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文档简介

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 移动数据流量卸载技术的比较研究* 【摘 要】首先描述了几种主要 的移动数据流量卸载技术,包括 Wi- Fi、Femtocell 以及机会通信网络等,随 后分别介绍了相应的网络架构,并分析 了各种技术的优缺点,最后展望了今后 移动数据卸载技术的重点研究方向。 中国论文网 /8/view-12734844.htm 【关键词】移动数据卸载 Wi-Fi Femtocell 机会通信 IP 流移动性 1 引言 著名市场研究公司 IDC 估计, 2014 年全球智能手机出货量达到了 13 亿部,同比增长 26.3%,与此同时, 2014 全年中国智能手机出货量达到 4.2 亿部,同比上升 19.9%。智能移动设备 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 保持不间断的因特网接入,并且具有各 种多媒体信息的获取和回放能力。随着 智能手机市场的迅猛发展,移动数据通 信的数据量也随之出现了爆发式增长。 互联网和经济学领域的研究人员表示, 2014 年平均每个用户每月消耗 7GB 数 据流量,全球的移动数据流量每月达到 3.6EB。巨大的移动数据量给蜂窝网络 带来了很大的负载压力,同时,网络的 拥塞也恶化了接入用户的服务体验。 根据传统的运营策略,解决这个 问题的途径主要分为两种1:第一种办 法是基础设施的升级,最常见的方法不 外乎通过部署更多的基站等方式扩大网 络的总带宽。但这种方式的资金投入巨 大,建设周期很长,而且实际获得的效 果是否理想还有待商榷。在一个平价的 市场体系之下,单纯升级基础设施并不 是一个好的策略。第二种方法是采用基 于用量的定价方式来限制数据流量使用。 虽然这种方式可以在一定程度上解决问 题,但是有可能引起某些用户群的反感, -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 特别是智能手机用户,而这部分用户正 是运营商未来的利润增长点。移动数据 流量卸载(Mobile data offloading2) 是近年来出现的一种创新技术,即使用 互补的网络技术承载原来加载在移动蜂 窝网络上的数据流量,以缓解网络拥塞, 并创造额外的收入来源。移动数据卸载 的目标是保持用户的服务质量,同时降 低移动网络上对带宽有大量需求的服务 的成本和影响。目前,常见的互补网络 技术包括 Wi-Fi、Femtocell(微蜂窝) 以及机会通信网络(利用终端之间的接 触机会进行通信的网络)等。由于这些 网络已经存在或者部署成本较低,相比 较增设宏网基站、升级网络技术,移动 数据卸载在人力、物力和时间成本方面 都具有巨大的优势,目前已成为学术界 和工业界共同关注的热点问题。 本文综述了几种主要的移动数据 流量卸载技术,分别介绍了相应的网络 架构,分析了各种技术的优缺点,最后 总结全文并展望了未来移动数据卸载技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 术的重点研究方向。 2 基于 Wi-Fi 的流量卸载 根据流量卸载的位置,移动数据 流量卸载可以在核心网络与接入网络中 分别实施。相对而言,移动核心网的设 备数量较少,且资源较为充裕,因而实 现数据流量卸载的迫切性较小。另一方 面,接入网涉及大量的以语音服务为主 的基站设备,这些设备容量不足,部署 困难,难以满足当前爆发式增长的数据 服务流量需求。 Wi-Fi 是基于 IEEE 802.11 系列 标准的无线接入技术,具有接入速率快 但是覆盖范围小的特点,主要运用于室 内环境的宽带接入。现在的智能手机基 本上都具备 Wi-Fi 网络接口,Wi-Fi 热 点在企业、家庭和众多公共场所的部署 也较为普及,而且 Wi-Fi 的单位数据通 信费用与 3G、4G 流量资费相比便宜很 多,基于 Wi-Fi 的移动数据流量卸载具 备了很好的现实条件。文献3考察了由 一个全国范围的 3G 网络和城市规模的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 Wi-Fi 网络组成的移动数据卸载场景, 目标是把车联网的数据流量从 3G 网络 卸载到 Wi-Fi 网络上。 图 1 所示为基于 Wi-Fi 的移动数 据流量卸载的网络结构。用户终端设备 分别通过蜂窝和 Wi-Fi 两条接入链路分 别连接到因特网:终端可以依次经移动 接入网和移动核心网最终连接到因特网, 也可以首先连接到 Wi-Fi 接入网,然后 经过多个路由节点抵达因特网。通过 Wi-Fi 接入网络传输的数据即是从蜂窝 网络卸载的数据,通过将数据卸载到 Wi-Fi 网络,降低了整个蜂窝接入网络 的负载。对利用 Wi-Fi 网络的移动数据 卸载方案的性能研究表明,在没有引入 任何延迟的情况下,大约 65%的移动数 据可被卸载,另外由于 WiFi 网络缩短 了传输时间,从而节省了约 55%的电能 1。 由于 Wi-Fi 网络已经被广泛的部 署,毫无疑问在普及率上具有无可比拟 的优势。采用这项技术可以利用已经部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 署好的 Wi-Fi 热点,或者在需要时加以 适当的扩充,几乎不会涉及大规模的硬 件设备的投入,因而建设成本较低。根 据两个接入网络整合的程度不同,运营 商对于订阅内容的分发和控制程度也有 所差异。在不受控移动数据流量卸载的 网络架构下,两种接入方式从用户终端 到因特网之间的链路相互独立,因而运 营商对于 Wi-Fi 网络部分的数据无法感 知和控制。在受控移动数据流量卸载和 一体化移动数据流量卸载的方式中,网 络架构在不同程度上能够支持两个网络 的信息交互,因而蜂窝网络运营商对于 Wi-Fi 网络部分的数据有一定的感知和 控制能力。 3 基于 Femtocell 的流量卸载 Femtocell 是小型、廉价、低功耗 的基站,通常部署在用户家中,连接到 它们自己的有线回程线路4。在这些方 面,Femtocell 与 Wi-Fi 接入点很类似, 但 Femtocell 基于商用蜂窝网络标准和 授权频段。从移动基站的角度来说,因 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 为它们具有所有的常用频段并且具备带 内切换的功能,因此与传统基站没有什 么区别。Femtocell 最初被用来提高室内 通话质量,当时很多移动用户在转投其 它运营商时抱怨在家中语音通话信号质 量很差。而现在 Femtocell 被看成是一 种高性价比的宏蜂窝网络数据流量的卸 载方式。 研究表明,大约 55%的数据产生 于家庭,26%的数据产生于办公场所5, 在此场景下可以不考虑用户设备移动带 来的接入点切换问题。由于 Femtocell 的用户接入设备产生的数据包无需通过 宏网蜂窝基站传输,在家庭或办公场所 部署 Femtocell 可以有效地降低了宏蜂 窝网络的负载。Cisco 公司研究了将宏 蜂窝网数据卸载到 Femtocell 接入网络 的不同技术,分析了其价值和缺点。 6 结论 本文介绍了几种主要的移动数据 流量卸载的方案。在各种用于移动数据 卸载的互补网络技术中,Wi-Fi 接口最 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 为普遍、目前部署最为广泛,有望成为 移动数据卸载的主流方式。Femtocell 技 术使运营商对于卸载数据可感知可控制, 价格在 100 美元以内的全功能低功耗的 基站也成为可能。基于机会连接的移动 数据卸载成本最低,但应用场景受限, 性能难以保证,可以在特定的场合下作 为补充。IP 流移动性则提供了一种支持 移动性的细粒度数据卸载技术。 D2D 通信是第五代移动通信网络 的关键技术之一,可以有效地提升网络 的容量,D

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