基于接收信號(hào)強(qiáng)度的垂直切換的研究_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　題 目：基于接收信號(hào)強(qiáng)度的垂直切換的研究</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 網(wǎng)絡(luò)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(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)包含不同接入技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，能提供多種接入方式、傳輸速率、覆蓋范圍，以及對(duì)多種服務(wù)質(zhì)量的支持能力等。作為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理技術(shù)中重要組成部分的垂直切換技術(shù)，用于保證用戶跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)的會(huì)話連續(xù)性，已經(jīng)成為了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中最具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù)之一。</p><p>　　本文介紹了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)及其研究意義，對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)的理論和實(shí)現(xiàn)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了

3、分析，為本設(shè)計(jì)確定了方向；重點(diǎn)介紹了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)垂直切換，研究分析垂直切換判決算法原理，并介紹幾個(gè)經(jīng)典的垂直切換判決算法；研究基于接收信號(hào)強(qiáng)度的垂直切換算法，參考相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)后來(lái)的詳細(xì)代碼設(shè)計(jì)起到了提綱挈領(lǐng)的作用，并研究前人的基于MATLAB平臺(tái)下的MATLAB代碼，分別仿真出兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間變化的接收信號(hào)強(qiáng)度變化圖和切換標(biāo)志變化圖。</p><p>　　關(guān)鍵字：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；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(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展2&

10、lt;/p><p>　　1.1.2移動(dòng)性管理技術(shù)2</p><p>　　1.1.3異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)3</p><p>　　1.2無(wú)線通信仿真建模3</p><p>　　1.3異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)研究現(xiàn)狀4</p><p>　　第二章 異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)概述7</p><p><

11、;b>　　2.1引言7</b></p><p>　　2.2異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)8</p><p>　　2.3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理12</p><p>　　2.3.1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理12</p><p>　　2.3.2異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理14</p><p>　　2.4垂直切換15<

12、/p><p>　　2.4.1切換分類(lèi)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(shè)計(jì)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(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換算法仿真設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.3 LTE和WIMAX垂直切換仿真結(jié)果和分析24</p><p>　　第四章 總結(jié)31</p><p><

14、;b>　　結(jié)束語(yǔ)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b>

15、</p><p>　　隨著無(wú)線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在全球范圍內(nèi)逐步開(kāi)始商用，越來(lái)越多的研究學(xué)者和廠商開(kāi)始認(rèn)識(shí)到：未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不可能像第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研究之初人們所設(shè)想的那樣；由某一種特別先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)所組成的統(tǒng)一技術(shù)、統(tǒng)一管理的網(wǎng)絡(luò)，而只能是多種技術(shù)、多種網(wǎng)絡(luò)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(wù)質(zhì)量要求的多種業(yè)務(wù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合體。比如：蜂窩系統(tǒng)覆蓋范圍廣，可

16、以保證用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的不間斷連接性，且在高速移動(dòng)的情況下，也能保證穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量。但是，數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)比較低，某些服務(wù)量比較大的區(qū)域，可能由于網(wǎng)絡(luò)的容量有限，無(wú)法保證比較好的服務(wù)質(zhì)量；而WLAN系統(tǒng)的覆蓋范圍小，只存在于熱點(diǎn)地區(qū)，但是數(shù)據(jù)傳輸速率高，可以實(shí)現(xiàn)寬帶接入。從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，具有不同特性的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將長(zhǎng)期共存，網(wǎng)絡(luò)帶寬的差異性也將持續(xù)或加大。為了充分利用不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足移動(dòng)用戶對(duì)QoS(Quality of

17、 Service，服務(wù)質(zhì)量)的需求，很多學(xué)者提出了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合方案，與此同時(shí)，3GPP(Third Generation Patnership Project，第三</p><p>　　不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合作為未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)得到了眾多關(guān)注和研究，以解決多種接入技術(shù)共存的背景下，如何能更好地為用戶提供無(wú)縫的、有差別的服務(wù)，同時(shí)提高日益緊張的無(wú)線資源的利用率問(wèn)題。</p><p>

18、　　1.1 課題背景 </p><p>　　為了滿足用戶的移動(dòng)性需求，向用戶提供跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫業(yè)務(wù)，支持用戶跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫漫游和切換，支持異構(gòu)的移動(dòng)性管理技術(shù)成為未來(lái)基于全架構(gòu)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合中必須解決的重要問(wèn)題之一。在技術(shù)演進(jìn)的過(guò)程中，未來(lái)的移動(dòng)性管理技術(shù)所涉及的研究背景擴(kuò)展至包括各種無(wú)線接入技術(shù)在內(nèi)的泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這些研究背景的變遷也給移動(dòng)性管理技術(shù)帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。</p><

19、p>　　首先，傳統(tǒng)的移動(dòng)性僅限于同一個(gè)終端在物理移動(dòng)過(guò)程中的終端移動(dòng)性（如2G(Second Generation，第二代移動(dòng)通信)的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)），而在未來(lái)的移動(dòng)性中，用戶可以使用多模終端、甚至將多個(gè)不同終端構(gòu)成個(gè)域網(wǎng)，跨越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊界、跨越運(yùn)營(yíng)商、跨越業(yè)務(wù)提供商進(jìn)行漫游，其中除了終端移動(dòng)性，還包括會(huì)話移動(dòng)性、業(yè)務(wù)移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性等。</p><p>　　其次，傳統(tǒng)的移動(dòng)性管理技術(shù)只是特定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一

20、個(gè)側(cè)面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的部分功能實(shí)體和相關(guān)協(xié)議實(shí)現(xiàn)，例如蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)性管理功能。而未來(lái)的移動(dòng)性管理技術(shù)則在廣泛融合的環(huán)境中，成為跨越各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、同時(shí)涵蓋網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、終端等各個(gè)側(cè)面的綜合技術(shù)。</p><p>　　1.1.1異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展</p><p>　　層出不窮的無(wú)線通信系統(tǒng)為用戶提供了異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(如Bluetooth)、無(wú)線局域網(wǎng)(如Wi一Fi)、無(wú)線城

21、域網(wǎng)(如WIMAX)、公眾移動(dòng)通信網(wǎng)(如ZG!3G!B3G)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，以及AdHoe網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。盡管這些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為用戶提供了多種多樣的通信方式、接入手段和無(wú)處不在的接入服務(wù)，但是，要實(shí)現(xiàn)真正意義的自組織、自適應(yīng)，并且實(shí)現(xiàn)具有端到端QoS保證的服務(wù)，還需要充分利用不同網(wǎng)絡(luò)間的互補(bǔ)特性，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)融合。</p><p>　　異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)下，一

22、個(gè)必須要考慮并解決的關(guān)鍵問(wèn)題是：如何使任何用戶在任何時(shí)間任何地點(diǎn)都能獲得具有QoS保證的服務(wù)。異構(gòu)環(huán)境下具備Qos保證的關(guān)鍵技術(shù)研究無(wú)論是對(duì)于最優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源，還是對(duì)于接入網(wǎng)絡(luò)之間協(xié)同工作方式的設(shè)計(jì)，都是非常必要的，已成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的一個(gè)重要研究方面。目前，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的研究主要集中在無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理兩方面。傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線資源管理算法己經(jīng)被廣泛地研究并取得了豐碩的成果，但是在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)中的資源管理由于各網(wǎng)絡(luò)的

