一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，可見光通信是一種在白光發(fā)光二級管(light emitting d1de, LED)技術(shù)之上發(fā)展起來的新興無線通信技術(shù)。照明作為一種人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾枨螅渚W(wǎng)絡早已覆蓋了包括家庭、企業(yè)、公共場所、交通工具、礦井、加油站、醫(yī)院在內(nèi)的各種各樣的人類活動空間，其中很多地方甚至尚未接入傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡。而可見光通信恰好可以將通信與照明有機結(jié)合起來，借助廣泛覆蓋的照明網(wǎng)絡同時實現(xiàn)無線通信的功能，使得只要有照明設施的地方就可以連接無線網(wǎng)絡，為解決通信“末端接入”和“深度覆蓋”等問題提供了一種便捷而自然的方式。
[0003]雖然可見光通信具有諸多優(yōu)勢，但是可見光波長較短，在大氣中被大量吸收，造成了通信距離短，障礙物阻擋不可穿透，存在大量單向信道等缺點，需要其他通信方式進行補充。而且，單一的通信接入技術(shù)的網(wǎng)絡架構(gòu)、信令流程及管理體系往往是針對特定的業(yè)務設計的，并且擁有其獨立的資源管理模式，長此以往導致不同的通信網(wǎng)絡之間相對獨立，缺乏有效的協(xié)調(diào)，系統(tǒng)間存在干擾，覆蓋區(qū)域有重復，而每一種網(wǎng)絡的業(yè)務提供能力又是十分有限的。該現(xiàn)狀促成了對不同種類的無線接入技術(shù)進行協(xié)調(diào)互通的需求，也使得異構(gòu)組網(wǎng)體系和機理的確立成為了實現(xiàn)可見光通信異構(gòu)網(wǎng)絡高效可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。
[0004]然而，在實際應用中，可見光信號可能在多種情況下減弱到MT(mobile terminal,移動終端)無法進行正常通信的程度。為了保證終端與網(wǎng)絡之間的通信質(zhì)量，避免數(shù)據(jù)傳輸中斷，實現(xiàn)可見光與其他無線接入技術(shù)之間的垂直切換便成為了可見光通信異構(gòu)網(wǎng)絡融合中必不可少的措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何通過在可見光通信系統(tǒng)的運行過程中，監(jiān)測不同的網(wǎng)絡鏈路數(shù)據(jù)，收集相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，將其進行處理，從而用于垂直切換決策算法上，改善可見光通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能的關(guān)鍵問題。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出了一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法，包括以下具體步驟:
[0007]S1:在系統(tǒng)開始運行后，移動終端在VLC信道上接收數(shù)據(jù)；
[0008]S2:系統(tǒng)實時檢測發(fā)送數(shù)據(jù)是否發(fā)生中斷；
[0009]S3:當中斷發(fā)生時，垂直切換決策進程被觸發(fā)，并決定應執(zhí)行的垂直切換；
[0010]S4:系統(tǒng)根據(jù)預先多次的中斷情況對當前中斷的相關(guān)參數(shù)進行預測，并以根據(jù)這些參數(shù)計算出的當前中斷期間的消息傳輸時延的預測值為標準將IVHO與DVHO兩種算法進行性能上的比較；
[0011]S5:執(zhí)行所述IVHO與DVHO兩種算法中性能較優(yōu)者，并在當前包傳輸執(zhí)行完畢后，檢測VLC連接是否恢復；
[0012]S6:若所述VLC連接未恢復，發(fā)送數(shù)據(jù)繼續(xù)在蜂窩網(wǎng)絡中傳輸。
[0013]進一步地，所述移動終端檢測到可見光信道處于擁擠狀態(tài)，其余無線接入網(wǎng)絡的信道處于空閑狀態(tài)，執(zhí)行VHO算法。
[0014]具體地，所述移動終端用于監(jiān)測多個不同網(wǎng)絡鏈路數(shù)據(jù)，收集相關(guān)的多個不同網(wǎng)絡的特性參數(shù)并進行處理。
[0015]具體地，所述多個不同網(wǎng)絡的特性參數(shù)包括:包括不同網(wǎng)絡當前的接收信號強度，比特率，擁擠程度，以及當前需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的相關(guān)信息。
[0016]具體地，所述移動終端還用于檢測當前網(wǎng)絡的使用狀況以及所述多個不同網(wǎng)絡鏈路的質(zhì)量水平并進行比較。
[0017]進一步地，所述步驟S3包括:
[0018]S31:搜集當前所述移動終端所在網(wǎng)絡以及多個不同可接入網(wǎng)絡的狀態(tài)與參數(shù)；
[0019]S32:對搜索到的狀態(tài)與參數(shù)進行分析以及判決，執(zhí)行切換。
[0020]進一步地，所述步驟S5進一步包括:
[0021]S51:在系統(tǒng)開始運行后，移動終端在VLC信道上接收數(shù)據(jù)；
[0022]S52:系統(tǒng)實時檢測發(fā)送數(shù)據(jù)是否發(fā)生中斷；
[0023]S53:當發(fā)生中斷時，所述垂直切換決策進程被觸發(fā)，進而決定垂直切換執(zhí)行前的駐留時間的值；
[0024]S54:若VLC連接在駐留計時器計時結(jié)束之前恢復，所述移動終端將使用VLC信道繼續(xù)之前中斷的數(shù)據(jù)傳輸，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S52 ;若VLC連接在駐留計時器計時結(jié)束之前沒有恢復，垂直切換被執(zhí)行，連接將被轉(zhuǎn)移到蜂窩網(wǎng)絡，并在當前包傳輸執(zhí)行完畢后，檢測VLC連接是否恢復。
