一种低延迟基站切换方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种低延迟基站切换方法及系统包括如下步骤：终端轮询遍历所有导向广播频点和扩频因子参数进行搜索范围内导向广播；判断搜索到的导向广播的通信质量是否符合通信条件，若是，则尝试与之建立通信连接；若否，则继续搜索导向广播；终端若收到同意应答，则周期性的上报自身状态信息和位置信息并根据终端发生移动速度来调整搜索导向广播的间隔时间；若收到不同意应答，则继续尝试连接。本发明专利技术中避免了基站频繁的切换，及避免终端的功耗过大，延长了终端待机时间；终端会预判通信质量，提前切换通信质量更优的基站，不会出现定位数据中断，进而不会导致定位结果产生“跳点”，更好的确保系统的稳定。

A low delay base station handoff method and system

【技术实现步骤摘要】
一种低延迟基站切换方法及系统
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种低延迟基站切换方法及系统。
技术介绍
在传统物联网的无线通信网络中，例如低功耗远距离无线通信网络(LPWAN),终端定期向与其关联的基站上报数据，基站接收上报数据并回复应答。由于终端有可能会移动，或者其他原因导致无线信道的改变，终端与基站的连接会中断，这就需要终端具备基站切换的功能。传统无线物联网中的基站切换算法一般采用“硬切换”的方式，即终端与当前通信基站通信失败后，才开始尝试搜寻周围的其他基站。例如，基于LoRa的低功耗远距离无线局域网LoRaWAN，终端和基站之间存在多个信道，每个信道的通信参数各不一样，当终端要与周围某一基站建立通信连接时，必须依次尝试所有可能的信道参数，直至与某一基站通信成功。这种做法在终端会频繁切换，又对通信的实时性要求比较高的应用场景，会由于切换基站产生频繁的通信中断，另外由于一次轮询所有信道参数，终端功耗也比较大，对于通常使用电池供电的终端而言，这大大缩短了终端的待机时间。在对通信实时性要求较高的人员、物品定位的物联网网络中，对通信的实时性要求很高，即终端的周期上报频率要达到秒级。而终端通常处于不断移动的状态，位置不断改变，信道状态会剧烈变化，因此会频繁的切换基站，如果采用传统的“硬切换”方式，存在以下问题：1)、只有在通信失败后，才搜索其他基站，使得基站切换时间长，会出现定位数据中断，进而导致定位结果产生“跳点”；2)、当终端位于两个基站信号覆盖区域的交界处时，就会出现频繁切换基站的现象，导致通信不稳定，且频繁基站切换功耗过高，导致终端待机时间变短。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种低延迟基站切换方法及系统。在所述系统及方法中，为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种低延迟基站切换方法，用于终端，所述低延迟基站切换方法包括如下步骤：终端轮询遍历所有导向广播频点和扩频因子参数进行搜索范围内导向广播；判断搜索到的导向广播的通信质量是否符合通信条件，若是，则尝试与之建立通信连接；若否，则继续搜索导向广播；所述终端若收到同意应答，则周期性的上报自身状态信息和位置信息并根据所述终端发生移动速度来调整搜索导向广播的间隔时间；若收到不同意应答，则继续尝试连接。优选地，所述搜索导向广播的间隔时间与所述终端的移动速度成反比。优选地，所述低延迟基站切换方法还包括如下步骤：所述终端定期判断当前通信连接的通信质量是否低于预设的通信质量阈值，若低于预设的通信质量阈值，则搜索其他的导向广播，直到搜索到符合要求的新的导向广播；判断所述新的导向广播的通信质量是否优于当前通信连接的通信质量，若是，则切换至新的导向广播对应的基站进行通信连接；若否，则继续搜索其他的导向广播。优选地，所述通信质量由导向广播中的信号强度、信噪比和基站忙碌程度来决定。优选地，所述通信质量Q计算公式为：Q＝a*RSSI+b*SNR+c*BusyLevel(公式1)RSSI、SNR和BusyLevel分别为导向广播的信号强度、信噪比和基站忙碌程度；a、b、c分别为三个参数的权重系数，其中，所述基站忙碌程度BusyLevel的计算公式为：BusyLevel＝10lg(C1s/Cmax)(公式2)C1S为基站在1s中内的实际通信量，Cmax为基站理论所能支持的最大通信量。一种低延迟基站切换方法，用于基站，所述基站向外发射导向广播，所述导向广播包括通信参数有小区编号、基站编号、通信频点、调制方式和发送功率，所述低延迟基站切换方法包括如下步骤：基站初始化处于接收模式，等待导向广播时间点到来；导向广播时间点到了，所述基站检测导向广播信道是否空闲，若空闲，则所述基站以固定间隔T1叠加随机偏移量T2向外播发导向广播，所述随机偏移量T2的范围为-100～100ms间的随机量；若不空闲，则随机回退T3的时间段后再次进行信道检测，所述T3为5～20ms内的随机量，所述基站每发送一次导向广播，都会计算下一次导向广播发送时间点，每次计算都产生最新的随机数T2。优选地，所述基站检测导向广播信道是否空闲的方式为采用载波侦听。优选地，所述基站采用多种调制方式来实现不同信号覆盖方位的选择。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的服务器执行时，使得所述服务器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的低延迟基站切换方法的步骤或实现如权利要求6至8中任意一项所述的低延迟基站切换方法的步骤。一种低延迟基站切换系统，包括终端以及向每个终端播发导向广播并与终端执行无线通信的至少两个基站，其中：所述基站包括：发送模块，用于周期性的播发导向广播；接收模块，用于接收终端的周期性上报数据，并给出应答；以及所述终端包括：搜索模块，用于搜索周围基站播发的导向广播；存储模块，用于存储预设的通信质量阈值；通信质量获取模块，用于根据应答信息获取基站的导向广播的通信质量；判断模块，用于判断搜索到的导向广播的通信质量是否符合要求；用于根据所述通信质量获取装置获得的通信质量，判断通信质量是否超过预设的通信质量阈值；判断所述新的导向广播的通信质量是否优于当前通信连接的通信质量；运动状态获取模块，用于获取所述终端的移动速度，并将所述终端的移动速度发送给控制模块；控制模块，用于根据所述判断模块的判断结果，控制触发搜索装置；用于根据所述判断模块的判断结果，控制与符合要求的导向广播的基站建立连接，并周期性上报数据；用于根据所述判断模块的判断结果，控制与新的导向广播的基站建立连接，还用于根据所述终端的移动速度来调整所述搜索模块搜索导向广播的间隔时间。基于上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术中有所有基站周期性的播发导向广播，终端主动搜索周围符合要求的导向广播信号，避免了基站频繁的切换，即避免终端的功耗过大，延长了终端待机时间；2)本专利技术中终端会预判通信质量，提前切换通信质量更优的基站，不会出现定位数据中断，进而不会导致定位结果产生“跳点”，更好的确保系统的稳定；3)本专利技术中兼顾了终端基站切换速度和切换功耗，可以大大缩短终端基站切换时间，减少由于基站切换引入的额外功耗，另外系统抗干扰性强，确保系统在有干扰的情况下也能稳定运行。附图说明图1：本专利技术一种低延迟基站切换方法中终端的流程示意图；图2：本专利技术一种低延迟基站切换方法中终端的电路架构图；图3：本专利技术一种低延迟基站切换方法中基站的流程示意图；图4：本专利技术一种低延迟基站切换方法中的基站的电路架构图；图5：本专利技术一种低延迟基站切换方法的网络架构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低延迟基站切换方法，用于终端，其特征在于，所述低延迟基站切换方法包括如下步骤：/n所述终端轮询遍历所有导向广播频点和扩频因子参数进行搜索范围内导向广播；/n判断搜索到的导向广播的通信质量是否符合通信条件，若是，则尝试与之建立通信连接；若否，则继续搜索导向广播；/n所述终端若收到同意应答，则周期性的上报自身状态信息和位置信息并根据所述终端发生移动速度来调整搜索导向广播的间隔时间；若收到不同意应答，则继续尝试连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种低延迟基站切换方法，用于终端，其特征在于，所述低延迟基站切换方法包括如下步骤：
所述终端轮询遍历所有导向广播频点和扩频因子参数进行搜索范围内导向广播；
判断搜索到的导向广播的通信质量是否符合通信条件，若是，则尝试与之建立通信连接；若否，则继续搜索导向广播；
所述终端若收到同意应答，则周期性的上报自身状态信息和位置信息并根据所述终端发生移动速度来调整搜索导向广播的间隔时间；若收到不同意应答，则继续尝试连接。


