（通信与信息系统专业论文）异构无线网络中网络选择与联合呼叫接纳控制的研究.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：互垄查匿l一日期：丛垃：羔l ! 羔 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：丕垒掏 日期：乙q 也：主：! 主 导师签名：日期：砂! 乡! ( 、 摘要 异构无线网络中网络选择与联合呼叫接纳控制的研究 摘要 随着无线移动通信技术的飞速发展，各种新兴的无线接入技术 层出不穷。它们具有不同的实现技术、不同的控制方式、不同的覆 盖范围和不同的数据传输速率，它们既相互补充又相互竞争，构成 了异构无线网络。在异构无线网络中，如何为用户选择最合适的接 入网络，以及合理地为用户分配资源，是异构无线网络中的关键问 题，对于保证用户的q o s ，提高系统容量起着重要的作用。因此论 文对异构无线网络中的网络选择和联合呼叫接纳控制进行了深入研 究。 本文提出了一种异构无线网络中基于层次分析法和灰色关联分 析的网络选择算法。首先将异构无线网络中的网络选择转化为典型 的动态多指标决策问题，决策模型考虑了用户偏好、业务应用、网 络参数的动态性和动态变化趋势；其次用层次分析法计算网络参数 的权重；然后把灰色关联分析用在动态多指标决策中，计算各可用 网络的综合评价值，以确定各网络的优劣。仿真结果表明，这种策 略能为用户提供合理的接入选择，从而为用户提供全面的q o s 保证。 本文还提出了3 g 与w l a n 互连的异构网络中一种基于带宽门 限的联合呼叫接纳控制算法，考虑语音、视频、数据三种业务，针 对不同类型用户的业务特性选择合适的优先接入网络，考虑到切换 用户及不同业务类型用户的优先级，通过在3 g 和w l a n 中设置多 级的接入门限值以合理分配带宽。运用多维m a r k o v 链模型对该算法 的新呼叫阻塞率和切换呼叫掉线率性能进行了理论分析。仿真结果 表明，本算法在满足不同类型用户的q o s 需求的同时，在新呼叫阻 塞率和切换呼叫掉线率之间获得了良好的折衷，提高了系统整体性 能。 另外，本文还提出了3 g 与w l a n 互连的异构网络中一种基于 带宽降级的联合呼叫接纳控制算法。根据视频、数据业务传输速率 可变的特点，当3 g 或w l a n 满负荷，无法接入新的用户时，通过 对网络中已连接的视频、数据用户的带宽进行适度降级，以降低网 北京邮i 乜人学硕l ：学位论文 摘要 络负载，从而接纳更多的用户。与固定带宽分配的联合呼叫接纳控 制算法相比，降低了异构系统中总的新呼叫阻塞率和切换呼叫掉线 率。 关键词：异构无线网络；网络选择；动态多指标决策；联合呼叫接 纳控制；带宽门限；带宽降级 北京邮电人学硕 ：学位论文a b s t r a c t r e s e a r c ho nn e t w o r ks e l e c t i o na n d j o i n tc a l la d m i s s i o nc o n t r o li n h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s sn e t w o r k s a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ew i r e l e s sm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g i e s ，t h ee m e r g i n gr a d i oa c c e s st e c h n o l o g i e sc o m eo u to n ea f t e r a n o t h e r t h e yh a v e d i f f e r e n t i m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e s ，d i f f e r e n t c o n t r o lm e t h o d s ，d i f f e r e n tc o v e r a g ea n dd i f f e r e n td a t at r a n s m i s s i o nr a t e t h e yc o m p l e m e n te a c ho t h e ra n dc o m p e t ew i t he a c ho t h e rt of o r mt h e h e t e r o g e n e o u s w i r e l e s sn e t w o r k s i nt h e h e t e r o g e n e o u s w i r e l e s s n e t w o r k s ，h o wt oc h o o s et h em o s ts u i t a b l ea c c e s sn e t w o r k sf o ru s e r s ， a n da l l o c a t et h er e s o u r c e sf o ru s e r sr a t i o n a l l y , a r ek e yi s s u e si nt h e h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s