理论教育 智慧系统导论:网络融合技术研究成果

智慧系统导论:网络融合技术研究成果

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:网络融合的技术研究主要在两个方向具有明显成果:一个是以IP骨干网为基础的网络融合;另一个是基于Ad hoc的网络融合。图10.8异构网络融合示例基于Ad hoc的多网融合系统可以扩展无线通信的覆盖范围,提高资源利用率,改善系统吞吐量,平衡业务流量,降低移动终端的功耗。

智慧系统导论:网络融合技术研究成果

网络融合的技术研究主要在两个方向具有明显成果:一个是以IP骨干网为基础的网络融合;另一个是基于Ad hoc的网络融合。

1.以IP骨干网为基础的网络融合

NGN(下一代网络)概念的出现,使得在统一的IP技术基础上实现网络融合具有了可行性。NGN关于网络融合的研究成果,集中体现在由3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)提出的IP多媒体子系统(IMS)技术,它集成了电信网和互联网技术以及固定网和移动网技术,综合了互联网IP技术、软交换技术和蜂窝核心网技术。尽管IMS技术本身有一定局限性,但是作为核心网融合技术来说,它还是得到业界的广泛认同,异构网络融合示例如图10.8所示。

2.基于Ad hoc的多网融合

除核心网融合技术之外,网络融合的技术研究主要涵盖无线网络与互联网的融合、无线广域网与无线局域网的融合以及无线局域网和蜂窝网络的融合。学术界及产业界就网络融合问题不断地提出解决方案,欧洲电信标准化组织(ETSI)等对以上领域有充分的研究。其中基于Ad hoc的多网融合是主要方向。

Ad hoc是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络,又称为多跳网(multihop network)、无基础设施网(infrastructureless network)或自组织网(selforganizing network)。整个网络没有固定的基础设施,每个节点都是移动的,并且都能以任意方式动态地保持与其他节点的联系。在这种网络中,由于终端无线覆盖范围的有限性,两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其他节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器,它们能完成发现以及维持其他节点路由的功能。这种网络既可以单独运行,又可以通过网关接入有线骨干网络(如互联网)。

图10.8 异构网络融合示例

基于Ad hoc的多网融合系统可以扩展无线通信的覆盖范围,提高资源利用率,改善系统吞吐量,平衡业务流量,降低移动终端的功耗。在无线自组网与蜂窝移动通信系统的结合方面,相关研究取得了一系列研究成果,提出了许多实用的网络模型。这些模型在解决增加系统容量问题、解决增强网络覆盖时始终存在的蜂窝覆盖盲区问题、提供无线互联网和多媒体服务、实现业务流量的负载均衡以控制网络拥塞及疏导热点区域等方面取得功效。

3.欧盟的系列研究项目

欧盟对于网络融合的研究居于全球领先地位,开展的一系列研究项目包括:

(1)BRAIN项目提出了无线局域网与通用移动通信系统(UMTS)融合的开放体系结构;

(2)DRIVE项目研究了蜂窝网和电视广播网的融合问题;

(3)MOBYDICK项目重点探讨了在IPv6网络体系下的移动网络和WLAN的融合问题;(www.daowen.com)

(4)MAGNET项目通过设计、研发和实现个人网络(PN)来为移动用户在异构网络环境中提供无处不在、安全的个人服务;

(5)Eu QoS项目侧重于研究异构网络的端到端QoS技术;

(6)WINNER项目希望以一个无处不在的无线通信系统代替目前多种系统(如蜂窝、WLAN和短距离无线接入等)共存的格局,提高系统的灵活性和可扩展性,能够在各种无线环境下自适应地提供各种业务和服务。

这些项目研究范围涵盖接入、网络和业务等方面,既相互竞争又相互合作,从多个层面和角度对异构网络融合问题进行了有意义的研究。虽然这些项目提出了不同的网络融合的思路和方法,但与多种异构网络融合的目标仍有一定距离。

4.环境感知网络

环境感知网络(ambient network,AN)项目是欧盟内部的一个大型合作项目,其目标是促进异构无线网络之间的有效互联和协作,使得用户无论使用何种网络都能够享有丰富易用的服务。它提出的基于认知网络和无线自组网的网络融合理念,为异构网络融合的实现提供了更有效的途径。

环境感知网络是一种基于异构网络间的动态合成而提出的全新的网络观念,它不是以拼凑的方式对现有的体系进行扩充,而是通过制定灵活的、即时生效的网间协议为用户提供访问任意网络的能力。它的研究工作涉及移动性管理、多种无线接入方式、无线资源管理、动态网络连接和路由、服务感知自适应传输以及异构网络的统一动态融合机制等多个方面。

环境感知网络最大的特点就是采用了多无线接入技术(multi-radio access,MRA),MRA技术可使终端具有同时与多个接入网络保持多条独立网络连接的能力,进而实现终端在不同网络间的无缝移动和数据的多跳传输,如图10.9所示。而多无线协作技术(multi-radio coopration,MRC)是MRA技术的延伸和扩展,其主要功能是实现多无线间资源共享和不同网络间的动态协同。

为了实现环境感知网络项目的目标,支持异构网络的融合和协作,环境感知网络必须能持续感知底层网络的特性,其网络管理必须是动态的、分布式的、自管理的、自维护的和可重配置的,并能自动响应网络及周边环境的变化。

欧盟AN项目具有很重要的借鉴意义,从中可以看出网络融合的困难是巨大的,我们必须认真对待。在借鉴国际既有研究成果的基础上,随着国内自身通信科技基础水平的提升,我们有能力也应该在网络融合技术方面取得具有自主知识产权的突破。

图10.9 多无线接入技术

在4.5.5节介绍第五代移动通信技术时,描述过5G具有的超密集异构网络技术,5G的商用将推进更多类型的智能终端快速普及,移动数据流量将继续呈现爆炸式增长。在5G网络中,减小通信半径,增加低功率节点数量,为不同结构的网络提供便捷接入,是保证5G网络支持上千倍流量增长的核心技术之一。因此,超密集异构网络技术成为5G网络的关键技术,这说明通信技术的发展正在使网络融合技术多元化。最近趋热的“云网融合”概念虽然重点是“云”和“网”的融合,但可以看出,云计算技术也能发挥网络融合的作用。随着各类新兴技术的共融共生,完全可以期待突破传统概念的网络融合技术不断涌现。

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