（电路与系统专业论文）未来异构无线环境中的接入网络选择技术研究[电路与系统专业优秀论文].pdf

北京邮电大学博上论文 未来异构无线环境中的接入网络选择技术研究 摘要 在移动通信技术的发展过程中一直存在着多样性的特点，目前已 经产生了无线广域网、无线局域网、无线个域网等在技术特点上具有 一定互补性的通信技术。在接入网络的异构性更加明显的b 3 g 4 g 系 统中，异构网络的应用需求、技术需求、以及支持其实现的关键技术 就需要被精心研究以充分利用这一异构性并达到终端、网络、业务三 者的协同工作。 本论文的研究工作主要针对接入网络选择、这一在异构无线环境 中如何充分利用异构性的关键问题。目前针对这一问题的研究在学术 界也处于起步阶段。首先研究了几种在不同场景下、考虑不同指标与 代价、并且不针对任何具体无线接入技术的通用接入网络选择算法。 然后设计了支持这些选择算法的信令机制。 归纳起来，本文研究的内容主要包括以下几个方面： 首先，阐明了未来异构无线环境中的基本特点、应用需求、以及 在这一环境下提供q o s 保证所必需若干关键技术研究，并概述了相 关研究项目的特点。 然后，给出了接入网络选择的基本概念，概括了进行接入网络选 择的获益与代价和参与这一过程的相关功能实体。分析了选择算法、 支持信令、描述参数集、评价方法等主要研究点的需求、研究内容与 研究方法。 针对多用户条件下基于网络侧决策的动态接入网络选择，本文提 出了基于遗传算法的动态接入网络选择( d a s g a ) ，构造通用的动态 网络选择模型，设计优化的初始群体生成策略，并采用了多进制的编 码机制。还针对切换失败和用户服务等级波动这两种情况对d a s g a 算法进行了进一步的改进。 针对单用户条件下基于网络侧决策的动态接入网络选择，本文通 过构造合理的用户状态空间与用户效用函数，提出了一种基于 m a r k o v 决策模型考虑用户长期效用的动态网络选择算法 ( l u d a s m ) 。还针对网络重选过程中可能发生的失败进行了扩展， 通过：睁切换失败的概率纳入算法设计，对接入网络选择所带来的可能 获益与代价进行了平衡。 北京邮电大学博士论文 针对单用户条件下基于终端侧决策的动态接入网络选择，本文设 计了一种支持基于终端侧进行接入网络选择( a s m t ) 的网络模型。 其主要思想是利用目前各种移动通信系统中均存在的广播信道，向终 端广播接入网络当前业务质量信息，终端根据这一信息完成接入网络 的选择决策。针对具体的网络选择算法，还提出了自适应预测 ( a d a p t i v e a s m t ) 接入网络选择算法。 针对异构接入网络的动态比较问题，本文提出了一种基于动态信 息多目标决策的异构接入网络比较算法( d m o d m ) ，通过对网络、 终端、业务的实时状态信息进行统处理，利用多目标决策的方法计 算用户的综合加权效用函数，从而进行网络、终端、业务之间的多目 标最佳匹配。 针对支持接入网络选择过程的信令机制，本文还提出了两种基于 扩展s i p m i p v 6 的混合信令机制，分别针对网络侧决策的动态接入网 络选择和终端侧决策的动态接入网络选择。 本文最后对全文进行了总结，并指出了今后的研究和发展方向。 关键词：异构接入网络选择q o s 效用函数 i ! 塞堂皇盔兰苎主堡茎 r e s e a r c h0 n a c c e s sn e t w o r ks e l e c t l 0 n f o rf u t u r eh e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s e n v i r o n 匝n t a b s t r a c t v a r i e t yh a sb e e nl nt h ed e v e l o p m e n to f m o b i l ec o m m u n i c a t i o nf o ra l o n gp e r i o d w m a n w l a n 卞a nh a v eb e e ni n v e n t e dt oc o m p o s ea c o m p l e m e n t a r y e n v i r o n m e n t i nt h e h e t e r o g e n e o u s b 3 g f 4 gs y s t e m a p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t ，t e c h n i c a lr e q u i r e m e n t a n d s u p p o r t e dk e y t e c h n o l o g ys h o u l d b e t h o r o u g h l yr e s e a r c h e d t om a k ef u l iu s eo ft h i s h e t e r o g e n e i t ya n d r e a c ht h ec o o p e r a t i o no f t e r m i n a l ，n e t w o r ka n ds e r v i c e t h i