23、異構(gòu)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(lái)了極大的挑戰(zhàn)；同時(shí)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的移動(dòng)性管理的研究也成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵，安全機(jī)制、位置管理、切換控制、互操作控制等重要控制功能?chē)?yán)重影響著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫覆蓋程度以及用戶在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間安全、無(wú)縫地切換。 </p><p>　　1.1.2移動(dòng)性管理技術(shù)</p><p>　　移動(dòng)性管理技術(shù)最初源自蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。在技術(shù)演進(jìn)的過(guò)程中，未來(lái)的

24、移動(dòng)性管理技術(shù)所涉及的研究背景擴(kuò)展至包括各種無(wú)線接入技術(shù)在內(nèi)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時(shí)，業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、終端之間的關(guān)系也經(jīng)歷了從獨(dú)立到融合再到協(xié)同的發(fā)展過(guò)程。這些研究背景的變遷也給移動(dòng)性管理技術(shù)帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　移動(dòng)性是用戶的迫切需求，移動(dòng)性管理也成為未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)。近年來(lái)，異構(gòu)移動(dòng)性管理技術(shù)引起了越來(lái)越多的關(guān)注，相關(guān)研究成果也日益豐富。各大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織、產(chǎn)業(yè)界的各大公司，以及很多相關(guān)研

25、究組織都把移動(dòng)性管理作為其面向未來(lái)泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究的重要組成部分，包括電信領(lǐng)域中致力于NGN(Next Generation Network，下一代網(wǎng)絡(luò))研究的ITU一T(ITU Telecommunication Standardization Sector，國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組)、ETSL(European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))和致力于3G研究的3

26、Gpp，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的IETF(The Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)和MWIF(Mobile Wireless Internet Forum，移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)論壇)，以及IEEE(Institut of Electrical and Eleetronics Engineers，電氣電子工程師協(xié)會(huì))、WWRF(Wir</p><p>　　1.1.3異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)

27、</p><p>　　切換是移動(dòng)性管理中的關(guān)鍵技術(shù)之一?？缭疆悩?gòu)接入網(wǎng)絡(luò)的垂直切換更是未來(lái)泛在網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理中的研究重點(diǎn)，用于保證用戶跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)的會(huì)話連續(xù)性。在未來(lái)泛在、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，切換的種類(lèi)也由于網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性、應(yīng)用場(chǎng)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(jù)個(gè)人偏好或QOS的考慮主動(dòng)發(fā)起切換，切換中允許用戶參與控制等。同時(shí)，用戶的接入也將有更多的選擇。在處于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)可以

28、接入的場(chǎng)景中，對(duì)于一個(gè)多模終端用戶來(lái)說(shuō)，在綜合考慮用戶業(yè)務(wù)要求、網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用等各種因素的條件下，如何自動(dòng)選擇、切換到一個(gè)更適合的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理中一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容，也是未來(lái)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合的關(guān)鍵和核心技術(shù)之一。</p><p>　　傳統(tǒng)意義上的切換過(guò)程在采用同一技術(shù)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行，通常也稱(chēng)為水平切換(Horizontal Handoff)。垂直切換(Vertical

29、 Handoff)是采用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)之間的切換。與水平切換相比，垂直切換對(duì)切換系統(tǒng)提出了更高的要求，其中最大的挑戰(zhàn)是網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性。不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)類(lèi)型、收費(fèi)及網(wǎng)絡(luò)條件等方面存在較大差異，傳統(tǒng)的切換決策機(jī)制不能直接應(yīng)用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的切換。以UMTS和WLAN的垂直切換為例。當(dāng)用戶從UMTS系統(tǒng)進(jìn)入WLAN的覆蓋范圍后，由于UMTS和WLAN在空間接口上采用的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不同，當(dāng)二者間切換時(shí)，沒(méi)有可比較的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)輔助切換，在水平切換

30、中利用信號(hào)的衰減來(lái)觸發(fā)切換的方式在垂直切換中不適用。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換決策需要“聯(lián)合”控制思想的指導(dǎo)，需要考慮更多的決定因素，包括信號(hào)強(qiáng)度、覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、業(yè)務(wù)帶寬等?？紤]到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線資源具有差異性，不同無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中影響資源分配的因素不易統(tǒng)一量化表示，難以進(jìn)行比較，因此需要用數(shù)學(xué)方法及模型進(jìn)行分析。</p><p>　　1.2無(wú)線通信仿真建模</p><p>　　通信系統(tǒng)仿真通常分為鏈

31、路級(jí)仿真(Linklevel)與系統(tǒng)級(jí)(Systemlevel)仿真兩大類(lèi)。鏈路級(jí)仿真關(guān)注的是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的單一鏈路，而系統(tǒng)級(jí)仿真的目標(biāo)是提高整個(gè)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(jí)仿真是通過(guò)對(duì)物理層和鏈路層傳輸?shù)慕?，輸出錯(cuò)誤概率和信干噪比(SINR)的關(guān)系。通常采用的錯(cuò)誤概率為BER(誤比特率)或BLER(誤塊率)或FER(誤幀率)。一個(gè)好的鏈路級(jí)性能是達(dá)到好的系統(tǒng)級(jí)性

32、能的必要條件但并不是充分條件。</p><p>　　系統(tǒng)級(jí)仿真基于鏈路級(jí)仿真，可分為靜態(tài)仿真和動(dòng)態(tài)仿真2類(lèi)。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(chǎn)生不同的場(chǎng)景(快照)并通過(guò)迭代過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)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(shí)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?yàn)檫@些算法都是與時(shí)間相關(guān)的。動(dòng)態(tài)仿真更適合于模

33、擬真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行，比靜態(tài)仿真更加準(zhǔn)確但更復(fù)雜，同時(shí)也需要更多的時(shí)間搭建及運(yùn)行。在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)級(jí)仿真中，網(wǎng)絡(luò)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(jí)性能與很多因素有關(guān)，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)選擇、用戶特性和業(yè)務(wù)特性等。RRM(無(wú)線資源管理)算法也對(duì)系統(tǒng)級(jí)性能起著至關(guān)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(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)研究現(xiàn)狀</p>&

34、lt;p>　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的切換技術(shù)主要針對(duì)水平切換環(huán)境，切換判決策略的研究主要集中于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，而對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的垂直切換的研究近年來(lái)才有所發(fā)展。垂直切換是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，它要求低時(shí)延、低功耗、占用盡可能小的帶寬，對(duì)無(wú)線接入技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)、信道分配和無(wú)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(guān)系到整個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，方案不正確，輕則引起通信質(zhì)量下降、產(chǎn)生諸如乒乓效應(yīng)等問(wèn)題，重則造成通信的中斷，在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)通信時(shí)會(huì)

