基于L2触发的异构网络切换研究

文章摘要： 无差错的接收分组的最小功率阈值为RSSLD,即触发Link_Down原语；L2触发切换的功率阈值为RSSLGD,即触发Link_Going_Down原语。预测系数α为： 其中，α越大，产生Link_Going_Down原语的时间越早，即链路层断开之前提前进行邻居网络发现、IP地址配置的时间越早，越能有效减少切换时延和丢包，但会引起服务网络使用率的降低。α=1表示没有提前触发网络层切换，即链路层切换完成后再进行网络层切换，α>1为本文提出的基于L2触发的切换方案。此外，α随着移动节点速度的增加而增加，详解见仿真分析。为了避免切换产生乒乓效应，定义自信阈值RSSLHI和自信系数

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    无差错的接收分组的最小功率阈值为RSSLD,即触发Link_Down原语；L2触发切换的功率阈值为RSSLGD,即触发Link_Going_Down原语。预测系数α为：
   
其中，α越大，产生Link_Going_Down原语的时间越早，即链路层断开之前提前进行邻居网络发现、IP地址配置的时间越早，越能有效减少切换时延和丢包，但会引起服务网络使用率的降低。α=1表示没有提前触发网络层切换，即链路层切换完成后再进行网络层切换，α>1为本文提出的基于L2触发的切换方案。此外，α随着移动节点速度的增加而增加，详解见仿真分析。为了避免切换产生乒乓效应，定义自信阈值RSSLHI和自信系数β，其中自信系数为：

    移动节点周期性地监听RSSinst，其加权平均值RSSavg<RSSLGD时,预测到服务网络连接即将断开,触发Link_Going_Down原语，指示在某一时间间隔内链路断开及链路下降的理由。MIHF从链路层接收此触发事件，转发到相应的MIH用户，MIH用户通过MIH原语获取邻居网络的链路资源、QoS等级、网络前缀、网络列表等。通过获取的邻居网络信息在链路层切换开始之前配置网络层转交地址。如果切换预测时间足够长，移动节点与服务网络断开连接之前完成切换，则可实现是无丢包的平滑切换。
　 随着RSSinst持续降低，当RSSavg<RSSLHI时执行切换判决，移动节点依据用户喜好、网络成本和网络资源等多种切换准则选择最佳的服务网络。在RSSinst降低到RSSLD时，指示链路层切换断开。移动节点移入新网络开始网络层切换，更新通信对端（CN）和家乡代理（HA）的转交地址，同时通知原服务网络释放为移动节点分配的资源，至此切换完成。基于L2触发的切换流程如图2所示。

3 仿真分析
　 为了评价L2触发对切换性能的影响，本文采用NIST提供NS-2.29平台下的移动性管理模块[6]，仿真场景以IEEE 802.11无线局域网与UMTS网络之间切换为例，通信对端（CN）通过带宽为100 Mb/s有线网络连接到核心网。UMTS分配384 kb/s的DCH信道，覆盖整个仿真场景范围，IEEE 802.11带宽为54 Mb/s，覆盖范围为50 m。移动节点具有UMTS和无线局域网2个无线端口，最初通过UMTS网络与CN进行通信，仿真开始以1~20 m/s速度越过IEEE 802.11网络，切换次数为两次。从UMTS切换到IEEE 802.11并非由信号强度降低决定，而是由切换策略决定，是一种软切换情形，它使切换过程中产生的时延和丢包问题容易解决[7]。本文重点研究IEEE 802.11切换到UMTS，MIPv6移动性管理协议为无L2触发，属于硬切换，完成L2切换后才能开始L3切换，切换时延和丢包率比较大。因此，本文通过引入MIH辅助的L2触发切换，在L3切换开始之前获取网络层切换相关的信息，从而减小切换时延和丢包率。
    图3为有/无L2触发的切换中断时延对比。这里定义切换中断时延为移动节点在切换期间任何接口都不能接收任何信息包的时间。移动节点以1 m/s的速度移动，预测系数α=1.2，自信系数β=0.8,无L2触发情形下119.99 s发生切换，切换中断时延为0.364 s，有L2触发情形下119.08 s发生切换，切换时延为0.164 s，比无L2触发的切换时延降低55%。切换时刻稍有差别是因为单位时间内接收信号强度RSSavg低于自信阈值RSSLHI将重定向信息流。

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