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超密集异构无线网络中基于移动轨迹预测的网络切换算法

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电子与信息学报 2023年第12期45卷 4280-4291页

作者：杨喆邓立宝狄原竹李春磊哈尔滨工业大学威海264209

随着5G技术的广泛应用,网络超密集化部署已成为必然趋势。超密集异构无线网络在实现网络高流量密度、高峰值速率性能的同时,给传统的网络切换算法带来了挑战,处于变速移动的终端会面临更频繁的切换问题,这将导致乒乓效应频率的显著提高... 详细信息

随着5G技术的广泛应用,网络超密集化部署已成为必然趋势。超密集异构无线网络在实现网络高流量密度、高峰值速率性能的同时,给传统的网络切换算法带来了挑战,处于变速移动的终端会面临更频繁的切换问题,这将导致乒乓效应频率的显著提高,进而影响用户在网体验。针对上述问题,该文提出一种基于终端移动轨迹预测的网络切换算法,适用于各类型用户在高密度无线网络中的垂直切换和水平切换问题。首先,为了更高精度的移动轨迹预测,提出一种基于模糊核聚类和长短期记忆(LSTM)神经网络的预测方法,可以有效预测不同移动模式下用户终端的短时移动轨迹;之后,基于用户当前和预测位置,获取候选网络集合,通过候选集交运算法和指标阈值判断网络切换时机;当切换触发时,使用帝企鹅算法最优化网络选择。仿真结果表明,相比于其他类型的时间序列预测算法,该文提出的轨迹预测算法精度较高;同时相较对比算法,该文所提网络切换算法的切换次数适中,有效避免了乒乓效应,且提高了用户连接的网络质量。

关键词：网络切换轨迹预测超密集异构无线网络长短期记忆神经网络帝企鹅算法

基于用户体验的VLC／WiFi异构网络切换算法

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信号处理 2017年第9期33卷 1191-1198页

作者：王春喜菅春晓刘洛琨孙有铭田婉解放军信息工程大学信息系统工程学院河南郑州450002

针对可见光通信(VLC)与WiFi组成的异构网络中的网络选择问题,现有工作大多仅关注实际物理网络指标的优化,如信干噪比(SINR)和吞吐量等,而忽视了终端用户的异构需求和服务体验。基于此,该文提出了一种以用户体验质量(QoE)为优化目标的网... 详细信息

针对可见光通信(VLC)与WiFi组成的异构网络中的网络选择问题,现有工作大多仅关注实际物理网络指标的优化,如信干噪比(SINR)和吞吐量等,而忽视了终端用户的异构需求和服务体验。基于此,该文提出了一种以用户体验质量(QoE)为优化目标的网络切换算法。该算法首先基于平均主观评分(MOS)机制建立离散化的QoE等级模型,然后根据不同网络对应的实际QoE水平给出了相应网络切换准则,当且仅当新网络使得用户QoE等级提升时才进行网络切换,从而在一定程度减小盲目追求容量优化引起的网络切换开销。仿真结果表明,该算法相比现有算法能够在保证QoE水平的前提下显著减小整体的网络切换次数,从而降低网络开销,提升网络性能。

关键词：可见光通信用户体验网络切换异构网络

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基于预判决和改进灰关联的异构网络切换算法

计算机应用研究 2017年第2期34卷 587-590页

作者：杜秀丽董泽龙陈波张慧瑞大连大学信息工程学院辽宁大连116622 大连大学通信与网络重点实验室辽宁大连116622

针对异构网络切换算法判决不准确引起的乒乓效应问题进行了分析和研究,提出了一种基于差值门限比率和改进灰色关联分析相结合的异构网络切换算法。该算法首先采用差值门限比率进行预判决,初步确定网络是否切换;再利用改进灰色关联分析... 详细信息

针对异构网络切换算法判决不准确引起的乒乓效应问题进行了分析和研究,提出了一种基于差值门限比率和改进灰色关联分析相结合的异构网络切换算法。该算法首先采用差值门限比率进行预判决,初步确定网络是否切换;再利用改进灰色关联分析算法选取目标切换网络,从而决定是否切换网络。为了检验该算法性能,搭建了WLAN和UMTS融合的异构网络环境,采用MATLAB、OPNET等仿真工具,从网络切换次数和网络切换失败率两方面进行对比,得知该算法减少了网络切换次数,降低了网络切换失败率。实验结果表明,该算法有效提高了网络切换判决的准确性,可以起到抑制乒乓效应的效果。

