一種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法
2023-10-31 22:32:27
一種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法
【專利摘要】本發明公開了一種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法，所述方法下的節點包括兩種模式：空閒模式和工作模式。在空閒模式下，每個節點定期向伺服器發送自己的節點信息，並更新自己的節點列表，同時，判斷該節點是否要與其他節點進行交互，這由用戶的主觀意願決定，若需要交互，則進入工作模式。工作模式分三個部分：蜂窩網絡模式和Ad-hoc網絡模式的初始選擇，蜂窩網絡模式下的切換控制，Ad-hoc網絡模式下的切換控制。所述的蜂窩網絡和Ad-hoc網絡間的切換方法，只要滿足切換的判定條件，可以反覆、自由的進行。
【專利說明】-種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於移動P2P技術、Ad-hoc網絡技術和垂直切換技術，具體是移動P2P系 統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法。
【背景技術】
[0002] 移動P2P是疊加在行動網路環境中網絡層之上的應用層覆蓋網絡，它能利用多種 寬帶和服務質量的底層接入技術，其主要目的是以直接交換的方式實現可行動裝置之間的 數據資源的共享與服務的協同。它主要依賴的底層網絡為蜂窩網絡。然而，由於基站提供 的無線信號較大的傳輸時延、有限的帶寬等因素，嚴重影響了移動P2P系統的性能，而高昂 的網絡費用又是一個我們不得不考慮的重要因素。
[0003] 由於Ad-hoc網絡（又稱為自組織網絡）強大的分布式網絡架構、無需基礎設施的 高度自主組織性、出色的魯棒性和抗毀性、多跳傳輸以及高帶寬等優點，以及Ad-hoc與移 動P2P眾多的相似之處，在Ad-hoc網絡的基礎上構建移動P2P網絡將是一個不錯的選擇。 然而，Ad-hoc網絡中節點有限的通信範圍，嚴重限制了基於Ad-hoc網絡的移動P2P系統的 適用性。
[0004] 因此，當終端距離較遠時，移動終端使用蜂窩網絡模式進行數據交互，而當終端距 離較近可通過近距離通信技術探測到對方時，且通信鏈路可滿足正常的通信條件時，優先 使用Ad-hoc網絡模式。通過在不同的網絡模式間反覆、自由地切換，可以做到在保證數據 交互快速穩定的前提下，選擇最優的網絡模式，實現更高的數據傳輸速率及更低的網絡通 信費用。
[0005] 異構無線網絡中的垂直切換過程可分為網絡發現、切換判定和切換執行三部分。 目前的垂直切換算法主要是針對蜂窩網絡和無線寬帶網絡（Wi-Fi)之間進行的。切換算法 可分為兩大類：傳統算法和基於人工智慧的算法。傳統算法主要是通過對一個或多個具體 參數設置閾值或者根據屬性參數的特點設定不同的加權值計算網絡的收益/代價的方式 來進行切換判定的。最常用的參數是接收信號強度（RSS)、載波幹擾比（CIR)、比特誤碼率 (BER)、帶寬等。然而，這些參數並不能全面的反應Ad-hoc網絡節點間的鏈路質量，而且，對 於Ad-hoc網絡而言，獲取這些參數的代價也是很大的。另外一類算法使用動態規劃來進行 切換判斷，比如模式識別、神經網絡、模糊推理。但是這類算法的複雜度高，對計算能力有 限的行動裝置並不適合。
【發明內容】
[0006] 針對以上現有技術中的不足，本發明的目的在於提供一種可以實現更高的數據傳 輸速率以及更低的網絡通信費用的移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法。本 發明的技術方案如下：一種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法，其特徵在 於包括以下步驟：
