Abstract-Seamless vertikala överlämnande mellan olika accessnät i nästa generations trådlösa nätverk är fortfarande ett utmanande problem. Ett nyligen utfärdat system för vertikal avlämning som bygger på signal till interferens och bullerkvot (SINR) kanske inte är det bästa systemet för val av tillträdespunkt eller basstation för tjänster. Även om detta SINR-baserade system har högre systemgenomströmning och lägre frånkopplings sannolikhet jämfört med andra vertikala avlämningssystem, antar vi att avståndet är ett bra kriterium för att minska sannolikheten för frånkoppling av tjänster och öka systemgenomströmningen. Det distansbaserade systemet för vertikal avlämning (DSVH) som vi föreslår i detta dokument för heterogena trådlösa nätverk är ett reaktivt vertikalt avlämningssystem. Vi föreslår att den vertikala avlämningen baseras på den mottagna signalstyrkan (RSS) och avstånden till åtkomstpunkter eller basstationer, där huvudsyftet med detta system är att förbättra systemets prestanda när det gäller att minska sannolikheten för frånkoppling av tjänster och öka systemgenomströmningen. Simuleringsförsöken visar att vårt föreslagna system, DSVH, avsevärt överträffar det SINR-baserade systemet. Det minskar antalet nedlagda användare med 20%. Men genomströmningen improvrmrnt är obetydlig; det är ca 1%. I INLEDNING Numera kräver mobila användare att vara anslutna till Internet medan de rör sig fritt, och Always Best Connected (ABC) har blivit en mycket viktig tjänst för mobila användare för att få högkvalitativa tjänster till höga datahastigheter [2]. Ett toppmodernt trådlöst fjärde generationens (4G) nätverk består av olika trådlösa undernätverk som kompletterar varandra [3]. Integrationen av sådana heterogena delnät bör göra det möjligt för mobila stationer att välja det lämpligaste delnätet för tillträde bland de tillgängliga alternativen (t.ex. IEEE 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) och IEEE 802.16 Worldwide interoperabilitet for Microwave Access (WiMAX)), utöver de traditionella cellulära nätverken. En av de viktiga frågorna när det gäller rörlighet är rörlighetshantering. Detta gäller lokaliseringshantering och hantering av överlämnande [6]. Lokaliseringshantering gör det möjligt för systemet att kontinuerligt spåra mobila stationers platser när de förflyttar sig från en plats till en annan; detta kan vara i samma system eller till en annan. Handhavandet syftar å andra sidan till att upprätthålla en aktiv förbindelse av hög kvalitet mellan medlemsstaterna och nätverket under medlemsstaternas rörlighet. Denna process kräver att man håller reda på medlemsstaternas tillstånd, antingen när det är kopplat till någon basstation (BS) [7] eller när det rör sig från en BS till en annan [8]. Avlämningen kan vara antingen horisontell eller vertikal [1]. En horisontell avlämning sker när MS växlar mellan fästpunkter som stöder samma nätteknik. Till exempel mellan två närliggande BS i ett mobilt nätverk. Å andra sidan uppstår en vertikal avlämning när medlemsstaterna växlar mellan fästpunkter som stöder olika nätverkstekniker, till exempel mellan ett cellulärt nät BS och en IEEE 802.11 AP [9] [10]. En överlämnandeprocess kan delas upp i tre steg: initieringsprocess (radiolänköverföring), beslutsprocess och utförandeprocess (kanaltilldelning) [11] [12]. I den här tidningen är vi intresserade av vertikala överlämnanden. Flera kriterier har föreslagits i litteraturen för användning i vertikala avlämningssystem. De viktigaste kriterierna som används diskuteras nedan:  en mottagande signalstyrka (RSS): är det mest använda kriteriet för att avgöra vilket nätverk som ska användas för överlämnandet från en kandidatlista över nätverk. Det är lätt att mäta och det är direkt relaterat till tjänstekvalitet. Naturligtvis beror RSS på hastigheten på MS, och på avståndet