CN1852313A - 异构网络切换中的电源管理方法及电源信息查询方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异构网络切换中的电源管理方法包括以下步骤：A、用户上层向媒体无关切换层注册一个电源事件，所述电源事件中包括一个设备电源门限；B、当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限值时，所述媒体无关切换层向用户上层触发该电源事件；C、所述用户上层根据所述电源事件中携带的信息决定进行网络切换。本发明通过上述事件触发时可以携带底层信息，用户上层可以根据该信息决定切换策略。另外，本发明增加不同网络结构的耗电信息，以便在异构网络切换决策中做出更加准确、有效的决定。

Description

异构网络切换中的电源管理方法及电源信息查询方法
技术领域
本发明涉及通信网络的电源管理领域，尤其涉及一种异构网络切换中的电源管理方法及电源信息查询方法。
背景技术
现有通信系统中存在着许多不同架构的网络，如802.11、802.16、3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代移动通信标准化伙伴项目)等网络，然而，在上述异构网络中很难在保证业务连续性的条件下方便地进行切换和漫游。
正是基于以上原因，产生了IEEE 802.21(媒体无关切换)协议。该协议在异构网络中通过把链路层信息和其他相关的网络信息提供给上层以优化切换的标准。用于满足在不同的媒体之间进行软硬件切换的要求以及实现相应的切换机制，其目标是最终使客户端设备在网间漫游时能自动选择质量最好的网络连接类型和接入点，而且能在无须用户干预的情况下实现无缝切换，通过支持异构网络间的切换增强移动设备的用户体验。
IEEE 802.21协议支持多种异构网络，包括IEEE 802.3、IEEE 802.11、IEEE 802.16以及3GPP、3GPP2等；同时支持移动和固定用户的切换、支持终端设备和网络设备的协同应用。
IEEE 802.21协议定义了MN(Mobile Node，移动节点)，在异构的链路层切换时能够提供透明的连续性服务的架构，该节点以网络元素中支持切换的移动性管理协议栈为基础。其中，移动管理协议栈中定义了一组切换相关的功能及新的实体，MIHF(Media Independent HandoverFunction，媒体无关切换功能)；定义了一组媒体无关的SAPs(ServiceAccess Point，服务接入点)和接入MIHF的相关原语，所述相关原语包括：MIES(Media Independent Event Services，媒体无关事件服务)、MICS(Media Independent Command Services，媒体无关命令服务)、MIIS(Media Independent Information Service，媒体无关信息服务)；定义了针对每种特定接入技术的额外的MAC(Medium Access Control，媒质接入控制)层SAPs和相关原语，MIHF通过SAPs和其它层及功能平面进行消息交换，如图1所示，每个SAP由一组指定交换信息的原语和交换信息的格式所组成，有助于采集链路层信息和在切换时控制链路行为。
其中，MIHF通过良好的接口为其上下层提供同步或异步服务。MIHF的位置和关键服务网络如图2所示，MIHF位于上层(三层及三层以上，例如会话初始协议SIP、移动IP版本4MIPV4、移动IP版本6MIPV6、归属域IP HIP)和底层(二层及以下层，如802.3、802.11、802.16、第三代伙伴计划3GPP和第三代伙伴计划2 3GPP2)之间，底层发送的链路层事件经过MIHF层转换为媒体无关切换事件发送到上层；上层发送的媒体无关切换命令经过MIHF层转换为链路层命令发送到底层。例如，L3MP(3层移动性管理协议)可以利用MIH(Media IndependentHandover，媒体无关切换)提供的事件、命令和信息服务来管理、决定和控制底层接口的状态。MIH层的参考模型网络结构如图3所示，一个具有媒体无关切换能力的终端分别与4个不同接入网(无线局域网、Wimax、蜂窝网络及有线连接802.3)连接，通过MIH层提供的服务可以在保持服务的连续性，适应服务质量的变化，管理电源的续航能力，网络发现及网络选择等方面提供对L3MP和其它协议层的帮助；并有助于移动设备在异构网络间进行无缝切换，能够支持高层协议如Mobile IP来保证切换及会话过程的连续性。MIH层的参考模型网络层次如图4所示，用户侧与网络侧通过媒体无关切换。另外，部署了MIH服务的移动终端将接受到来自低层的异步操作指令，如事件服务。
