CN115278793A - 一种用于5g设备的多网络切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于5G设备的多网络切换方法，包括如下步骤：包括如下步骤：步骤A：移动节点从一个接入点的覆盖范围区域向另一个接入点的覆盖范围区域移动时，根据检测到的原接入点的无线信号强度进行判定处理；步骤B：当启用网络切换时，执行信道扫描并验证，移动节点开始管理选择的接入点，即进行新连接的链路层切换工作；本发明的有益效果是：无线信号强度与网络速度发生问题时都会引发网络切换处理，能够适时在新旧两个连接间变换路由，防止移动节点找不到路由的问题，避免增加切换延时，切换不及时的问题，解决了出现网络速度较差只能通过手动调节进行网络切换的问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络切换领域，具体为一种用于5G设备的多网络切换方法，属于网络切换技术领域。
背景技术
网络是由若干节点和连接这些节点的链路构成，表示诸多对象及其相互联系，网络会借助文字阅读、图片查看、影音播放、下载传输、游戏、聊天等软件工具从文字、图片、声音、视频等方面给人们带来极其丰富的生活和美好的享受，网络分类按拓扑结构分类：总线型、环型、星型、网状，按覆盖范围分类：局域网LAN、广域网WAN，网络传输介质有线网、光纤网、无线网，局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质，按通信方式分类：点对点传输网络、广播式传输网络，网络中包括移动网，移动网中包括3G通信网络、4G通信网络、5G通信网络，5G网络是第五代移动通信网络，所谓5G网络所指的就是在移动通信网络发展中的第五代网络，与之前的四代移动网络相比较而言，5G网络在实际应用过程中表现出更加强化的功能，对于5G网络而言，其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能，对于任何一种网络而言，网络安全问题都是十分重要的影响因素，对于5G网络同样如此，因而对于5G网络安全问题需要加强重视。
现有的网络切换方法，移动节点在进行网络切换时，除了给家乡代理发送绑定更新之外，还要给正在与其通信和曾进行过通信的通信节点发送绑定更新信息，由于这样的通信节点有时会很多，如果不加控制的给所有的通信节点发送绑定更新信息并等待确认，需要花费更多的时间，这样就增加了切换时延，即切换不及时的问题，移动节点在完成发送绑定更新信息后，需要对其路由表进行修改，以便数据包能够找到正确的路由，最常用的方法是直接删除旧连接的路由，但这样会使数据包在短时间内无法找到正确路由，从而影响网络性能，常规触发网络切换的条件是网络信号的覆盖范围，只有在超过信号范围时，才会触发网络切换，执行与其他网络信号的连接操作，但是在正常的信号覆盖范围之下，出现网络速度较差的问题时，只能通过手动调节，进行网络切换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：
（1）如何解决移动节点在进行网络切换时，除了给家乡代理发送绑定更新之外，还要给正在与其通信和曾进行过通信的通信节点发送绑定更新信息，由于这样的通信节点有时会很多，如果不加控制的给所有的通信节点发送绑定更新信息并等待确认，需要花费更多的时间，这样就增加了切换时延，即切换不及时的问题；
（2）如何解决移动节点在完成发送绑定更新信息后，需要对其路由表进行修改，以便数据包能够找到正确的路由，最常用的方法是直接删除旧连接的路由，但这样会使数据包在短时间内无法找到正确路由，从而影响网络性能的问题；
（3）如何解决常规触发网络切换的条件是网络信号的覆盖范围，只有在超过信号范围时，才会触发网络切换，执行与其他网络信号的连接操作，但是在正常的信号覆盖范围之下，出现网络速度较差的问题时，只能通过手动调节，进行网络切换的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于5G设备的多网络切换方法，包括如下步骤：
步骤A：移动节点从一个接入点的覆盖范围区域向另一个接入点的覆盖范围区域移动时，根据检测到的原接入点的无线信号强度进行判定处理；
当无线信号强度不低于预设阈值时，则不启动网络切换；
当无线信号强度低于预设阈值时，则启动网络切换，并开始扫描新的可用接入点；
步骤B：当启用网络切换时，执行信道扫描并验证，移动节点开始管理选择的接入点，即进行新连接的链路层切换工作；
步骤C：当移动节点完成与新的接入点的网络重关联之后，进行新连接的网络层切换工作，当移动节点从新接入点收到的广播数据包的IP地址前缀与原接入点的地址前缀不一样时，表示新的接入点属于另外一个网络，移动节点则进行路由发现、IPv6地址配置以及重复地址检测，并注册新的转交地址；
