浅谈混合移动数据网络中的切换

张传福

中华通信系统有限责任公司设计院

　　摘 要 随着对数据业务需求的不断增长，今后的各种通信网络都要能够提供数据业务。因此，各种网络之间的切换就变得非常重要。本文主要介绍了各种移动数据网络之间的切换方法，方法的优缺点，特别是GPRS、WLAN、CDPD以及IEEE 802.11网络之间的切换。

　　关键词 移动数据网络 GPRS WLAN CDPD IEEE 802.11 移动IP 漫游

1 引言

　　第二代移动通信系统主要为用户提供话音业务。但现在用户对数据业务的需求迅速增长，据UMTS论坛估计，在未来的5年内，预计每年的增长率为70%。第三代移动通信系统就是为用户提供各种先进的业务，包括多媒体业务。其中数据业务占绝大部分。

　　以前的切换算法绝大多数是为话音业务设计的，对数据业务不适用。话音业务一般使用电路交换，要满足绝对时延限制的要求。而数据业务一般使用分组交换，时延限制要求通常是统计意义上的要求（平均时延）。使用非连续数据传输方式也将遇到各种问题。因为不是连续的传输，不能够随意地进行很好的链路质量估计，只能在进行实际传输时做链路质量估计。特别是当业务流量的突发性非常强时，链路质量参数的统计性估计可能会有相当大程度的恶化，因为在传输之间移动设备可能移动了一段距离。这将影响切换的判决。在这些情况下，切换的概念失去了它在物理上的意义，并可能考虑用不同的“无连接”方式（或多端口）来代替，这样在某些区域的任意RAP可能从移动设备接收消息而不需要明确地建立逻辑/物理连接。其他需要考虑的可能性（特别是在CDMA系统中）是“人工地”保持物理链路，甚至在没有数据传输时也通过规定最小的“空闲”功率电平来保持。

　　用于话音业务的切换算法的目标是有较低的呼叫阻塞概率和强迫中断概率，而用于数据业务的切换算法的目标是实现无损切换，主要解决切换时数据的缓存问题。保证时延要求是次要的目标。

　　切换在任何移动网络中都非常重要，它是一种机制，通过它将移动设备与相应的终端或主机之间正在进行的连接从固定网的一个接入点转换到另一个接入点。在蜂窝电话和移动数据网络中，这样的连接点称为基站（BS），在无线LAN（WLAN）中，将它们称为接入点（AP）。在两种情况下，这样的连接点服务区域称为蜂窝的覆盖区域。在蜂窝电话情况下，切换涉及将话音呼叫从一个BS转换到另一个BS。在WLAN情况下，它涉及将连接从一个AP转换到另一个AP。在混合网络中，它将涉及将连接从一个BS/ AP转换到另一个BS/ AP，在BS和AP之间转换或相反。

　　已经对电路交换移动网络中的切换机制做了大量研究，但对分组交换移动网络的切换机制研究得很少。性能测量，如呼叫阻塞和呼叫中断，只能用于实时业务，并且可能不适合客户/服务器应用中存在的突发业务。当正在进行话音呼叫时，允许的反应时间非常有限，资源分配必须保证。在偶尔可能丢失一些分组和允许中等的差错率时，重传是不可能的，并且连接性必须连续地保持。另一方面，根据定义，突发数据只需要间歇的连续性，并且可以容忍更大的反应时间和使用重传丢失的分组。在这样的网络中，只有当终端移出当前连接点的覆盖范围或业务量负载非常高以至进行切换可以导致更大的吞吐量和利用率时才进行切换。

　　无线数据业务变得越来越普遍，但不是无处不在。因此，自然的趋势是朝向利用小覆盖范围、高带宽数据网络。当IEEE 802.11可利用时就要利用它，当不能利用无线局域网（WLAN）的覆盖时就转换到重迭的业务，如有低带宽的通用分组无线业务（GPRS）。我们称这样的过程为技术间漫游或混合网络中的切换。当考虑混合分组交换网络之间的切换时，如从WLAN AP到GPRS BS的切换，只能用非常低的优先级进行，而从GPRS BS到WLAN AP的切换应根据两个系统之间的可用带宽相差的幅度，无论何时可能就进行切换。

