【文章內(nèi)容簡介】 目前已經(jīng)達成共識。相對蜂窩技術(shù)而言，WLAN的覆蓋范圍較小，通常作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的末端子網(wǎng)或可獨立工作的網(wǎng)絡(luò)，部署在室內(nèi)和機場!賓館等熱點地區(qū)。兩種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)各有所長，實現(xiàn)互聯(lián)互通的融合，應(yīng)用前景廣闊。目前典型的互聯(lián)架構(gòu)有GPRS一WLAN互聯(lián)，3GPP一WLAN互聯(lián)，3GPPZ一WLAN互聯(lián)等。歐洲電信標準協(xié)會(ETSI定義了兩種互聯(lián)方案:緊耦合(Tight Coupling)架構(gòu)和松耦合(Loose CouPling)架構(gòu)。以WLAN和UMTS網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為例，在緊耦合架構(gòu)中，WLAN直接連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)，作為3G核心網(wǎng)的無線接入網(wǎng)(RAN)之一。在這種情形下，WLAN的數(shù)據(jù)需要通過蜂窩網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)傳送到外部的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。緊耦合架構(gòu)的優(yōu)點是可以重復(fù)利用UMTS執(zhí)行移動性管理相關(guān)問題，例如路由、認證、切換、計費等。WLAN可利用蜂窩網(wǎng)強大的用戶數(shù)據(jù)庫，對垂直切換僅需要有限數(shù)量的實體，而且大量決策處理需要的信息很容易得到，從而在這種耦合方式下信令數(shù)據(jù)和傳輸延遲都得到改善。緊耦合架構(gòu)的不足之處在于UMTS的帶寬遠低于WLAN，容易造成數(shù)據(jù)在UMTS和WLAN之間互傳時的帶寬瓶頸，并且對于已有的不能支持UMTS協(xié)議的WLAN用戶終端而言，無法使用緊耦合架構(gòu)。對于松耦合架構(gòu)，WLAN可看作是蜂窩接入網(wǎng)的補充部分，同蜂窩網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)之間沒有數(shù)據(jù)接口。松耦合方式對己有的WLAN用戶而言要求添加的新功能最少，具有很強的實用性。松藕合方式的缺點是需要為實現(xiàn)WLAN和UMTS的集成而引入新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，增加了設(shè)備成本。并且為了進行必要的移動性管理，在WLAN中必須實現(xiàn)移動IP協(xié)議，這會增加其漫游時的信令和延遲開銷。綜上所述，在緊耦合架構(gòu)下，WLAN的數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過UMTS網(wǎng)絡(luò)，從而影響了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量；在松耦合架構(gòu)下，WLAN的數(shù)據(jù)流不經(jīng)過UMTS網(wǎng)絡(luò)，而是通過IP骨干網(wǎng)來傳輸，路由管理則比較復(fù)雜。因此從運營商角度來看，如果網(wǎng)絡(luò)擁有大量外部WLAN用戶，則采用松耦合架構(gòu)比較合適；但若WLAN由運營商自有，則采用緊耦合架構(gòu)可以降低運營成本。3GPP也通過了WLAN和蜂窩網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的工作項目(workftem)，在3GPP Release6的規(guī)范中定義了六種互聯(lián)方案模式，；；；、連續(xù)性；；。每一種方案相比前一種方案在互聯(lián)緊密程度上更進一步。在模式1最簡單的互通方式中，僅對客戶關(guān)系上是統(tǒng)一的，用戶收到移動運營公司的同一帳單，帳單包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WLAN業(yè)務(wù)，但兩個網(wǎng)絡(luò)安全機制可完全獨立；在模式2中，WLAN作為移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)互補網(wǎng)絡(luò)，其認證和計費需要用移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的歸屬位置寄存器(HLR)和AAA等，WLAN流量出口直接連接到城域網(wǎng)；在模式3中，WLAN認證和計費與模式2類似，其業(yè)務(wù)流量出口將由移