無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了無線局域網(wǎng)(WLAN)、WiMAX、Wi-Fi、無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)、無線Mesh網(wǎng)(WMN)、無線傳感器網(wǎng)(WSN)、Ad Hoc、3G和B3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等許多新型的采用不同組網(wǎng)技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，給人們的工作和生活方式帶來了深刻變革。但在人們體驗(yàn)著通信技術(shù)帶來的獲取信息越來越便利的同時(shí)，由于無線通信網(wǎng)絡(luò)朝著高速化、寬帶化、泛在化的方向發(fā)展，各種無線接入技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，使得未來網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性更加突出。其實(shí)，不僅在無線接入方面具有這樣的趨勢，在終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)和運(yùn)營管理等方面，異構(gòu)化、多樣化的趨勢也同樣引人注目。如何將這些異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合在一起，互聯(lián)互通，并且多網(wǎng)協(xié)同工作，提供覆蓋廣、帶寬高、移動(dòng)性高且費(fèi)用低廉的接入服務(wù)，將是下一代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，也是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商以及通信行業(yè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上各個(gè)其他環(huán)節(jié)所共同關(guān)注的問題。

    1  無線網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性

    針對不同的無線頻段特性、迥異的組網(wǎng)接入技術(shù)和多樣的業(yè)務(wù)需求，不同無線技術(shù)所使用的空中接口設(shè)計(jì)及相關(guān)協(xié)議在實(shí)現(xiàn)方式上具有差異性和不可兼容性。無線網(wǎng)絡(luò)及其通信系統(tǒng)的異構(gòu)性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面[1]：

    (1)頻譜資源異構(gòu)

    由于不同頻段物理特性不同，適用于各種頻段的無線技術(shù)也不同，各個(gè)區(qū)域頻譜規(guī)劃方式也有顯著區(qū)別，導(dǎo)致特定頻段上實(shí)現(xiàn)的無線技術(shù)總是需要滿足特定的技術(shù)和業(yè)務(wù)需求。

    (2)組網(wǎng)接入技術(shù)異構(gòu)

    由于需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、兼容性等要求，組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)置、資源管理和配置方式等呈現(xiàn)出迥然不同的特點(diǎn)。而物理層及媒體訪問控制(MAC)層在調(diào)制技術(shù)、天線技術(shù)、加密技術(shù)、接入技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上都有很大差別。

    (3)業(yè)務(wù)需求異構(gòu)

    不同的用戶偏好和需求導(dǎo)致了多樣化的業(yè)務(wù)類型，包括傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)、支持交互應(yīng)用的交易型業(yè)務(wù)和以內(nèi)容為中心的業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)將具有不同的特征并對技術(shù)與終端提出不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。

    (4)移動(dòng)終端的異構(gòu)

    異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)條件下，不同網(wǎng)絡(luò)將提供不同的QoS，終端的工作環(huán)境將產(chǎn)生巨大的變化，業(yè)務(wù)需求、制式、運(yùn)營者的差異導(dǎo)致了移動(dòng)終端的不同，各種移動(dòng)終端會(huì)具有不同的業(yè)務(wù)能力，包括接入能力、移動(dòng)能力等[2]。

    (5)運(yùn)營管理的異構(gòu)

    不同的運(yùn)營商將會(huì)設(shè)計(jì)出不同的管理策略，包括尋呼漫游策略、網(wǎng)絡(luò)切換策略、資源分配策略、認(rèn)證與鑒權(quán)策略、計(jì)費(fèi)策略等。為保證通信各層之間的有效交互并滿足組網(wǎng)需要，須根據(jù)所使用的無線資源以及所針對的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的通信協(xié)議棧和適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制。

    以上幾個(gè)方面交叉聯(lián)系，相互影響構(gòu)成了無線網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，也對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠和高效性帶來了挑戰(zhàn)，這種異構(gòu)性帶來的移動(dòng)性管理技術(shù)、聯(lián)合無線資源管理和端到端的QoS保證是未來無線通信系統(tǒng)亟需解決的問題。

    2  基于Mesh技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)融合與協(xié)同

    2.1Mesh技術(shù)介紹

    無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種新型寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，又被稱為無線網(wǎng)狀網(wǎng)或無線網(wǎng)格網(wǎng)。WMN源于1997年美國軍方機(jī)構(gòu)DARPA與ITT公司合作研究的最新集無線組網(wǎng)、路由和定位一體化的先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)(ATCS)。2004年1月，IEEE 802.11工作組專門成立了網(wǎng)狀網(wǎng)研究組，其初步草案計(jì)劃在2008年7月發(fā)表最終結(jié)果，這標(biāo)志著WMN技術(shù)正式邁上標(biāo)準(zhǔn)化道路。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種解決無線接入“最后一公里”“瓶頸”問題的關(guān)鍵技術(shù)受到了越來越廣泛的關(guān)注。WMN的核心是讓網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都發(fā)送和接收信號(hào)。作為一個(gè)多跳的系統(tǒng)，從源到目的地有多條冗余的通信路徑。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備自動(dòng)路由功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只和鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，因此是一種自組織、自管理、自動(dòng)修復(fù)、自我平衡的智能網(wǎng)絡(luò)。

