CN105228208B - 一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法，本发明的方法包括向上垂直切换和向下垂直切换两部分，用户终端向控制中心CP请求切换，控制中心网络的参数给用户终端，从而进行网络选择。在蜂窝网、用户终端、无线Mesh网之间建立握手协议进入切换流程，从而，可以在用户业务连接在向上垂直切换和向下垂直切换过程中，确保业务的连续性，避免业务中断，有效提高系统整体无线资源的利用率，增加网络容量和避免网络超载。

Description

一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体涉及一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法。

背景技术

随着电信产业的全球化以及因特网的迅猛发展，各种无线网络技术逐渐向无缝融合的移动无线互联网演进。未来的无线移动通信系统将是由多种无线接入网络(RadioAccess Network，RAN)组成的异构网络。在异构无线网络中，用户可以根据业务需要和网络状态等因素随时选择接入到最合适的那个无线接入系统中，从而满足用户灵活多变的个性化业务需求。另外，通过合理的无线资源管理，可以充分利用异构无线网络中各种无线接入系统的基础设施和频率资源，并且充分激发这些系统的潜能，共同为用户提供单一网络类型所无法支持的业务和功能，从而满足终端用户在复杂多变的通信环境下的个性化业务需求。

多种无线接入技术的异构融合在满足多场景多业务需求的同时也给网络管理、异构网络协同控制带来了挑战。要想充分发挥异构网络的融合优势，必须做好异构无线网络架构设计、网络选择与接入机制、网络切换、负载均衡这几点，而这也正是目前异构网络融合的研究热点所在，现有切换技术无法监控整个无线网络的网络参数，从而无法确定最佳网络。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何根据网络的实时性能参数，确定最佳网络，从而提高系统整体无线资源的利用率，增加网络容量和避免网络超载。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法，所述方法包括用户终端由蜂窝网区域进入无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域时的向上垂直切换部分以及用户终端离开无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域进入蜂窝网区域时的向下垂直切换部分，所述向上垂直切换部分包括以下步骤：

S11、用户终端MMT当前连接基站车，当所述MMT检测无线Mesh网络信号和带宽均高于一定阀值，MMT向控制平台CP发起切换请求；所述MMT扫描周围网络，根据来自周围MAP的beacon中的网络标识信息，确定候选MAP，并对这些MAP进行优先级排序，并且将所述候选MAP的信息上传给所述基站车，向所述基站车申明所述MMT发起的是一个垂直切换；

S12、所述基站车向控制平台CP发送查询所述候选MAP的负载状态的请求；所述CP实时监测所述候选MAP的网络性能参数，并按照优先级顺序查询各个候选MAP的负载状态，一直查询到负载未饱和的MAP作为目标MAP，即nMAP；所述CP向所述基站车发送查询响应，告知所述MMT可切换至nMAP，所述基站车收到查询响应后向所述MMT发送允许切换响应，告知可切换至nMAP；

S13、所述CP通知无线Mesh网络转发路由MPP有一用户终端MMT通过所述nMAP接入无线Mesh网中，并通过所述MPP查询所述nMAP的网络性能参数；所述MPP将收到的nMAP上传来的网络性能参数，并上传给所述CP；所述nMAP的网络性能参数由所述CP传送给所述基站车，有所述基站车转送给所述MMT；

S14、所述MMT将所述nMAP与本身所在的蜂窝网进行网络选择，如果nMAP不是最佳网络，不进行网络切换；如果nMAP是最佳网络，则确定nMAP为最终目标MAP；

S15、如果nMAP为最终目标MAP，所述MMT向nMAP发起切换请求、申请资源，并通过所述MPP、基站车、CP完成信息交互建立MMT于nMAP的网络连接，并且MPP的信息，完成切换；

所述向下垂直切换部分包括以下步骤：

S21、用户终端MMT当前连接到无线Mesh网的oMAP节点，当所述MMT检测到所述oMAP的信号强度和带宽均低于一定阈值时，MMT向CP发起切换请求，并扫描周围网络，若有信号强度高于一定会阈值的网络，添加到候选网络中；由控制平台CP实时监测候选网络和蜂窝网的网络性能参数；并检测所述候选网络的负载，一直检查到负载未饱和的候选网络作为目标网络；

S22、所述CP告知基站车目标网络，并由所述基站车查询所述目标网络的网络性能参数，所述目标网络的网络性能参数依次经过所述基站车、CP、无线Mesh网络转发路由MPP、oMAP的传递，并最终转送给所述MMT；