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的分組域網(wǎng)關(guān)負責；在模式4中，WLAN可以直接訪問移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)；在模式5中，WLAN切換受到移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的控制，其語音業(yè)務(wù)可以切換到移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)中；在模式6中，WLAN無線資源和移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無線資源將被統(tǒng)一調(diào)度。(2)基于不同制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)基于不同制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)方式有GSM一UMTS的互聯(lián)和TD一SCDMA與WCDMA的混合組網(wǎng)。由于當前GSM已經(jīng)廣泛部署，而UMTS網(wǎng)絡(luò)正處于規(guī)模部署中，因此基于二者制式的網(wǎng)絡(luò)在相當長的時間內(nèi)會共存。UMTS標準允許用戶根據(jù)其當前所處的位置，在UMTS和GSM的基站之間漫游。并且標準還允許用戶在二者基站之間的會話切換。這種形式的互聯(lián)使得用戶在移動過程中時刻保持連接。考慮TD—SCDMA與WCDMA的混合組網(wǎng)，通常包括TD—SCDMA疊加在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上，以及TD—SCDMA與WCDMA互為補充的兩種類型的混合組網(wǎng)方案第—種方案的特點是WCDMA能夠保持地理上的連續(xù)覆蓋，更大程度上體現(xiàn)了WCDMA的發(fā)展利益，但也將在兩種制式的協(xié)調(diào)發(fā)展、雙模終端研發(fā)、頻率干擾等方面面臨許多實際挑戰(zhàn)第二種混合組網(wǎng)方案的發(fā)展思路是利用TD—SCDMA作為城區(qū)中的唯—3G制式熱點，以較高的頻譜效率提供針對非對稱、高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及大話務(wù)量業(yè)務(wù)的承載，這種方案更大程度上體現(xiàn)了TD—SCDMA的發(fā)展利益這種方案也需要雙模手機終端的支持，同時該方案決定了在實際網(wǎng)絡(luò)運營中兩種制式網(wǎng)絡(luò)的邊界難以完全清晰界定，難以實現(xiàn)有效的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與維護監(jiān)督。(3)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其演進版(LTE)同wiMAX的混合組網(wǎng)作為一種新興網(wǎng)絡(luò)，WIMAX/，和現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，不僅是對現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的一種補充，而且可以充分利用現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)，減少WIMAX系統(tǒng)核心網(wǎng)的投資；可以充分挖掘現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的用戶信息，共用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的計費、鑒權(quán)和加密機制；并且充分依托現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)平臺的資源，開展新業(yè)務(wù)等。WIMAX/，形成一定范圍內(nèi)競爭和互補的局面。因此，二者的融合、業(yè)務(wù)的定位以及未來的發(fā)展都是值得進一步研究的問題。考慮禍合程度從淺入深，移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WIMAX網(wǎng)絡(luò)的融合可以參考3GPP規(guī)定的六種互聯(lián)模式:，，。如果混合組網(wǎng)，WIMAX可以通過上文ETSI規(guī)定的兩種方式和現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，即緊禍合和松禍合兩種方式。松耦合對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較小，WIMAX直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的AAA(認證、鑒權(quán)和計費)服務(wù)器，避免WIMAX數(shù)據(jù)流經(jīng)過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)。