【地鐵】MLSP切換機(jī)制

1、H3C文檔名稱文檔密級(jí)MLSP切換機(jī)制1切換原理分析車地?zé)o線是實(shí)現(xiàn)列車與控制中心實(shí)時(shí)通信的通道，關(guān)系著列車運(yùn)行的安全，不能出現(xiàn)通信中斷、時(shí)延、丟包等導(dǎo)致影響列車運(yùn)營(yíng)的情況出現(xiàn)。故要求列車即使在高速運(yùn)行下，也要保持無(wú)線鏈路不能中斷。當(dāng)車載AP從一個(gè)軌旁 AP的覆蓋范圍移動(dòng)到下一個(gè)軌旁AP的覆蓋范圍時(shí)，將發(fā)生切換，AP區(qū)之間的無(wú)線切換操作是自動(dòng)的，并且對(duì)于列車操作來(lái)說(shuō)是透明的。通常，802.11ag的越區(qū)切換時(shí)間在 500ms到2s之間（包括重新鑒權(quán)和其他以安全為目 的額外開銷），在切換期間，車載 AP可能與軌旁AP失去連接。這對(duì)于列車運(yùn)行，特別是 高速列車運(yùn)行是不能接受的（按照最高時(shí)速120公里

2、/小時(shí)估算，最壞情況下，列車在大約65米的運(yùn)行范圍內(nèi)可能與路邊失去聯(lián)系）。為達(dá)到零切換時(shí)間（避免切換過程中任何可能的數(shù)據(jù)丟失），采用H3c開發(fā)的新越區(qū)切換技術(shù)，即基于無(wú)線移動(dòng)快速切換技術(shù)，簡(jiǎn)稱MLSP（Mobile Link Switch Protocol ,移動(dòng)鏈路切換協(xié)議）。MLSP就是用來(lái)在列車移動(dòng)過程中， 完成創(chuàng)建和切換鏈路任務(wù)的， 它負(fù)責(zé)在列車移動(dòng)過 程中的活躍鏈路切換，并保證報(bào)文不丟失。車載 AP和軌旁AP之間用于鏈路建立和通信的 下層協(xié)議遵循最新的IEEE 802.11s標(biāo)準(zhǔn)。車載AP不要求擔(dān)當(dāng)認(rèn)證者的角色。否圖1 MLSP處理流程MLSP算法與標(biāo)準(zhǔn)802.11a/b/g/n切換

3、算法的不同在于 MLSP允許車載 AP在與舊AP（如APn）脫離前與新 AP （如APn+1）建立連接，即在中斷前連接。再加上相鄰 AP彼此重疊 足夠的區(qū)域，就能夠?qū)崿F(xiàn)零切換時(shí)間。那就是說(shuō)，所有與切換有關(guān)的處理，在列車運(yùn)行在相鄰AP重疊區(qū)域內(nèi)都會(huì)完成，而重疊區(qū)域的大小應(yīng)該按照列車全速運(yùn)行來(lái)設(shè)計(jì)，最快切換時(shí) 延可以小于5ms,可以做到“ 0”丟包切換。切換算法由多個(gè)公式組成，對(duì)于環(huán)境變化考慮 Link Hold RSSI （保持當(dāng)前鏈路的時(shí)長(zhǎng)）， 為了避免切換中可能出現(xiàn)的誤切換也考慮 Link Switch Margin （避免RSSI波動(dòng)造成的誤切換） 和Link Hold Time （避免頻

4、繁切換，為了防止過于頻繁的鏈路切換）。此外還有Link Saturation RSSI （避免信號(hào)飽和）上限等參數(shù)納入算法進(jìn)行考慮。Link Hold RSSI （鏈路建立RSSI/鏈路保持RSSI）:用于建立和保持一條鏈路的最小 RSSI值。一條鏈路的RSSI值必須不小于這個(gè)值，才能被建立和保持。因此這個(gè)值 必須要保證，否則錯(cuò)誤率會(huì)很高，鏈路性能會(huì)變差。Link Switch Margin （鏈路切換閾值）：如果一條新鏈路的RSSI值比當(dāng)前活躍鏈路的 RSSI高出的部分大于鏈路切換閾值時(shí)，則進(jìn)行鏈路切換。這種機(jī)制用來(lái)避免頻繁 的鏈路切換。Link Hold Time （鏈路保持時(shí)間）：一條活

5、躍鏈路在鏈路保持時(shí)間內(nèi)始終保持UP,即便在此期間，鏈路切換閾值已經(jīng)到達(dá)。這種機(jī)制用來(lái)避免頻繁的鏈路切換。Link Saturation RSSI （鏈路飽和RSSI）：如果活躍鏈路上的 RSSI超過鏈路飽和RSSI, 會(huì)進(jìn)行鏈路切換。車載AP會(huì)以較高的速率發(fā)送探尋報(bào)文，主動(dòng)掃描附近的軌旁MP,并基于收到的探尋回應(yīng)，建立鄰居列表。如果來(lái)自某個(gè)軌旁MP的RSSI大于鏈路建立 RSSI,車載MP會(huì)與其建立一條休止鏈路。2車頭車尾分析地鐵環(huán)境中無(wú)線 AP的部署是線性的，因此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋也是線性的，為了提高有效 覆蓋區(qū)域，需要采用定向天線。 另一方面考慮到列車行駛的方向性，在網(wǎng)絡(luò)方案中需要考慮選擇采用

