用于增强WLAN切换和VHO的改进的关联和分离方案外文翻译资料

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译文

用于增强WLAN切换和VHO的改进的关联和分离方案

移动设备和无线连接的数量正在显著增加。在许多无线协议类型中，无线局域网（WLAN）预计将支持大量的设备。由于这个原因，对于WLAN移动设备的有效和高效的切换（HO）和垂直切换（VHO）支持是重要的。通过在WLAN HO和VHO操作期间减少用于服务实时应用的用户设备（UE）的关联和解除关联中断时间，可以获得服务质量（QOS）的显着改进。基于这个重点，本文研究了在HO和VHO决策中仅使用接收信号强度指示器（RSSI）的问题，这是当前基于IEEE 802.11的WLAN系统所使用的。本文提供的实验结果表明，只有在使用RSSI期间，在向另一个WLAN接入点（AP）或VHO期间的蜂窝基站提供HO时，才会产生明显的中断时间。因此，本文提出了一种改进的关联和分离方案，可以减少数据中断时间（DIT），提高吞吐量性能。

1.介绍

无线局域网（WLAN）设备使用接收信号强度指示器（RSSI）进行关联和解除关联。 RSSI是服务接入点（AP）的信号功率与周围干扰和噪声之和。 在使用相同频段的蓝牙，ZigBee和其他AP的区域，干扰水平增加，RSSI水平将增加，但由于PSR取决于信号干扰，因此数据包成功率（PSR）将降低和噪声比（SINR）。 因此，基于RSSI阈值的切换（HO）和垂直切换（VHO）在具有严重干扰的地方不能正确执行。考虑到用户设备（UE）的速度和方向来计算HO RSSI阈值。 在HO RSSI阈值的计算中考虑了会话建立以及UE的速度和方向。但是，这两种方案是在假设UE附近不存在其他干扰设备（例如蓝牙，ZigBee或其他Wi-Fi AP）的情况下设计的。因此，在密集定位的接入点和干扰设备中，信道状态估计将是错误的导致有问题的HO RSSI阈值水平设置。另外，在[4]中，考虑了各级RSSI的中断概率。然而，没有提供任何使用估计中断信息的HO方案或干扰缓解/抑制方案。数据中断时间（DIT）被定义为在HO（在UE处）之前从最后接收的数据分组到通过新连接的AP或移动通信基站（BS）接收分组（HO之后）。另外，部分分组成功（PPS）区域被定义为信标，请求发送（RTS）和清除发送（CTS）分组通信成功但是数据分组通信一直失败的区域。在本文中，提出了一种改进的WLAN关联和分离方案，它可以减少DIT并提高HO期间的吞吐量性能。他提出的方案使用PPS检测，并在此区域进行有效的HO / VHO。

2.问题描述

干扰是基于信标信号的RSSI的HO技术中不正确决定的主要原因。

RSSI（dBm）

图1 来自AP的接收到的信标数据包的RSSI PDF以及不同数量的蓝牙设备。

为了说明这一点，实验在真实环境中进行，图1显示了基于增加干扰的RSSI测量结果的影响。 添加到WLAN设备的RSSI的干扰是由使用音频流的蓝牙设备生成的。 进行这个实验是因为这是一种非常常见的情况，因为Wi-Fi用户会遇到附近的无线蓝牙耳机可能正在接收来自智能手机的流媒体音乐。 蓝牙被选为WLAN的干扰源，因为它使用与Wi-Fi相同的频段，也是Wi-Fi用户最常见的干扰源之一。对于干扰实验，使用蓝牙版本2.1 增强数据速率（EDR），高级音频分布配置文件1.2（A2DP），音频/视频远程控制配置文件1.4（AVRCP）的三星Galaxy S4（SHV-E330S）智能手机和蓝牙耳机）和子带编码（SBC）编解码器。 智能手机和蓝牙耳机的距离为50厘米，音频流数据速率的比特率为372 kbps。 在图1的测量中，使用了10,000个信标分组来计算该分组RSSI PDF。