步骤D： 当移动节点获取新的转交地址之后，将新注册的转交地址信息通知家乡代理以及其他通信节点，让其他通信节点知道自己当前的位置，移动节点给所有建立了的通信节点发送绑定更新信息；
步骤E：当通信节点数量超过预定值时，在发送绑定更新信息时启动绑定更新计时器，通过计时器去控制发送绑定更新信息及等待确认的最长时间；
步骤F：移动节点在完成发送绑定更新信息后，对相关的路由表进行修改，数据包找到正确路由；
步骤G：移动节点成功修改路由表信息后，断开与原接入点的连接；
其中，绑定更新计时器用于通信节点的控制，具体控制步骤表现为：
B01：移动节点在开始发送绑定更新信息时，先给家乡代理发送绑定更新信息；
B02：接着给通信节点发送绑定更新信息，成功接收到家乡代理以及所有的通信节点的绑定更新确认，计时器时间到达阈值，只要满足其中一个条件即进行切换；
B03：当通信节点较多时，时间到达计时器的阈值后，移动节点还没有收到部分通信节点的绑定更新确认信息时，切换后这些通信节点需要通过家乡代理，采用隧道转发与移动节点保持通信。
进一步在于：所述网络切换的优先级顺序为无线网、运营商网络。
进一步在于：所述运营商网络包括3G网络、4G网络、5G网络。
进一步在于：所述路由表是一个存储在路由器中的类数据库，路由表存储着指向特定网络地址的路径。
进一步在于：所述隧道转发是一种通过互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式，使用隧道传递的数据为不同协议的数据帧或包，隧道协议将这些其他协议的数据帧或包重新封装在新的包头中发送，新的包头提供了路由信息，使封装的负载数据能够通过互联网络传递，被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由，被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道，一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地。
进一步在于：所述IPv6是指第六代的互联网协议地址，IPv6地址长度为128位。
进一步在于：所述移动节点同时保持两个连接，即两组无线收发天线来建立两个连接，将路由优先级分为高、正常、低、未激活四个级别，路由变换过程包括：
步骤一：在网络切换前，旧连接处于激活状态，将该路由的优先级标记为正常，新连接处于未激活状态；
步骤二：当移动节点进行网络切换时，新连接由未激活状态转为激活状态，其路由级别为低，在新连接没有完全建立好之前，使用旧连接收发数据包；
步骤三：当移动节点给家乡代理和通信节点发送绑定更新信息后，将新连接的路由优先级调至高，使用新连接收发数据包；
步骤四：当新连接达到稳定后，断开旧连接，将新连接的路由优先级由高调至正常，旧链接的状态变为未激活状态；
步骤H：在未发生网络波动的情况下，对移动节点所连接的网络进行定时测速，并根据测速值进行判定处理；
实时下载网速不低于标准值时，不执行网络测速，不执行网络切换；
实时下载网速低于标准值时，执行网络测速，当测速值小于预设值时，执行网络切换；
当测速值不低于预设置时，不执行网络切换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、无线信号强度与网络速度发生问题时都会引发网络切换处理，无线信号强度的判定方法为当无线信号强度不低于预设阈值时，则不启动网络切换，当无线信号强度低于预设阈值时，则启动网络切换，而网络速度的判定方法为在未发生网络波动的情况下，对移动节点所连接的网络进行定时测速，实时下载网速不低于标准值时，不执行网络测速，实时下载网速低于标准值时，执行网络测速，当测速值小于预设值时，执行网络切换，当测速值不低于预设置时，不执行网络切换，网络测速只会在无线网连接下执行，网络切换的优先级顺序为无线网、运营商网络，默认情况下连接的为无线网，只有当无线网出现无线信号强度弱、网络速度差其中一个问题时，才会连接5G的运营商网络，当5G信号强度出现问题时，降级连接4G网信号。
2、在移动节点开始发送绑定更新信息时，会先给家乡代理发送绑定更新信息，接着给通信节点发送绑定更新信息，成功接收到家乡代理以及所有的通信节点的绑定更新确认，计时器时间到达阈值，只要满足其中一个条件即进行切换，当通信节点较多时，时间到达计时器的阈值后，移动节点还没有收到部分通信节点的绑定更新确认信息时，切换后这些通信节点需要通过家乡代理，采用隧道转发与移动节点保持通信，避免移动节点在进行网络切换时，除了给家乡代理发送绑定更新之外，还要给正在与其通信和曾进行过通信的通信节点发送绑定更新信息，由于这样的通信节点有时会很多，如果不加控制的给所有的通信节点发送绑定更新信息并等待确认，需要花费更多的时间，这样就增加了切换时延，即切换不及时的问题。
