基于接收信號強度的垂直切換的研究_畢業(yè)設計論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　題 目：基于接收信號強度的垂直切換的研究</p><p>　　專 業(yè)： 網絡工程</p><p>　　日期： 2012年 3月14日至 2013年6月15日</p><p><b>　　摘 要</b></p

2、><p>　　未來的通信網絡是一個包含不同接入技術的異構網絡，能提供多種接入方式、傳輸速率、覆蓋范圍，以及對多種服務質量的支持能力等。作為異構網絡移動性管理技術中重要組成部分的垂直切換技術，用于保證用戶跨異構網絡移動時的會話連續(xù)性，已經成為了異構網絡中最具挑戰(zhàn)性的關鍵技術之一。</p><p>　　本文介紹了異構無線網絡資源管理技術及其研究意義，對異構無線網絡切換技術的理論和實現研究現狀進行了

3、分析，為本設計確定了方向；重點介紹了異構無線網絡垂直切換，研究分析垂直切換判決算法原理，并介紹幾個經典的垂直切換判決算法；研究基于接收信號強度的垂直切換算法，參考相關文獻，對后來的詳細代碼設計起到了提綱挈領的作用，并研究前人的基于MATLAB平臺下的MATLAB代碼，分別仿真出兩個網絡隨時間變化的接收信號強度變化圖和切換標志變化圖。</p><p>　　關鍵字：異構網絡；垂直切換；MATLAB；</p>

4、;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Future communication network is a heterogeneous contain different network access technologies that can provide a variety of access methods, transmission spe

5、ed, coverage, and quality of service support for a variety of ability. As a heterogeneous network mobility management technology an important part of the vertical handover technique used to ensure that users across heter

6、ogeneous networks session continuity when moving, heterogeneous networks has become the most challenging one of the key tech</p><p>　　This article describes the heterogeneous wireless network resource manage

7、ment technologies and their significance for heterogeneous wireless network switching technology the theory and implementation studies analyzed the current situation, is designed to determine the direction; focuses on th

8、e vertical handoff in heterogeneous wireless networks, research analysis of vertical handover decision algorithm, and introduced several classical vertical handoff decision algorithm; study is based on the r</p>&

9、lt;p>　　Key words：heterogeneous networks；vertical handoff；MATLAB</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.1異構網絡融合發(fā)展2&

10、lt;/p><p>　　1.1.2移動性管理技術2</p><p>　　1.1.3異構網絡切換技術3</p><p>　　1.2無線通信仿真建模3</p><p>　　1.3異構網絡切換技術研究現狀4</p><p>　　第二章 異構無線網絡資源管理技術概述7</p><p><

11、;b>　　2.1引言7</b></p><p>　　2.2異構無線網絡融合架構8</p><p>　　2.3無線網絡資源管理12</p><p>　　2.3.1 移動通信網絡資源管理12</p><p>　　2.3.2異構無線網絡資源管理14</p><p>　　2.4垂直切換15<

12、/p><p>　　2.4.1切換分類15</p><p>　　2.4.2切換階段17</p><p>　　2.4.3切換算法20</p><p>　　第三章 垂直切換算法仿真設計22</p><p>　　3.1系統(tǒng)仿真的目的和方法22</p><p>　　3.1.1仿真目的22&l

13、t;/p><p>　　3.1.2仿真工具22</p><p>　　3.1.3仿真方法23</p><p>　　3.2異構網絡垂直切換算法仿真設計24</p><p>　　3.3 LTE和WIMAX垂直切換仿真結果和分析24</p><p>　　第四章 總結31</p><p><

14、;b>　　結束語32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b>

15、</p><p>　　隨著無線技術與網絡技術的發(fā)展以及第三代移動通信網絡技術在全球范圍內逐步開始商用，越來越多的研究學者和廠商開始認識到：未來的無線網絡不可能像第三代移動通信網絡研究之初人們所設想的那樣；由某一種特別先進的無線技術所組成的統(tǒng)一技術、統(tǒng)一管理的網絡，而只能是多種技術、多種網絡互相融合所形成的具有多種接入方式、提供多種傳輸速率和多種服務質量要求的多種業(yè)務的異構網絡的聯合體。比如：蜂窩系統(tǒng)覆蓋范圍廣，可

16、以保證用戶與網絡之間的不間斷連接性，且在高速移動的情況下，也能保證穩(wěn)定的服務質量。但是，數據傳輸速率相對比較低，某些服務量比較大的區(qū)域，可能由于網絡的容量有限，無法保證比較好的服務質量；而WLAN系統(tǒng)的覆蓋范圍小，只存在于熱點地區(qū)，但是數據傳輸速率高，可以實現寬帶接入。從當前網絡通信發(fā)展的趨勢來看，具有不同特性的無線網絡將長期共存，網絡帶寬的差異性也將持續(xù)或加大。為了充分利用不同網絡技術的優(yōu)點來滿足移動用戶對QoS(Quality of

17、 Service，服務質量)的需求，很多學者提出了異構網絡的融合方案，與此同時，3GPP(Third Generation Patnership Project，第三</p><p>　　不同無線網絡的融合作為未來無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢得到了眾多關注和研究，以解決多種接入技術共存的背景下，如何能更好地為用戶提供無縫的、有差別的服務，同時提高日益緊張的無線資源的利用率問題。</p><p>

18、　　1.1 課題背景 </p><p>　　為了滿足用戶的移動性需求，向用戶提供跨異構網絡的無縫業(yè)務，支持用戶跨異構網絡的無縫漫游和切換，支持異構的移動性管理技術成為未來基于全架構的異構網絡融合中必須解決的重要問題之一。在技術演進的過程中，未來的移動性管理技術所涉及的研究背景擴展至包括各種無線接入技術在內的泛在、異構網絡環(huán)境。這些研究背景的變遷也給移動性管理技術帶來了全新的挑戰(zhàn)。</p><

19、p>　　首先，傳統(tǒng)的移動性僅限于同一個終端在物理移動過程中的終端移動性（如2G(Second Generation，第二代移動通信)的蜂窩移動通信網），而在未來的移動性中，用戶可以使用多模終端、甚至將多個不同終端構成個域網，跨越異構網絡邊界、跨越運營商、跨越業(yè)務提供商進行漫游，其中除了終端移動性，還包括會話移動性、業(yè)務移動性、網絡移動性等。</p><p>　　其次，傳統(tǒng)的移動性管理技術只是特定網絡技術的一

20、個側面，通過網絡內的部分功能實體和相關協(xié)議實現，例如蜂窩移動通信網中的移動性管理功能。而未來的移動性管理技術則在廣泛融合的環(huán)境中，成為跨越各種異構網絡、同時涵蓋網絡、業(yè)務、終端等各個側面的綜合技術。</p><p>　　1.1.1異構網絡融合發(fā)展</p><p>　　層出不窮的無線通信系統(tǒng)為用戶提供了異構的網絡環(huán)境，包括無線個域網(如Bluetooth)、無線局域網(如Wi一Fi)、無線城