sn e t w o r k s t h e yp l a y a n i m p o r t a n tr o l e i n g u a r a n t e e i n gt h eq o so fu s e r sa n di m p r o v i n gt h ec a p a c i t yo fs y s t e m s t h e r e f o r e ，i nt h i sp a p e r , w ed oad e e pr e s e a r c ho nt h en e t w o r ks e l e c t i o n a n dj o i n tc a l la d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h m si nt h eh e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s n e t w o r k s an e t w o r ks e l e c t i o na l g o r i t h mb a s e do na n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) a n dg r a yr e l a t i o na n a l y s i s ( g r a ) t h e o r yi sp r o p o s e di nt h i sp a p e r f i r s t l y , t h en e t w o r ks e l e c t i o np r o b l e mi s t r a n s f o r m e di n t ot y p i c a l d y n a m i cm u l t i - a t t r i b u t e d e c i s i o nm a k i n g ( d m a d m ) p r o b l e m t h e d y n a m i cc h a n g et r e n do fn e t w o r kp a r a m e t e r si st a k e ni n t oa c c o u n ti nt h e d e c i s i o nm o d e lb e s i d e su s e rp r e f e r e n c e ，s e r v i c ea p p l i c a t i o na n dt h e c u r r e n tl e v e lo fn e t w o r kp a r a m e t e r s s e c o n d l y , t h ea h pi su s e dt o c a l c u l a t et h ew e i g h to ft h en e t w o r kp a r a m e t e r s t h e nt h eg r ai su s e di n t h ed y n a m i cm u l t i - a t t r i b u t ed e c i s i o nm a k i n gm e t h o dt oc a l c u l a t et h e c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n v a l u e so ft h ea v a i l a b l en e t w o r k s t h e s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h i ss t r a t e g yc o u l dp r o v i d em o b i l eu s e r s w i t hr e a s o n a b l ea c c e s ss e l e c t i o n i i i 北京邮i 乜人学硕i j 学位论文 a b s t r a c t aj o i n tc a l la d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h mb a s e do nb a n d w i d t h t h r e s h o l d si sp r o p o s e di nh e t e r o g e n e o usw i r e l e s sn e t w o r k so f3ga n d w l a ni n t e r c o n n e c t i o n t h e p r i o r i t ya c c e s sn e t w o r k i ss e l e c t e d a c c o r d i n gt ot h et r a f j f i cc h a r a c t e r i s t i c so fu s e r s t a k i n gi n t oa c c o u n tt h e p r i o r i t i e s o fh a n d o f fu s e r sa n du s e r sw i t hd i f f e r e n tt r a f f i cc l a s s ， m u l t i 1 e v e la c c e s st h r