　　有各种与切换有关的问题。将这些问题分成两类：结构问题和切换判决时间算法。结构问题是这些与方法论、控制、在改变连接中涉及的软件/硬件单元有关的问题。与判决时间算法有关的问题是算法的类型、算法所使用的测量方法和性能估计的方法论。

2 混合移动数据网中的切换方式

2.1 切换的结构问题

　　切换过程包括一系列协议来通知执行切换的特定连接和必须重新定义连接中的所有相关实体。在数据网络中，MH一般用特定的连接点来登记。在话音网络中，空闲的移动设备将选择在它所位于的蜂窝中服务的特定BS。目的是对进入的数据分组或话音呼叫恰当地寻路。当移动设备移动并执行连接点间的切换时，必须通知旧的服务连接点这种改变。通常称它为分离。移动设备也必须将自己重新连接到接入固定网的新连接点。为了无缝地继续正在进行的连接或呼叫，寻路数据分组到移动设备或交换话音呼叫所涉及的其他网络实体必须知道切换。在GPRS中使用移动设备辅助的切换。

2.2 判决时间算法

　　在移动话音和数据网络中使用各种测量方法来决定切换。在大多数这些网络中使用从服务连接点和邻近连接点接收的信号强度（RSS）测量，但只使用RSS并不是最优的。RSS与某些参数的组合，如滞后范围、路径损失、载波干扰比（CIR）、信号干扰比（SIR）、比特误码率（BER）、块差错率（BLER）、符号差错率（SER）、功率预算、蜂窝排队、业务流量、速度、距离、驻留定时器和求平均的窗口，已经用于各种切换算法中。可以使用额外的参数进行更智能的判决。

　　切换测量与可能最终用于进行切换判决的算法类型有密切的关系。要研究广泛的切换测量类型，包括RSS、信标分组、SNR、BER和分组差错率。建议使用广泛类型测量的第二个原因是基于神经网络和模糊逻辑系统的算法可以基于更大数量的输入进行更灵敏的判决。判决是根据输入和以前观察的情况进行模式匹配来进行。因此，通过使用特殊的切换测量子集作为输入可以进行更好的模式匹配。因为切换用于数据网络，也必须研究对测量和算法的性能灵敏度。

　　切换算法的性能由一定的性能测量的效果来确定。大多数考虑的性能测量，如呼叫阻塞概率、切换失败概率、切换请求和执行之间的时延和呼叫中断概率，与话音连接有关。切换率（每单位时间的切换数量）与乒乓效应有关，并且一般将算法设计成使不必要的切换数量最小。在移动数据网络中，除了使切换率最小化很重要外，其他问题包括在切换期间和切换后吞吐量最大化和维持QoS保证。但是这些问题没有引起足够的注意。

　　最近出现了其他技术，如假设测试、动态编程和基于神经元网络或模糊逻辑系统的模式识别技术。复杂的切换问题需要这些复杂的算法，特别是在混合的数据和话音网络中。移动设备必须监视空中接口上的无线数据业务，这些业务在连接时可以利用。考虑可以连接到与LAN连接的802.11 WLAN AP或连接到骨干GPRS网络的GPRS BSS的移动设备，在移动设备内必须有机制或算法使它能够选择最好的可用业务，并在它一旦可用时就转换到此业务。如移动设备必须能够在它一旦检测到AP的连接可用时就将GPRS业务转换到WLAN AP。

3 在相同类型的移动数据网络中的切换结构和算法

　　各种技术中的切换是不同的。切换的结构是开放和标准化的，但经常使用的切换判决时间算法是不同的。

3.1 通用分组无线业务中的切换

　　GPRS是将GSM扩展成可以提供分组业务。它使用与GSM完全相同的物理无线信道，只定义了新的逻辑GPRS无线信道。这些信道的分配是灵活的。可以为每个时分多址（TDMA）帧分配1~8个无线接口时隙。时隙由活动用户共享，并且上行链路和下行链路是分开分配的。物理信道取自蜂窝的公共可用信道池。电路交换业务和GPRS的分配是根据所需容量的原理动态进行的。这意味着GPRS的容量分配是基于分组传输的实际需要。GPRS并不需要永久地分配物理信道。称为GPRS支持节点（GSN）的逻辑网络节点用于分组在骨干网中的寻路。网关GSN（GGSN）作为与公共数据网络的接口，如Internet，并包含用于将分组用通道通过服务GSN（SGSN）传送到MH的寻路信息。SGSN负责位置管理和分组的传送。

