基于接收信号强度的垂直切换的研究毕业设计论文.doc

南京邮电大学通达学院毕 业 设 计（论 文）题 目：基于接收信号强度的垂直切换的研究 专 业： 网络工程 日期： 2012年 3月14日至 2013年6月15日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名： 日期： 年 月 日摘 要未来的通信网络是一个包含不同接入技术的异构网络，能提供多种接入方式、传输速率、覆盖范围，以及对多种服务质量的支持能力等。作为异构网络移动性管理技术中重要组成部分的垂直切换技术，用于保证用户跨异构网络移动时的会话连续性，已经成为了异构网络中最具挑战性的关键技术之一。本文介绍了异构无线网络资源管理技术及其研究意义，对异构无线网络切换技术的理论和实现研究现状进行了分析，为本设计确定了方向；重点介绍了异构无线网络垂直切换，研究分析垂直切换判决算法原理，并介绍几个经典的垂直切换判决算法；研究基于接收信号强度的垂直切换算法，参考相关文献，对后来的详细代码设计起到了提纲挈领的作用，并研究前人的基于MATLAB平台下的MATLAB代码，分别仿真出两个网络随时间变化的接收信号强度变化图和切换标志变化图。关键字：异构网络；垂直切换；MATLAB；ABSTRACTFuture communication network is a heterogeneous contain different network access technologies that can provide a variety of access methods, transmission speed, coverage, and quality of service support for a variety of ability. As a heterogeneous network mobility management technology an important part of the vertical handover technique used to ensure that users across heterogeneous networks session continuity when moving, heterogeneous networks has become the most challenging one of the key technologies.This article describes the heterogeneous wireless network resource management technologies and their significance for heterogeneous wireless network switching technology the theory and implementation studies analyzed the current situation, is designed to determine the direction; focuses on the vertical handoff in heterogeneous wireless networks, research analysis of vertical handover decision algorithm, and introduced several classical vertical handoff decision algorithm; study is based on the received signal strength of the vertical handover algorithm, refer to the relevant literature, and later played a detailed code design focused on the vital role, and based on previous research MATLAB platform MATLAB code, respectively, the two