异构网络

异构无线网络融合关键问题和发展趋势探讨

1 国内外异构无线网络融合研究和应用的现状

“移动宽带化，宽带移动化”是当前移动通信的发展特征，多类型网络共存和融合是宽带无线通信的发展趋势。为了将各种接入技术整合到统一的网络环境中，充分利用全网无线资源，为用户提供无缝漫游服务，国际标准化组织和学术界都对异构无线融合的技术和方案进行了积极研究。

3GPP在TS22.934中建议了六种3G与WLAN融合的互操作情景模式，按照WLAN与3G结合的紧密程度，分为松耦合和紧耦合两大类[1]。3GPP2 重点研究CDMA2000 与WLAN 之间的互联互通方式，定义了三种场景[2]。两个标准化组织提出的方案有差异，但核心思想都是能利用移动网络实现对WLAN 的鉴权认证，并让WLAN终端能使用移动网的数据业务。

IEEE 802.21工作组主要研究如何在异种接入技术之间提供独立于媒体的切换能力(M e d i a Independent Handover,MIH)，其中定义的切换包括IEEE系列接入技术之间的切换以及IEEE系列和蜂窝网络之间的切换[3]。

异构无线网络是指在传统的宏蜂窝移动基站覆盖区域内，再部署若干个小功率传输节点，形成同覆盖的不同节点类型的异构系统。按照小区覆盖范围的大小，可以将小区分成宏小区、微微蜂窝小区、毫微微蜂窝小区，以及用于信号中继的中继站[4]。异构网不同范围小区相互重叠覆盖，形成异构分层无线网络。

目前以宏基站为主的网络部署已经很难满足容量需求，运营商、设备及终端制造商一直在推动异构无线网络融合的应用，接入网络架构上引入小基站作为网络部署的关键点，呈现“小功率，多天线”的特征。阿尔卡特朗讯发布了一项名为灵云无线LightRadio的新技术，

张从武 胡坚波

工业和信息化部电信研究院 北京 100083

摘　要简要介绍目前我国异构无线网络研究和应用的现状，分析其中的关键技术和推进方案，探讨对现有网络规划理念的影响，并对需要解决的问题给出策略建议。

关键词 异构无线网络；网络融合；网络规划

集中化、云构架的基带池以及虚拟

化的网络控制器，支持多制式多功

能融合。华为开发了高容量，小

蜂窝，简运维的SingleRAN系列产

品，发布的SingleSON解决方案实

现了多制式多层次网络的自配置、

自优化和自维护。沃达丰在世界移

动通信大会(MWC2012)上演示了

LTE HetNet立体覆盖解决方案，有

力地推动了多层异构网络(HetNet)

的商用部署进展。

2 异构无线网络融合的关

键技术及方案进展

异构无线网络融合基于新的架

构设计思想，需要高效关键技术支

撑，赋予网络新的能力。对于共性

的融合与个性的协同，是异构网络

发展的方向。如何使异构无线网络

融合体现出资源协同、业务统一、

管理智能的特征，是异构网络规模

商用面临的关键问题。

在异构无线网络融合环境下，

协同技术主要包括联合无线资源管

理，异构移动性管理，中继节点功率分配等。联合无线资源管理能保证异构网络中无线资源的高效利用，是提高频谱利用率和实现协同覆盖的有效手段，涉及垂直切换，联合接纳控制等功能。随着网络容量和站址密度的提高，小区变得越来越小，使得异构无线网络间的垂直切换更加频繁，垂直切换算法是保障业务连续性的前提。现有的移动性管理技术已经无法满足终端在异构网络间的无缝切换、位置管理等需求，必须提供一个开放自适应，有高度通用性的移动性管理优化方案，降低信令和功耗开销，减少时延。

异构无线网络融合要求深刻把握数据业务发展规律，扩展数据业务特征表述维度，在网络接入选择机制设计时充分考虑市场调节因素，切换和接入选择判决条件不仅考虑带宽、时延、抖动、安全等QoS参数，还要考虑业务类型、计费模式、单位价格等非技术因素。采用基于AHP层次设计思想的多目标算法，统筹考虑技术市场多个因素，能够提高网络选择的准确性，保证用户总是获得基于约束条件的最优连接。

应用对带宽、时延、丢包率等参数的要求各不相同，如何提供可靠的端到端多级QoS保证成为一个难点。现有的OSI分层模型相对独立静态的协议结构不能很好适配异构无线网络融合，需要打破原有分层结构的协议设计，实现跨层设计，如定义新的层间接口和边界，联合各层的参数调整等。跨层设计的核心思想是形成协议栈对网络条件进行观察，基于跨层的通用数据库共享信息做出反馈的交互机制，进行自适应系统优化。

异构无线网络正面临有限频谱资源和爆发性流量的矛盾，如何提高频谱的利用率和保证不同网络的协同工作，需要网络管理的智能化。智能管理可以实现网络参数的自动规划和配置、多制式多层次网络的移动性优化和流量优化、自动化的小区故障管理。智能无线认知网络能通过主动地感知无线频谱使用，认知无线环境，自适应地重配置网络资源、工作模式与参数，进而实现与周边无线网络协同工作的目标。自组织网络SON(Self-Organizing Networks)能够通过自动化机制简化运营任务来降低无线网络规划、优化和管理的成本，同时提高运维效率和网络质量。目前SON的进展还停留在方案阶段，需推动多模终端对SON空口信令的支持。

随着通信用户的快速成长和信息业务的普及，我国运营商的网络规模持续扩大，GSM网络基站数已经超过了100万个，WLAN无线网AP设备超过300万台，WLAN功能成为智能终端上的标配模块，多种接入技术共存将成为长期特征。面向LTE技术引入，在3GPP 体系中网络架构演进主要是演进分组系统EPS(包括E-UTRAN和EPC)，基于2G/3G/LTE与WLAN在SAE架构下形成统一的核心网，SGSN与MME融合、GGSN 与SAE GW融合、HLR与HSS融合，实现资源有效共享。结合现网改造和技术演进，形成支持多种接入的分组融合目标网，进而构筑宽带、融合、开放、可运营可管理的核心网络，提升网络在全IP环境下多业务支持能力，降低投资和运维成本。分组融合目标网架构具体见图1。

JNT

QDSG

HHTO0FQDHX0fQEH

3H

4H

MUF

IMS0ITT

THj

JNT

图1 融合多种接入方式的分组融合目标网架构异构无线网络融合方案不仅可以进行业务均衡，还解决了室内、热点地区的容量覆盖问题，实现多网协同，达到立体全覆盖效果。我国运营商在初期选择异构无线网络融合方案时，需要从业务需求、对现网影响、投资成本以及后续网络演进等多方面考虑，积极探索无线网与移动网的深度融合解决方案，研究优选策略，不断扩大无线技术的应用范围。