21、域網(如WIMAX)、公眾移動通信網(如ZG!3G!B3G)、衛(wèi)星網絡，以及AdHoe網絡、無線傳感器網絡等。盡管這些無線網絡為用戶提供了多種多樣的通信方式、接入手段和無處不在的接入服務，但是，要實現真正意義的自組織、自適應，并且實現具有端到端QoS保證的服務，還需要充分利用不同網絡間的互補特性，實現異構無線網絡技術的有機融合。</p><p>　　異構網絡融合是下一代網絡發(fā)展的必然趨勢。在異構網絡融合架構下，一

22、個必須要考慮并解決的關鍵問題是：如何使任何用戶在任何時間任何地點都能獲得具有QoS保證的服務。異構環(huán)境下具備Qos保證的關鍵技術研究無論是對于最優(yōu)化異構網絡的資源，還是對于接入網絡之間協(xié)同工作方式的設計，都是非常必要的，已成為異構網絡融合的一個重要研究方面。目前，異構網絡融合的研究主要集中在無線資源管理和移動性管理兩方面。傳統(tǒng)移動通信網絡的無線資源管理算法己經被廣泛地研究并取得了豐碩的成果，但是在異構網絡融合系統(tǒng)中的資源管理由于各網絡的

23、異構性、資源和用戶需求的多樣性和不確定性，給該課題的研究帶來了極大的挑戰(zhàn)；同時，異構網絡間的移動性管理的研究也成為異構網絡融合的關鍵，安全機制、位置管理、切換控制、互操作控制等重要控制功能嚴重影響著異構網絡無縫覆蓋程度以及用戶在異構網絡間安全、無縫地切換。 </p><p>　　1.1.2移動性管理技術</p><p>　　移動性管理技術最初源自蜂窩移動通信網絡。在技術演進的過程中，未來的

24、移動性管理技術所涉及的研究背景擴展至包括各種無線接入技術在內的異構網絡環(huán)境。同時，業(yè)務、網絡、終端之間的關系也經歷了從獨立到融合再到協(xié)同的發(fā)展過程。這些研究背景的變遷也給移動性管理技術帶來了全新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　移動性是用戶的迫切需求，移動性管理也成為未來通信技術發(fā)展中的關鍵技術。近年來，異構移動性管理技術引起了越來越多的關注，相關研究成果也日益豐富。各大國際標準組織、產業(yè)界的各大公司，以及很多相關研

25、究組織都把移動性管理作為其面向未來泛在、異構網絡研究的重要組成部分，包括電信領域中致力于NGN(Next Generation Network，下一代網絡)研究的ITU一T(ITU Telecommunication Standardization Sector，國際電信聯盟遠程通信標準化組)、ETSL(European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標準協(xié)會)和致力于3G研究的3

26、Gpp，互聯網領域中的IETF(The Internet Engineering Task Force，互聯網工程任務組)和MWIF(Mobile Wireless Internet Forum，移動無線互聯網論壇)，以及IEEE(Institut of Electrical and Eleetronics Engineers，電氣電子工程師協(xié)會)、WWRF(Wir</p><p>　　1.1.3異構網絡切換技術

27、</p><p>　　切換是移動性管理中的關鍵技術之一。跨越異構接入網絡的垂直切換更是未來泛在網絡移動性管理中的研究重點，用于保證用戶跨異構網絡移動時的會話連續(xù)性。在未來泛在、異構的網絡環(huán)境中，切換的種類也由于網絡的異構性、應用場景的多樣性而變得豐富多彩，并且具有了一些新的特征，例如，允許用戶根據個人偏好或QOS的考慮主動發(fā)起切換，切換中允許用戶參與控制等。同時，用戶的接入也將有更多的選擇。在處于多個網絡同時可以

28、接入的場景中，對于一個多模終端用戶來說，在綜合考慮用戶業(yè)務要求、網絡資源的有效利用等各種因素的條件下，如何自動選擇、切換到一個更適合的網絡服務，是異構網絡移動性管理中一項重要的研究內容，也是未來移動無線網絡實現多網融合的關鍵和核心技術之一。</p><p>　　傳統(tǒng)意義上的切換過程在采用同一技術的同構網絡內部或同構網絡之間進行，通常也稱為水平切換(Horizontal Handoff)。垂直切換(Vertical

29、 Handoff)是采用不同技術的網絡之間的切換。與水平切換相比，垂直切換對切換系統(tǒng)提出了更高的要求，其中最大的挑戰(zhàn)是網絡的異構性。不同技術的網絡在服務類型、收費及網絡條件等方面存在較大差異，傳統(tǒng)的切換決策機制不能直接應用于異構網絡之間的切換。以UMTS和WLAN的垂直切換為例。當用戶從UMTS系統(tǒng)進入WLAN的覆蓋范圍后，由于UMTS和WLAN在空間接口上采用的技術和標準不同，當二者間切換時，沒有可比較的信號強度來輔助切換，在水平切換

30、中利用信號的衰減來觸發(fā)切換的方式在垂直切換中不適用。異構網絡切換決策需要“聯合”控制思想的指導，需要考慮更多的決定因素，包括信號強度、覆蓋范圍、網絡負載、業(yè)務帶寬等?？紤]到異構網絡中無線資源具有差異性，不同無線接入網絡中影響資源分配的因素不易統(tǒng)一量化表示，難以進行比較，因此需要用數學方法及模型進行分析。</p><p>　　1.2無線通信仿真建模</p><p>　　通信系統(tǒng)仿真通常分為鏈

31、路級仿真(Linklevel)與系統(tǒng)級(Systemlevel)仿真兩大類。鏈路級仿真關注的是發(fā)射機與接收機之間的單一鏈路，而系統(tǒng)級仿真的目標是提高整個系統(tǒng)的總體性能，需要考慮到所有用戶和基站。</p><p>　　鏈路級仿真是通過對物理層和鏈路層傳輸的建模，輸出錯誤概率和信干噪比(SINR)的關系。通常采用的錯誤概率為BER(誤比特率)或BLER(誤塊率)或FER(誤幀率)。一個好的鏈路級性能是達到好的系統(tǒng)級性

32、能的必要條件但并不是充分條件。</p><p>　　系統(tǒng)級仿真基于鏈路級仿真，可分為靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真2類。靜態(tài)仿真的原理是采用蒙特卡羅(MonteCarlo)方法:在特定配置下，靜態(tài)仿真產生不同的場景(快照)并通過迭代過程達到穩(wěn)定狀態(tài)。通過獲得足夠多次的快照可獲得系統(tǒng)平均性能。在靜態(tài)仿真中時間是固定的，因此仿真速度較快，仿真也比較容易。靜態(tài)仿真不能仿真RRM算法，因為這些算法都是與時間相關的。動態(tài)仿真更適合于模