S23、所述MPP按照信号强度由强到弱的顺序依次查询各个MAP的负载状态，知道查询到负载未饱和的目标MAP，即nMAP，所述nMAP的网络性能参数由所述MPP传送给所述oMAP，再由所述oMAP传送给所述MMT；

S24、所述MMT对所述nMAP和所述目标网络进行网络选择，确定最终目标网络，若所述最终目标网络为无线Mesh网，则进行水平切换，若所述最终目标网络所述目标网络，则进行垂直切换，即所述MMT向基站车发起切换请求、申请资源，并通过所述MPP、基站车、CP完成信息交互，建立MMT于所述目标网络连接，并且更新MPP信息，完成切换。

优选地，所述对这些MAP进行优先级排序，优先级排序是根据所述MAP信号轻度的大小进行排序，并且信号越强，优先级越高。

优选地，所述步骤S14和步骤S24进行网络选择的方法为FAHP网络选择算法。

(三)有益效果

本发明提供了一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法，通过应用本发明提出的技术方案，当用户终端由蜂窝网区域进入无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域发生向上垂直切换时，或者当用户终端离开无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域进入蜂窝网区域发生向下垂直切换时，通过实时监控网络参数，确保业务的连续性，避免业务中断，有效提高系统整体无线资源的利用率，增加网络容量和避免网络超载。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法的向上垂直切换部分的流程图；

图2为本发明的一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法的向下垂直切换部分的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法，所述方法包括用户终端由蜂窝网区域进入无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域时的向上垂直切换部分以及用户终端离开无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域进入蜂窝网区域时的向下垂直切换部分，分别如图1和图2所示。

所述向上垂直切换部分包括以下步骤：

S11、确定候选网络节点，具体为：

1)MMT当前连接到基站车，数据通过3G/4G网进入IP核心网；

2)MMT根据自身当前状态，检测无线Mesh网络信号和带宽均高于一定阀值，发起切换请求；

3)MMT扫描周围网络，根据来自周围MAP的beacon中的网络标识信息确定候选MAP，并对这些MAP进行优先级排序，按各MAP的信号强度大小排序，信号强度越大的优先级越高，然后将这些候选MAP的信息上报给基站车，并申明MMT发起的是一个垂直切换；所述beacon信息中包括：MAP的SSID、MAC地址、IP地址、信号强度等；

S12、选取目标MAP，具体为：

4)基站车向CP发送查询各MAP的负载状态的请求；

5)CP实时监控无线Mesh网和蜂窝网的网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)，CP按照优先级顺序依次查询各候选MAP的负载状态，若查询到某个MAP的负载未饱和，则将其确定为目标MAP，即nMAP，通过这种机制能实现一定的网络负载均衡；

6)CP向基站车反馈一个查询响应，并告知基站车：MMT可切换至nMAP；

7)基站车收到查询响应后，向MMT发送允许切换响应，告知可切换至nMAP；

S13、查询目标nMAP的网络性能参数，并进行传递，具体为：

8)CP通知无线Mesh网络转发路由MPP将有一个用户通过nMAP接入Mesh网络中，并发出查询当前Mesh网络性能参数的请求；

9)所述MPP对nMAP发起查询当前Mesh网络性能参数的请求；

10)nMAP收到请求后检测当前Mesh网络的性能参数：时延、带宽、丢包率等，并将各参数上报给MPP；

11)MPP收到Mesh网络的性能参数后向CP发出查询响应，并将这些参数转发给CP；

12)CP将这些Mesh网络的性能参数发送给基站车，再由基站车转发给MMT；

S14、所述MMT将根据nMAP所在Mesh网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)和本身所在的蜂窝网的网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)，进行FAHP网络选择算法运算，确定最佳网络，如果nMAP不是最佳网络，不进行网络切换；如果nMAP是最佳网络，则确定nMAP为最终目标MAP；图1中为步骤13)

