多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合

摘要：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合面臨著高延遲、高消耗、低速率等諸多方面的“瓶頸”。為克服這些“瓶頸”，滿(mǎn)足異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的需求，多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)多無(wú)線(xiàn)電間的相互協(xié)作和對(duì)多無(wú)線(xiàn)電資源的有效管理及合理分配，能夠有效地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低無(wú)線(xiàn)設(shè)備的能量消耗，減少異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換的延遲，從而為實(shí)現(xiàn)真正的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫融合提供了可能。

關(guān)鍵詞：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；融合；多無(wú)線(xiàn)電；協(xié)作

Abstract:Theconvergenceofheterogeneous networks is the trend of future network development. However, many "bottlenecks" exist in the convergence such as high delay, high energy consumption, low communication rate, etc. To overcome these "bottlenecks" and to satisfy the requirements of heterogeneous networks convergence, Multi-Radio Cooperation (MRC) techniques have recently become an active realm. The MRC techniques can improve the network capacity, reduce the energy consumption of wireless devices and decrease the handoff delay by cooperation of multiple radios, management efficiency, and feasible allocation of multi-radio resources. The MRC techniques offer the feasibility of realization for seamless connectivity of heterogeneous networks.

Keywords:heterogeneousnetworks;convergence; multi-radio; cooperation

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(BK2007729)

隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的無(wú)線(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、GPRS、WLAN、移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)、Wi-Fi、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)等。身處這些新型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)能否相互通信呢？特別是使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)能否連接上Internet呢？如果這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)法互聯(lián)，那么在未來(lái)信息時(shí)代將產(chǎn)生許多大小不一的信息孤島，這是我們所不愿看見(jiàn)的。因此如何實(shí)現(xiàn)這些種類(lèi)繁多的不同網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，即異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。具體來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)融合是采用通用的、開(kāi)放的技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)元的集成[1]，其中不同的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)元涉及到接入網(wǎng)融合、核心網(wǎng)融合、終端融合、業(yè)務(wù)融合和運(yùn)維融合等。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合具有多方面的優(yōu)勢(shì)：融合可以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，使得網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的可擴(kuò)展性；融合可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，降低運(yùn)營(yíng)成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力；融合可以向不同用戶(hù)提供各種不同服務(wù)，更好地滿(mǎn)足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)多樣性的需求；融合可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、抗攻擊能力等。

但是，這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景、目標(biāo)用戶(hù)，因此它們從底層的接入方式到高層的資源管理與控制等技術(shù)都不盡相同。面對(duì)種類(lèi)繁多、技術(shù)各異(尤其是接入技術(shù))的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合，傳統(tǒng)的單無(wú)線(xiàn)電技術(shù)有很大局限性，多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)在這方面將大有可為。

多無(wú)線(xiàn)電指的是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中單一節(jié)點(diǎn)配備多個(gè)獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，每個(gè)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)可以使用不同的接入技術(shù)及不同的信道；即一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)與不同的接入系統(tǒng)建立連接，或者同一時(shí)刻與一個(gè)接入系統(tǒng)保持多個(gè)連接。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展及成本的降低，多無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能[2]。

多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)指的是通過(guò)多無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)間的協(xié)作以及對(duì)多無(wú)線(xiàn)電接口的管理和資源分配來(lái)達(dá)到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同工作，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量，降低能量消耗，增強(qiáng)移動(dòng)管理，擴(kuò)大連通范圍，最終實(shí)現(xiàn)多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

1  異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，人們已就異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合問(wèn)題相繼提出了不同的解決方案：BRAIN提出了WLAN與通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS)融合的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)；DRiVE項(xiàng)目研究了蜂窩網(wǎng)和廣播網(wǎng)的融合問(wèn)題；WINEGLASS則從用戶(hù)的角度研究了WLAN與UMTS的融合；MOBYDICK重點(diǎn)探討了在IPv6網(wǎng)絡(luò)體系下的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和WLAN的融合問(wèn)題；MONASIDRE首次定義了用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)管理的模塊。雖然這些項(xiàng)目提出了不同網(wǎng)絡(luò)融合的思路和方法，但與多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合的目標(biāo)仍相距甚遠(yuǎn)[3]。最近提出的環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)[4]和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)[5]，為多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的實(shí)現(xiàn)提供了更為廣闊的研究空間。

1.1環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)

環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)(AN)，是一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的動(dòng)態(tài)合成而提出的全新的網(wǎng)絡(luò)觀念。它不是以拼湊的方式對(duì)現(xiàn)有的體系進(jìn)行擴(kuò)充，而是通過(guò)制定即時(shí)的網(wǎng)間協(xié)議為用戶(hù)提供訪(fǎng)問(wèn)任意網(wǎng)絡(luò)(包括移動(dòng)個(gè)人網(wǎng)絡(luò))的能力。

