异构融合网络一种垂直切换技术论述

【摘要】 随着无线通信产业的快速发展，为了满足终端用户日益高涨的通信业务和数据的需求，未来的无线通信网络将是基于全IP、支持多种无线接入的异构融合无线网络，其中，垂直切换技术作为异构网络的关键技术，已然成为该领域的关键技术和研究热点。在异构融合无线网络中，不同的接入网络有着不同的网络特性，因此，垂直切换技术最主要的任务就是设计出一个合理有效地切换判决算法，以满足不同无线接入网络的移动管理要求。

【关键词】 异构网络 垂直切换 切换决策 切换执行

一、研究背景综述

为了提高用户移动性需求，支持用户跨异构网络的漫游和切换，移动管理技术成为异构网络中解决的重要问题。切换管理是移动管理中的问题之一，用于保证终端在改变网络接入点时回话的连接性，切换管理主要包括切换架构和切换算法的设计。其中，切换算法性能直接决定了用户当前业务的服务质量。

二、异构网络切换技术的概述

切换管理是移动管理的重要组成部分，在终端的一定过程中，由于网络性能变化等原因，经常改变网络接入节点，同时保持正常连接。

1、切换的概念。切换是指移动终端从一个小区或信道变更到另一个小区或信道时为保持通信的继续而进行的连接激活处理技术。切换的目的是在移动终端与网络间始终保持一个可以接受的新的质量水平，并防止通信中断。这是适应移动性衰落信道等特征的必不可少的措施。

2、切换的分类。异构的网络环境中，切换的种类由于应用场景的多样性和网络的异构性而变得不同。根据不同的原则，切换有不同的分析方法。根据定时分为同步切换和异步切换；根据切换涉及的网络范围分为同种网络间切换和异构网络间切换，同种网络内又分为小区内切换和小区间切换，异构网络切换又分为向上切换和向下切换；根据由移动终端或网络端发起切换分为4个类型：网络控制切换、移动终端控制切换、网络辅助切换和移动终端辅助切换。

三、异构融合网络中切换技术的研究

3.1 异构无线网络融合

移动管理和带宽无线接入的发展趋势表明，未来无线网络将是由多种技术、多种网络互相融合，组成具有多种接入方式、提供多种传输速率和多种服务质量要求的多业务异构网络的联合体，未来无线通信网络的主特征之一就是各种异构无线网络共存、互补、协同、无缝集成到统一的网络环境中。

3.2 垂直切换技术

1、 垂直切换过程。垂直切换分为三个过程，即网络发现、切换决策和切换执行。其中，网络发现用于当前可用的网络，切换决策进行确定恰当的切换目标网络和切换触发时间，切换执行进行切换实施过程。（1）网络发现。在网络发现阶段，移动节点搜索和发现当前可用的无线网络。当前网络发现方法分为两种。一种针对多端口终端，由于各种无线网络会定时发送广播信息，通过在不同网络接口上接收到广播信息就可以实现网络发现；另一种是采用位置服务器，在位置服务器中存储位于不同区域的各种无线网络信息，根据移动终端的地理位置，向终端提供它周围可用的网络系统及其带宽、时延等参数，从而进行网络发现。（2）切换决策。切换决策的主要目标是让移动终端在恰当的时间切换至最恰当的网络。在垂直切换决策中，网络的多种状态参数都会对决策结果产生影响，这也是垂直切换与水平切换的区别之一。垂直切换决策是多标准判决问题，决策中涉及的因素多样化、度量值又各不相同，根据这些因素进行统一、综合的决策和判断，研究者们提出了各种不同的方法。即有的方法侧重研究如何降低终端的能耗，以及确定恰当的切换触发时间；有的方法侧重研究切换目标网络的选择策略，所采用的典型多标准决策方法包括：基于简单加权和的方法、基于策略的方法、基于层次分析法的方法等。

2、垂直切换决策考虑的策略。总的来说，垂直切换决策的策略可以分为四个类别，每个类别以不同的目标作为主要考虑的因素。（1）面向服务质量保证：该策略的目标为客户提供持续的、有服务质量保证的接入技术，避免业务性能下降或中断。 （2）面向网络运营管理：该策略的目标在于提供负载均衡、故障旁路等。 （3）面向业务性能优化：该策略的目标在于为不同业务分别选择最优或最合适的网络接入。在这种情况下，垂直切换的方法从基于网络接口变成基于数据流的。（4）面向用户个性化需求：未来的融合通信是以用户需求为中心，如计费、安全等，用户根据个人的需求来制定服务，选择自己喜欢的终端及其接入方式，并可以随着用户位置及其需求的改变而实现自由的切换。

总结 ：本文叙述了异构无线网络下垂直切换的基本过程与要求。为了适应不同的通信环境以及满足用户业务的宽带化、个性化、智能化需求，异构网络融合已经成为下一代通信网络发展的必然趋势。其中，具有QoS保证的关键技术与通信容量的研究是异构网络融合中的关键课题。

参 考 文 献

[1]张贤达.现代信号处理[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2]陈华友.组合预测方法有效性理论及其应用[M].北京科学出版社.

[3]康亚博，许昆，沈玉龙.无线异构网络中的切换预测算法.通信学报.