networks simulation time-varying changes in the received signal strength map and switch flag change map.Key words：heterogeneous networks；vertical handoff；MATLAB目 录第一章 绪论11.1 课题背景11.1.1异构网络融合发展21.1.2移动性管理技术21.1.3异构网络切换技术31.2无线通信仿真建模31.3异构网络切换技术研究现状4第二章 异构无线网络资源管理技术概述72.1引言72.2异构无线网络融合架构82.3无线网络资源管理122.3.1 移动通信网络资源管理122.3.2异构无线网络资源管理142.4垂直切换152.4.1切换分类152.4.2切换阶段172.4.3切换算法20第三章 垂直切换算法仿真设计223.1系统仿真的目的和方法223.1.1仿真目的223.1.2仿真工具223.1.3仿真方法233.2异构网络垂直切换算法仿真设计243.3 LTE和WIMAX垂直切换仿真结果和分析24第四章 总结31结束语32致 谢33参考文献34附录36第一章 绪论随着无线技术与网络技术的发展以及第三代移动通信网络技术在全球范围内逐步开始商用，越来越多的研究学者和厂商开始认识到：未来的无线网络不可能像第三代移动通信网络研究之初人们所设想的那样；由某一种特别先进的无线技术所组成的统一技术、统一管理的网络，而只能是多种技术、多种网络互相融合所形成的具有多种接入方式、提供多种传输速率和多种服务质量要求的多种业务的异构网络的联合体。比如：蜂窝系统覆盖范围广，可以保证用户与网络之间的不间断连接性，且在高速移动的情况下，也能保证稳定的服务质量。但是，数据传输速率相对比较低，某些服务量比较大的区域，可能由于网络的容量有限，无法保证比较好的服务质量；而WLAN系统的覆盖范围小，只存在于热点地区，但是数据传输速率高，可以实现宽带接入。从当前网络通信发展的趋势来看，具有不同特性的无线网络将长期共存，网络带宽的差异性也将持续或加大。为了充分利用不同网络技术的优点来满足移动用户对QoS(Quality of Service，服务质量)的需求，很多学者提出了异构网络的融合方案，与此同时，3GPP(Third Generation Patnership Project，第三代合作伙伴计划)也制定3G(Third eneration，第三代移动通信)/UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)一WLAN(wireless Local Area Network，无线局域网)融合计划书，并提供了一个有弹性的双网融合方案。不同无线网络的融合作为未来无线通信系统的发展趋势得到了众多关注和研究，以解决多种接入技术共存的背景下，如何能更好地为用户提供无缝的、有差别的服务，同时提高日益紧张的无线资源的利用率问题。1.1 课题背景 为了满足用户的移动性需求，向用户提供跨异构网络的无缝业务，支持用户跨异构网络的无缝漫游和切换，支持异构的移动性管理技术成为未来基于全架构的异构网络融合中必须解决的重要问题之一。在技术演进的过程中，未来的移动性管理技术所涉及的研究背景扩展至包括各种无线接入技术在内的泛在、异构网络环境。这些研究背景的变迁也给移动性管理技术带来了全新的挑战。首先，传统的移动性仅限于同一个终端在物理移动过程中的终端移动性（如2G(Second Generation，第二代移动通信)的蜂窝移动通信网），而在未来的移动性中，用户可以使用多模终端、甚至将多个不同终端构成个域网，跨越异构网络边界、跨越运营商、跨越业务提供商进行漫游，其中除了终端移动性，还包括会话移动性、业务移动性、网络移动性等。其次，传统的移动性管理技术只是特定网络技术的一个侧面，通过网络内的部分功能实体和相关协议实现，例如蜂窝移动通信网中的移动性管理功能。而未来的移动性管理技术则在广泛融合的环境中，成为跨越各种异构网络、同时涵盖网络、业务、终端等各个侧面的综合技术。