　　认为GGSN和SGSN等效于移动IP中的原籍代理（HA）和外部代理（FA）。与任何分组交换网络一样，来自移动设备的分组利用SGSN进行寻路到它的目的地。想要到移动设备的分组到达与它的原籍网络有关的GGSN。GGSN确定哪个SGSN在为移动设备服务，将分组打包，然后前转它到SGSN。与移动设备有关的信息存储在GPRS寄存器（GR）中，它是GSM的原籍位置寄存器（HLR）的一部分。

　　GPRS移动设备可以处于三种状态之一：空闲（不可到达)、准备好（已经用SGSN登记)、待命（长时间不激活)。为了进行通信，移动设备进行GPRS连接，并进入准备好状态。移动设备负责独立地蜂窝重新选择，用与GSM相同的方法进行。移动设备测量当前广播控制信道（BCCH）的RSS，将它与相邻蜂窝中BCCH的RSS进行比较，并决定连接到哪个蜂窝。但运营商有可利用的选项，BSS请求移动设备传送报告（与GSM相同），然后与GSM一样进行切换（MAHO）。可以在分组BCCH（PBCCH）上发送简单的GPRS特有的信息，但RSS总是在BCCH上测量。

　　用寻路更新过程进行位置更新。寻找路由区域（RA）相应于一组蜂窝。当移动设备改变它的RS时，它发送包含蜂窝身份和以前RA身份的RA更新请求到新的SGSN。当相同的SGSN服务新的RA时，也可能发生SGSN内的寻找路由区域更新。新的SGSN请求旧的SGSN提供移动设备的寻找路由上下文（SGSN地址和通道信息）。然后新的SGSN用它的地址和新的通道信息更新原籍网络的GGSN。新的SGSN也更新HLR。HLR取消在旧的SGSN中移动设备信息上下文，并装载订户数据到新的SGSN。新的SGSN承认MH。请求以前的SGSN传输未传送的数据到新的SGSN。

3.2 蜂窝数字分组数据（CDPD）中的切换

　　CDPD网络作为无连接网络运行，无连接网络是现有有线无连接网络的无线扩展。它共享美国的AMPS模拟蜂窝电话网络的现有基础结构及频谱，它对上行链路和下行链路传输使用不同的物理信道或频带。当移动设备从一个蜂窝移动到另一个蜂窝，CDPD的信道质量恶化，AMPS话音呼叫（强迫跳）请求当前CDPD信道或当前蜂窝的CDPD信道负载比重迭蜂窝的信道负载高得多时发生切换。

　　CDPD的移动主机一般是全双工的，尽管低费用的设备可能是半双工的。CDPD的物理层提供调到特定RF信道的能力，测量接收信号的RSS指示（RSSI）的能力，设定移动设备传输信号到特定电平所需功率的能力和延缓与恢复移动设备监视RF信道的能力。上行链路和下行链路都是分时隙的。在下行链路没有竞争，BS将顺序地传输链路层的帧。在上行链路，使用有冲突检测的数字感应多址协议（DSMA/CD）。冲突检测在BS并在下行链路通知移动设备。在下行链路，广播多个蜂窝配置信息，它包括给定蜂窝和它的相邻蜂窝的蜂窝标识符、蜂窝的参考信道，提供参考信道和实际CDPD数据信道之间功率差别的值，比较给定蜂窝和相邻蜂窝的参考信道RSS的RSS偏置和给定蜂窝内分配给CDPD的信道列表。因为CDPD信道列表可能是变化的，RSS测量总是在参考信道上进行。

　　在打开电源后，移动设备扫描空中接口并锁定在它可以发现的最强“可接受”CDPD信道流上，且用服务基站的移动数据中介系统（MD-IS）登记。它通过移动网络登记协议（MNRP）来完成，依靠此协议移动设备宣告它的存在，也验证它自己。登记保护它不受欺骗，并使CDPD网络能够知道移动设备的位置并更新它的移动性数据库。移动设备继续监听CDPD信道，除非它或CDPD网络初始化切换。

