异构无线网络中基于802.21标准的垂直切换算法研究.docx

异构无线网络中基于802.21标准的垂直切换算法研究
摘要
随着移动设备的普及和无线通信技术的不断发展，人们对无线网络覆盖面的需求越来越高，提高网络的可用性和平滑转移对于满足用户需求至关重要。基于这个需求，802.21标准被提出，可以实现异构无线网络的垂直切换。本文介绍了该标准的基本概念和算法，对垂直切换进行了详细分析和研究，并讨论了它的优缺点。
关键词：无线网络，垂直切换，802.21标准
引言
异构无线网络是指由多个网络技术（如Wi-Fi、LTE等）组成的网络系统，这些技术在不同的无线通信环境下具有不同的优点和适用范围。尽管这些技术在提供高速数据传输和可靠连接方面表现良好，但对于用户而言，网络连接的中断和不稳定性是一大难题。
传统的无线网络结构通常是单一技术的结构，在遇到不同的环境和应用场景时存在诸多局限性。为了解决这些限制，国际电信联盟（ITU）提出了异构无线接入标准（HeterogeneousWirelessAccessProtocol，HWA）。该标准规定了145应支持的多种无线技术，包括Wi-Fi、LTE、WiMAX等，并定义了垂直切换的标准。
本文将对基于802.21标准的垂直切换算法进行详细研究，阐述它的实现原理和优势，以及所面临的挑战和亟需解决的问题。
802.21标准的基本概念和算法
802.21标准是由IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）制定的用于实现异构网络垂直切换的标准。该标准定义了网络透明度、无线接入网络透明度、服务透明度和垂直切换透明度等概念。其中，垂直切换透明度是指在多个无线技术之间无感知地实现切换。
垂直切换的实现需要考虑多种因素。比如，当用户从一个无线接入技术切换到另一个技术时，需要保证服务的延续性并且确保用户体验的平滑过渡。为了实现这一目的，802.21标准定义了一系列切换算法。
基于802.21标准的垂直切换算法主要有以下四种：
1.无条件切换（UnconditionalHandoff）
该算法的主要思想是将用户连接在一个无线接入技术上，使其在一定范围内自由移动而不受影响。当用户移动到覆盖范围之外时，将其自动切换到另一个适合的网络上，以维持连接的连续性和用户体验。该算法的缺点是它必须保证两种无线接入技术的技术参数是兼容的，否则会导致切换失败。
2.常规切换（ConventionalHandoff）
该算法将网络切换的决策交给用户来做。当用户使用的网络无法为其提供所需的服务时，用户可以触发一个切换程序来选择另一种网络。该算法的优点是用户具有更大的控制权和灵活性，不过缺点在于用户需要了解当前网络的状态和如何选择最适合的网络。
3.预判切换（AnticipatoryHandoff）
该算法利用先前获取的信息和数据，通过网络预测用户将要切换到的网络，以预测性的方式实现无感切换。该算法的优点是它可以主动预测切换的需求，从而在用户感到不便前将其切换到另一个网络，缺点在于预测可能出现不准确的情况。
4.负载自适应切换（LoadAdaptiveHandoff）
该算法的核心理念是减轻高负载网络的负载，因此在选择新网络时会综合考虑网络拥塞情况、使用频率等因素。在实际应用中，这种算法常常被用于优化热门网络的使用体验，以便在达到最大负载之前，将数据和用户导向其他网络。
垂直切换的优缺点
优点：
1.提高用户服务可用性
垂直切换可以确保用户在网络切换的过程中不会失去连接，从而提高服务的可用性和持续性。
2.提高用户的上网体验
在多种无线技术的网络环境下，垂直切换技术实现用户无缝连接的体验并保持其信息安全。
3.增强网络透明度
该技术可以隐藏用户网络连接背后的所有运营商，运营商信息不用暴露给终端用户，提高网络的透明度和开放性。
缺点：
1.算法的复杂性
垂直切换算法的复杂性可能会给网络的设计带来挑战，同时也会增加网络运维成本。
2.需要广大业务协议采用，来提供协议的交互能力。
在实现垂直切换时，需要采用各种协议来实现不同层次的交互。
结论
本文对基于802.21标准的垂直切换算法进行了详细研究，介绍了其基本概念和算法。垂直切换将有助于提高用户的服务可用性和上网体验，增强网络的透明度和开放性。然而，其算法的复杂性和需要采用广泛的业务协议，也带来了网络设计和运维的挑战和成本。因此，在实际应用中需要对其进行适当的调整和改进，以确保更好的性能和可靠性。