    WMN的架構(gòu)可分為3類：基礎(chǔ)設(shè)施型網(wǎng)絡(luò)配置模式、客戶端型網(wǎng)絡(luò)配置模式以及混合型網(wǎng)絡(luò)配置模式。其中，混合型WMN將基礎(chǔ)設(shè)施型和客戶端型兩種網(wǎng)絡(luò)配置模式綜合在一起，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)。圖1給出了混合型無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)例子。它可以包括各種異構(gòu)的無線/有線網(wǎng)絡(luò)，如無線局域網(wǎng)、WiMAX、無線蜂窩網(wǎng)、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、因特網(wǎng)以及無線骨干網(wǎng)?？梢钥闯觯瑹o線Mesh網(wǎng)實(shí)際上已經(jīng)是移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)的超集，而移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)只是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子集?；旌辖Y(jié)構(gòu)的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)囊括了WMN的所有優(yōu)點(diǎn)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、頻譜利用率高、可靠性高、多跳路由、組網(wǎng)靈活、維護(hù)方便和支持與其他無線網(wǎng)絡(luò)兼容和互操作等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到各種場景中，如寬帶家庭網(wǎng)、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)絡(luò)等。特別地，WMN將成為未來無線核心網(wǎng)理想的組網(wǎng)方式，因此在這種網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況復(fù)雜、多種技術(shù)并存的移動(dòng)通信環(huán)境中，采用Mesh技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)技術(shù)的有效融合與協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源的優(yōu)勢互補(bǔ)和協(xié)調(diào)管理，不僅是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者實(shí)現(xiàn)最佳用戶體驗(yàn)和最優(yōu)的資源使用的根本途徑

2.2基于Mesh技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)融合

    由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立自治，相互間缺乏有效的協(xié)調(diào)機(jī)制，造成了系統(tǒng)間干擾、重疊覆蓋、單一網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供能力有限、頻譜資源稀缺、業(yè)務(wù)的無縫切換等問題無法解決。因此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層面的主要趨勢，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合及運(yùn)營管理的融合，各種業(yè)務(wù)都被整合在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理媒介(融合網(wǎng)絡(luò))中進(jìn)行傳輸，統(tǒng)一的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議(TCP/IP)的普遍采用，使得各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)都能在不同的網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)互通。基于Mesh技術(shù)的融合需要從4個(gè)不同的層面來實(shí)現(xiàn)[4-6]。

    (1)核心網(wǎng)與接入網(wǎng)的融合

    目前基于IP分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了下一代網(wǎng)絡(luò)要采用的基礎(chǔ)架構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)將為各種接入網(wǎng)提供合適的有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。而WCDMA、GSM、WLAN等不同的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)，覆蓋不同的區(qū)域，具有不同的技術(shù)參數(shù)，提供不同的業(yè)務(wù)能力，執(zhí)行不同的通信與控制協(xié)議，具有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此不同的接入網(wǎng)絡(luò)之間需要具有一定的信息交互能力以支持基于IP的網(wǎng)絡(luò)融合。同時(shí)終端的可重配置能力為接入不同網(wǎng)絡(luò)提供了保障，而IP技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得不同的接入網(wǎng)絡(luò)將基于IP網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行融合。圖2給出了一個(gè)WMN應(yīng)用到無線城域網(wǎng)的實(shí)例，各種用戶終端(如Wi-Fi手機(jī)、筆記本等)通過Ad Hoc方式相互連接，并根據(jù)其支持的協(xié)議選擇與Wi-Fi Mesh基站(IEEE 802.11)或WiMAX基站(IEEE 802.16)通信，而Wi-Fi Mesh基站(或WiMAX基站)可以通過無線多跳與視距范圍外的基站或Internet核心網(wǎng)建立聯(lián)系。這里，Wi-Fi Mesh基站和WiMAX基站充當(dāng)了Mesh路由器，承擔(dān)融合的任務(wù)，并組成了無線Mesh骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)間的融合通過IP層來實(shí)現(xiàn)，Mesh終端采用多?；蛑嘏渲梅绞竭m應(yīng)用戶和業(yè)務(wù)的需求，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)
(2)業(yè)務(wù)的融合

