2.3.2　二维属性融合的切换时间判决

对于车辆在LTE/WLAN异构网络间的垂直切换，需要考虑两种场景，即车辆从LTE切入WLAN的场景，以及切出WLAN的场景，因此，为确保切换后车辆终端能获得高QoS，需要将终端切出WLAN的时延考虑进去。根据车辆节点的运动情况与可用网络的性能，选择是否进行切换触发，即在目标网络满足网络属性判决条件下，对车辆终端在可切换区的滞留时间及相关的时间属性进行预测计算。

图2-3所示为车辆从LTE驶向WLAN覆盖区域发生垂直切换的具体情况。当前车辆行驶在A点处，被LTE覆盖，随着车辆的快速移动，当车辆移动到B点处时，车辆被LTE与WLAN重叠区域覆盖，由于WLAN具有较高数据速率的特性，所以车辆可从LTE切换到WLAN，完成数据传输。在这个过程中，由于网络信号强度起伏较大，以及车辆终端移动速度具有随机性，使得终端会在WLAN 和LTE异构网络环境下频繁切换。同理，当车辆驶离WLAN，移动到C点处时，从WLAN切换到LTE，也会发生频繁切换现象。对于车辆终端切换到WLAN的场景，在以下两种情况下，不进行切换触发。

（1）车辆节点在垂直切换未完成之前就离开WLAN，造成切换失败。

（2）车辆节点刚完成切换就需要离开WLAN，造成不必要的切换。

对于车辆节点切出WLAN的场景，若触发切换过晚，则车辆还未从WLAN切入LTE，就已经离开WLAN覆盖范围，导致切换中断。因此，为了保证通信不中断，将用户切出WLAN的切换时延考虑进去，得到控制切换的时间阈值，使得用户能够选择合适的时间进行垂直切换。

通过二维属性融合的网络判决，在判决出网络的可切换区的条件下，对网络可切换区进行切换时间的判决，建立如图2-4所示的二维属性融合的切换时间判决模型，得到切换时间阈值来判定是否进行切换触发。

1. 切换失败阈值

切换失败情况是指车辆终端在可切换区滞留时间小于切入WLAN的时延τi，造成切换失败。通过预测车辆终端在切换区滞留时间th，并计算与切换失败相关的滞留时间阈值Tf，若th<Tf，则不进行切换触发。

阈值Tf的计算如下：如图2-4所示，由于车辆终端分布大且移动具有随机性，终端进入与离开切换区的点随机选取，分别为hi和ho，故进出切换区的点hi和ho独立且等概率分布，角度θi和θo在[0,2π]内均匀且独立分布[11]。θ=|θi-θo|，则θ的概率分布函数为

在城市环境中，车辆在道路上的整个移动过程是变速运动，且最大速度为40km/h，因此考虑车速时，结合车载自身的测速功能在一段周期内对瞬时速度进行采样取均值。因此，周期内车辆的平均速度可表示为[12]

其中，vj为车辆的第j个速度样值。

车辆用户以速度v行驶，运动轨迹为直线，进出切换区距离为S，则用户预测滞留时间th为

进而终端预测滞留时间th可表示为关于θ的函数，即

则可得th的分布函数和概率密度函数分别为

其中，G(t)=θ为th=ξ(θ)的反函数，θn为th=ξ(θ)的根。

进一步可将终端在可切换区滞留时间的概率密度和分布函数[13]表示为

进而阈值Tf控制的切换失败概率Pf可表示为

在已知Pf情况下，切换失败阈值Tf可表示为

2. 不必要切换阈值

不必要切换情况是指移动节点在WLAN的信道占用时间tH小于最短服务时间tmins，即th-τi-τo<tmins。计算最小信道占用阈值Tu，通过比较tH和的Tu大小，若tH<Tu，则不触发切换[14]。

由式（2-30）可得不必要切换概率[15]为

在已知Pu情况下，可得不必要切换阈值Tu，即

3. 切换触发概率

通过对Tf和Tu与可切换区滞留时间th和信道占用时间tH比较，可得出切换触发概率为

将式（2-30）、式（2-32）、式（2-34）代入式（2-35）可得由时间阈值控制的切换触发概率