CN105813154A - 一种网络层切换控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络层切换控制方法和装置，用以在无线多接入网络覆盖场景下，实现对移动节点进行网络层切换的控制管理。网络层切换控制方法，包括：获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和服务质量QoS参数；根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；向所述目标接入网络发起网络切换。

Description

一种网络层切换控制方法和装置

技术领域

本发明涉及网络层切换技术领域，尤其涉及网络层切换控制方法和装置。

背景技术

基于MobileIP(MIP，移动IP)的网络层切换机制可以扩展形成多种切换类型，如表1所示，为不同的网络层切换机制间的差异。

表1

同时，这些切换机制存在很多类似的功能。首先，这些切换机制都基于MobileIP机制，其信令协议采用基本的MobileIP协议或其扩展版本；其次，这些切换机制性能的优化都依赖于对各种切换相关的信息及时准确的探测收集，唯一区别的是不同的切换机制所需的判决参数可能有所相同，因此，可以利用公共的消息机制来收集和整理多样化的信息，以便切换控制模块调用；另外，不同类型切换的控制模块工作原理类似，都是基于特定的信息来进行切换判决，判决的结果可以用来指导网络层切换信令的组织和触发；最后，切换判决所触发的切换信令，通常会引发上下行数据传输路径的变化，下行传输路径的改变都是由切换信令直接控制，而上行路径的改变也可以通过公用的机制实现。

由上述描述可知，网络层移动性管理机制的相关功能如图1所示，涉及三个相互作用的模块，分别是切换控制模块、切换信令处理模块和相应的数据处理模块。除了这三个功能外，作为无线多接入系统的基础功能，统一的消息管理(UIM)和地址管理机制(UAM)也是支持移动性管理的基础功能。

随着无线通信网络技术的发展，移动节点可能同时处于多种不同无线接入技术形成的无线网络重叠覆盖环境中，例如蜂窝网和无线局域网(WLAN)等，在无线多接入环境下，上述的功能模块分别面临着新的问题：传统的蜂窝网络中，网络环境由同种无线接入技术重叠覆盖形成，其切换场景较为单一，移动性管理对切换的控制功能也较为简单。而在多接入环境中，同构或异构的无线网络形成多种切换场景，不同的切换场景中切换机制和信令消息也有所区别。因此，无线多接入网络环境下，切换控制功能更为复杂，如何根据移动节点当前所处网络环境选择目标接入网络使其满足移动节点当前使用业务的业务需求，成为在多接入网络环境下亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明实施例提供一种网络层切换控制方法和装置，用以在无线多接入网络覆盖场景下，实现对移动节点进行网络层切换的控制管理。

本发明实施例提供一种网络层切换控制方法，包括：

获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和服务质量QoS参数；

根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；

从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；

向所述目标接入网络发起网络切换。

本发明实施例提供一种网络层切换装置，包括：

获取单元，用于获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和服务质量QoS参数；

第一确定单元，用于根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；

第二确定单元，用于从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据所述获取单元获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；

执行单元，用于向所述目标接入网络发起网络切换。

本发明实施例提供的网络层切换方法和装置，根据获取的当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，若根据当前接入网络的网络切换参数中的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，首先根据获取的可选择接入网络的网络接口参数确定网络切换类型，进而从满足确定出的网络切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为目标接入网络，并发起网络切换，使得选择出的目标接入网络更加符合业务需求，由此实现了在更加复杂的多接入网络环境下网络切换的控制管理。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中，网络层移动性管理的功能模型示意图；

图2为本发明实施例中，网络层切换控制功能模型示意图；

图3为本发明实施例中，网络层切换控制方法的实施流程示意图；

图4为本发明实施例中，无线多接入的协议系统示意图；

图5为本发明实施例中，网络层切换控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了实现在多接入网络环境下对移动节点的网络切换进行控制管理，使得在网络切换过程中选择出的目标接入网络更加符合移动节点当前使用业务的业务需求，本发明实施例提供了一种网络层切换控制方法和装置。

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

与传统的蜂窝网络切换类似，在多接入网络环境下，网络层切换也可以分为三个阶段：切换测量、切换判决和切换执行阶段。只是网络层切换的三个阶段面临的问题更加复杂。为了支持网络层切换，在切换测量和判决阶段需要统一的消息机制的支持，而在切换执行阶段需要统一的地址管理机制的支持。基于此，本发明实施例中，提供一种网络侧切换控制功能的模型示意图，如图2所示。以下结合图2对本发明实施例的具体实施过程进行说明。

