CN109089290A - 一种基于位置信息的ip层切换判决方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，基于IP的移动性管理技术使得移动终端可以在互联网间漫游，并且不会改变自己的IP地址。当同时存在多种类型无线网络的时候，如何选择最佳的候选网络，何时发起切换等切换判决问题是提高基于IP的移动性管理性能的重要课题。本发明提出了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，使得终端在对自身移动模型预测的基础上，做出正确的切换目标和切换时间的选择，从理论分析和仿真结果可以看出，本发明方法明显减小了切换次数和丢包率，提高了切换的性能。

Description

一种基于位置信息的IP层切换判决方法

技术领域

本发明涉及一种基于位置信息的IP层切换判决方法。

背景技术

异种网络共存是未来通信网络的主要特征，移动终端在移动过程中往往能够同时检测到多种类型的无线覆盖，那么选择哪一个进行切换，以及何时切换就变得非常重要。目前的研究焦点是如何提高切换的速度，减小切换的时延，但是如果不能保证切换的目标是最佳的，即使有较低的切换时延，同样会产生较多的切换次数，而这会造成巨大的无线资源浪费和信令开销。因此，如何能够保证移动终端准确的选择切换的目标和时间同样具有举足轻重的作用。移动IP协议中给出了三种移动检测机制(被动小区切换/前缀匹配/主动小区切换)，通过移动检测，移动终端可以判断自己是否移动到了新的子网，但是对于同时存在多种无线网络的情况，这几种机制的效果就很差。另外，移动终端移动到外地代理的覆盖区域中时，外地代理不可能立即发现移动终端，因为代理公告消息的发送是有一定时间间隔的。可见采用上述移动检测方法，必定不可能实现低时延切换。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，包括如下步骤：

步骤1，对无线网络及移动终端进行相关设定；

步骤2，移动终端在移动过程中获取当前为自己服务的接入路由器的邻居接入路由器的信息，将这些邻居接入路由器作为移动终端切换的候选集C；

步骤3，移动终端在移动过程中，定期检测自己的位置信息，并预测用户的移动方向，周期性的对候选集C中接入路由器的优先级进行更新，将优先级最高的接入路由器作为下一步切换的目标接入路由器。

步骤1包括：

步骤1-1，设定无线网络覆盖区域相互重叠，即同种类型或者不同种类型的无线网络之间存在重叠覆盖，则移动终端能够在重叠覆盖区进行适当的切换判决；

步骤1-2，移动终端采用链路触发机制：当移动终端在链路层检测到切换将要发生的时候，就能够向IP层产生一个触发信息，从而提前开始IP层切换的准备工作，所述触发信息是移动终端接收到一个新的代理公告；

步骤1-3，移动终端是多模的，能够支持两种类型以上的无线技术。

步骤2中，无线网络中的接入路由器之间定期通过IP层协议交互自己的位置信息，同时接入路由器能够定期的向覆盖区域发送代理公告，该代理公告在移动IP的基础上，增加接入路由器的位置信息，同时包含了该接入路由器的邻居接入路由器的位置信息。

步骤2中，候选集其中，n表示接入路由器的序号，m表示接入路由器的优先级，表示第n个优先级为m的接入路由器，初始情况下候选集C中所有的接入路由器都具有相同的优先级；移动终端下一步切换的目标接入路由器为候选集C中优先级最高的接入路由器。

步骤3所述预测用户的移动方向，具体包括：

已知移动终端的当前位置为(x_a，y_b)，并且移动终端采集到的它下一个点的坐标为(x_a+1，y_b+1)，则移动终端在覆盖区内的坐标(x，y)表示为：

(x，y)＝(x_a+i，y_b+i)，

其中，i取值为自然数；

如果移动终端当前移动方向与上一次的移动方向的夹角P满足：

P₁≤P≤P₂，(通常P₁取120度，P₂取180度)

并且这种情况连续出现z次(一般为z大于等于4)，则将用户的移动模型匹配成直线，从而得到用户的移动方向。

步骤3包括：

步骤3-1，如果当前接入路由器是移动终端的移动方向上的邻居接入路由器，则将当前接入路由器优先级加1，否则不进行操作；

步骤3-2，记录接入路由器到达移动终端的移动方向所在直线的距离L，对移动终端移动方向扇面区域上的接入路由器按照距离L进行排序，距离最近的将其优先级加2，次之的优先级加1，其余的不做操作；

步骤3-3，按照优先级的大小对候选集C中的接入路由器进行从大到小排序，将移动终端接入优先级最高的接入路由器，然后将所有接入路由器的优先级置0，等待下一次的更新。

有益效果：本发明提出了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，使得终端在对自身移动模型预测的基础上，做出正确的切换目标和切换时间的选择，从理论分析和仿真结果可以看出，本发明方法明显减小了切换次数和丢包率，提高了切换的性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明流程图。

图2是实施例结果图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，包括如下步骤：

步骤1，对无线网络及移动终端进行相关设定；

步骤2，移动终端在移动过程中获取当前为自己服务的接入路由器的邻居接入路由器的信息，将这些邻居接入路由器作为移动终端切换的候选集C；

步骤3，移动终端在移动过程中，定期检测自己的位置信息，并预测用户的移动方向，周期性的对候选集C中接入路由器的优先级进行更新，将优先级最高的接入路由器作为下一步切换的目标接入路由器。

