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B3G无线异构网络的切换技术研究

编辑:互联网时代网时间:2019-07-12 08:37:30阅读次数:

  摘要移动性管理技术是实现异构的关键技术,并切换管理是移动性管理尤为重要。未来的异构网络的特性,本文相应的开关机构,和不同的情况进行了比较分析。结果表明,两种混合方案具有更好的开关性能,潜在的候选。

  包括各种具有不同传输速率,覆盖范围,系统容量和无线接入网的服务水平未来移动通信环境。为了充分利用不同接入网络的特点,为用户提供无处不在的服务,并满足宽带服务的个性化和智能化,协作和异构网络之间的融合用户的需求是关注焦点。移动性管理技术,特别是交换技术,是异构网络融合的关键技术之一。。

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  过去的研究切换管理技术多集中在一个单一的通信系统,从用户的角度来看,主要是为了保证连续性和高质量的语音和低速率业务。在异构网络环境中,也可以从重新设计网络交换机管理程序的角度来实现与网络之间的内部网络流量负载均衡,从而有效地利用网络资源,以满足多种用户的服务需求,因此,如何以较高的设计灵活性,低网络结构的复杂性,综合考虑了各种异构网络的切换算法参数是重要而困难的研究现状。3GPP欧盟WINNER项目(专门设立的B3G / 4G研究)对此进行了深入研究,围绕这两个方面,许多新的概念,但是目前在理论阶段,我们需要进一步提高其最终的调查结果主要候选技术作为B3G / 4G网络切换技术。

  B3G / 4G网络将多个无线电接入技术网络的融合,内部网络具有,纸B3G / 4G网络为代表的探索各种异构网络的切换机制融合异质性。首先,从网络体系结构的角度看,引入引入的新节点的分布式的,集中式和混合三种方案彼此根据开关控制模式,并且它的性能进行了比较分析不同的,并且不考虑网络架构和的情况下切换控制程序,从无线起动模式的角度切换,引入网关池,分析和连杆的比较的概念,并且IP混合3种切换方式; 最后,文章总结。

  接入网络抽象B3G / 4G网络网关可以是基站,中继节点,用户终端和无线电资源管理(RRM)服务器(使用根据切换方案的不同的可选择的),如图1中。该体系结构支持灵活的切换管理,每个程序可以是分布式的,集中式和分布式程序/混合集中式方案来实现。其中,所述网关是关键的基站和RRM服务器节点实现切换管理。

  网关是IP接入网和核心网接口,微观和宏观移动性管理移动性管理的支持。网关控制一组基站的,当从基站下通往下另一个网关(相同的访问网络内)的控制或其它接入网络的基站的控制的用户终端移动时,网关将参与切换管理。在基站到用户终端的基站之间的活动和空闲越区切换管理,管理也是中继节点的控制下负责基站之间的切换。使用不同的可选择的切换方案的RRM服务器,其使用节点对资源的负载信息被划分和相应的开关指令。

  在本实施例中,切换过程是只用于用户终端负责当前所连接基站被执行,切换决定不进行任何中央控制节点的或以辅助越区切换判定,所以程序不需要设置服务器RRM。当前信息,并通过基站接口基站之间的信令与相邻基站进行交互。基站测量当前实时流量(RTTM)产生的负载有关的信息,由此基站候选列表被提供给所需的用户终端的切换机制。的切换过程如下:

  该方案的基本思想是中央控制节点的需要,RRM服务器是负责切换判决。RRM服务器周期性地与所述基站进行通信,从而获得RTTM,从而总是能够知道基站的状态判定是否是处于或接近过载条件,提供给切换到用户终端所需的候选基站的列表。通信还可以RRM服务器和所述基站之间取作为通信方式,我。e。如果有用于切换决定的要求,只有从基站的RRM服务器获取RTTM。如果采取了周期性的通信模式下,由于延迟没有从基站RTTM权利要求决定将加快获取,有助于减少切换延迟。然而,如果通信周期设置过长,存储在服务器中的基站RRM状态不能保持基站的当前更新状态,开关将引起错误操作; 如果通信周期过短,将提高网络的信令开销,它根据系统RRM服务器的需要,为与所述基站选择折衷是必要。