关键词：异构网络网络切换差值门限比率改进灰色关联分析

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京沪高铁沿线LTE网络切换性能分析

铁道标准设计 2022年第10期66卷 162-165,190页

作者：董兴芝李平孙华龙王忠峰中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 国铁吉讯科技有限公司北京100097

为进一步分析高铁沿线网络切换性能,提升高速移动场景下列车网络服务质量,以京沪高铁网络环境为研究对象,深入研究京沪高铁沿线LTE网络切换性能关键影响因素。基于时速350km的高速列车,利用车载Wi-Fi中心服务器通信模组,通过内置三大运... 详细信息

为进一步分析高铁沿线网络切换性能,提升高速移动场景下列车网络服务质量,以京沪高铁网络环境为研究对象,深入研究京沪高铁沿线LTE网络切换性能关键影响因素。基于时速350km的高速列车,利用车载Wi-Fi中心服务器通信模组,通过内置三大运营商SIM卡各一张,使用ltedatatofile程序抓取LTE网络参数信息,通过tcpdump保存TCP抓包记录,对京沪高铁沿线吞吐量、基站密度、基站切换成功率等网络切换指标进行统计分析。经实测数据分析,铁路沿线网络切换过程中同一位置信号具有可重复性,信号连接中断具有可重复性。该测试数据分析结果有利于京沪高铁沿线网络优化补强,同时可为后续高速铁路沿线5G网络建设优化提供一定参考。

关键词：高速铁路车地通信 LTE TCP 网络切换

PMIPv6和MIH相结合的网络切换技术研究

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PMIPv6和MIH相结合的网络切换技术研究

作者：陈佳电子科技大学

学位级别：硕士

伴随着移动通信技术的不断发展，各种无线接入技术的融合使得网络的异构性日益复杂，这也对移动性管理技术提出了更高的要求。切换技术作为移动性管理最重要的功能之一，在异构网络环境中，一方面需要解决好传统的同构网络的水平切换，... 详细信息

伴随着移动通信技术的不断发展，各种无线接入技术的融合使得网络的异构性日益复杂，这也对移动性管理技术提出了更高的要求。切换技术作为移动性管理最重要的功能之一，在异构网络环境中，一方面需要解决好传统的同构网络的水平切换，另一方面也要为异构网络的垂直切换问题提供有效的解决办法。3G和WLAN的异构网络融合是本课题研究的重点。移动性管理协议，代理移动IPv6是基于网络的移动性管理技术，主机不参与移动信令流程，进行移动性管理时主机的协议栈几乎不需要进行修改，这也成为运营商们最感兴趣的地方，PMIPv6协议相对于MIPv6协议网络切换时延较小，因此PMIPv6协议被3GPP采用为异构网络切换管理的主要解决方案之一。IEEE802.21的介质独立切换MIH协议可以屏蔽底层技术的差异，为上层提供统一的服务，减少第二层的切换时延，提供终端实时媒体传输的质量保证。因此我们结合MIH协议和PMIPv6协议对同构、异构网络的切换技术进行深入研究。本文首先从WLAN同构网络和WLAN、3G异构网络切换这两个方面分析基于MIH的PMIPv6网络切换时延比单纯的PMIPv6网络切换时延低。在此基础之上扩展现有的MIH切换流程，提出改进型MIH和预切换MIH的PMIPv6网络切换方案。改进型MIH的网络切换流程中加入了一些信令消息。这些信令消息传到当前服务的MAG中通知MAG，MN即将发起网络切换。通过分析可知，改进型MIH比原始MIH的PMIPv6网络切换时延小，无线链路网络开销也小。预切换MIH的PMIPv6网络切换方案，通过估计网络切换时延来决定移动节点何时触发链路即将断开事件。使用邻居网络消息产生实时的链路触发消息，使得切换过程可以在当前链路断开之前完成必要的切换过程。通过分析可知，预切换MIH比原始MIH的PMIPv6网络切换时延小。此外，本文针对前面讨论的网络切换技术的不足做了进一步的改进，提出了小组绑定更新架构。MNG（Mobile Node Group）算法和对原始的绑定更新消息的扩展是该架构的主要内容。MNG算法的核心思想在于对多个同时需要进行网络切换的移动节点在资源准备之后进行切换小组组建，并且使用扩展的代理绑定更新EPBU消息对切换小组内的移动节点统一进行绑定注册。该算法减轻了当前服务移动锚节点的信令负载，使得整个网络切换性能得到优化。最后我们分析了MNG算法应用于不同类型的网络切换的切换时延和信令开销，并且与未用MNG的算法进行了对比，对比结果验证了该算法的有效性。

