基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制制造技术

本发明专利技术公开了一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，该机制依据移动终端的移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，构建小区簇，确定发送切换邀请的参考时间、基本周期、准周期，由小区簇内各基站准周期性地向移动终端发送切换邀请从而触发越区切换。本发明专利技术能克服了传统上基于接收信号强度的越区切换触发机制的缺点，使切换的触发更及时、准确和可靠，同时也能简化整个越区切换的实现步骤，缩短切换的执行时间，提高越区切换的速度和效率，同时还能防止“乒乓”切换的发生，在移动线路相对固定、移动速度较高的无线通信环境如高速铁路、高速公路和城市BRT等中具有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能交通与无线移动通信
，尤其涉及公交车辆行驶中车载网络与道路旁边无线网络接入点的信息交换技术，即一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制。
技术介绍
随着移动通信和无线网络技术的飞速发展，智能公交系统IPTS(Intelligent Public Transport System)的发展越来越迅速，尤其是近来快速公交(BRT)系统的投入应用。众所周知，公共交通车辆是广大市民出行的主要交通工具，因此公交车联网是现代化城市建设中不可缺少的一项重要内容。在智慧型城市建设中，公交车联网除辅助安全驾驶、提高交通效率之外，还需要提供车载信息服务，如Internet接入服务或车载娱乐等。企业和政府有关部门可利用车联网上公共信息平台发布影视、广告、宣传片、管理条例、紧急预警、各种通知等；广大市民上、下班途中可以使用手机、Pad等上网浏览新闻、刷微博、听音乐、看视频等，而高效可靠的信息传输系统是车联网各项功能得以实现的重要保证。目前公交车联网的基本信息传输模式是V2R(车辆到路边)，即公交车辆是通过车载单元(OBU)与公交线路上若干个路边单元(RSU)进行无线信息交换。车辆在行驶中必然会使OBU与RSU的无线通信信号从一个RSU跨越到另一个RSU的信号覆盖范围，相应地要求V2R连接从上一个RSU转换到下一个RSU，由此产生RSU切换问题，即OBU越区产生RSU切换。车载单元(OBU)一般是通过WI-FI技术(IEEE 802.11)使广大乘客能够以较低代价享受Internet服务。现有的WI-FI技术对公交车载单元(OBU)越区切换工作支持较差，通常会产生较大延迟(几十毫秒～几秒)。特别地，对于诸如VoIP等延迟敏感性业务的支持更差。另外，公交车上常拥有多个乘客，这些乘客作为一组用户，整体移动，且每个乘客会有不同类型的信息服务请求，在跨越各个RSU时，必然会同时产生大量的切换请求，从而对切换的快速性提出了更高的要求。近来，随着快速公交(BRT)系统的建设和投入运行，公交车行驶速度有了很大的提高。车速加快使得公交车通过两个相邻的路边单元(RSU)的信号重叠覆盖区的时间较短，导致车载单元(OBU)通常的越区切换过程不能按时完成，极大影响了用户的服务质量，因此迫切需要提高现有越区切换的速度。另外，随着我国城市建设水准的不断提高，城区高大建筑物越来越多，造成无线电波的传播环境变得越来越恶劣，以至于车载信息单元(OBU)在越区切换过程中极易产生信号中断，极大地损害了在线用户的服务质量与车辆运行的安全性。越区切换的触发机制决定公交车载单元(OBU)何时进行切换以及以何种性能度量指标进行切换判决。现有的越区切换机制，主要根据RSSI(接收信号的强度)值或SNR(信噪比)是否低于预设的门限来触发切换，受高速移动环境的影响，切换的成功率较低。另外有研究结果表明当公交车载单元(OBU)移动到路边单元(RSU)覆盖范围的边界区域时，其RSSI值的变化较小，所以不足以作为触发的条件，这也是引起传统切换触发时性能较低的原因之一。目前移动通信中越区切换方式主要有三种，即网络控制、网络发起用户设备(UE)辅助、UE独立控制。后一种切换方式，虽然具有切换速度快的特点，但不便于统一管理，遇到多个用户同时切换时，失败概率较高。前两种切换方式在蜂窝移动网络中应用较广，两者都是由原基站(相当于RSU)向UE发出启动切换命令，再由UE尝试与新基站建立链接。这种切换方式被称为后向越区切换。车辆高速行驶中，信号的不稳定易造成切换联络信令的丢失等。虽然近来很多学者提出了很多改进措施，但仍然难满足高速移动环境越区切换的要求。归根到底，传统的基于RSSI判决机制属于被动切换方式，面对车辆高速行驶环境，改进空间越来越小。为此必须对现有的越区切换机制进行革新，变被动为主动。如果改变切换过程的信令联络方式，采用由新小区基站主动向有切换意向的UE预先发出邀请，UE一旦接到了邀请，并做出响应，UE就与新小区建立链接。一方面能避免后向越区切换的信号测量和判决过程，克服基于RSSI切换判决机制的不可靠性。另一方面也简化了切换的联络过程，可降低切换时延和信令联络中断的概率。有别于传统的切换方式，称这种切换方式为前向越区切换。要实现基于切换邀请的前向切换，关键要解决如何向UE发送切换邀请的问题。首先要选择合适的发送时机，其次是要确定切换邀请发送的合理范围。倘若能估计出UE通过相邻小区重叠域的切换位置，那么就可计算UE从当前位置到达切换位置的时间，宜将这一时刻作为启动发送切换邀请的时机。对于某些已知的规则移动线路，如公交线路，则能预测出车辆到达公交沿线各小区重叠域的大致时间，那么可针对较规则的高速移动环境提出一种准周期越区触发机制，如果车辆行驶速度发生变化或者遇到线路拐弯，可对准周期做适当调整。要使每一个有切换需求的高速移动UE都能按时接收到邀请，应扩大切换邀请的发送范围，但范围太大会占用过多的通信资源。本专利技术依据移动UE的移动方向、各基站的位置及其相邻关系信息，选择当前服务小区及其周边的第一层小区聚合成小区簇，由小区簇内各基站向移动UE发送切换邀请，从而提高切换邀请发送和接收的成功率。与普通移动UE相比，公交车辆的车载单元(OBU)的移动线路及其方向等信息具有一定的规律性，这些信息可取自于公交线路数据库。其次，对于公交车行驶固定的线路，也可获知其运行线路周边蜂窝移动通信基站的位置及其对应信道号等信息，这些信息可取自于移动网络数据库。利用公交车辆行驶环境的特殊性，可以大大加快公交车载单元(OBU)的越区切换的速度。为此本专利技术依据移动UE的移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，提出准周期性地向移动UE发送切换邀请的越区切换机制。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服传统上基于接收信号强度的越区切换触发机制的不足，提供一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，该机制能使移动线路相对固定、移动速度较高的无线通信环境(如高速铁路、高速公路和城市BRT等)中的越区切换的触发更及时、准确和可靠，同时也能使整个越区切换的实现步骤得到简化，缩短了切换的执行时间，提高了越区切换的速度和效率，同时还能防止“乒乓”切换的发生。本专利技术实现上述目的的技术方案是：一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，其特征是：该机制依据移动终端的移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，准周期性地向移动台发送切换邀请从而触发越区切换，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，其特征是：该机制依据移动终端的移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，准周期性地向移动台发送切换邀请从而触发越区切换，包括以下步骤：1)根据移动终端的移动方向、各基站的位置及其相邻位置关系信息，选择当前服务小区及其周边的第一层小区构建发送切换邀请的小区簇；2)依据移动终端的移动线路图确定发送切换邀请的参考时间；3)根据发送切换邀请的参考时间和相邻小区重叠区最大距离的一半确定发送切换邀请的基本周期；4)根据车辆的行驶速度、小区基站的位置和公交线路的拓扑结构，决定是否需要对发送切换邀请的基本周期进行调整，确定发送切换邀请的准周期；5)由小区簇内各小区基站按照调整后的准周期或基本周期以相同的功率在各自小区内发送切换邀请，启动越区切换过程。

