一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，属于无线通信领域，首先搭建LTE和WiFi的链路传输平台，终端同时接入LTE和WiFi网络；控制器与两个客户端建立异步等待连接，实时监听控制器自身端口；控制器的业务源接收线程接收视频数据并进行打包；然后控制器将打包的视频数据发送到UE侧的控制器客户端，接收视频数据和测试数据，并统计两条链路的传输链路信息回传给控制器；控制器根据丢包率进行链路传输状况优劣的比较，如果进行链路切换，发送链路切换命令回到控制平台，实现链路之间的智能切换。本发明专利技术实现了异构网间无缝、智能的切换，消除了异构网间切换的鉴权接入等过程，降低了异构网间的切换业务响应时延。 1

A software defined multi channel efficient switching method for wireless networks

The invention discloses a multi mode wireless network efficient switching method based on software definition. It belongs to the field of wireless communication. First, the link transmission platform of LTE and WiFi is built. The terminal is connected to LTE and WiFi network at the same time; the controller sets up an asynchronous waiting connection with two clients and monitors the controller's own port; the controller The service source receiving thread receives the video data and packages it; then the controller sends the packaged video data to the controller client side of the UE side, receives video data and test data, and statistics the transmission link information of the two links back to the controller; the controller compares the link transmission status according to the packet loss rate, If link switching is performed, the link switch command is returned to the control platform to achieve intelligent switching between links. The invention realizes seamless and intelligent switching between heterogeneous networks, eliminates the process of authentication access between heterogeneous networks, and reduces the switching service response delay between heterogeneous networks. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法
本专利技术属于无线通信领域，涉及到LTE和WiFi异构无线网络之间的无缝切换技术，具体是一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法。
技术介绍
移动互联网时代的到来，带动了数据流量的爆发式增长，人们对互联网的应用场景更多的转向了视频直播、数据传输等大流量的业务，因此对网络容量的提升迫在眉睫。在当今众多无线网络技术中，WiFi和蜂窝技术毫无疑问是使用最广泛、发展最成功的两大无线技术，两者都有其鲜明的特点。WiFi部署简单快捷、网络容量大，传输速率高，是人们室内接入互联网的最好选择，但是其覆盖范围小，可移动性是其短板。蜂窝技术则与之相反，基本上覆盖全球所有范围，而且支持移动性应用，但是蜂窝技术运行与授权频段，频谱资源紧张。未来的无线通信网络必然是面向多制式、支持多种网络共存的异构网络，LTE(LongTermEvolution，长期演进)和WiFi网络技术的有效结合、优势互补具有重要的研究意义。软件无线电技术，通过软件来定义通信规则，控制传统的硬件设备进行无线通信。软件无线电技术的重要价值在于：将无线通信的硬件设备仅仅作为实现信号处理以及收发的底层硬件平台，而信号处理的规则、无线通信的规则由软件来进行定义，这打破了由硬件设备的发展来决定无线通信技术能否实现的局限。LTE/WiFi链路聚合(LTE-WiFiLinkAggregation，LWA)技术是解决LTE数据流量通过非授权频段进行传输的理想方法。借助LWA技术，将LTE数据流量进行分流，一部分利用WiFi网络进行传输，另一部分仍然通过LTE传输，以提升LTE网络的传输性能。通过WiFi网络传输的数据流量最后会发送到LTE的蜂窝基站进行相应处理，从而有效恢复会话。分流的数据流量最终会在LTE的蜂窝基站进行整合处理，并发送到移动分组核心网(evolvedpacketcore，EPC)，由此上传到互联网。通过LWA技术WiFi也可以享有LTE网络的一些服务；例如流量统计、身份鉴权、数据包检测以及拦截等，同时通过WiFi网络，与LTE网络断开连接的用户可以重新连接到互联网。LWA技术要求在所部署的LTE小型基站覆盖范围内的所有WiFi接入点都要进行软件更新从而实现LWA功能，同时WiFi网络也为非LWA数据流量提供服务，这样就结合了LTE和WiFi技术的优点，使得LWA成为充分利用频谱资源且通过WiFi网络增强LTE性能的有效技术方案。LWA技术主要目的在于利用非授权频段进行数据传输，通过WiFi网络来提升LTE网络的传输性能，并不能根据当前异构网络的传输质量，进行异构网间的无缝切换，智能地选择最优的无线网络，无法适应当今用户移动性强，在异构网间来回切换的场景，不能保证服务质量的可靠性。同时，由于当前不同制式无线网络之间的技术方案、协议标准和覆盖范围等差异很大，用户在不同制式无线网络之间的切换业务响应时延较大，且无法保证切换后的网络质量提升。