CN109286958A

CN109286958A - 一种无线网络切换管理方法及系统

Info

Publication number: CN109286958A
Application number: CN201811279187.8A
Authority: CN
Inventors: 赵鹏; 杨新宇; 王力; 权德奎; 蔺杰
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-01-29
Anticipated expiration: 2038-10-30
Also published as: CN109286958B

Abstract

本发明公开了一种无线网络切换管理方法及系统，该方法利用软件定义网络固有的集中控制和可编程性的优势，充分考虑了网络、用户和应用等多方面因素对网络切换管理策略性能的影响。通过选取包括用户移动性、网络状态、用户偏好等多个影响因素作为输入参数，来感知多方面的网络需求，使用模糊逻辑推理得出的最终的网络打分结果为网络切换提供最终决策。特别是除了考虑网络侧和用户侧的客观因素外，加入考虑用户的主观个性化需求偏好，为不同用户提供差异化网络切换管理服务。

Description

一种无线网络切换管理方法及系统

技术领域

本发明属于移动无线网络技术领域，具体涉及一种无线网络切换管理方法及系统。

背景技术

无线网络业务的服务质量受到用户移动性、无线网络本身的复杂性等多种因素的影响。当前的网络切换管理已经从较为单一的策略判决因素过渡到多属性决策的网络切换管理。尤其是当移动设备上越来越多的信息(如GPS距离，GPS角度，GPS速度等)可以被采集到，多属性网络切换管理策略才能更好更合理的判断网络对于移动用户来说是否最为合适。因此在复杂多覆盖无线网络环境中，如何更好的选择并接入合适网络也成为进一步提高用户体验质量的研究热点。但网络切换管理策略判决因素的增加在带来巨大好处的同时也带来了新的问题，例如收集到的各种外部数据并非是准确的数值数据，更多的是带有噪声或者使用自然语言描述的参数(如用户的主观偏好)，并且不同维度的数据也有不同的评价标准。现有的网络切换管理技术最大的局限性在于无法为不同的用户或特定应用提供差异化服务，同时这类策略只关注外部环境的客观因素而而没有考虑用户自身的主观偏好需求。导致上述问题的根本原因是传统网络架构采用无差别的网络切换管理规则。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线网络切换管理方法及系统，为不同用户和应用提供差异化的网络服务。

为达到上述目的，本发明所述一种无线网络切换管理方法，包括以下步骤：

步骤1、SDN网络控制器以固定时间间隔收集无线网络的拓扑信息并存储；当无线接入设备进入或者离开无线网络时更新网络拓扑的缓存信息；初始时刻，移动终端进入无线网络环境时选择接收信号最强的无线网络作为接入点；

步骤2、当移动终端接入步骤1选择的无线网络后，以固定时隙收集网络切换决策的移动性参数、网络状态参数以及用户偏好需求参数，然后将收集到的所有参数数值转为归一化的参数值，其中户偏好需求参数包括移动终端当前缓存占用情况，用户体验质量偏好和同网络的网络费用服务；

步骤3、将步骤2得到的归一化的参数值利用模糊逻辑进行处理，得到模糊值，再将模糊值去模糊化得到一个明确数值，这个明确数值即为无线网络的最终打分结果；

步骤4、将最终分值最高的打分结果所属的无线网络作为当前移动终端的目标网络，移动终端切换到目标网络。

进一步的，步骤3中，将归一化的参数值分三层进行模糊逻辑处理。

进一步的，步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、第一层为移动性模糊逻辑推理，将三个移动性参数的模糊集合的分割均定义为：{Low，Medium，High}，三个移动性参数作为输入经过第一层模糊规则进行处理得到移动性系数MF，其模糊集合的分割定义为：{Low，Medium-Low，Medium，Medium-High，High}；

步骤3.2、第二层为网络状态因素模糊推理，将无线网络的信号接收强度RSSI和网络吞吐量的模糊集合的分割定义均为：{Low，Medium，High}，将步骤3.1得到的移动性系数、无线网络的信号接收强度和网络吞吐量作为输入，经过第二层模糊规则进行处理得到网络系数，其模糊集合的分割定义为{Low，Medium-Low，Medium，Medium-High，High}；