e s h o l d sa r es e ti n3ga n dw l a nr e s p e c t i v e l y a m u l t i d i m e n s i o n a lm a r k o vc h a i nm o d e l i su s e dt oa n a l y z et h en e wc a l l b l o c k i n gp r o b a b i l i t y a n dh a n d o f fc a l l d r o p p i n gp r o b a b i l i t yo ft h e p r o p o s e da l g o r i t h m t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e d a l g o r i t h mn o to n l ys a t i s f i e st h eq o sr e q u i r e m e n t so f u s e r sw i t hd i f f e r e n t s e r v i c e s b u ta l s oa c h i e v e sb e t t e rt r a d e o f j fb e t w e e nn e wc a l lb l o c k i n g p r o b a b i l i t ya n dh a n d o f fc a l ld r o p p i n gp r o b a b i l i t ya n di m p r o v e st h e o v e r a l lp e r f o r m a n c eo ft h es y s t e m a d d i t i o n a l l y , ajo i n tc a l la d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h mb a s e do n b a n d w i d t hd e g r a d a t i o ni sp r o p o s e di nh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k so f3ga n d 、礼a ni n t e r c o n n e c t i o n s i n c et h et r a n s m i s s i o nr a t eo fv i d e oa n dd a t a s e r v i c e sa r ev a r i a b l e w h e n3 go r 、池a ni sa tf u ul o a da n dc a nn o t a c c e s sn e wu s e r s t h eb a n d w i d t ho ft h ec o n n e c t e dv i d e oo rd a t au s e r si n t h en e t w o r k sc a nb ed e g r a d e dt or e d u c et h en e t w o r kl o a da n da c c e p t m o r eu s e r s c o m p a r e dw i t ht h ef i x e db a n d w i d t ha l l o c a t i o ns c h e m e t h e b a n d w i d t hd e g r a d a t i o ns c h e m er e d u c e st h et o t a ln e wc a l lb l o c k i n g p r o b a b i l i t ya n dh a n d o f fc a l ld r o p p i n gp r o b a b i l i t yi nt h eh e t e r o g e n e o u s s y s t e m s k e yw o r d s ：h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s sn e t w o r k s ；n e t w o r ks e l e c t i o n ； d y n a m i cm u l t i a t t r i b u t ed e c i s i o nm a k i n g ；j o i n tc a l l a d m i s s i o nc o n t r o l ； b a n d w i d t ht h r e s h o l d ； 北京邮i u 人学硕i ：学位论文目录 目录 摘要i a 】j i s t r a c t i i i 目录v 第一章绪论1 1 1 论文的研究背景1 1 1 1 无线通信网络的发展现状一l 1 1 2 异构无线网络融合的相关研究情况2 1 2 论文的主要工作3 1 3 论文的结构安排3 1 4 本章参考文献4 第二章异构无线网络融合的架构、关键技术与研究方法6 2 1 异构无线网络融合的架构6 2 1 1 紧耦合模式6 2 1 2 松耦合模式6 2 2 异构无线网络中的关键技术问题7 2 2 1 多模移动终端的实现一7 2 2 2 网络选择8 2 2 3 垂直切换9 2 2 4 联合无线资源管理9 2 3 