[发明专利]一种SWAN架构中基于用户QoS的切换判决策略方法

摘要

本发明公开了一种SWAN架构中基于用户QoS的切换判决策略，分为以下两个步骤：(1)对用户的切换感知；(2)基于负载衡量尺度做出切换决策；本发明在无缝切换的同时，选取可以获取最佳吞吐量的AP作为目标AP，而不是仅仅基于接收信号强度值，从而使系统资源得到充分利用，提高用户的QoS。

主权项

1.一种SWAN架构中基于用户QoS的切换判决策略方法，分为以下两个步骤：(1)对用户的切换感知；步骤1：AP实时监听来自Client的帧信息；步骤2：控制器端的应用程序作为发布订阅者通过发布订阅机制获取AP收到的Client帧的RSS值、该帧的源MAC地址以及捕获该帧的AP的源IP地址，假设一共有n个AP，m个Client，用a_i表示第i个AP，c_j表示第j个Client，则a_i∈A＝{a₁，a₂...a_n}，c_j∈C＝{c₁，c₂...c_m}，1≤i≤n,1≤j≤m，控制器获取到a_i收到的c_j帧的RSS值表示为RSS_ij；步骤3：控制器端将所有Client帧的RSS_ij值做一个初始的转换，得到RSS'_ij:RSS′_ij＝RSS_ij+256；步骤4：控制器端的发布订阅者根据获取到的帧信息判断，接收到c_j帧的a_i是否是c_j关联的AP；步骤5：若c_j关联于a_i，则继续判断RSS_ij与RSS_Threshold的大小关系，RSS_Threshold是设定的切换阈值，是一个固定值：若RSS_ij≤RSS_Threshold，则触发c_j切换准备，若RSS_ij＞RSS_Threshold，则丢弃该帧信息；步骤6：若c_j不关联于a_i，则继续判断RSS_ij与RSS_Threshold的大小关系：若RSS_ij≥RSS_Threshold，则将此a_i信息存入AP_List，AP_List是候选AP列表，记录了之后切换时可能的目标AP；若RSS_ij<RSS_Threshold，则丢弃该帧信息；至此AP切换触发感应阶段结束，若是第5步骤触发了c_j的切换准备，把该Client标识为c_s，那么控制器端的发布订阅者将会基于负载衡量尺度做出切换决策；若是没有触发c_j的切换准备，则在执行完步骤6之后继续回到步骤1；(2)基于负载衡量尺度做出切换决策；步骤1：控制器端的发布订阅者向AP_List中的所有AP下发订阅，a_x表示AP_List中的第x个AP，c_k表示与a_x相关联的第k个Client，则发布订阅者下发订阅来获取a_x当前服务的Client数量u_x，以及其服务的每个用户的丢包率，获取到的c_k的丢包率为p_kx，用于之后的负载评估和切换决策，a_x∈AP_List；步骤2：首先计算与a_x关联的c_k传输成功一个帧所需的时间T_k,x(f)，其中f为已经发送失败的次数，假设发送的帧长为L字节：T_k,x(f)＝T_physical+T_DIFS+T_SIFS+T_ack+T_backoff(f)+T_data；其中：T_physical是物理层前导码和头部传输的耗时；T_DIFS和T_SIFS分别是IEEE 802.11分布式协调功能DCF中的长帧间隔和短帧间隔；T_ack＝T_physical+(14*8)/R_k，其中14是ACK帧的字节数，R_k是帧传输速率，单位是bit/s；其中，10是最大窗增加次数，16是最大重传次数，CW_min和CW_max分别是最小竞争窗口和最大竞争窗口，T_slot是基本时间间隔；T_data＝(L*8)/R_k表示数据传输的时间；步骤3：根据T_k，x(f)的计算，计算得到与a_x关联的c_k传输一个帧所需时间的期望值，即平均传输一个帧所需的时间：其中，p_ki为之前获取到的丢包率，T_e(m)为在帧传输失败的情况下两次连续传输的时间间隔，表示如下：T_e(m)＝T_physical+T_DIFS+T_SIFS+T_ack+T_backoff(f)+T_slot；步骤4：根据步骤3中对c_k传输一个帧所需时间的期望值的评估方法，接下来对a_x当前服务的u_x个Client都依次计算出其传输一个帧所需时间的期望值；步骤5：在用户切换感知阶段，把触发切换准备的Client标识为c_s，综合步骤4中得到的u_x个Client传输一个帧所需时间的期望值，得出c_s若是加入a_x获得的吞吐量B_s,x：其中的计算需要p_sx，控制器通过发布订阅机制向c_s之前的关联AP来获取c_s的丢包率，然后记为p_sx，来表示c_s若加入a_x的丢包率；步骤6：对AP_List中的所有AP都计算出若c_s加入可以获得的吞吐量，然后从中选取一个最大值B_s,m，于是a_m就是目标AP；步骤7：根据SWAN中的虚拟接入点迁移策略，完成c_s切换到a_m。