第３１卷第３期　２０１　１年６月　Ｖｏ１．３ｌ　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２０】１　

基于模式感知的无线异构网络融合方案　

曾桂根　，韩小燕　，陈伏州　，郑宝玉。　

／Ｉ．南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏南京２１０００３、　１　２．南京邮电大学通信与信息＿＿１：程学院，江苏南京２１０００３　１　ｌ３．南京六九零二科技有限公司，江苏南京２ｌ００ｏ３　Ｊ　

摘要：文中以全ＩＰ核心网络为基础，提出了一种集蜂窝网、ＷＩＡＮ、ＵＷＢ、蓝牙和因特网等多种无线网络于一体的　异构网络融合体系结构，设计出了与该网络相关的模式感知模块、多模无线接入服务器（ＭＭＷＡＳ）、路由和ＱｏＳ保　障等方面的软硬件方案，介绍了用网络设备和我们研发的多模终端、ＭＭＷＡＳ等搭建的验证平台，在该验证平台上　

实现了不同无线通信模式之间的短信、语音和文件通信。　关键词：异构网络；软交换；多模无线接入服务器；路由　

中图分类号：ＴＮ９２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５４３９（２０１１）０３－００１４－０７　

Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　Ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　Ｍｏｄｅ　Ａｗａｒｅｎｅｓｓ　

ＺＥＮＧ　Ｇｕｉ．ｇｅｎ　，ＨＡＮ　Ｘｉａｏ．ｙａｎ　，ＣＨＥＮ　Ｆｕ－ｚｈｏｕ　，ＺＨＥＮＧ　Ｂａｏ－ｙｕ　

／，１　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｉ’ｒｏｅｅｓｓｉｎｇ＆Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｍｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ　、 ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｎｆ　ｌ＇ｅｌｅｅｏｎｍｍｎｉｃａｔｉｏｎｓ＆［ｎｆ１）ｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｅｏｍｎｍｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ　Ｉ　ｌ３　Ｎａ　ｊｉ　ｇ　６９ｏ２　Ｔ　（．１］．Ｉ　；ｎ　ｅｆｌ　ｃⅢｎｐａ　ｙ，Ｎａｎｊｊ　ｇ　２　ｌｏｏｏ３，ｃ　ｎａ　ｊ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｏｖｅｒａｌｌ　ＩＰ　ｃｏｒｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ａｎ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ．ｗｈｉｃｈ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｅｌｌｕｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ，ＵＷＢ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　ａｎｄ　

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ．Ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ—ｒｅｌａｔｅｄ　ｍｏｄｅ．ａｗａｒｅ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｍｕｌｔｉ．Ｍｏｄｅ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　

Ａｃｃｅｓｓ　Ｓｅｒｖｅｒ（ＭＭＷＡＳ），ｒｏｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　ＱｏＳ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｉｔ　

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｅｖｉｃｅｓ．ｍｕｌｔｉ．ｍｏｄｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌｓ　ａｎｄ　ＭＭＷＡＳ．Ｅｘ—　

ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ＳＭＳ，ｖｏｉｃｅ　ａｎｄ　ｆｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｅｒｍｉｎａｌｓ　ｗｉｔｈ　

ｄｉ　ｒｅｎｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ；ｍｕｌｔｉ—ｍｏｄｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ａｅｃｅｓｓ　ｓｅｒｖｅｒ；ｒｏｕｔｉｎｇ　

０　引　言　

无线通信网络的蓬勃发展使无线通信模式日益　

多样化。但不同的通信模式之问相对独立，难以互　

联互通，　一模式的通信设备很容易成为信息孤岛。　

解决不同通信模式问的互联互通是无线通信网络发　

展的必然选择。异构网络融合的目的，就是将各种　

小同通信模式连接在一起、实现不同模式通信设备　之间的互联互通　。　

近年来，业界已就异构网络融合问题相继提出了　

一些解决方案，最典型的是欧共体研究活动（ＲＡＥＣ，　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，　

１９９８—２Ｏ０２）ＦＰ５（ｔｈｅ　ｆｉｖｅ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　Ｐｒｏｇｗａｍｍｅｓ）中的　