本论文采用的研究方法一l o 2 3 1 动态多指标决策理论一l o 2 3 2 层次分析法1l 2 3 3 灰色关联分析法1 3 2 3 4 马尔科夫链点1 4 2 4 本章小结1 5 2 5 本章参考文献15 第三章异构无线网络中的网络选择研究一1 8 3 1 引言18 3 2 网络选择研究现状l8 3 3 基于动态灰色多指标决策的异构网络选择一2 0 3 3 1 网络选择流程2 0 3 3 2 网络选择的动态多指标决策模型2 l v 北京邮i 乜人学硕j ：学位论文 目录 3 3 3 基于层次分析法和灰色关联分析的网络选择2 3 3 3 4 仿真与分析2 4 3 4 本章小结2 6 3 5 本章参考文献2 6 第四章异构无线网络中的联合呼叫接纳控制研究2 8 4 1 引言2 8 4 2 呼叫接纳控制研究现状2 8 4 2 1 移动蜂窝网络中的呼叫接纳控制算法相关研究2 8 4 2 2 联合呼叫接纳控制研究现状3 2 4 3 系统模型3 2 4 4 基于带宽门限的联合呼叫接纳控制3 4 4 4 1 网络选择原则。3 4 4 4 2 带宽预留策略3 5 4 4 3 联合呼叫接纳控制流程3 5 4 4 4 性能分析3 7 4 4 5 仿真结果4 0 4 5 基于带宽降级的联合呼叫接纳控制4 2 4 5 1 网络选择原则4 2 4 5 2 基于带宽降级的资源分配4 3 4 5 3 联合呼叫接纳控制流程4 3 4 5 4 仿真结果：4 5 4 6 本章小结4 6 4 7 本章参考文献4 6 第五章结束语4 9 5 1 论文工作总结4 9 5 2 进一步的研究工作5 0 缩略语5l 致 射5 3 攻读硕士学位期间发表的学术论文5 4 v t 、 北京邮电人学硕l ：学位论文第一章绪论 1 1 论文的研究背景 1 1 1 无线通信网络的发展现状 第一章绪论 当今无线移动通信的发展从技术标准的角度讲，分别沿着两条主线发展【1 】： 一条是3 g p p 3 g p p 2 引领的移动通信系统，从2 g 、3 g 到b 3 g 或4 g ；另一条 是i e e e 引领的无线接入系统，从无线个域网( 如z i g b e e 、b l u e t o o t h 2 1 ) 到无线局 域网( 如8 0 2 1 1 b 3 】) ，再到无线城域网( 如8 0 2 1 6 e 4 】) 和无线广域网( 如8 0 2 2 0 5 1 ) 。 无线移动通信的发展趋势如图1 1 所示。 移动性 图1 1 无线移动通信发展趋势 数据速率k b p s 由于现有的各种无线接入系统在很多区域内都是重叠覆盖的，并且具有不 同的特征和业务提供能力，适应不同场景下用户对通信服务个性化的要求。所 以可以将这些相互重叠的不同类型的无线接入系统智能地结合在一起，使它们 相互协作、优势互补，从而构成一种异构无线网络( h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s n e t w o r k s ，h w n ) ，为移动用户提供无所不在的个性化信息服务。所谓异构【6 】， 是指两个无线接入系统采用了不同的无线接入技术，或者是采用相同的无线接 入技术但属于不同的无线运营商。在异构无线网络中，用户可以根据业务需要 和网络状态等因素随时选择接入到最合适的那个无线接入系统中，从而满足用 户灵活多变的个性化业务需求。另外，通过合理的无线资源管理，可以充分利 北京邮电人学硕二l 学位论文 第一章绪论 用异构无线网络中各种无线接入系统的基础设施和频率资源，并且充分激发这 些系统的潜能，共同为用户提供单系统运营模式下所无法支持的业务和功能， 从而在满足用户复杂多变的个性化业务需求的同时提高无线运营商的利润水 平。 1 1 2 异构无线网络融合的相关研究情况 国内外的许多研究小组已经致力于异构网络关键技术的研究，就全球范围 来看，欧盟对于异构网络融合的研究处于全球领先地位，其中以欧盟信息社会 技术( i n f o r m a t i o ns o c i e t yt e c h n o l o g i e s ，i s t ) 7 j 系列项目最具代表性。a m b i e n t n e t w o r k s 项目( 简称a n 项目) 【8 】是欧盟第六框架计划( t h ee u r o p e a nc o m m u n i t y s s i x t hf r a m e w o r kp r o g r a m ，e uf p 6 ) 中的一个大型项目，它是针对目前众多异构 网络共存局面的一种网络融合的解决方法，它的目标是通过a n 网络技术来促进 未来异构无线移动网络之间的有效互联和协作，从而使得用户无论使用何种网 络，都能够享有丰富易用的服务。它试图在链路层实现b 3 g 网络中多种无线接入 技术的整合，致力于开发一种通用的无线接口技术实现对异构无线空中接口技 术的统一。其基本思想从诞生开始便受到业界的广泛关注。目前该项目组只提 出概念模型，系统化的体系架构还在建立中。 w i n n e r 9 】( w i r e l e s sw o r l di n i t i a t i v en e wr a d i o ，无线世界的新无线电技 术) 项目是欧盟第六框架计划中的又一大项目，目标是研究开发出一个“无处 不在的无线网络 ，代替目前多种系统( 蜂窝、w l a n 和近距离无线接入等) 共存 的格局。