這種方式保證了WIMAX和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相互獨立，并且可以使用移動IP支持網(wǎng)間的移動性，但這會導(dǎo)致較高的時延。在WIMAX中建議采用跨層路由協(xié)議(，位于傳統(tǒng)路由層和MAC層之間)來減少WIMAX不同基站切換時的延遲，但是無法減少網(wǎng)間的切換延遲，所以這種模式對實時性要求非常高的業(yè)務(wù)來說是一大挑戰(zhàn)。松耦合模式下兩種網(wǎng)絡(luò)共享AAA服務(wù)器，使得不同網(wǎng)絡(luò)在混合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用一致的用戶鑒權(quán)機制，從而可以使運營商更好的建立自有的業(yè)務(wù)模式，充分利用原有計費系統(tǒng)和客戶關(guān)系。在網(wǎng)絡(luò)部署上，WIMAX組網(wǎng)可以先期考慮采用3GPP規(guī)定的第一種模式，再通過移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)升級，逐步演進到第四種和第五種模式，而模式六則是終極發(fā)展目標。WIMAX終端認證計費功能都在移動蜂窩系統(tǒng)中相應(yīng)的設(shè)備中實現(xiàn)。在松耦合場景下，WIMAX移動性管理由WIMAX專有設(shè)備實現(xiàn)，而在緊耦合場景下，移動蜂窩中的設(shè)備也要參與WIMAX終端的移動性管理。此外，3GPP組織也在積極開展3G的長期演進項目(LTE)的研究，針對WIMAX/低移動性寬帶IP接入0的定位，LTE提出了相應(yīng)的需求，如相似的帶寬!數(shù)據(jù)率和頻譜效率指標，對低移動性進行優(yōu)化，只支持PS域，強調(diào)廣播、多播業(yè)務(wù)等。WIMAX和LTE兩種無線技術(shù)的融合具有潛在的優(yōu)勢及可能性，從運營的角度看，WIMAX的目標是要提供一種城域網(wǎng)區(qū)域的點對多點的寬帶無線接入手段，3G及LTE則定位于無線廣域網(wǎng)的范疇。WIMAX可以作為3G及LTE網(wǎng)絡(luò)的補充，在高速無線寬帶接入領(lǐng)域發(fā)揮作用。從技術(shù)的角度看，兩者物理層[8J都采用了相似的先進技術(shù)，如OFDM、MIMO、自適應(yīng)鏈路層技術(shù)以及分等級的多種QoS保證機制。兩者都設(shè)計為基于全lP核心網(wǎng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在無線接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方面均弱化基站控制器設(shè)備實體，采用公共無線資源管理控制基站等概念，這些都為網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和融合機制的研究及設(shè)計提供了良好的條件，如網(wǎng)絡(luò)負載均衡、動態(tài)頻譜分配、系統(tǒng)間無損的垂直切換等。(4)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)在蜂窩系統(tǒng)中引入自組織Ad Hoc通信方式，用戶終端通過自組織方式和蜂窩方式共同來完成通信過程，允許終端之間通過中繼(Relay)轉(zhuǎn)發(fā)直接進行通信及組成局域子網(wǎng)用戶通過其他用戶的中繼轉(zhuǎn)發(fā)最終接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行通信，例如當某些用戶所處的小區(qū)擁塞或用戶不在覆蓋區(qū)域內(nèi)時，可以借助其他終端或中繼節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)功能接入基站，這就是系統(tǒng)中的兩種通信模式聯(lián)合進行工作的情況。AdHoc網(wǎng)絡(luò)作為一種對等網(wǎng)絡(luò)，由于其組網(wǎng)靈活、不需要基礎(chǔ)設(shè)施，越來越顯示出其作為一種新的接入手段的優(yōu)越性。首先，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)中的盲區(qū)起到覆蓋作用。在一些網(wǎng)絡(luò)接入點(基站BS或者接入點AP)覆蓋有限或信號很弱的地區(qū)，通過其它處于接入點與移動終端間的中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，將有效提高信號的覆蓋。其次，可以對網(wǎng)絡(luò)的負載起到均衡作用?