　　CDPD的移动性管理基于类似移动IP的原理。MD-IS是过程中的中心单元。将MD-IS逻辑地分为原籍MD-IS和服务MD-IS。原籍MD-IS包括它的地理区域的订阅数据库。每个用户在与它原籍区域有关的原籍MD-IS中登记。用户的IP地址指向它原籍MD-IS。在原籍MD-IS，移动设备原籍功能（MHF）维持与此原籍MD-IS相关的、当前移动设备的位置信息。MHF也对寻址到原籍与它相同的移动设备的任何分组打包，将它指向与服务MD-IS有关的移动设备服务功能（MSF）。服务MD-IS的服务区域是当前MH拜访的区域。服务MD-IS管理一个服务区域。在此区域提供覆盖的移动数据BS连接到服务MD-IS，它的MSF包括有关所有用户当前拜访区域和用它登记的信息。MSF使用移动网络位置协议（MNLP）来通知MHF关于移动设备在它的服务区域的存在。也指示信道流，在此信道中用户是活动的。MSF将前转的分组解包，并将其寻路到蜂窝中的正确信道流。

　　CDPD中的切换是移动设备控制的。移动设备总是测量参考信道的信号强度。当它的信号恶化时，移动设备扫描其他信道。因为一些蜂窝可能在它们的范围内有很大的阴影效应，运营商可以设置RSSI扫描值来决定何时移动设备应开始扫描另一个信道。如果RSSI扫描值足够大，移动设备将忽略信号电平的降低；如果它很小就开始扫描另一个信道。当信号强度并不降低甚至当移动设备已经移动到相邻蜂窝时，此值也很有用并应设置成很小。当达到了附加的门限时，如RSSI滞后、BLER和符号差错率（SER），移动设备将检查当前BS正在广播的邻近蜂窝的信道列表，并调定到有最好信号强度的一个上。移动设备通知新的BS它已经进入它的蜂窝。新MD-IS用移动设备的MHF使用改变方向请求和改变方向证实过程。MHF也通知旧的服务MD-IS有关切换，并通过它的MSF指示它将可能已经接收的MH到新服务MD-IS的分组改变方向或将其丢弃。根据切换的特性，登记时延和业务流量的方向是变化的。

3.3 IEEE 802.11无线局域网中的切换

　　IEEE 802.11 WLAN标准定义单一的AP覆盖区域为基本的服务组（BSS）。为了扩展它，通过分布系统（通常是有线网络）连接多个BSS来形成扩展服务组（ESS）。802.11标准只定义通过空中互连（移动设备和AP之间的通信）。ESS应如何形成的内部细节留给AP管理实体，802.11标准中没有定义。最近，接入点间的协议（IAPP）草稿已经制定，以标准化有线接口上AP之间的通信。

　　WLAN中的切换过程如下，AP周期性地（一般的周期大约为100ms）广播信标信号。打开电源的移动设备扫描信标信号，并将它与有最强信标的AP相关连。信标包括相应AP的信息，如时间标签、信标时间间隔、能力、ESS ID和业务流量指示地图（TIM）。MH使用信标中的信息区分AP之间的区别。

　　移动设备保持与它相关连的AP信标的RSS的踪迹。当RSS变得微弱时，它开始从相邻AP扫描更强的信标。扫描过程可以是主动或被动的。在被动扫描中，移动设备简单地监听可用信标。在主动扫描中，移动设备发送探测请求到能够接收它的探测的AP的目标组。接收探测的每个AP用探测响应来回应，探测响应包括与一般信标中相同的可用信息，除TIM以外。因此，探测响应作为恳求信标来服务。移动设备选择有最强信标或探测响应的AP，并发送重新连接请求到新AP。重新连接请求包括有关移动设备及旧AP的信息。新AP发送重新连接响应来响应，它包括有关支持的比特速率、站的ID等恢复通信所需要的信息。移动设备不通知旧的AP有关位置的改变。迄今为止，每个WLAN供应商有某些形式的形成IAPP标准的私有实现来完成切换过程（通知旧的AP有关移动设备的位置改变）的最后阶段。IAPP使用两个协议数据单元（PDU）来表示切换已经发生。这些PDU使用UDP/IP从新的AP到旧的AP在有线网上传输。如果AP没有IP地址，使用802.11子网接入协议（SNAP）来传输这些PDU。
3.4 IEEE 802.11、GPRS和CDPD中切换过程的比较