sp a p e r sr e s e a r c hf o c u s e so na c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o nw h i c hi s t h ek e yt e c h n o l o g yt o e m p l o yh e t e r o g e n e i t y n l i st o p i ch a sb e e nah o t p r o b l e mi n a c a d e m en o tf o ral o n gt i m e f i r s tp u r p o s es e v e r a lg e n e r a l a l g o r i t h m sf o rd i f f e r e n ts c e n a r i oa n dd i f f e r e n tc o s tw i t h o u tf o c u s i n go n a n ys p e c i f i e d a c c e s s t e c h n o l o g y , t h e nd e s i g n t h er e l a t e d s i g n a l i n g s c h e m e t os u m m a r y , t h ec o n t e n t so ft h e p a p e ri n c l u d e sf o l l o w i n ga s p e c t s ： f i r s t l y ，t h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c ，a p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t a n d k e y t e c h n o l o g i e s f o rq o sa s s u r a n c ea l ei n t r o d u c e da n dr e l a t e d r e s e a r c h p r o j e c t s a r es u m m a r i z e d t h e n ，t h ec o n c e p to fa c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o n ，i n c o m ea n dc o s tf o r a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o na n di n v o l v e df u n c t i o ne n t i t i e sa r es p e c i f i e d ：t h e r e q u i r e m e n t ，r e s e a r c ht o p i ca n dr e s e a r c hm e t h o do fs e l e c t i o na l g o r i t h m ， s u p p o r t e ds i g n a l i n g ，p a r a m e t e rs e ta n de v a l u a t i o np o l i c ya r ea n a l y s i s e d w h e nm u l t i u s e rn e t w o r k - b a s e dd y n a m i ca c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o ni s c o n s i d e r e d ，a g e n e t i ca l g o r i t h md y n a m i c a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o n ( d a s g a ) i sp r o p o s e d t h ep r o p o s e d a l g o r i t h md e s i g n s c o m m o n s e l e c t i o nm o d e l ，o p t i m i z e di n i t i a l i z a t i o na n dm u l t i l e v e lc o d i n g a l s ot h e i m p r o v e m e n tf o rh a n d o f f f a i l u r ea n dq o sf l u c t u a t i o na r er e s e a r c h e d w h e n s i n g l e - u s e rn e t w o r k b a s e dd y n a m i ca c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o ni s c o n s i d e r e d ，a l o n g t i m eu t i l i t y c o n s i d e r