对异构无线网络资源的管理

对异构无线网络资源的管理

刘靖

中国电信股份有限公司广东分公司刘靖

摘要：随着无线通信技术的迅速发展，各种无线接入技术的应用给移动用户带来越来越丰富的无线业务体验。在异构网络体系中，不同无线接入网络在业务能力和技术方面有很大的区别，为了提供给移动用户无时无刻、无所不在的网络接入服务，需要先进的管理机制和策略整合当前的各种无线网络系统，实现无缝融合。通过对这些无线接入技术进行深入的研究，有效而合理的分配无线网络资源，在为用户提供各种多媒体服务的同时又能保证用户的服务质量，并且有效提高频谱资源利用率是当前异构无线网络的资源管理的热门研究领域。本文简单论述了无线网络资源管理中的一些问题和解决方案。

一、异构网络无线资源管理关键技术

相对于单一无线网络的优化而言，异构无线网络的融合具有很多方面的优势:融合可以扩大无线网络的覆盖范围，能够增强网络的可扩展性；可以充分地利用现有网络资源，降低运营成本，增强竞争力；可以向不同的用户提供各种不同的服务，更好地满足网络用户多样性的需求；可以提高网络的抗攻击能力、可靠性等等[1]。

但是，这些异构无线网络的融合也面临着诸如高延迟、低速率，以及高复杂度等诸多方面的技术难题。通过技术研究，客服这些问题，实现对多个异构无线网络之间的相互协作和有效管理及合理分配，充分发挥多网融合的优势。目前对于异构无线网络资源管理的常用的一些方向是：通用无线资源管理(CommonRRM）、联合无线资源管理(JointRRM)以及多接入无线资源管理(MRRM)。

1.通用无线资源管理

国际无线主要制定者3GPP在面向未来的无线网络规范是就充分考虑到多种无线接入技术的融合问题，并且针对性的提出了CRRM的无线资源管理的概念。例如对2G/2.5G/3G状态下的网络切换和网络管理的制定出相应的规则。CRRM的策略在主要的内容是在呼叫建立和切换过程中，对候选目标小区(可能采用不同的无线接入技术)分优先级进行处理。这一管理方法的优势在于可以降低干扰，改善频率效率；使网络的负载实现均衡从而提高系统资源利用率。使用这一无线管理方法的常见的状态是当区域内的终端的容量显著增加，同时由于网络的覆盖面的有限的情况下，可以有效地提高接入服务的用户数，同时实现网络负载的均衡，降低延迟和掉话率，最终实现系统的平均吞吐量的提高。

但是这一管理方法也存在一定的局限性，这主要体现在:一方面，无论是呼叫建立还是系统间切换，网络接入选择时仅考虑了负载因素，而没有考虑其他因素如用户移动速度、信号强度、覆盖范围。同时也没有考虑到其它的网络的使用情况，仅仅是单一网络的切换状况。

2.联合无线资源管理(JRRM）

JRRM资源管理方法主要的方法是通过耦合的方式对不同的无线接入技术进行统一管理，在不同的无线接入网络架构上增加一个集中的联合控制实体来进行联合的接纳控制、负载控制和资源调度。JRRM在设计时就提出其主要目标是在不同的接入技术下实现智能的互操作，最优化频谱的利用率，有效地处理各种载体的类型，有效地满足不同用户的不同业务的要求。

JRRM另一个主要创新在于它提出的可以将业务进行分流的思想，并认为一种业务可以分为基本部分和增强部分。其中基本部分被认为是再现这种业务所必须的，所以其只能承载在具有大范围覆盖的网络。而增强部分被认为是可以提高用户较高要求的。实际上根据实际的网络质量在业务源处对业务灵活地进行分流，这样可以在网络侧将分流后的业务根据不同的要求承载在不同的无线接入网络中。

目前异构的联合无线资源管理模式主要是集中式、分布式以及介于两者之间的分级式管理方式。

（1)集中式联合无线资源管理

集中式无线资源管理的架构适用于紧耦合的融合架构。所谓集中式指的是在各无线接入网络之上有一个集中控制的实体，用来测量其所管辖范围内的多个网络无线资源的使用情况，并且能够对这些无线资源进行统一的分配管理。

