浅析下一代基于IP集成的无线多接入系统中的热点问题

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，如图2所示。"IP over Everything"是指各种接入技术都可以通过IP协议接入核心网络。目前已经出现的"IP over ATM"，"IP over Optic"，"IP over Cellular"，"IP over IEEE802.x"就是典型的代表。

"Everything over IP"体现在多个方面，比如互联网上多媒体业务的出现，蜂窝移动通信系统中基于IMS的多媒体业务的成熟和商用等。随着互联网接入网和骨干网带宽的提高，IP网络QoS解决方案（如MPLS）日趋成熟，在互联网上提供语音、图像和视频类业务成为可能。目前，PC to PC的VoIP已悄然兴起，网络运营者也纷纷对IPTV业务进行测试和评估。可以预见，基于IP技术的互联网必将演变为提供图像、视频、话音和数据的复合性业务（Triple-play）的综合信息平台；同时，第三代移动通信系统中，基于IP承载IMS控制的多媒体业务也将逐步取代蜂窝网络电路域的话音业务，成为移动通信网络所提供的"Killer Applications"。目前，不同网络域的业务分别基于彼此独立的IP网络进行承载，且具有不同的用户群。但是，在可以预见的未来，为了避免IP骨干网络的重复建设，实现异构系统间的融合，必然会形成以统一的IP网络为承载且集成多样化的接入能力的多接入系统。

传统的IP技术面临这些新的需求，也在不断的进行着技术更新。随着互联网的飞速发展和IP技术应用领域的扩广，传统的TCP/IP协议体系随之出现了难以解决的问题：有限的IP地址空间限制了网络和终端用户的增长，成为IP网发展的一大瓶颈；另外，随着用户对移动性功能的需求和IP技术在无线网络中的应用，人们更希望IP技术提供"即插即用"和移动性的功能；同时，传统的IP协议没有充分考虑网络层的安全性问题，但是随着IP技术应用领域的拓展，对IP层安全性的要求与日俱增。所有这些新的需求，成为下一代互联网协议产生的驱动力。IETF提出的新版IP协议版本（IPv6）[6]和Mobile IP[7]协议从根本上解决了上述的问题，也成为下一代互联网（NGI）的主要特征。

1.3、基于IP集成的多接入系统

图3：基于IP集成的多接入系统中的关键技术

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。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。基于IP技术的多接入系统，其主要优点是无线接入系统之间通过骨干IP网络相连，系统结构较为简单。由于系统间的切换是基于Mobile IP协议或IP层以上的协议功能实现，因此具有底层接入无关性，具备良好的可扩展性。但是，在基于IP集成技术的多接入系统中，仍然存在很多尚未解决的问题，如图3所示：

1、多无线接入技术集成的问题"Multi-Radio Integration"

多接入集成的设计，包括多接入技术网络侧集成和终端集成两个部分。多接入技术集成方式的设计，直接决定着多接入系统的体系结构和其上关键技术的原理与实现方法。因此，在深入讨论多接入系统的关键技术之前，应该首先确认多接入系统典型的集成方式及其形成的典型多接入场景，并需要给出不同集成方式和多接入场景的特征，以使关键技术的研究具有明确的针对性。

2、无缝移动性的问题"Seamless Mobility"

多接入系统无缝移动性问题主要包含两个子问题：移动性支持的协议层次定位问题和切换性能优化的问题。移动类型包括终端移动性、业务移动性、个人移动性等。在不同层次上实现的移动性管理机制，由于其归属协议层次的特征不同，所支持的移动类型也不同。基于IP集成的多接入系统，移动性可以在多个协议层次上实现，包括IP层，传输层[8][9]和会话层[10][11]。多接入系统无缝移动性的研究，以网络层移动性管理为起点非常适合，通过对网络层移动性管理机制的透彻讨论，也为高层其他移动性管理机制的实现提供了借鉴的依据。

3、多路径优化传输的问题"Multi-Path Optimized Transmission"

多接入系统中，移动终端通常具备多个网络接入能力，如何利用这些多接入能力提升系统的数据传输能力，成为一个非常有吸引力的课题。尤其考虑到无线网络受限的带宽资源和多变的无线传输环境，协同使用多个可见的接入能力显得尤为必要。

4、协议适配的问题"Protocol Adaptive"

经典的TCP/IP协议模型和协议功能并不适用于无线多接入系统。传统的TCP/IP协议针对固定网络环境设计，默认仅支持一个网络接入能力。在无线多接入系统中，节点的移动性、多接入能力协同使用的需求以及无线网络传输环境的动态特性，对传统的TCP/IP严格的协议分层模型和多个协议层次的功能带来很大的影响。因此，在解决各种多接入系统关键问题的过程中，需要对传统TCP/IP协议进行扩展和升级。

5、多模终端设计的问题"Multi¬-mode Terminal"

对多模终端的研究是多接入系统不可分割的重要环节。多模终端的设计涉及的研究范围和学科非常广泛，包括：终端上多接入技术物理上的集成问题，该问题还包含一系列的子问题如射频干扰问题、功耗问题等；终端的协议设计问题，该问题和上面讨论的问题4直接相关；多模终端的移动性支持，该问题和问题2直接相关；多模终端优化的数据传输问题，和问题3直接相关等。对多接入系统中关键技术的研究，最终总会映射为网络侧和终端侧的具体功能。通过对多接入系统相关问题的深入分析，我们对多模终端功能的定位也会逐渐清晰。

6、QoS相关问题"QoS related Problem"

无线多接入系统中，面临着更为复杂的QoS问题。除了传统IP网络端到端QoS问题外，如何维持异构网络间切换前后业务的QoS要求，如何保证多接入链路并行传输过程中的QoS问题，都是多接入系统中特有的新课题。