关键词：代理MIPv6 MIH 网络切换切换时延

决策树算法在无人船异构通信网络切换中的应用

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舰船科学技术 2022年第24期44卷 67-70,131页

作者：华振兴吉林师范大学博达学院计算机与信息科学系吉林四平136000

针对无人船航行环境复杂,导致无人船异构通信网络通信质量较差的问题,研究决策树算法在无人船异构通信网络切换中的应用。选取信号强度、最大传输速率以及误码率,作为无人船异构通信网络切换的网络属性,设置各网络属性作为C4.5决策树算... 详细信息

针对无人船航行环境复杂,导致无人船异构通信网络通信质量较差的问题,研究决策树算法在无人船异构通信网络切换中的应用。选取信号强度、最大传输速率以及误码率,作为无人船异构通信网络切换的网络属性,设置各网络属性作为C4.5决策树算法的决策节点,C4.5决策树算法选取信息增益率作为属性分类标准,构建候选网络集。归一化处理候选网络集内的通信属性值,获取各通信网络的多属性判决值,选取具有最大多属性判决值的网络,作为目标网络,完成网络切换。实验结果表明,该方法有效切换无人船异构通信网络,切换后网络吞吐量高于50 Mbps。

关键词：决策树算法无人船异构通信网络切换信号强度误码率

异构车联网中基于MEC的网络切换与车速管控技术研究

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异构车联网中基于MEC的网络切换与车速管控技术研究

作者：温琦丽北京交通大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的不断发展,车联网正朝着异构化的趋势不断演进。异构车联网将短距离通信、蜂窝网等技术结合在一起,满足了不同场景下的车载业务需求。面对车联网中复杂的网络拓扑和严苛的通信条件,如何保证车辆移动时网络连接的稳定性... 详细信息

随着无线通信技术的不断发展,车联网正朝着异构化的趋势不断演进。异构车联网将短距离通信、蜂窝网等技术结合在一起,满足了不同场景下的车载业务需求。面对车联网中复杂的网络拓扑和严苛的通信条件,如何保证车辆移动时网络连接的稳定性,提升车联网技术辅助下车辆的驾驶安全是目前学术界研究的热点。早期的异构车载网络大多依靠远程云服务器进行海量数据的分析与决策,由于传输距离较远很难对一些时延敏感型数据进行实时处理。利用多接入边缘计算(Multiaccess Edge Computing,MEC)技术可以将计算资源下沉到网络边缘的MEC服务器上,以提供更低延迟的数据处理能力。本文围绕异构车联网中的网络连接及驾驶安全方面的问题展开了研究,并基于MEC技术分别提出了网络切换方案与区域车速管控方案。将MEC技术与车联网通信技术相结合,一方面可以为车辆移动过程中的频繁网络切换问题提供选网决策,提高网络连接稳定性;另一方面,能够实时分析路况信息为驾驶员提供动态车速建议,提升驾驶安全。论文主要工作及创新点如下:首先,以异构车联网中车辆与蜂窝基础设施间的V2N通信为研究背景,针对LTE与5G RAN-level异构蜂窝网络,提出了一种基于MEC的网络切换方案。该方案在切换信息采集时多维度地考虑到了交通态势、用户偏好及网络状态,利用MEC技术执行切换决策,通过车辆与基站的信令交互完成车辆在移动过程中的网络切换。方案决策涉及到候选网络吞吐量评估、Qo S边界转化、车辆驻留状态预估及层次分析过程,解决了传统切换机制移动性分析不足的难点,降低了不必要的切换次数,较大程度地提升了车辆在移动过程中的网络连接稳定性。其次,以异构车联网中车辆与路侧单元的V2I通信为背景,针对IEEE 802.11p短距离通信场景,设计了一种基于MEC的区域内动态车速管控方案。该方案遵循欧洲电信标准协会车联网相关标准,采用合作感知类(Cooperative Awareness,CA)服务和分散式环境通知(Decentralized Environmental Notification,DEN)服务进行车辆与路侧单元的信息交互。针对关键路段(十字路口、车流密集区域)利用MEC辅助决策建立了区域内动态车速管控策略,能够实时采集驾驶盲区路段的路况信息,一定程度上降低了车辆碰撞事故发生的次数,提高了车辆行驶的安全性。最后,使用NS3+SUMO仿真平台以北京冬奥首钢园区实地部署为原型搭建了车联网中的交通与通信模拟场景,分别实现了异构车联网中基于MEC的网络切换方案与车速管控方案,并对方案所提到的功能模块及算法进行了测试。通过分析测试结果,验证了本方案相较于传统方案的功能完整性和性能优势。