为了在提高系统容量和覆盖范围的同时降低建网成本，w i n n e r 引入 了中继网络( r e l a y ) 的概念；另外，w i n n e r 提出无线频谱的灵活使用和共享 方法，在可用的多个频段内灵活使用，根据具体的应用场景和频率资源的使用 情况选择和调整频谱，同时也可以回避干扰，提高新技术的适应能力。此外， 还有d r i v e 1 0 】、m o b yd i c k i1 】、e v e r e s t 1 2 等项目，从多个层面和角度 对于异构网络的问题进行了有意义的研究尝试。 3 g p p 和w l a n 融合网络的研究为无线异构网络的研究提供了研究实例，其 中代表性的为在欧洲启动的d a i d a l o s 项引1 3 l 。d a i d a l o s 的目标是在通用、灵活、 无缝的全i p 架构下建立一个综合网络。该项目研究如何将现有的多种无线技术 和3 g 移动通信技术融合起来，建立以用户为中心、综合管理的骨干移动网络。 值得一提的是，我国信息产业部在2 0 0 6 年发布的信息产业科技发展“十 一五”规划和2 0 2 0 年中长期规划纲要 1 4 】中也指出，下一代无线通信系统的研 发工作是“十一五”期间的重大科技项目之一，而异构无线通信系统的融合与互 联技术是该项目的重要组成部分。中国国家8 6 3 的“f u t u r e 计划【1 5 1 6 】( f u t u r e 2 北京邮f 1 1 人学顾i ：学位论文 第一章绪论 t e c h n o l o g yf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ，通用无线环境研究计划) ”主要目 标是面向未来1 0 年无线通信领域的发展趋势，研究b e y o n d3 g 4 g 新一代蜂窝 通信空中接口技术，提出未来无线通信通用环境技术和一套完整的异构网络环 境下的无缝漫游解决方案。f u t u r e 计划在分布式蜂窝无线组网和多载波、多 天线无线传输与多址基本概念、理论与技术等方面丌展了深入研究，完成了具 有b 3 g 移动通信系统基本技术特征的f d d t d d 实验系统的研制开发。 1 2 论文的主要工作 本论文对异构无线网络中的网络选择和接纳控制做了重点研究，论文主要 工作如下： ( 1 ) 介绍了异构无线网络融合的架构、关键技术问题和本论文采用的研究方 法，总结了异构无线网络中常用的网络选择相关算法，移动蜂窝网络中常用的 呼叫接纳控制算法以及联合呼叫接纳控制的研究现状。 ( 2 ) 提出了一种异构无线网络中基于层次分析法和灰色关联分析的网络选 择算法。首先将异构无线网络中的网络选择转化为典型的动态多指标决策问题， 决策模型考虑了用户偏好、业务应用、网络参数的动态性和动态变化趋势；其 次用层次分析法计算网络参数的权重；然后把灰色关联分析用在动态多指标决 策中，计算各可用网络的综合评价值，以确定各网络的优劣，并进行了计算机 仿真。 ( 3 ) 提出了3 g 与w l a n 互连的异构网络中一种基于带宽门限的联合呼叫 接纳控制算法，考虑语音、视频、数据三种业务，针对不同类型用户的业务特 性选择合适的优先接入网络，考虑到切换用户及不同业务类型用户的优先级， 通过在3 g 和w l a n 中设置多级的接入门限值以合理分配带宽。运用多维 m a r k o v 链模型对该算法的新呼叫阻塞率和切换呼叫掉线率性能进行了理论分 析，并进行了计算机仿真。 ( 4 ) 提出了3 g 与w l a n 互连的异构网络中一种基于带宽降级的联合呼叫 接纳控制算法。根据视频、数据业务传输速率可变的特点，当3 g 或w l a n 满 负荷，无法接入新的用户时，通过对网络中已连接的视频、数据用户的带宽进 行适度降级，以降低网络负载，从而接纳更多的用户。并进行了计算机仿真。 1 3 论文的结构安排 本论文共分为五章，第一章介绍了无线通信网络的发展现状、异构无线网 络融合相关研究情况，并引出了论文的主要工作。 北京邮电人学硕。i ：学位论文第一章绪论 第二章介绍了异构无线网络融合的架构、关键技术问题以及本论文所采用 的研究方法。 第三章首先总结了异构无线网络中常用的网络选择算法，然后详细介绍了 所提出的基于层次分析法和灰色关联分析的网络选择算法。 第四章首先总结了移动蜂窝网络中的呼叫接纳控制算法以及异构无线网络 中联合呼叫接纳控制算法的研究现状，其次给出了3 g 和w l a n 互连的异构网 络模型，然后在此模型下分别详细介绍了所提出的基于带宽门限的联合呼叫接 纳控制算法和基于带宽降级的联合呼叫接纳控制算法。 第五章总结了全文的研究工作，并提出了有待进一步改进的技术问题。 