[发明专利]一种车载异构网络通信的接入选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种车载异构网络通信的接入选择方法的设计。

背景技术

传统的车载网络由车辆节点和网络基础设施组成。目前有几种无线通信技术可以用于创建车载网络，其中包括无线广域网(WWAN,Wireless Wide Area Network)，无线城域网(WMAN,Wireless Metro Area Network)，利用路旁接入点的无线局域网(WLAN,Wireless Local Area Network)以及利用V2V通信的自组网络。这些技术提供了各种在成本和性能上的权衡。通过充分利用这些技术，有许多方法用来构造车辆网络。目前有几种方案可以互相替代：纯粹的无线V2V自组织网络；有线骨干网加上最后一跳为无线节点的架构；使用V2V通信但不依赖固定基础设施的混合架构。当需要时，可以合理的利用以上几种方案构造出的车辆异构网络，通过选择适当的接入网络来提高网络的数据传输率、降低接入成本，改善网络的各项性能。

为了使本发明及其背景技术更易于理解，在对本发明的背景技术进行描述时，首先做出如下定义：

1、基站(BS,Base Station)：基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台；

2、无线访问接入点(AP，Wireless Access Point)：AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网；

3、垂直切换：指在不同接入网络中不同协议层之间的切换技术，如在一个BS和一个AP间进行连接的转移；

4、接入代价：节点接入网络所需付出的价格；

5、服务质量(QoS，Quality of Service)：即网络的服务质量，也指网络的一种安全机制，用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术；

6、路旁单元(RSU，Road Side Unit)：指安装在道路两旁的基础设施，可以与车载单元进行通信，实现车辆身份识别，电子扣分等功能的装置；

在现有的车载异构网络中，车辆节点大都通过切换判决算法进行网络接入，车辆节点独自进行网络接入一般使用熟知切换技术。垂直切换过程主要有以下三个步骤：

1)接入网络发现阶段；

2)切换判决阶段；

3)切换执行阶段；

在接入网络发现阶段，车辆节点需要决定哪一个接入网络可以使用。在切换判决阶段，车辆节点需要决定应该接入哪个网络。判决条件通常包括接入代价、QoS、负载均衡等。在切换执行阶段，连接需要从现有的网络以无缝的方式重新路由到选定的新网络。在整个垂直切换过程中，接入网络发现阶段和切换判决阶段是最重要的步骤，将直接影响终端之间的通信。一个不正确的网络发现和垂直切换决定可能会降低通信的QoS，影响现有的通信，甚至会造成传输数据丢失。

目前已经存在很多垂直切换判决算法，主要分为两大类：1.一个或多个度量的阈值比较；2.采用人工智能技术来改善切换过程中的QoS。然而，这种算法在车载异构网络背景下的扩展和适应的关注还较少。

现有的针对车载异构网络中的节点接入网络的问题，车辆大都采取自主下载的方式，即车辆节点通过自己的能力探测节点所在区域的覆盖网络类型，评估网络性能，根据自己的需求选择最优的方式进行网络接入。文献K.Shafiee,A.Attar,L.C.M.Victor.Optimal distributed vertical handoff strategies in vehicular heterogeneous networks[J].Selected Areas in Communications,2011,29(3):534-544详细地介绍了在RSU和蜂窝网络中，节点如何进行选择的过程。其接入模式如图1所示，图中的需求节点R，当它需要进行网络接入的时候，自行探测到自己在RSU的覆盖范围内，于是它便独立的利用RSU来接入Internet进行数据下载。

基于垂直切换技术的车载异构网络接入选择策略的主要缺陷在于：车辆会由于一些限制而没法获取低价的且高质量的网络接入服务。如地理位置的限制，当车辆不在RSU的覆盖范围内时，它只能通过蜂窝网络，以较高的价格获取Internet服务；又如车辆节点自身的硬件限制，当它没有配备Wifi的通信接口时，也只能通过蜂窝网络自行接入网络进行数据下载。

发明内容