如图3所示，为本发明实施例提供的网络侧切换控制方法的实施流程示意图，包括以下步骤：

S31、获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数。

具体实施时，可以在测量切换阶段，基于统一消息机制，收集网络切换参数，以判断是否需要发起切换。在传统的蜂窝网络中，由于业务种类和无线网络环境较为单一，切换测量阶段需要收集的信息较少，主要是无线链路相关的信息，如信号强度、误码率、信噪比等。而本发明实施例中，为了多接入网络环境下的网络层切换，在切换测量阶段收集的网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数、移动节点当前使用业务的业务QoS参数和用户配置参数等，具体的如表2所示：

表2

S32、根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型。

在切换判决阶段，根据步骤S31获取的当前接入网络的网络切换参数，需要进行切换触发、切换类型(即表1所示的各种网络切换类型)以及接口选择和切换时机等的判决等，以下分别介绍之。

根据步骤S31获取的网络切换参数，本发明实施例中，可以按照以下任一方式进行切换触发的判决。

方式一、根据网络切换参数中的无线链路参数进行切换触发判决。

具体的，可以根据无线链路参数中的链路质量评价参数，确定当前接入网络的链路质量不满足预设条件时，确定满足切换触发条件。如根据链路质量评价参数确定链路质量坏或者链路忙或者链路不可用，确定满足切换触发条件。

具体实施时，还可以根据无线链路参数中的信号强度、信噪比、可见带宽实验、误码率、丢包率、重传次数等，如果当前接入网络的信号强度、信噪比、可见带宽中的任一项低于预设阈值或者当前接入网络的误码率、丢包率以及重传次数中的任一项高于预设阈值时，确定满足切换触发条件。

方式二、根据网络切换参数中的网络接口参数进行切换触发判决

具体的，可以根据网络接口参数中的网络容量信息确定接入网络容量饱和时，确定满足切换触发条件。

例如，根据网络接口参数中的网络容量信息确定当前接入网络的网络容量超过预设比例时，确定满足切换触发条件。

在确定满足切换触发条件时，则进入切换类型的判决。具体实施时，可以根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型。例如，可以根据可选择接入网络的无线链路参数中的可用链路数量及其性能信息、邻居ID及其性能参数等确定网络切换类型。例如，在切换测量阶段发现有链路接口link_up，说明有新接口达到可用的状态；同时当前接入的网络接口容量饱和，则可以确定当前的网络切换类型为网络层流切换，即将移动节点当前使用业务中的某些或某个数据流从饱和的网络接口上切换到新可用的网络接口上。另外，在进行网络切换类型的判决时，还可以结合移动节点当前正在使用业务的业务QoS(服务质量)需求信息进行判决、例如，对于一些网络切换类型，例如网络层软切换对资源的消耗过大，如果移动节点当前正在使用业务的业务QoS需求不高，则可以采用性能稍差但是对资源占用较少的切换类型。

S33、从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络。

在确定了网络切换类型之后，则进入目标接口选择的判决，网络接口的选择是指对当前可选择接入网络的选择，即从满足网络切换类型的可选择接入网络中选择将要切换到的目标接入网络。

具体的，无线接入网络的选择过程即为考察可选择接入的无线接入网络是否能够满足当前正在使用业务的最小QoS需求。即根据当前接入网络的网络切换参数包括当前访问业务的最低QoS参数，据此，从从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为目标接入网络。

需要说明的是，如果满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络包括多个时，则可以根据用户配置参数中的无线接入网络的优先级信息，选择优先级最高的无线接入网络作为目标接入网络。

S34、向目标接入网络发起网络切换。

为了在选择了目标接入网络之后，进入切换时机的判决。本发明实施例中，切换时机的可以包含以下两种实施方式：一种是默认发起，即在执行完成切换触发的判决、切换类型的判决以及目标接入网络的判决之后，即时发起切换，进入切换执行阶段。另一种方式是在执行上述各阶段的判断之后，根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数判断是否满足预设的网络切换执行条件，确定满足网络切换执行条件时，再发起切换。例如，根据链路质量下降程度的不同，初级的链路质量下降进行切换触发的判决，在满足切换触发条件时，进行切换类型和目标接入网络的判决，而当更高级别的链路质量下降时，才会触发切换执行。