1 4 本章参考文献 1 】贺昕，李斌异构无线网络切换技术 m 】北京：北京邮电大学出版社， 2 0 0 8 ：1 2 8 【2 】王锐华，益晓新，于全z i g b e e 与b l u e t o o t h 的比较及共存分析【j 】测控技 术，2 0 0 5 ( 6 ) ：5 3 5 5 【3 】i e e e s t d 8 0 2 1l b w i r e l e s sl a nm e d i u ma c c e s sc o n t r o l ( m a c ) a n d p h y s i c a ll a y e r ( p h y ) s p e c i f i c a t i o n s ：h i g h e r - s p e e dp h y s i c a ll a y e re x t e n s i o n i i l1 = l l e2 4 g h zb a n d s 19 9 9 【4 】i e e es t d 8 0 2 16 e a i ri n t e r f a c e f o rf i x e da n dm o b i l eb r o a d b a n dw i r e l e s s a c c e s ss y s t e m s s 2 0 0 5 5 i e e e8 0 2 2 0p d - 0 4 i n t r o d u c t i o nt oi e e e8 0 2 2 0t e c h n i c a la n dp r o c e d u r a l o r i g e n t a t i o n s 2 0 0 4 【6 】g u a n gw u ，p j m h a v i n g a , a n dm m i z u n o w i r e l e s s i n t e r n e to v e r h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s sn e t w o r k s c i e e eg l o b e c o m 2 0 0 1 s a na n t o n i o ： s n 】，2 0 0 1 ：1 7 5 9 - 1 7 6 5 【7 】雷震洲欧盟i s t 计划中的无线通信研究趋势 j 】中国无线电管理， 2 0 0 3 ( 2 ) ：1 0 - 1 4 【8 】n n i e b e r t ，m p r y t z ，a s c h i e d e r , e fa 1 a m b i e n tn e t w o r k s ：af r a m e w o r kf o r f u t u r ew i r e l e s si n t e m e t w o r k i n g c i e e ev t c 2 0 0 5 s t o c k h o l m ：【sn 】，2 0 0 5 ： 2 9 6 9 2 9 7 3 【9 】i s tw i n n e rp r o j e c t i d e n t i f i c a t i o n ，d e f i n i t i o na n da s s e s s m e n to fc o o p e r a t i o n s c h e m e sb e t w e e nr a n s f i n a ld e l i v e r a b l e i s t - 2 0 0 3 - 5 0 7 5 81w i n n e rd 4 3 v e r s i o n l 0 ，j u n e2 0 0 5 10 r t o n j e s ，p b e n k o ，j e b e n h a r d ，e ta 1 a r c h i t e c t u r ef o r f u t u r eg e n e r a t i o n 4 一 北京邮哇三人学硕 j 学位论文 第一章绪论 m u l t i - a c c e s sw i r e l e s ss y s t e mw i t hd y n a m i cs p e c t r u ma l l o c a t i o n c i nm o b i l e s u m m i t 2 0 0 0 g a l w a y , i r e l a n d ： sn 】，2 0 0 0 【1 1 】e i n s i e d l e rh ，a g u i a rr l ，j o n a sk ，e ta 1 t h em o b yd i c kp r o je c t ：am o b i l e h e t e r o g e n e o u sa l l - i pa r c h i t e c t u r e c a t a m s2 0 01 2 0 01 【12 】i s te v e r e s tp r o j e c t f i n a lr e p o r to nt h ee v a l u a t i o no fr r m c r r m a l g o r i t h m s i s t - 2 0 0 2 0 018 5 8d 2 0 ，o c t 2 0 0 5 【13 】t e o d o rb u b u r u z a n ，g u n t h e rm a y , t e l e m a c om e l i a e ta 1 i n t e g r a t i o no f b r o a d c a s t t e c h n o l o g i e sw i t hh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k s a ni e e e8 0 2 21 c e n t r i ca p p r o a c h c i c c e2 0 0 7 2 0 0 7 ：1 - 2 1 4 】信息产业科技发展“十一五”规划和2 0 2 0 年中长期规划纲要人民邮电报， 2 0 0 6 0 8 30 【1 5 】未来移动通信论坛，h t t p ：w w w f u t u r e f o r u m o r g 1 6 】游爱民，赵新胜移动通信系统中无线资源管理的研究及f u t u r e 资源管 理软件的实现东南大学硕士学位论文，2 0 0 4 5 北京邮电大学硕上学位论文第二二章异构无线网络融合的架构、关键技术与研究方法 第二章异构无线网络融合的架构、关键技术与研究方法 2 1 异构无线网络融合的架构 下一代的无线网络是各种无线接入技术的异构融合，强调不同系统的互联 互通，以充分利用不同网络的互补特性，有效利用全网无线资源，实现用户在 各种无线接入技术之间的无缝漫游。