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是在多制式异构无线网络中，基于软件无线电设备搭建LTE和WiFi链路传输平台，终端同时接入LTE和WiFi网络，从而降低异构网间的切换业务响应时延；实时统计用户当前各条链路的传输质量，设计算法合理评估各链路的优劣，智能地选择最优的传输链路，并且降低异构网络之间的切换业务响应时延，提升用户体验，提出了一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法。具体步骤如下：步骤一、基于软件无线电设备搭建LTE和WiFi的链路传输平台，终端同时接入LTE和WiFi网络；所述的传输平台包括控制平台和传输平台；控制平台包括最上层的控制器，位于基站侧的控制器客户端，以及位于UE侧的控制器客户端；传输平台作为底层传输链路，由LTE链路和WiFi链路组成；进行数据流量的传输，对异构网络的传输及切换性能进行验证。最上层控制器负责发送数据、切换传输链路、处理客户端回传的反馈信息等功能，为四线程应用，包括主线程，业务源接收线程，LTE发送线程以及WiFi发送线程；主线程启动程序并接受链路状况反馈信息，将反馈信息实时显示在控制器主界面上；业务源接收线程从业务源接收数据，并添加上相应数据进行打包处理；打包好的数据经LTE发送线程和WiFi发送线程分别发送到LTE链路的数据接收端口以及WiFi链路的数据接收端口，分别经LTE链路和WiFi链路传输到位于UE侧的控制器客户端。步骤二、控制器与两个客户端分别建立异步等待连接，并实时监听控制器自身端口；两个客户端为位于基站侧的控制器客户端，以及位于UE侧的控制器客户端；步骤三、当某视频数据传输到控制器端口时，控制器的业务源接收线程接收该业务数据，并进行打包；步骤四、两个客户端分别发送连接请求给控制器，控制器记录UE侧的控制器客户端的IP地址及端口号作为传输数据的目标地址；步骤五、控制器将打包的视频数据通过LTE链路或WiFi链路发送到目标地址；首先，控制器人为设定某条链路为视频数据的传输链路，另一条链路同时发送测试数据用于测试链路状况，即备用链路；测试数据包括的信息为：除掉视频数据后的其余与传输链路相同的信息。步骤六、目标地址接收视频数据和测试数据，并统计两条链路的传输链路信息回传给控制器；UE侧的控制器客户端接收视频数据后，统计传输链路的链路质量信息并反馈回传给控制器，同时将视频数据转发给VLC播放器进行视频播放；UE侧的控制器客户端接收测试数据后，统计备用链路的链路质量信息并回传给控制器。传输链路信息包括：吞吐量、丢包率以及端到端时延等，并实时地显示在控制平台窗口界面上；步骤七、控制器根据两条链路质量信息中的丢包率进行链路传输状况优劣的比较，判断是否进行链路切换，如果是，发送链路切换命令回到控制平台，实现链路之间的智能切换；否则，继续保持现有传输模式。当备用链路的丢包率a小于10％时，且备用链路丢包率a相较于传输链路的丢包率b降低提升达到25％以上；即(b-a)/b>25％时向控制器发送链路切换命令，将备用链路改为传输链路，传输链路变为备用链路。当备用链路的丢包率a>10％则不用进行比较，维持当前的传输模式。本专利技术的优点在于：1)、一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，利用软件无线电设备搭建LTE和WiFi多制式异构网络无缝切换平台，保持终端同时接入LTE和WiFi网络，将控制功能集中到控制平台，实现了异构网间无缝、智能的切换。2)、一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，通过采用备用链路达到立即切换，消除了异构网间切换的鉴权接入等过程，降低了异构网间的切换业务响应时延。3)、一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，实时地统计LTE和WiFi网络的传输质量，设计算法合理地评估各网络质量优劣，终端切换选择最优的传输网络，保证异构网间切换的服务质量。附图说明图1为本专利技术基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法原理图；图2为本专利技术基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法流程图；图3为本专利技术基于软件无线电设备搭建LTE和WiFi的链路传输平台示意图；图4为本专利技术最上层控制器的四线程应用示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方法进行详细说明。现有的多制式异构无线网间的无缝切换技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，其特征在于，具体步骤如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、基于软件无线电设备搭建LTE和WiFi的链路传输平台，终端同时接入LTE和WiFi网络；所述的传输平台包括控制平台和传输平台；控制平台包括最上层的控制器，位于基站侧的控制器客户端，以及位于UE侧的控制器客户端；传输平台作为底层传输链路，由LTE链路和WiFi链路组成；进行数据流量的传输，对异构网络的传输及切换性能进行验证；步骤二、控制器与两个客户端分别建立异步等待连接，并实时监听控制器自身端口；步骤三、当某视频数据传输到控制器端口时，控制器的业务源接收线程接收该业务数据，并进行打包；步骤四、两个客户端分别发送连接请求给控制器，控制器记录UE侧的控制器客户端的IP地址及端口号作为传输数据的目标地址；步骤五、控制器将打包的视频数据通过LTE链路或WiFi链路发送到目标地址；控制器人为设定某条链路为视频数据的传输链路，另一条链路同时发送测试数据用于测试链路状况，即备用链路；步骤六、目标地址接收视频数据和测试数据，并统计两条链路的传输链路信息回传给控制器；步骤七、控制器根据两条链路质量信息中的丢包率进行链路传输状况优劣的比较，判断是否进行链路切换，如果是，发送链路切换命令回到控制平台，实现链路之间的智能切换；否则，继续保持现有传输模式；当备用链路的丢包率a小于10％时，且备用链路丢包率a相较于传输链路的丢包率b降低提升达到25％以上；即(b-a)/b>25％时向控制器发送链路切换命令，将备用链路改为传输链路，传输链路变为备用链路；当备用链路的丢包率a>10％则不用进行比较，维持当前的传输模式。2.如权利要求1所述的一种基于软件定义的多制式无线网络高效切换方法，其特征在于，步骤一中，所述的最上层控制器负责发送数据、切换传输链路、处理客户端回传的反馈信息等功能，为四线程应用，包括主线程，业务源接收线程，LTE发送线程以及WiFi发送线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奇勋，冯志勇，胡凯立，尉志青，黄赛，张轶凡，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11