异构网络垂直切换策略的设计.docx

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1、题目：异构网络垂直切换策略的设计目录摘要IAbstractII引言11 .绪论21.1 课题研究背景21.2 本文的主要工作内容22 .无线网络垂直异构切换的背景42.1 水平切换与垂直切换42.2 构网络垂直切换的研究现状62.3 UMTS网络和W1AN网络异构融合的基本架构63 .WIFI和蜂窝网的特性73.1 WIFI与蜂窝网两层网络之间的概述73.2 两层网络的信道划分问题83.4 、跨层干扰管理104 .异构网络切换的判决和算法实现：124.1 切换的原因124.2 联合垂直切换判决算法134.2.1垂直切换判决代价函数134.2.2切换判决准则154.3转移概率175.结论20致谢

2、21参考文献22摘要随着移动通信技术的快速发展，在全球范围内已基本实现第三代移动通信网络的大面积覆盖，第四代移动通信网络已经开始建设，继第四代以后更加先进的移动通信理论也正在研究中。未来无线网络的发展必然会向着更加多元化的方向发展，多种技术并存的局面对于无线网络的发展具有积极地推动作用，同时也对不同网络间的垂直切换提出了更高要求。多种不同网络间接入问题、数据传输问题以及网络的移动性问题都需要一个多种业务异构的网络联合体来解决。本文主要以UMTS和W1AN两种异构网络建立模型，首先介绍了两种网络垂直切换的背景，随后提出了两种网络融合与切换的概念，描述了异构网络间存在的相互干扰以及提出的动态频谱分

3、配的方法来解决相互干扰的问题。本文最后详细分析了切换判决的一个算法“联合垂直切换算法”和此算法下两种网络切换的概率。文中总结部分对于异构无线网络今后的发展阐述了自己的观点。关键词：异构网络；垂直切换；切换判决；跨层干扰；动态频谱分配AbstractWiththerapiddeve1opmentofmobi1ecommunicationtechno1ogy,thethirdgenerationmobi1ecommunicationnetworkhasbeenbasica11ycoveringa1argeareaonag1oba1sca1e.Theconstructionofthefourthge

4、nerationofmobi1ecommunicationnetworkshasbeenstarted.Afterthefourth-generationofmobi1ecommunications,moreadvancedtheoriesarea1sobeingresearched.Futuredeve1opmentofwire1essnetworkswi11inevitab1ydeve1optowardamorediversifieddirection.Thecoexistenceofmu1tip1etechno1ogiesforthedeve1opmentofwire1essnetwor

5、kshasapositiveeffect,buta1sohigherrequirementsonthevertica1handoffbetweendifferentnetworkshavebeenputforward.Aheterogeneousnetworkconsortiumisneededtoso1vetheprob1emsofdifferentnetworkaccess,datatransmissionnetworkandmobi1ity.Thispapersetmode1smain1yonthebasisoftheisomerismofUMTSandWIFInetworks.Atfi

6、rst,thebackgroundofthetwovertica1switchingnetworkareintroduced,thentheconceptofintegrationofthetwonetworksandswitchingareproposed,1aterthemutua1interferencebetweenheterogeneousnetworksandproposedtheexistenceofdynamicspectruma11ocationmethodtoso1vetheprob1emofmutua1interferencearec1arified.Fina11y,th

7、eprobabi1ityofahandoverdecisiona1gorithmandthea1gorithmundertwonetworkswitches“a1gorithmcombinedvertica1handover,areana1yzedindetai1s.Thesummarypartismain1yaboutthefuturedeve1opmentofheterogeneouswire1essnetworkspresentedtheirpointofview.Keywords：heterogeneousnetworks;vertica1handover;handoverdecisi

8、on;cross-1ayerinterference;dynamicspectruma11ocation引言蜂窝网作为现代通信中主要的移动通信构架，其移动通信的性能得到了全世界的认同，现代的网络基站基本上都是蜂窝网络构架。以UMTS为例它具有广泛的覆盖范围、较小的带宽的特点；而无线局域网以W1F1为例其具有覆盖范围小、带宽比较宽的特点，两者网络正是具有相互补充的特性。如今已是“地球村”全球化的通信需求与使用高速网络体验的需求越来越多的，这迫使2G时代效率低下的单个蜂窝网与个别无线局域网已经不能达到人们对网速的需求。UMTS的网络构架可以为人们提供全球化得网络，其理论上可以存在2Mb/s左右的传

9、输速率，但是在现实中在高负载运行时其最高速率大约只有384kb/s左右，这样低的速率根本不能满足数据业务的高速传输和未来可视电话等大带宽的需要。作为对蜂窝网的补充WIF1的出现恰到好处的解决了蜂窝网传输速率的问题，虽然WIFI的覆盖范围极其有限但其数据传输快的优点正好配合蜂窝网，特别适合在如：家庭、学校、办公室这样的地方提供免费的高速无线数据业务。本文研究的重点是结合蜂窝网和无线局域网的各自特点，将UMTS与W1AN两层网进行融合,充分发挥各自优点。利用UMTS覆盖范围广的优点，保障移动用户在广大区域内保证网络连接；同时利用WIFI数据传输免费快速的优点保证用户高速数据体验,以此弥补蜂窝网的不