2.根据权利要求1所述的一种低延迟基站切换方法，其特征在于，所述搜索导向广播的间隔时间与所述终端的移动速度成反比。


3.根据权利要求1所述的一种低延迟基站切换方法，其特征在于，所述低延迟基站切换方法还包括如下步骤：
所述终端定期判断当前通信连接的通信质量是否低于预设的通信质量阈值，若低于预设的通信质量阈值，则搜索其他的导向广播，直到搜索到符合要求的新的导向广播；
判断所述新的导向广播的通信质量是否优于当前通信连接的通信质量，若是，则切换至新的导向广播对应的基站进行通信连接；若否，则继续搜索其他的导向广播。


4.根据权利要求1所述的一种低延迟基站切换方法，其特征在于，所述通信质量由导向广播中的信号强度、信噪比和基站忙碌程度来决定。


5.根据权利要求3所述的一种低延迟基站切换方法，其特征在于，所述通信质量Q计算公式为：
Q＝a*RSSI+b*SNR+c*BusyLevel(公式1)
RSSI、SNR和BusyLevel分别为导向广播的信号强度、信噪比和基站忙碌程度；a、b、c分别为三个参数的权重系数，其中，所述基站忙碌程度BusyLevel的计算公式为：
BusyLevel＝10lg(C1s/Cmax)(公式2)
C1S为基站在1s中内的实际通信量，Cmax为基站理论所能支持的最大通信量。


6.一种低延迟基站切换方法，用于基站，其特征在于，所述基站向外发射导向广播，所述导向广播包括通信参数有小区编号、基站编号、通信频点、调制方式和发送功率，所述低延迟基站切换方法包括如下步骤：
所述基站初始化处于接收模式，等待导向广播时间点到来；
导向广播时间点到了，所述基站...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡月舟，王涛，袁协，张宇，肖波，聂敏林，
申请(专利权)人：苏州寻息电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32