步骤3.3、第三层为用户偏好模糊推理，将移动终端当前缓存占用情况、用户偏好、网络费用以及步骤3.2得到的网络系数NF作为输入，进行第三层模糊规则进行处理得到模糊结果值，然后通过去模糊化处理得到候选网络满意度的最终打分结果；其中移动终端当前缓存占用情况的模糊集合的分割定义为：{Low，Medium，High}，网络费用的模糊集合分割定义为：{Low，High}。

进一步的，步骤2中，移动性参数包括移动终端与每个无线网络接入设备之间的距离，移动终端移动速度以及移动终端相对于各个接入设备的移动方向；网络状态参数包括各个无线网络的信号接收强度和网络吞吐量。

进一步的，步骤4的具体过程如下：

步骤4.1、若当前连接的网络的打分结果DS高于预设的门限值DS_th，则移动终端继续存在于当前网络中不进行切换；反之，进入步骤4.2进行触发切换；

步骤4.2、对其他可感知到的所有候选网络进行满意度打分，然后将得到最佳打分结果DS_Best的网络作为切换的目标网络；

步骤4.3、将最佳网络的打分结果DS_Best与当前网络的打分结果DS进行对比，若DS_Best-DS<δ，则放弃切换，继续停留在原网络中；反之，移动终端向具有最佳网络的打分结果DS_Best的该最佳网络进行切换。

进一步的，步骤4.2中，最佳网络的打分结果DS_Bes为可感知到的所有候选网络中打分最高的值。

进一步的，步骤2中，时隙为5秒-10秒。

一种无线网络切换管理系统，包括SDN网络控制器和软件定义无线网络，无线网络切换系统为软件定义无线网络，软件定义无线网络为一个星型拓扑结构，包括一个骨干网络接入设备和若干与骨干网络接入设备连接的边缘网络无线接入设备，骨干网络设备以及无线接入设备均与控制器连接；

骨干网络无线接入设备为TP-Link TL-R860+路由器；

其中，边缘网络无线接入设备为TP-Link wr1043nd或Netgear WNDR3800，边缘无线接入设备刷写OpenWrt开源固件并安装OpenVSwitch虚拟交换机，OpenVSwitch虚拟交换机用于将其所在的边缘无线接入设备变为安装并支持OpenFlow协议的设备；

SDN网络控制器为开源OpenDayLight控制器。

进一步的，骨干网络接入设备用于骨干网络中的数据流量的转发；边缘网络无线接入设备用于将移动终端接入网络；SDN网络控制器用于通过软件定义无线网络接收无线接入设备收集到的无线网络的拓扑信息并存储，以固定时隙收集网络切换决策的移动性参数、网络状态参数以及用户偏好需求参数，然后将收集到的所有参数数值进行处理，得到各个无线网络的最终打分结果，并根据各个无线网络的最终打分结果切换无线接入设备接入的无线网络。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，利用软件定义网络固有的集中控制和可编程性的优势，充分考虑了网络、用户和应用等多方面因素对网络切换管理策略性能的影响。加入考虑用户的主观个性化需求偏好，为不同用户提供差异化网络切换管理服务。

进一步的，通过选取包括用户移动性、网络状态、用户偏好等在内的共8个影响因素作为输入参数，来感知多方面的网络需求，使用模糊逻辑推理得出的最终的网络打分结果为网络切换提供最终决策。如果8个输入参数若同时作为一个模糊逻辑控制器的输入，则需要3⁷×2共4374条规则。显然，同时处理这8个输入变量会导致合理设置规则的难度过大，且难以调整。因此，本方法采用了分层结构，对各个输入变量按照其相关性的强弱进行分层处理，大大降低了系统的复杂度。其分层结构通过模糊逻辑级联的方式实现。将上述8个属性按照其相关性的强弱，划分为移动性相关、网络状态相关和用户偏好需求相关的三层模糊逻辑来递进处理。

进一步的，第一层为移动性模糊逻辑推理，因为移动性是影响网络可用的关键，例如，终端距离接入点太远、移动速度太快，即使网络性能较好，但根据移动性来看，终端在网络中滞留时间过短，因此也不建议做切换。经过移动性因素的判断后就要考虑网络本身的性能状态等客观的服务质量，所以将网络本身的性能状态参数作为第二层；将表征用户接受这个网络的程度的用户偏好需求作为第三层。

