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，特別是基于IEEE802. 11標準協(xié)議的 WLAN(ffireless Local Area Network，無線局域網(wǎng))已得到廣泛的應用。但由于WLAN功率 有限，其服務覆蓋區(qū)域也就受限。當移動臺要離開當前關(guān)聯(lián)AP (Access Point，接入點)的 覆蓋區(qū)域或者與其失去聯(lián)系時，就必須斷開當前關(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標準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之間進行切換卻沒有作具體的規(guī)定。但標準卻規(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過程 組成
掃描過程
當本接入點的接收信號強度低于掃描門限時，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)的信道上檢測信標幀(Beacon Frame)是否存在，信標幀通 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AP接收到探詢請求幀后，會發(fā)送一個探詢響應幀給該移動臺。該移動臺根據(jù)探詢響 應幀的參數(shù)完成與AP的同步。
被動掃描過程的優(yōu)點是比較節(jié)電，缺點則是掃描的時延比較長。主動掃描則相反， 在實際的無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡中，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進行鑒權(quán)，這個過程由移動臺發(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)響應結(jié)束。
從以上的描述可以看出，無線局域網(wǎng)的切換延時主要受掃描過程的掃描延時(被 動掃描模式)或探詢延時(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)的最高設計原則。目前的CBTC系統(tǒng)通常采用2. 4GHz的頻段進行數(shù)據(jù)傳輸， 并且其中相當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 地無線通信系統(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。在IEEE 1474. 1 (2004) 標準中，規(guī)定車地通信和地車通信的延時不能超過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之間的切換中斷時間是影響車地通信中丟包率和延 時時間最為關(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，接入點沿軌道線路 布置，移動臺在每個接入點的覆蓋范圍內(nèi)與其進行信息關(guān)聯(lián)。在目前CBTC的車地通信中， 會出現(xiàn)多種媒介同時存在的情況，包括自由空間、漏泄波導、漏泄同軸電纜，尤其又以自由 空間為主，漏泄波導為輔。
以自由空間為傳輸媒介為了車地通信達到最好的效果，通常移動臺和軌旁AP(接 入點)的天線是定向天線。如

圖1所示，移動臺運行方向不同，其接收小區(qū)內(nèi)接入點的信號 強度變化方式不同，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)當前接入點的信號強度是越來越強，當發(fā)生切換時，當前接入點的信號強度由最強到 最弱，而鄰近接入點的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 原因在于進入突然，無法漸進地達到掃描門限，由于此時鄰近接入點的信號強度也很低，掃 描過程無法搜尋到合適的接入點，就增加了掃描時間，從而切換時間也變長；圖1(b)中的 情形就比較符合正常的切換現(xiàn)象，當前接入點的信號強度逐漸變?nèi)?，在切換時，鄰近接入點 的信號強度變?yōu)樽顝?，這樣切換會正常發(fā)生，切換效果也比較理想。同樣，在以波導管為主 要傳輸方式的情況下也有類似的現(xiàn)象。此時，漏泄波導從縫隙中發(fā)出信號，同時移動臺以平 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中。圖 2顯現(xiàn)的是波導管的安裝情況，在兩端波導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，波導管末端的負載設置為漏泄負載，導行波可以 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。
究其原因是切換機制單一，無法適應多種情況下的切換。 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 換機制單一以及因掃描延時或探尋延時造成的切換延時的缺陷，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 移動臺接收預置時間段內(nèi)當前關(guān)聯(lián)接入點和相鄰接入點以預定時間間隔發(fā)送 的信標幀，獲取并存儲其信號強度；
S2:移動臺通過模糊控制方法對當前接入點的信號強度值、鄰近接入點的信號強 度值、當前接入點在所述預置時間段內(nèi)的信號強度變化率、鄰近接入點在所述預置時間段 內(nèi)的信號強度變化率分別進行模糊化處理，獲得表征信號強度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù) 據(jù)；
S3:移動臺根據(jù)預置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進行模糊推理，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接入點；
S4 移動臺與目標接入點進行鑒權(quán)；
S5 鑒權(quán)通過后，移動臺向目標接入點發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；
當移動臺接收到重關(guān)聯(lián)響應信號，并且重關(guān)聯(lián)建立成功時，切換完成。
進一步地，所述步驟S2還包括移動臺通過第一隸屬度函數(shù)將當前接入點的信號 強度值、鄰近接入點的信號強度值、當前接入點在所述預置時間段內(nèi)的信號強度變化率、鄰 近接入點在所述預置時間段內(nèi)的信號強度變化率分別標識為不同的級別。
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移動臺接收預置時間段內(nèi)當前關(guān)聯(lián)接入點和相鄰接入點以預定時間間隔發(fā)送的ii 標幀，獲取并存儲其信號強度；52移動臺通過模糊控制方法對當前接入點的信號強度值、鄰近接入點的信號強度值、 當前接入點在所述預置時間段內(nèi)的信號強度變化率、鄰近接入點在所述預置時間段內(nèi)的信 號強度變化率分別進行模糊化處理，獲得表征信號強度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù)據(jù)；S3:移動臺根據(jù)預置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進行模糊推理，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接入點；54移動臺與目標接入點進行鑒權(quán)；55鑒權(quán)通過后，移動臺向目標接入點發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；當移動臺接收到重關(guān)聯(lián)響應信號，并且重關(guān)聯(lián)建立成功時，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)將當前接入點的信號強度值、鄰近接入點的信號強 度值、當前接入點在所述預置時間段內(nèi)的信號強度變化率、鄰近接入點在所述預置時間段 內(nèi)的信號強度變化率分別標識為不同的級別。
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接入點；或，跳過掃描階段，直接選擇鄰近接入點為目標接入點；或，維持當前狀態(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接收預置時間段內(nèi)當前關(guān)聯(lián)接入點和相鄰接入點發(fā)送的信標幀，獲取并存儲其信號強度；S2對當前接入點和鄰近接入點的信號強度值及其變化率分別進行模糊化處理，獲得表征信號強度水平及其變化狀態(tài)的模糊數(shù)據(jù)；S3根據(jù)預置的模糊規(guī)則，將所述模糊數(shù)據(jù)作為輸入進行模糊推理，獲得包含移動臺切換方式的推理輸出，并確定目標接入點；S4與目標接入點進行鑒權(quán)；S5鑒權(quán)通過后，向目標接入點發(fā)送重關(guān)聯(lián)信號；重關(guān)聯(lián)建立成功時，切換完成。根據(jù)本發(fā)明的方法，移動臺可以根據(jù)當前接入點和鄰近接入點的信號強度及其變化情況自適應調(diào)整切換機制，達到更好的切換效果。
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