e d d y n a m i c a c c e s sn e t w o r k s e l e c t i o nb a s e do n m d p ( l u d a s m ) i sp r o p o s e d t h e p r o p o s e d 垄塞塑皇奎兰堕圭堡兰一 a l g o r i t h md e s i g n s r e a s o n a b l es t a t e i m p r o v e m e n tf o rh a n d o f f f a i l u r ei s s p a c ea n du t i l i t y f i m c t i o n a l s ot h e r e s e a r c h e dt ob a n l a n c ei n c o m ea n d c o s 【 w h e n s i n g l e u s e rt e r m i n a l b a s e dd y n a m i c a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o ni s c o n s i d e r e d 、a na c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o n b a s e d0 1 3 m o b i l et e r m i n a l ( a s i v i t ) m o d e li sd e s i g n e d t h i sa l g o r i t h mu t i l i z e st h eb r o a d c a s t c h a n n e lo f e v e r y s v s t e mt os e n d c u r r e n ts e r v i c e q u a l i t y f o rt e r m i n a lt o s e l e c ta c c e s s n e t 、v o r k a l s o a na d a p t i v ea s m ta l g o r i t h mi sp r o p o s e df o rp r a c t i c a l e m p l o y m e n t w h e nt h ec o m p a r a t i o no fa c c e s sn e t w o r ki sc o n s i d e r e d ，ad y n a m i c m u l t i o b j e c t d e c i s i o n m a k i n g ( d m o d m ) c o m p a r a t i o na l g o r i t h m i s p r o p o s e d t h i s a l g o r i t h mp r o c e s s e s r e a l t i m es t a t ei n f o r m a t i o n o f n e t w o r k t e r m i n a la n ds e r v i c e ，a n dc o m p u t e si n t e g r a t e dw e i g h t e du t i l i y f u n c t i o nt of i n dt h eb e s tm a t c ha m o n gn e t w o r k ，t e r m i n a la n d s e r v i c e w h e nt h es u p p o r t e ds i g n a l i n gs c h e m ei sc o n s i d e r e d ，t w oe x t e n d e d s i p m i p v 6j o i n ts i g n a l i n gs c h e m e si sp r o p o s e d t h i ss c h e m e ss u p p o r t n e t w o r k b a s e d d y n a m i c a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o n a n dt e r m i n a l b a s e d d y n a m i c a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o nr e s p e c t i v e l y ac o n c l u s i o ni so b t a i n e da tt h ee n do f t h ep a p e r , a n dt h ef u t u r es t u d y d i r e c t i o n sa r ep o i n t e do u t k e yw o r d s ：h e t e r o g e n e o u s ，a c c e s sn e t w o r ks e l e c t i o n ，q o s ，u t i l i t y f u n c t i o n 北京邮电大学博士论文 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 包含其他人己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 何贡献均己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。 