專利名稱：基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法。
背景技術(shù)：
隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)，特別是基于IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的 WLAN(ffireless Local Area Network，無線局域網(wǎng))已得到廣泛的應(yīng)用。但由于WLAN功率 有限，其服務(wù)覆蓋區(qū)域也就受限。當(dāng)移動臺要離開當(dāng)前關(guān)聯(lián)AP (Access Point，接入點(diǎn))的 覆蓋區(qū)域或者與其失去聯(lián)系時(shí)，就必須斷開當(dāng)前關(guān)聯(lián)，并與其他AP重新關(guān)聯(lián)，由此產(chǎn)生了 越區(qū)切換現(xiàn)象。
IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)主要制定了無線局域網(wǎng)傳輸?shù)奈锢韺雍兔劫|(zhì)接入控制層方面的 規(guī)范，對于移動臺或終端如何在無線AP之間進(jìn)行切換卻沒有作具體的規(guī)定。但標(biāo)準(zhǔn)卻規(guī)定 了同步、鑒權(quán)、關(guān)聯(lián)以及重關(guān)聯(lián)的過程，根據(jù)協(xié)議，無線局域網(wǎng)的切換過程由以下三個(gè)過程 組成
掃描過程
當(dāng)本接入點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度低于掃描門限時(shí)，啟動掃描過程。
掃描過程根據(jù)掃描模式的不同又分成被動掃描和主動掃描兩種。其中，被動掃描 模式下，終端依次在無線局域網(wǎng)的信道上檢測信標(biāo)幀(Beacon Frame)是否存在，信標(biāo)幀通 常以IOOms左右的周期發(fā)送。終端接收到Beacon幀后，根據(jù)信標(biāo)幀的參數(shù)完成與AP的同步。
在主動掃描模式下，終端為了探測某信道上是否有AP存在，主動發(fā)送探詢請求 幀，當(dāng)AP接收到探詢請求幀后，會發(fā)送一個(gè)探詢響應(yīng)幀給該移動臺。該移動臺根據(jù)探詢響 應(yīng)幀的參數(shù)完成與AP的同步。
被動掃描過程的優(yōu)點(diǎn)是比較節(jié)電，缺點(diǎn)則是掃描的時(shí)延比較長。主動掃描則相反， 在實(shí)際的無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，切換通常采用主動掃描過程。
鑒權(quán)過程
在鑒權(quán)階段，移動臺與上一階段發(fā)現(xiàn)的最佳的AP進(jìn)行鑒權(quán)。一般情況下，移動臺 在掃描周期結(jié)束后立即與新AP進(jìn)行鑒權(quán)，這個(gè)過程由移動臺發(fā)起鑒權(quán)請求，以新AP發(fā)送鑒 權(quán)響應(yīng)結(jié)束。
重關(guān)聯(lián)過程
一旦移動臺與新的AP鑒權(quán)通過，重關(guān)聯(lián)過程就立即進(jìn)行。如鑒權(quán)過程一致，由移 動臺發(fā)起重關(guān)聯(lián)請求，以新AP發(fā)送重關(guān)聯(lián)響應(yīng)結(jié)束。
從以上的描述可以看出，無線局域網(wǎng)的切換延時(shí)主要受掃描過程的掃描延時(shí)(被 動掃描模式)或探詢延時(shí)(主動掃描模式)影響。
城市軌道交通中的車地通信
CBTC(Communication-Based Train Control，基于通信的列車控制系統(tǒng))信號系統(tǒng)作為控制列車運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，在任何情況下均不允許出現(xiàn)系統(tǒng)故障，保障高安全、高可 靠是CBTC系統(tǒng)的最高設(shè)計(jì)原則。目前的CBTC系統(tǒng)通常采用2. 4GHz的頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 并且其中相當(dāng)大一部分采用無線局域網(wǎng)技術(shù)。
由于有線以太網(wǎng)技術(shù)的高帶寬和成熟性，無線局域網(wǎng)的性能就成為了 CBTC中車 地?zé)o線通信系統(tǒng)的瓶頸，而其中最主要的參數(shù)是數(shù)據(jù)丟包率和延時(shí)。在IEEE 1474. 1 (2004) 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定車地通信和地車通信的延時(shí)不能超過0. 5 2秒，否則列車將會緊急制動?，F(xiàn) 場測試結(jié)果表明，列車在不同的接入點(diǎn)之間的切換中斷時(shí)間是影響車地通信中丟包率和延 時(shí)時(shí)間最為關(guān)鍵的因素。
一般情況下，觸發(fā)切換的條件與信號質(zhì)量相關(guān)的某個(gè)參數(shù)低于特定的門限。由于 軌道交通是一維度的方式，因此，車地通信也是具有一維度特色的。即，接入點(diǎn)沿軌道線路 布置，移動臺在每個(gè)接入點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)與其進(jìn)行信息關(guān)聯(lián)。在目前CBTC的車地通信中， 會出現(xiàn)多種媒介同時(shí)存在的情況，包括自由空間、漏泄波導(dǎo)、漏泄同軸電纜，尤其又以自由 空間為主，漏泄波導(dǎo)為輔。