附图说明

图1为本发明的情景感知多属性网络切换的系统运行结构示意图。

图2为本发明的网络打分结果的模糊逻辑分层计算过程。

图3为多个输入变量的隶属度函数；

图4为用户偏好的隶属度函数；

图5为网络的隶属度函数；

图6为打分结果的隶属度函数；

图7为无线网络切换系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1和图2，一种无线网络切换管理方法，选取终端移动性、网络性能和用户个人偏好三个方面的共8个属性作为网络切换的依据：

1)移动终端与接入点之间的距离Distance(DS)：根据无线网络的特性可以知道，在其他条件一致的情况下，随着距离的增加，无线网络的有效传输的能力也在逐渐下降，也就是说网络传输性能与终端距接入点之间的距离呈现负相关关系。

2)终端移动速度Velocity(V)：移动终端在无线信号覆盖的网络环境中的移动速度也是切换管理的一个重要考量因素。如果终端正处在高速率的移动当中，那么就要尽量避免切换到覆盖范围较小的网络中，以此避免做过多不必要的切换。

3)终端移动方向Direction(D)：这里的移动方向是指移动终端相对于接入点的角度，是小角度接近还是大角度背离。根据以上三个属性可以在一定程度上表征移动终端在无线网络中的停留情况。

4)网络信号的接收强度RSSI：由于无线网络信号的传输特性导致了空间中无线信号时时受到来自自然界中其他噪声的干扰，当信噪比达到一定的程度就无法进行有效的数据传输。因此RSSI的强度值也在一定程度上表征了网络的可用性和传输速率。

5)网络吞吐量Throughput(T)：虽然网络当前吞吐量能很好体现网络状态，但由于网络吞吐量这类状态参数具有极大的时变性和不确定性，使得准确估计和预测网络吞吐量变得很困难。因此网络当前吞吐量只能作为网络切换管理策略的一个参考指标。

6)移动终端缓存占用情况Buffer(B)：在视频播放的过程中，播放器的播放速率是恒定的，也就是说每秒消耗的视频量是固定的。那么当网络传输速率高时就能缓存更多的视频数据以供播放，所以缓冲区占用情况也在一定程度上反映出网络传输速率的性能。当缓存量降低时用户希望接入传输速率更好的网络中，以便下载更多的视频数据以避免造成播放卡顿现象的发生。

7)用户QoE偏好(Q)：这个因素是针对追求不同性价比的用户，例如商业用户希望获得更大更好的带宽而对网络费用并不敏感。而有的用户则追求更高网络服务性价比。

8)网络费用Cost(C)：一般来说不同的网络具有不同的数据服务费用。

上述选取的8个网络切换决策所需的输入参数来自不同维度、不同特性的参数，甚至有些参数的描述(例如用户偏好)还是模糊的自然语言描述形式。因此将上述这些特征参数作为该情景感知的多属性网络切换管理方法的输入参数并得到最优的输出值并不是一件容易的事情。为了解决这类问题而引入模糊逻辑推理来处这些复杂多样的特征参数。模糊逻辑推理系统(Fuzzy logic Inference System，FIS)是一个非线性映射的矢量输入到标量输出的过程。典型的模糊逻辑推理系统包含三部分：模糊化、模糊推理、去模糊化。首先将原始数据输入模糊化型中，将这些原始数据转为归一化的参数值，然后使用模糊逻辑中的隶属度函数将这些处理后的数值数据转换为模糊值。在各种函数中使用最广泛是梯形隶属度函数和三角形隶属度函数。隶属度函数的选择取决于其应用场合，其确定过程本质上说是客观的，但每个人对于同一个模糊概念的认识理解又有差异，因此，隶属度函数的确定又带有主观性。隶属度函数的确立目前还没有一套成熟有效的方法，大多数系统的确立方法还停留在经验和实验的基础上。对于同一个模糊概念，不同的人会建立不完全相同的隶属度函数，尽管形式不完全相同，只要能反映同一模糊概念，在解决和处理实际模糊信息的问题中效果相同。