1.1.1异构网络融合发展层出不穷的无线通信系统为用户提供了异构的网络环境，包括无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi一Fi)、无线城域网(如WIMAX)、公众移动通信网(如ZG!3G!B3G)、卫星网络，以及AdHoe网络、无线传感器网络等。尽管这些无线网络为用户提供了多种多样的通信方式、接入手段和无处不在的接入服务，但是，要实现真正意义的自组织、自适应，并且实现具有端到端QoS保证的服务，还需要充分利用不同网络间的互补特性，实现异构无线网络技术的有机融合。异构网络融合是下一代网络发展的必然趋势。在异构网络融合架构下，一个必须要考虑并解决的关键问题是：如何使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有QoS保证的服务。异构环境下具备Qos保证的关键技术研究无论是对于最优化异构网络的资源，还是对于接入网络之间协同工作方式的设计，都是非常必要的，已成为异构网络融合的一个重要研究方面。目前，异构网络融合的研究主要集中在无线资源管理和移动性管理两方面。传统移动通信网络的无线资源管理算法己经被广泛地研究并取得了丰硕的成果，但是在异构网络融合系统中的资源管理由于各网络的异构性、资源和用户需求的多样性和不确定性，给该课题的研究带来了极大的挑战；同时，异构网络间的移动性管理的研究也成为异构网络融合的关键，安全机制、位置管理、切换控制、互操作控制等重要控制功能严重影响着异构网络无缝覆盖程度以及用户在异构网络间安全、无缝地切换。 1.1.2移动性管理技术移动性管理技术最初源自蜂窝移动通信网络。在技术演进的过程中，未来的移动性管理技术所涉及的研究背景扩展至包括各种无线接入技术在内的异构网络环境。同时，业务、网络、终端之间的关系也经历了从独立到融合再到协同的发展过程。这些研究背景的变迁也给移动性管理技术带来了全新的挑战。移动性是用户的迫切需求，移动性管理也成为未来通信技术发展中的关键技术。近年来，异构移动性管理技术引起了越来越多的关注，相关研究成果也日益丰富。各大国际标准组织、产业界的各大公司，以及很多相关研究组织都把移动性管理作为其面向未来泛在、异构网络研究的重要组成部分，包括电信领域中致力于NGN(Next Generation Network，下一代网络)研究的ITU一T(ITU Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟远程通信标准化组)、ETSL(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会)和致力于3G研究的3Gpp，互联网领域中的IETF(The Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)和MWIF(Mobile Wireless Internet Forum，移动无线互联网论坛)，以及IEEE(Institut of Electrical and Eleetronics Engineers，电气电子工程师协会)、WWRF(Wireless World Research Forum，世界无线研究论坛)等。这些标准组织均将移动性作为未来网络应该支持的重要特征和需求之一，定义了终端在异构网络间移动的多种场景和一系列本研究领域内的移动性相关术语。另外，还分别提出了一些移动性管理支持方案，包括：IETF提出的移动IP(Internet Protoeol，网络之间互连协议)、mSCTP(Mobile Stream Control Transmission Protocol，移动流控制传输协议)、SIP(Session Initiation Protoeol，会话初始化协议)、NetLMM(Network-based Localized Mobility Management，基于网络的本地移动性管理)、HIP(Host Identity Protoeol，主机身份标识协议)，3GPP提出的VHE(Virtual Home Environment，虚拟归属环境)/OSA(Open System Architecture，开放业务体系结构)，WWRF提出MUSE(Mobile Ubiquitous Service Environment，移动泛在业务环境)愿景模型，IEEE提出的MIH(Media Independent Handover，媒体独立切换)等。