【技术特征摘要】
1.一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，其特征是：该机制依据移动终端
的移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，准周期性地向移动
台发送切换邀请从而触发越区切换，包括以下步骤：
1)根据移动终端的移动方向、各基站的位置及其相邻位置关系信息，选择当前服务小区
及其周边的第一层小区构建发送切换邀请的小区簇；
2)依据移动终端的移动线路图确定发送切换邀请的参考时间；
3)根据发送切换邀请的参考时间和相邻小区重叠区最大距离的一半确定发送切换邀请的
基本周期；
4)根据车辆的行驶速度、小区基站的位置和公交线路的拓扑结构，决定是否需要对发送
切换邀请的基本周期进行调整，确定发送切换邀请的准周期；
5)由小区簇内各小区基站按照调整后的准周期或基本周期以相同的功率在各自小区内发
送切换邀请，启动越区切换过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，其特征是：
所述步骤2)依据移动终端的具体移动线路图，并采用以下具体步骤：
1)根据无线电波传播损耗的工程估算模型，确定移动终端跨越两个相邻小区进行信号切
换的参考位置；
2)根据移动终端在当前位置发送的信号分别到达相邻基站的时间差，确定移动终端当前
位置；
3)根据移动终端的瞬时速度，估算移动终端从当前位置到达越区切换参考位置的时间，
将移动终端到达越区切换参考位置的时刻作为发送切换邀请的参考时间。
3.根据权利要求2所述的一种基于发送切换邀请的准周期越区切换触发机制，其特征是
所述的移动终端跨越两个相邻小区进行信号切换的参考位置为(Xh,Yh)＝Min[(Xh1,Yh1)，(Xh2,
Yh2)]，其中Min[·]代表求最小值函数，(Xh1,Yh1)是通过求解下列方程组：
(Xh1-Xi)2+(Yh1-Yi)2=(Xj-Xh1)2+(Yj-Yh1)2Yh1=K1---(1)]]>得到，其中(Xi,Yi),(Xj,Yj),i,j＝1,2,…,N分别表示相邻基站位置坐标，N为基站的个数，K1代表公交线路拓扑结构的纵坐标，为已知常数；公式(1)假定相邻基站的载波频率、发射天
线的高度都相等；如果相邻基站的载波频率和/或发射天线的高度不相等，则公式(1)第一

\t个式子的等号右边增加一修正系数(Δd)2：
(Δd)2=fjfi×hTihRihTjhRj---(2)]]>其中，fi，...

【专利技术属性】
技术研发人员：康桂华，康鸿博，潘坤贝，张凤，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32