　　尽管IEEE 802.11、GPRS和CDPD网络的功能不同，但切换过程有许多类似之处。为了使RSS测量能够用于切换判决，所有的网络都使用以恒定发射功率发射的分离信号（信标、BCCH或参考信道）。在802.11中，信标与数据使用相同的信道，而在GPRS和CDPD（因为参考信道可能不是数据信道，并且上行数据信道物理上是分离的）中，它们使用不同的物理信道。主要区别是电路交换话音网络中有NCHO，而在数据网络中更喜欢MCHO。在两种情况下，信道监测总是在终端进行。

　　切换判决时间算法一般是不同的，且与使用的方式有关，但它们独立于切换结构。在CDPD和GPRS中，算法类似于AMPS和GSM的算法，因为数据移动设备需要在话音终端进行切换的相同位置周围进行切换。这使每个蜂窝的业务负载保持平衡。有多种新出现的算法使用复杂的技术使其在正确的时间进行切换。模式识别切换算法使用可用的测量和应进行切换的位置训练系统，以使系统在这样的位置获得RSS模式的知识。可以使用神经元网络（NN）进行这样的模式分类。NN的基本思想是这样设计的：有较少的随机状态输入，但有些模式与它们相关，并且为了通过学习过程得到某些所需的输出，不管输入特性地调整系统的参数。通过调整这些系统参数来完成学习过程，可以将系统看作能够产生所需输出的黑盒子。

4 混合网络中的切换结构（技术间或垂直漫游）

　　将移动性合并到宽带系统需要在通信的每一层有许多考虑：物理层的功率控制，数据链路层的业务流量管理，网络层的移动性管理和传输及应用层的通信优化。有多种可能的级别来实现技术间切换：TCP/IP以上级、传输级（TCP）、网络级（IP）和下层协议级。可以在应用和传输协议层之间插入特殊的技术间漫游协议层。此方式的代表是Move和Mobile TCP/IP中的项目。还有其他类型提供对现有TCP/IP栈以上协议进行修改的方式。其中一种是对X接口的移动性进行的研究。可以使用移动性网关来提供传输级别的移动性。此方式较好的例子是间接TCP和MSOCKS。可以发现技术间切换也在IP层以下。在网络层，最普遍的方式是IETF的移动IP。在项目Monarch、MosquitoNet和Daedalus/
Barwan中已经实现了网络层。

　　出现混合网络的动机是没有一个技术或业务可以提供无处不在的覆盖，移动设备需要使用各种连接点在所有时间保持与网络的连接性。BARWAN（Bay Area Research Wireless Access Network）实现了WaveLAN无线LAN和Metricom分组数据业务之间的漫游。用水平和垂直切换进行区分。向上垂直切换发生在从有较小蜂窝的服务BS到有较宽覆盖的服务BS。向下垂直切换发生在相反方向。当MH移出服务区域时发生向上垂直切换，当有较小覆盖的服务区域变得可用而用户仍然与较大服务区域有连接时必须进行向下垂直切换。

4.1 GPRS和IEEE 802.11之间的切换

　　有许多不同的方式来实现技术间漫游。可以用五种不同的切换结构实现GPRS和IEEE 802.11网络之间的切换。目标是尽可能地减少对现有网络和技术的改变，特别是在低层，如MAC和物理层。这将保证现有网络继续提供与以前相同的功能而不需要当前用户改变到新的方式。实现涉及合并新的实体或运行于网络或高层的协议，使对移动用户透明的技术间漫游在更大的范围内成为可能。前两种方式考虑将WLAN作为GPRS网络中的基站实现。它们通过GPRS实体，如SGSN和GGSN，将WLAN连接到GPRS网络。在这些情况下，WLAN将分别作为GPRS的蜂窝或RA。GPRS将是主网络而WLAN将是从属网络。这意味着GPRS将处理移动性，认为WLAN是它的一个蜂窝或RA。这可能需要双模式PCMCIA卡来接入到两个不同的物理层。另外，所有的业务流量在到达它的最后目的地之前将首先到达GPRS SGSN或GGSN，即使最终目的地在WLAN/LAN本身。它将潜在地造成GPRS网络的瓶颈。虚拟AP在前两种结构中颠倒GPRS和WLAN所起的作用。第三种方式考虑将GPRS网络作为WLAN的接入点来实现，WLAN是主网络而GPRS是从属网络来实现技术间漫游。WLAN根据IEEE 802.11和IAPP规范管理移动性。第四种方式利用移动IP来实现技术间漫游，使用移动IP来处理移动性管理问题。第五种方式考虑使用移动性网关来互连两个网络，在GPRS和WLAN网络之间引入了移动性网关（MG）。MG是在GPRS或WLAN侧实现的代理，并将处理移动性和寻路问题。在这里，GPRS和WLAN是对等的网络。在终端和网络侧都将需要进行一些改动来支持技术间漫游。前三种方式的效率很低且致使两个网络中的一个为从属网络。在后两种方式中，GPRS和WLAN在更大的网络中作为对等的实体进行互连。希望尽可能地减少对现有网络和技术进行大的改动，特别是在低层，如MAC和物理层。这将保证现有网络像以前一样运行。对GPRS或WLAN特有的协议没有做任何修改。

