软件定义无线网络中基于移动预测的双通道AP切换方案

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软件定义无线网络框架作为5G网络移动性管理的候选方案之一,其控制层和转发层分离的特性,极大地弥补了传统IP网络在面对无线终端移动性管理上的不足。但目前基于SDWN框架的切换方案受限于链路层切换机制,会导致无线终端在AP切换过程中产生网络中断。另外,现有切换方案待切换AP的评价指标过于单一,导致待切换AP选择不佳,影响切换后无线终端的用户体验。针对现有研究中存在的切换时网络中断以及待切换AP选择不佳问题,本文提出一个应用于SDWN环境中的基于理想点法的双通道AP切换方案。在基于理想点法的双通道AP切换方案中,无线终端配备了双网络通道,使其可以更好地适应基于SDWN框架的切换特性,保证切换过程中无线终端的网络连通性。此外,通过仿真实验分析了接收信号强度、AP固有带宽、当前负载和当前连接数这四个参数对实时性应用服务的用户体验影响,并以此为指标,通过理想点法对待切换AP进行评价。但由于DNIC-T方案没有考虑到用户的移动特性,因此一定程度上会产生不必要切换,降低整体网络性能。为解决DNIC-T方案会产生不必要切换这一问题,本文提出了基于移动预测的双通道AP切换方案。DNIC-M方案对DNIC-T方案中基于理想点法的AP选择算法进行改进,引入了基于马尔科夫链的移动预测策略以增加对用户移动特性的考虑。基于马尔科夫链的移动预测策略首先根据用户的历史移动轨迹计算出用户的一步状态转移概率矩阵;然后根据用户当前的位置和一步状态转移概率矩阵,通过马尔科夫过程计算出下一时刻在各个位置出现的概率;最后将计算得到的出现概率与网络侧的参数一同作为AP选择的评价指标,输入基于理想点的AP选择算法。仿真结果表明,DNIC-M方案相较于DNIC-T方案在切换次数上明显减少,而切换后的传输时延、吞吐量和时延抖动略有下降,丢包率少量上升。即DNIC-M方案能够在保障无线终端用户体验的前提下减少不必要的切换,节约了网络资源。而对比于传统基于信号强度的双通道AP切换方案,DNIC-M方案无论是切换性能还是用户体验都更优,保障了实时性应用的用户体验。
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