35、帶來(lái)嚴(yán)重后果。目前的無(wú)縫切換主要包括兩個(gè)方面：基于網(wǎng)絡(luò)層方法與基于上層方法。網(wǎng)絡(luò)層方法主要是建立在 IPv6和移動(dòng) IPv4 標(biāo)準(zhǔn)上。要求 Internet 上的一些代理為移動(dòng)主機(jī)配置數(shù)據(jù)中繼以及數(shù)據(jù)重傳。因特網(wǎng)草案文件介紹了不同的切換方法。其中快速切換通過(guò)預(yù)測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，并且發(fā)送數(shù)據(jù)包的多個(gè)副本到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可能移動(dòng)的地方的方式實(shí)現(xiàn)；大多數(shù)上層方法都是在傳輸層上的會(huì)話層執(zhí)行以保證下層能夠透明地連接到應(yīng)用層；在切換時(shí)通過(guò)附加控制結(jié)構(gòu)傳輸

36、必要的狀態(tài)信息，這樣在切換時(shí)，運(yùn)行在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序能保持較低的延遲、最小的中斷概率和減小的數(shù)據(jù)包丟失率。</p><p>　　近年的國(guó)際國(guó)內(nèi)會(huì)議也有論述垂直切換判決策略的論文，但只是達(dá)成了一些共識(shí)，尚未有完善方案。</p><p>　　文獻(xiàn)[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(gè)代價(jià)函數(shù)，該函數(shù)由一些待操作網(wǎng)絡(luò)的特性決定。把平衡帶寬利用放在首位，使在同一時(shí)間進(jìn)

37、行相同切換的移動(dòng)臺(tái)分散化，避免了切換過(guò)程不穩(wěn)定的問(wèn)題。基于切換開(kāi)銷(xiāo)和潛在網(wǎng)絡(luò)使用持續(xù)時(shí)間判斷是否進(jìn)行切換。文獻(xiàn)[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(dòng)用戶的功率消耗，為了最大化電池消耗，移動(dòng)用戶根據(jù)可利用網(wǎng)絡(luò)的功率消耗的最小值選擇發(fā)射和接收鏈路。該策略假設(shè)兩種不同網(wǎng)絡(luò)具有緊密的整合，即兩種網(wǎng)絡(luò)像一個(gè)整體進(jìn)行合作。但是由于移動(dòng)用戶可能從不同的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)，因此該系統(tǒng)的復(fù)雜度較高。文獻(xiàn)[3]中，垂直切換判決被

38、表示為一個(gè)模糊多屬性判決(MADM， Multiple Attribute Decision Making)問(wèn)題，提出的算法由兩部分組成，第一步應(yīng)用模糊邏輯推理系統(tǒng)處理多標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，然后應(yīng)用一個(gè)模糊多屬性判決網(wǎng)絡(luò)選擇函數(shù)確定合適的接入網(wǎng)絡(luò)。文獻(xiàn)[4]在網(wǎng)絡(luò)中引入了一個(gè)本地業(yè)務(wù)服務(wù)器(LSS， Location Service Server)為移動(dòng)終端提供周?chē)衫镁W(wǎng)絡(luò)的信息，如覆蓋面積、帶寬、傳輸延時(shí)。LSS</p><

39、;p>　　文獻(xiàn)[5]根據(jù)模糊多屬性判決提出了兩種垂直切換判決方法，即簡(jiǎn)單加權(quán)算法(SAW， Simple Additive Weighting)，和基于熵權(quán)的逼近理想解的排序方法 (TOPSIS， Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)。通過(guò)一種主動(dòng)應(yīng)用導(dǎo)向的判決方法，能夠使移動(dòng)終端在正確的時(shí)間切換給最適宜的網(wǎng)絡(luò)，以最小化網(wǎng)絡(luò)資源的消耗。證明了

40、這種方法優(yōu)越于被動(dòng)切換方法。文獻(xiàn)[6]采用了五種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)垂直切換算法進(jìn)行研究，提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的判決算法滿足用戶的帶寬要求。文獻(xiàn)[7]通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊推理作出更為準(zhǔn)確的垂直切換判斷。但是這類(lèi)算法的復(fù)雜度大，而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要預(yù)先學(xué)習(xí)對(duì)計(jì)算能力有限的移動(dòng)設(shè)備并不適合。文獻(xiàn)[8]中用層次分析法(AHP， Analytic Hierarchy Process)和灰關(guān)聯(lián)分析方法(GRA， Grey Relational Analysis

41、)對(duì)垂直切換的網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行建模。并提出一個(gè)具體例子解釋這種方法，最后對(duì)該方法的敏感性進(jìn)行了討論。文獻(xiàn)[9]對(duì)四種垂直切換算法即乘法指數(shù)加</p><p>　　綜合上面分析，就現(xiàn)有研究而言，垂直切換技術(shù)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(xiàn)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(shù)的無(wú)關(guān)性，必須在高層實(shí)現(xiàn)，而這種高層的通用性又必然帶來(lái)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(biāo)準(zhǔn)判決問(wèn)題，現(xiàn)有研究存在可行性差、乒乓效應(yīng)顯著、不利于網(wǎng)絡(luò)資源有效利用等缺點(diǎn)。</p><p>　　第二章 異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)概述</p><p>　　下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將是融合多種接入技術(shù)的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，各接入網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)和業(yè)務(wù)能力方面有很大差異而又具有互補(bǔ)特性，無(wú)線資源管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)真正融合的關(guān)鍵技術(shù)之一。本章首先對(duì)目前廣泛研究的

43、異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)模型進(jìn)行了闡述。其次，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線資源管理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，介紹了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理。最后，重點(diǎn)介紹了垂直切換這種異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理關(guān)鍵技術(shù)。本章旨在闡述異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理技術(shù)研究的相關(guān)背景知識(shí)和關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其新進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了較為全面的總結(jié)和介紹。 </p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　隨

44、著無(wú)線通信業(yè)務(wù)需求的不斷發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)快速演進(jìn)并大量成功部署。下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將是無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(wPAN)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)、無(wú)線廣域網(wǎng)(WWAN)、以及自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc)等多種異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)并存的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這些無(wú)線接入技術(shù)由不同標(biāo)準(zhǔn)化組織制定，通常在覆蓋范圍、接入速率、容量、移動(dòng)性和業(yè)務(wù)特性等方面有著很大差異，其適用的場(chǎng)景各有側(cè)重，彼此之間很難相互替代，所以在分析異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之前

45、，需要首先考慮異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，從而根據(jù)特定的網(wǎng)絡(luò)模型和應(yīng)用場(chǎng)景給出相應(yīng)的算法機(jī)制和性能分析。</p><p>　　傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源管理(RRM，RadioResoureeManagement)的目標(biāo)是在有限帶寬的條件下，各種資源管理機(jī)制(接納控制、切換技術(shù)、功率控制、信道分配、調(diào)度技術(shù)、負(fù)載均衡等)盡力而為地為其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)線終端用戶提供服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality of Serviees)保障。