其中，MIES支持本地事件和同种媒体类型的远程事件。本地事件由MAC或无线链路等传播到本地协议栈的MIH或L3MP，本地协议栈可以位于移动终端侧或网络侧的接入点如AP(Access Point，接入点)或BS(Base Station，基站)等。远程事件从MIH或L3MP传播到对端的MIH或L3MP层，不同媒体协议栈之间的远程事件不予支持。事件可以用来指示媒体接入控制中数据链路层传输行为的改变或预测状态的变迁，或指示网络侧的管理行为或命令。事件的发源端包括媒体接入控制中数据链路层，PHY或MIHF，目的端包括本地协议栈的MIH和/或远端协议栈的MIH等。事件的目的端采用动态注册机制，可以注册特定事件。事件可以携带附加的上下文数据，比较重要的事件包括：Link Up(链路建立指示事件，当一个媒体接入控制层链接在指定的链路接口建立而且L3MP和其他高层可以发送高层包时发送这个通知)、Link Down(链路断掉指示事件，当一个媒体接入控制层链接在指定的链路接口断掉而且没有包在指定的链路上发送时发送这个通知)、Link Detected(发现一个新的链路)、LinkHandover Imminient(切换马上将要开始)等。
其中，媒体无关命令服务用于用户发出命令控制切换相关的链路行为，是指参考模型中高层发送到低层的命令。包括：从高层到MIH(L3MP到MIH或策略引擎到MIH)的命令、从MIH到其低层(MIH到MAC或MIH到PHY)的命令，命令可以从本地的MIH实体发送到远端的MIH实体。命令中主要包括高层对本地设备实体和远端实体低层的决策，用以控制低层的行为，比较重要的命令包括：MIH Capability Discover(用于得到不用链路的MIH能力)、MIH Poll(被上层用来得到当前连接上的或者潜在可用的链路信息)、MIH Switch(被上层用来把一个激活的会话从一个链路切换到另外一个链路)、MIH Configure(由上层发起来控制底层的行为)、MIH Scan(被上层用来去发现相邻的POA信息)等。
其中，媒体无关信息服务主要提供了一组信息元素，信息结构和信息传输机制的查询/请求的表示形式。信息可以存储在MIHF实体中或MIHF可以存取的信息服务器中。网络信息服务能力可以通过特定的格式进行存取，该格式的结构和定义可以用一种高级语言表示，如XML。信息服务可以存取邻居信息报告等在内的静态信息，这些信息有助于网络发现；也可以提供动态信息优化不同网络间链路层的连接，包括链路层参数，如信道信息，MAC地址和安全信息等，比较重要的信息包括：Data_Rates(数据率)、Location_LatLong(POA的地理位置，经度和纬度坐标信息)、Networks_supported(POA支持的网络类型，如802.3，802.11a，802.11b，802.11g，802.16a，802.16d，802.16e，GSM，GPRS，W-CDMA，CDMA2000，等)、Quality_of_Service(QoS参数)等。
IEEE 802.21协议采用的切换方法主要包括硬切换和软切换两类。影响切换的主要因素包括：服务的连续性、应用的类型、服务质量(QoS)、网络发现、网络选择、安全性、电源管理、根据移动终端移动进行切换、切换策略等。
然而，目前采用IEEE 802.21协议的异构网络中，进行切换时，还没有考虑到把不同网络耗电量不同作为一个重要决策因素，终端无法得知某种网络的耗电参数；进而无法根据当前系统的电源状态自动选择底层的网络连接。例如，多模终端正在使用802.11的WiFi接口进行网络连接时，当系统电量低时，不能通知系统关闭WiFi接口，并自动选择耗电量低的接口(如GSM/GPRS)进行连接，以延长使用时间。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种异构网络切换中的电源管理方法，以解决现有技术不能根据当前系统的电源状态自动选择底层的网络连接的缺陷。
为解决上述问题，本发明提供了一种异构网络切换中的电源管理方法，包括以下步骤：
A、用户上层向媒体无关切换层注册一个电源事件，所述电源事件中包括一个设备电源门限；
B、当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限值时，所述媒体无关切换层向用户上层触发该电源事件；
C、所述用户上层根据所述电源事件中携带的信息决定进行网络切换。
步骤C后还包括：
D、用户上层向媒体无关切换层发送查询信息；
E、媒体无关切换层将切换决策信息发送到所述用户上层；
F、所述用户上层根据所述切换决策信息确定网络切换策略。
所述用户上层包括：应用层、传输层或网络层。
步骤B进一步包括：
媒体无关切换层将所述设备电源门限存储在网络管理实体的管理信息库中；