一個(gè)AN單元主要由AN控制空間(ACS)和AN連通性構(gòu)成，如圖1所示。ACS由一系列的控制功能實(shí)體組成，包括支持多無(wú)線(xiàn)電接入(MRA)，網(wǎng)絡(luò)連通性、移動(dòng)性、安全性和網(wǎng)絡(luò)管理等的實(shí)體。不同AN的ACS通過(guò)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)接口(ANI)通信，并且通過(guò)環(huán)境服務(wù)接口(ASI)來(lái)面對(duì)各種應(yīng)用和服務(wù)。在具體實(shí)現(xiàn)上，ACS由多無(wú)線(xiàn)電資源管理模塊(MRRM)和通用鏈路層(GLL)構(gòu)成，如圖2所示。

AN最大的特點(diǎn)就是采用了MRA技術(shù)。圖3給出MRA技術(shù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合中應(yīng)用場(chǎng)景。

圖3表明，MRA技術(shù)可使終端具有同時(shí)與一個(gè)接入系統(tǒng)保持多個(gè)獨(dú)立連接的能力；通過(guò)MRA技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)終端在不同AN間的無(wú)縫連接；通過(guò)MRA技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同終端在不同AN間的多跳數(shù)據(jù)傳輸，以擴(kuò)大AN的覆蓋范圍。

由此可見(jiàn)，在AN的核心組件ACS中，多無(wú)線(xiàn)電接入及其資源分配和管理尤顯其重要性。因?yàn)樗�作為AN實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的第一步，是其他一切提供面向用戶(hù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)。而多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)是MRA技術(shù)的延伸和擴(kuò)展，其主要功能是實(shí)現(xiàn)多無(wú)線(xiàn)電間資源共享和不同AN間的動(dòng)態(tài)協(xié)同。其他功能還包括有效的信息廣播，發(fā)現(xiàn)和選擇無(wú)線(xiàn)電接入，允許用戶(hù)利用多無(wú)線(xiàn)電接口同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)以及支持多無(wú)線(xiàn)電多跳通信等。

1.2無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提出也為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的實(shí)現(xiàn)提供了新的途徑。WMN是一種采用網(wǎng)狀組網(wǎng)方式的無(wú)線(xiàn)多跳網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有自動(dòng)選路的功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只和鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，因此又是一種自組織、自管理、自動(dòng)修復(fù)、自我平衡的智能網(wǎng)絡(luò)。圖4為通過(guò)WMN實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的示意圖，通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀骨干網(wǎng)(WMB)可將各種無(wú)線(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)的相互通信。

從圖4可看出WMN架構(gòu)中包括由多個(gè)WMR互連組成融合不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的WMB和由各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或終端設(shè)備構(gòu)成的用戶(hù)部分。由此可見(jiàn)，作為WMN的核心設(shè)備WMR必須具備同時(shí)連接不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能力，并且具有協(xié)調(diào)管理和控制這種多連接的功能。而多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)正是由于具有這種同時(shí)和協(xié)同的能力成為WMN領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

2  基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)

從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的角度看，無(wú)論在AN還是WMN架構(gòu)中，多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)都扮演著極其重要的角色。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作，可使終端具有同時(shí)與一個(gè)接入系統(tǒng)保持多個(gè)連接或同時(shí)連接不同接入系統(tǒng)的能力，從而在網(wǎng)絡(luò)容量、能量控制和移動(dòng)管理等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)。下面分別從這3方面闡述多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的重要作用。

2.1網(wǎng)絡(luò)容量

在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于用戶(hù)接入時(shí)會(huì)發(fā)生傳輸干擾、多用戶(hù)沖突、丟包錯(cuò)誤等情況，因此真正的可達(dá)帶寬幾乎只有理論值的一半[6]。此外，收發(fā)雙方通信距離、多跳環(huán)境中節(jié)點(diǎn)沖突的可能性、隱終端和暴露終端等問(wèn)題也大大影響了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。而未來(lái)異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)對(duì)容量有極大需求，如何提高網(wǎng)絡(luò)容量則是其迫切需要解決的問(wèn)題。