46、而未來(lái)的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理則是一組網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制的集合，采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行集中管理，支持網(wǎng)絡(luò)信息共享、資源共享，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的聯(lián)合優(yōu)化利用，因此未來(lái)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源管理是一種聯(lián)合管理的形式。</p><p>　　接納控制作為無(wú)線資源管理的一種重要技術(shù)，綜合分析當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(包括已接納用戶的狀態(tài)信息、新進(jìn)用戶的資源要求)，判定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的可用資源是否滿足新進(jìn)用戶的QoS需求，從而保證允許接入的用戶的服務(wù)質(zhì)量

47、。傳統(tǒng)的接納控制策略，基本著眼于單一方面進(jìn)行接納控制判決，沒(méi)有考慮到異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)絡(luò)間的差異和不同類(lèi)型業(yè)務(wù)的QoS需求差異，無(wú)法適應(yīng)異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，不僅同樣存在單接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量有限的問(wèn)題，而且增加了如何優(yōu)化使用多接入網(wǎng)絡(luò)和垂直切換的問(wèn)題。當(dāng)新的連接到達(dá)時(shí)，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接納控制策略需要判斷發(fā)起連接請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)的其它網(wǎng)絡(luò)是否有空閑資源，遵循怎樣的策略機(jī)制來(lái)判決是否接納當(dāng)前連接請(qǐng)求。另外，垂

48、直切換不僅能夠保證多接口終端用戶的無(wú)縫漫游，而且可以為用戶選擇更好的接入網(wǎng)絡(luò)以滿足其服務(wù)質(zhì)量要求，同時(shí)優(yōu)化異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的使用。</p><p>　　在本章中，首先介紹了四種典型的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)及其特點(diǎn)。其次，對(duì)無(wú)線資源管理技術(shù)進(jìn)行闡述，包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的資源管理關(guān)鍵技術(shù)，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理的特點(diǎn)及研究進(jìn)展。然后，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的接納控制研究進(jìn)行了歸納總結(jié)，介紹了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接納控制面臨的挑戰(zhàn)及研究

49、現(xiàn)狀。再次，介紹了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中特有的垂直切換機(jī)制，為后續(xù)章節(jié)算法的提出奠定基礎(chǔ)。最后，對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理進(jìn)行小結(jié)，并進(jìn)一步印證本文的選題意義及貢獻(xiàn)。</p><p>　　2.2異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)</p><p>　　典型的未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以3G為代表的遠(yuǎn)距離無(wú)線接入和以WLAN為代表的短距離無(wú)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(gòu)成多重疊多交叉的

50、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋向用戶提供泛在、無(wú)縫服務(wù)，使得用戶在任何地方都可以接受運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線接入服務(wù)，而且在用戶漫游時(shí)可獲得與歸屬業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)完全相同的無(wú)線通信服務(wù)的能力，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)提出了新的要求。</p><p>　　以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為參考網(wǎng)絡(luò)，目前廣泛研究的典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)場(chǎng)景包括以下幾種情形:蜂窩網(wǎng)絡(luò)同短距離無(wú)線局域網(wǎng)(如WLAN)的互聯(lián)，基于不同制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)(如GSM和UMTS的互聯(lián)，TD—SCDMA與WC

51、DMA混合組網(wǎng)等)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其演進(jìn)版(LTE，Long一Term Evolution)和WIMAX的混合組網(wǎng)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))的互聯(lián)等。典型互聯(lián)場(chǎng)景有:</p><p>　　(l)蜂窩網(wǎng)絡(luò)同WLAN的互聯(lián)</p><p>　　無(wú)線通信系統(tǒng)正在向無(wú)縫融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系發(fā)展演進(jìn)，WLAN由于能夠提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率而被用來(lái)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)在熱點(diǎn)地區(qū)

52、的高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供高速率數(shù)據(jù)服務(wù)。二者互聯(lián)可以有效互補(bǔ)各自的優(yōu)缺點(diǎn)以增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量，目前已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。相對(duì)蜂窩技術(shù)而言，WLAN的覆蓋范圍較小，通常作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的末端子網(wǎng)或可獨(dú)立工作的網(wǎng)絡(luò)，部署在室內(nèi)和機(jī)場(chǎng)!賓館等熱點(diǎn)地區(qū)。兩種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)各有所長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的融合，應(yīng)用前景廣闊。目前典型的互聯(lián)架構(gòu)有GPRS一WLAN互聯(lián)，3GPP一WLAN互聯(lián)，3GPPZ一WLAN互聯(lián)等。</p><p>　

53、　歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI定義了兩種互聯(lián)方案:緊耦合(Tight Coupling)架構(gòu)和松耦合(Loose CouPling)架構(gòu)。以WLAN和UMTS網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為例，在緊耦合架構(gòu)中，WLAN直接連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)，作為3G核心網(wǎng)的無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)之一。在這種情形下，WLAN的數(shù)據(jù)需要通過(guò)蜂窩網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)傳送到外部的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。緊耦合架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)利用UMTS執(zhí)行移動(dòng)性管理相關(guān)問(wèn)題，例如路由、認(rèn)證、切換、計(jì)費(fèi)等。WLA

54、N可利用蜂窩網(wǎng)強(qiáng)大的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)垂直切換僅需要有限數(shù)量的實(shí)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(shù)據(jù)和傳輸延遲都得到改善。緊耦合架構(gòu)的不足之處在于UMTS的帶寬遠(yuǎn)低于WLAN，容易造成數(shù)據(jù)在UMTS和WLAN之間互傳時(shí)的帶寬瓶頸，并且對(duì)于已有的不能支持UMTS協(xié)議的WLAN用戶終端而言，無(wú)法使用緊耦合架構(gòu)。對(duì)于松耦合架構(gòu)，WLAN可看作是蜂窩接入網(wǎng)的補(bǔ)充部分，同蜂窩網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)之間沒(méi)有數(shù)據(jù)接口。松耦合方式對(duì)

55、己有的WLAN用戶而言要求添加的新功能最少，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。松藕合方式的缺點(diǎn)是需要為實(shí)現(xiàn)WLAN和UMTS的集成而引入新</p><p>　　3GPP也通過(guò)了WLAN和蜂窩網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的工作項(xiàng)目(workftem)，在3GPP Release6的規(guī)范中定義了六種互聯(lián)方案模式，包括1.公共計(jì)費(fèi)與客戶情形；2.基于3GPP系統(tǒng)的接入控制與計(jì)費(fèi)；3.接入3GPP中基于包交換的服務(wù)；4.服務(wù)的一致性、連續(xù)性；5.服務(wù)的無(wú)縫

56、性；6.接入到3GPP的電路交換服務(wù)中。每一種方案相比前一種方案在互聯(lián)緊密程度上更進(jìn)一步。在模式1最簡(jiǎn)單的互通方式中，僅對(duì)客戶關(guān)系上是統(tǒng)一的，用戶收到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)公司的同一帳單，帳單包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WLAN業(yè)務(wù)，但兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制可完全獨(dú)立；在模式2中，WLAN作為移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)，其認(rèn)證和計(jì)費(fèi)需要用移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)；在模式3中，WLAN認(rèn)證和計(jì)費(fèi)與模式2類(lèi)似，其業(yè)務(wù)流量出