研究内容包括提出新的体系结构、仿真分析，甚至现网试验。研究所基于的基础理论广泛，包括排队论、概率论与随机过程、马尔可夫过程、模糊控制理论等。1.1.3异构网络切换技术切换是移动性管理中的关键技术之一。跨越异构接入网络的垂直切换更是未来泛在网络移动性管理中的研究重点，用于保证用户跨异构网络移动时的会话连续性。在未来泛在、异构的网络环境中，切换的种类也由于网络的异构性、应用场景的多样性而变得丰富多彩，并且具有了一些新的特征，例如，允许用户根据个人偏好或QOS的考虑主动发起切换，切换中允许用户参与控制等。同时，用户的接入也将有更多的选择。在处于多个网络同时可以接入的场景中，对于一个多模终端用户来说，在综合考虑用户业务要求、网络资源的有效利用等各种因素的条件下，如何自动选择、切换到一个更适合的网络服务，是异构网络移动性管理中一项重要的研究内容，也是未来移动无线网络实现多网融合的关键和核心技术之一。传统意义上的切换过程在采用同一技术的同构网络内部或同构网络之间进行，通常也称为水平切换(Horizontal Handoff)。垂直切换(Vertical Handoff)是采用不同技术的网络之间的切换。与水平切换相比，垂直切换对切换系统提出了更高的要求，其中最大的挑战是网络的异构性。不同技术的网络在服务类型、收费及网络条件等方面存在较大差异，传统的切换决策机制不能直接应用于异构网络之间的切换。以UMTS和WLAN的垂直切换为例。当用户从UMTS系统进入WLAN的覆盖范围后，由于UMTS和WLAN在空间接口上采用的技术和标准不同，当二者间切换时，没有可比较的信号强度来辅助切换，在水平切换中利用信号的衰减来触发切换的方式在垂直切换中不适用。异构网络切换决策需要“联合”控制思想的指导，需要考虑更多的决定因素，包括信号强度、覆盖范围、网络负载、业务带宽等。考虑到异构网络中无线资源具有差异性，不同无线接入网络中影响资源分配的因素不易统一量化表示，难以进行比较，因此需要用数学方法及模型进行分析。1.2无线通信仿真建模通信系统仿真通常分为链路级仿真(Linklevel)与系统级(Systemlevel)仿真两大类。链路级仿真关注的是发射机与接收机之间的单一链路，而系统级仿真的目标是提高整个系统的总体性能，需要考虑到所有用户和基站。链路级仿真是通过对物理层和链路层传输的建模，输出错误概率和信干噪比(SINR)的关系。通常采用的错误概率为BER(误比特率)或BLER(误块率)或FER(误帧率)。一个好的链路级性能是达到好的系统级性能的必要条件但并不是充分条件。系统级仿真基于链路级仿真，可分为静态仿真和动态仿真2类。静态仿真的原理是采用蒙特卡罗(MonteCarlo)方法:在特定配置下，静态仿真产生不同的场景(快照)并通过迭代过程达到稳定状态。通过获得足够多次的快照可获得系统平均性能。在静态仿真中时间是固定的，因此仿真速度较快，仿真也比较容易。静态仿真不能仿真RRM算法，因为这些算法都是与时间相关的。动态仿真更适合于模拟真实系统的运行，比静态仿真更加准确但更复杂，同时也需要更多的时间搭建及运行。在动态系统级仿真中，网络元素(包括传播环境)和算法都必须按照其功能和要求建模。系统级性能与很多因素有关，例如系统结构、参数选择、用户特性和业务特性等。RRM(无线资源管理)算法也对系统级性能起着至关重要的作用，例如接入控制、功率控制、资源分配算法和切换策略等。1.3异构网络切换技术研究现状国内外现有的切换技术主要针对水平切换环境，切换判决策略的研究主要集中于同构网络领域，而对异构网络间的垂直切换的研究近年来才有所发展。垂直切换是一个相当复杂的过程，它要求低时延、低功耗、占用尽可能小的带宽，对无线接入技术、信号检测、信道分配和无线资源优化管理都提出了更高要求。其中，切换控制方案将关系到整个异构网络的正常运行，方案不正确，轻则引起通信质量下降、产生诸如乒乓效应等问题，重则造成通信的中断，在实时业务通信时会带来严重后果。目前的无缝切换主要包括两个方面：基于网络层方法与基于上层方法。网络层方法主要是建立在 IPv6和移动 IPv4 标准上。要求 Internet 上的一些代理为移动主机配置数据中继以及数据重传。因特网草案文件介绍了不同的切换方法。