本方法的模糊逻辑推理系统中使用的隶属度函数结合了上述两种函数。然后将这些模糊值数据输入模糊推理模块，模糊逻辑推理模块中使用以人类语言描述的IF-THEN形式的模糊规则。但IF部分可以包含多个输入，而规则的总数随着输入数量的增长呈现指数增长，例如，对于分割数为3的4个输入，共需要34个，即81个规则。以此合理筛选输入变量、分割数并且简化模糊规则是设计模糊逻辑推理系统的重要内容。最常见推理模型是Mamdani模糊推理型和Sugeno模糊推理型，Sugeno型中模糊规则的后件变量为精确值，而Mamdani型则通过对输出变量进行去模糊化处理得到精确的输出值。本方法适合使用Mamdani模糊推理模型。最后模糊逻辑推理系统输出一个由去模糊化处理后的明确数值，这个明确数值在本方法中即为网络的最终打分结果。

为达到上述目的，具体包括以下步骤：

步骤1、获取拓扑信息，如图1所示，SDN网络控制器中的线程refreshInfo.java以固定时间间隔(10-20秒)收集一次无线网络的拓扑信息并存储；当移动端进入无线网络覆盖范围后，首先使用wifiManager.getScanResults()方法扫描其在哪些无线信号的覆盖下，并从中选取一个网络接收信号强度RSSI最大的网络作为初始接入网；此后移动终端在移动中以固定时间间隔收集实时的位置数据、网络状态数据、用户偏好等相关信息，移动终端对各种状态数据收集的时间间隔划分为固定的时隙，为5-10秒收集一次；

步骤2、在每个时隙开始时，移动终端按固定时间间隔获取当前在哪些无线网络信号的覆盖下，并调用Android的LocaInfo.getInstance()方法收集移动终端的当前位置的GPS数据，具体包括以下四个参数信息：GSP的经纬度locaInfo.getcGPSLatitude()，locaInfo.getcGPSLongitude()、移动端的GPS速度locaInfo.getcGPSSpeed()、移动端相对正北方向的移动角度locaInfo.getcGPSBearing()；利用SDN网络控制器端已经存储的固定的无线接入设备的GPS位置信息，再结合移动端收集并上传给SDN网络控制器的即时GPS位置信息可以计算出移动端与各个无线接入设备的实际距离，移动速度，相对移动角度(大角度接近或是小角度背离)；同时需要上传(由手机移动端上传给控制器端)的还有覆盖范围中的每个无线网络信号的信号接收强度RSSI；以及移动终端当前缓存占用情况Buffer(B)(具体为解码后可播放的图像帧的数量)以及用户的个性化偏好UserPref。

步骤3、SDN网络控制器收到网络切换决策所需的原始数据后，通过处理函数dealWithDataFromAndroid()以及CompleteAngle()计算得到网络切换决策的所有参数：移动终端与每个接入点之间的距离Distance(DS)、终端移动速度Velocity(V)、终端相对于各个接入设备的移动方向Direction(D)、各个无线网络的信号的接收强度RSSI、网络吞吐量Throughput(T)、移动终端当前缓存占用情况Buffer(B)、用户体验质量QoE偏好(Q)、不同网络的不同网络费用服务Cost(C)，其中网络费用Cost(C)和网络吞吐量Throughput(T)由控制器获得，信号接收强度RSSI、移动端缓存占用Buffer(B)以及用户偏好(Q)由移动终端获得，移动终端获得的参数上传至控制器。将这8个参数数值转为归一化的参数值。若8个输入按上文方式分割后若同时作为一个模糊逻辑控制的输入，则需要3⁷×2共4374条规则。显然，同时处理这8个输入变量会导致合理设置规则的难度过大，且难以调整。因此，本方法采用了分层结构，对各个输入变量按照其相关性的强弱进行分层处理，大大降低了系统的复杂度。其分层结构通过模糊逻辑级联的方式实现。SDN网络控制器将上述8个属性按照其相关性的强弱，划分为移动性相关、网络状态相关和用户偏好需求相关的三层模糊逻辑来递进处理。