33、擬真實系統(tǒng)的運行，比靜態(tài)仿真更加準確但更復雜，同時也需要更多的時間搭建及運行。在動態(tài)系統(tǒng)級仿真中，網絡元素(包括傳播環(huán)境)和算法都必須按照其功能和要求建模。系統(tǒng)級性能與很多因素有關，例如系統(tǒng)結構、參數選擇、用戶特性和業(yè)務特性等。RRM(無線資源管理)算法也對系統(tǒng)級性能起著至關重要的作用，例如接入控制、功率控制、資源分配算法和切換策略等。</p><p>　　1.3異構網絡切換技術研究現狀</p>&

34、lt;p>　　國內外現有的切換技術主要針對水平切換環(huán)境，切換判決策略的研究主要集中于同構網絡領域，而對異構網絡間的垂直切換的研究近年來才有所發(fā)展。垂直切換是一個相當復雜的過程，它要求低時延、低功耗、占用盡可能小的帶寬，對無線接入技術、信號檢測、信道分配和無線資源優(yōu)化管理都提出了更高要求。其中，切換控制方案將關系到整個異構網絡的正常運行，方案不正確，輕則引起通信質量下降、產生諸如乒乓效應等問題，重則造成通信的中斷，在實時業(yè)務通信時會

35、帶來嚴重后果。目前的無縫切換主要包括兩個方面：基于網絡層方法與基于上層方法。網絡層方法主要是建立在 IPv6和移動 IPv4 標準上。要求 Internet 上的一些代理為移動主機配置數據中繼以及數據重傳。因特網草案文件介紹了不同的切換方法。其中快速切換通過預測移動節(jié)點的移動，并且發(fā)送數據包的多個副本到移動節(jié)點可能移動的地方的方式實現；大多數上層方法都是在傳輸層上的會話層執(zhí)行以保證下層能夠透明地連接到應用層；在切換時通過附加控制結構傳輸

36、必要的狀態(tài)信息，這樣在切換時，運行在移動節(jié)點上的應用程序能保持較低的延遲、最小的中斷概率和減小的數據包丟失率。</p><p>　　近年的國際國內會議也有論述垂直切換判決策略的論文，但只是達成了一些共識，尚未有完善方案。</p><p>　　文獻[1]作者提出了一種基于激活策略的切換判決方法，該策略引入了一個代價函數，該函數由一些待操作網絡的特性決定。把平衡帶寬利用放在首位，使在同一時間進

37、行相同切換的移動臺分散化，避免了切換過程不穩(wěn)定的問題。基于切換開銷和潛在網絡使用持續(xù)時間判斷是否進行切換。文獻[2]中提出了一種基于功率消耗的垂直切換算法，該算法僅考慮移動用戶的功率消耗，為了最大化電池消耗，移動用戶根據可利用網絡的功率消耗的最小值選擇發(fā)射和接收鏈路。該策略假設兩種不同網絡具有緊密的整合，即兩種網絡像一個整體進行合作。但是由于移動用戶可能從不同的網絡同時發(fā)射和接收信號，因此該系統(tǒng)的復雜度較高。文獻[3]中，垂直切換判決被

38、表示為一個模糊多屬性判決(MADM， Multiple Attribute Decision Making)問題，提出的算法由兩部分組成，第一步應用模糊邏輯推理系統(tǒng)處理多標準問題，然后應用一個模糊多屬性判決網絡選擇函數確定合適的接入網絡。文獻[4]在網絡中引入了一個本地業(yè)務服務器(LSS， Location Service Server)為移動終端提供周圍可利用網絡的信息，如覆蓋面積、帶寬、傳輸延時。LSS</p><

39、;p>　　文獻[5]根據模糊多屬性判決提出了兩種垂直切換判決方法，即簡單加權算法(SAW， Simple Additive Weighting)，和基于熵權的逼近理想解的排序方法 (TOPSIS， Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)。通過一種主動應用導向的判決方法，能夠使移動終端在正確的時間切換給最適宜的網絡，以最小化網絡資源的消耗。證明了

40、這種方法優(yōu)越于被動切換方法。文獻[6]采用了五種網絡結構對垂直切換算法進行研究，提出了一種基于神經網絡的判決算法滿足用戶的帶寬要求。文獻[7]通過神經網絡和模糊推理作出更為準確的垂直切換判斷。但是這類算法的復雜度大，而且神經網絡需要預先學習對計算能力有限的移動設備并不適合。文獻[8]中用層次分析法(AHP， Analytic Hierarchy Process)和灰關聯分析方法(GRA， Grey Relational Analysis

41、)對垂直切換的網絡選擇進行建模。并提出一個具體例子解釋這種方法，最后對該方法的敏感性進行了討論。文獻[9]對四種垂直切換算法即乘法指數加</p><p>　　綜合上面分析，就現有研究而言，垂直切換技術在切換性能、切換判決和互操作控制等方面仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)，現有研究還存在明顯的不足：一是切換性能的優(yōu)化。垂直切換要保證與底層接入技術的無關性，必須在高層實現，而這種高層的通用性又必然帶來性能上的損失。二是高效、可行的

42、切換判決方法。垂直切換判決是典型的多標準判決問題，現有研究存在可行性差、乒乓效應顯著、不利于網絡資源有效利用等缺點。</p><p>　　第二章 異構無線網絡資源管理技術概述</p><p>　　下一代無線網絡將是融合多種接入技術的異構無線網絡，各接入網絡在技術和業(yè)務能力方面有很大差異而又具有互補特性，無線資源管理技術是實現異構無線網絡真正融合的關鍵技術之一。本章首先對目前廣泛研究的

43、異構無線網絡融合架構模型進行了闡述。其次，對移動通信網絡中的無線資源管理技術進行了總結，介紹了異構無線網絡資源管理。最后，重點介紹了垂直切換這種異構無線網絡資源管理關鍵技術。本章旨在闡述異構無線網絡中的資源管理技術研究的相關背景知識和關鍵技術，并對其新進展和面臨的挑戰(zhàn)進行了較為全面的總結和介紹。 </p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　隨

44、著無線通信業(yè)務需求的不斷發(fā)展，無線網絡快速演進并大量成功部署。下一代無線網絡將是無線個域網(wPAN)、無線局域網(WLAN)、無線城域網(WMAN)、無線廣域網(WWAN)、以及自組織網絡(Ad Hoc)等多種異構接入網絡并存的異構無線網絡。這些無線接入技術由不同標準化組織制定，通常在覆蓋范圍、接入速率、容量、移動性和業(yè)務特性等方面有著很大差異，其適用的場景各有側重，彼此之間很難相互替代，所以在分析異構無線網絡資源管理關鍵技術問題之前