其中快速切换通过预测移动节点的移动，并且发送数据包的多个副本到移动节点可能移动的地方的方式实现；大多数上层方法都是在传输层上的会话层执行以保证下层能够透明地连接到应用层；在切换时通过附加控制结构传输必要的状态信息，这样在切换时，运行在移动节点上的应用程序能保持较低的延迟、最小的中断概率和减小的数据包丢失率。近年的国际国内会议也有论述垂直切换判决策略的论文，但只是达成了一些共识，尚未有完善方案。文献1作者提出了一种基于激活策略的切换判决方法，该策略引入了一个代价函数，该函数由一些待操作网络的特性决定。把平衡带宽利用放在首位，使在同一时间进行相同切换的移动台分散化，避免了切换过程不稳定的问题。基于切换开销和潜在网络使用持续时间判断是否进行切换。文献2中提出了一种基于功率消耗的垂直切换算法，该算法仅考虑移动用户的功率消耗，为了最大化电池消耗，移动用户根据可利用网络的功率消耗的最小值选择发射和接收链路。该策略假设两种不同网络具有紧密的整合，即两种网络像一个整体进行合作。但是由于移动用户可能从不同的网络同时发射和接收信号，因此该系统的复杂度较高。文献3中，垂直切换判决被表示为一个模糊多属性判决(MADM， Multiple Attribute Decision Making)问题，提出的算法由两部分组成，第一步应用模糊逻辑推理系统处理多标准问题，然后应用一个模糊多属性判决网络选择函数确定合适的接入网络。文献4在网络中引入了一个本地业务服务器(LSS， Location Service Server)为移动终端提供周围可利用网络的信息，如覆盖面积、带宽、传输延时。LSS 的信息存储在数据库中根据地理位置预先搜索。然后基站向 LSS 请求信息，并向其覆盖区域的移动台周期地发送附近网络的信息，移动台根据这些信息执行一些预设的评估步骤，估计之后，移动台决定是否留在目前网络或者切换到更好网络。但是移动台被动接受附近网络信息会增大网络的信令开销，而且 LSS 的设计与应用涉及不同业务提供商的商业协议。文献5根据模糊多属性判决提出了两种垂直切换判决方法，即简单加权算法(SAW， Simple Additive Weighting)，和基于熵权的逼近理想解的排序方法 (TOPSIS， Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)。通过一种主动应用导向的判决方法，能够使移动终端在正确的时间切换给最适宜的网络，以最小化网络资源的消耗。证明了这种方法优越于被动切换方法。文献6采用了五种网络结构对垂直切换算法进行研究，提出了一种基于神经网络的判决算法满足用户的带宽要求。文献7通过神经网络和模糊推理作出更为准确的垂直切换判断。但是这类算法的复杂度大，而且神经网络需要预先学习对计算能力有限的移动设备并不适合。文献8中用层次分析法(AHP， Analytic Hierarchy Process)和灰关联分析方法(GRA， Grey Relational Analysis)对垂直切换的网络选择进行建模。并提出一个具体例子解释这种方法，最后对该方法的敏感性进行了讨论。文献9对四种垂直切换算法即乘法指数加权算法 (MEW， Multiplicative Exponent Weighting)， 简单加权算法，基于熵权的逼近理想解的排序方法， 和灰关联分析方法进行了比较分析，证明了 MEW ，SAW， TOPSIS 对于所有的 4 种业务等级具有相似的性能。而GRA 方法在交互式业务和后台业务上能提供轻微的高带宽和低延时。文献10作者把切换判决机制建模为一个最优化问题。每个候选网络和一个代价函数相关联，这个代价函数包含带宽，时延和功率要求。文献11提出了一个考虑连接管理和最优资源分配的垂直切换算法，该算法能平衡所有接入点的负载，最大化移动节点的电池使用寿命。文献12提出了一种分布式垂直切换判决策略，分布式计算目标网络的网络质量，把带宽、掉线概率，和代价参数映射成网络选择函数的矩阵，结果证明该算法在处理延时、切换阻塞率和吞吐量方面比集中式垂直切换算法优越。文献13提出了一种基于带宽的垂直切换判定算法，除了 RSS(RSS，Received Signal Strength)外，将 WLAN中的剩余带宽也作为一个切换判定指标。