[发明专利]一种异构网络信道抢占向上垂直切换方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种异构网络信道抢占向上垂直切换方法。

背景技术

目前，在无线通信领域是多种无线网络共存。随着人们对移动接入需求的不断增长，下一代无线通信技术正朝着实现多种无线网络异构融合的方向发展。蜂窝网和无线局域网(WLAN)是目前最主要的两种无线通信网络，其各自的特性完全不同。蜂窝网覆盖范围大，带宽低，与此相反，WLAN覆盖范围小，带宽高。实现蜂窝网与WLAN的融合互通，则能使二者的优势互补，提高所提供业务的服务质量(Qos)，带给用户全新的体验。

网络间交换连接的过程称为切换。相同接入技术的网络之间的切换称为水平切换，而不同接入技术网络间的切换称为垂直切换。垂直切换又可以分为向上垂直切换(UVH)和向下垂直切换(DVH)。UVH是指移动用户从小覆盖高带宽向大覆盖低带宽网络的切换过程，而DVH则是指移动用户从大覆盖低带宽向小覆盖高带宽网络的切换过程。对于蜂窝网与WLAN互通系统而言，如图1所示，图中：1为单蜂窝覆盖区；2为WLAN覆盖区；3为双重覆盖区域；4为向上垂直切换；5为向下垂直切换；UVH是指从WLAN到蜂窝网的垂直切换，而DVH则是指从蜂窝网到WLAN的垂直切换。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”中指出UVH具有“强制性”，其理由是：移动用户从蜂窝网进入WLAN覆盖区时如果不执行DVH过程，其仍能通过保持与蜂窝网的连接而使通信不中断，但对于从WLAN到蜂窝网的UVH过程，情况则完全不同。此时，移动用户离开了WLAN覆盖区，进入单蜂窝覆盖区内，如果UVH不能及时进行，用户的通信过程将被迫中断。

近年来，针对不同接入技术的无线网络间垂直切换的研究逐渐增多，但是都极少涉及到信道抢占的垂直切换。T.L.Sheu等人2010年在“Wireless Networks”期刊上发表的论文“A Channel Preemption Model for Vertical Handoff in a WLAN-embedded Cellular Network”中提出一种适用于蜂窝网与WLAN互通系统的信道抢占垂直切换方案，其核心思想是：在蜂窝网与WLAN互通系统中，如果蜂窝网中的有效信道已经被全部占用，只处于单蜂窝覆盖区内的新增呼叫或经UVH过程到单蜂窝覆盖区内的切换呼叫发现蜂窝网与WLAN双重覆盖区域内有蜂窝信道存在，则可对该类信道进行抢占。被抢占信道的在线蜂窝呼叫被迫执行DVH过程，由蜂窝网向WLAN进行垂直切换。该方案有效地降低了蜂窝网内新增呼叫阻塞率和UVH呼叫丢失率。然而，该方案将导致许多处于双重覆盖区域内通话持续时间很短的在线蜂窝呼叫因其所占用的蜂窝信道被抢占而被迫执行DVH过程，并由此可能引起分组传输时延增加、分组丢失甚至呼叫掉话，从而导致业务通信的服务质量下降。另外，该方案并没有考虑UVH的强制性，而是赋予UVH呼叫与新增蜂窝呼叫同等的信道抢占权利，其结果使得UVH呼叫丢失率性能得不到进一步改善。

I.Canadan等人在ISCN’2006上发表的论文“A Time-Threshold Based Multi-Guard Bandwidth Allocation Scheme for Cellular Networks”中指出：对于一个在线蜂窝语音呼叫，如果通话持续时间很短就出现掉话，用户将会非常愤怒，而当通话持续一定时间后才出现掉话，用户的不满情绪就不会那么强烈。

在蜂窝网与WLAN互通系统中，进入双重覆盖区域内的在线蜂窝语音呼叫不会主动执行DVH过程，除非单蜂窝覆盖区内有其它等待响应的呼叫对其提出信道抢占申请；而进入双重覆盖区域内的在线蜂窝数据呼叫应该尽可能执行DVH过程，即只要有空闲的WLAN信道存在，该类呼叫就应该放弃所占用的蜂窝信道，转而占用WLAN信道。此时若没有WLAN空闲信道存在，在没有蜂窝信道抢占发生的情形下允许进入双重覆盖区域内的在线蜂窝数据呼叫暂时继续占用原蜂窝信道，以免增加不必要的呼叫丢失和通信中断。

异构无线网络间的垂直切换是下一代移动通信实现无缝移动性的关键。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及互通系统的性能。

发明内容