a k a , 戳：0 碎勰一醐：j 碰l 厶等l v 。 i 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、汇编学位沦文。( 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 本人签名： 导师签名： 磁、形副岍h v) v z门 2 可彳 适用本授 日期： 日期：缉 北京邮电丈学博士论立 第一章绪论 第一章绪论 移动通信的主旨可以被概括为“在任何地点、任何时间、通过任何媒体、与 任何入进行通信”。近年来，随着宽带无线接入技术的发展，这一主旨也被增加 了“基于高数据速率”的内容。然而，这一目标与目前移动通信网络的部署状况 存在着明显的矛盾，已经部署的和正在兴起的移动通信技术均具有各自的体系结 构并针对不同的应用场景。 目前，蜂窝移动通信在各种移动通信技术中占据了主要的地位。从l g 的 a m p s 压a c s 、到2 g 的g s m ，l s 9 5c d m a 、到2 5 g 的凹r s 、直至3 g 的 w c d m 刖c d m a2 0 0 0 t d s c d m a ，能够为用户提供的数据速率不断提高。在 3 g 中，虽然能够在不同移动性下最高为用户提供3 8 4 k b p s 、乃至2 m b p s 的数据 速率，但在可用带宽与灵活性等方面，仍无法与一些短距、局域无线通信技术相 比。 面另一方面，在移动通信技术的发展过程中虽然一直存在着多样性的特点， 产生了无线广域网、无线局域网、无线个域网等在技术特点上具有一定互补性的 通信技术，但它们之间的互补仍然只是一种可能性，并没有在实际应用中达到动 态的、一致的、对业务能够无缝适配的互补应用。 因此，在接入网络的异构性更加明显的b 3 g 4 g 系统中，异构网络的应用需 求、技术需求、以及支持其实现的关键技术需要被精心研究以充分利用这一异构 性并达到用户( 终端) 、网络、业务三者的协同工作 1 1 】1 1 2 】【1 3 】 1 4 】。 1 1b 3 g 4 g 系统中的异构无线环境 在未来的b 3 g 4 g 系统中，异构性将是其显著的特点，移动终端将会面对不 周的移动接入网络，这些接入网络覆盖不同的范围、支持不同等级的用户移动性、 具有不同的技术参数( 带宽、时延、抖动等) 、提供不同的业务能力、执行不同 的通信与控制协议、甚至具有不同的网络结构( 蜂窝、自组织、层次化等) 并很 可能属于不同的所有者( 运营商、企业专网、个人网络等) 。同时，软件无线电 技术( s d r ，s o f t w a r ed e f i n e dr a d i o ) 的发展，促进了多模可重配置移动终端的 实现，从面单一移动终端具备了接入不同移动网络的能力。下图列举了t 3 3 g 4 g 系统中可能出现的各种无线接入技术的技术特点与应用范围： d a t ar a t e 图1 1 未来b 3 g 4 6 系统中的无线接八技术 毫无疑问，未来异构b 3 g 4 g 系统的融合与互通将会是基于i p 协议的，用户 能够通过广域的、局域的、车域的、家庭域、个人域的各种设备进行i p 互联， 基于无线口能力的接入方式将是无所不在的。运营商也将能够通过i p 网络引入 丰富的数据业务与多媒体业务，并简化移动网络与固定网络之间的互通性要求。 此外，在业务承载完全基于碑的基础之上，各网络之间、以及网络内部的各功 能实体之间均将通过基于p 的信令协议完成资源分配、上下文交换、功能实体 的管理与配置等功能。 1 2 异构无线环境中的应用需求 在这一异构环境中，业务、网络、以及用户均将提出不同的应用需求 1 - 5 】 1 - 6 】。 1 ) 业务应用需求：在异构无线环境中，业务将跨越具有不同业务支持能力 的网络以及移动终端，业务不仅需要能够根据接入网络能力、终端能力、 用户q o s 需求选择合适的服务级别，也需要具有一定的适配能力以适应 呼叫过程中可能动态变化的底层通信链路： 2 ) 网络应用需求：不同的接入网络需要能够很好的协同工作以支持用户在 异构无线环境中的无缝漫游，这些接入网络之间也需要具有定的信息 交互水平以支持基于i p 的网络融合。此外，接入网络对业务、接入网络 对用户也应提供一定的能力指示； 3 ) 用户应用需求：未来的异构无线环境中，用户设各的定义将得到极大的 北京邮电大学博士论文 第一章绪论 扩展，包括计算设备、消费电子设备等在内的多种多样的设备均将具有 不同的无线接入能力。移动终端需要具有重配置的能力以接入不同的网 络，并能够实现终端主导的接入网络选择过程。 1 3 异构无线环境中的关键技术研究 为了在异构无线环境中实现上述的需求，异构网络的融合策略、接入网络发 现、接入网络选择、软件无线电，以及异构无线环境中的联合无线资源管理、端 到端q o s 、信令支持机制等多项关键技术正在成为目前学术界所关心的热点话 题。 