步骤4、第一层，移动性模糊逻辑处理。按照重要程度分层，移动性是影响网络可用的关键，例如，终端距离接入点太远、一定速度太快，即使网络性能较好，但根据移动性来看，终端在网络中滞留时间过短，因此也不建议做切换。将移动性相关的移动终端与每个接入点之间的距离Distance(DS)、终端移动速度Velocity(V)、终端相对于接入设备的移动方向Direction(D)三个属性的模糊集合的分割定义为：{Low，Medium，High}，公式(1)为上述三个属性的隶属度函数。

其表达式如下：

图3为多个输入变量的隶属度函数，图3中，参数l₁，l₂，m₁，m₂，h₁和h₂根据实际情况选取，取值范围均在0-1之间，不同的人对隶属度的理解不同，因此实际系统中这些参数的选取往往是经过系统调研、统计或者大量历史数据总结而来，因此这些参数的选取只要符合隶属度函数制定原则和实际情况即可。将移动性相关参数作为输入经过模糊逻辑推理处理(按照第一层模糊规则进行处理)得到一个和移动属性相关的移动性系数Mobility_Factor(MF)，其模糊集合的分割定义为：{Low，Medium-Low，Medium，Medium-High，High}，表1为第一层模糊推理规则。即第一层移动性模糊逻辑推理后得到输出总共有5个，为Low，Medium-Low，Medium，Medium-High和High。

表1第一层模糊规则

步骤5、第二层，网络因素模糊推理。经过移动性因素的判断后就要考虑网络本身的性能状态等客观的服务质量。如图2将无线网络性能状态相关参数的信号接收强度RSSI、网络吞吐量Throughput(T)的模糊集合的分割定义为：{Low，Medium，High}，这两个属性的隶属度函数为公式(1)所示。将信号接收强度RSSI、网络吞吐量Throughput(T)和步骤4得到的移动性系数(MF)作为输入经过模糊逻辑推理(按照第二层模糊规则进行处理)处理得到一个网络系数Network_Factor(NF)，该系数表征了无线网络的可用性能。其模糊集合的分割定义为{Low，Medium-Low，Medium，Medium-High，High}。表2为第二层模糊规则；即第二层移动性模糊逻辑推理后得到输出总共有5个，为Low2，Medium-Low2，Medium2，Medium-High2和High2。

表2第二层模糊规则

步骤6、第三层，用户偏好模糊推理。结合前面两类判断后加入用户或者应用对服务质量体验的主观个性化需求偏好。如图2所示，将用户个性化需求相关的移动终端当前缓存占用情况Buffer(B)、用户偏好(Q)、网络费用Cost(C)以及步骤5得到的网络系数(NF)作为输入经过模糊逻辑推理处理(按照第三层模糊规则进行处理)得到一个候选网络满意度的最终打分结果Net-Score(NS)，该结果表征用户接受这个网络的程度。其中移动终端当前缓存占用情况Buffer(B)的模糊集合的分割定义为：{Low，Medium，High}，该属性的隶属度函数如公式(1)所示；用户偏好的模糊集合的分割定义：三类用户{Occasional，Standard，Business}，该属性的隶属度函数如公式(2)所示：

网络费用的模糊集合分割定义为：{Low，High}，该属性的隶属度函数如公式(3)所示：

如图2中各个参数要根据实际情况选取，取值范围在0-1之间，符合隶属度函数制定原则和实际情况即可。表3为第三层模糊规则；即第三层移动性模糊逻辑推理后得到输出的模糊值集合为{Reject，Probably-Reject，Probably-Accept，Reject}，然后将模糊值作为输入，通过模糊逻辑推理系统输出一个由去模糊化处理后的明确数值，这个明确数值在本方法中即为网络的最终打分结果。

表3第三层模糊规则

步骤7、得到移动终端在其覆盖范围中的所有的无线网络的满意度打分结果后，SDN网络控制器利用最终的网络满意度打分结果，选出一个最适合当前移动终端的无线接入信号，其具体过程如下：

(1)满意度评价。首先利用上述步骤计算当前接入网络的满意度打分结果。如果当前网络的打分结果DS高于预设的门限值DS_th，则移动终端继续存在于当前网络中不进行切换。反之，如果当前网络的打分结果低于预设的门限值则触发切换并进入下一个步骤。

(2)候选网络打分。结合收集到的各种参数利用上述步骤对其他可感知到的所有候选网络进行满意度打分，然后将得到最佳打分结果DS_Best的网络作为切换的目标网络，其中最佳网络的打分结果DS_Bes为可感知到的所有候选网络中打分最高的值。