mellan MS och dess punkt som bihang. När en medlemsstat upptäcker att RSS gradvis minskar kan man anta att medlemsstaten flyttar bort från AP. När RSS ökar är MS på väg mot en AP. Hastigheten och riktningen för en mobil nod indikerar hur lång tid den aktuella anslutningen kan upprätthållas. En annan faktor är nätverkets täckningsområde. Ett litet täckningsområde skulle orsaka alltför stora överlämnanden mellan åtkomstpunkter inom samma nätverk, vilket kan leda till stora paketförluster. Signal till interferens plus bullerkvot (SINR): Radiovågens utbredning handlar om radiovågornas egenskaper och beteende när de förökar sig från avsändaren till mottagaren. Det finns tre nyckelfaktorer som kan hindra utbredningen av vågor. De är reflektion, diffraktion och spridning. Reflektion sker när radiovågor kolliderar med ett mycket stort föremål, till exempel ett berg, en kulle och ett torn. Diffraktion uppstår på grund av kollision med ett aliasing objekt (dvs. ett objekt som innehåller vågiga kanter och många utskjutande ytor). Spridning sker när radiovågorna passerar genom stigar som innehåller ett stort antal objekt med små dimensioner jämfört med våglängden, såsom lövverk, örter och gatuskyltar [14]. Path förlust indikerar nedgången i kraften i vågen under överföringen från avsändaren till mottagaren. I allmänhet beror vägförlusten på miljöns egenskaper, jordens topografi och spridningsmediet samt avståndet mellan avsändaren, mottagaren och höjden på BS/AP [13]. Utbredningen eller banförlusten från avsändarantennen till mottagarantennen beräknas med hjälp av ekvationen: P L = 10 log [P t / P r ] Där P L är banförlusten i decibel (db), är P t den överförda effekten i watt, och P r är den mottagna effekten i watt. Flera modeller har föreslagits för beräkning av vägförluster i olika miljöer. Dessa modeller bygger på experiment i verkliga miljöer, där alla objekt som finns i en viss experimentell miljö beaktas, vare sig de är berg, torn eller byggnader... etc. [15]. Okumuras modell [16] är en välkänd modell för att förutsäga värdet av vägförlusten i en stadsmiljö. Denna modell är tillämplig när frekvensen av vågor ligger inom intervallet 150-1920 MHz [17], avståndet mellan avsändaren och mottagaren är från 1-100 km, och höjden på antennen av basstationen är från 30-1000 m. För att bestämma medianbanan förlust mellan avsändaren och mottagaren, Okumura utvecklat en uppsättning kurvor som ger mediandämpning (A mu ) i förhållande till fritt utrymme i ett urbant område med BS antennhöjd på 200 m och mobil station (MS) antennhöjd på 3 m. [15]. En annan modell, Hata-modellen, är en förlängning av Okumura-modellen [18]. Denna modell är tillämplig på frekvensområdet 150–1500 MHz, avstånd mellan avsändare och mottagare på 1-20 km och basstationshöjder på mellan 30 och 200 meter och MS-höjder på mellan 1 och 10 meter. SINR-baserade vertikala avlämningssystem [28] [29] har högre systemgenomströmning och lägre sannolikhet för frånkoppling jämfört med andra vertikala avlämningssystem. Vi antar dock att avståndet är ett bättre kriterium för att minska. Sannolikhet för frånkoppling av tjänster och förbättrad systemgenomströmning vid val av bästa AP eller BS. Vi föreslår att vågförökningsmodeller använder avståndet till AP/BS som huvudparameter, och föreslår ett reaktivt avståndsbaserat vertikalt avlämningssystem som syftar till att förbättra prestandan jämfört med det senaste SINR-baserade vertikala avlämningsschemat. Det föreslagna systemet har utformats och simulerats med hjälp av MATLAB. För att utvärdera resultatet av vårt föreslagna system har vi jämfört våra resultat med resultaten från SINR-systemet. Skälet till valet av SINR-systemet är att systemet har hög systemgenomströmning och låg frånkopplings sannolikhet jämfört med andra vertikala avlämningssystem. II LITERATUREN REVIEW