在文獻(xiàn)[7]中，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)配備多無(wú)線(xiàn)電設(shè)備，通過(guò)這些中繼節(jié)點(diǎn)間多無(wú)線(xiàn)電的協(xié)調(diào)配合，以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，從而降低了傳輸延遲。其仿真結(jié)果表明，在理想狀態(tài)下采用多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)能獲得兩倍于單無(wú)線(xiàn)電情況下的網(wǎng)絡(luò)容量，而且多無(wú)線(xiàn)電數(shù)目的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量也有明顯的影響。文獻(xiàn)[8]探討了無(wú)線(xiàn)電與信道數(shù)目之間關(guān)系及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的影響，并推導(dǎo)出靜態(tài)多無(wú)線(xiàn)電多信道網(wǎng)絡(luò)在任意網(wǎng)絡(luò)模式和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式下網(wǎng)絡(luò)容量的上下界。文獻(xiàn)[9]提出了采用多無(wú)線(xiàn)電分集技術(shù)來(lái)減少分組丟失率和降低比特誤碼率，以提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，進(jìn)而提高全網(wǎng)吞吐量的方法。其實(shí)質(zhì)是采用多無(wú)線(xiàn)電多徑協(xié)作分集技術(shù)來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并輔以幀合并、低開(kāi)銷(xiāo)重傳機(jī)制(LORFA)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和吞吐量。該技術(shù)的基本工作原理是：網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)(AP)和用戶(hù)終端節(jié)點(diǎn)都配備多無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，當(dāng)某個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的AP收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，該AP利用多無(wú)線(xiàn)電多徑協(xié)作分集技術(shù)將收到的多個(gè)數(shù)據(jù)幀的副本傳送給具有多個(gè)獨(dú)立無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的多無(wú)線(xiàn)電分集合并系統(tǒng)(MRDC)。由MRDC通過(guò)幀合成技術(shù)來(lái)恢復(fù)幀，并采用LORFA機(jī)制重發(fā)給AP，再由AP發(fā)送給終端用戶(hù)。其仿真結(jié)果表明，在80%的傳輸過(guò)程中，多無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)的吞吐量可保持在15 Mb/s~20 Mb/s，而在單無(wú)線(xiàn)電條件下，吞吐量只有5 Mb/s~15 Mb/s左右。

2.2能量控制

在未來(lái)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，能量問(wèn)題不可避免地成為許多新技術(shù)發(fā)展的瓶頸，主要表現(xiàn)在以下方面：要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；具有更多的功能，提供更多的服務(wù)，并且需要同時(shí)運(yùn)行；硬件具有更強(qiáng)的處理能力和更高容量存儲(chǔ)能力。這些無(wú)一不是大量消耗能量的主要因素。

目前已提出了許多節(jié)能的方法和技術(shù)，主要分為3類(lèi)：改善信道接入機(jī)制、最大化無(wú)線(xiàn)接口的睡眠時(shí)間技術(shù)、使用最低能量級(jí)別來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的技術(shù)。大多數(shù)研究仍然是在單無(wú)線(xiàn)電環(huán)境下進(jìn)行的。文獻(xiàn)[2]提出一種具有喚醒功能的多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。在該技術(shù)中，每個(gè)移動(dòng)設(shè)備包括兩個(gè)無(wú)線(xiàn)電收發(fā)設(shè)備：一個(gè)是用來(lái)發(fā)送和接收控制信息的低功耗無(wú)線(xiàn)電設(shè)備(LPR)，另一個(gè)是用來(lái)傳送和接收數(shù)據(jù)的高功耗的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備(HPR)。當(dāng)該設(shè)備不傳送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，HPR關(guān)閉而LPR處于開(kāi)啟狀態(tài)，以監(jiān)控突發(fā)消息。如果有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，由高層傳送信息給LPR，并通過(guò)LPR上的喚醒機(jī)制喚醒HPR，則HPR接收上層數(shù)據(jù)分組然后發(fā)送；如果有數(shù)據(jù)接收，LPR將接收到的請(qǐng)求信息進(jìn)行處理，接著將處理后的信息傳遞給HPR，并喚醒HPR。這樣HPR就不需要一直處于等待信息的狀態(tài)而消耗大量的能量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。研究結(jié)果表明這種多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)的節(jié)能效果明顯優(yōu)于其他技術(shù)。文獻(xiàn)[2]中還將帶有喚醒功能的多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)擴(kuò)展為具有控制功能和帶寬判決功能的技術(shù)。前者進(jìn)一步降低了喚醒機(jī)制帶來(lái)的延遲；后者由于具有帶寬判決機(jī)制，故當(dāng)遇到低帶寬數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由LPR負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，而不用開(kāi)啟HPR，從而達(dá)到節(jié)能。