在切换执行阶段，移动节点需要与确定出的目标接入网络进行资源协商，和接入认证等流程，以接入目标网络，并向对端通信设备发送切换信令，如果资源协商不成功，则判断确定出的目标接入网络是否包含多个，即满足最小QoS需求的可选择接入网络包含多个，则返回重新执行步骤S32及后续步骤，直至切换完成；如果判断结果为否，则确定网络切换失败。

为了实现对多接入网络环境下的网络层切换控制，本发明实施例还提供一种新的无线多接入的协议系统，如图4所示，该系统主要用来在无线多接入环境适配传统的TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/因特网互联协议)协议栈协议功能。该协议模型采用跨层设计思想，并针对传统的TCP/IP协议控制功能薄弱的特点，把TCP/IP协议栈划分为控制平面(ControlPlane)功能和数据平面(DataPlan)功能。

控制平面功能包含统一的消息机制(UIM)和统一的地址管理机制(UAM)。UIM负责从各个协议层次收集和记录网络切换参数(Infor)和事件(Event)。UAM负责管理协议层间动态的地址映射机制。控制平面功能还包含多个协议层的控制和优化功能，这些功能依据UIM提供的信息，执行相关层次优化的判决，判决的结果通常用来指导如何优化配置TCP/IP各个协议层次的参数，如何进行相应层次的数据优化处理，以及如何组装相应协议层的信令消息和优化信令流程。

数据平面的功能包括了传统的TCP/IP协议栈的功能。每个协议层次都添加了和控制平面对应功能的接口，用于交互控制消息(Ctl)。另外，网络层增强了信令处理模块的功能，增加了数据处理模块的功能。另一部分数据处理的功能放在新引入的虚拟驱动层(VGD)中实现。

本发明实施例提供的网络层切换方法和装置，根据获取的当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，若根据当前接入网络的网络切换参数中的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，首先根据获取的可选择接入网络的网络接口参数确定网络切换类型，进而从满足确定出的网络切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为目标接入网络，并发起网络切换，使得选择出的目标接入网络更加符合业务需求，由此实现了在更加复杂的多接入网络环境下网络切换的控制管理。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种网络层切换控制装置，由于上述装置解决问题的原理与网络层切换控制方法相似，因此上述装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，为本发明实施例提供的网络层切换控制装置的结构示意图，包括：

获取单元51，用于获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和QoS参数；

第一确定单元52，用于根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；

第二确定单元53，用于从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据所述获取单元获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；

执行单元54，用于向所述目标接入网络发起网络切换。

具体实施时，当前接入网络的无线链路参数包括当前接入网络的链路质量评价参数；以及

第一确定单元52，具体用于根据当前接入网络的链路质量评价参数确定当前接入网络的链路质量不满足预设条件时，确定满足切换触发条件。

具体实施时，当前接入网络的网络接口参数包括当前接入网络的网络容量信息；以及

所述第一确定单元52，用于根据当前接入网络的网络容量信息确定当前接入网络容量饱和时，确定满足切换触发条件。

具体实施时，第一确定单元52，还用于结合当前访问业务的QoS参数确定网络切换类型。

具体实施时，可选择接入网络的网络切换参数还包括用户配置参数，所述用户配置参数包括无线接入网络的优先级配置；以及若满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络包括多个时，第二确定单元53，具体用于根据用户配置参数中的无线接入网络的优先级信息，选择优先级最高的无线接入网络作为目标接入网络。

具体实施时，执行单元54，包括：

协商子单元，用于所述目标接入网络进行资源协商；

执行子单元，用于在所述协商单元与所述目标接入网络资源协商成功时，接入所述目标接入网络，并向通信对端设备发送切换信令；以及在判断子单元的判断结果为是时，触发所述第一确定单元重新执行根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型的步骤；在判断子单元的判断结果为否时，确定切换失败；