Vertikala handhavandesystem är väsentliga komponenter i den strukturella utformningen av de kommande 4G heterogena trådlösa nätverken. Dessa system måste utformas för att tillhandahålla den QoS som krävs för ett brett spektrum av tillämpningar och samtidigt möjliggöra sömlös roaming bland en mängd olika åtkomstnätstekniker [1]. Det finns många föreslagna system för vertikal avlämning i heterogena nätverk, som kan grupperas i fyra kategorier: RSS-baserade, bandbreddsbaserade, områdesbaserade och suddiga logikbaserade vertikala avlämningssystem. Tanken med RSS-baserade vertikala avlämningsscheman är att beräkna och jämföra RSS av den nuvarande punkten för fastsättning mot de andra för att göra avlämning beslut. Många tidigare arbeten och studier har utförts inom detta ämne [23] [24] [25] [26]. I detta avsnitt diskuterar vi tre representativa RSS-baserade vertikala handhavandesystem. Zahran et al [23] [27] föreslog ett adaptivt system för livstidsbaserad vertikal avlämning (ALIVE-HO) som tar hänsyn till RSS, latens vid avlämning, tillämpning QoS och fördröjningstolerans, genom att presentera en tillämpningsbaserad inställningsmekanism för signalstyrka (ASST) för att studera prestandan för vertikal avlämning mellan tredje generationens (3G) cellulära nätverk och WLAN. ASST har en viktig roll i framtida generation av trådlösa nät där åtkomstteknik med olika egenskaper förväntas samexistera och samarbeta effektivt. ASST kan därför anpassas optimalt för alla accessnät baserat på praktiska systemegenskaper och krav. I detta system kan den vertikala avlämningen mellan 3G-cellnät och WLAN beskrivas genom två fall; i det första fallet, när MS rör sig mot en WLAN-cell. Överlämnandet till WLAN utlöses om den genomsnittliga RSS-mätning av ), och den förväntade livslängden är mindre än eller lika med överlämnande fördröjningen. Ett analytiskt ramverk har föreslagits för att utvärdera prestandan hos ett adaptivt system för livstidsbaserad vertikal avlämning (ALIVE-HO), som valideras genom datorsimulering. Denna analytiska ram har visat att algoritmen anpassar sig till tillämpningskraven och medlemsstaternas rörlighet genom att införa ett livstidsmått som minskar antalet överflödiga överlämnanden, och att det finns en förbättring av den genomsnittliga genomströmningen som ger MS på grund av medlemsstaternas förmåga att förbli ansluten till WLAN-cellen så länge som möjligt. Ett annat system utformades för att minimera sannolikheten för onödiga överlämnanden och för att förbättra det totala nätutnyttjandet. Yan et al [25] [26] föreslog ett vertikalt beslutssystem baserat på avståndet mellan färdsträckan inom en WLAN-cell (dvs. den tid som medlemsstaterna förväntas tillbringa inom ett WLAN-område). I det föreslagna systemet används två tröskelvärden som beräknas av medlemsstaterna när de går in i WLAN-området: Tröskelvärde för distansresor som grundar sig på RSS-ändringsfrekvens (dvs. Tid som medlemsstaterna förväntas använda inom WLAN-området) och avståndströskeln som beräknas på grundval av olika nätverksparametrar, såsom fel vid avlämning, sannolikhet för avlämning, radie av WLAN-området och fördröjningar vid avlämning. En överlåtelse till ett WLAN initieras om WLAN täckningsområdet är tillgängligt och den uppskattade ressträckan inom WLAN-området är större än avståndströskeln. Medan en överlämnande till det cellulära nätverket initieras om WLAN RSS är kontinuerligt, blekning och MS når en hand-off inledande gräns område baserat på dess hastighet. Prestandaanalysen visade att den viktigaste förbättringen av detta system är att det minimerar sannolikheten för avlämningsfel, onödiga avlämningar och anslutningsavbrott när den förutsedda färdsträckan inne i WLAN-cellen är mindre än tröskeln för avstånd. Bandbreddsbaserade vertikala avlämningssystem anser att den tillgängliga bandbredden