57、口將由移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的分組域網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)；在模式4中，WLAN可以直接訪問(wèn)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)；在模式5中，WLAN切換受到移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的控制，其語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以切換到移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中；在模式6中，WLAN無(wú)線資源和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線資源將被統(tǒng)一調(diào)度。</p><p>　　(2)基于不同制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)</p><p>　　基于不同制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)方式有GSM一UMTS的互聯(lián)和TD一SCDMA

58、與WCDMA的混合組網(wǎng)。由于當(dāng)前GSM已經(jīng)廣泛部署，而UMTS網(wǎng)絡(luò)正處于規(guī)模部署中，因此基于二者制式的網(wǎng)絡(luò)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)會(huì)共存。UMTS標(biāo)準(zhǔn)允許用戶根據(jù)其當(dāng)前所處的位置，在UMTS和GSM的基站之間漫游;并且標(biāo)準(zhǔn)還允許用戶在二者基站之間的會(huì)話切換。這種形式的互聯(lián)使得用戶在移動(dòng)過(guò)程中時(shí)刻保持連接。考慮TD—SCDMA與WCDMA的混合組網(wǎng)，通常包括TD—SCDMA疊加在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上，以及TD—SCDMA與WCDMA互為補(bǔ)充的兩種類(lèi)型

59、的混合組網(wǎng)方案"第—種方案的特點(diǎn)是WCDMA能夠保持地理上的連續(xù)覆蓋，更大程度上體現(xiàn)了WCDMA的發(fā)展利益，但也將在兩種制式的協(xié)調(diào)發(fā)展、雙模終端研發(fā)、頻率干擾等方面面臨許多實(shí)際挑戰(zhàn)"第二種混合組網(wǎng)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(diǎn)，以較高的頻譜效率提供針對(duì)非對(duì)稱(chēng)、高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及大話務(wù)量業(yè)務(wù)的承載，這種方案更大程度上體現(xiàn)了TD—SCDMA的發(fā)展利益"這種方案也需要雙模手機(jī)終

60、端的支持，同時(shí)該方案決定了在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中兩種制式網(wǎng)絡(luò)的邊界難以完全清晰界定</p><p>　　(3)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其演進(jìn)版(LTE)同wiMAX的混合組網(wǎng)</p><p>　　作為一種新興網(wǎng)絡(luò)，WIMAX/IEEE802.16e用于滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸需求的通信環(huán)境，和現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，不僅是對(duì)現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一種補(bǔ)充，而且可以充分利用現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)，減少WIMAX系統(tǒng)核心網(wǎng)的投資

61、；可以充分挖掘現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的用戶信息，共用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)、鑒權(quán)和加密機(jī)制；并且充分依托現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)平臺(tái)的資源，開(kāi)展新業(yè)務(wù)等。WIMAX/IEEE802.16e和3G都能提供一定移動(dòng)性條件下的數(shù)據(jù)服務(wù)，形成一定范圍內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)的局面。因此，二者的融合、業(yè)務(wù)的定位以及未來(lái)的發(fā)展都是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。</p><p>　　考慮禍合程度從淺入深，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WIMAX網(wǎng)絡(luò)的融合可以參考3GPP規(guī)定的六種互聯(lián)模式:1.

62、統(tǒng)一計(jì)費(fèi)和用戶管理模式，2.基于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的WIMAX網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)模式，3.WIMAX網(wǎng)絡(luò)接入移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)分組域業(yè)務(wù)模式，4.業(yè)務(wù)一致性和連續(xù)性的模式，5.無(wú)縫的分組域業(yè)務(wù)模式，6.WIMAX接入到移動(dòng)蜂窩標(biāo)準(zhǔn)電路域模式。</p><p>　　如果混合組網(wǎng)，WIMAX可以通過(guò)上文ETSI規(guī)定的兩種方式和現(xiàn)有無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，即緊禍合和松禍合兩種方式。松耦合對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較小，WIMAX直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的

63、AAA(認(rèn)證、鑒權(quán)和計(jì)費(fèi))服務(wù)器，避免WIMAX數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)。這種方式保證了WIMAX和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，并且可以使用移動(dòng)IP支持網(wǎng)間的移動(dòng)性，但這會(huì)導(dǎo)致較高的時(shí)延。在WIMAX中建議采用跨層路由協(xié)議(在IEEE802.21協(xié)議中稱(chēng)為2.5層路由協(xié)議，位于傳統(tǒng)路由層和MAC層之間)來(lái)減少WIMAX不同基站切換時(shí)的延遲，但是無(wú)法減少網(wǎng)間的切換延遲，所以這種模式對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常高的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是一大挑戰(zhàn)。松耦合模式下兩種網(wǎng)絡(luò)共享A

64、AA服務(wù)器，使得不同網(wǎng)絡(luò)在混合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用一致的用戶鑒權(quán)機(jī)制，從而可以使運(yùn)營(yíng)商更好的建立自有的業(yè)務(wù)模式，充分利用原有計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和客戶關(guān)系。在網(wǎng)絡(luò)部署上，WIMAX組網(wǎng)可以先期考慮采用3GPP規(guī)定的第一種模式，再通過(guò)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，逐步演進(jìn)到第四種和第五種模式，而模式六則是終極發(fā)展目標(biāo)。WIMAX終端認(rèn)證計(jì)費(fèi)功能都在移動(dòng)蜂窩系統(tǒng)中相應(yīng)的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。在松耦合場(chǎng)景下，WIMAX移動(dòng)性管理由WIMA</p><p>

65、　　此外，3GPP組織也在積極開(kāi)展3G的長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目(LTE)的研究，針對(duì)WIMAX/低移動(dòng)性寬帶IP接入0的定位，LTE提出了相應(yīng)的需求，如相似的帶寬!數(shù)據(jù)率和頻譜效率指標(biāo)，對(duì)低移動(dòng)性進(jìn)行優(yōu)化，只支持PS域，強(qiáng)調(diào)廣播、多播業(yè)務(wù)等。WIMAX和LTE兩種無(wú)線技術(shù)的融合具有潛在的優(yōu)勢(shì)及可能性，從運(yùn)營(yíng)的角度看，WIMAX的目標(biāo)是要提供一種城域網(wǎng)區(qū)域的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的寬帶無(wú)線接入手段，3G及LTE則定位于無(wú)線廣域網(wǎng)的范疇。WIMAX可以作為3G及L

66、TE網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，在高速無(wú)線寬帶接入領(lǐng)域發(fā)揮作用。從技術(shù)的角度看，兩者物理層[8J都采用了相似的先進(jìn)技術(shù)，如OFDM、MIMO、自適應(yīng)鏈路層技術(shù)以及分等級(jí)的多種QoS保證機(jī)制。兩者都設(shè)計(jì)為基于全lP核心網(wǎng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方面均弱化基站控制器設(shè)備實(shí)體，采用公共無(wú)線資源管理控制基站等概念，這些都為網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和融合機(jī)制的研究及設(shè)計(jì)提供了良好的條件，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡、動(dòng)態(tài)頻譜分配、系統(tǒng)間無(wú)損的垂直切換等。</p>

