目标网络；

所述第二确定单元，还用于针对所述每一网络，通过下式确定所述运动趋势对应的切换概率P_h4：

P_h4＝P(ΔD_n<0)；

其中，ΔD_n为目标网络在设定时间段内的距离累积变化和，K₁为发送功率，K₂为路径损失因子，u(x)为干扰信号强度，u(x)为服从均值为0、方差为σ₂的高斯随机分布函数，其中，x为随机变量；M为在设定时间段内对接信号收强度值进行采样的次数，RSS(i)为当前采样点的接收信号强度，RSS(i-1)为前一采样点的接收信号强度；在设定时间段内对接收信号强度共采样M次，i为当前的采样次数，i＝1，2，…，M。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第四确定单元包括第一确定子单元，用于将所述先验切换概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络；

或，所述第四确定单元还包括第二确定子单元、第三确定子单元和第四确定子单元；

所述第二确定子单元，用于针对所述每一网络，根据所述先验切换概率确定对应的切换比较概率和非切换比较概率；

所述第三确定子单元，用于将所述切换比较概率比所述非切换比较概率大的网络作为所述移动终端的备选网络；

所述第四确定子单元，用于将所述备选网络中所述切换比较概率最大的网络确定为所述移动终端的目标网络。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述网络属性的各参数包括接收信号强度、最大传输速率和误码率；

对应的，所述在各所述参数下所述移动终端切换至所述每一网络的切换概率包括接收信号强度的切换概率、最大传输速率的切换概率和误码率的切换概率。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三确定单元，还用于针对所述每一网络，通过下式确定网络的先验切换概率P_fh：

其中，RSS(d)为接收信号强度，η为所述移动终端接入相应网络所需的最小信号强度阈值；C为最大传输速率，为支持所述移动终端当前业务所需的最小传输速率；BER(d)为误码率，τ为满足所述移动终端业务需求的最大误码率。