但是，该机制依赖于 IEEE 802.11e中所定义的 QBSS(QoS Basic Service Set)来进行带宽估计，对于不支持 QBSS的网络（如 WLAN）就不能支持，适用能力有限。文献14提出了一种二相切换判决算法，通过切换代价函数和切换门限函数进行垂直切换判决，该算法能动态适应网络环境的变化。允许用户识别和区分各自的服务偏好，从而提高用户的满意水平和网络的吞吐量。并降低切换时延。文献15提出了一种 基 于 效 用 函 数 的 接 入 选 择 方 法 (UFAS， Utility Function-based Access Selection)，该方法包含 3 个部分：小区分级、效用函数计算和目标小区确定。如果小区负载严重则减小该小区的效用值，在维持用户 QoS 要求的同时，平衡系统利用效率和小区负载状况。文献16提出了一种基于系统资源利用率和用户接收 QoS 的框架，用来评估垂直切换算法的性能，作者应用这一框架比较了 2 种不同算法的性能。文献17提出了一种 WLAN 和 CDMA 网络的垂直切换算法，这种算法把垂直切换分级为切换判决过程和移动 IP 注册过程，然后切换初始化由接收信号强度决定，为了减少不必要的切换概率，考虑了基于 RSS 准则的切换初始化模型。同时提出了基于 context 信息的网络选择机制，如掉线概率、阻塞率、业务等级(GoS， Grade of Service)、速度等信息。利用速度门限最优化系统性能。综合上面分析，就现有研究而言，垂直切换技术在切换性能、切换判决和互操作控制等方面仍然面临巨大的挑战，现有研究还存在明显的不足：一是切换性能的优化。垂直切换要保证与底层接入技术的无关性，必须在高层实现，而这种高层的通用性又必然带来性能上的损失。二是高效、可行的切换判决方法。垂直切换判决是典型的多标准判决问题，现有研究存在可行性差、乒乓效应显著、不利于网络资源有效利用等缺点。 第二章 异构无线网络资源管理技术概述下一代无线网络将是融合多种接入技术的异构无线网络，各接入网络在技术和业务能力方面有很大差异而又具有互补特性，无线资源管理技术是实现异构无线网络真正融合的关键技术之一。本章首先对目前广泛研究的异构无线网络融合架构模型进行了阐述。其次，对移动通信网络中的无线资源管理技术进行了总结，介绍了异构无线网络资源管理。最后，重点介绍了垂直切换这种异构无线网络资源管理关键技术。本章旨在阐述异构无线网络中的资源管理技术研究的相关背景知识和关键技术，并对其新进展和面临的挑战进行了较为全面的总结和介绍。 2.1引言随着无线通信业务需求的不断发展，无线网络快速演进并大量成功部署。下一代无线网络将是无线个域网(wPAN)、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、无线广域网(WWAN)、以及自组织网络(Ad Hoc)等多种异构接入网络并存的异构无线网络。这些无线接入技术由不同标准化组织制定，通常在覆盖范围、接入速率、容量、移动性和业务特性等方面有着很大差异，其适用的场景各有侧重，彼此之间很难相互替代，所以在分析异构无线网络资源管理关键技术问题之前，需要首先考虑异构无线网络系统的结构模型，从而根据特定的网络模型和应用场景给出相应的算法机制和性能分析。传统通信网络无线资源管理(RRM，RadioResoureeManagement)的目标是在有限带宽的条件下，各种资源管理机制(接纳控制、切换技术、功率控制、信道分配、调度技术、负载均衡等)尽力而为地为其网络内无线终端用户提供服务质量(QoS，Quality of Serviees)保障。而未来的异构无线网络资源管理则是一组网络的控制机制的集合，采用统一的方式进行集中管理，支持网络信息共享、资源共享，从而实现无线资源的联合优化利用，因此未来异构无线网络的资源管理是一种联合管理的形式。接纳控制作为无线资源管理的一种重要技术，综合分析当前的网络状态(包括已接纳用户的状态信息、新进用户的资源要求)，判定当前网络的可用资源是否满足新进用户的QoS需求，从而保证允许接入的用户的服务质量。传统的接纳控制策略，基本着眼于单一方面进行接纳控制判决，没有考虑到异构无线网络中不同网络间的差异和不同类型业务的QoS需求差异，无法适应异构融合网络中多网络、多业务的特点。