1 3 1 异构网络的融合策略 不同的接入网络之间需要进行信息交互以实现协同工作，这些接入网络之间 的不同耦台度即代表着网络之间的不同融合水平，将导致不同的获益与代价。目 前针对这一问题主要有以下几种研究方案【1 7 】【1 8 ： 1 ) n oc o u p l i n g ：在不同的接入网络之问不存在共享的通信协议层次，它们 之间的互通性仅仅源于对p 技术作为网络层的共同选择。在这一体系结 构下，网络的部署与设计具有最好的灵活性，但无法进行协同的资源管 理以充分利用异构性： 2 ) l o o s ec o u p l i n g ：在不同接入网络的链路层不存在合作，而在链路层之上， 存在统一的无线资源管理层。各链路层均向这一无线资源管理实体提供 接入网络内部的资源信息以支持跨越接入网络的资源管理。这无线资 源管理实体可以动态的位于各网络，接入网络之间的互通仍然是基于m 网络层的。目前绝大多数异构无线环境体系结构研究都是基于这方案； 3 ) t i g h tc o u p l i n g ：在不同接入网络的链路层之上，构造能够屏蔽不同物理 层细节的通用链路层( g l l ，g e n e r i cl i n kl a y e r ) f t - 9 以实现融合，g l l 向上层的资源管理实体提供统一的接口。由g l l 屏蔽不同网络之间的异 构性、并负责接入网络内部物理层与链路层的配黉与管理； 4 ) v e r yt i g h tc o u p l i n g ：进一步的，可以利用g l l 逐步代替已有的链路层的 功能，以实现完全在链路层的网络融合，此时上层的资源管理实体即负 责各个接入网络所有的无线资源管理功能。在这一体系结构下，网络发 现、网络选择等针对异构性的操作可以获得最高的效率，但同时也需要 各接入网络之间进行频繁、大量的信息交互。 ! ! 塞塑皇查兰竖主堡苎一羔蔓! ! ! 堡 1 3 2 接入网络发现 移动终端对接k n 络发现的支持是进入异构无线环境的先决条件之。接入 网络的发现可以是分布式的( 完全基于移动终端的搜索) 、也可以是集中式的( 完 全基于网络侧的广播与通告) 、更可行的是在一定程度上两者的结合 1 - 1 0 1 - 1 1 。 目前针对接入网络研究的热点主要包括： 1 1 接入网络的参数化表示：不同的接入网络需要使用一套统一的参数集表 示以支持接入网络发现过程的通用性。参数集可能的内容包括：接入技 术类型、网络运营商标识、q o s 能力、当前资源价格、业务支持能力、 移动性支持能力、覆盖范围、控制协议类型等。这一参数集不仅需要具 有完备性，同时还需要具有一定的灵活性以节省有限的无线资源； 2 ) 接入网络发现的灵活性：在某些场景下，接入网络的可用状态会存在较 大的变化，因此接入网络发现机制也需要具有一定的灵活性。在某种接 入网络中，针对相邻接入网络信息的静态配置虽然可以降低控制的复杂 度，但在相邻网络可用状态发生变化对，就会导致较多的配置工作。因 此，也需要考虑设计类似于母网络路由协议的动态的接入网络状态发现 协议。 在已有的研究工作中，接入网络发现即可以是基于终端侧的静态配置、即依 照一定的顺序固定的搜索某几种预先定义的接入网络，如在3 g p pr 6 的研究工 作中，即是针对u m t s 与w l a n 互通的这一特定场景 1 - 1 2 】；也可以是基于单 独的接入信令网络、提供独立的接入信令承载f 1 1 3 】，移动终端在空闲状态只需 要附着在这信令接入网络即可，但这实际上增加了一种接入网络，增加了网络 部署与建设的难度。此外，也有研究尝试利用网络侧提供的终端位置辅助信息支 持接入网络发现【卜1 4 】，以降低信令代价与终端的计算代价，但这同样需要获取 精确的接入网络覆盖地理信息、并在网络部署之前进行较多的配置工作。 1 3 3 接入网络选择 接入网络选择是在异构无线环境中如何充分利用异构性的关键问题，本文的 研究工怍即针对这一课题。接入网络的选择不仅直接影响用户获得的q o s 水平， 同时也：1 辱对网络侧的最优资源利用与负载均衡产生影响1 1 1 1 。 异构移动网络中的接入网络机制选择研究主要包括以下方面的内容： i ) 接入网络选择算法研究：根据接入网络选择机制的不同类型，这一过程 需要不同的算法作为支持： ：) 支持接入网络选择的信令机制研究：在接入网络选择的过程中，网络与 北京邮电大学博士论文 第一章绪论 移动终端的信息交互、不同接入网络之间的信息交互、以及接入网络选 择结果的执行均需要一定的信令机制作为支持； 3 、描述接入网络选择过程的参数集。 接入网络选择机制主要可以按照以下方法进行分类： 1 ) 基于算法决策点的分类： 2 1 基于算法决策对象的分类； 3 ) 基于算法适用范围的分类； 4 ) 基于算法评价指标的分类。 在目前针对接入网络选择的研究中，较多的工作仍集中于网络选择的需求分 析、接入网络表示参数与用户q o s 需求之间的映射关系等。仅有部分研究工作 提出了几种简单接入网络选择算法，这些算法包括：随机接入网络选择【1 1 5 】、 高带宽优先的接入网络选择 1 1 6 、简单的静态多目标决策的接入网络选择算法 1 3 4 】。