(2）分布式联合无线资源管理

与集中式联合无线资源管理模式相比，分布式联合无线资源管理模式没有一个集中的管理实体来统一协调各种无线接入技术。分布式管理机制不对实体进行集中管理，而是将其统一协调功能分散在各个地位对等的无线接入网络中，在基于同一目的管理和计算功能分配给各个分布式节点的计算复杂度，另一方面也增加了系统的冗余度。但是这一管理模式优势在于一方面增加了各个节点冗余度的但是在某些节点发生故障的时，对整体的管理产生破坏性的影响。

(3)分级式联合无线资源管理

分级式联合无线资源管理是集中式和分布式的折中：集中式无线资源管理具有联合管理实体，能够对异构无线资源管理进行统一管理和分配，能够达到异构系统的全局资源最优化使用和最大化系统容量的目标;分布式无线资源管理具有很高的灵活性，可以根据网络的实际部署情况，扩展分布式管理节点。

3.多接入无线资源管理(MRRM）

MRRM作为控制平面的功能实体，根据业务要求和无线信道质量的变化，动态地管理来自上层用户的数据流，使之在无线接入网之间合理调度;MRRM还控制不同RAT之间的切换，有效地调配所有的无线资源，力求满足应用层对QoS的要求。MRRM优势在于可以使网络间无线资源实现最协调的管理。通过扩展容量和业务覆盖范围，最优化无线资源的利用率和最大化系统容量，支持智能的联合会话、接入控制以及不同无线接入技术间的切换和同步，从而完成异构系统中无线资源的分配。

二、异构无线网络中的一些热门问题

1.网络的负载均衡研究

网络负载用来表征网络在特定条件下的资源利用情况，一般用可承载的用

户数量或可用信道资源量来度量。在传统的同构网络中通过小区间的信道资源

变换实现负载均衡，通常有两种方法:信道借用和负载转移。信道借用主要指重载小区从轻载小区借用信道，或优先占用共享信道。负载转移是超载小区切换部分用户到邻近小区，实现整个网络内负载的均匀分布。如微小区作为宏小区的补充，当宏小区出现负载过重时，就可以将一些业务转移到重叠覆盖的微小区中[2]。

2.异构无线网络呼叫接入控制

呼叫接入控制在语音通信网中用来确保或维持一定水平的语音质量，或在互联网语音协议流量存在的互联网节点和服务器中确保或维持一定程度的性能。大多数的呼叫接入控制算法通过控制总的使用带宽，呼叫用户总数，或者包或数据位每单位时间内通过一个特定的点的数目来实现。如果达到或超过规定的限值，新的呼叫可能会被拒绝进入网络，直到至少有一个呼叫终止。当网络资源总是不足时，移动通信环境中终端的移动性，使得资源分配成为一项艰巨的任务。有效的呼叫接入控制策略应该是能够考虑这种复杂的环境，以优化资源利用[3]。

小结：

近年来，随着移动互联网的的飞速发展人们接入互联网的手段是丰富多样的，网络深深的改变了人们的生活。无线网络无时不在、无处不在，这都是科学技术带给人们生活上的便利。但是随着人们对于通信需求的不断增长、新业务的不断出现、网络建设的不断发展，未来的无线移动通信系统将是由多种无线接入网共存的时代。这些无线接入技术在网络覆盖、系统容量、安全性能方面都具有各自的特点和优势。如何利用这些无线接入技术，有效而合理的分配无线网络资源，在为用户提供各种多媒体服务的同时又能保证用户的服务质量，是未来无线网络研究的重点。

参考文献：

[1]龙静静.异构网络中无线资源管理关键技术的研究[D].南京邮电大学,2013.

[2]刘畅.异构无线网络中资源管理关键技术研究[D].北京交通大学,2012.

[3]邴红艳.异构无线网络的联合资源管理技术[D].上海交通大学,2008.