在异构无线网络中，不仅同样存在单接入网络系统容量有限的问题，而且增加了如何优化使用多接入网络和垂直切换的问题。当新的连接到达时，异构无线网络的接纳控制策略需要判断发起连接请求的网络和互联的其它网络是否有空闲资源，遵循怎样的策略机制来判决是否接纳当前连接请求。另外，垂直切换不仅能够保证多接口终端用户的无缝漫游，而且可以为用户选择更好的接入网络以满足其服务质量要求，同时优化异构无线网络资源的使用。在本章中，首先介绍了四种典型的异构无线网络融合架构及其特点。其次，对无线资源管理技术进行阐述，包括移动通信网络中的资源管理关键技术，异构无线网络资源管理的特点及研究进展。然后，对移动通信网络中的接纳控制研究进行了归纳总结，介绍了异构无线网络接纳控制面临的挑战及研究现状。再次，介绍了异构无线网络中特有的垂直切换机制，为后续章节算法的提出奠定基础。最后，对异构无线网络资源管理进行小结，并进一步印证本文的选题意义及贡献。2.2异构无线网络融合架构典型的未来无线通信网络以3G为代表的远距离无线接入和以WLAN为代表的短距离无线接入的混合接入方法为主，其它接入方法如2G、2.5G、卫星通讯等为辅，构成多重叠多交叉的无线网络覆盖向用户提供泛在、无缝服务，使得用户在任何地方都可以接受运营商提供的无线接入服务，而且在用户漫游时可获得与归属业务区内完全相同的无线通信服务的能力，因此对网络融合技术提出了新的要求。以蜂窝网络为参考网络，目前广泛研究的典型的异构网络互联场景包括以下几种情形:蜂窝网络同短距离无线局域网(如WLAN)的互联，基于不同制式蜂窝网络间的互联(如GSM和UMTS的互联，TDSCDMA与WCDMA混合组网等)，蜂窝网络及其演进版(LTE，Long一Term Evolution)和WIMAX的混合组网，蜂窝网络和自组织网络(Ad Hoc网络)的互联等。典型互联场景有:(l)蜂窝网络同WLAN的互联无线通信系统正在向无缝融合的异构网络体系发展演进，WLAN由于能够提供较高的数据传输速率而被用来与蜂窝网络进行融合，作为蜂窝网络在热点地区的高速数据传输网络，为用户提供高速率数据服务。二者互联可以有效互补各自的优缺点以增加网络覆盖和容量，目前已经达成共识。相对蜂窝技术而言，WLAN的覆盖范围较小，通常作为蜂窝网络的末端子网或可独立工作的网络，部署在室内和机场!宾馆等热点地区。两种网络接入技术各有所长，实现互联互通的融合，应用前景广阔。目前典型的互联架构有GPRS一WLAN互联，3GPP一WLAN互联，3GPPZ一WLAN互联等。欧洲电信标准协会(ETSI定义了两种互联方案:紧耦合(Tight Coupling)架构和松耦合(Loose CouPling)架构。以WLAN和UMTS网络互联为例，在紧耦合架构中，WLAN直接连接到蜂窝网络的核心网，作为3G核心网的无线接入网(RAN)之一。在这种情形下，WLAN的数据需要通过蜂窝网的核心网络传送到外部的数据网络中。紧耦合架构的优点是可以重复利用UMTS执行移动性管理相关问题，例如路由、认证、切换、计费等。WLAN可利用蜂窝网强大的用户数据库，对垂直切换仅需要有限数量的实体，而且大量决策处理需要的信息很容易得到，从而在这种耦合方式下信令数据和传输延迟都得到改善。紧耦合架构的不足之处在于UMTS的带宽远低于WLAN，容易造成数据在UMTS和WLAN之间互传时的带宽瓶颈，并且对于已有的不能支持UMTS协议的WLAN用户终端而言，无法使用紧耦合架构。对于松耦合架构，WLAN可看作是蜂窝接入网的补充部分，同蜂窝网的核心网络之间没有数据接口。松耦合方式对己有的WLAN用户而言要求添加的新功能最少，具有很强的实用性。松藕合方式的缺点是需要为实现WLAN和UMTS的集成而引入新的网络设备，增加了设备成本。并且为了进行必要的移动性管理，在WLAN中必须实现移动IP协议，这会增加其漫游时的信令和延迟开销。综上所述，在紧耦合架构下，WLAN的数据流必须经过UMTS网络，从而影响了网络的吞吐量；在松耦合架构下，WLAN的数据流不经过UMTS网络，而是通过IP骨干网来传输，路由管理则比较复杂。因此从运营商角度来看，如果网络拥有大量外部WLAN用户，则采用松耦合架构比较合适；但若WLAN由运营商自有，则采用紧耦合架构可以降低运营成本。