3、为了适时在新旧两个连接间变换路由，防止移动节点找不到路由的问题，将路由优先级分为高、正常、低、未激活四个级别，在网络切换前，旧连接处于激活状态，将该路由的优先级标记为正常，新连接处于未激活状态，当移动节点进行网络切换时，新连接由未激活状态转为激活状态，其路由级别为低，在新连接没有完全建立好之前，使用旧连接收发数据包，当移动节点给家乡代理和通信节点发送绑定更新信息后，将新连接的路由优先级调至高，使用新连接收发数据包，当新连接达到稳定后，断开旧连接，将新连接的路由优先级由高调至正常，旧链接的状态变为未激活状态。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于5G设备的多网络切换方法，包括如下步骤：
步骤A：移动节点从一个接入点的覆盖范围区域向另一个接入点的覆盖范围区域移动时，根据检测到的原接入点的无线信号强度进行判定处理；
当无线信号强度不低于预设阈值时，则不启动网络切换；
当无线信号强度低于预设阈值时，则启动网络切换，并开始扫描新的可用接入点；
步骤B：当启用网络切换时，执行信道扫描并验证，移动节点开始管理选择的接入点，即进行新连接的链路层切换工作；
步骤C：当移动节点完成与新的接入点的网络重关联之后，进行新连接的网络层切换工作，当移动节点从新接入点收到的广播数据包的IP地址前缀与原接入点的地址前缀不一样时，表示新的接入点属于另外一个网络，移动节点则进行路由发现、IPv6地址配置以及重复地址检测，并注册新的转交地址；
步骤D： 当移动节点获取新的转交地址之后，将新注册的转交地址信息通知家乡代理以及其他通信节点，让其他通信节点知道自己当前的位置，移动节点给所有建立了的通信节点发送绑定更新信息；
步骤E：当通信节点数量超过预定值时，在发送绑定更新信息时启动绑定更新计时器，通过计时器去控制发送绑定更新信息及等待确认的最长时间；
步骤F：移动节点在完成发送绑定更新信息后，对相关的路由表进行修改，数据包找到正确路由；
步骤G：移动节点成功修改路由表信息后，断开与原接入点的连接；
其中，绑定更新计时器用于通信节点的控制，具体控制步骤表现为：
B01：移动节点在开始发送绑定更新信息时，先给家乡代理发送绑定更新信息；
B02：接着给通信节点发送绑定更新信息，成功接收到家乡代理以及所有的通信节点的绑定更新确认，计时器时间到达阈值，只要满足其中一个条件即进行切换；
B03：当通信节点较多时，时间到达计时器的阈值后，移动节点还没有收到部分通信节点的绑定更新确认信息时，切换后这些通信节点需要通过家乡代理，采用隧道转发与移动节点保持通信。
网络切换的优先级顺序为无线网、运营商网络；运营商网络包括3G网络、4G网络、5G网络；路由表是一个存储在路由器中的类数据库，路由表存储着指向特定网络地址的路径；
隧道转发是一种通过互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式，使用隧道传递的数据为不同协议的数据帧或包，隧道协议将这些其他协议的数据帧或包重新封装在新的包头中发送，新的包头提供了路由信息，使封装的负载数据能够通过互联网络传递，被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由，被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道，一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地，隧道技术是VPN技术的基础，在创建隧道过程中，隧道的客户机和服务器双方必须使用相同的隧道协议，按照开放系统互连参考模型的划分，隧道技术分为第2层和第3层隧道协议，第2层隧道协议使用帧作为数据交换单位，PPTP、L2TP都属于第2层隧道协议，它们都是将数据封装在点对点协议帧中通过互联网发送的，第3层隧道协议使用包作为数据交换单位，IPoverIP和IPSec隧道模式都属于第3层隧道协议，它们都是将lP包封装在附加的IP包头中通过IP网络传送；
IPv6是指第六代的互联网协议地址，IPv6地址长度为128位，IPv6具体是指移动IPv6协议，移动IPv6协议允许通信对端发出的分组直接路由给移动节点，不必通过家乡代理进行转发，解决了在移动IPv4协议中存在的三角路由问题，该机制得以实现的原因是当移动节点发生移动后，向家乡代理发送绑定更新消息的同时也向通信对端发送绑定更新消息，以告知通信对端自己当前的地址，通信对端获知该地址后使用上面提到的第二类路由头来携带新地址，直接向移动节点当前地址发送数据分组，避免三角路由过程，实现路由优化；