【1 3 5 提出了一种基于链路层与物理层机制的接入网络选择算法，但这样 即失去了球技术带来的良好可扩展性。此外，【1 - 1 6 】还提出了一种考虑用户移动 模型的网络选择评价方法。对于接入网络选择的支持信令研究，包括对构建单独 的接入信令网络的信令支持机制研究 1 1 3 ，以及对u m t s w l a n 1 1 7 、 g p r s w l a n 1 1 8 】等特定的接入网络技术之间进行网络选择的支持信令研究。 在下一章中还将对这一问题进行进一步的展开论述。 1 3 4 软件无线电 在异构移动网络中，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、可重配置性等考虑，多模手机必须使用的一项技术就是软件无线电 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。 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 1 1 9 1 。 此外，由欧洲f p 6 组织的部分项目从端到端的角度考察重配置机制，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 1 - 2 0 1 。 1 3 5 联合无线资源管理与联合窖量估计 不同接入网络之间的异构性的根源即在于可用的无线资源不同、以及对无线 北京邮电大学博士论文第一章绪论 资源的使用与管理方式的不同。因此建立联合的无线资源管理模型与方法无论是 对于异构无线环境下的联合容量估计、还是对于接入网络之间协同工作方式的设 计，都是非常必要的 1 - 2 1 】。另方面，异构网络的联合容量估计对于各接入网 络的部署与运营也是非常必须的。 已有的联合无线资源管理研究包括联合无线资源管理的功能需求与分布、以 及在实际网络体系结构中的映射，和支持联合无线资源管理的体系结构设计、如 层次化无线资源管理系统。 目前针对异构无线环境下的联合容量估计的研究主要是通过仿真研究特定 接入网络场景下的系统容量，尚无统一的联合容量估计模型被提出，如w c d m a 与g s m e d g e i 一2 2 】。【1 - 1 5 中在假定w c d m a 与g s m e d g e 均覆盖相同的区 域、终端均为双模终端、同时存在话音业务与数据业务的条件下进行了仿真研究， 结果可见下图： 一g s m ，e d g e - - w c d m - _ c o ，n b i n db e s l 图卜2w c o m a 与g s m e d g e 的联合容量估计 其中，“c o m b i n e d e q u a l m i x ”算法表示以相等的概率随机为话音业务与数据 业务选择接入网络，“c o m b i n e d b e s t ”表示为话音业务优先选择g s m e d g e 、为 数据业务优先选择w c d m a 。可见，这一简单的接入网络选择算法即获得了明 显的性能增益，一方面说明了研究联合容量估计的必要性，同时也体现出接入网 络选择算法，对异构无线环境的重要作用。 北京邮电大学博士论文 第一章绪论 1 3 6 端到端q o s 完整的q o s 保证一定是基于端到端的。在2 g 3 g 网络中，端到端的q o s 保 证均是在通信对端已知的条件下的q o s 问题，如：w c d m a 到g s m 的呼叫、 w c d m a 到c d m a2 0 0 0 的呼n u ，能够通过集中控制的方式实现q o s 保证。而 在异构无线环境中，由于网络的融合是完全基于i p 的，因此任意两个具有i p 互 连能力的通信终端即可进行呼叫。端到端的呼叫不仅会跨越使用不同接入技术以 及属于不同所有者的网络，而且这些网络的q o s 支持能力与执行的q o s 控制策 略很可能无法在呼叫发起之前获知。因此，在异构无线环境中提供完善的端到端 q o s 保证，一方面需要提供基于i p 的q o s 协商与联合资源分配机制，另一方面， 不同网络的0 0 s 信息应该能够在同一体系中被表示与计算。 目前，已经有一些研究开始关注异构无线环境下的端到端q o s 保证。i s tf p 6 的b r a i n 项目f 1 - 2 3 关注了端到端q o s 体系结构、端到端的q o s 协商、业务适 配机制等。d o c o m ou s al a b 【l - 2 4 研究了异构端到端环境下对运营商、网络、 移动终端的应用需求，业务平面的切换与业务流适配，控制平面的基于代理的动 态协商机制，以及功能实体的映射等问题。 1 3 7 信令支持机制 无论是接入网络发现、接入网络选择、还是端到端的q o s 保证，均需要一定 的信令协议作为支持。异构无线环境中的信令机制设计也需要考虑对现存信令协 议的兼容与演迸 i - 2 5 】。此外，信令协议的设计应尽量考虑不同类型信令协汉之 间的集成以降低网络的信令传输代价。