当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限时，网络管理实体自动通知媒体无关切换层电源容量已经低于门限值；或者媒体无关切换层采用轮询方式周期性地到网络管理实体中查询当前底层设备的电源容量信息。
所述网络管理实体通过操作系统接口获得底层设备的电源容量信息。
所述电源事件中携带的信息包括：事件触发的原始端点、移动设备的媒质接入控制地址、设备从触发电源事件到完全掉电的预计时间间隔、设备被预计在指定的时间间隔内掉电的可靠性；当前系统的电量情况、不满足当前电量情况的网络接口的信息。
步骤C之后还包括：
用户上层通过媒体无关切换层对底层设备发起注销电源事件请求，媒体无关切换层返回注销响应信息，则向用户上层反馈注销确认命令。
本发明还提供了一种异构网络电源信息查询方法，包括以下步骤：
a、用户上层向媒体无关切换层发送查询信息；
b、媒体无关切换层将切换决策信息发送到所述用户上层；
c、用户上层根据切换决策信息确定当前网络状态。
还包括步骤：
d、用户上层根据网络状态，确定需要切换到的网络；
e、进行网络切换。
步骤e进一步包括：
e1、扫描当前可用的网络；
e2、选定切换目的网络后，在当前网络和目的网络之间预分配资源；
e3、进行网络切换。
所述切换决策信息包括：电源信息、信号强度、资费。
所述网络的切换决策信息通过基于媒体接入控制层传输的模式或者基于IP层传输的模式获得。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过在用户上层注册一个电源事件，比如，从上层MIH User向底层MIH层注册一个带门限值的电源事件，当电源低于此门限值时，底层会向上层触发该事件，从而触发切换。
进一步，上述事件触发时可以携带底层信息(如当前系统的电量情况和不满足当前电量情况的某个网络接口的信息)，用户上层可以根据该信息决定切换策略。
另外，本发明增加不同网络结构的耗电信息(终端可以根据MIHF的信息服务得知该信息)，以便在异构网络切换决策中做出更加准确、有效的决定。
附图说明
图1是现有技术中异构网络层次结构图。
图2是MIHF的位置和关键服务网络图。
图3是MIH参考模型网络结构图。
图4是MIH参考模型的网络层次图。
图5是本发明基本原理的流程图。
图6是本发明电源事件注册流程图。
图7是本发明电源时间注销流程图。
图8是本发明电源事件完整逻辑交互流程图。
图9是本发明异构网络电源信息查询流程图。
图10是本发明用户侧基于媒体接入控制层获取网络侧决策信息流程图。
图11是本发明用户侧基于IP层获取网络侧决策信息流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对本发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。另外，还有各种各样的可以取代本发明方案的同等方案或修改方案。
本发明的基本原理的流程如图5所示，包括以下步骤：
步骤s101，用户上层向媒体无关切换层注册一个电源事件，所述电源事件中包括一个设备电源门限。所述用户上层包括：应用层、传输层和网络层等。媒体无关切换层将所述设备电源门限存储在网络管理实体的MIB(Management Information Base，管理信息库)中，当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限时，网络管理实体自动通知媒体无关切换层底层设备电源容量已经低于门限值；或者媒体无关切换层采用轮询方式周期性地到网络管理实体中查询当前底层设备电源容量信息。其中，网络管理实体通过操作系统接口获得底层设备的电源容量情况。
步骤s102，当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限值时，所述媒体无关切换层向用户上层触发该电源事件。媒体无关切换层向用户上层触发电源事件时携带底层设备信息，用户上层根据所述底层设备信息获知当前底层设备的工作状态。所述底层设备信息包括：事件触发的原始端点、移动设备的媒质接入控制地址、设备从触发电源事件到完全掉电的预计时间间隔、设备被预计在指定的时间间隔内掉电的可靠性；当前系统的电量情况、不满足当前电量情况的网络接口的信息。
步骤s103，所述用户上层根据所述电源事件中携带的信息确定网络状态、并且可以根据当前网络状态选择是否进行网络切换操作。当不需要网络切换时，可以重新配置电源事件中的设备电源门限。当进行网络切换时，用户上层向媒体无关切换层发送查询信息；媒体无关切换层从信息服务器中获取切换决策信息后将切换决策信息发送到所述用户上层；所述用户上层根据所述切换决策信息确定网络切换策略，即应该将工作网络从当前网络切换到哪个目的网络。例如，首先扫描当前可用的网络；选定切换目的网络后，在当前网络和目的网络之间预分配资源；最后通过发送快速切换命令进行网络切换。