关键词：异构车联网 MEC 网络切换车速管控

基于MiFi的3G与WLAN网络切换算法的设计与实现

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基于MiFi的3G与WLAN网络切换算法的设计与实现

作者：王少华复旦大学

学位级别：硕士

随着时代的发展和移动智能终端的快速普及,人们对无线网络的访问需求越来越大。但是,由于速率低、资费高、不能跨网使用、部分终端无法接入等原因,使得3G网络经常不能满足使用需求,而WLAN网络由于速率高、资费低廉甚至免费等优点,受到... 详细信息

随着时代的发展和移动智能终端的快速普及,人们对无线网络的访问需求越来越大。但是,由于速率低、资费高、不能跨网使用、部分终端无法接入等原因,使得3G网络经常不能满足使用需求,而WLAN网络由于速率高、资费低廉甚至免费等优点,受到用户的青睐。然而,WLAN网络由于覆盖范围小、也不支持用户跨网使用等缺点,致使用户在使用移动网络时,经常在3G网络与WLAN网络之间频繁的手动切换,严重影响用户体验。MiFi(MobileWiFi)的出现恰恰解决了这些问题。本文主要研究了MiFi接入3G网络和WLAN网络技术,并重点设计与实现了3G网络与WLAN网络之间的相互切换算法。使MiFi在满足方便使用、组网灵活、安全性高的同时,屏蔽了外部网络的差异,能够根据预设算法,优先使用3G网络或WLAN网络,并且具有动态切换的特性。本文在3G与WLAN网络相互切换的前提下,提出一个具有实用性、灵活性和便捷性的新功能,使MiFi能够充分利用3G网络的广泛覆盖和WLAN的高速率与低资费,为MiFi产品增加新的应用亮点,并且经过试验表明此功能可用。

关键词： MiFi 3G WLAN 网络切换

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基于USB接口的网络切换器的设计与实现

基于USB接口的网络切换器的设计与实现

作者：李勇河北工业大学

学位级别：硕士

计算机应用已经逐步从单机应用发展到局域网应用并扩展到Internet应用且多种网络并存,一台计算机连接不同网络的现象已经广泛存在。为了适应这种情况,本论文设计并实现了基于USB接口的网络切换器。网络切换器是在不同网络之间实现物理... 详细信息

计算机应用已经逐步从单机应用发展到局域网应用并扩展到Internet应用且多种网络并存,一台计算机连接不同网络的现象已经广泛存在。为了适应这种情况,本论文设计并实现了基于USB接口的网络切换器。网络切换器是在不同网络之间实现物理切换的设备,传统的网络切换器多采用手动切换或采用多网卡来实现切换,这些切换方式大多数无法实现计算机控制。本文为了解决以上问题,设计了可以通过USB接口实现主控芯片(AT89C52单片机)和计算机之间通信的网络切换器,开发了基于该网络切换器的驱动程序和切换系统,使用户可以通过切换系统对四个网络进行任意切换。本文主要研究了基于USB接口的网络切换器装置的设计与实现方法。文中在分析了当前网络隔离技术发展现状和趋势的基础上,探讨了基于USB接口的网络切换器的硬件实现原理,详细研究了AT89C52单片机、24C01 IIC EEPROM和飞利浦公司PDIUSBD12接口器件的性能和技术参数,重点研究了USB接口技术并实现了其固件模块编程,对系统软件的开发和调试环境进行了较详细的介绍。完成了PDIUSBD12的USB固件程序设计和调试、基于Windows操作系统的USB设备驱动程序和切换系统的开发。实现了基于USB接口网络切换器的设计。

关键词：物理隔离网络切换 PDIUSBD12 USB编程驱动程序