异构无线环境中信令可以分为以下类型： i ) 接入信令：接入信令主要包括支持接入网络发现与接入网络选择过程的 信令协议： 2 ) 呼叫控制信令：呼叫控制信令不仅应提供传统的呼叫控制功能，同时也 应考虑呼叫跨越不同接入网络的影响； 3 ) 信息交互信令：信息交互信令主要支持移动终端与接入网络之间、以及 接入网络与接入网络之间的信息交互； 4 ) 策略信令：异构无线环境中的配置与管理任务将远比传统的同构网络更 为复杂，因此需要c o p s 等协议支持基于策略的管理。 目前对异构无线环境中的信令机制研究、特别是前三种类型的信令机制研 究，仍主要针对跨越u m t s w l a n 1 1 7 1 、g p r s w l a n 1 1 8 l 等特定的接入网络 技求之间的支持信令。在下一章中还将对支持接入网络选择过程的信令机制进行 进一步的展开论述。 ! ! 室塑皇查兰壁主堡苎一墅二兰堂堂 1 4 相关的研究项目概述 针对异构无线环境的上述关键技术，近几年国内外学术界已开展了若干研究 1 2 6 。现将它们的研究领域以及主要项目的研究点列举如下。 图卜3 并构无线环境的相关研究项目 1 ) a n w i r e 1 2 7 】：( a c a d e m i cn e t w o r kf o rw i r e l e s si n t e m e tr e s e a r c hi n e u r o p e ) 。包括两个主要的研究领域：无线互联网( w i r e l e s si n t e r n e t ) 重 配置性( r e c o n f i g u r a b i l i t y ) 。目的是组织和协调在w i r e l e s si n t e r n e t 和 r e c o n f i g u r a b i l i t y 方面的关键性研究工作最终将这些研究工作归结到一 个完整的整合系统的设计： 二1 e v e r e s t i 一2 8 】：( e v o l u t i o n a r ys t r a t e g i e sf o rr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t i nc e l l u l a rh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k s ) 。主要研究跨越异构接入网络的通用 r r m 算法、异构环境下的端到端q o s ；考虑u m t s 与w l a n 共存的场 景并构建验证平台： 3 ) a m b i e n tn e t w o r k s 1 2 9 ：主要研究考虑不同接入网络在q o s 、移动性、 安全、多播等能力方面的融合，通用r r m 算法，以及跨越不同的空中 接口设计通用链路层，提出了对异构接入网络进行统一控制的“a m b i e n t c o n t r o ls p a c e ”概念： 4 ) m o b yd i c k i 一3 0 】：( m o b i l i t ya n dd i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e si naf u t u r ei p n e t w o r k ) 。对跨越异构移动网络的pq o s 机制进行评估，主要针对 d i f f s e r v ： 5 ) m i r a i m i r a i + 1 - 3 1 】：主要针对异构接入网络的发现与选择机制，异构 j ! 塞堂皇盔兰壁圭堡茎 整二兰堕垦 无线环境中的寻呼机制，构建公共信令网络等； 6 1b a r w a n i 一3 2 1 ：( b a y a r e ar e s e a r c hw i r e l e s sa c c e s sn e t w o r k ) 。通过搭 建包括s a t e l l i t e 、g p r s 、w e a n 、i n f r a r e d 等接入技术在内的验证平台， 研究基于代理的业务适配、不同接入网络之间基于策略的选择机制，以 验证支持异构普适接入的体系结构； 7 ) c o m s i 3 3 】：( c a m b r i d g eo p e n m o b i l e s y s t e m s ) 。通过搭建包括 g p r s u m t s 、w l a n 、l a n 、b l u e t o o t h 等接入技术在内的移动i p v 6 验 证平台，研究能够支持无缝移动性的i p v 6 网络。 本章参考文献： 1 - 1 m a r q u e sv ，a g u i a rr l ，g a r c i ac a n i p b a s e dq o sa r c h i t e c t u r ef o r4 g o p e r a t o r s c e n a r i o s w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n si e e e ，v 0 1 1 0 ，n o 4 ，p p 5 4 6 2 ，j u n e2 0 0 3 1 2 】b a d e rf ，p i n a r tc ，c h r i s t o p h i c u s e r - c e n t r i ca