　　服务方式是当宽带局域业务可以利用时，终端将使用它。当它不可利用时，终端漫游到低速下层无线数据业务。在终端需要daemon程序监视网络资源。当一个网络不可利用时，它应调整寻路表并触发移动IP登记过程。

4.2 基于移动性网关/代理的结构

　　基于代理或移动性网关方式实现技术间漫游的一般结构的主要设备是中间服务器。它放在网络中，以便强迫来自或去向移动设备的任何业务流量都要经过它。因此，对此实体来说，有可能执行某些可能需要代表移动设备的功能，以对网络的其他部分透明的方式进行。只有移动设备和代理服务器（PS）之间的通信链路发生变化。允许代理与移动设备之间的连接变化而保持代理与主机之间的连接不变来支持移动性。所需的变化与移动设备和PS之间的通信协议有关。

　　对技术间漫游使用代理结构有许多优点。有可能进一步减少与移动IP有关的打包和寻路的无效性。然而开销的降低可能不是非常明显，因为需要额外的控制协议。如果代理在拥有移动设备的相同机构的控制下，它可能配置代理来支持移动设备的特殊需要。根据使用的链路，可以在移动设备和代理之间运行优化的协议。代理可以更有效地管理一些连接的有限资源。如当移动设备连接到GPRS，代理可以有选择地丢弃结构化的数据，如E-mail的头、MPEG流的帧等，或丢弃使用一些启发式的非结构数据。代理可以通过假脱机、重新分割分组压缩数据或延时数据，并且代表移动设备响应ICMP消息来改善无线链路的性能。代理已经存在于许多机构，如防火墙或Web服务器。这些代理可以重新用于移动性管理和技术间漫游。可以使用代理记录连接的特征，在各种应用中使用这些详细信息很有用处，包括记帐和欺骗管理。

　　代理结构的主要缺点是：结构是非标准化的，对技术间漫游需要不同的协议；代理的性能很差，因为有显著的反应时间加入到客户/服务器通信路径。潜在地，传输协议的端到端的语义也可能被干扰。如果使用单一代理，且它出现故障，它可能导致整个系统出现故障，并且需要有一些故障容差。除了用代理结构开发移动性管理协议的重要问题外，还有一些更开放的问题。所使用代理的位置和数量可能依赖于各种条件。更希望将代理连接到移动设备可以使用的每个业务的最后链路，以便它可以收集有关每个最后链路的质量信息。但是，这样的代理物主身份将是连续的。为了最优性能必须放置的代理数也要服从网络条件，并且不可能容易地得到答案。

4.3 基于移动IP的结构

　　当移动主机（MH）从一个数据网络漫游到另一个数据网络时，此方式使用移动IP来重新构造连接。在它的原籍网络之外，用与它的连接点有关的转交地址及配置的管理解包和传送分组的外部代理（FA）识别移动主机。移动主机用原籍代理（HA）登记它的转交地址。HA驻留在MH的原籍网络，负责截取寻址到MH的原籍地址的数据报、打包，用通道将它们传送到相关的转交地址。到MH的数据报总是通过HA进行寻路。来自MH的数据报通过Internet寻路系统沿着最优路径进行中继，尽管它可能使用通过HA的相反通道。基于移动IP方式的一般结构假定WLAN是原籍网络（有原籍代理驻留在原籍LAN），GPRS网络是外部或拜访网络。GPRS和WLAN是对等的网络，HA和FA的功能存在于每个网络的IP层。

