【地铁】MLSP切换机制

1、H3C文档名称文档密级MLSP切换机制1切换原理分析车地无线是实现列车与控制中心实时通信的通道，关系着列车运行的安全，不能出现通信中断、时延、丢包等导致影响列车运营的情况出现。故要求列车即使在高速运行下，也要保持无线链路不能中断。当车载AP从一个轨旁 AP的覆盖范围移动到下一个轨旁AP的覆盖范围时，将发生切换，AP区之间的无线切换操作是自动的，并且对于列车操作来说是透明的。通常，802.11ag的越区切换时间在 500ms到2s之间（包括重新鉴权和其他以安全为目 的额外开销），在切换期间，车载 AP可能与轨旁AP失去连接。这对于列车运行，特别是 高速列车运行是不能接受的（按照最高时速120公里

2、/小时估算，最坏情况下，列车在大约65米的运行范围内可能与路边失去联系）。为达到零切换时间（避免切换过程中任何可能的数据丢失），采用H3c开发的新越区切换技术，即基于无线移动快速切换技术，简称MLSP（Mobile Link Switch Protocol ,移动链路切换协议）。MLSP就是用来在列车移动过程中， 完成创建和切换链路任务的， 它负责在列车移动过 程中的活跃链路切换，并保证报文不丢失。车载 AP和轨旁AP之间用于链路建立和通信的 下层协议遵循最新的IEEE 802.11s标准。车载AP不要求担当认证者的角色。否图1 MLSP处理流程MLSP算法与标准802.11a/b/g/n切换

3、算法的不同在于 MLSP允许车载 AP在与旧AP（如APn）脱离前与新 AP （如APn+1）建立连接，即在中断前连接。再加上相邻 AP彼此重叠 足够的区域，就能够实现零切换时间。那就是说，所有与切换有关的处理，在列车运行在相邻AP重叠区域内都会完成，而重叠区域的大小应该按照列车全速运行来设计，最快切换时 延可以小于5ms,可以做到“ 0”丢包切换。切换算法由多个公式组成，对于环境变化考虑 Link Hold RSSI （保持当前链路的时长）， 为了避免切换中可能出现的误切换也考虑 Link Switch Margin （避免RSSI波动造成的误切换） 和Link Hold Time （避免频

4、繁切换，为了防止过于频繁的链路切换）。此外还有Link Saturation RSSI （避免信号饱和）上限等参数纳入算法进行考虑。Link Hold RSSI （链路建立RSSI/链路保持RSSI）:用于建立和保持一条链路的最小 RSSI值。一条链路的RSSI值必须不小于这个值，才能被建立和保持。因此这个值 必须要保证，否则错误率会很高，链路性能会变差。Link Switch Margin （链路切换阈值）：如果一条新链路的RSSI值比当前活跃链路的 RSSI高出的部分大于链路切换阈值时，则进行链路切换。这种机制用来避免频繁 的链路切换。Link Hold Time （链路保持时间）：一条活

5、跃链路在链路保持时间内始终保持UP,即便在此期间，链路切换阈值已经到达。这种机制用来避免频繁的链路切换。Link Saturation RSSI （链路饱和RSSI）：如果活跃链路上的 RSSI超过链路饱和RSSI, 会进行链路切换。车载AP会以较高的速率发送探寻报文，主动扫描附近的轨旁MP,并基于收到的探寻回应，建立邻居列表。如果来自某个轨旁MP的RSSI大于链路建立 RSSI,车载MP会与其建立一条休止链路。2车头车尾分析地铁环境中无线 AP的部署是线性的，因此无线网络的覆盖也是线性的，为了提高有效 覆盖区域，需要采用定向天线。 另一方面考虑到列车行驶的方向性，在网络方案中需要考虑选择采用

6、车头或车尾作为主用无线网络的接入。当采用车头为主接入时，轨旁AP的信号为衰落-强衰落的方式，当车载AP按前进方向移动时，在车载 AP经过现有AP并突然失去其信号之前，车载 AP才会与下一个下游 AP 进行连接。由于这种情况下，下一 AP的信号强度始终低于前一 AP,不利于无缝切换的实 现。而当采用车尾为主接入时，轨旁AP的信号逐渐增强。在这种情况下，车载 AP按前进方向移动时，车载 AP接入轨旁AP的信号为逐渐衰落，直到新 AP的信号强度高于现有连 接AP,此时才会进行切换，下一个 AP的信号强度会在切换前高于前一个AP,有利于切换的稳定性。功旗怪前途漫拓F力徒慎后退席沛3切换过程分析车载AP

7、基于如下规则，在休止链路中选择一条活跃链路：(1)如果没有休止链路，活跃链路无法建立。(2)在链路保持时间内，一般不进行活跃链路切换，但是以下两种情况除外：活跃链路上的RSSI超过了链路饱和 RSS;活跃链路上的RSSI小于链路保持RSSI;(3)当链路保持计时器超时后， 如果任何一条休止链路的 RSSI比当前活跃链路的 RSSI 高出的部分，都不能超过链路切换阈值，则不进行链路切换。(4)正常情况下，当下列条件都满足时，进行链路切换。链路保持定时器超时；一条休止链路的 RSSI比当前活跃链路的 RSSI高出的部分，超过链路切换阈值；待切换休止链路的 RSSI没有超过链路饱和 RSSI;(5)

8、正常情况下，如果所有链路的RSSI都低于链路保持 RSSI,所有链路都会断掉。但是，为了在恶劣环境下保证业务的可用性，即便是上述情况发生，活跃链路也不会被切断。卜面对MLSP的切换过程给出具体说明。图2 MLSP切换过程图表1 MLSP切换过程表时间主链路从链路备注T0AP1AP1AP1 RSSI*数达至U了 Link Hold RSSI,建立了第 一个link 并作为主link 。T1AP1AP2,AP1AP2 的 RSSI 达至U了 Link Hold RSSI ,所以和 AP2建立了一个从linkT2AP1AP2,AP1,AP3AP3 的 RSSI 达到了 Link Hold RS

9、67; 所以和 AP3建立了一个从link, AP2 RSSI不断变强，但是没有满足Link Switch Margin ,所以不进行链路切换T3AP2AP2,AP3满足了 Link Switch Margin 和规则4 , AP2的信号最好，切换成主链路T4AP3AP2,AP3满足了 Link Switch Margin 和规则4 , AP3的信号最好，切换成主链路T5AP3AP2,和AP4建立了新的从LinkAP3, AP4T6AP2AP2,AP4, AP5和AP5建立了新的从 Link, AP3 信号超出了 LinkSaturation RSSI ,切换主链路到 AP2T7AP4AP4, AP5AP2 RSSI彳叶了 Link Hold RSSI ,切换主链路至UAP4T8AP4AP4, AP5此时，虽然 AP5的RSSI大于 AP4的RSSI,但由于Link Hold Timer没有超时，不发生链路切换T9AP5AP4, AP5Link Hold Timer超时，AP5的信号最好，切换主链路到AP5总结基于地铁的线性特点的覆盖和切换规则：(1)安装定向天线(2)采用车尾主接入H3c提供的ML