n a l y s i so f p e r c e i v e d q o si n4 gi p m o b i l e w i r e l e s sn e t w o r k s p i m r c2 0 0 3 v o l u m e ：3 ，b e i j i n g ，c h i n a ，s e p t 2 0 0 3 ， p p 2 0 4 7 2 0 5 3 【1 3 】g a z i svh o u s o sn ，a l o n i s t i o t ia g e n e r i cs y s t e ma r c h i t e c t u r ef o r4 gm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s v t c2 0 0 3 - s p r i n g ，v o l u m e ：3 ，j e j ui s l a n d ，k o r e a ，a p r i l 2 0 0 3 ， p p 1 5 1 2 1 5 1 6 【1 - 4 】s o h m o r i ，yy a m a oa n dn n a k a j i m a t h ef u t u r eg e n e r a t i o n so fm o b i l e c o m m u n i c a t i o n sb a s e do nb r o a d b a n da c c e s st e c h n o l o g i e s i e e ec o m m u n m a g ，v 0 1 3 8 r i o 1 2 ，p p 1 3 4 1 4 2 ，d e c 2 0 0 0 【1 - 5 s o f o k l i sk y r i a z a k o s ，g e o r g ek a r e t s o s ，f e l i c i t ad ig i a n d o m e n i c o m a n a g i n g r e s o u r c e si n 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 i n g e n v i r o n m e n t s h t t p ：d i e n s t i e i p i c m , i t o c t o b e r2 0 0 3 【1 - 6 n gc h a n w a h ，e m s tt h i e r r y m u l t i p l ea c c e s si n t e r f a c e sf o rm o b i l en o d e sa n d n e t w o r k s i e e ei n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo nn e t w o r k si c o n ，s i n g a p o r e ，n o v e m b e r 2 0 0 4 f1 7 】j s a c h s ，l m u 矗o z ，r a g u e r o ，f u t u r ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nb a s e do n m u l t i r a d i oa c c e s s i np r o c w w r l f i l ，o s l o ，n o r w a y , 1 u n e2 0 0 4 ， fl _ 8 】j o a c h i ms a c h s ，h e r m i n gw i e m a n n ，j o h a nl u n d s j 6 i n t e g r a t i o no fm u l t i r a d i o a c c e s si na b e y o n d3 0n e t w o r k p r o c 1 5 t hi e e ei n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u mo n p e r s o n a l ，i n d o o ra n dm o b i l er a d i o c o m m u n i c a t i o n s ( p i m r c ) s e p t e m b e r2 0 0 4 ， - 9 - 苎室塑皇查兰竖主堡壅j 兰! ! ! 垒 b a r c e l o n a ，s p a i n 【1 - 9 】j o a c h i ms a c h s ，g e n e r i cl i n kl a y e r f o rf u t u r eg e n e r a t i o nw i r e l e s sn e t w o r k i n g i e e ei n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo nc d m m u n i c a t i o n s ( i c e ) m a y2 0 0 3 ，a n c h o r a g