2.3移動(dòng)管理

移動(dòng)管理包括位置管理和切換機(jī)制兩方面[10]。目前切換技術(shù)主要有水平切換和垂直切換。水平切換是指在同一網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站切換到另一個(gè)基站。不同于水平切換，當(dāng)用戶(hù)從一種網(wǎng)絡(luò)切換到另一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這種切換稱(chēng)作垂直切換。垂直切換技術(shù)是異構(gòu)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接的基礎(chǔ)。但是具有不同無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)速率、頻譜、QoS、安全性、成本及服務(wù)支持等各個(gè)方面都存在著很大差異。面對(duì)這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，要實(shí)現(xiàn)精確的位置偵測(cè)和快速的切換機(jī)制更加復(fù)雜。因此目前針對(duì)垂直切換的研究還很少。

同時(shí)，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)合理的切換機(jī)制還必須保證：用戶(hù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間漫游時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的切換，從而保證服務(wù)的連續(xù)性；如果用戶(hù)處在多個(gè)不同的接入系統(tǒng)的覆蓋范圍時(shí)，能夠總是選擇最好的連接，從而保證服務(wù)的高質(zhì)量。傳統(tǒng)的單接入方式，即使單無(wú)線(xiàn)電設(shè)備具有可重配置或多模能力，但由于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只配備一個(gè)無(wú)線(xiàn)電，因此在實(shí)行切換過(guò)程中，往往產(chǎn)生較大的延遲以及較高的丟包率，這對(duì)終端用戶(hù)無(wú)線(xiàn)接入和連通都會(huì)造成很大的影響。因此傳統(tǒng)技術(shù)都已不能滿(mǎn)足發(fā)展的需要。

一個(gè)典型的垂直切換過(guò)程主要分為3個(gè)步驟：第一步，掃描(或發(fā)現(xiàn))過(guò)程，通過(guò)這個(gè)階段，終端通過(guò)探測(cè)發(fā)現(xiàn)不同AP發(fā)送的Beacon分組來(lái)判斷選擇鏈接性能最好的AP；第二步，認(rèn)證過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，用戶(hù)必須與AP交換認(rèn)證信息，以保證接入的安全性；第三步，結(jié)合過(guò)程，此過(guò)程主要負(fù)責(zé)用戶(hù)在新AP中的登記注冊(cè)，并發(fā)送通知給用戶(hù)原有AP及獲得原有AP中的此用戶(hù)的緩存信息。文獻(xiàn)[11]表明切換過(guò)程90%的延遲時(shí)間都是消耗在掃描過(guò)程。因此降低掃描過(guò)程延遲是切換方案關(guān)鍵的一步。文獻(xiàn)[12]改進(jìn)了現(xiàn)有的切換機(jī)制，提出一種基于多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作的多掃描技術(shù)來(lái)降低掃描延遲。其基本原理是通過(guò)兩個(gè)無(wú)線(xiàn)電之間的輪替交互來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換。其試驗(yàn)床仿真結(jié)果表明采用多掃描技術(shù)的切換過(guò)程幾乎沒(méi)有延遲，而傳統(tǒng)的單無(wú)線(xiàn)電條件下的切換過(guò)程出現(xiàn)了640 ms的延遲時(shí)間。可見(jiàn)采用多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接提供了可能。

3  多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)展望

目前，基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)正處于起步階段，相關(guān)研究文獻(xiàn)還較少。這也為進(jìn)一步的研究提供了廣闊的空間。

除了上述的網(wǎng)絡(luò)容量、能量控制和移動(dòng)管理3個(gè)方面外，從層次的角度來(lái)看，其未來(lái)主要的研究?jī)?nèi)容還包括：在物理層，面對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的接入系統(tǒng)，如何設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)多無(wú)線(xiàn)電設(shè)備依然是研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)，同時(shí)利用多無(wú)線(xiàn)電與頻譜感知技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)的結(jié)合以有效地提高頻譜利用率也是一個(gè)研究的新領(lǐng)域；在MAC層，如何設(shè)計(jì)適合多無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的媒體接入控制(MAC)協(xié)議是其重中之重，其中多無(wú)線(xiàn)電多信道的信道分配算法和信道資源管理策略設(shè)計(jì)的是否合理成為能否最大限度發(fā)揮多無(wú)線(xiàn)電技術(shù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵；在網(wǎng)絡(luò)層，如何結(jié)合多信道分配設(shè)計(jì)出適合多無(wú)線(xiàn)電的路由算法是此層的核心問(wèn)題，其中最重要的就是多無(wú)線(xiàn)電多信道選擇參數(shù)的設(shè)計(jì)；再則，結(jié)合多路徑思路的多無(wú)線(xiàn)電多徑選路算法也和多無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂埔约熬W(wǎng)絡(luò)連通性等一系列問(wèn)題都是極具挑戰(zhàn)性的研究?jī)?nèi)容。