目前异构无线网络互联互通方案主要有两 种：紧耦合和松耦合【1 - 3 1 。 2 1 1 紧耦合模式 所谓紧耦合模式，就是在网络融合中，使一个网络( 如网络a ) 完全成为 另一个网络( 如网络b ) 的一部分。在结构上，仅增加少量网元或在现有网元 上增加必要的功能模块以实现两个网络的互通；在功能上，使网络a 实现接入 网络b 所支持的所有功能；在管理上，这两个网络可以看作统一的整体，无需 第三方即可直接实现互操作，具有切换时延小等优点，但增加了设计和实现的 复杂度。 i i i 回： i i i 回譬了 w l a n g a t e w a y 1 s g s nt - 4 g g s n 卜 图2 - 1 紧耦合参考模型 以u m t s 和w l a n 的互联为例，如图2 1 所示：在紧耦合模式下，w l a n 网关直接连到u m t s 的s g s n 。从核心网的角度看，w l a n 网络作为u m t s 核 心网的一种无线接入网络，w l a n 网关相当于r n c ，a p 相当于n o d e b 。w l a n 网关对u m t s 核心网屏蔽了所有w l a n 网络的细节，实现在u m t s 无线接入 网络中需要实现的协议，如移动性管理、认证等，并且移动终端要同时具有两 种无线接入网络的网络接口。这种模式较适合于w l a n 网络为u m t s 运营商 所拥有的情况。 2 1 2 松耦合模式 6 ，、 北京邮电人学硕i 二学位论文第_ 二章异构无线网络融合的架构、关键技术j 研究方法 所谓松耦合模式，就是两个网络的互联互通需要第三方网络辅助完成。在 结构上，仍然保持各自独立的网络结构和协议，双方可以分属于不同的管理域， 只需通过网关实体实现双方协议的转换。 回 图2 - 2 松耦合参考模型 同样以u m t s 和w l a n 网络的互联为例，如图2 2 所示：在松耦合模式下， w l a n 网络通过网关与因特网相连，并不直接连接到u m t s 网络中。u m t s 网 络和w l a n 网络关系对等，分别采用各自的移动性管理、认证、计费等机制， 但每种机制需要增加功能以实现无缝移动。例如，w l a n 网关需实现移动i p 功能和a a a 服务，以便当u m t s 移动节点移入时，实现与u m t s 家乡网络的 互联。而w l a n 网关也可以从家乡a a a 服务器上动态获取每个用户的服务策 略，并执行和更新在w l a n 网络中的相应策略。此模式既适合于w l a n 为 u m t s 运营商所拥有的情况，也适用于w l a n 为其它运营商所拥有的情况。 2 2 异构无线网络中的关键技术问题 在设讦和实现异构无线网络融合系统过程中，不同无线接入网络之间的融 合将面临诸多的技术问题，如无缝融合网络架构、移动性管理、联合无线资源 管理以及软件无线电和重配置等【4 - 5 1 。 2 2 1 多模移动终端的实现 在异构无线网络中，为了使异构资源的使用和用户的业务体验最优化，多 模移动终端的使用将是必然的选择。出于对移动终端体积、造价、可重配置性 等的考虑，多模手机必须使用的一项技术就是软件无线电( s o f t w a r ed e f i n e d r a d i o s d r ) 6 - 7 】技术。通过把移动终端建立在软件无线电基础上，利用软件下载 和重配置来改变终端的通信特性，从而实现无缝的、动态的接入不同的接入网 络。 北京邮i l i 人学硕1 j 学位论文第二章异构无线刚络融合的架构、关键技术j 研究方法 在已有的研究工作中，对于空中接口的可重配置研究上，s d r 论坛等提出 了终端会沿着单模到多模、并最终完全由软件配置的变模方向发展，同时频谱 规划也会沿着固定分配到局部频谱共享，并最终灵活动态地分配地方向发展【8 】 此外，欧盟在i s t 计划中提出端到端重配置【9 一o 】的概念，建立支持重配置的通用 平台及相关协议，通过软件下载的方式支持端到端的系统重配置。 目前，端到端重配置技术在体系结构、资源管理、管理机制和空中接口实 现等方面取得了重大进展，但在控制架构、无线资源的有效使用及动态重配置 和原型机制等方面仍需要投入大量的研究工作，面临的技术挑战和研究重点是 如何将系统的复杂性和可实现性有效地结合。 2 2 2 网络选择 在异构无线网络中存在多种无线接入技术，持有多模终端的用户经常处于 多种无线接入技术的重叠覆盖区域内，如何使用户在呼叫发起时和切换过程中 始终选择一个最合适的网络进行接入，是异构无线网络中的关键问题。 爱立信研发中心提出了“a l w a y sb e s tc o n n e c t i o n ，a b c t 】”的概念，被认为 是欧盟在异构无线网络融合方面取得的典型研究成果之一。“a b c 概念的实质 就是用户总是保持连接，而且总是通过最合适的接入网络，最恰当的终端连接。 定义中“最好