45、，需要首先考慮異構無線網絡系統(tǒng)的結構模型，從而根據特定的網絡模型和應用場景給出相應的算法機制和性能分析。</p><p>　　傳統(tǒng)通信網絡無線資源管理(RRM，RadioResoureeManagement)的目標是在有限帶寬的條件下，各種資源管理機制(接納控制、切換技術、功率控制、信道分配、調度技術、負載均衡等)盡力而為地為其網絡內無線終端用戶提供服務質量(QoS，Quality of Serviees)保障。

46、而未來的異構無線網絡資源管理則是一組網絡的控制機制的集合，采用統(tǒng)一的方式進行集中管理，支持網絡信息共享、資源共享，從而實現無線資源的聯合優(yōu)化利用，因此未來異構無線網絡的資源管理是一種聯合管理的形式。</p><p>　　接納控制作為無線資源管理的一種重要技術，綜合分析當前的網絡狀態(tài)(包括已接納用戶的狀態(tài)信息、新進用戶的資源要求)，判定當前網絡的可用資源是否滿足新進用戶的QoS需求，從而保證允許接入的用戶的服務質量

47、。傳統(tǒng)的接納控制策略，基本著眼于單一方面進行接納控制判決，沒有考慮到異構無線網絡中不同網絡間的差異和不同類型業(yè)務的QoS需求差異，無法適應異構融合網絡中多網絡、多業(yè)務的特點。在異構無線網絡中，不僅同樣存在單接入網絡系統(tǒng)容量有限的問題，而且增加了如何優(yōu)化使用多接入網絡和垂直切換的問題。當新的連接到達時，異構無線網絡的接納控制策略需要判斷發(fā)起連接請求的網絡和互聯的其它網絡是否有空閑資源，遵循怎樣的策略機制來判決是否接納當前連接請求。另外，垂

48、直切換不僅能夠保證多接口終端用戶的無縫漫游，而且可以為用戶選擇更好的接入網絡以滿足其服務質量要求，同時優(yōu)化異構無線網絡資源的使用。</p><p>　　在本章中，首先介紹了四種典型的異構無線網絡融合架構及其特點。其次，對無線資源管理技術進行闡述，包括移動通信網絡中的資源管理關鍵技術，異構無線網絡資源管理的特點及研究進展。然后，對移動通信網絡中的接納控制研究進行了歸納總結，介紹了異構無線網絡接納控制面臨的挑戰(zhàn)及研究

49、現狀。再次，介紹了異構無線網絡中特有的垂直切換機制，為后續(xù)章節(jié)算法的提出奠定基礎。最后，對異構無線網絡資源管理進行小結，并進一步印證本文的選題意義及貢獻。</p><p>　　2.2異構無線網絡融合架構</p><p>　　典型的未來無線通信網絡以3G為代表的遠距離無線接入和以WLAN為代表的短距離無線接入的混合接入方法為主，其它接入方法如2G、2.5G、衛(wèi)星通訊等為輔，構成多重疊多交叉的

50、無線網絡覆蓋向用戶提供泛在、無縫服務，使得用戶在任何地方都可以接受運營商提供的無線接入服務，而且在用戶漫游時可獲得與歸屬業(yè)務區(qū)內完全相同的無線通信服務的能力，因此對網絡融合技術提出了新的要求。</p><p>　　以蜂窩網絡為參考網絡，目前廣泛研究的典型的異構網絡互聯場景包括以下幾種情形:蜂窩網絡同短距離無線局域網(如WLAN)的互聯，基于不同制式蜂窩網絡間的互聯(如GSM和UMTS的互聯，TD—SCDMA與WC

51、DMA混合組網等)，蜂窩網絡及其演進版(LTE，Long一Term Evolution)和WIMAX的混合組網，蜂窩網絡和自組織網絡(Ad Hoc網絡)的互聯等。典型互聯場景有:</p><p>　　(l)蜂窩網絡同WLAN的互聯</p><p>　　無線通信系統(tǒng)正在向無縫融合的異構網絡體系發(fā)展演進，WLAN由于能夠提供較高的數據傳輸速率而被用來與蜂窩網絡進行融合，作為蜂窩網絡在熱點地區(qū)

52、的高速數據傳輸網絡，為用戶提供高速率數據服務。二者互聯可以有效互補各自的優(yōu)缺點以增加網絡覆蓋和容量，目前已經達成共識。相對蜂窩技術而言，WLAN的覆蓋范圍較小，通常作為蜂窩網絡的末端子網或可獨立工作的網絡，部署在室內和機場!賓館等熱點地區(qū)。兩種網絡接入技術各有所長，實現互聯互通的融合，應用前景廣闊。目前典型的互聯架構有GPRS一WLAN互聯，3GPP一WLAN互聯，3GPPZ一WLAN互聯等。</p><p>　

53、　歐洲電信標準協(xié)會(ETSI定義了兩種互聯方案:緊耦合(Tight Coupling)架構和松耦合(Loose CouPling)架構。以WLAN和UMTS網絡互聯為例，在緊耦合架構中，WLAN直接連接到蜂窩網絡的核心網，作為3G核心網的無線接入網(RAN)之一。在這種情形下，WLAN的數據需要通過蜂窩網的核心網絡傳送到外部的數據網絡中。緊耦合架構的優(yōu)點是可以重復利用UMTS執(zhí)行移動性管理相關問題，例如路由、認證、切換、計費等。WLA

54、N可利用蜂窩網強大的用戶數據庫，對垂直切換僅需要有限數量的實體，而且大量決策處理需要的信息很容易得到，從而在這種耦合方式下信令數據和傳輸延遲都得到改善。緊耦合架構的不足之處在于UMTS的帶寬遠低于WLAN，容易造成數據在UMTS和WLAN之間互傳時的帶寬瓶頸，并且對于已有的不能支持UMTS協(xié)議的WLAN用戶終端而言，無法使用緊耦合架構。對于松耦合架構，WLAN可看作是蜂窩接入網的補充部分，同蜂窩網的核心網絡之間沒有數據接口。松耦合方式對

55、己有的WLAN用戶而言要求添加的新功能最少，具有很強的實用性。松藕合方式的缺點是需要為實現WLAN和UMTS的集成而引入新</p><p>　　3GPP也通過了WLAN和蜂窩網絡互聯的工作項目(workftem)，在3GPP Release6的規(guī)范中定義了六種互聯方案模式，包括1.公共計費與客戶情形；2.基于3GPP系統(tǒng)的接入控制與計費；3.接入3GPP中基于包交換的服務；4.服務的一致性、連續(xù)性；5.服務的無縫