för medlemsstaterna är det viktigaste kriteriet för att fatta beslut om avlämning. Många tidigare arbeten och studier har utförts inom detta ämne [22] [27] [28] [29]. I detta avsnitt diskuteras tre representativa bandbreddsbaserade vertikala handhavandesystem. Yang et al [22] föreslog en bandbreddsbaserad vertikal avlämning mellan WLAN- och Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)-nätverk, med hjälp av den mottagna signalen till interferens plus noise ratio som avlämningskriterier. Detta system beaktar de kombinerade effekterna av SINR från olika accessnät, där SINR-värdet från ett nät omvandlas till motsvarande SINR-värde till målnätet. En överlämning till nätverket med större SINR utförs, så att överlämningsalgoritmen kan ge kunskap om den uppnåeliga bandbredden från båda accessnäten för att fatta beslut med QoS-övervägande. Dessutom föreslog Yang et al [27] nyligen ett flerdimensionellt adaptivt SINR-baserat Vertikalt Handoff-system (MASVH) för nästa generations heterogena trådlösa nätverk. Detta system använder de kombinerade effekterna av SINR, MS nödvändig bandbredd, MS trafikkostnad och utnyttjande från deltagande accessnät för att ge sömlös vertikal avlämning med multiattribut QoS-stöd. Simuleringsresultaten bekräftar att det nya MASVH-systemet förbättrar systemets prestanda i form av högre genomströmning och lägre sannolikhet att falla, samt minskar medlemsstaternas trafikkostnader för att få tillgång till de integrerade trådlösa nätverken. Ayyappan et al [28] [29] föreslog SINR-baserat vertikalt överlämningssystem för QoS i heterogena trådlösa nätverk. För att QoS ska kunna tillhandahållas inom det heterogena nätet måste det vertikala systemet för överlämnande vara QoS-medvetet, vilket kan uppnås genom att det SINR-baserade överlämnandet ges bättre än RSS-baserat överlämnande. Detta system betraktar det mottagna SINR som ett avlämningskriterium, som kan beräknas med hjälp av Shannons kapacitetsteorem som R = W log2 (1 +  på / ρ) När, R är den maximala genomströmningen, W är bärarbandbredden, är SINR mottagen vid MS, är skillnaden mellan okodad kvadrering amplitud modulering och kanalkapacitet. Överlämningen inleds när medlemsstaten får högre motsvarande SINR från ett annat nätverk. I sådana fall försöker MS att byta till ett annat nätverk som kommer att uppfylla tjänsten QoS attribut. Simuleringsresultat visar att det föreslagna SINR-baserade vertikala avlämningssystemet ger ett högre totalt systemgenomströmning och ett lägsta antal fallerade medlemsstater. Rafiq et al [30] föreslog ett vertikalt avlämningssystem som tar hänsyn till end-to-end QoS utöver andra gemensamma parametrar. Systemet presenterar en arkitektur med en extern värdbaserad lättviktsserver, kallad Access Link Utilization Monitor (ACUM) som sprider den tillgängliga bandbredden från end-to-end till mobilnoden för att hjälpa den att fatta ett beslut om att upprätthålla end-to-end tjänstekvalitet. Författarna beskriver också en luddig logikbaserad algoritm som används i beslutet om överlämnande. Områdesbaserade system använder sig av geografisk information som samlas in av antingen GPS-enheter eller ett fysiskt lagerstöd. Sådan ytterligare information om täckningsområdet utnyttjas för att fatta riktiga vertikala beslut om överlämnande. I detta avsnitt diskuteras två representativa områdesbaserade vertikala avlämningssystem. Mobilitetsmodellerna i medlemsstaterna används som indata för att förutsäga nästa del av AP. Zhang et al [31] förutser en överlåtelse baserad på MS rörelse med hjälp av dess nuvarande läge, riktning och hastighet, för att förutsäga nästa plats L [x, y] efter en viss period. Den finner en servering AP-TJURNAL AV MERGANDE TEKNIK I WEB INTELLIGENS, VOL. 4, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej, nej 1, FEBRUARI 2012 69 av platsen L och om