移动节点同时保持两个连接，即两组无线收发天线来建立两个连接，将路由优先级分为高、正常、低、未激活四个级别，路由变换过程包括：
步骤一：在网络切换前，旧连接处于激活状态，将该路由的优先级标记为正常，新连接处于未激活状态；
步骤二：当移动节点进行网络切换时，新连接由未激活状态转为激活状态，其路由级别为低，在新连接没有完全建立好之前，使用旧连接收发数据包，；
步骤三：当移动节点给家乡代理和通信节点发送绑定更新信息后，将新连接的路由优先级调至高，使用新连接收发数据包；
步骤四：当新连接达到稳定后，断开旧连接，将新连接的路由优先级由高调至正常，旧链接的状态变为未激活状态；
步骤H：在未发生网络波动的情况下，对移动节点所连接的网络进行定时测速，并根据测速值进行判定处理；
实时下载网速不低于标准值时，不执行网络测速，不执行网络切换；
实时下载网速低于标准值时，执行网络测速，当测速值小于预设值时，执行网络切换；
当测速值不低于预设置时，不执行网络切换。
本发明在使用时，会对无线信号强度与网络速度进行判定，无线信号强度与网络速度发生问题时都会引发网络切换处理，无线信号强度的判定方法为当无线信号强度不低于预设阈值时，则不启动网络切换，当无线信号强度低于预设阈值时，则启动网络切换，并开始扫描新的可用接入点，当启用网络切换时，执行信道扫描并验证，移动节点开始管理选择的接入点，即进行新连接的链路层切换工作，当移动节点完成与新的接入点的网络重关联之后，进行新连接的网络层切换工作，当移动节点从新接入点收到的广播数据包的IP地址前缀与原接入点的地址前缀不一样时，表示新的接入点属于另外一个网络，移动节点则进行路由发现、IPv6地址配置以及重复地址检测，并注册新的转交地址，当移动节点获取新的转交地址之后，将新注册的转交地址信息通知家乡代理以及其他通信节点，让其他通信节点知道自己当前的位置，移动节点给所有建立了的通信节点发送绑定更新信息，当这样的通信节点较多时，在发送绑定更新信息时启动绑定更新计时器，通过计时器去控制发送绑定更新信息及等待确认的最长时间，移动节点在完成发送绑定更新信息后，对相关的路由表进行修改，数据包找到正确路由，移动节点成功修改路由表信息后，断开与原接入点的连接，而网络速度的判定方法为在未发生网络波动的情况下，对移动节点所连接的网络进行定时测速，实时下载网速不低于标准值时，不执行网络测速，不执行网络切换，实时下载网速低于标准值时，执行网络测速，当测速值小于预设值时，执行网络切换，当测速值不低于预设置时，不执行网络切换，网络速度出现问题进行网络切换时与无线信号强度出现问题时的网络切换方式相同，网络测速只会在无线网连接下执行，网络切换的优先级顺序为无线网、运营商网络，默认情况下连接的为无线网，只有当无线网出现无线信号强度、网络速度其中一个问题时，才会连接5G的运营商网络，当5G信号强度出现问题时，降级连接4G网信号，其中，在移动节点开始发送绑定更新信息时，会先给家乡代理发送绑定更新信息，接着给通信节点发送绑定更新信息，成功接收到家乡代理以及所有的通信节点的绑定更新确认，计时器时间到达阈值，只要满足其中一个条件即进行切换，当通信节点较多时，时间到达计时器的阈值后，移动节点还没有收到部分通信节点的绑定更新确认信息时，切换后这些通信节点需要通过家乡代理，采用隧道转发与移动节点保持通信，为了适时在新旧两个连接间变换路由，防止移动节点找不到路由的问题，将路由优先级分为高、正常、低、未激活四个级别，在网络切换前，旧连接处于激活状态，将该路由的优先级标记为正常，新连接处于未激活状态，当移动节点进行网络切换时，新连接由未激活状态转为激活状态，其路由级别为低，在新连接没有完全建立好之前，使用旧连接收发数据包，当移动节点给家乡代理和通信节点发送绑定更新信息后，将新连接的路由优先级调至高，使用新连接收发数据包，当新连接达到稳定后，断开旧连接，将新连接的路由优先级由高调至正常，旧链接的状态变为未激活状态，为了使移动节点可同时保持两个连接，通过两组无线收发天线建立连接。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：移动节点从一个接入点的覆盖范围区域向另一个接入点的覆盖范围区域移动时，根据检测到的原接入点的无线信号强度进行判定处理；
当无线信号强度不低于预设阈值时，则不启动网络切换；
当无线信号强度低于预设阈值时，则启动网络切换，并开始扫描新的可用接入点；
步骤B：当启用网络切换时，执行信道扫描并验证，移动节点开始管理选择的接入点，即进行新连接的链路层切换工作；