[0007] 101、將移動P2P (對等計算）系統下的每一個移動終端抽象為一個節點，每個節點 擁有自己的用戶名，每個節點的用戶名各不相同，節點均接入蜂窩網絡，假設蜂窩網絡是無 縫覆蓋的，通過蜂窩網絡，每個節點以自己的用戶名為標識登陸到移動P2P系統的伺服器， 移動P2P系統的伺服器將接收到的節點的用戶名哈希為IP位址並發送給該節點；每個節點 包括空閒模式和工作模式，當節點處於空閒模式下時，節點以固定時間為周期不斷向移動 P2P系統的伺服器發送自己的節點信息，並根據接收的伺服器返回的該系統下其他所有節 點的節點信息更新自己的節點列表，所述節點信息包括節點的用戶名、用戶名哈希的IP地 址IP1以及蜂窩網絡分配的IP位址IP2,使用IP1標識Ad-hoc網絡中的節點地址，使用IP2 標識蜂窩網絡中的節點地址，用戶名與兩個IP位址存在一一映射的關係，這個節點列表的 更新過程將一直進行下去。同時，判斷該節點是否要與其他節點進行交互，這由用戶的主觀 意願決定，若需要交互時，則進入工作模式，工作模式分三個部分：蜂窩網絡模式和Ad-hoc 網絡模式的初始選擇，Ad-hoc網絡模式下的切換控制，蜂窩網絡模式下的切換控制。
[0008] 102、在節點處於蜂窩網絡模式和Ad-hoc網絡模式的初始選擇下時，獲取節點的 Ad-hoc網絡參數，當在遲滯時間T1內，ETX〈=閾值A時，選擇Ad-hoc網絡模式，跳轉至步 驟103,否則，選擇蜂窩網絡模式，跳轉至步驟104 ;
[0009] 103、當節點在Ad-hoc網絡模式下工作時，節點以時間T2為周期不斷地監測 Ad-hoc網絡節點間的ETX值，當在遲滯時間T2內，ETX〈=閾值A時，鏈路質量滿足正常通 信條件，繼續在Ad-hoc網絡模式下工作；當ETX大於閾值A時，繼續判斷是否在遲滯時間 T2內，ETX〈=閾值B，該值是節點A、B間鏈路質量很差，但勉強還能通信的臨界值，該值的 下限值為在時間t2內，只能收到一個探測包時的鏈路質量值，即PI = lAt2/tl)，P2 = 1/ (t2/tl)，B = 1ΛΡ1*Ρ2)，當ETX>B時，Ad-hoc網絡模式下節點間的通信鏈路已斷開，硬切 換至蜂窩網絡模式並重新建立通信鏈路。當ETX〈 = B時，預先建立蜂窩網絡模式下的通信 鏈路，為切換至蜂窩網絡模式做準備。若通信鏈路建立失敗，則返回步驟103 ;若通信鏈路 建立成功，再次判斷在遲滯時間T1內，ETX是否小於等於閾值A，若是，則斷開蜂窩網絡模式 下的通信鏈路，繼續在Ad-hoc網絡模式下工作，返回步驟103,否則斷開Ad-hoc網絡模式下 的通信鏈路，切換至蜂窩網絡模式下已經建立好的通信鏈路進行交互。
[0010] 104、當節點在蜂窩網絡模式下工作時，節點以時間T2為周期不斷地監測Ad-hoc 網絡節點間的ETX值，當在遲滯時間T2內，ETX〈 = A不成立時，節點間的鏈路質量不能滿 足正常的通信條件，則繼續在蜂窩網絡模式下工作；當在遲滯時間T2內，ETX〈 = A時，鏈路 質量滿足正常通信條件，則預先建立Ad-hoc網絡模式下的通信鏈路，為切換至Ad-hoc網絡 模式做準備。若通信鏈路建立失敗，則返回步驟104,若通信鏈路建立成功，則斷開蜂窩網絡 模式下的通信鏈路，切換至Ad-hoc網絡模式下已經建立的通信鏈路進行交互。
[0011] 步驟102、103及104中的
【權利要求】
1. 一種移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-h〇C網絡的切換方法，其特徵在於包括以下步 驟： 101、將移動P2P對等計算系統下的每一個移動終端抽象為一個節點，每個節點擁有 自己的用戶名，每個節點的用戶名各不相同，節點均接入蜂窩網絡，假設蜂窩網絡是無縫覆 蓋的，通過蜂窩網絡，每個節點以自己的用戶名為標識登陸到移動P2P系統的伺服器，移動 P2P系統的伺服器將接收到的節點的用戶名哈希為IP位址並發送給該節點；每個節點包 括空閒模式和工作模式，當節點處於空閒模式下時，節點以固定時間為周期不斷向移動P2P 系統的伺服器發送自己的節點信息，並根據接收的伺服器返回的該系統下其他所有節點的 節點信息更新自己的節點列表，所述節點信息包括節點的用戶名、用戶名哈希的IP位址 