，F(xiàn)有的無線系統(tǒng)中，各無線覆蓋區(qū)業(yè)務(wù)量不平衡且動態(tài)變化，引入自組網(wǎng)的動態(tài)中繼，將當前業(yè)務(wù)區(qū)的流量分流到周邊業(yè)務(wù)，有效地緩解了由于容量飽和而造成的業(yè)務(wù)阻塞和切斷鏈。第三，對于距離比較近的移動節(jié)點，可以通過自組網(wǎng)直接通信，減少系統(tǒng)負擔，提高系統(tǒng)的總?cè)萘?。最后，提高移動?jié)點接入無線系統(tǒng)的速率。由于Ad Hoc的自組織和自維護性能，目前蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Ad Hoc的融合受到了廣泛的關(guān)注，由于Ad Hoc獨特的結(jié)構(gòu)特點，它與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合架構(gòu)有多種不同方案。國內(nèi)外許多研究機構(gòu)針對兩種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)展開研究，其中主要包括:MCN，UVAN，iCAR，Sphinx等。支持中繼的蜂窩和自組織集成系統(tǒng)(iCAR)將Ad Hoc作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的補充來解決熱點地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時提高系統(tǒng)的頻譜利用率。統(tǒng)一的蜂窩與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(UCAN)與iCAR的思路類似，在數(shù)據(jù)傳輸速率降低時通過在信號較強的地方用代理機接收數(shù)據(jù)。以上兩種方法都是通過設(shè)置中央控制式網(wǎng)絡(luò)的半固定節(jié)點為Ad Hoc節(jié)點提供一定的服務(wù)，其主要目的還是充分利用原有網(wǎng)絡(luò)的資源，用蜂窩網(wǎng)的中央管理機制來提高Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)管理和控制，從而提高Ad Hoc的性能。這種方案是目前為數(shù)不多的充分利用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特點的網(wǎng)絡(luò)。Sphinx項目在網(wǎng)絡(luò)仿真平臺NS2中對他們提出的混合網(wǎng)絡(luò)模型進行了仿真，結(jié)果表明該混合網(wǎng)絡(luò)模型在吞吐量和功耗方面優(yōu)于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)模型。上述文獻涵蓋了多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)領(lǐng)域，國外的一些研究人員亦己提出一些新型的網(wǎng)絡(luò)模型。但這些模型更多的是針對網(wǎng)絡(luò)的某一具體應(yīng)用而提出，它們所帶來的性能優(yōu)勢也是局部的。例如，基于無線局域網(wǎng)的熱點模型是專為解決蜂窩網(wǎng)覆蓋盲區(qū)及擁塞區(qū)而設(shè)計，Ad Hoc。模式的iCAR模型僅僅是為蜂窩網(wǎng)流量均衡問題而設(shè)計，不具備擴展性等。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中還有很多問題未能統(tǒng)一，例如網(wǎng)絡(luò)中是否設(shè)置專用的中繼節(jié)點，多種通信方式是否使用同樣的無線資源等。同時，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)引入了系統(tǒng)負荷的額外量，尤其對引入自組織方式的必要性的定量分析，比如對系統(tǒng)容量和彌補覆蓋缺陷等問題的研究。因此，必須綜合考慮各項網(wǎng)絡(luò)性能，針對不同的通信場景和服務(wù)需求才能構(gòu)造出具有較高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的框架結(jié)構(gòu)，仍然需要更深層次地把握和認識網(wǎng)絡(luò)融合中的關(guān)鍵技術(shù)，對存在的諸多開放式課題，開展更為深入的具體研究。在各種移動通信網(wǎng)絡(luò)中，有效地提高無線資源利用率一直是研究的熱點問題。本節(jié)首先介紹傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)資源管理，然后介紹異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的特點及研究進展。 