RSSI测量结果显示了基于PPS区域中不同数据包类型的数据包接收范围的差异，在韩国首尔市政厅进行了测量。 测量中使用的应用程序是文件传输协议（FTP）和YouTube。 图2显示了基于远离AP的数据包的平均RSSI，并且表示广播信标数据包的AP的数量。“= 5”代表最低干扰位置，“= 94”代表干扰等级最高的位置。 在图2的测量中，执行150次重复以计算平均RSSI。 另外，使用了200,000个RTS / CTS分组，20万个数据分组和1,800个信标分组。如图2所示，发生RSSI中断对于RTS（44字节），CTS（30字节），信标（300字节）和数据（1,500字节）分组具有显着不同的级别。在具有最低干扰（= 5）的位置，停电RSSI为-67.74 dBm，而在最高干扰（= 94）位置，停电RSSI为-62.57 dBm。

为了阐明PER和PPS范围之间的关系，硬件和固件测试使用基于三星ATIV TAB 7笔记本电脑上Linux Ubuntu平台的内核程序进行。 对于该实验，安装了Ubuntu 14.04.3长期支持（LTS）和内核v0.90。 在实验中，使用了iwlwifi驱动程序，并在rs.c文件（\ drivers \ net \ wireless \ iwlwifi \ dvm）中实现了数据速率适配算法。从rs.c文件中，获得了包的成功率，该成功率是基于13,500个包计算的。 数据包成功率存储在“窗口→成功率”中。成功率和传输速率指数的值是使用printk命令获得的。从使用printk命令的测试中，当数据包中断开始发生时，最小PER为0.5988，最大PER为0.8814，平均PER为0.7630。在0.5988和0.8814之间的PER范围内，数据包传输一直失败，但RTS / CTS数据包已成功交换，这就是为什么它被定义为PPS区域的原因。

可以看到，基于信道环境的差异，RSSI电平存在差异。 当UE处于AP的PPS区域时，它不仅影响这些设备，而且可能导致邻近区域中断。 原因在于，由UE和AP（在PPS区域中）交换的RTS和CTS消息将阻止其他设备尝试通信，因为一旦相邻设备接收到RTS或CTS，这些设备将设置其网络分配向量（NAV）持续时间，并且在此期间不会传输期限以避免包冲突。 但是由于这对设备在PPS地区将重新尝试另一种转型（到期到数据包传输失败），设备中的一对设备PPS区域将重新发送RTS和CTS消息将再次重置相邻设备的NAV。这个重复模式会导致邻居中断PPS区域中的一对器件的区域，因此，邻近的设备将会遇到极大的困难在频道访问。为了避免这些网络性能当UE处于其PPS区域时，会降低问题AP，所提出的方案使UE能够快速找到一个替代AP（或BS）以满意的质量建立一个通过关联程序连接，而UE也执行与前AP的分离程序那条件不好。

3.建议计划

在降低信号功率或增加周围环境间隔的情况下，小规模的数据包传输可能成功，但大尺寸的数据包传输将会失败，当数据包大小增加时，它可以看出，差错率（PER）意义重大。在很多情况下，基于PSR的PSR特性分组大小，定义PPS准则以确定是否WLAN信道状况适合或不适合数据包传输。 WLAN关联和PPS的PPS标准使用指标PPS定义分离：其中RTS / CTS= 1。其中，_PPS= 1意味着WLAN的信道环境不是适用于数据包传输，即使RTS和CTS数据包已成功交换。当仅使用PPS标准进行关联和分离，频繁的HO可以触发模拟。尽管设备位于附近，但仍存在错误的通道错误AP。为了防止这种情况，所提出的方案使用SINR作为HO的附加标准。SINR标准使用最小SINR阈值，这是基于数据速率用于应用程序。超过这个门槛，甚至如果RTS / CTS分组传输成功并且数据数据包传输失败，智能手机还可以继续使用相同的WLAN AP，因为它认为这个数据包传输失败是由临时通道错误引起的。其中是最大数据速率是SINR，是载波WLAN的带宽和信道编码损失WLAN的因素。最小SINR阈值HO调制解调器数据速率表示为这是SINR电平测量的起点在关联程序之中。解散程序是基于接收到的数据包的SINR级别PPS现象检测，这取决于RTS / CTS并且数据分组传输成功/失败条件。该提出的PS方案可以设置为的形式伪码在算法1中呈现。

4.绩效评估

在PS方案中，对于HO执行，需要满足SINR准则和PPS准则。在下文中，性能模型被用来表示所提出

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