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，802.11a\g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/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。
图 3 MLSP处理流程
MLSP算法与标准802.11a/b/g/n切换算法的不同在于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。
3 切换过程分析
车载AP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）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。
下面对MLSP的切换过程给出具体说明。
图 4 MLSP切换过程图
表1 MLSP切换过程表
时间 | 主链路 | 从链路 | 备注 |
T0 | AP1 | AP1 | AP1 RSSI等参数达到了 Link Hold RSSI，建立了第一个link并作为主link。 |
T1 | AP1 | AP2,AP1 | AP2 的RSSI达到了 Link Hold RSSI，所以和AP2建立了一个从link |
T2 | AP1 | AP2,AP1,AP3 | AP3 北京地铁运营时间的RSSI达到了 Link Hold RSS，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 |
T3 | AP2 | AP2,AP3 | 满足了Link Switch Margin 和规则 4，AP2的信号最好，切换成主链路 |
T4 | AP3 | AP2,AP3 | 满足了Link Switch Margin 和规则 4，AP3的信号最好，切换成主链路 |
T5 | AP3 | AP2, AP3, AP4 | 和AP4建立了新的从Link |
T6 | AP2 | AP2, AP4, AP5 | 和AP5建立了新的从Link, AP3信号超出了 Link Saturation RSSI，切换主链路到AP2 |
T7 | AP4 | AP4, AP5 | AP2 RSSI 低于了 Link Hold RSSI ，切换主链路到AP4 |
T8 | AP4 | AP4, 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 |
T9 | AP5 | AP4, AP5 | Link Hold Timer超时，AP5的信号最好，切换主链路到AP5 |
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