(3)切换选择。将最佳网络的打分结果DS_Best与当前网络的打分结果DS进行对比。如果最佳网络打分结果与当前网络打分的差值：DS_Best-DS<δ(Delta)时则放弃切换继续停留在原网络中。如果DS_Best-DS>δ则移动终端向该最佳网络进行切换。

最后将该选择结果反馈给移动终端，移动终端切换到指定目标网络以完成本次网络切换。再跳转到步骤2。

本发明基于的对网络具有全局性管理和控制视角的软件定义网络(SoftwareDefined Network，SDN)，将可编程性引入网络，可以实现对全网更有效、更灵活、更智能的管理和控制，从而可以为不同用户或应用提供个性化服务。

本发明为其他软件定义无线网络的网络切换管理提供一种实用框架。

一种无线网络切换系统，如图7所示，包括SDN网络控制器和软件定义无线网络，SDN网络控制器为开源OpenDayLight控制器。软件定义无线网络为一个星型拓扑结构，包括一个骨干网络接入设备和若干与骨干网络接入设备连接的边缘网络无线接入设备。

其中，软件定义无线网络边缘的无线接入设备的硬件为TP-Link wr1043nd或Netgear WNDR3800，骨干网络接入设备使用一台TP-Link TL-R860+的路由器。骨干网络接入设备分别与SDN网络控制器和视频服务器连接，搭建该软件定义无线网络的无线接入设备使用六台OF交换机，六台OF交换机都是将软件定义无线网络边缘的无线接入设备(TP-Link wr1043nd或Netgear WNDR3800)刷写OpenWrt开源固件并安装OpenVSwitch虚拟交换机的非专业设备。该OpenVSwitch虚拟交换机的作用是将这台设备变为安装并支持OpenFlow协议的设备，利用OpenFlow协议与上层控制器交互。

其中，边缘网络无线接入设备用于将移动终端连接入到网络中去；接收移动终端收集到的原始参数信息，原始参数包括网络切换决策的移动性参数、网络状态参数以及用户偏好需求参数；将接收到的原始参数信息通过骨干网络接入设备发送至SDN网络控制器。

骨干网络接入设备用于骨干网络中的数据流量的转发，接收边缘网络无线接入设备传递的原始参数信息，并将原始参数信息传输至SDN网络控制器；

SDN网络控制器用于通过软件定义无线网络接收无线接入设备收集到的无线网络的拓扑信息并存储，以固定时隙收集网络切换决策的移动性参数、网络状态参数以及用户偏好需求参数，然后将收集到的所有参数数值进行处理，得到各个无线网络的最终打分结果，并根据各个无线网络的最终打分结果切换无线接入设备接入的无线网络。

对TP-Link wr1043nd或Netgear WNDR3800刷写OpenWrt开源固件并安装OpenVSwitch虚拟交换机的过程分为三个步骤：首先，将路由器固件刷写成开源的OpenWrt固件；然后，配置端口及划分VLAN；最后，在OpenWrt上安装OpenVSwitch虚拟交换机。下面具体介绍三个步骤：

步骤1、刷写无线接入设备的OpenWrt固件，

对无线接入设备无线路由器进行刷机的目的是将原厂自带的路由器操作系统变为第三方开源操作系统，以便可以在其上安装特定软件。以无线路由器作为无线接入设备，刷写过程为：根据相关物理设备的硬件型号下载对应的OpenWrt固件版本15.05。使用IP地址192.168.1.1先登录路由器原厂系统后利用固件更新操作将下载的OpenWrt指定为将要更新的固件。更新完成后同样可以使用固定IP地址192.168.1.1进入OpenWrt系统界面进行配置，也可以使用SSH登录进系统shell环境进行软件安装，软件可以为一般性的软件，若果特指的话就是后续第步的OpenvSwitch虚拟软件交换机。