67、<p>　　(4)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)</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(guò)自組織方式和蜂窩方式共同來(lái)完成通信過(guò)程，允許終端之間通過(guò)中繼(Relay)轉(zhuǎn)發(fā)直接進(jìn)行通信及組成局域子網(wǎng)"用戶通過(guò)其他用戶的中繼轉(zhuǎn)發(fā)最終接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，例如當(dāng)某些用戶所處的小區(qū)擁塞或用戶不在覆蓋區(qū)域內(nèi)時(shí)，可以借助其他終端或中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)功能接入基站，這就是系統(tǒng)

68、中的兩種通信模式聯(lián)合進(jìn)行工作的情況。AdHoc網(wǎng)絡(luò)作為一種對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，由于其組網(wǎng)靈活、不需要基礎(chǔ)設(shè)施，越來(lái)越顯示出其作為一種新的接入手段的優(yōu)越性。首先，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)中的盲區(qū)起到覆蓋作用。在一些網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)(基站BS或者接入點(diǎn)AP)覆蓋有限或信號(hào)很弱的地區(qū)，通過(guò)其它處于接入點(diǎn)與移動(dòng)終端間的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，將有效提高信號(hào)的覆蓋。其次，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載起到均衡作用。現(xiàn)有的無(wú)線系統(tǒng)中，各無(wú)線覆蓋區(qū)業(yè)務(wù)量不平衡且動(dòng)態(tài)變化，引入自組網(wǎng)的動(dòng)態(tài)中

69、繼，將當(dāng)前業(yè)務(wù)區(qū)的流量分流到周邊業(yè)務(wù)，有效地緩解了由于容量飽和而造成的業(yè)務(wù)阻塞和切斷鏈。第三，對(duì)于距離比較近的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)自組網(wǎng)直接通信，減少系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的總?cè)萘?。最后，提高移?dòng)節(jié)點(diǎn)接入無(wú)線系統(tǒng)的速率。</p><p>　　由于Ad Hoc的自組織和自維護(hù)性能，目前蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Ad Hoc的融合受到了廣泛的關(guān)注，由于Ad Hoc獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合架構(gòu)有多種不同方案。國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)針對(duì)

70、兩種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)展開(kāi)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(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充來(lái)解決熱點(diǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時(shí)提高系統(tǒng)的頻譜利用率。統(tǒng)一的蜂窩與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(UCAN)與iCAR的思路類(lèi)似，在數(shù)據(jù)傳輸速率降低時(shí)通過(guò)在信號(hào)較強(qiáng)的地方用代理機(jī)接收數(shù)據(jù)，并通過(guò)高速的IEEE802.n協(xié)議向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)連接。以上兩種方法都是通過(guò)設(shè)置中央控制式網(wǎng)絡(luò)

71、的半固定節(jié)點(diǎn)為Ad Hoc節(jié)點(diǎn)提供一定的服務(wù)，其主要目的還是充分利用原有網(wǎng)絡(luò)的資源，用蜂窩網(wǎng)的中央管理機(jī)制來(lái)提高Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)管理和控制，從而提高Ad Hoc的性能。這種方案是目前為數(shù)不多的充分利用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。Sphinx項(xiàng)目在網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)NS-2中對(duì)他們提出的混合網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該混合網(wǎng)絡(luò)模型在吞吐量和功耗方面優(yōu)于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)模型。</p><p>　　上述文獻(xiàn)涵蓋了多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

72、互聯(lián)領(lǐng)域，國(guó)外的一些研究人員亦己提出一些新型的網(wǎng)絡(luò)模型。但這些模型更多的是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的某一具體應(yīng)用而提出，它們所帶來(lái)的性能優(yōu)勢(shì)也是局部的。例如，基于無(wú)線局域網(wǎng)的熱點(diǎn)模型是專(zhuān)為解決蜂窩網(wǎng)覆蓋盲區(qū)及擁塞區(qū)而設(shè)計(jì)，Ad Hoc。模式的iCAR模型僅僅是為蜂窩網(wǎng)流量均衡問(wèn)題而設(shè)計(jì)，不具備擴(kuò)展性等。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中還有很多問(wèn)題未能統(tǒng)一，例如網(wǎng)絡(luò)中是否設(shè)置專(zhuān)用的中繼節(jié)點(diǎn)，多種通信方式是否使用同樣的無(wú)線資源等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)引入了系統(tǒng)負(fù)荷的額外量，尤其

73、對(duì)引入自組織方式的必要性的定量分析，比如對(duì)系統(tǒng)容量和彌補(bǔ)覆蓋缺陷等問(wèn)題的研究。因此，必須綜合考慮各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)性能，針對(duì)不同的通信場(chǎng)景和服務(wù)需求才能構(gòu)造出具有較高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)的框架結(jié)構(gòu)，仍然需要更深層次地把握和認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)融合中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)存在的諸多開(kāi)放式課題，開(kāi)展更為深入的具體研究。</p><p>　　2.3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理</p><p>　　在各種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，有效地提高無(wú)線資源利用率一直是

74、研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本節(jié)首先介紹傳統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)資源管理，然后介紹異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理的特點(diǎn)及研究進(jìn)展。</p><p>　　2.3.1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源管理</p><p>　　無(wú)線資源管理(RRM，Radio Resource Management)的目標(biāo)是在有限資源(如帶寬、功率或干擾受限)的條件下，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)線用戶終端提供服務(wù)質(zhì)量保障，其基本出發(fā)點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)話務(wù)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(dòng)態(tài)調(diào)整無(wú)線傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)的可用資源，最大程度地提高無(wú)線頻譜利用率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和保持盡可能小的信令負(fù)荷。無(wú)線資源管理的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:功率控制、信道分配、調(diào)度技術(shù)、切換技術(shù)、接納控制、端到端Qos、無(wú)線資源預(yù)留和自適應(yīng)編碼調(diào)制。</p><p><b>　　(l)功率控制技術(shù)</b></p><p>　　在移動(dòng)

76、通信系統(tǒng)中，近地強(qiáng)信號(hào)抑制遠(yuǎn)地弱信號(hào)產(chǎn)生“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。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(nèi)其他用戶干擾。在不影響通信質(zhì)量的情況下，進(jìn)行功率控制盡量減少發(fā)射信號(hào)的功率，可以提高信道容量和增加用戶終端的電池待機(jī)時(shí)間。</p><p>　　傳統(tǒng)的功率控制技術(shù)是以語(yǔ)音服務(wù)為主，這方面的研究己經(jīng)相當(dāng)多，主要涉及到集中式與分布式功率控制、開(kāi)環(huán)與閉環(huán)功率控制、基于恒定接收與基于質(zhì)量功率控制。目前功率控制的研究集中

77、在數(shù)據(jù)服務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)方面，多為綜合進(jìn)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(biāo)基本上是互相抵觸的，功率控制的目標(biāo)是讓更多的用戶同時(shí)享有共同的服務(wù)，而速率控制則是以增加系統(tǒng)吞吐量為目標(biāo)，使得個(gè)別用戶或業(yè)務(wù)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(shí)達(dá)到公平性和高吞吐量的雙重目標(biāo)，是目前較為熱門(mén)的課題。</p><p>　　另一方面，用在電路交換網(wǎng)絡(luò)的功率控制技術(shù)己不能適應(yīng)IP傳輸