步骤1包括：

步骤1-1，设定无线网络覆盖区域相互重叠，即同种类型或者不同种类型的无线网络之间存在重叠覆盖，则移动终端能够在重叠覆盖区进行适当的切换判决；

步骤1-2，移动终端采用链路触发机制：当移动终端在链路层检测到切换将要发生的时候，就能够向IP层产生一个触发信息，从而提前开始IP层切换的准备工作，所述触发信息是移动终端接收到一个新的代理公告；

步骤1-3，移动终端是多模的，能够支持两种类型以上的无线技术。

步骤2中，无线网络中的接入路由器之间定期通过IP层协议交互自己的位置信息，同时接入路由器能够定期的向覆盖区域发送代理公告，该代理公告在移动IP的基础上，增加接入路由器的位置信息，同时包含了该接入路由器的邻居接入路由器的位置信息。

步骤2中，候选集其中，n表示接入路由器的序号，m表示接入路由器的优先级，表示第n个优先级为m的接入路由器，初始情况下候选集C中所有的接入路由器都具有相同的优先级；移动终端下一步切换的目标接入路由器为候选集C中优先级最高的接入路由器。

步骤3所述预测用户的移动方向，具体包括：

已知移动终端的当前位置为(x_a，y_b)，并且移动终端采集到的它下一个点的坐标为(x_a+1，y_b+1)，则移动终端在覆盖区内的坐标(x，y)表示为：

(x，y)＝(x_a+i，y_b+i)，

其中，i取值为自然数；

如果移动终端当前移动方向与上一次的移动方向的夹角P满足：

P₁≤P≤P₂，(通常P₁取120度，P₂取180度)

并且这种情况连续出现z次(一般为z大于等于4)，则将用户的移动模型匹配成直线，从而得到用户的移动方向。

步骤3包括：

步骤3-1，如果当前接入路由器是移动终端的移动方向上的邻居接入路由器，则将当前接入路由器优先级加1，否则不进行操作；

步骤3-2，记录接入路由器到达移动终端的移动方向所在直线的距离L，对移动终端移动方向扇面区域上的接入路由器按照距离L进行排序，距离最近的将其优先级加2，次之的优先级加1，其余的不做操作；

步骤3-3，按照优先级的大小对候选集C中的接入路由器进行从大到小排序，将移动终端接入优先级最高的接入路由器，然后将所有接入路由器的优先级置0，等待下一次的更新。

实施例

本实施例中，在仿真平台上进行了试验，仿真平台采用了Ns2，以及公开发布的Ns2的扩展包Noah和FHMIP。场景主要模拟移动用户在街道上直线行走的情况。最终结果如图2所示，图2中横坐标是移动终端的位置(130表示移动终端离开初始位置130m)，纵坐标是切换次数，传统的快速切换移动IP的机制下，移动终端要发生7次切换，该本发明方法切换的次数明显减小，降到了最少的4次。可以看出本发明方法非常适合于街道的环境。

本发明提供了一种基于位置信息的IP层切换判决方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于位置信息的IP层切换判决方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对无线网络及移动终端进行相关设定；

步骤2，移动终端在移动过程中获取当前为自己服务的接入路由器的邻居接入路由器的信息，将这些邻居接入路由器作为移动终端切换的候选集C；

步骤3，移动终端在移动过程中，定期检测自己的位置信息，并预测用户的移动方向，周期性的对候选集C中接入路由器的优先级进行更新，将优先级最高的接入路由器作为下一步切换的目标接入路由器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1-1，设定无线网络覆盖区域相互重叠，即同种类型或者不同种类型的无线网络之间存在重叠覆盖，则移动终端能够在重叠覆盖区进行适当的切换判决；

步骤1-2，移动终端采用链路触发机制：当移动终端在链路层检测到切换将要发生的时候，就能够向IP层产生一个触发信息，从而提前开始IP层切换的准备工作，所述触发信息是移动终端接收到一个新的代理公告；

步骤1-3，移动终端是多模的，能够支持两种类型以上的无线技术。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，无线网络中的接入路由器之间定期通过IP层协议交互自己的位置信息，同时接入路由器能够定期的向覆盖区域发送代理公告，该代理公告在移动IP的基础上，增加接入路由器的位置信息，同时包含了该接入路由器的邻居接入路由器的位置信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，候选集其中，n表示接入路由器的序号，m表示接入路由器的优先级，表示第n个优先级为m的接入路由器，初始情况下候选集C中所有的接入路由器都具有相同的优先级；移动终端下一步切换的目标接入路由器为候选集C中优先级最高的接入路由器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3所述预测用户的移动方向，具体包括：

已知移动终端的当前位置为(x_a，y_b)，并且移动终端采集到的它下一个点的坐标为(x_a+1，y_b+1)，则移动终端在覆盖区内的坐标(x，y)表示为：

(x，y)＝(x_a+i，y_b+i)，

其中，i取值为自然数；

如果移动终端当前移动方向与上一次的移动方向的夹角P满足：

P₁≤P≤P₂，

并且这种情况连续出现z次，则将用户的移动模型匹配成直线，从而得到用户的移动方向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3-1，如果当前接入路由器是移动终端的移动方向上的邻居接入路由器，则将当前接入路由器优先级加1，否则不进行操作；

步骤3-2，记录接入路由器到达移动终端的移动方向所在直线的距离L，对移动终端移动方向扇面区域上的接入路由器按照距离L进行排序，距离最近的将其优先级加2，次之的优先级加1，其余的不做操作；

步骤3-3，按照优先级的大小对候选集C中的接入路由器进行从大到小排序，将移动终端接入优先级最高的接入路由器，然后将所有接入路由器的优先级置0，等待下一次的更新。