IP1以及蜂窩網絡分配的IP位址IP2,使用IP1標識Ad-hoc網絡中的節點地址，使用IP2 標識蜂窩網絡中的節點地址，用戶名與兩個IP位址存在一一映射的關係，這個節點列表的 更新過程將一直進行下去，同時，判斷該節點是否要與其他節點進行交互，這由用戶的主觀 意願決定，若需要交互時，則進入工作模式，工作模式分三個部分：蜂窩網絡模式和Ad-hoc 網絡模式的初始選擇，Ad-hoc網絡模式下的切換控制，蜂窩網絡模式下的切換控制； 10 2、在節點處於蜂窩網絡模式和Ad-h〇 c網絡模式的初始選擇下時，獲取節點的 Ad-hoc網絡參數，當在遲滯時間T1內，ETX〈=閾值A時，選擇Ad-hoc網絡模式，跳轉至步 驟103,否則，選擇蜂窩網絡模式，跳轉至步驟104 ; 103、 當節點在Ad-hoc網絡模式下工作時，節點以時間T2為周期不斷地監測Ad-hoc網 絡節點間的ETX值，當在遲滯時間T2內，ETX〈=閾值A時，鏈路質量滿足正常通信條件，繼 續在Ad-hoc網絡模式下工作；當ETX大於閾值A時，繼續判斷是否在遲滯時間T2內，ETX〈 =閾值B，該值是節點A、B間鏈路質量很差，但勉強還能通信的臨界值，該值的下限值為在 時間t2內，只能收到一個探測包時的鏈路質量值，即PI = V(t2/tl)，P2 = V(t2/tl)，B =1ΛΡ1*Ρ2)，當ETX>B時，Ad-hoc網絡模式下節點間的通信鏈路已斷開，硬切換至蜂窩網 絡模式並重新建立通信鏈路；當ETX〈 = B時，預先建立蜂窩網絡模式下的通信鏈路，為切換 至蜂窩網絡模式做準備，若通信鏈路建立失敗，則返回步驟103 ;若通信鏈路建立成功，再 次判斷在遲滯時間T1內，ETX是否小於等於閾值A，若是，則斷開蜂窩網絡模式下的通信鏈 路，繼續在Ad-hoc網絡模式下工作，返回步驟103,否則斷開Ad-hoc網絡模式下的通信鏈 路，切換至蜂窩網絡模式下已經建立好的通信鏈路進行交互； 104、 當節點在蜂窩網絡模式下工作時，節點以時間T2為周期不斷地監測Ad-hoc網絡 節點間的ETX值，當在遲滯時間T2內，ETX〈 = A不成立時，節點間的鏈路質量不能滿足正 常的通信條件，則繼續在蜂窩網絡模式下工作；當在遲滯時間T2內，ETX〈 = A時，鏈路質量 滿足正常通信條件，則預先建立Ad-hoc網絡模式下的通信鏈路，為切換至Ad-hoc網絡模式 做準備，若通信鏈路建立失敗，則返回步驟104,若通信鏈路建立成功，則斷開蜂窩網絡模式 下的通信鏈路，切換至Ad-hoc網絡模式下已經建立的通信鏈路進行交互。
2. 根據權利要求1所述的移動P2P系統下蜂窩網絡與Ad-hoc網絡的切換方法，其特 徵在於：步驟102、103及104中的ETX = * S(fr) = 1/P，，它表示要進行一次成 功的數據包發送並收到確認包所需要的最少嘗試次數，其中s(k) = (1-P)h*P，在Ad-hoc 網絡中，每個節點以時間tl為周期不斷地向周圍的鄰居節點發送探測包，在時間t2內，在 不丟包的情況下，每個節點將會收到t2/tl個探測包，但實際上由於丟包，節點收到的探測 包將小於等於t2/tl，此時，用PI = Count(t-t2, t)/(t2/tl)來表示節點A到節點B的鏈 路質量，其中Count (t-t2, t)表示以現在的時間t為參考線，向前的t2時間內節點B成功 接收的探測包個數,ΡΙ表示節點B成功收到節點A發送的數據包的概率，同理，節點A成功 收到節點B發送的確認包的概率也可以用公式P2 = Count(t-t2, t)/(t2/tl)表示，因此， P = P1*P2表示數據包可以成功發送並收到確認包的概率，則第k次為第一次成功的發送並 收到確認包的概率s(k) = (1-P)h*P，如果兩個節點通信需經過多跳傳輸，那麼ETX值將為 每一跳ETX值的求和。
【文檔編號】H04W36/00GK104144454SQ201410406631
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】唐紅, 胡立加, 趙國鋒, 鄧婭茹, 張宇 申請人:重慶郵電大學