S15、如果nMAP为最终目标MAP，通过所述MPP、基站车、CP完成信息交互建立MMT于nMAP的网络连接，并且更新MPP信息，完成切换，具体为：

14)MMT向nMAP发起切换请求，并申请资源；

15)nMAP收到请求后为MMT进行资源预留，并与基站车建立临时隧道，由于nMAP和基站车的IP地址不同，所以该临时隧道是基于IP层的互通；

16)nMAP资源预留成功后给MMT返回切换请求响应；

17)基站车将发往MMT的数据包通过临时隧道转发给nMAP并缓存，有效减少了切换过程中的丢包；

18)MMT收到切换响应后，开始执行切换，断开与基站车的连接；

19)基站车向CP发送绑定更新消息，消息中包括更新对象，即基站车和MMT的标识，通知CP删除与基站车相关联的MMT信息；

20)CP更新成功后，向基站车返回绑定更新响应；

21)MMT向nMAP发送建立连接请求，包含MMT的标识等信息；

22)nMAP向MPP发送代理更新消息，通知MPP添加nMAP与MMT相关联；

23)MPP向CP发送绑定更新消息，消息中包括更新对象，即nMAP和MMT的标识，通知CP添加nMAP与MMT相关联；

24)CP更新成功后，向MPP返回绑定更新响应；

25)MPP向nMAP返回代理更新响应；

26)nMAP向MMT发送切换完成响应，同时发送资源释放请求给基站车；

27)当基站车的转发队列中没有发往MMT的数据包且收到资源释放请求时，释放MMT在基站车中占用的资源；

28)基站车向nMAP返回资源释放响应，并拆除临时隧道；

29)整个切换过程结束，MMT和基站车正常通信；

所述向下垂直切换部分包括以下步骤：

S21、确定候选网络作为目标网络，具体为：

1)MMT当前连接到oMAP，数据通过Mesh网进入公网Internet；

2)MMT根据自身当前状态，检测到oMAP的信号强度和带宽均低于一定阈值，发起切换请求；

3)MMT扫描周围网络，若3G/4G网络满足QoS要求，如3G/4G信号强度高于一定阈值，则将3G/4G网络添加到候选网络中；

4)oMAP向MPP发送查询请求，请求中申明MMT可能需要垂直切换；

5)MPP向CP发送查询3G/4G网络负载状态的请求；

6)CP收到查询请求后，检查3G/4G网络的负载状态；

7)控制中心CP实时监控无线Mesh网和蜂窝网的网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)，若3G/4G网络负载未达到饱和，则该网络即为目标网络；CP通知移动蜂窝基站车将有一个用户接入目标网络，并请求查询目标网络的各性能参数；

S22、所述目标网络的网络性能参数转送给所述MMT，具体为：

8)基站车收到请求后检测到的目标网络的性能参数：时延、带宽、丢包率等，向CP返回一个查询响应并上报这些参数；

9)CP告知MPP可切换至目标网络，并将目标网络的性能参数发送给MPP；

10)MPP告知oMAP可切换至目标网络，并将目标网络的性能参数发送给oMAP，再由oMAP向MMT转发这些参数；

S23、确定目标MAP，即nMAP，并将所述nMAP的网络性能参数转送给所述MMT，具体为：

11)MPP按照信号强度由高到底的顺序依次查询各MAP的负载状态以及网络性能参数：时延、带宽、丢包率等；若查询到某个MAP的负载未饱和，则将其确定为目标MAP，即nMAP，通过这种机制能实现一定的网络负载均衡；

12)MPP向oMAP反馈一个查询响应，告知可切换至nMAP，且响应中包括nMAP提供的Mesh网络性能参数：时延、带宽、丢包率等；

13)oMAP告知MMT可切换至nMAP，并转发从MPP得到的Mesh网络性能参数；

S24、进行网络选择，确定最终目标网络，并进行网络切换，具体为：

14)MMT根据所述目标蜂窝网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)和nMAP所在Mesh网络参数(包括信号强度，带宽，时延，丢包率，网络负载等)，执行FAHP网络选择算法，确定最终目标网络，若最终目标网络为Mesh网络则进行水平切换，若最终目标网络为3G/4G网络则进行垂直切换；