ＩＳＴ（ｈｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）计划，包括　ＢＲＡＩＮＩ引、ＭＯＢＹ　ＤＩＣＫ［　、ＥＶＯＬＵ３￣Ｅ　、ＷＩＮＥＧＬＡＳＳ　Ｅ　］　

等项目；ＢＲＡＩＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ＩＰ—ｂａｓｅｄ　

收稿日期：２０１０－０６一Ｉ９；修同日期：２０１０－１０－０９　基金项日：　家高科技研究发展计划（８６３ｉｔ－￣ｔＩ）（２００９ＡＡ０１Ｚ２４１）资助项目　通讯作者：曾梓根电　：（０２５）８３４９２０３５　Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｇｇ＠ｎｊｕｐｔ．ｅｄｕ．ｅｎ　ｅ　ｅ　Ｓ　、Ｊ　Ｉ　版咖　Ｎ　学　科　然　自ｍ　ｅ　报　ａ　学坞　Ｓ　学　大　Ｓ　电”　Ｂ　Ｌ　由ｇ　京　ａ　南　

ａ　第３　ｊ｝ｑ　曾挂根等：基于模式感知的无线抖构　络融合方案　

Ｎｅｔｗｏｒｋ）提出了ＷＩＡＮ与通　【＿｝ｊ移动通信系统（ＵＭＴＳ）　

融合的开放体系结构；ＭＯＢＹ　ＤＩＣＫ重点探讨了　ＩＰ　

网络体系下的移动网络和ＷＩＡＮ的融合问题；ＥＶＯ—　

Ｉ　ｕｒＩＴＥ旨在设计、规范和开发全ＩＰ摹础没施、向以不同　

无线模式（ＵＭＴＳ和ｗＩ＿ＪＡＮ）接入网络的用户提供无缝　

多媒体服务。￣ｑＮＥＧＬＡＳＳ则从用户的角度研究了　

ＷＬＡＮ　ｊ　ＵＭ　ＩＳ的融合　ＦＰ５　ＩＳ＇Ｉ　阶段的异构网络融　

合的研究课题都未能提供一个支持网络、终端、业务管　

理与控制的完　甲　和体系架构。为此ＲＡＥＣ提出了　

Ｐ６　ＩＳＴ汁划（２００２—２００６），　注于体系的完　构建和　整合。主要项Ｈ仃ＡＮ（Ａｍｂｉｅｎｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）１　６ｊ，ＷＩＮＮＥＲ　

（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｗｏｒｈｌ　Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ　Ｎｅｗ　Ｒａｄｉｏ）　。其中，ＡＮ项　