下面以具体实例对本发明技术方案进一步说明。
当MIH User向MIH层注册MIH_Power_State事件时，携带的信息参数包括：EventSource(事件触发的原始端点)、MacMobileTerminal(移动设备的MAC地址)、TimeInterval(设备被预计断电的时间间隔)、ConfidenceState(设备被预计在指定的TimeInterval时间间隔内断电的可靠性)和UniqueEventIdentifer(用来在事件回滚时用的唯一标识符)。并且还包括带一个门限值MIH_Event_Register_Request(EventSource，MIH_Power_State，Threshold)，当设备的电源容量低于门限值时就会向上层触发该事件。
其中，MIH_Power_State事件表示设备的电源容量已经低于一定门限值，并且设备将会在指定的时间内掉电。ConfidenceState表示对预测掉电时间的准确性。当ConfidenceState是100％时表示在指定的时间间隔内设备肯定会掉电。比如当BS出于管理设备的考虑决定在指定时间内关闭设备电源。不同的应用程序对设备从触发MIH_Power_State事件到完全掉电前的时间间隔会有不同的需求，因此为了保证切换能够有充足的时间完成，必须注册MIH_Power_State事件时选择一个合理的门限值。由于在MIH_Power_State事件触发后通知上层的消息参数中会带上从触发MIH_Power_State事件到完全掉电前的时间间隔预测值，因此通知上层的消息参数中还会有一个预测可靠性字段，让上层知道这个预测时间的准确性。
当上层会在收到通知后采取不同的行动。上层会在ConfidenceState处于一定水平程度上时开始进行切换初始化动作。如上层在收到MIH_Power_State后，可以启动扫描当前可用的网络，然后再选定切换目的网络后，在STA和目的网络之间预分配资源，最后发出切换命令快速切换过去。
当上层对底层某个链路的电源事件比较关心时，可以通过相关原语向MIH发起注册，具体流程如图6所示。如果MIH同意注册，则可以向上层反馈注册确认命令。
MIHF把MIH_Power_State事件注册时带的门限值放到网络管理实体的MIB中，网络管理实体能够通过操作系统接口知道底层设备的电源容量情况，因此当底层某个链路电源容量低于注册时约定的门限值时，网络管理实体能够通知MIHF电源容量已经低于门限值，从而MIHF向上层触发MIH_Power_State事件。同时MIHF也可以采用轮询方式周期性地到网络管理实体中查询当前电源容量信息，当查询到某个设备的电源容量低于门限值时，就可以向上层触发MIH_Power_State事件。
当上层对底层切换完成处于正常工作状态或者对某个链路的电源事件不关心时，可以通过相关原语向MIH发起注销流程，如图7所示，如果MIH同意注销，则可以向上层反馈注销确认命令。
电源事件完整逻辑交互流程如图8所示，首先上层通过媒体无关切换事件注册请求命令发起向MIH层的注册电源事件的请求，MIH层如果允许就向上层发出媒体无关切换事件注册确认命令回复。当电源容量低于门限值时MIH层就向上层发起媒体无关切换电源状态指示，这个消息里面带了很多相关有用参数，上层收到这个消息后就可以开始启动切换流程。当上层不再需要电源事件时，就可以向MIH层发起媒体无关切换事件注销请求命令，MIH层如果同意注销就发出媒体无关切换事件注销确认命令回应。
本发明电源信息查询的基本原理流程如图9所示，包括以下步骤：
步骤s201，用户上层向媒体无关切换层发送查询信息。
步骤s202，媒体无关切换层从信息服务器中获取切换决策信息后将切换决策信息发送到所述用户上层，其中，媒体无关切换层本身是不包含信息存储的，相关数据信息都存放在信息服务器上。所述切换决策信息包括：电源信息、信号强度、资费等，其中，电源信息是本发明新增加的一种切换决策信息。其中，网络的切换决策信息可以通过基于媒体接入控制层传输的模式或者基于IP层传输的模式获得。
步骤s203，用户上层根据切换决策信息确定当前网络状态，决定根据一定条件进行网络切换，比如，当需要依据电源信息进行网络切换时，则根据不同网络的电源信息确定应该切换到目的网络。当用户上层决定进行网络切换时，首先扫描当前可用的网络；当选定切换目的网络后，在当前网络和目的网络之间预分配资源；通过向网络发送快速切换命令实现网络切换。
下面以具体实施例对本发明所述异构网络电源信息的获取进行详细说明。图10的基于媒体接入控制层传输的模式获取电源信息；图11中基于IP层传输的模式获取电源信息。