56、性；6.接入到3GPP的電路交換服務中。每一種方案相比前一種方案在互聯緊密程度上更進一步。在模式1最簡單的互通方式中，僅對客戶關系上是統(tǒng)一的，用戶收到移動運營公司的同一帳單，帳單包括蜂窩網絡和WLAN業(yè)務，但兩個網絡安全機制可完全獨立；在模式2中，WLAN作為移動蜂窩網絡互補網絡，其認證和計費需要用移動蜂窩網絡的歸屬位置寄存器(HLR)和AAA等，WLAN流量出口直接連接到城域網；在模式3中，WLAN認證和計費與模式2類似，其業(yè)務流量出

57、口將由移動蜂窩網絡的分組域網關負責；在模式4中，WLAN可以直接訪問移動蜂窩網絡所有業(yè)務；在模式5中，WLAN切換受到移動蜂窩網絡的控制，其語音業(yè)務可以切換到移動蜂窩網絡中；在模式6中，WLAN無線資源和移動蜂窩網絡中無線資源將被統(tǒng)一調度。</p><p>　　(2)基于不同制式蜂窩網絡間的互聯</p><p>　　基于不同制式蜂窩網絡間的互聯方式有GSM一UMTS的互聯和TD一SCDMA

58、與WCDMA的混合組網。由于當前GSM已經廣泛部署，而UMTS網絡正處于規(guī)模部署中，因此基于二者制式的網絡在相當長的時間內會共存。UMTS標準允許用戶根據其當前所處的位置，在UMTS和GSM的基站之間漫游;并且標準還允許用戶在二者基站之間的會話切換。這種形式的互聯使得用戶在移動過程中時刻保持連接?？紤]TD—SCDMA與WCDMA的混合組網，通常包括TD—SCDMA疊加在WCDMA網絡上，以及TD—SCDMA與WCDMA互為補充的兩種類型

59、的混合組網方案"第—種方案的特點是WCDMA能夠保持地理上的連續(xù)覆蓋，更大程度上體現了WCDMA的發(fā)展利益，但也將在兩種制式的協(xié)調發(fā)展、雙模終端研發(fā)、頻率干擾等方面面臨許多實際挑戰(zhàn)"第二種混合組網方案的發(fā)展思路是利用TD—SCDMA作為城區(qū)中的唯—3G制式熱點，以較高的頻譜效率提供針對非對稱、高速率的數據業(yè)務以及大話務量業(yè)務的承載，這種方案更大程度上體現了TD—SCDMA的發(fā)展利益"這種方案也需要雙模手機終

60、端的支持，同時該方案決定了在實際網絡運營中兩種制式網絡的邊界難以完全清晰界定</p><p>　　(3)蜂窩網絡及其演進版(LTE)同wiMAX的混合組網</p><p>　　作為一種新興網絡，WIMAX/IEEE802.16e用于滿足高速率數據傳輸需求的通信環(huán)境，和現有無線網絡的互聯互通，不僅是對現有無線網絡的一種補充，而且可以充分利用現有無線網絡的核心網，減少WIMAX系統(tǒng)核心網的投資

61、；可以充分挖掘現有網絡的用戶信息，共用現有網絡的計費、鑒權和加密機制；并且充分依托現有網絡和業(yè)務平臺的資源，開展新業(yè)務等。WIMAX/IEEE802.16e和3G都能提供一定移動性條件下的數據服務，形成一定范圍內競爭和互補的局面。因此，二者的融合、業(yè)務的定位以及未來的發(fā)展都是值得進一步研究的問題。</p><p>　　考慮禍合程度從淺入深，移動蜂窩網絡和WIMAX網絡的融合可以參考3GPP規(guī)定的六種互聯模式:1.

62、統(tǒng)一計費和用戶管理模式，2.基于移動蜂窩網絡的WIMAX網絡認證和計費模式，3.WIMAX網絡接入移動蜂窩網絡的標準分組域業(yè)務模式，4.業(yè)務一致性和連續(xù)性的模式，5.無縫的分組域業(yè)務模式，6.WIMAX接入到移動蜂窩標準電路域模式。</p><p>　　如果混合組網，WIMAX可以通過上文ETSI規(guī)定的兩種方式和現有無線通信網絡互聯，即緊禍合和松禍合兩種方式。松耦合對現有網絡改造較小，WIMAX直接利用現有網絡的

63、AAA(認證、鑒權和計費)服務器，避免WIMAX數據流經過現有網絡的核心網。這種方式保證了WIMAX和現有網絡相互獨立，并且可以使用移動IP支持網間的移動性，但這會導致較高的時延。在WIMAX中建議采用跨層路由協(xié)議(在IEEE802.21協(xié)議中稱為2.5層路由協(xié)議，位于傳統(tǒng)路由層和MAC層之間)來減少WIMAX不同基站切換時的延遲，但是無法減少網間的切換延遲，所以這種模式對實時性要求非常高的業(yè)務來說是一大挑戰(zhàn)。松耦合模式下兩種網絡共享A

64、AA服務器，使得不同網絡在混合的網絡環(huán)境下使用一致的用戶鑒權機制，從而可以使運營商更好的建立自有的業(yè)務模式，充分利用原有計費系統(tǒng)和客戶關系。在網絡部署上，WIMAX組網可以先期考慮采用3GPP規(guī)定的第一種模式，再通過移動蜂窩網絡升級，逐步演進到第四種和第五種模式，而模式六則是終極發(fā)展目標。WIMAX終端認證計費功能都在移動蜂窩系統(tǒng)中相應的設備中實現。在松耦合場景下，WIMAX移動性管理由WIMA</p><p>

65、　　此外，3GPP組織也在積極開展3G的長期演進項目(LTE)的研究，針對WIMAX/低移動性寬帶IP接入0的定位，LTE提出了相應的需求，如相似的帶寬!數據率和頻譜效率指標，對低移動性進行優(yōu)化，只支持PS域，強調廣播、多播業(yè)務等。WIMAX和LTE兩種無線技術的融合具有潛在的優(yōu)勢及可能性，從運營的角度看，WIMAX的目標是要提供一種城域網區(qū)域的點對多點的寬帶無線接入手段，3G及LTE則定位于無線廣域網的范疇。WIMAX可以作為3G及L

66、TE網絡的補充，在高速無線寬帶接入領域發(fā)揮作用。從技術的角度看，兩者物理層[8J都采用了相似的先進技術，如OFDM、MIMO、自適應鏈路層技術以及分等級的多種QoS保證機制。兩者都設計為基于全lP核心網的蜂窩式網絡結構，在無線接入網絡的結構方面均弱化基站控制器設備實體，采用公共無線資源管理控制基站等概念，這些都為網絡的互聯和融合機制的研究及設計提供了良好的條件，如網絡負載均衡、動態(tài)頻譜分配、系統(tǒng)間無損的垂直切換等。</p>