78、和復(fù)雜的無(wú)線物理信道控制，當(dāng)IP網(wǎng)絡(luò)成為核心網(wǎng)絡(luò)，如何在分組交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率控制就成為功率控制研究的主要內(nèi)容。針對(duì)基于突發(fā)模式(Burst一mode)功率控制的通信網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)已引起很大的注意。結(jié)合功率控制和其他新技術(shù)，如智能天線、多用戶檢測(cè)技術(shù)、差錯(cuò)控制編碼技術(shù)、自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)、子載波分配技術(shù)等方面的聯(lián)合研究，提高系統(tǒng)容量也是比較熱門(mén)的研究課題。</p>&

79、lt;p><b>　　(2)信道分配</b></p><p>　　在無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，信道分配技術(shù)主要有三類(lèi):固定信道分配(FCA)、動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)以及隨機(jī)信道分配(RCA)。FCA的優(yōu)點(diǎn)是信道管理容易，信道間干擾易于控制;缺點(diǎn)是信道無(wú)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(wú)法統(tǒng)一控制從而會(huì)造成頻譜浪費(fèi)。FCA算法為使蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(yù)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(dá)到資源的最大利用。</p><p>　　DCA根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的分配算法。通常將DCA算法分為兩類(lèi):集中式DCA和分布式DCA。集中式DCA一般位于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的高層無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，由RNC收集基站(BS)和移動(dòng)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(fù)雜性，但是該算法需要對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)有很好的了解。根據(jù)DCA的不同特點(diǎn)可以將DCA算法分為以下三種:流量自適應(yīng)信道分配!再用劃分信道分配以及基于干擾動(dòng)態(tài)信道分配算法等。DCA算法還有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DCA和基于時(shí)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(jī)改變呼叫信道的分配算法，因此每信道改變的干擾可以獨(dú)立考慮。為使糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)取得所需的QoS，需要通過(guò)不斷地改變信道以獲得足夠高的信噪比。</p><p><b>　　(3)調(diào)度技術(shù)</b></p><p>　　未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征之一是存在大量的非實(shí)時(shí)性的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因?yàn)椴煌脩粲胁煌俾?，一個(gè)基站內(nèi)所有用戶速率總和往往會(huì)超過(guò)基站擁有頻帶所能傳輸?shù)?/p>

83、信道容量，因此必須要有調(diào)度器(Scheduler)在基站內(nèi)根據(jù)用戶QoS要求，判斷該業(yè)務(wù)的類(lèi)型以便分配信道資源給不同的用戶。</p><p>　　最近將調(diào)度技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合，如調(diào)度技術(shù)和功率控制結(jié)合，調(diào)度技術(shù)和軟切換技術(shù)相結(jié)合，軟切換技術(shù)和呼叫接納控制技術(shù)相結(jié)合等，且調(diào)度技術(shù)也擴(kuò)展至實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)(Real一Time Data)，提出了新的應(yīng)用。另外，為了在Internet中提供Qos，如玩IntServ或Dif

84、fserv服務(wù)，調(diào)度技術(shù)也起重要的作用。</p><p><b>　　(4)切換技術(shù)</b></p><p>　　切換技術(shù)是指移動(dòng)用戶終端在通話過(guò)程中從一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)或者脫離一個(gè)移動(dòng)交換中心(MSC)的服務(wù)區(qū)進(jìn)入另一個(gè)Msc服務(wù)區(qū)內(nèi)，維持移動(dòng)用戶通話不中斷的技術(shù)。有效的切換算法可以提高蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量和Qos。切換技術(shù)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(shù)主要是以網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量的好壞。用戶的移動(dòng)速度等信息作為參考來(lái)判斷是否應(yīng)執(zhí)行切換操作。除了以上給出的切換技術(shù)以外，正在研究的切換技術(shù)還有基于信道借用和基于用戶位置的切換。</p><p>　　未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)與移動(dòng)性管理結(jié)合得越來(lái)越緊密，由于未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)為lP網(wǎng)，這勢(shì)必會(huì)給移動(dòng)用戶的切換帶來(lái)新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的切換算法針對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而

86、Internet協(xié)議開(kāi)始并不是針對(duì)無(wú)線通信環(huán)境所設(shè)計(jì)，要使得未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，就必須對(duì)現(xiàn)有的切換技術(shù)進(jìn)行修改。正TF在移動(dòng)性管理方面做了許多工作，提出并制訂了一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):如宏移動(dòng)(Maero Mobility)和微移動(dòng)(Miero Mobility)的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　(5)接納控制</b></p><p>　　對(duì)只提供話音業(yè)務(wù)

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(wù)質(zhì)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(duì)簡(jiǎn)單。在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，使用軟容量的概念，每個(gè)新呼叫的產(chǎn)生都會(huì)增加所有其他現(xiàn)有呼叫的干擾電平，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的容量和呼叫質(zhì)量。第三代及未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)要求支持低速話音、高速數(shù)據(jù)和視頻等多媒體業(yè)務(wù)，因此接納控制也就變得更為復(fù)雜。</p><p>　　此外，未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中

88、接納控制要求在判決過(guò)程中，使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和干擾測(cè)量的門(mén)限，任何新的連接不應(yīng)該影響覆蓋范圍和現(xiàn)有連接的質(zhì)量(整個(gè)連接期間)，當(dāng)新連接產(chǎn)生時(shí)，接納控制利用來(lái)自負(fù)荷控制和功率控制的負(fù)荷信息估計(jì)上、下行鏈路負(fù)荷的增加"負(fù)荷的改變依賴(lài)于流量和質(zhì)量等參數(shù)，若超過(guò)上行或下行鏈路的門(mén)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(wú)線鏈路發(fā)起質(zhì)量參數(shù)、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(qiáng)制呼叫釋放、強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)提供/盡力而為0(BestEffort)服務(wù)，IP層無(wú)法保證業(yè)務(wù)的QoS要求，端到端QoS保障要通過(guò)傳輸控制協(xié)議(TCP)層來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管TCP層可以保障一定的QoS，如減少分組丟失率，但是仍無(wú)法滿足高實(shí)時(shí)性要求的圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線系統(tǒng)

90、中傳輸?shù)亩说蕉薗oS要求。而且未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)將是基于IP的網(wǎng)絡(luò)，這就給如何在移動(dòng)Intemet網(wǎng)絡(luò)上為未來(lái)高速多媒體業(yè)務(wù)提供可靠的端到端QoS要求提出了新的問(wèn)題。</p><p>　　在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的流量控制并不適應(yīng)用來(lái)提供Qos保證，因?yàn)闀?huì)把無(wú)線信道傳輸過(guò)程中的分組丟失當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)擁塞來(lái)處理。UMTS定義了4類(lèi)QoS類(lèi)型，即對(duì)最大傳輸遲延有嚴(yán)格要求的會(huì)話類(lèi)別，對(duì)端到端數(shù)據(jù)流的遲延抖動(dòng)有一定要求的流類(lèi)

