基本介紹
- 中文名：無縫切換
- 外文名：Seamless Switching
簡述,MT與AP之間的互動,信息和數據的交換過程,切換失敗的情況,
簡述
在數字廣播中，在同一個頻道內切換不同的圖像格式，或者在一套HDTV節目和三套SDTV節目之間進行切換等，可以實現極柔性的節目編輯。在同一個頻道內對圖像格式進行切換的場合，在接收機中希望切換不要引起顯示的圖像不穩定。為了實現這一目的，發射和接收端必需要遵循一定的規則。在行數相同的編碼格式之間切換時對應比較容易。也就是說，對水平有效取樣點數、幅型比、比特速率的變更等來說，在參數切換時序列就已結束，可以進行新的參數的指定。但是，必須不對vbv_buffer_size進行變更和保證時間標記在前後序列中是連續的。
不同圖像格式(1080i，720p，480p，480i)問的切換，由於當MPEG的級不同時，收發緩衝器的尺寸要做改變，所以必須對緩衝器清零，要實現無縫切換是非常困難的。為此，在發射端產生滿足以下條件的數據流，可實現無縫切換的接收機在接收到該數據流時，才有可能實現完全的無縫切換。即使在不能實現無縫切換的場合，切換時在瞬間顯示凍結的畫面或者黑場畫面，儘量使切換過程不給人留下不舒服的感覺。
①圖像數據流的ES PID在切換前後必需是不同的番號。
②送出音頻碼控制描述符(video decode—control—descriptor)，指定切換後的格式。
③送出序尾碼(sequence end code)。
④讓PCR與時間標記(PTS、DTS)同步，在切換前後使PCR連續。
⑤在切換前約1s時送出新數據流的PMT。
⑥為了不使接收機的解碼緩衝器出現下溢，數據流的時隙應足夠地小。
MT與AP之間的互動
MT即移動終端，AP即無線接入點。WlAN的特點，是在網路底層，通過無線鏈路實現數據傳輸。在切換過程中，必須合理進行無線鏈路資源的管理。這一功能需要MT與AP之間，包括原AP和目的AP之間通過信令互動來實現。當MT發現正與之進行通信的APl不能提供足夠強度的信號以後，MT需要向AP1發出切換提示信號，AP1收到該信號後停止對MT傳送數據報。MT向新的接入點AP2請求切換，建立服務連結。同時AP2反饋連結結果，如果切換成功，MT斷開與AP1的連線，與AP2建立新的連結；如果不成功，則MT需在給定的時間內通知APl繼續使用AP1的服務連結，否則AP1需自動斷開與AP1的連線。其中主要包括MT啟動切換，以及AP2與MT之間的鏈路建立過程。
(1)MT啟動切換。當MT判斷系統需要進行鏈路切換時，MT啟動切換，其過程包括：MT向APl發出切換提示信息，APl停止對m傳送數據，並設定系統時鐘；當時鐘逾時，AP1釋放分配給MT的鏈路資源。
在這過程中，MT對數據傳輸的錯包率進行檢測，當錯包率達到一定的系統設定值時，MT需要對傳輸出錯的原因進行分析。若出錯是因為MT與APl之間的距離變大、信號電平下降產生的，MT會搜尋附近是否存在其他強信號的AP，如果MT搜尋到新的合適的服務接入點AP，則MT向APl發出切換提示的信號，從而啟動一次切換過程。APl收到MT的請求之後，需立即停止對MT傳輸數據，並設定一個系統時鐘。在時鐘規定的時間內，AP1將保留與冊的連結信息；若時鐘逾時，AP1釋放該連結資源，斷開與冊的連結。
MT根據檢測到的數據，分析是否切換和何時切換的算法是比較複雜的，因為它必須保證所檢測到的信號電平的下降不是因為瞬間的衰減，而是由於正在離開當前接人點。為此，MT在切換之前需要先對信號監視一段時間。但這段時間不能過長，否則在完成必要的切換操作之前，MT與AP之間的通信將由於信號太弱而中斷，從而影響數據傳輸的服務質量。
(2)AP2與MT之間的鏈路建立過程。AP2與MT之間的鏈路建立過程，包括：MT向AP2提出請求切換信號；AP2接受請求；MT與AP協商鏈路特性；MT、AP執行相關過程。