判断子单元，用于在所述协商单元与所述目标接入网络资源协商不成功时，判断所述第二确定单元确定出的目标接入网络是否包含多个。

具体实施时，本发明实施例提供的网络侧切换控制装置，还可以包括：

第三确定单元，用于在执行单元54向确定出的将要切换到的接入网络发起网络切换之前，根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足预设的网络切换执行条件。

本发明实施例中，上述网络层控制装置可以设置在移动节点中，由移动节点实施上述的网络层切换控制方法。

为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种网络层切换控制方法，其特征在于，包括：

获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和服务质量QoS参数；

根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；

从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；

向所述目标接入网络发起网络切换。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当前接入网络的无线链路参数包括当前接入网络的链路质量评价参数；以及

根据当前接入网络的无线链路参数确定满足切换触发条件，具体包括：

根据当前接入网络的链路质量评价参数确定当前接入网络的链路质量不满足预设条件时，确定满足切换触发条件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当前接入网络的网络接口参数包括当前接入网络的网络容量信息；以及

根据当前接入网络的网络接口参数确定满足切换触发条件，具体包括：

根据当前接入网络的网络容量信息确定当前接入网络容量饱和时，确定满足切换触发条件。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型时，还包括：

结合当前访问业务的QoS参数确定网络切换类型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可选择接入网络的网络切换参数还包括用户配置参数，所述用户配置参数包括无线接入网络的优先级配置；以及

若满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络包括多个时，按照以下方法从满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络中选择目标接入网络：

根据用户配置参数中的无线接入网络的优先级信息，选择优先级最高的无线接入网络作为目标接入网络。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述目标接入网络发起网络切换，具体包括：

与所述目标接入网络进行资源协商；

如果与所述目标接入网络资源协商成功，则接入所述目标接入网络，并向通信对端设备发送切换信令；

如果资源协商不成功，判断确定出的目标接入网络是否包含多个，在判断结果为是时，返回重新执行根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型的步骤；在判断结果为否时，确定切换失败。

7.如权利要求1～6任一权利要求所述的方法，其特征在于，在向确定出的将要切换到的接入网络发起网络切换之前，还包括：

根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足预设的网络切换执行条件。

8.一种网络层切换控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取当前接入网络和可选择接入网络的网络切换参数，所述网络切换参数至少包括以下任一项：无线链路参数、网络接口参数和服务质量QoS参数；

第一确定单元，用于根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足切换触发条件时，根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型；

第二确定单元，用于从满足确定出的切换类型的可选择接入网络中，根据所述获取单元获取的QoS参数确定满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络为所述目标接入网络；

执行单元，用于向所述目标接入网络发起网络切换。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当前接入网络的无线链路参数包括当前接入网络的链路质量评价参数；以及

所述第一确定单元，具体用于根据当前接入网络的链路质量评价参数确定当前接入网络的链路质量不满足预设条件时，确定满足切换触发条件。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当前接入网络的网络接口参数包括当前接入网络的网络容量信息；以及

所述第一确定单元，用于根据当前接入网络的网络容量信息确定当前接入网络容量饱和时，确定满足切换触发条件。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述第一确定单元，还用于结合当前访问业务的QoS参数确定网络切换类型。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述可选择接入网络的网络切换参数还包括用户配置参数，所述用户配置参数包括无线接入网络的优先级配置；以及若满足当前访问业务的最低QoS需求的可选择接入网络包括多个时，

所述第二确定单元，具体用于根据用户配置参数中的无线接入网络的优先级信息，选择优先级最高的无线接入网络作为目标接入网络。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述执行单元，具体包括：

协商子单元，用于所述目标接入网络进行资源协商；

执行子单元，用于在所述协商单元与所述目标接入网络资源协商成功时，接入所述目标接入网络，并向通信对端设备发送切换信令；以及在判断子单元的判断结果为是时，触发所述第一确定单元重新执行根据可选择接入网络的无线链路参数和网络接口参数确定网络切换类型的步骤；在判断子单元的判断结果为否时，确定切换失败；

判断子单元，用于在所述协商单元与所述目标接入网络资源协商不成功时，判断所述第二确定单元确定出的目标接入网络是否包含多个。

14.如权利要求8～13任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括：

第三确定单元，用于在所述执行单元向确定出的将要切换到的接入网络发起网络切换之前，根据当前接入网络的无线链路参数或者网络接口参数确定满足预设的网络切换执行条件。