15)MMT向oMAP发起切换请求，并申明将执行垂直切换；

16)oMAP向基站车转发切换请求，告知MMT所申请的资源；

17)基站车收到请求后为MMT进行资源预留，并与oMAP建立临时隧道，由于oMAP和基站车的IP地址不同，所以该临时隧道是基于IP层的互通；

18)基站车资源预留成功后，给oMAP返回切换请求响应；

19)oMAP给MMT返回切换请求响应，同时将发往MMT的数据包通过临时隧道转发给基站车并缓存，有效减少了切换过程中的丢包；

20)MMT收到切换响应后，开始执行切换，断开与oMAP的连接；

21)oMAP向MPP发送代理更新消息，通知MPP删除与oMAP相关联的MMT信息；

22)MPP向CP发送绑定更新消息，消息中包括更新对象(即oMAP和MMT)的标识，通知CP删除与oMAP相关联的MMT信息；

23)CP更新成功后，向MPP返回绑定更新响应；

24)MPP向oMAP返回代理更新响应；

25)MMT向基站车发送建立连接请求，包含MMT的标识等信息；

26)基站车向CP发送绑定更新消息，消息中包括更新对象(即基站车和MMT)的标识，通知CP添加基站车与MMT相关联；

27)CP更新成功后，向基站车返回绑定更新响应；

28)基站车向MMT发送切换完成响应，同时发送资源释放请求给oMAP；

29)当oMAP转发队列中没有发往MMT的数据包且收到资源释放请求时，释放MMT在oMAP中占用的资源；

30)oMAP向基站车返回资源释放响应，并拆除临时隧道；

31)整个切换过程结束，MMT和基站车正常通信。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种无线Mesh网和蜂窝网之间业务切换的方法，其特征在于，所述方法包括用户终端由蜂窝网区域进入无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域时的向上垂直切换部分以及用户终端离开无线Mesh网和蜂窝网的重叠区域进入蜂窝网区域时的向下垂直切换部分，所述向上垂直切换部分包括以下步骤：

S11、用户终端MMT当前连接基站车，当所述MMT检测无线Mesh网络信号和带宽均高于一定阀值，MMT向控制平台CP发起切换请求；所述MMT扫描周围网络，根据来自周围MAP的beacon中的网络标识信息，确定候选MAP，并对这些MAP进行优先级排序，并且将所述候选MAP的信息上传给所述基站车，向所述基站车申明所述MMT发起的是一个垂直切换；

S12、所述基站车向控制平台CP发送查询所述候选MAP的负载状态的请求；所述CP实时监测所述候选MAP的网络性能参数，并按照优先级顺序查询各个候选MAP的负载状态，一直查询到负载未饱和的MAP作为目标MAP，即nMAP；所述CP向所述基站车发送查询响应，告知所述MMT可切换至nMAP，所述基站车收到查询响应后向所述MMT发送允许切换响应，告知可切换至nMAP；

S13、所述CP通知无线Mesh网络转发路由MPP有一用户终端MMT通过所述nMAP接入无线Mesh网中，并通过所述MPP查询所述nMAP的网络性能参数；所述MPP将收到的nMAP上传来的网络性能参数，并上传给所述CP；所述nMAP的网络性能参数由所述CP传送给所述基站车，由所述基站车转送给所述MMT；

S14、所述MMT将所述nMAP与本身所在的蜂窝网进行网络选择，如果nMAP不是最佳网络，不进行网络切换；如果nMAP是最佳网络，则确定nMAP为最终目标MAP；

S15、如果nMAP为最终目标MAP，所述MMT向nMAP发起切换请求、申请资源，并通过所述MPP、基站车、CP完成信息交互建立MMT与nMAP的网络连接，并且MPP的信息，完成切换；

所述向下垂直切换部分包括以下步骤：

S21、用户终端MMT当前连接到无线Mesh网的oMAP节点，当所述MMT检测到所述oMAP的信号强度和带宽均低于一定阈值时，MMT向CP发起切换请求，并扫描周围网络，若有信号强度高于一定阈值的网络，添加到候选网络中；由控制平台CP实时监测候选网络和蜂窝网的网络性能参数；并检测所述候选网络的负载，一直检查到负载未饱和的候选网络作为目标网络；

S22、所述CP告知基站车目标网络，并由所述基站车查询所述目标网络的网络性能参数，所述目标网络的网络性能参数依次经过所述基站车、CP、无线Mesh网络转发路由MPP、oMAP的传递，并最终转送给所述MMT；

S23、所述MPP按照信号强度由强到弱的顺序依次查询各个MAP的负载状态，直到查询到负载未饱和的目标MAP，即nMAP，所述nMAP的网络性能参数由所述MPP传送给所述oMAP，再由所述oMAP传送给所述MMT；

S24、所述MMT对所述nMAP和所述目标网络进行网络选择，确定最终目标网络，若所述最终目标网络为无线Mesh网，则进行水平切换，若所述最终目标网络为3G/4G网络，则进行垂直切换，即所述MMT向基站车发起切换请求、申请资源，并通过所述MPP、基站车、CP完成信息交互，建立MMT与所述目标网络连接，并且更新MPP信息，完成切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对这些MAP进行优先级排序，优先级排序是根据所述MAP信号强度的大小进行排序，并且信号越强，优先级越高。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S14和步骤S24进行网络选择的方法为FAHP网络选择算法。