10、足。在此两层结构中，UMTS为主网络WIF1为辅网络。由于无线终端的快速增加，和新时代的工作、学习、娱乐方式的网络化。室内场所的网络稳定性成为了一个重要话题，其超过60%的语音业务和80%的数据业务推动着对室内网络环境的研究。移动运营商由于各自基站建设程度不同，所以在相同的室内环境下，移动信号的强度也有所不同，所以急需一种小型室内的高速网络热点对此作为补充。近年来WIF1技术已经取得快速的发展，在WIF1接入的宽带环境下，室内网络环境已经较好的解决了数据高速传输问题。由于微信等社交软件的出现，用户的使用习惯已经由以前的语音通话快速的转入上网流量中去，所以本文主要讨论数据流量的跨层传输问题。如何

11、保持室内WIF1环境与外界蜂窝网之间的无缝切换成为了影响用户体验的一个重要研究方向。1 .绪论1.1 课题研究背景可以说2000年我们进入了网络时代，2007年随着iPhone一代的出现，良好的移动终端体验带来了第一次网络革命，那就是由人们传统的固线宽带上网逐渐变得向移动终端改革。在APPIe公司的市场刺激下，以GOog1e为首的AndrOid移动操作系使得更多的厂商进入移动终端制造领域，如：三星、HTC等。时至今日以I0S、Android、WindoWSPhOne为主要代表的移动操作系统的强大号召力下，移动上网的体验已经发生了质的飞跃。可以说在这些上游厂商的推动当许多人还在3G高速网络畅游的

12、时候，4G时代已经来到，如此迅猛的通信发展使得大众对高速网络有了巨大的依赖，网络电视、网络通话以及高速下载等已经被实现,然而高速网络的资费高问题、室内覆盖不全面问题却一直是一个难题。这很大程度上影响了用户体验。所以急需一种代价小而且便于安装的办公室、家庭网络来作为对蜂窝网的补充。所以WIF1网络的出现极大的解决上述难题，作为对蜂窝网的补充WIF1在当今人们的生活中可谓无处不在。本文主要讨论了如何消除跨层网络间的干扰，并在算法上实现UMTS与W1F1之间的无缝切换，讨论了两种网络间的转移概率。1.2 本文的主要工作内容本文详细的描述了蜂窝网和WIF1两层网络之间存在的异构无缝切换存在的问题，提出

13、了异构网络的干扰与解决办法、切换的判决算法等。第二章介绍了异构无线网络间的两种切换类型：平行切换、垂直切换。说明了两种切换之间的不同，提出了现今研究领域的三种不同处理垂直切换的思路，本文主要是对于第三种思路展开探讨，列出了联合垂直切换概率的算法，以及在此算法下两种网络之间的状态转移概率。第三章主要讲述了WIF1以及蜂窝网各自的特性以及两者之间的联系，分析了在有限的频段范围内如何成分利用频谱资源，同时不造成两层网络之间的相互干扰，并提出频谱利用率的数学模型。随后探讨了动态频谱分配的概念，并且通过改变天线信号强的等方法来最大限度减少跨层干扰。第四章主要讲了两个算法：一个是联合垂直切换算法，另一个是

14、移动终端在两种网络切换的概率。联合垂直切换算法下的切换判决代价函数充分考虑了可用网络数量、带宽、信号强度以及用户满意度这些因素，可以衡量对网络的Q。S要求。第五章针对文中的上述所说进行分析，讲述了自己对于无线异构网络间的无缝切换的看法，并提出了本文所探讨的算法方面的不足之处，为自己以后的网络维护工作奠定了一定的基础。最后对全文做出了总结，并且提出了自己对不同网络所连接的终端自由切换的期望。2 ,无线网络垂直异构切换的背景无线通信最早的应该是在无线电报时代就被提出了，随着技术的革新，无线通信技术发展越来越完善，到上世纪90年代无线通信技术才真正的走向数字时代，由于数字信号容易检测和易控制的优点，

15、无线网络出现了不同的技术协议，这使得如今不同网络拥有不同的网络间协议，相同设备必须兼容不同的网络协议才能与不同网络相连，而现如今网络遍布各处，人们不仅仅只需求连接一种网络的情况，不同种类网络间频繁的切换成为了比较重要的一个步骤，所以异构网间的切换不同于相同协议下网络的切换。本课题主要探讨UMTS和WIF1两种网络的切换问题。2.1 水平切换与垂直切换D水平切换：水平切换是指相同协议下的网络间的切换，通蜂窝网容量大小、终端的信号接收强度等物理信息来判断是否需要进行切换。对切换设置一个判决门限，通过与判决门限大小的比对，来确定是否寻找新的网络连接。与此同时更新新的用户连接端口,如果是网络本身根据用

16、户容量等因素有网络决定切换而由终端辅助切换时网络为切换判决者；如果是移动终端根据基站信号强弱等因素而自主发出切换网络作为辅助切换时，移动终端作为切换判决者。一般情况下为了保证用户数据的稳定性避免“掉线”移动终端会先与目的切换网络相连，再断开原有网络连接。2）垂直切换：垂直切换是指在不同种类网络之间的切换例如:UMTS网和W1F1之间的切换。一般被分为用户主动切换和设备被动切换两种：主动切换由用户发起，一般是用户自己切换到更加适合自己所需求的网络；被动切换是由设备根据网络实际情况而自动选择网络。垂直切换有上行垂直切换和下行垂直切换之分：上行垂直切换是指移动终端从覆盖范围小的小区切换到覆盖范围大的小区；下行切换与此过程相反。垂直切换分为三个步骤：切换触发、切换判决和切换执行。在切换触发发生以后却不一定要进行下面的步骤，因为有可能切换判决会认为不