異構融合網絡一種垂直切換技術論述

孔令波

【摘要】 隨著無線通信產業的快速發展，為了滿足終端用戶日益高漲的通信業務和數據的需求，未來的無線通信網絡將是基于全IP、支持多種無線接入的異構融合無線網絡，其中，垂直切換技術作為異構網絡的關鍵技術，已然成為該領域的關鍵技術和研究熱點。在異構融合無線網絡中，不同的接入網絡有著不同的網絡特性，因此，垂直切換技術最主要的任務就是設計出一個合理有效地切換判決算法，以滿足不同無線接入網絡的移動管理要求。

【關鍵詞】 異構網絡 垂直切換 切換決策 切換執行

一、研究背景綜述

為了提高用戶移動性需求，支持用戶跨異構網絡的漫游和切換，移動管理技術成為異構網絡中解決的重要問題。切換管理是移動管理中的問題之一，用于保證終端在改變網絡接入點時回話的連接性，切換管理主要包括切換架構和切換算法的設計。其中，切換算法性能直接決定了用戶當前業務的服務質量。

二、異構網絡切換技術的概述

切換管理是移動管理的重要組成部分，在終端的一定過程中，由于網絡性能變化等原因，經常改變網絡接入節點，同時保持正常連接。

1、切換的概念。切換是指移動終端從一個小區或信道變更到另一個小區或信道時為保持通信的繼續而進行的連接激活處理技術。切換的目的是在移動終端與網絡間始終保持一個可以接受的新的質量水平，并防止通信中斷。這是適應移動性衰落信道等特征的必不可少的措施。

2、切換的分類。異構的網絡環境中，切換的種類由于應用場景的多樣性和網絡的異構性而變得不同。根據不同的原則，切換有不同的分析方法。根據定時分為同步切換和異步切換；根據切換涉及的網絡范圍分為同種網絡間切換和異構網絡間切換，同種網絡內又分為小區內切換和小區間切換，異構網絡切換又分為向上切換和向下切換；根據由移動終端或網絡端發起切換分為4個類型：網絡控制切換、移動終端控制切換、網絡輔助切換和移動終端輔助切換。

三、異構融合網絡中切換技術的研究

3.1 異構無線網絡融合

移動管理和帶寬無線接入的發展趨勢表明，未來無線網絡將是由多種技術、多種網絡互相融合，組成具有多種接入方式、提供多種傳輸速率和多種服務質量要求的多業務異構網絡的聯合體，未來無線通信網絡的主特征之一就是各種異構無線網絡共存、互補、協同、無縫集成到統一的網絡環境中。

3.2 垂直切換技術

1、 垂直切換過程。垂直切換分為三個過程，即網絡發現、切換決策和切換執行。其中，網絡發現用于當前可用的網絡，切換決策進行確定恰當的切換目標網絡和切換觸發時間，切換執行進行切換實施過程。（1）網絡發現。在網絡發現階段，移動節點搜索和發現當前可用的無線網絡。當前網絡發現方法分為兩種。一種針對多端口終端，由于各種無線網絡會定時發送廣播信息，通過在不同網絡接口上接收到廣播信息就可以實現網絡發現；另一種是采用位置服務器，在位置服務器中存儲位于不同區域的各種無線網絡信息，根據移動終端的地理位置，向終端提供它周圍可用的網絡系統及其帶寬、時延等參數，從而進行網絡發現。（2）切換決策。切換決策的主要目標是讓移動終端在恰當的時間切換至最恰當的網絡。在垂直切換決策中，網絡的多種狀態參數都會對決策結果產生影響，這也是垂直切換與水平切換的區別之一。垂直切換決策是多標準判決問題，決策中涉及的因素多樣化、度量值又各不相同，根據這些因素進行統一、綜合的決策和判斷，研究者們提出了各種不同的方法。即有的方法側重研究如何降低終端的能耗，以及確定恰當的切換觸發時間；有的方法側重研究切換目標網絡的選擇策略，所采用的典型多標準決策方法包括：基于簡單加權和的方法、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。總的來說，垂直切換決策的策略可以分為四個類別，每個類別以不同的目標作為主要考慮的因素。（1）面向服務質量保證：該策略的目標為客戶提供持續的、有服務質量保證的接入技術，避免業務性能下降或中斷。 （2）面向網絡運營管理：該策略的目標在于提供負載均衡、故障旁路等。 （3）面向業務性能優化：該策略的目標在于為不同業務分別選擇最優或最合適的網絡接入。在這種情況下，垂直切換的方法從基于網絡接口變成基于數據流的。（4）面向用戶個性化需求：未來的融合通信是以用戶需求為中心，如計費、安全等，用戶根據個人的需求來制定服務，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現自由的切換。

總結 ：本文敘述了異構無線網絡下垂直切換的基本過程與要求。為了適應不同的通信環境以及滿足用戶業務的寬帶化、個性化、智能化需求，異構網絡融合已經成為下一代通信網絡發展的必然趨勢。其中，具有QoS保證的關鍵技術與通信容量的研究是異構網絡融合中的關鍵課題。

參 考 文 獻

[1]張賢達.現代信號處理[M].北京：清華大學出版社，2006.

[2]陳華友.組合預測方法有效性理論及其應用[M].北京科學出版社.

[3]康亞博，許昆，沈玉龍.無線異構網絡中的切換預測算法.通信學報.