以自由空間為傳輸媒介為了車地通信達(dá)到最好的效果，通常移動臺和軌旁AP(接 入點(diǎn))的天線是定向天線。如

圖1所示，移動臺運(yùn)行方向不同，其接收小區(qū)內(nèi)接入點(diǎn)的信號 強(qiáng)度變化方式不同，由此會對切換性能帶來不同的影響。圖1(a)中，隨著移動臺的移動，小 區(qū)內(nèi)當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度是越來越強(qiáng)，當(dāng)發(fā)生切換時(shí)，當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度由最強(qiáng)到 最弱，而鄰近接入點(diǎn)的AP信號也是非常弱，這種情況下的切換效果就非常不理想，其主要 原因在于進(jìn)入突然，無法漸進(jìn)地達(dá)到掃描門限，由于此時(shí)鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度也很低，掃 描過程無法搜尋到合適的接入點(diǎn)，就增加了掃描時(shí)間，從而切換時(shí)間也變長；圖1(b)中的 情形就比較符合正常的切換現(xiàn)象，當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度逐漸變?nèi)?，在切換時(shí)，鄰近接入點(diǎn) 的信號強(qiáng)度變?yōu)樽顝?qiáng)，這樣切換會正常發(fā)生，切換效果也比較理想。同樣，在以波導(dǎo)管為主 要傳輸方式的情況下也有類似的現(xiàn)象。此時(shí)，漏泄波導(dǎo)從縫隙中發(fā)出信號，同時(shí)移動臺以平 板天線接收；反之，移動臺通過平板天線發(fā)出的信號，可以通過縫隙耦合到漏泄波導(dǎo)中。圖 2顯現(xiàn)的是波導(dǎo)管的安裝情況，在兩端波導(dǎo)管之間會有接近一米的通信中斷距離。為了有更 好的切換效果，增大無線信號的覆蓋范圍，波導(dǎo)管末端的負(fù)載設(shè)置為漏泄負(fù)載，導(dǎo)行波可以 通過短路片透射到自由空間中。這樣就有效的減小甚至消除通信中斷距離。但是，如使用 定向天線的自由波傳輸方式相同，如果迎著漏泄負(fù)載透射的方向，則有比較好的切換效果； 反之，切換效果不理想。
究其原因是切換機(jī)制單一，無法適應(yīng)多種情況下的切換。 發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，如何克服現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)切換方法中存在的切 換機(jī)制單一以及因掃描延時(shí)或探尋延時(shí)造成的切換延時(shí)的缺陷，以改善無線局域網(wǎng)切換性 能。
( 二 )技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng) 切換方法，所述方法包括
Sl 移動臺接收預(yù)置時(shí)間段內(nèi)當(dāng)前關(guān)聯(lián)接入點(diǎn)和相鄰接入點(diǎn)以預(yù)定時(shí)間間隔發(fā)送 的信標(biāo)幀，獲取并存儲其信號強(qiáng)度；
S2:移動臺通過模糊控制方法對當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值、鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng) 度值、當(dāng)前接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率、鄰近接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段 內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率分別進(jìn)行模糊化處理，獲得表征信號強(qiáng)度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù) 據(jù)；
S3:移動臺根據(jù)預(yù)置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進(jìn)行模糊推理，獲得包 含移動臺切換方式的推理輸出，并根據(jù)所述推理輸出確定目標(biāo)接入點(diǎn)；
S4 移動臺與目標(biāo)接入點(diǎn)進(jìn)行鑒權(quán)；
S5 鑒權(quán)通過后，移動臺向目標(biāo)接入點(diǎn)發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；
當(dāng)移動臺接收到重關(guān)聯(lián)響應(yīng)信號，并且重關(guān)聯(lián)建立成功時(shí)，切換完成。
進(jìn)一步地，所述步驟S2還包括移動臺通過第一隸屬度函數(shù)將當(dāng)前接入點(diǎn)的信號 強(qiáng)度值、鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值、當(dāng)前接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率、鄰 近接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率分別標(biāo)識為不同的級別。
