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摘要 移動(dòng)性管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵技術(shù)之一，而切換管理對移動(dòng)性管理顯得尤為重要。針對未來異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，本文研究了相應(yīng)的切換機(jī)制，并對不同方案進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，兩種混合式方案具有較好的切換性能，極具應(yīng)用潛力。
1、引言
未來的移動(dòng)通信環(huán)境將包括各種具有不同的傳輸速率、覆蓋范圍、系統(tǒng)容量及服務(wù)水平的無線接入網(wǎng)絡(luò)。為了充分利用不同接入網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，向用戶提供無處不在的服務(wù)，并且能夠滿足用戶對業(yè)務(wù)寬帶化、個(gè)人化和智能化的要求，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作和融合是目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。移動(dòng)性管理技術(shù)，尤其是切換技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)之一。
過去對切換管理技術(shù)的研究多集中在單一通信系統(tǒng)內(nèi)，從用戶的角度出發(fā)，主要保證了語音業(yè)務(wù)和低速率業(yè)務(wù)的延續(xù)性和質(zhì)量。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，還需要從網(wǎng)絡(luò)的角度重新設(shè)計(jì)切換管理方案，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的業(yè)務(wù)負(fù)載均衡，從而有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源以滿足用戶對多業(yè)務(wù)的需求，因此，如何設(shè)計(jì)出具有高靈活性、低復(fù)雜度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和綜合考慮多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的切換算法是當(dāng)前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。3GPP和歐盟的WINNER項(xiàng)目（專門針對B3G/4G研究設(shè)立）均圍繞上述兩個(gè)方面進(jìn)行了深入研究，提出了許多新的概念，但目前都處于理論研究階段，還需進(jìn)一步完善，其最終的研究結(jié)果將作為B3G/4G網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)的主要候選技術(shù)。
B3G/4G網(wǎng)絡(luò)將是一種融合了多種無線接入新技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部已經(jīng)具有異構(gòu)特性，本文以B3G/4G網(wǎng)絡(luò)為代表，探討了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的各種切換機(jī)制。首先從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度出發(fā)，引入新的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)切換控制方式的不同分別介紹了分布式、集中式及混合式3種方案，并對其性能進(jìn)行了對比分析，然后在不考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及切換控制方案的情況下，從無線切換方式的角度出發(fā)，引入網(wǎng)關(guān)池的概念，分析比較了鏈路、IP及混合3種切換方式；最后對文章進(jìn)行了總結(jié)。
2、幾種切換控制方式的分析比較
可以將B3G/4G網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)抽象為由網(wǎng)關(guān)、基站、中繼節(jié)點(diǎn)、用戶終端以及無線資源管理（RRM）服務(wù)器（根據(jù)切換方案的不同可選擇采用）組成，如圖1所示。該架構(gòu)支持靈活的切換管理，分別可以通過分布式方案、集中式方案以及分布/集中混合式方案來實(shí)現(xiàn)。其中，網(wǎng)關(guān)、基站和RRM服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)切換管理的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
圖1 接入網(wǎng)抽象架構(gòu)