此外，多無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的硬件和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都還不夠成熟，而且現(xiàn)有的仿真工具及試驗(yàn)床大都不直接支持多無(wú)線(xiàn)電，這都對(duì)多無(wú)線(xiàn)電的研究和發(fā)展造成了很大的障礙。因此，在今后的研究中，多無(wú)線(xiàn)電的仿真技術(shù)也是一個(gè)具有相當(dāng)挑戰(zhàn)性的課題。

4  結(jié)束語(yǔ)

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但多種不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)從體系架構(gòu)到底層接入技術(shù)的不同為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合帶來(lái)了很大的困難。隨著硬件成本的降低，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上配備多個(gè)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)成為可能。由此出現(xiàn)的多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫融合提供了一種有效方法。文中從網(wǎng)絡(luò)容量、能量控制和移動(dòng)管理3個(gè)方面闡明了多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合中的重要作用，并展望了多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。從目前的研究來(lái)看，基于多無(wú)線(xiàn)電協(xié)作技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合才剛剛開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外的研究還不多，因此具有廣闊的研究空間。

5  參考文獻(xiàn)

[1]3GPPTS23.228 v6.5.0. IP Multimedia Subsystem (IMS) Stage 2 [S].

[2]PARAMVIRB,ATUL A, JITENDRA P, et al. Reconsidering wireless systems with multiple radios [J]. Computer Communications Review, 2004, 34(5):39-46.

[3]LUNDSJOJ,AGUERO R, ALEXNDRI E, et al. A Multi-radio access architecture for ambient networking [C]//Proceedings of 14th IST Mobile and Wireless Communications Summit, Jun 19-23, 2005, Dresden, Germany. 2005.

[4]WWI.AmbientNetworks[EB/OL]. http://www.ambient-networks.org.

[5]IANFA, WANG Xudong, WANG Weilin. Wireless mesh networks: a survey [J]. Computer Networks, 2005, 47(4): 445-487.

[6]GARETTOM,SALONIDIS T, KNIQHTLY E W. Modeling per-flow throughput and capturing starvation in CSMA multi-hop wireless networks[C]// Proceedings of 25th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies(INFOCOM’06), Apr 23-29, 2006, Barcelona, Spain. Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2006:1-13.

[7]ZHANGYan,LUO Jijun, HU Honglin. Wireless mesh networking: Architectures, protocols and standards [M]. New York, NY, USA: Auerbach Publications, 2006:56-60.

[8]KYASANURP,VAIDYA N. Capacity of multi-channel wireless networks: Impact of number of channels and interfaces [C]// Proceedings of Annual International Conference on Mobile Computing and Communications (MOBICOM’05).Aug 28-Sep2, 2005, Cologne, Germany. New York, NY, USA:ACM, 2005:43-57.

[9]ALLENM,HARI B, Can EMRE K. Multi-radio diversity in wireless networks[J]. Wireless Networks, 2007, 13(6): 779-798.

[10]IANFA, XIE J, MOHANTY!S. A survey on mobility management in next generation all-IP based wireless systems [J]. IEEE Wireless Communications Magazine, 2004, 11(4):16-28.

[11]ARUNESHM.MINHO S, WILLIAM A. An empirical analysis of the IEEE 802.11 MAC layer handoff process[J]. Computer Communications Review, 2003, 33(2):93-102.

[12]VLADIMIRB,ARUNESH M, SUMAN B. Eliminating handoff latencies in 802.11 WLANs using multiple radios: Applications, experience, and evaluation[C]//Proceedings of Internet Measurement Conference, Oct 19-21, 2005, Berkeley, CA, USA. 2005:299-304.

作者簡(jiǎn)介：

黃川，南京郵電大學(xué)信號(hào)與信息處理專(zhuān)業(yè)在讀博士研究生。研究方向?yàn)闊o(wú)線(xiàn)通信與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理。鄭寶玉，南京郵電大學(xué)教授、博導(dǎo)、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任，中國(guó)通信學(xué)會(huì)理事及通信理論與信號(hào)處理專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員，中國(guó)電子學(xué)會(huì)信號(hào)處理分會(huì)副主任委員。主要研究方向?yàn)闊o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與通信信號(hào)處理、智能信號(hào)處理、量子信息處理。主持完成了多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金和省部級(jí)科研項(xiàng)目，曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)，出版學(xué)術(shù)著(譯)作7部，發(fā)表論文150余篇。享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼，曾經(jīng)獲得國(guó)家有突出貢獻(xiàn)中青年專(zhuān)家等多項(xiàng)榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。