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  在本实施例中,由当前基站进行切换判决,在RRM服务器如果需要越区切换基站的决定起到支撑作用。由于当前基站只能从邻近基站获取信息,和RRM服务器可以从所有接入网络中的基站获取信息,从而掌握更全面的全球信息网络,当有基站的电流容量或网关到达上或当过载情况下,RRM服务器将提供的网关候选基站的当前切换操作的列表可以被执行。从候选的相邻基站的列表结合得到,所述当前基站最终选择的目标基站网关,做出切换决定,并且实现负载均衡以最大化网络容量。当网络处于低负载条件下,当前基站不请求援助服务器RRM决定,直接快速高效的切换判决。

  由基站切换管理分布式方案直接,大大减少了切换决定延迟,减少的信令开销,但缺乏足够的把握全球信息网络,切换判决不是最优的,从而使网络和稳定性的能力有负碰撞。而基站设备需要更加智能,因此增加了实现的基站设备的复杂性。即使它可以充分利用全球资源网络,但由于引进的RRM服务器,增加了切换判决延迟的和额外的信令开销集中管理的程序。根据混合网络负载和拥塞管理机制灵活选择开关,充分利用分布在快速最优决策判断程序和集中式方案,实现在复杂性和性能的权衡设备切换。

  当用户终端需要改变无线接入点(无线网络或基站等。)其所连接,切换发生时,用户终端仍然使用用于通信的相同的IP地址的切换完成之后,该切换被称作链信道切换。由于用户终端的可路由的IP地址不前和切换后改变,数据流没有中断,只有分组到达目标基站/无线电网络已经改变。这是最常见的,最简单的方法,已经被广泛用于传统的网络,诸如改变或从源接入点和属于同一个网络域目标接入点。

  IP交换意味着用户终端的IP地址的切换完成已经改变后。当网关和用户的接入网关之间的IP交换机负载平衡被改变,以确保数据流没有被IP切换等的执行期间中断。移动IP协议,必须使用。

  相对于所述链路切换,IP交换具有高等待时间,较大的信令开销的缺点。为了减少数目的IP切换发生,提高切换效率,引入网关池的B3G / 4G网络概念。将合并的集网关,作为资源池,池共享它们所连接的网关站资源池,在图2中所示。当切换同一池中的基站之间发生时,网关通常不会改变,仍然使用用户的原始IP地址。

  这个概念允许每个基站网关的每个小区可以与该池相关联,以避免在网关和网关容量池之间进行切换的池可以容易地扩展。

  链接/ IP交换是基于混合网关池,链接交换和IP交换融合的概念。图3示出这种混合模式切换的细节:连接到用户终端改变基站,我。e。,改变无线链路,链路切换将被执行; 在用户终端和网关连接改变时,必须改变的IP地址,待执行IP切换,我。e。从发生的全球观测链接/ IP混合交接。如果在切换过程中的混合步骤在短时间内完成造成巨大的网络信令开销,当网络负载较高切换失败容易发生,所以链路/ IP交换机典型地混合在两个步骤。

  第一步:切换链路。一种用户终端切换到另一基站,但在网关没有变化,属于快速链路切换,4。

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  第二步:IP交换。当用户终端执行上述过程和切换到新的基站之后,网关切换到新的开始,由于新的IP域,IP地址改变的条目,则执行IP转换,如图。

  IP链路的切换和切换两种基本的无线网络切换类型。虽然具有低等待时间链路切换,低的信令开销的优点,但是各种异构网络的下一代无线接入共存,以实现负载平衡以最大化网络资源的利用率,IP交换不可避免。IP切换延迟,但具有较高的信令开销主要缺点。使用网关的概念池,链路/ IP IP混合方法降低开关频率和开关,不仅提高了切换效率,又保证切换的成功率。

  本文介绍的B3G / 4G几个切换管理机制可能在网络中被使用,其中,所述分配/集中式混合方案和链路/ IP是一种理想的方式的混合开关的两个开关机构。分配/方案的重点集中式混合网络结构从导入开关更加灵活的管理的中央控制节点的,与性能和实现的复杂度折衷之间的切换。链路/ IP网关概念混合交换模式信元被引入,改进的开关效率和性能,并且实现负载均衡以最大化网络资源的网关之间的利用率。与此同时,分布/集中式混合方法可以用来更好地控制和管理链接/ IP切换混合,两者的结合将是未来异构网络切换问题解决融合的重要手段。。的未来工作模拟和评价的重点将优化混合切换方案,与特定的开关算法相结合来量化性能方案。

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