步骤2、配置端口及VLAN，

软件定义网络与传统网络最大区别和优势就在于网络中的控制部分和数据转发分离。这一点反映在实际网络环境中则是整个网络的控制层和数据层网络端口分别处于不同的虚拟局域网VLAN中。因此在完成OpenWrt固件更新后要对刷写了openwrt固件的OF交换机整个设备的物理接口划分VLAN并配置端口，在这样一个OF交换机设备中至少要划分出两个VLAN分属控制层和数据层。SSH进入OpenWrt系统shell后对./config/network文件进行修改。

config switch_vlan

option device'switch0'

option vlan'1'

option ports'0t 3 4'

option vid'1'

config switch_vlan

option device'switch0'

option vlan'3'

option ports'0t 1 2'

option vid'3'

config interface

option ifname'eth1.3'

option proto'static'

通过对network文件修改，将3号和4号物理RJ-45接口划分到VLAN1中，1号和2号接口划分入VLAN3中，这里由于具体设备型号的限制无法划分编号为2的VLAN。并给3号VLAN定义名称为‘eth1.3’。

步骤3、安装Open Vswitch虚拟交换机，

在OpenWrt中安装OpenVSwitch时首先使用opkg update命令对系统更新以获取更多最新的软件包信息，然后使用命令opkg install openvswitch安装OpenVSwitch。

ovs-vsctl add-br ovs0//添加一个网桥可以视为虚拟OF交换机

ovs-vsctl add-port ovs0eth1.3//将命名为eth1.3的VLAN3配置给虚拟交换机作控制层

ovs-vsctl add-port ovs0wlan0//给虚拟交换机添加wlan0无线端口为无线数据转发层

ifconfig ovs0 192.168.1.16//给虚拟交换机配置指定IP地址

ovs-vsctl set-controller ovs0tcp:202.117.40.160:6633//OF交换机设置控制器相关参数

完成后的提示连接状态信息中若出现“is_connnected＝true”字样即为与控制器连接成功，也就意味着控制器识别到网络中加入一台设备。当有数据包通过网络就可以在ODL控制器的Web界面上查看所有识别到的网络拓扑，包括OF交换机和移动终端设备。

本发明使用了软件定义网络中的SDN网络控制器选用开源控制器OpenDayLight，实现了多个网络切换决策参数的分布式收集和集中式决策和指令下发。通过将一个自适应流媒体(视频服务器)传输系统移植到已经搭建好的软件定义无线网络中，移动播放端(无线接入设备)将按照固定时隙收集到的各种原始参数信息上传给OpenDayLight控制器，OpenDayLight控制器利用收集到的各种数据和网络拓扑等状态数据进行集中式的决策判断，指导移动端在移动过程中从一个无线接入网络切换到另一个更合适的无线网络中。

Claims

1.一种无线网络切换管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤3中，将归一化的参数值分三层进行模糊逻辑处理。

3.根据权利要求2所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤2中，移动性参数包括移动终端与每个无线网络接入设备之间的距离，移动终端移动速度以及移动终端相对于各个接入设备的移动方向；网络状态参数包括各个无线网络的信号接收强度和网络吞吐量。

5.根据权利要求1所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤4的具体过程如下：

6.根据权利要求5所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤4.2中，最佳网络的打分结果DS_Bes为可感知到的所有候选网络中打分最高的值。

7.根据权利要求1所述的一种无线网络切换管理方法，其特征在于，步骤2中，时隙为5秒-10秒。

8.一种无线网络切换管理系统，其特征在于，包括SDN网络控制器和软件定义无线网络，无线网络切换系统为软件定义无线网络，软件定义无线网络为一个星型拓扑结构，包括一个骨干网络接入设备和若干与骨干网络接入设备连接的边缘网络无线接入设备，骨干网络设备以及无线接入设备均与控制器连接；

骨干网络无线接入设备为TP-Link TL-R860+路由器；

SDN网络控制器为开源OpenDayLight控制器。

9.根据权利要求8所述的一种无线网络切换管理系统，其特征在于，骨干网络接入设备用于骨干网络中的数据流量的转发；边缘网络无线接入设备用于将移动终端接入网络；SDN网络控制器用于通过软件定义无线网络接收无线接入设备收集到的无线网络的拓扑信息并存储，以固定时隙收集网络切换决策的移动性参数、网络状态参数以及用户偏好需求参数，然后将收集到的所有参数数值进行处理，得到各个无线网络的最终打分结果，并根据各个无线网络的最终打分结果切换无线接入设备接入的无线网络。