当由于发生Link_Going_Down(这个事件是由于链路层信号变得不好时触发)或者MIH_Power_State事件时，如果用户上层决定发起切换，会先得到相关的切换决策信息，如电源信息、信号强度、资费等。用户上层向用户MIH层发起获得决策信息的请求，用户MIH层通过媒体接入控制层传输或者IP层传输向网络侧的MIH层发起获得决策信息的请求和媒体无关切换信息指示命令，网络侧MIH层收到请求后，会从IS(Information Server信息服务器)获取相关的决策信息。网络侧得到相关的决策信息后，通过媒体无关切换信息响应和媒体无关切换信息确认命令把决策信息返回给用户MIH层，用户MIH层再把这些信息传递给用户上层，用户上层就给能根据这些决策信息做出正确的切换决策。例如，用户在得知接入不同网络时的电量消耗信息后，结合信号强度等因素综合做出一个切换决策，当用户把电量优先级放在第一位，则可以选择一个信号强度不是最好但是耗电量最少的网络进行连接。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1、一种异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、用户上层向媒体无关切换层注册一个电源事件，所述电源事件中包括一个设备电源门限；
B、当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限值时，所述媒体无关切换层向用户上层触发该电源事件；
C、所述用户上层根据所述电源事件中携带的信息决定进行网络切换。
2、如权利要求1所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，步骤C后还包括：
D、用户上层向媒体无关切换层发送查询信息；
E、媒体无关切换层将切换决策信息发送到所述用户上层；
F、所述用户上层根据所述切换决策信息确定网络切换策略。
3、如权利要求1所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，所述用户上层包括：应用层、传输层或网络层。
4、如权利要求1所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，步骤B进一步包括：
媒体无关切换层将所述设备电源门限存储在网络管理实体的管理信息库中；
当底层设备的电源容量低于所述设备电源门限时，网络管理实体自动通知媒体无关切换层电源容量已经低于门限值；或者媒体无关切换层采用轮询方式周期性地到网络管理实体中查询当前底层设备的电源容量信息。
5、如权利要求4所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，所述网络管理实体通过操作系统接口获得底层设备的电源容量信息。
6、如权利要求1所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，所述电源事件中携带的信息包括：事件触发的原始端点、移动设备的媒质接入控制地址、设备从触发电源事件到完全掉电的预计时间间隔、设备被预计在指定的时间间隔内掉电的可靠性；当前系统的电量情况、不满足当前电量情况的网络接口的信息。
7、如权利要求1所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，步骤C之后还包括：
用户上层通过媒体无关切换层对底层设备发起注销电源事件请求，媒体无关切换层返回注销响应信息，则向用户上层反馈注销确认命令。
8、一种异构网络电源信息查询方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、用户上层向媒体无关切换层发送查询信息；
b、媒体无关切换层将切换决策信息发送到所述用户上层；
c、用户上层根据切换决策信息确定当前网络状态。
9、如权利要求8所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，还包括步骤：
d、用户上层根据网络状态，确定需要切换到的网络；
e、进行网络切换。
10、如权利要求9所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，步骤e进一步包括：
e1、扫描当前可用的网络；
e2、选定切换目的网络后，在当前网络和目的网络之间预分配资源；
e3、进行网络切换。
11、如权利要求8所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，所述切换决策信息包括：电源信息、信号强度、资费。
12、如权利要求8所述异构网络切换中的电源管理方法，其特征在于，所述网络的切换决策信息通过基于媒体接入控制层传输的模式或者基于IP层传输的模式获得。
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