　　在移动设备移出WLAN的覆盖但在GPRS覆盖内期间要经历下列阶段：（1）从WLAN的AP接收的信号很强；（2）随着MH向外移动，从AP接收的信号变弱；（3）MH中的切换算法决定从WLAN切换到GPRS；（4）开始/更新移动IP：使用移动IP激活MH中的FA及MH使用新的IP地址；（5）通过移动IP通知WLAN中的HA有关新的IP地址。相反，当MH连接到GPRS并且它知道WLAN可以利用时，将经历下列阶段：（1）不存在从WLAN接收的信号：（2）MH检测到来自WLAN AP的信号；（3）切换算法决定从GPRS到WLAN的切换；（4）更新移动IP：利用移动IP去激活MH中的FA并使用普通的IP地址；（5）MH通过移动IP通知WLAN中的HA。不再对自己的行为做代理地址解析。这里假定只在原籍WLAN和GPRS之间移动。

　　切换问题是双重的：从WLAN到GPRS和从GPRS到WLAN。它们之间的区别是运行在GPRS的用户并不担心连接的中断。因此，连接到上层覆盖网络的用户只是偶尔地检查下层覆盖网络的可用性，如果MH在不同的国家，希望通过地理信息的帮助避免不必要的搜索。位置信息越精细可以避免对下层网络的无用搜索越多。如果可以用地理坐标给出位置信息，MH可以存储下层网络的坐标，如当它最后一次离开的时间并当它接近此区域时就开始搜索。也可能实现用户控制的切换管理，即当他到达他的办公室环境时就按动膝上电脑屏幕上的按钮，否则就自动地运行移动性管理。对可靠运行的系统，WLAN到GPRS 的切换触发算法更关键，因为MH从下层覆盖网络的覆盖移出可能突然遭受严重的业务性能下降，将必须进行非常快速的切换来保持高层的连接。有许多方便的特性，如关掉不使用的接口卡来节省电源，按需装入接口卡驱动器，提议的算法允许告警或多级告警，它将使系统能够为即将到来的切换作准备。由于这些原因，将触发算法分解成两部分：上层（WLAN）和下层（GPRS）。为了能够重复使用码字，两部分使用相同的工具,只是它的调用频率和输出的动作不同。两部分都使用相同的NN。只有它的调用频率和对输出的动作不同。对由多个BS和AP组成的复杂系统进行的仿真，结果很复杂。

　　有效的切换算法将努力尽可能长地使用AP的业务，且切换到BS是最后的方式，它不像微蜂窝方式，最好的可能切换时间是当MH在两个相同BS的中间时。在此情况下，AP有比BS高得多的优先级。原因是当大覆盖区域的数据传输速率比局域网的数据传输速率小两个数量级时，不倾向于进行切换。因为用2Mbit/s速率传输1s的数据需要用19.2kbit/s速率传输100s。此种方式的一种可能实现是使用时间滞后。MH将从AP获得RSS的样本并将它与预先定义的门限进行比较，如果预先定义的连续样本数低于门限，MH初始切换。否则，它将继续与AP连接，这也称为驻留定时器（MH坚持与连接点连接的时间，即使信号强度已经很低）。RSS第一次降低到门限以下与它最后高于门限之间的区域称为过渡区域。因此，切换应只进行一次，即在过渡区域的边界。可以用神经元网络实现此结构，因为它消除了乒乓效应。需要设计出更复杂的方式和性能测量。

　　实现的焦点是将运行于管理层、网络或更高层的新的触发、实体或协议合并进来，实现技术间的漫游。漫游将在更广泛的程度上对移动用户透明。

5 结论

　　未来网络的发展趋势是移动通信网络与Internet结合，创建一种新的网络，即移动Internet。各种移动数据网络是用于不同的环境，为用户提供各种数据业务。因此，在各种数据网络之间的切换就变得非常重要。实现网络之间的无缝切换还面临着许多技术性挑战，随着网络和无线技术的发展，将会出现更先进的切换算法以满足用户无缝漫游的需要。

----《中国数据通信》