67、<p>　　(4)蜂窩網絡和Ad Hoc網絡的互聯</p><p>　　在蜂窩系統(tǒng)中引入自組織Ad Hoc通信方式，用戶終端通過自組織方式和蜂窩方式共同來完成通信過程，允許終端之間通過中繼(Relay)轉發(fā)直接進行通信及組成局域子網"用戶通過其他用戶的中繼轉發(fā)最終接入蜂窩網絡進行通信，例如當某些用戶所處的小區(qū)擁塞或用戶不在覆蓋區(qū)域內時，可以借助其他終端或中繼節(jié)點的轉發(fā)功能接入基站，這就是系統(tǒng)

68、中的兩種通信模式聯合進行工作的情況。AdHoc網絡作為一種對等網絡，由于其組網靈活、不需要基礎設施，越來越顯示出其作為一種新的接入手段的優(yōu)越性。首先，能夠對現有的無線通信系統(tǒng)中的盲區(qū)起到覆蓋作用。在一些網絡接入點(基站BS或者接入點AP)覆蓋有限或信號很弱的地區(qū)，通過其它處于接入點與移動終端間的中繼節(jié)點轉發(fā)，將有效提高信號的覆蓋。其次，可以對網絡的負載起到均衡作用?，F有的無線系統(tǒng)中，各無線覆蓋區(qū)業(yè)務量不平衡且動態(tài)變化，引入自組網的動態(tài)中

69、繼，將當前業(yè)務區(qū)的流量分流到周邊業(yè)務，有效地緩解了由于容量飽和而造成的業(yè)務阻塞和切斷鏈。第三，對于距離比較近的移動節(jié)點，可以通過自組網直接通信，減少系統(tǒng)負擔，提高系統(tǒng)的總容量。最后，提高移動節(jié)點接入無線系統(tǒng)的速率。</p><p>　　由于Ad Hoc的自組織和自維護性能，目前蜂窩網絡和Ad Hoc的融合受到了廣泛的關注，由于Ad Hoc獨特的結構特點，它與蜂窩網絡的融合架構有多種不同方案。國內外許多研究機構針對

70、兩種網絡互聯系統(tǒng)展開研究，其中主要包括:MCN，UVAN，iCAR，Sphinx等。支持中繼的蜂窩和自組織集成系統(tǒng)(iCAR)將Ad Hoc作為蜂窩網絡的補充來解決熱點地區(qū)的網絡擁塞，同時提高系統(tǒng)的頻譜利用率。統(tǒng)一的蜂窩與Ad Hoc網絡(UCAN)與iCAR的思路類似，在數據傳輸速率降低時通過在信號較強的地方用代理機接收數據，并通過高速的IEEE802.n協(xié)議向客戶端發(fā)送數據來實現高速的數據連接。以上兩種方法都是通過設置中央控制式網絡

71、的半固定節(jié)點為Ad Hoc節(jié)點提供一定的服務，其主要目的還是充分利用原有網絡的資源，用蜂窩網的中央管理機制來提高Ad Hoc的網絡管理和控制，從而提高Ad Hoc的性能。這種方案是目前為數不多的充分利用Ad Hoc網絡特點的網絡。Sphinx項目在網絡仿真平臺NS-2中對他們提出的混合網絡模型進行了仿真，結果表明該混合網絡模型在吞吐量和功耗方面優(yōu)于傳統(tǒng)的蜂窩網模型。</p><p>　　上述文獻涵蓋了多種異構網絡

72、互聯領域，國外的一些研究人員亦己提出一些新型的網絡模型。但這些模型更多的是針對網絡的某一具體應用而提出，它們所帶來的性能優(yōu)勢也是局部的。例如，基于無線局域網的熱點模型是專為解決蜂窩網覆蓋盲區(qū)及擁塞區(qū)而設計，Ad Hoc。模式的iCAR模型僅僅是為蜂窩網流量均衡問題而設計，不具備擴展性等。在現有網絡架構中還有很多問題未能統(tǒng)一，例如網絡中是否設置專用的中繼節(jié)點，多種通信方式是否使用同樣的無線資源等。同時，網絡互聯引入了系統(tǒng)負荷的額外量，尤其

73、對引入自組織方式的必要性的定量分析，比如對系統(tǒng)容量和彌補覆蓋缺陷等問題的研究。因此，必須綜合考慮各項網絡性能，針對不同的通信場景和服務需求才能構造出具有較高網絡優(yōu)勢的框架結構，仍然需要更深層次地把握和認識網絡融合中的關鍵技術，對存在的諸多開放式課題，開展更為深入的具體研究。</p><p>　　2.3無線網絡資源管理</p><p>　　在各種移動通信網絡中，有效地提高無線資源利用率一直是

74、研究的熱點問題。本節(jié)首先介紹傳統(tǒng)無線通信網絡資源管理，然后介紹異構無線網絡資源管理的特點及研究進展。</p><p>　　2.3.1 移動通信網絡資源管理</p><p>　　無線資源管理(RRM，Radio Resource Management)的目標是在有限資源(如帶寬、功率或干擾受限)的條件下，為網絡內無線用戶終端提供服務質量保障，其基本出發(fā)點是在網絡話務量分布不均勻、信道特性因信

75、道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，靈活分配和動態(tài)調整無線傳輸部分和網絡的可用資源，最大程度地提高無線頻譜利用率，防止網絡擁塞和保持盡可能小的信令負荷。無線資源管理的研究內容主要包括以下幾個部分:功率控制、信道分配、調度技術、切換技術、接納控制、端到端Qos、無線資源預留和自適應編碼調制。</p><p><b>　　(l)功率控制技術</b></p><p>　　在移動

76、通信系統(tǒng)中，近地強信號抑制遠地弱信號產生“遠近效應”。系統(tǒng)的信道容量主要受限于其他系統(tǒng)的同頻干擾或系統(tǒng)內其他用戶干擾。在不影響通信質量的情況下，進行功率控制盡量減少發(fā)射信號的功率，可以提高信道容量和增加用戶終端的電池待機時間。</p><p>　　傳統(tǒng)的功率控制技術是以語音服務為主，這方面的研究己經相當多，主要涉及到集中式與分布式功率控制、開環(huán)與閉環(huán)功率控制、基于恒定接收與基于質量功率控制。目前功率控制的研究集中

77、在數據服務和多媒體業(yè)務方面，多為綜合進行功率控制和速率控制研究。功率控制和速率控制兩者的目標基本上是互相抵觸的，功率控制的目標是讓更多的用戶同時享有共同的服務，而速率控制則是以增加系統(tǒng)吞吐量為目標，使得個別用戶或業(yè)務具有更高的傳輸速率。如何滿足用戶間不同的QoS要求和傳輸速率，同時達到公平性和高吞吐量的雙重目標，是目前較為熱門的課題。</p><p>　　另一方面，用在電路交換網絡的功率控制技術己不能適應IP傳輸

