異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)一種垂直切換技術(shù)論述

孔令波

【摘要】 隨著無線通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為了滿足終端用戶日益高漲的通信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的需求，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是基于全I(xiàn)P、支持多種無線接入的異構(gòu)融合無線網(wǎng)絡(luò)，其中，垂直切換技術(shù)作為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，已然成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)。在異構(gòu)融合無線網(wǎng)絡(luò)中，不同的接入網(wǎng)絡(luò)有著不同的網(wǎng)絡(luò)特性，因此，垂直切換技術(shù)最主要的任務(wù)就是設(shè)計(jì)出一個(gè)合理有效地切換判決算法，以滿足不同無線接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)管理要求。

【關(guān)鍵詞】 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 垂直切換 切換決策 切換執(zhí)行

一、研究背景綜述

為了提高用戶移動(dòng)性需求，支持用戶跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的漫游和切換，移動(dòng)管理技術(shù)成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中解決的重要問題。切換管理是移動(dòng)管理中的問題之一，用于保證終端在改變網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)時(shí)回話的連接性，切換管理主要包括切換架構(gòu)和切換算法的設(shè)計(jì)。其中，切換算法性能直接決定了用戶當(dāng)前業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

二、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)的概述

切換管理是移動(dòng)管理的重要組成部分，在終端的一定過程中，由于網(wǎng)絡(luò)性能變化等原因，經(jīng)常改變網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保持正常連接。

1、切換的概念。切換是指移動(dòng)終端從一個(gè)小區(qū)或信道變更到另一個(gè)小區(qū)或信道時(shí)為保持通信的繼續(xù)而進(jìn)行的連接激活處理技術(shù)。切換的目的是在移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)間始終保持一個(gè)可以接受的新的質(zhì)量水平，并防止通信中斷。這是適應(yīng)移動(dòng)性衰落信道等特征的必不可少的措施。

2、切換的分類。異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，切換的種類由于應(yīng)用場景的多樣性和網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性而變得不同。根據(jù)不同的原則，切換有不同的分析方法。根據(jù)定時(shí)分為同步切換和異步切換；根據(jù)切換涉及的網(wǎng)絡(luò)范圍分為同種網(wǎng)絡(luò)間切換和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換，同種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)又分為小區(qū)內(nèi)切換和小區(qū)間切換，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換又分為向上切換和向下切換；根據(jù)由移動(dòng)終端或網(wǎng)絡(luò)端發(fā)起切換分為4個(gè)類型：網(wǎng)絡(luò)控制切換、移動(dòng)終端控制切換、網(wǎng)絡(luò)輔助切換和移動(dòng)終端輔助切換。

三、異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中切換技術(shù)的研究

3.1 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合

移動(dòng)管理和帶寬無線接入的發(fā)展趨勢表明，未來無線網(wǎng)絡(luò)將是由多種技術(shù)、多種網(wǎng)絡(luò)互相融合，組成具有多種接入方式、提供多種傳輸速率和多種服務(wù)質(zhì)量要求的多業(yè)務(wù)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合體，未來無線通信網(wǎng)絡(luò)的主特征之一就是各種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)共存、互補(bǔ)、協(xié)同、無縫集成到統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

3.2 垂直切換技術(shù)

1、 垂直切換過程。垂直切換分為三個(gè)過程，即網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、切換決策和切換執(zhí)行。其中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)用于當(dāng)前可用的網(wǎng)絡(luò)，切換決策進(jìn)行確定恰當(dāng)?shù)那袚Q目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和切換觸發(fā)時(shí)間，切換執(zhí)行進(jìn)行切換實(shí)施過程。（1）網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)搜索和發(fā)現(xiàn)當(dāng)前可用的無線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)方法分為兩種。一種針對(duì)多端口終端，由于各種無線網(wǎng)絡(luò)會(huì)定時(shí)發(fā)送廣播信息，通過在不同網(wǎng)絡(luò)接口上接收到廣播信息就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)；另一種是采用位置服務(wù)器，在位置服務(wù)器中存儲(chǔ)位于不同區(qū)域的各種無線網(wǎng)絡(luò)信息，根據(jù)移動(dòng)終端的地理位置，向終端提供它周圍可用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其帶寬、時(shí)延等參數(shù)，從而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)。（2）切換決策。切換決策的主要目標(biāo)是讓移動(dòng)終端在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間切換至最恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。在垂直切換決策中，網(wǎng)絡(luò)的多種狀態(tài)參數(shù)都會(huì)對(duì)決策結(jié)果產(chǎn)生影響，這也是垂直切換與水平切換的區(qū)別之一。垂直切換決策是多標(biāo)準(zhǔn)判決問題，決策中涉及的因素多樣化、度量值又各不相同，根據(jù)這些因素進(jìn)行統(tǒng)一、綜合的決策和判斷，研究者們提出了各種不同的方法。即有的方法側(cè)重研究如何降低終端的能耗，以及確定恰當(dāng)?shù)那袚Q觸發(fā)時(shí)間；有的方法側(cè)重研究切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的選擇策略，所采用的典型多標(biāo)準(zhǔn)決策方法包括：基于簡單加權(quán)和的方法、基于策略的方法、基于層次分析法的方法等。

2、垂直切換決策考慮的策略?？偟膩碚f，垂直切換決策的策略可以分為四個(gè)類別，每個(gè)類別以不同的目標(biāo)作為主要考慮的因素。（1）面向服務(wù)質(zhì)量保證：該策略的目標(biāo)為客戶提供持續(xù)的、有服務(wù)質(zhì)量保證的接入技術(shù)，避免業(yè)務(wù)性能下降或中斷。 （2）面向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理：該策略的目標(biāo)在于提供負(fù)載均衡、故障旁路等。 （3）面向業(yè)務(wù)性能優(yōu)化：該策略的目標(biāo)在于為不同業(yè)務(wù)分別選擇最優(yōu)或最合適的網(wǎng)絡(luò)接入。在這種情況下，垂直切換的方法從基于網(wǎng)絡(luò)接口變成基于數(shù)據(jù)流的。（4）面向用戶個(gè)性化需求：未來的融合通信是以用戶需求為中心，如計(jì)費(fèi)、安全等，用戶根據(jù)個(gè)人的需求來制定服務(wù)，選擇自己喜歡的終端及其接入方式，并可以隨著用戶位置及其需求的改變而實(shí)現(xiàn)自由的切換。

總結(jié) ：本文敘述了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下垂直切換的基本過程與要求。為了適應(yīng)不同的通信環(huán)境以及滿足用戶業(yè)務(wù)的寬帶化、個(gè)性化、智能化需求，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合已經(jīng)成為下一代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。其中，具有QoS保證的關(guān)鍵技術(shù)與通信容量的研究是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合中的關(guān)鍵課題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張賢達(dá).現(xiàn)代信號(hào)處理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[2]陳華友.組合預(yù)測方法有效性理論及其應(yīng)用[M].北京科學(xué)出版社.

[3]康亞博，許昆，沈玉龍.無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的切換預(yù)測算法.通信學(xué)報(bào).