[发明专利]一种异种网络间优先级信道分配与抢占的上行垂直切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说是一种异种网络间优先级信道分配与抢占的上行垂直切换方法。

背景技术

当前，随着人们对移动接入业务需求的不断增长，下一代无线通信技术正朝着实现异种无线网络互通的方向发展。蜂窝移动网和无线局域网（WLAN）是现代无线通信中两大主要的无线通信网络。蜂窝移动网的特点是大覆盖和低带宽，与此相反，WLAN 则具有小覆盖和高带宽的特征。而蜂窝移动网络与WLAN的互通，则能使两者的优势互补，增强所提供业务的服务质量（QoS）。

网络间交换连接的过程称为切换。相同接入技术网络（如WLANs之间）间的切换称为水平切换，而不同接入技术网络（如蜂窝移动网与WLAN）间的切换称为垂直切换。垂直切换可进一步分成下行垂直切换（DVH）和上行垂直切换（UVH）。对于蜂窝移动网络与WLAN互通系统而言，DVH是指从蜂窝移动网到WLAN的垂直切换，而UVH是指从WLAN到蜂窝移动网的垂直切换。DVH是移动用户从低带宽大覆盖向高带宽有限覆盖网络的切换过程，而UVH 则是移动用户从高带宽有限覆盖向低带宽大覆盖网络的切换过程。对垂直切换呼叫的处理方式将直接影响到提供给移动用户业务的服务质量（QoS）及互通系统的性能。Bejaoui， T.和 Nasser，N. 2008年在“IEEE AICCSA 08” 国际会议上发表的论文“Handover and class-based call admission control policy for 4G-heterogeneous mobile networks”中将UVH切换称为“强制切换”，而DVH切换称为“非强制切换”，并指出强制切换的优先级应高于非强制切换。其理由是：移动用户从蜂窝移动网进入WLAN区域时如不执行DVH切换，其仍能通过保持与蜂窝移动网的连接而使通信不中断，但对于从WLAN到蜂窝移动网的UVH切换过程，情况则完全不同。此时，移动用户离开了WLAN覆盖区域，进入只有蜂窝移动网络单一覆盖的区域，如UVH切换不能及时进行，用户的通信过程将被迫中断。

异种网络间的垂直切换是下一代移动网络实现无缝移动性所面临的重要挑战。近年来，出现了许多针对异种无线网络垂直切换的切换方法，但这些方法极少涉及信道抢占的垂直切换。 T. –L. Sheu等人2010年在 “Wireless Networks”期刊发表的论文“A channel preemption model for vertical handoff in a WLAN-embedded cellular network”中提出了一种适用于蜂窝移动网络与WLAN互通的信道抢占垂直切换方法（简称：PMV方法），其核心思想是：如果蜂窝移动网络中的有效移动信道全部被占用，只处于单蜂窝移动网络覆盖范围的新增呼叫或执行了UVH过程切换到单蜂窝移动网络覆盖区的切换呼叫发现蜂窝移动网络与WLAN双重覆盖区域内有可抢占的蜂窝移动信道存在，可对该类信道进行抢占。被抢占的在线蜂窝呼叫被迫执行DVH过程，由蜂窝移动网络向WLAN 进行下行垂直切换。PMV方法有效地减少了蜂窝移动网络内新增呼叫阻塞率和UVH切换呼叫丢失率。然而，在对于只处于单蜂窝覆盖范围的新增呼叫和执行UVH过程切换到单蜂窝覆盖区的切换呼叫如何进行蜂窝移动信道抢占的设计中，PMV方法并没有考虑UVH切换的强制切换性，而是赋予UVH切换呼叫与新增蜂窝呼叫同等的竞争和抢占蜂窝移动信道的权利，其结果使UVH切换呼叫的呼叫丢失率性能不能得到进一步改善。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种异种网络间优先级信道分配与抢占的上行垂直切换方法，该方法具有在保持系统高蜂窝移动信道利用率和较低新增蜂窝呼叫阻塞率性能的同时，进一步改善具有强制切换特征的上行垂直切换呼叫丢失率性能的有益效果。

本发明的互通系统中有三类蜂窝移动信道：空闲蜂窝移动信道，可抢占蜂窝移动信道和非抢占蜂窝移动信道。其中，可抢占蜂窝移动信道是指处于双重覆盖区域的呼叫所占用的蜂窝移动信道；非抢占蜂窝移动信道是指处于单蜂窝覆盖区的呼叫所占用的蜂窝移动信道。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种异种网络间优先级信道分配与抢占的上行垂直切换方法，所述异种网络间是指蜂窝移动网与无线局域网间，该方法包括：

a）定义优先级