den skiljer sig från den nuvarande AP, initierar den överlämnandet till den AP. Avstånd från AP är ett annat system för att förutsäga en överlåtelse som baseras på den nuvarande positionen i medlemsstaten. MS jämför avståndet från den aktuella associerade AP med avståndet från AP:erna av grannceller. När MS rör sig bort från den nuvarande AP, beräknar den när den kommer ut ur cellen. Om den beslutar att den kommer att vara utanför cellen i flera skanningar senare, bestämmer den överlämnandet och söker efter nästa närmaste AP. Om det finns en närmare AP än den nuvarande tillhörande AP bestämmer medlemsstaten överlämnandet till närmaste AP [31]. föreslår Fuzzy NormalizationHandOver Decision strategialgoritm (FUN-HODS), för att få systembelastning balans och för att undvika fel orsakade av mobila nod överlämnanden till nätverksåtkomstpunkter med lägre hastighet kapacitet och svagare RSS-krav. Karakteristika av fuzzy normalization applicerades för att lämna över beslut för att göra vertikala överlämningsbeslut så enkel som den horisontella. Simuleringsförsöken visade att sannolikheten för att överlämnandet misslyckas i FUN-HODS-algoritmen är lägre än sannolikheten för överlämnande av fel för en traditionell fuzzy-algoritm när varje mobil nod har slumpmässig hastighet. D. Fuzzy Logic-basedVvertical Handoff system III DISTANCE-BASED SYSTEM FÖR VERTIKAL HANDOFF (DSVH) I HETEROGENEOUS WIRELESS NÄT Som diskuterats tidigare i avsnitt två, har radiovågsförökningsmodellen fastställts för hotspot-kommunikation inom trådlös access-teknik som WLAN och WCDMA-nät. Denna modell är baserad på omfattande experimentella data och statistisk analys för att beräkna RSS för WLAN och WCDMA nätverk. Den första idén i vår plan är att förlita sig på denna radiovågsutbredning modell för att beräkna RSS i både WLAN och WCDMA nätverk samt att studera och utvärdera överlämnandet mellan WLAN och WCDMA nätverk och vice versa. Vår avståndsbaserade algoritm är baserad på RSS-, WLAN- och WCDMA-nätverks vertikala avlämningströskelvärde och minsta avstånd mellan mobilanvändare och motsvarande APs eller BS. Den andra idén i vårt system är att beräkna det genomsnittliga genomströmningsvärdet för WCDMA och WLAN baserat på Shannons kapacitetsteori [22] [28]. Vi betraktar WCDMA som ett exempel på 3G-nätverk. Shannons teorem baseras på det genomsnittliga RSS-värdet, tillgänglig bandbredd och den totala brus- eller störningskraften över bandbredden. Den använder dessa parametrar i datorkanalgenomströmning. I detta dokument jämför vi genomsnittliga genomströmningsvärden för WLAN- och WCDMA-nät i både SINR- och DSVH-system, detta för att se om det föreslagna systemet förbättrar genomströmningen. Shannon theorem uppger att genomströmningen, R, är en övre gräns för datahastigheten som kan skickas med en given genomsnittlig RSS genom en analog kommunikationskanal som är föremål för en additiv vit Gaussian brus av makt. Uttrycket nedan representerar den maximala möjliga hastigheten för informationsöverföring via en given kanal eller ett visst system. Kanalbandbredden, den mottagna signalnivån och ljudnivån ställer in maximal genomströmningshastighet. Den beräknas på följande sätt: R = W log2 (1+  på /) (1) Där R är kanalens kapacitet (genomströmning) i bitar per sekund. W är bandbredden i kanalen i Hertz. till är den totala mottagna signalkraften. ska vara den totala brus- eller störningseffekten över bandbredden, mätt i watt eller volt. RSS- och dataflöde för både SINR- och DSVH-system beräknas och förklaras nästa gång.
10 "Avståndsbaserat system för vertikal avlämning i heterogena trådlösa nät" av REF.
Distance-Based Scheme for Vertical Handoff in Heterogeneous Wireless Networks
{'venue': None, 'journal': 'Journal of Emerging Technologies in Web Intelligence', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}