3GPP也通过了WLAN和蜂窝网络互联的工作项目(workftem)，在3GPP Release6的规范中定义了六种互联方案模式，包括1.公共计费与客户情形；2.基于3GPP系统的接入控制与计费；3.接入3GPP中基于包交换的服务；4.服务的一致性、连续性；5.服务的无缝性；6.接入到3GPP的电路交换服务中。每一种方案相比前一种方案在互联紧密程度上更进一步。在模式1最简单的互通方式中，仅对客户关系上是统一的，用户收到移动运营公司的同一帐单，帐单包括蜂窝网络和WLAN业务，但两个网络安全机制可完全独立；在模式2中，WLAN作为移动蜂窝网络互补网络，其认证和计费需要用移动蜂窝网络的归属位置寄存器(HLR)和AAA等，WLAN流量出口直接连接到城域网；在模式3中，WLAN认证和计费与模式2类似，其业务流量出口将由移动蜂窝网络的分组域网关负责；在模式4中，WLAN可以直接访问移动蜂窝网络所有业务；在模式5中，WLAN切换受到移动蜂窝网络的控制，其语音业务可以切换到移动蜂窝网络中；在模式6中，WLAN无线资源和移动蜂窝网络中无线资源将被统一调度。(2)基于不同制式蜂窝网络间的互联基于不同制式蜂窝网络间的互联方式有GSM一UMTS的互联和TD一SCDMA与WCDMA的混合组网。由于当前GSM已经广泛部署，而UMTS网络正处于规模部署中，因此基于二者制式的网络在相当长的时间内会共存。UMTS标准允许用户根据其当前所处的位置，在UMTS和GSM的基站之间漫游;并且标准还允许用户在二者基站之间的会话切换。这种形式的互联使得用户在移动过程中时刻保持连接。考虑TDSCDMA与WCDMA的混合组网，通常包括TDSCDMA叠加在WCDMA网络上，以及TDSCDMA与WCDMA互为补充的两种类型的混合组网方案"第种方案的特点是WCDMA能够保持地理上的连续覆盖，更大程度上体现了WCDMA的发展利益，但也将在两种制式的协调发展、双模终端研发、频率干扰等方面面临许多实际挑战"第二种混合组网方案的发展思路是利用TDSCDMA作为城区中的唯3G制式热点，以较高的频谱效率提供针对非对称、高速率的数据业务以及大话务量业务的承载，这种方案更大程度上体现了TDSCDMA的发展利益"这种方案也需要双模手机终端的支持，同时该方案决定了在实际网络运营中两种制式网络的边界难以完全清晰界定，难以实现有效的网络规划与维护监督。(3)蜂窝网络及其演进版(LTE)同wiMAX的混合组网作为一种新兴网络，WIMAX/IEEE802.16e用于满足高速率数据传输需求的通信环境，和现有无线网络的互联互通，不仅是对现有无线网络的一种补充，而且可以充分利用现有无线网络的核心网，减少WIMAX系统核心网的投资；可以充分挖掘现有网络的用户信息，共用现有网络的计费、鉴权和加密机制；并且充分依托现有网络和业务平台的资源，开展新业务等。WIMAX/IEEE802.16e和3G都能提供一定移动性条件下的数据服务，形成一定范围内竞争和互补的局面。因此，二者的融合、业务的定位以及未来的发展都是值得进一步研究的问题。考虑祸合程度从浅入深，移动蜂窝网络和WIMAX网络的融合可以参考3GPP规定的六种互联模式:1.统一计费和用户管理模式，2.基于移动蜂窝网络的WIMAX网络认证和计费模式，3.WIMAX网络接入移动蜂窝网络的标准分组域业务模式，4.业务一致性和连续性的模式，5.无缝的分组域业务模式，6.WIMAX接入到移动蜂窝标准电路域模式。如果混合组网，WIMAX可以通过上文ETSI规定的两种方式和现有无线通信网络互联，即紧祸合和松祸合两种方式。松耦合对现有网络改造较小，WIMAX直接利用现有网络的AAA(认证、鉴权和计费)服务器，避免WIMAX数据流经过现有网络的核心网。这种方式保证了WIMAX和现有网络相互独立，并且可以使用移动IP支持网间的移动性，但这会导致较高的时延。在WIMAX中建议采用跨层路由协议(在IEEE802.21协议中称为2.5层路由协议，位于传统路由层和MAC层之间)来减少WIMAX不同基站切换时的延迟，但是无法减少网间的切换延迟，所以这种模式对实时性要求非常高的业务来说是一大挑战。松耦合模式下两种网络共享AAA服务器，使得不同网络在混合的网络环境下使用一致的用户鉴权机制，从而可以使运营商更好的建立自有的业务模式，充分利用原有计费系