6、車頭或車尾作為主用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入。當(dāng)采用車頭為主接入時(shí)，軌旁AP的信號(hào)為衰落-強(qiáng)衰落的方式，當(dāng)車載AP按前進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)，在車載 AP經(jīng)過現(xiàn)有AP并突然失去其信號(hào)之前，車載 AP才會(huì)與下一個(gè)下游 AP 進(jìn)行連接。由于這種情況下，下一 AP的信號(hào)強(qiáng)度始終低于前一 AP,不利于無(wú)縫切換的實(shí) 現(xiàn)。而當(dāng)采用車尾為主接入時(shí)，軌旁AP的信號(hào)逐漸增強(qiáng)。在這種情況下，車載 AP按前進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)，車載 AP接入軌旁AP的信號(hào)為逐漸衰落，直到新 AP的信號(hào)強(qiáng)度高于現(xiàn)有連 接AP,此時(shí)才會(huì)進(jìn)行切換，下一個(gè) AP的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)在切換前高于前一個(gè)AP,有利于切換的穩(wěn)定性。功旗怪前途漫拓F力徒慎后退席沛3切換過程分析車載AP

7、基于如下規(guī)則，在休止鏈路中選擇一條活躍鏈路：(1)如果沒有休止鏈路，活躍鏈路無(wú)法建立。(2)在鏈路保持時(shí)間內(nèi)，一般不進(jìn)行活躍鏈路切換，但是以下兩種情況除外：活躍鏈路上的RSSI超過了鏈路飽和 RSS;活躍鏈路上的RSSI小于鏈路保持RSSI;(3)當(dāng)鏈路保持計(jì)時(shí)器超時(shí)后， 如果任何一條休止鏈路的 RSSI比當(dāng)前活躍鏈路的 RSSI 高出的部分，都不能超過鏈路切換閾值，則不進(jìn)行鏈路切換。(4)正常情況下，當(dāng)下列條件都滿足時(shí)，進(jìn)行鏈路切換。鏈路保持定時(shí)器超時(shí)；一條休止鏈路的 RSSI比當(dāng)前活躍鏈路的 RSSI高出的部分，超過鏈路切換閾值；待切換休止鏈路的 RSSI沒有超過鏈路飽和 RSSI;(5)

8、正常情況下，如果所有鏈路的RSSI都低于鏈路保持 RSSI,所有鏈路都會(huì)斷掉。但是，為了在惡劣環(huán)境下保證業(yè)務(wù)的可用性，即便是上述情況發(fā)生，活躍鏈路也不會(huì)被切斷。卜面對(duì)MLSP的切換過程給出具體說(shuō)明。圖2 MLSP切換過程圖表1 MLSP切換過程表時(shí)間主鏈路從鏈路備注T0AP1AP1AP1 RSSI*數(shù)達(dá)至U了 Link Hold RSSI,建立了第 一個(gè)link 并作為主link 。T1AP1AP2,AP1AP2 的 RSSI 達(dá)至U了 Link Hold RSSI ,所以和 AP2建立了一個(gè)從linkT2AP1AP2,AP1,AP3AP3 的 RSSI 達(dá)到了 Link Hold RS

9、67; 所以和 AP3建立了一個(gè)從link, AP2 RSSI不斷變強(qiáng)，但是沒有滿足Link Switch Margin ,所以不進(jìn)行鏈路切換T3AP2AP2,AP3滿足了 Link Switch Margin 和規(guī)則4 , AP2的信號(hào)最好，切換成主鏈路T4AP3AP2,AP3滿足了 Link Switch Margin 和規(guī)則4 , AP3的信號(hào)最好，切換成主鏈路T5AP3AP2,和AP4建立了新的從LinkAP3, AP4T6AP2AP2,AP4, AP5和AP5建立了新的從 Link, AP3 信號(hào)超出了 LinkSaturation RSSI ,切換主鏈路到 AP2T7AP4AP4, AP5AP2 RSSI彳葉了 Link Hold RSSI ,切換主鏈路至UAP4T8AP4AP4, AP5此時(shí)，雖然 AP5的RSSI大于 AP4的RSSI,但由于Link Hold Timer沒有超時(shí)，不發(fā)生鏈路切換T9AP5AP4, AP5Link Hold Timer超時(shí)，AP5的信號(hào)最好，切換主鏈路到AP5總結(jié)基于地鐵的線性特點(diǎn)的覆蓋和切換規(guī)則：(1)安裝定向天線(2)采用車尾主接入H3c提供的ML