步骤C：当移动节点完成与新的接入点的网络重关联之后，进行新连接的网络层切换工作，当移动节点从新接入点收到的广播数据包的IP地址前缀与原接入点的地址前缀不一样时，表示新的接入点属于另外一个网络，移动节点则进行路由发现、IPv6地址配置以及重复地址检测，并注册新的转交地址；
步骤D：当移动节点获取新的转交地址之后，将新注册的转交地址信息通知家乡代理以及其他通信节点，让其他通信节点知道自己当前的位置，移动节点给所有建立了的通信节点发送绑定更新信息；
步骤E：当通信节点数量超过预定值时，在发送绑定更新信息时启动绑定更新计时器，通过计时器去控制发送绑定更新信息及等待确认的最长时间；
步骤F：移动节点在完成发送绑定更新信息后，对相关的路由表进行修改，数据包找到正确路由；
步骤G：移动节点成功修改路由表信息后，断开与原接入点的连接；
其中，绑定更新计时器用于通信节点的控制，具体控制步骤表现为：
B01：移动节点在开始发送绑定更新信息时，先给家乡代理发送绑定更新信息；
B02：接着给通信节点发送绑定更新信息，成功接收到家乡代理以及所有的通信节点的绑定更新确认，计时器时间到达阈值，只要满足其中一个条件即进行切换；
B03：当通信节点较多时，时间到达计时器的阈值后，移动节点还没有收到部分通信节点的绑定更新确认信息时，切换后这些通信节点需要通过家乡代理，采用隧道转发与移动节点保持通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述网络切换的优先级顺序为无线网、运营商网络。
3.根据权利要求2所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述运营商网络包括3G网络、4G网络、5G网络。
4.根据权利要求1所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述路由表是一个存储在路由器中的类数据库，路由表存储着指向特定网络地址的路径。
5.根据权利要求1所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述隧道转发是一种通过互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式，使用隧道传递的数据为不同协议的数据帧或包，隧道协议将这些其他协议的数据帧或包重新封装在新的包头中发送，新的包头提供了路由信息，使封装的负载数据能够通过互联网络传递，被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由，被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道，一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地。
6.根据权利要求1所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述IPv6是指第六代的互联网协议地址，IPv6地址长度为128位。
7.根据权利要求1所述的一种用于5G设备的多网络切换方法，其特征在于，所述移动节点同时保持两个连接，即两组无线收发天线来建立两个连接，将路由优先级分为高、正常、低、未激活四个级别，路由变换过程包括：
步骤一：在网络切换前，旧连接处于激活状态，将该路由的优先级标记为正常，新连接处于未激活状态；
步骤二：当移动节点进行网络切换时，新连接由未激活状态转为激活状态，其路由级别为低，在新连接没有完全建立好之前，使用旧连接收发数据包；
步骤三：当移动节点给家乡代理和通信节点发送绑定更新信息后，将新连接的路由优先级调至高，使用新连接收发数据包；
步骤四：当新连接达到稳定后，断开旧连接，将新连接的路由优先级由高调至正常，旧链接的状态变为未激活状态；
步骤H：在未发生网络波动的情况下，对移动节点所连接的网络进行定时测速，并根据测速值进行判定处理；
实时下载网速不低于标准值时，不执行网络测速，不执行网络切换；
实时下载网速低于标准值时，执行网络测速，当测速值小于预设值时，执行网络切换；
当测速值不低于预设置时，不执行网络切换。
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2022
- 2022-07-05 CN CN202210782038.3A patent/CN115278793A/zh active Pending
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