91、別，對(duì)往返延遲時(shí)間有要求的交互式類(lèi)別，對(duì)延遲敏感性要求很低的后臺(tái)類(lèi)別"網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同QoS類(lèi)型的業(yè)務(wù)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(wú)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(wǎng)關(guān)解決方案等。</p><p>　　2.3.2異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理</p><p>　　傳統(tǒng)意義上的無(wú)線資源管理包括接納控制、切換技術(shù)、功率控制、信道分

92、配、調(diào)度技術(shù)等，相關(guān)算法的研究與實(shí)現(xiàn)一直是工業(yè)和學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)無(wú)線資源管理的各資源管理算法盡力而為地為其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)線用戶終端提供服務(wù)質(zhì)量保障。未來(lái)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源管理則是一組網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制的集合，采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行集中管理，支持網(wǎng)絡(luò)信息共享、資源共享，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的聯(lián)合優(yōu)化控制。</p><p>　　異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理不僅包含了同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源管理的全部體系，而且增加了新的研究?jī)?nèi)容，即面向集成和

93、融合不同接入技術(shù)的綜合無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合資源管理，如聯(lián)合接納控制、網(wǎng)絡(luò)間的負(fù)載均衡、垂直切換和無(wú)縫漫游、服務(wù)質(zhì)量保證等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特有的功能，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的優(yōu)化使用和達(dá)到系統(tǒng)容量最大化的目標(biāo)。顯然，在異構(gòu)無(wú)線系統(tǒng)中，傳統(tǒng)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的“自治”的無(wú)線資源管理方法不能解決整個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)的資源配置和優(yōu)化問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究能夠綜合考慮不同的接入網(wǎng)絡(luò)、終端、服務(wù)及用戶信息的無(wú)線資源管理技術(shù)，設(shè)計(jì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中易于控制和統(tǒng)一管理的多系統(tǒng)聯(lián)合無(wú)線資源管理架構(gòu)

94、。該類(lèi)架構(gòu)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(wú)線資源管理的基本功能，同時(shí)還包括了實(shí)現(xiàn)聯(lián)合接納控制、網(wǎng)間負(fù)載均衡、垂直切換和無(wú)縫漫游、服務(wù)質(zhì)量保證等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特有的功能。</p><p><b>　　2.4垂直切換</b></p><p>　　移動(dòng)通信網(wǎng)正向全I(xiàn)P通信網(wǎng)發(fā)展，由IP核心網(wǎng)和各種無(wú)線接入網(wǎng)組成。多模終端的發(fā)展使用戶靈活選擇服務(wù)網(wǎng)絡(luò)成為

95、可能。為了保證終端在不同網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)時(shí)的通話服務(wù)質(zhì)量，切換技術(shù)的研究也從同種接入技術(shù)間的水平切換轉(zhuǎn)移到了異種接入技術(shù)間的垂直切換。</p><p><b>　　2.4.1切換分類(lèi)</b></p><p>　　傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的切換控制主要支持用戶在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部移動(dòng)時(shí)的會(huì)話移動(dòng)性。而未來(lái)泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，除了各個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的切換控制以外，還應(yīng)包括跨越網(wǎng)絡(luò)邊界、跨運(yùn)營(yíng)

96、商以及跨終端漫游時(shí)的切換控制。相應(yīng)地，切換具有了一些新的特征，也出現(xiàn)了多種不同的分類(lèi)方法。根據(jù)涉及的網(wǎng)絡(luò)范圍，可以分為網(wǎng)內(nèi)切換和網(wǎng)間切換。根據(jù)涉及的接入技術(shù)是否同類(lèi)，可以分為水平切換(或稱(chēng)系統(tǒng)內(nèi)切換)和垂直切換(或稱(chēng)系統(tǒng)間切換)。從性能角度，分為快速切換、平滑切換和無(wú)縫切換。根據(jù)切換前后所涉及的無(wú)線頻率，分為同頻切換和異頻切換。根據(jù)切換的必要性，可分為強(qiáng)制切換和優(yōu)化切換。根據(jù)切換中是否允許用戶控制，分為主動(dòng)切換和被動(dòng)切換。</p&

97、gt;<p>　　依據(jù)接入點(diǎn)改變前后所采用接入技術(shù)的異同，可以將切換分類(lèi)為垂直切換與水平切換兩類(lèi)。在各類(lèi)無(wú)線接入技術(shù)共同構(gòu)成的無(wú)線重疊網(wǎng)絡(luò)，同類(lèi)接入技術(shù)之間的切換稱(chēng)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(yùn)營(yíng)商間的切換；而不同類(lèi)接入技術(shù)之間的切換稱(chēng)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(wú)線鏈路和接入網(wǎng)絡(luò)存在明顯的鏈路特征差異，因此垂直切換具有不對(duì)稱(chēng)性。根據(jù)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(wǎng)絡(luò)到上層的、覆蓋范圍大的網(wǎng)絡(luò)的切換，稱(chēng)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(guò)程中所涉及的接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是否同類(lèi)，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>　　（1）觸發(fā)切換的原因不同。水平切換往往和終端移動(dòng)引起的物理位置變化有關(guān)，是動(dòng)態(tài)的。垂直切換強(qiáng)調(diào)接入點(diǎn)的變化，而接入點(diǎn)變化并不一定由物理位置變化引起，還可能由接入技術(shù)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(jù)終端所接收到的物理信號(hào)強(qiáng)度(RSS，Received signal strength)及其變化指標(biāo)(例如，帶門(mén)限的RSS、

100、帶滯后余量的RSS和信道可用性)進(jìn)行。而在垂直切換中，由于切換前后的網(wǎng)絡(luò)特征差異較大，網(wǎng)絡(luò)間的RSS指標(biāo)不具有可比性，雖然可以分別為不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的切換門(mén)限值，但是，只基于此進(jìn)行垂直切換判決是不夠的，還需要考慮與網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、用戶和終端相關(guān)的QoS、用戶偏好、服務(wù)資費(fèi)等多種因素，是典型的多標(biāo)準(zhǔn)判決問(wèn)題。</p><p>　?。?）切換控制方式不同。水平切換大多是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，終端是被動(dòng)的。垂直切換中，用戶可以根據(jù)

101、偏好設(shè)置或者QoS的考慮，主動(dòng)發(fā)起切換。</p><p>　?。?）切換中的鏈路轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)不同。水平切換出現(xiàn)在同種接入技術(shù)之間，切換前后的無(wú)線鏈路采用相同的鏈路層技術(shù)，因此，水平切換中的鏈路轉(zhuǎn)換常在鏈路層實(shí)現(xiàn)。而垂直切換涉及各種異構(gòu)的鏈路層接入技術(shù)，并且要保證獨(dú)立于底層接入，因此，垂直切換中的鏈路轉(zhuǎn)換一般有兩種方法：一是在網(wǎng)絡(luò)層及以上層實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層都有支持垂直切換的典型技術(shù)；二是設(shè)計(jì)通用鏈路層(GL