在這個過程中，AP2需要給MT分配鏈路資源，並與MT協商連結特性。如果AP2支持多種鏈路特性，MT可以根據自己的情況選擇其中之一；如果AP2隻支持一種鏈路特性，MT必須服從AP2的鏈路要求，否則切換失敗。當m確定向AP2切換後，向AP2發出請求切換信號，同時把與APl連線的基本信息作為請求切換信號的參數傳給AP2。AP2收到後，查看是否存在空閒的無線資源標識號(MAC id)，無線資源標識號是AP用來標識其正在服務的MT的，該標識號在不同AP中可以相同，但在一個AP中是唯一的。AP2如果有空閒的MAC id，就分配給MT，並作為AP2對請求切換的應答信息參數傳給MT；MT收到AP2應答信息後，需向AP2提出鏈路特性協商請求。MT與AP之間鏈路特性協商的內容，通常包括無線鏈路控制的版本、通信使用的頻率、編碼方式、是否加密、加密算法和是否需要鑒權等。取得一致後，MT和AP將根據協商的內容，執行下面全部或部分的過程：即密鑰的計算、鑒權認證和網路信息的互動等。AP完成了上述的所有過程之後，向MT傳送切換完成訊息，移動終端（MT）與AP之間的切換就此完成。
信息和數據的交換過程
當移動終端（MT）在AP1和AP2之間進行切換時，移動終端（MT）的網路層要與新連結接人點AP2的路由器的網路層進行通信。APl和AP2都是區域網路中的一個接人點，它們分別與一個路由器相連(也可能連在同一個路由器上)。當移動終端（MT）與AP2建立連線後，AP2需根據MT提供的API的信息，通過區域網路內部路由找到APl，請求APl將其與指定MT之問通信的狀態信息傳遞給AP2，從而AP2能夠盡最大可能保證移動終端（MT）與整個網路之間通信的連續性；同時，路由器1(R1)請求把切換髮生訊息及路由器2(R2)的地址信息告訴源地址路由器，源地址路由器更新路由表信息，按新的路由轉發數據報。
(1)AP2“鏡像”AP1的狀態。
AP2“鏡像”APl的狀態可分為以下幾步：R2廣播APl信息；R1把APl狀態信息告訴1t2；AP2“鏡像”APl的狀態。AP2與移動終端（MT）的連結建立以後，AP2向R2提供APl的網路信息，該信息是由移動終端（MT）向AP2發切換請求時提供的。R2先判斷AP1是否也與它相連，若與之相連，則R2轉發APl的狀態信息給AP2；否則R2將在區域網路內廣播包含APl的網路信息。R1根據收到的報文信息，先判斷R2是否合法，再從報文中取出R2的地址，然後把APl的狀態信息封裝成報文轉發給1t2。R2把數據報文分割成幀交給AP2，AP2從幀中分析、提取APl的狀態信息。
這個過程採用了所謂的“鏡像”法，即AP2將AP1中儲存的與移動終端（MT）通信的所有信息，包括APl的傳送、接受狀態、緩衝區中所有的數據報及序號原封不動地繼承過來。這樣做的好處是，當AP2與移動終端（MT）進行通信時，則將保持移動終端的傳送和接收狀態不變，移動終端的網路層感覺不到切換的發生，同時它還減少了切換過程中的時延，提高了切換過程中數據傳輸的服務質量。不足之處是，實現比較複雜，並當切換在很大範圍內發生時，時延也會隨之增加。
(2)AP1與路由器的信息互動。
AP1與路由器的信息互動可分為以下幾步：AP1將移動終端（MT）進行切換的信息通知R1；R1把R2地址告知源址路由器；搬“鏡像”R1的信息。AP1收到移動終端（MT）的請求切換提示後通知R1，Rl要收集AP1端的與MT通信的所有狀態信息。R1收到R2廣播的數據報之後，一方面把R2的地址通知源地址路由器，另一方面把自身的通信狀態(包括緩衝區中與移動終端（MT）有關的數據報，已傳送和收到的數據報等)以及收集到的APl的狀態信息等告訴R2。此時R2實際上也“鏡像”了R1中與特定MT有關的數據報處理狀態。
(3)AP2與路由器的信息互動。
AP2與路由器的信息互動可分為以下幾步：源址路由器更新路由表；1t2繼續與AP2通信。源址路由器收到R2的地址後更新路由表信息，便將與移動終端（MT）相關數據報的路由改為R2。對於已經送給R1的數據，傳送方需分兩種情況處理。如果傳送方已收到移動終端（MT）的應答，則傳送方認為數據已正確傳輸；否則傳送方重新傳送這些數據。R2需對收到的數據報進行處理，如果緩衝區有相同的，則丟棄該報文；否則把該報文放到緩衝區中，並對傳送方做出應答。在這個過程中R2繼續與AP2通信。
切換失敗的情況
在下面兩種情況下，系統認為切換失敗：
(1)當移動終端（MT）與新的接入點進行鏈路特性協商時，若兩者不能取得一致意見，比如移動終端（MT）不能支持接入點提出的功能，則切換失敗，移動終端（MT）自動斷開與新的接人點的連線。
(2)若AP因為資源不足或其他的一些原因不能接收切換請求信息，則它會送一個拒絕切換信息給移動終端（MT）。
切換失敗後，若MT能在給定時間內返回APl，則移動終端（MT）可以繼續與AP1的通信，但通信的質量將得不到可靠的保證。