[0025]進一步地，所述步驟S53進一步包括:若VLC連接恢復，數(shù)據(jù)傳輸切換回VLC網(wǎng)絡，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S52 ;若VLC連接沒有恢復，數(shù)據(jù)繼續(xù)在蜂窩網(wǎng)絡中傳輸。
[0026]具體地，所述駐留時間在IVHO算法中設置為0，在DVHO算法中設置為短中斷持續(xù)時間的最大值。
[0027]本發(fā)明公開了一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法，通過在可見光通信系統(tǒng)進行鏈路檢測和參數(shù)收集的過程，根據(jù)檢測到的不同網(wǎng)絡的狀態(tài)信息，在下一次需要執(zhí)行垂直切換的時刻，MT根據(jù)當前網(wǎng)絡的使用狀況，不同鏈路的質(zhì)量水平，將其進行多方面的比較，根據(jù)當前用戶的實際需求，選取合適的衡量不同網(wǎng)絡性能的指標，按照設定好的VHO算法確定是否需要切換，并最終選擇合適的目標網(wǎng)絡。本發(fā)明一方面可以保證業(yè)務的連續(xù)性，提升QoS，另一方面也可以使得整個系統(tǒng)中的業(yè)務請求均勻化。在構(gòu)建可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)的體系架構(gòu)并研宄其移動性管理的同時提出合適的垂直切換算法，并且不斷對算法進行改進，對于改善可見光通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能具有重大意義。
【附圖說明】
[0028]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中:
[0029]圖1示出了本發(fā)明實施例中的一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法的步驟流程圖；
[0030]圖2示出了本發(fā)明另一實施例中的一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法的步驟流程圖；
[0031]圖3示出了本發(fā)明實施例中的一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法結(jié)合的兩種基本VHO算法的步驟流程圖；
[0032]圖4(a)_(e)示出了本發(fā)明實施例中的一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法的仿真性能與兩種基本VHO算法的對比圖。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明提出了一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法，可見光連接中斷發(fā)生在MT移出可見光熱點的覆蓋范圍時，以及人們的隨機運動或者室內(nèi)障礙物的遮擋引起光線的阻塞時，我們可以使用“長”中斷與“短”中斷來分別代表這兩種不同的中斷。具體地，在可見光通信異構(gòu)網(wǎng)絡中，垂直切換算法的主要挑戰(zhàn)便是如何確定發(fā)生的是哪種類型的中斷，以及是否應當執(zhí)行垂直切換。
[0034]進一步地，兩種直觀上的最佳方案分別為立即執(zhí)行垂直切換和等待VLC連接恢復，其中，前者稱為IVHO(Immediate Vertical Handover，立即垂直切換)算法，后者稱為DVHO(Dwell Vertical Handover，駐留垂直切換)算法，然而兩者均不能在所有情況下達到最佳性能。
[0035]更進一步地，本發(fā)明提出的用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法，即PVHO(Predictive Vertical Handover，基于預測的垂直切換)算法，采用中斷期間的消息傳輸時延作為衡量算法性能的指標，且其主要由中斷的持續(xù)時間、垂直切換的執(zhí)行時延以及未發(fā)送消息的大小決定。其中，MT實時計算出已發(fā)生的中斷中短中斷的比率，并以其作為下一個中斷為短中斷的概率的估計值，同時可以得到下一個中斷為長中斷的概率的估計值。其中，執(zhí)行IVHO時，當前未發(fā)送消息的傳輸時延為D.，執(zhí)行DVHO時，當前未發(fā)送消息的傳輸時延為D_。在每一次切換中，若實際上DIvm〈D_，則IVHO的時延性能優(yōu)于DVH0，若實際上DIvro>D_，則DVHO優(yōu)于IVH0。
[0036]更進一步地，在PVHO方案中，可根據(jù)發(fā)生此次中斷之前系統(tǒng)實際情況的各參數(shù)各自的均值，得到D1■的預測值。而D Dvro的預測值則取下一次執(zhí)行DVHO時的消息傳輸時延的期望值。繼而，算法將兩者的預測值進行比較，然后執(zhí)行兩種基本垂直切換算法中性能較好的那一種，從而在所有情況下均能達到最佳的時延性能。
[0037]綜上所述，本發(fā)明可以保證可見光通信異構(gòu)網(wǎng)絡中業(yè)務的連續(xù)性，提升QoS (quality of service，服務質(zhì)量)，也可以使得整個系統(tǒng)中的業(yè)務請求均勾化，對于改善可見光通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能具有重大意義。
[0038]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0039]為了更好地理解與應用本發(fā)明提出的一種用于可見光通信異構(gòu)組網(wǎng)中的垂直切換方法，以如下附圖示例進行詳細