78、和復雜的無線物理信道控制，當IP網絡成為核心網絡，如何在分組交換網絡進行功率控制就成為功率控制研究的主要內容。針對基于突發(fā)模式(Burst一mode)功率控制的通信網絡的研究和連續(xù)突發(fā)模式(Burst一by一burst)的通信系統(tǒng)的設計已引起很大的注意。結合功率控制和其他新技術，如智能天線、多用戶檢測技術、差錯控制編碼技術、自適應編碼調制技術、子載波分配技術等方面的聯合研究，提高系統(tǒng)容量也是比較熱門的研究課題。</p>&

79、lt;p><b>　　(2)信道分配</b></p><p>　　在無線蜂窩移動通信系統(tǒng)中，信道分配技術主要有三類:固定信道分配(FCA)、動態(tài)信道分配(DCA)以及隨機信道分配(RCA)。FCA的優(yōu)點是信道管理容易，信道間干擾易于控制;缺點是信道無法最佳化使用，頻譜信道效率低，而且各接入系統(tǒng)間的流量無法統(tǒng)一控制從而會造成頻譜浪費。FCA算法為使蜂窩網絡可以隨流量的變化而變化提出了信道

80、借用方案(cnannelBorrowingscheme)，如信道預定借用(BCO)和方向信道鎖定借用(BDCL)。信道借用算法的思想是將鄰居蜂窩不用的信道用到本蜂窩中，以達到資源的最大利用。</p><p>　　DCA根據不同的劃分標準可以劃分為不同的分配算法。通常將DCA算法分為兩類:集中式DCA和分布式DCA。集中式DCA一般位于移動通信網絡的高層無線網絡控制器(RNC)，由RNC收集基站(BS)和移動站(M

81、S)的信道分配信息;分布式DCA則由本地決定信道資源的分配，這樣可以大大減少RNC控制的復雜性，但是該算法需要對系統(tǒng)的狀態(tài)有很好的了解。根據DCA的不同特點可以將DCA算法分為以下三種:流量自適應信道分配!再用劃分信道分配以及基于干擾動態(tài)信道分配算法等。DCA算法還有基于神經網絡的DCA和基于時隙打分(TimeSlotSeoring)的DCA。</p><p>　　RCA是為減輕靜態(tài)信道中較差的信道環(huán)境(深衰落)

82、而隨機改變呼叫信道的分配算法，因此每信道改變的干擾可以獨立考慮。為使糾錯編碼和交織技術取得所需的QoS，需要通過不斷地改變信道以獲得足夠高的信噪比。</p><p><b>　　(3)調度技術</b></p><p>　　未來移動通信系統(tǒng)的主要特征之一是存在大量的非實時性的分組數據業(yè)務。因為不同用戶有不同速率，一個基站內所有用戶速率總和往往會超過基站擁有頻帶所能傳輸的

83、信道容量，因此必須要有調度器(Scheduler)在基站內根據用戶QoS要求，判斷該業(yè)務的類型以便分配信道資源給不同的用戶。</p><p>　　最近將調度技術與其他技術相結合，如調度技術和功率控制結合，調度技術和軟切換技術相結合，軟切換技術和呼叫接納控制技術相結合等，且調度技術也擴展至實時性數據(Real一Time Data)，提出了新的應用。另外，為了在Internet中提供Qos，如玩IntServ或Dif

84、fserv服務，調度技術也起重要的作用。</p><p><b>　　(4)切換技術</b></p><p>　　切換技術是指移動用戶終端在通話過程中從一個基站覆蓋區(qū)內移動到另一個基站覆蓋區(qū)內或者脫離一個移動交換中心(MSC)的服務區(qū)進入另一個Msc服務區(qū)內，維持移動用戶通話不中斷的技術。有效的切換算法可以提高蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量和Qos。切換技術一般分為硬切換、軟

85、切換、更軟切換、頻率間切換和系統(tǒng)間切換。切換技術主要是以網絡信號質量的好壞。用戶的移動速度等信息作為參考來判斷是否應執(zhí)行切換操作。除了以上給出的切換技術以外，正在研究的切換技術還有基于信道借用和基于用戶位置的切換。</p><p>　　未來移動通信系統(tǒng)中切換技術與移動性管理結合得越來越緊密，由于未來移動通信系統(tǒng)的核心網為lP網，這勢必會給移動用戶的切換帶來新的問題和挑戰(zhàn)。現有的切換算法針對蜂窩移動通信系統(tǒng)設計，而

86、Internet協(xié)議開始并不是針對無線通信環(huán)境所設計，要使得未來移動通信系統(tǒng)中切換技術得以實現，就必須對現有的切換技術進行修改。正TF在移動性管理方面做了許多工作，提出并制訂了一些相關的標準:如宏移動(Maero Mobility)和微移動(Miero Mobility)的標準。</p><p><b>　　(5)接納控制</b></p><p>　　對只提供話音業(yè)務

87、的FDMA和TDMA等硬容量系統(tǒng)而言，系統(tǒng)容量固定，在保證用戶服務質量要求的前提下，接納控制決定系統(tǒng)是否接受新用戶呼叫和切換用戶呼叫，算法相對簡單。在CDMA網絡中，使用軟容量的概念，每個新呼叫的產生都會增加所有其他現有呼叫的干擾電平，從而影響整個系統(tǒng)的容量和呼叫質量。第三代及未來移動通信系統(tǒng)要求支持低速話音、高速數據和視頻等多媒體業(yè)務，因此接納控制也就變得更為復雜。</p><p>　　此外，未來移動通信系統(tǒng)中

88、接納控制要求在判決過程中，使用網絡計劃和干擾測量的門限，任何新的連接不應該影響覆蓋范圍和現有連接的質量(整個連接期間)，當新連接產生時，接納控制利用來自負荷控制和功率控制的負荷信息估計上、下行鏈路負荷的增加"負荷的改變依賴于流量和質量等參數，若超過上行或下行鏈路的門限值，則不允許接入新的呼叫。接納控制算法給出傳送比特速率、處理增益、無線鏈路發(fā)起質量參數、誤碼率(BER)、信噪比(Eb/No)和信干比(SIR)。接納控制管理承載

89、映射、發(fā)起強制呼叫釋放、強制頻率間或系統(tǒng)間的切換等功能。</p><p>　　(6)端到端QoS保障</p><p>　　傳統(tǒng)的Internet網絡提供/盡力而為0(BestEffort)服務，IP層無法保證業(yè)務的QoS要求，端到端QoS保障要通過傳輸控制協(xié)議(TCP)層來實現。盡管TCP層可以保障一定的QoS，如減少分組丟失率，但是仍無法滿足高實時性要求的圖像、視頻等多媒體業(yè)務在無線系統(tǒng)