網(wǎng)關(guān)是接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的IP接口，對宏移動(dòng)性管理和微移動(dòng)性管理提供支持。網(wǎng)關(guān)控制著一組基站，當(dāng)用戶終端從該網(wǎng)關(guān)控制下的基站移動(dòng)到另一網(wǎng)關(guān)控制下的基站（同一接入網(wǎng)內(nèi)）或者其他接入網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)關(guān)將參與切換管理。基站對處于活動(dòng)和空閑狀態(tài)下的用戶終端進(jìn)行基站間的切換管理，同時(shí)也負(fù)責(zé)基站控制下的中繼節(jié)點(diǎn)間的切換管理。RRM服務(wù)器根據(jù)切換方案的不同可選擇采用，它利用節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息進(jìn)行資源分割并給出相應(yīng)的切換指示。
（1）分布式方案
在該方案中，切換過程僅由用戶終端當(dāng)前所連接的基站負(fù)責(zé)執(zhí)行，沒有任何中央控制節(jié)點(diǎn)作出切換判決或者輔助作出切換判決，因此該方案不需要設(shè)置RRM服務(wù)器。當(dāng)前基站的信息和信令通過基站間接口與相鄰基站交互。當(dāng)前基站通過實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)度量（RTTM）機(jī)制得到負(fù)載相關(guān)信息，據(jù)此提供給用戶終端切換所需的候選基站列表。切換過程如下：
●終端或者基站發(fā)起切換請求：
●當(dāng)前基站與相鄰基站通過基站間接口通信，獲取RTTM；
●當(dāng)前基站選定目標(biāo)基站，作出切換判決；
●當(dāng)前基站與目標(biāo)基站進(jìn)行通信，通知切換結(jié)束。
（2）集中式方案
該方案的基本思想是需要有一個(gè)中央控制節(jié)點(diǎn)，即RRM服務(wù)器負(fù)責(zé)切換判決。RRM服務(wù)器周期性地與基站進(jìn)行通信，獲取RTTM，從而隨時(shí)能夠獲知基站的狀態(tài)，判斷其是否處于或者接近過載狀態(tài)，向用戶終端提供切換所需的候選基站列表。RRM服務(wù)器與基站間的通信也可以采取按需通信的方式，即如果有切換判決的需求，RRM服務(wù)器才從基站處獲取RTTM。若采取周期性的通信方式，由于沒有從基站處要求獲取RTTM的時(shí)延，判決速度會(huì)加快，有利于減少切換時(shí)延。但是如果通信周期設(shè)置過長，RRM服務(wù)器中存儲(chǔ)的基站狀態(tài)跟不上基站目前的更新狀態(tài)，會(huì)造成切換誤操作；如果通信周期過短，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的信令開銷，因此需要根據(jù)系統(tǒng)的需求對RRM服務(wù)器與基站的通信方式進(jìn)行折中選取。
切換過程如下：
●基站、用戶終端或RRM服務(wù)器發(fā)起切換請求；
●RRM服務(wù)器從基站處獲取RTTM（或者查詢已有的度量值）；
●RRM服務(wù)器選定目標(biāo)基站，作出切換判決；
●RRM服務(wù)器與目標(biāo)基站通信，通知切換結(jié)束。
（3）分布/集中混合式方案
在該方案中，由當(dāng)前基站作出切換判決，RRM服務(wù)器在必要的情況下對基站的切換判決起輔助作用。由于當(dāng)前基站只能從其相鄰基站獲取信息，而RRM服務(wù)器能夠從接入網(wǎng)內(nèi)所有的基站處獲取信息，因而對網(wǎng)絡(luò)全局信息的把握更加全面，當(dāng)出現(xiàn)當(dāng)前基站或網(wǎng)關(guān)的容量達(dá)到上限或者過載的情況時(shí)，RRM服務(wù)器將會(huì)提供給當(dāng)前基站可進(jìn)行切換操作的候選基站—網(wǎng)關(guān)列表。結(jié)合從相鄰基站處得到的候選列表，當(dāng)前基站最后選定目標(biāo)基站—網(wǎng)關(guān)，作出切換判決，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載平衡和網(wǎng)絡(luò)容量最大化。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于低負(fù)載狀況，當(dāng)前基站無需請求RRM服務(wù)器進(jìn)行輔助判決，直接進(jìn)行快速高效的切換判決。
（4）方案比較
分布式方案由基站直接進(jìn)行切換管理，大大降低了切換判決時(shí)延，減小了信令開銷，但由于對網(wǎng)絡(luò)全局信息缺乏足夠的把握，不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的切換判決，從而對網(wǎng)絡(luò)的容量和穩(wěn)定性造成了負(fù)面影響。同時(shí)基站設(shè)備需要更加智能化，從而增加了基站設(shè)備的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。集中式方案雖然能夠充分利用全局網(wǎng)絡(luò)資源，但是由于引入了RRM服務(wù)器，增加了切換判決時(shí)延和額外的信令開銷�；旌鲜椒桨父鶕�(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和擁塞情況靈活選取切換管理方案，充分利用了分布式方案的快速判決和集中式方案的最優(yōu)判決，在切換性能和設(shè)備復(fù)雜度上實(shí)現(xiàn)了折中。