¨试图在链路层（１ｉｎｋ］ｋｌｙｅｒ）实现Ｂ３Ｇ（ｂｅｙｏｎｄ　３Ｇ）网　

络中，整合多种无线接人技术，开发出一种通用的无线　

接ｌ＿Ｊ技术，实现对异构无线卒中接ｕ技术的统一。目　

前　施的ＦＦｒ７（２００７—２０１３）ＩＣＴ（ｈｆｆｏｎｎａｔｉｏｎ　ａｎｔ｛　

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｔｅｃｌｍｏｌｏｇｉｅｓ）汁划，要求在２（Ｄ９年和　

２０１０年完成提案、标准的框架，对于异构网络的融合办　

案仍　足概念模型，系统化架构还住建设中。欧洲的　

Ｄａｉｄａｌｏｓ　项ｆ＝Ｉ研究３ＧＰｔ　和　ＡＮ网络等无线通信　技术的融合。ＭＩＲＡＩ　“　是日本　ｅ—Ｊａｐａｎ计划之卜　

的一个围立项目，用了　各种小同的无线系统之问的融　

合，需要厅发和部署新的接入网络以及通用核心网络，　

因此不是一种有效的异构　联方案。　

尽管全球很多研究机构都在努力探索，并已提　

出ｒ一些初步方案，但是面对未求多家网络运营商　

和业务提供商共存的通信市场，以及多种无线网络　

和移动终端共存的通信环境，异构网络融合还有很　

多问题需要解决？　

本文在全ＩＰ核心网络的基础ｆ：，结合当前的认知　无线电感知技术“、无线网状刚络即Ｍｅｓｈ网络技术¨　

及软交换技术，引入了模式感知、多模无线接入暇务器　

（ＭＭＷＡＳ）等新思路，提出了．种新的异构网络融合方　

案　在该方案【｛ｌＪ，有效解决Ｊ，不同模式的短距离无线没　

备之问及这些没备与广域网之『口Ｊ的　获互通，对网络架　

构、用户汴册更新、路ｒｆ１方法等提出了解决思路；该方案　

的关键技术在我仃Ｊ研制的演示平台卜得到ｒ验证。　

模式感知异构网体系结构　

１．１　网络构架　

在多种无线和有线网络问保持通信的连续性，实　

现小同通信模式问的瓦联百通，是网络融合的根本　

点。第■代蜂窝网（３Ｇ）已向伞ＩＰ无线网络过渡，　ＷＩ　ＡＮ、ＷＩＭＡＸ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ等无线接入网也是基于ＩＰ　

的网络，未来网络的融合将向全ＩＩ　发展，即结构、协　

议和业务全ＩＰ化，其核心网也必然是全ＩＰ的，它能　

提供基－『：ＩＰ的多媒体业务。各种有线和无线网络　

（如蜂窝移动通信网、卫星网络、公共电话交换网、　

ＷＩ　ＡＮ、移动Ａｄ　Ｈｏｅ网、ＧＰＲＳ、ＷｉＭａｘ、ＷＳＮ等），通　

过全ＩＰ的核心网络融合成Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨下网，成为大覆　

盖范围、高数据速率和高性价比的综合网络。　

下一代网络（ＮＧＮ）以ＩＰ网络为骨１　网，其核心　

是软交换技术。为此，我们以ＮＧＮ核心网络作为异　

构　络的骨Ｔ网络。　

随着硬件成本的降低，住一个网络节点或终端　

上融合多种无线接入模式成为＿ｕ『能”。　为了有效　

利用现有的网络资源、使各种尢线通信模式相互协　

调，我们在异构网络融合方案中，增加多模无线接入　

服务器ＭＭＷＡＳ（Ｍｕｌｔｉ—Ｍｏｄｅ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｓｅｒｖｅｒ　

）设备；在ＭＭＷＡＳ中，通过模式感知技术和软交换　

技术，将多种短距离无线接入模式融合在～・起，各个　

ＭＭＷＡＳ　还可以以无线Ｍｅｓｈ的方式实现互联。　

各种移动终端ＭＴⅡ三足无线多模的，通过感知模块　

可以感知各种无线接入方式的状态。　

融合了ＮＧＮ核心　、ＭＭＷＡＳ和无线Ｍｅｓｈ技术的　

异构网络体系架构，如图ｌ所示　其中，软交换设备足　

ＮＧＮ的核心系统，由地址解柝／路山服务器、业务提供服　

务器、网络管理和计费服务器、媒体网火控制服务器、数　

据库和各种媒体网关构成　，主要完成呼叫控制、资源　

分配、协议处理、计费、路由和认证、业务提供等功能。　

ｌ　关　ＰＳＴＮ关Ｉ淼篙　ｌ｛篙芰Ｉ１网父ｊ　ｆ媒体『斓关ｌ　Ｉ媒体ｌ删关１　ｌ体网关ｌ１网炎Ｉ　

Ｈ｛　Ｈ　２Ｉ舶　郴　ｓ十Ｐ　

媒体网关控制器　

软　、Ｉ　务　父　地　｝圳络　厂　赫　《　提供　换　雠瓴｜　爸　理　没　路由　和汁赞　《　备　服务器　服务器　Ｉ　至　Ｉ库　服务器　

１　０　

ＳＩＰ服务器　

ｌ　ｌ　Ｊ　ＭＭＷＡＳ５　——————　————＼ｌ　ＭＭ、、　ＡＳ４　！：　入　

ＭＭＷＡＳｌ　ＭＭＷＡＳ２　

图１

　基于模式感知的异构网络体系结构