90、中傳輸的端到端QoS要求。而且未來移動通信系統(tǒng)的核心網絡將是基于IP的網絡，這就給如何在移動Intemet網絡上為未來高速多媒體業(yè)務提供可靠的端到端QoS要求提出了新的問題。</p><p>　　在無線網絡中，傳統(tǒng)的流量控制并不適應用來提供Qos保證，因為會把無線信道傳輸過程中的分組丟失當作網絡擁塞來處理。UMTS定義了4類QoS類型，即對最大傳輸遲延有嚴格要求的會話類別，對端到端數據流的遲延抖動有一定要求的流類

91、別，對往返延遲時間有要求的交互式類別，對延遲敏感性要求很低的后臺類別"網絡根據不同QoS類型的業(yè)務分別為其分配不同信道資源。此外還有其他幾種解決QoS的算法，如無線鏈路層解決方案、TCP連接分離方法、TCP迭加解決方案、套接口/網關解決方案等。</p><p>　　2.3.2異構無線網絡資源管理</p><p>　　傳統(tǒng)意義上的無線資源管理包括接納控制、切換技術、功率控制、信道分

92、配、調度技術等，相關算法的研究與實現一直是工業(yè)和學術界的熱點研究領域。傳統(tǒng)無線資源管理的各資源管理算法盡力而為地為其網絡內無線用戶終端提供服務質量保障。未來的異構網絡無線資源管理則是一組網絡的控制機制的集合，采用統(tǒng)一的方式進行集中管理，支持網絡信息共享、資源共享，從而實現無線資源的聯合優(yōu)化控制。</p><p>　　異構無線網絡資源管理不僅包含了同構網絡無線資源管理的全部體系，而且增加了新的研究內容，即面向集成和

93、融合不同接入技術的綜合無線接入網絡的聯合資源管理，如聯合接納控制、網絡間的負載均衡、垂直切換和無縫漫游、服務質量保證等異構網絡特有的功能，從而實現無線資源的優(yōu)化使用和達到系統(tǒng)容量最大化的目標。顯然，在異構無線系統(tǒng)中，傳統(tǒng)同構網絡的“自治”的無線資源管理方法不能解決整個異構系統(tǒng)的資源配置和優(yōu)化問題，需要進一步研究能夠綜合考慮不同的接入網絡、終端、服務及用戶信息的無線資源管理技術，設計異構網絡中易于控制和統(tǒng)一管理的多系統(tǒng)聯合無線資源管理架構

94、。該類架構中同樣需要解決諸如功率控制、信道分配、接納控制、切換控制等無線資源管理的基本功能，同時還包括了實現聯合接納控制、網間負載均衡、垂直切換和無縫漫游、服務質量保證等異構網絡特有的功能。</p><p><b>　　2.4垂直切換</b></p><p>　　移動通信網正向全IP通信網發(fā)展，由IP核心網和各種無線接入網組成。多模終端的發(fā)展使用戶靈活選擇服務網絡成為

95、可能。為了保證終端在不同網絡之間移動時的通話服務質量，切換技術的研究也從同種接入技術間的水平切換轉移到了異種接入技術間的垂直切換。</p><p><b>　　2.4.1切換分類</b></p><p>　　傳統(tǒng)蜂窩移動通信網絡中的切換控制主要支持用戶在網絡內部移動時的會話移動性。而未來泛在、異構網絡環(huán)境中，除了各個網絡內部的切換控制以外，還應包括跨越網絡邊界、跨運營

96、商以及跨終端漫游時的切換控制。相應地，切換具有了一些新的特征，也出現了多種不同的分類方法。根據涉及的網絡范圍，可以分為網內切換和網間切換。根據涉及的接入技術是否同類，可以分為水平切換(或稱系統(tǒng)內切換)和垂直切換(或稱系統(tǒng)間切換)。從性能角度，分為快速切換、平滑切換和無縫切換。根據切換前后所涉及的無線頻率，分為同頻切換和異頻切換。根據切換的必要性，可分為強制切換和優(yōu)化切換。根據切換中是否允許用戶控制，分為主動切換和被動切換。</p&

97、gt;<p>　　依據接入點改變前后所采用接入技術的異同，可以將切換分類為垂直切換與水平切換兩類。在各類無線接入技術共同構成的無線重疊網絡，同類接入技術之間的切換稱為水平切換，例如，WLAN中不同AP之間的切換，GSM中不同基站、交換系統(tǒng)及運營商間的切換；而不同類接入技術之間的切換稱為垂直切換，例如UMTS和WLAN之間的切換。垂直切換中，切換前后的無線鏈路和接入網絡存在明顯的鏈路特征差異，因此垂直切換具有不對稱性。根據垂

98、直切換方向的不同，又可以分為向上切換和向下切換。從下層的、覆蓋范圍小的網絡到上層的、覆蓋范圍大的網絡的切換，稱為向上切換；反之為向下切換。如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 垂直切換與水平切換示意圖</p><p>　　除了切換過程中所涉及的接入網絡技術是否同類，垂直切換與水平切換在很</p><p>　　多方面還存在著差異，包括：</p>

99、<p>　?。?）觸發(fā)切換的原因不同。水平切換往往和終端移動引起的物理位置變化有關，是動態(tài)的。垂直切換強調接入點的變化，而接入點變化并不一定由物理位置變化引起，還可能由接入技術的變化引起，因而可能是靜態(tài)的。</p><p>　?。?）切換判決的判決因素不同。水平切換的判決通常根據終端所接收到的物理信號強度(RSS，Received signal strength)及其變化指標(例如，帶門限的RSS、

100、帶滯后余量的RSS和信道可用性)進行。而在垂直切換中，由于切換前后的網絡特征差異較大，網絡間的RSS指標不具有可比性，雖然可以分別為不同的網絡設置不同的切換門限值，但是，只基于此進行垂直切換判決是不夠的，還需要考慮與網絡、應用、用戶和終端相關的QoS、用戶偏好、服務資費等多種因素，是典型的多標準判決問題。</p><p>　?。?）切換控制方式不同。水平切換大多是由網絡發(fā)起，終端是被動的。垂直切換中，用戶可以根據

101、偏好設置或者QoS的考慮，主動發(fā)起切換。</p><p>　?。?）切換中的鏈路轉換實現不同。水平切換出現在同種接入技術之間，切換前后的無線鏈路采用相同的鏈路層技術，因此，水平切換中的鏈路轉換常在鏈路層實現。而垂直切換涉及各種異構的鏈路層接入技術，并且要保證獨立于底層接入，因此，垂直切換中的鏈路轉換一般有兩種方法：一是在網絡層及以上層實現，網絡層、傳輸層和應用層都有支持垂直切換的典型技術；二是設計通用鏈路層(GL