其中，所述第一隸屬度函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟51移動臺接收預(yù)置時(shí)間段內(nèi)當(dāng)前關(guān)聯(lián)接入點(diǎn)和相鄰接入點(diǎn)以預(yù)定時(shí)間間隔發(fā)送的ii 標(biāo)幀，獲取并存儲其信號強(qiáng)度；52移動臺通過模糊控制方法對當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值、鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值、 當(dāng)前接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率、鄰近接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信 號強(qiáng)度變化率分別進(jìn)行模糊化處理，獲得表征信號強(qiáng)度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù)據(jù)；S3:移動臺根據(jù)預(yù)置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進(jìn)行模糊推理，獲得包含移 動臺切換方式的推理輸出，并根據(jù)所述推理輸出確定目標(biāo)接入點(diǎn)；54移動臺與目標(biāo)接入點(diǎn)進(jìn)行鑒權(quán)；55鑒權(quán)通過后，移動臺向目標(biāo)接入點(diǎn)發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；當(dāng)移動臺接收到重關(guān)聯(lián)響應(yīng)信號，并且重關(guān)聯(lián)建立成功時(shí)，切換完成。
2.如權(quán)利要求1所述的基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，所述步驟 S2還包括移動臺通過第一隸屬度函數(shù)將當(dāng)前接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值、鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng) 度值、當(dāng)前接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率、鄰近接入點(diǎn)在所述預(yù)置時(shí)間段 內(nèi)的信號強(qiáng)度變化率分別標(biāo)識為不同的級別。
3.如權(quán)利要求2所述的基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，所述第一 隸屬度函數(shù)為
4.如權(quán)利要求1所述的基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，所述模糊 推理輸出為離散值。
5.如權(quán)利要求1所述的基于模糊控制的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，步驟S3中 所述推理輸出包括。通過主動掃描選擇目標(biāo)接入點(diǎn)；或，跳過掃描階段，直接選擇鄰近接入點(diǎn)為目標(biāo)接入點(diǎn)；或，維持當(dāng)前狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于模糊控制的無線局域網(wǎng)切換方法，其特征在于，所述預(yù)置 的模糊規(guī)則包括通過第二隸屬度函數(shù)確定移動臺的切換方式；所述第二隸屬度函數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于模糊規(guī)則的無線局域網(wǎng)的切換方法，包括在移動臺，S1接收預(yù)置時(shí)間段內(nèi)當(dāng)前關(guān)聯(lián)接入點(diǎn)和相鄰接入點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)幀，獲取并存儲其信號強(qiáng)度；S2對當(dāng)前接入點(diǎn)和鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度值及其變化率分別進(jìn)行模糊化處理，獲得表征信號強(qiáng)度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù)據(jù)；S3根據(jù)預(yù)置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進(jìn)行模糊推理，獲得包含移動臺切換方式的推理輸出，并確定目標(biāo)接入點(diǎn)；S4與目標(biāo)接入點(diǎn)進(jìn)行鑒權(quán)；S5鑒權(quán)通過后，向目標(biāo)接入點(diǎn)發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；重關(guān)聯(lián)建立成功時(shí)，切換完成。根據(jù)本發(fā)明的方法，移動臺可以根據(jù)當(dāng)前接入點(diǎn)和鄰近接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度及其變化情況自適應(yīng)調(diào)整切換機(jī)制，達(dá)到更好的切換效果。
文檔編號H04W12/06GK102045720SQ20101062255
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者寧濱, 步兵, 王洪偉, 蔣海林 申請人:北京交通大學(xué)