移動通信網(wǎng)絡(luò)資源管理無線資源管理(RRM，Radio Resource Management)的目標是在有限資源(如帶寬、功率或干擾受限)的條件下，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無線用戶終端提供服務(wù)質(zhì)量保障，其基本出發(fā)點是在網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，靈活分配和動態(tài)調(diào)整無線傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)的可用資源，最大程度地提高無線頻譜利用率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和保持盡可能小的信令負荷。無線資源管理的研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分:功率控制、信道分配、調(diào)度技術(shù)、切換技術(shù)、接納控制、端到端Qos、無線資源預(yù)留和自適應(yīng)編碼調(diào)制。(l)功率控制技術(shù)在移動通信系統(tǒng)中，近地強信號抑制遠地弱信號產(chǎn)生“遠近效應(yīng)”。系統(tǒng)的信道容量主要受限于其他系統(tǒng)的同頻干擾或系統(tǒng)內(nèi)其他用戶干擾。在不影響通信質(zhì)量的情況下，進行功率控制盡量減少發(fā)射信號的功率，可以提高信道容量和增加用戶終端的電池待機時間。傳統(tǒng)的功率控制技術(shù)是以語音服務(wù)為主，這方面的研究己經(jīng)相當多，主要涉及到集中式與分布式功率控制、開環(huán)與閉環(huán)功率控制、基于恒定接收與基于質(zhì)量功率控制。目前功率控制的研究集中在數(shù)據(jù)服務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)方面，多為綜合進行功率控制和速率控制研究。功率控制和速率控制兩者的目標基本上是互相抵觸的，功率控制的目標是讓更多的用戶同時享有共同的服務(wù)，而速率控制則是以增加系統(tǒng)吞吐量為目標，使得個別用戶或業(yè)務(wù)具有更高的傳輸速率。如何滿足用戶間不同的QoS要求和傳輸速率，同時達到公平性和高吞吐量的雙重目標，是目前較為熱門的課題。另一方面，用在電路交換網(wǎng)絡(luò)的功率控制技術(shù)己不能適應(yīng)IP傳輸和復(fù)雜的無線物理信道控制，當IP網(wǎng)絡(luò)成為核心網(wǎng)絡(luò)，如何在分組交換網(wǎng)絡(luò)進行功率控制就成為功率控制研究的主要內(nèi)容。針對基于突發(fā)模式(Burst一mode)功率控制的通信網(wǎng)絡(luò)的研究和連續(xù)突發(fā)模式(Burst一by一burst)的通信系統(tǒng)的設(shè)計已引起很大的注意。結(jié)合功率控制和其他新技術(shù)，如智能天線、多用戶檢測技術(shù)、差錯控制編碼技術(shù)、自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)、子載波分配技術(shù)等方面的聯(lián)合研究，提高系統(tǒng)容量也是比較熱門的研究課題。(2)信道分配在無線蜂窩移動通信系統(tǒng)中，信道分配技術(shù)主要有三類:固定信道分配(FCA)、動態(tài)信道分配(DCA)以及隨機信道分配(RCA)。FCA的優(yōu)點是信道管理容易，信道間干擾易于控制。缺點是信道無法最佳化使用，頻譜信道效率低，而且各接入系統(tǒng)間的流量無法統(tǒng)一控制從而會造成頻譜浪費。FCA算法為使蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以隨流量的變化而變化提出了信道借用方案(annelBorrowingscheme)，如信道預(yù)定借用(BCO)和方向信道鎖定借用(BDCL)。信道借用算法的思想是將鄰居蜂窩不用的信道用到本蜂窩中，以達到資源的最大利用。DCA根據(jù)不同的劃分標準可以劃分為不同的分配算法。通常將DCA算法分為兩類:集中式DCA和分布式DCA。集中式DCA一般位于移動通信網(wǎng)絡(luò)的高層無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，由RNC收集基站(BS)和移動站(MS)的信道分配信息。分布式DCA則由本地決定信道資源的分配，這樣可以大大減少RNC控制的復(fù)雜性，但是該算法需要對系統(tǒng)的狀態(tài)有很好的了解。根據(jù)DCA的不同特點可以將DCA算法分為以下三種:流量自適應(yīng)信道分配!再用劃分信道分配以及基于干擾動態(tài)信道分配算法等。DCA算法還有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DCA和基于時隙打分(TimeSlotSeoring)的DCA。RCA是為減輕靜態(tài)信道中較差的信道環(huán)境(深衰落)而隨機改變呼叫信道的分配算法，因此每信道改變的干擾可以獨立考慮。為使糾錯編碼和交織技術(shù)取得所需的QoS，需要通過不斷地改變信道以獲得足夠高的信噪比。