浅析下一代基于IP集成的无线多接入系统中的热点问题

1、下一代移动互联网的发展趋势

在传统的蜂窝移动通信系统更新换代的同时，新型的无线接入技术层出不穷。由不同的标准化组织制定的无线接入技术，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。因而异种无线接入技术共存和融合的发展，必将成为未来移动通信系统的重要特征；在无线通信网络多样化发展的同时，Internet的核心IP技术以其简单开放的特征，正在从互联网领域向通信网络的各个领域渗透，并逐步促进形成以"IP over Everything"和"Everything over IP"为特征的网络层公共传输平台。而随着IP技术的不断发展及其应用领域的扩广，人们逐渐认识到基于IP集成的无线多接入系统体现了传统的移动通信网络、新兴的多接入技术和开放的IP技术相结合的网络发展趋势，是下一代移动互联网的发展方向。对这种网络的展望如图1所示。下一代移动互联网为用户提供在任何地点、任何地点的随时随地的网络接入服务，并能够保证用户在移动的过程中业务的连续性和平滑性。

图1：下一代移动互联网基本的展望

1.1、无线网络的发展

传统的蜂窝移动通信系统，经过第一代模拟蜂窝通信系统初步的尝试和发展，第二代数字蜂窝通信系统全球范围内的普及和繁荣，目前，正在向着下一代移动通信系统演进的方向发展。第三代蜂窝移动通信系统（简称3G）是延续第二代蜂窝移动通信系统的演进方案。从3G版本的发展可以看到，数据传输IP化的趋势正在逐渐从3G的核心承载网向接入网推进，显著标志就是3GPP中对IP-RAN的定义[1]。同时，3GPP和3GPP2提出了全IP的体系结构[2][3] 。3GPP的全IP网络架构，不仅定义了IP多媒体业务子系统-IMS[4]，而且在电路域中引入了基于分组的承载能力和软交换控制体系。随着IMS体系的引入和完善，3G分组域将逐步提供电信级的多媒体服务，传统的电路域业务也会逐渐向分组域转移。

与此同时，新兴的无线接入技术也层出不穷，其种类更为丰富多彩，提供包含"热点"覆盖，"热区"覆盖，到具备"广域"移动性支持的多种无线接入服务。其中，IEEE系列的多种无线接入技术就是典型代表，如IEEE802.11, IEEE802.15, IEEE802.16, IEEE802.20系列。这些接入技术专门针对不同的无线应用场景设计，和传统的蜂窝网络一起为用户提供了多样化，特色化的无线接入方式和业务模式。

未来，可能会出现更多的无线接入技术，以适应人们对网络服务多样化的需求。但是有一点是肯定的，新出现的无线接入技术很难替代已有的技术，多样化的无线接入网络因为适应了不同场景下用户对通信服务个性化的需求，必将共存共融，进而形成异构的无线多接入移动通信系统。

多种无线接入技术并存发展的同时，各标准化组织也开始关注异种网络融合的问题。蜂窝移动通信系统标准的制定者关注蜂窝移动通信系统和其他无线接入技术之间融合的问题，典型的例子就是3GPP对WLAN和3G系统集成的定义[5]，以及基于IMS的多种网络之间互通的定义。未来基于IP承载、IMS控制的网络体系结构，可以跨越不同的接入网络为用户提供数据、语音、视频复合型的业务体验。这样的网络结构被广泛接受作为下一代网络的核心结构，而多媒体业务也被认为是未来通信网络上业务发展的趋势。同时，IEEE中成立了专门的工作组IEEE802.21，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（Media Independent Handover-MIH）。IEEE802.21定义的切换包括IEEE系列接入技术之间以及IEEE系列和蜂窝网络之间的切换。该工作组和3GPP也保持着紧密的合作关系，共同推动着无线网络接入技术的融合和发展。

通过上述分析不难发现多样化的接入技术和网络通常都是独立设计和开发的，并由各自的标准化组织进行协议的更新和标准化工作。这些系统通常面向用户的不同需求、提供不同的业务类型和服务模式。任何一种技术都有其自身的优缺点，都不可能完全取代其他的技术。因此，现有的多种无线接入技术共存的特点，也必将成为未来移动通信系统的重要特征。随之产生了一系列新的研究课题，包括如何在系统中集成多种无线接入技术，在什么协议层次上实现集成；通过多模终端如何随时、随地、采用最适宜的方式接入网络，为用户提供无缝平滑的业务感受；如何通过终端的多接入能力提升系统的系统；传统的TCP/IP协议栈对无线多接入能力的适配等。这些问题也是下一代移动互联网的关键问题。

1.2、IP技术的发展

图2：IP技术的应用前景

在无线通信网络多样化发展的同时，IP技术以其简单开放的特征，正在从数据网络向通信网