    業(yè)務(wù)的融合指不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)提供統(tǒng)一的平臺(tái)、統(tǒng)一的用戶賬號(hào)和對用戶隱藏的自動(dòng)切換機(jī)制，讓用戶感覺無論在什么情況下都能進(jìn)行暢通無阻的通信，享受最佳的多元化服務(wù)。通過多種接入技術(shù)，在不同業(yè)務(wù)支持能力的網(wǎng)絡(luò)及終端限制條件下，使得業(yè)務(wù)同時(shí)向多個(gè)終端提供服務(wù)。如在圖2中，Wi-Fi手機(jī)和筆記本所承載的業(yè)務(wù)不同，但經(jīng)過IP層面的融合，都可以接入WMN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的互通。

3)終端的融合

    異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)條件下，在同一地點(diǎn)存在不同制式和不同運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)交疊覆蓋，不同網(wǎng)絡(luò)將提供不同的業(yè)務(wù)和QoS，其付費(fèi)方式也將不同。此時(shí)終端的元件組成不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變化，但需兼容所有在當(dāng)?shù)卮嬖诘臒o線接入技術(shù)(RAT)，綜合考慮多種無線接入技術(shù)的能力、網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、資費(fèi)和用戶的偏好等方面。使用基于軟件無線電的重配置技術(shù)可提高兼容性、減少體積、降低功耗和節(jié)約成本，多?？芍嘏渲靡苿?dòng)終端的實(shí)現(xiàn)使得原本單一的移動(dòng)終端具備了接入不同移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能力。如在圖2中，Wi-Fi手機(jī)和筆記本可以通過核心網(wǎng)互通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如果手機(jī)是多模甚至可重配置的則可以互通視頻、語音等更多的業(yè)務(wù)。

    (4)運(yùn)營管理的融合

    運(yùn)營管理系統(tǒng)需要為用戶提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理界面和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)界面，如統(tǒng)一的認(rèn)證與鑒權(quán)服務(wù)、計(jì)費(fèi)服務(wù)，統(tǒng)一的訂購服務(wù)、統(tǒng)一的賬單服務(wù)。

    網(wǎng)絡(luò)融合是一個(gè)含義十分廣泛的大課題，它的真正價(jià)值在于如何利用先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)幫助用戶降低成本、提高效率、通過贏得用戶的認(rèn)同增加競爭優(yōu)勢，但網(wǎng)絡(luò)融合在為用戶帶來靈活豐富的業(yè)務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)，也需要考慮如下實(shí)際問題：

    (1)可用性

    除適當(dāng)增加可用帶寬之外，需要規(guī)范、控制業(yè)務(wù)應(yīng)用所占用資源的優(yōu)先級(jí)別，從而解決由于應(yīng)用增多帶來的關(guān)鍵業(yè)務(wù)無法保障、服務(wù)質(zhì)量急劇下降問題。

    (2)安全性

    通過采用加密、虛擬專用網(wǎng)(VPN)和防火墻技術(shù)解決信息資源的訪問控制和授權(quán)用戶網(wǎng)絡(luò)接入存在的隱患，消除由于網(wǎng)絡(luò)的可移動(dòng)性和靈活性等為企業(yè)所帶來的前所未有的安全風(fēng)險(xiǎn)。需要在成本、收益和安全性等方面折衷綜合考慮。

    (3)服務(wù)質(zhì)量

    不同的數(shù)據(jù)、語音及視頻業(yè)務(wù)需要考慮不同的服務(wù)質(zhì)量，在管理完善、帶寬充足、延遲特性良好的IP網(wǎng)絡(luò)上也需要保障服務(wù)質(zhì)量，以達(dá)到對數(shù)據(jù)、語音及視頻業(yè)務(wù)的優(yōu)先排序，從而滿足不同業(yè)務(wù)服務(wù)的QoS。

    從不同層面實(shí)現(xiàn)異類網(wǎng)絡(luò)的融合解決上述問題，需要通過基于Mesh技術(shù)的切換技術(shù)，聯(lián)合無線資源管理、端到端的QoS保證來實(shí)現(xiàn)：

    (1)移動(dòng)管理中的切換技術(shù)

    切換是無線移動(dòng)通信系統(tǒng)特有的最重要的功能之一。同構(gòu)蜂窩網(wǎng)中移動(dòng)主機(jī)在小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的切換統(tǒng)稱為水平切換，即移動(dòng)主機(jī)在基于同一種鏈路層技術(shù)的不同接入路由器間的切換；而移動(dòng)主機(jī)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行的切換稱為垂直切換，即移動(dòng)主機(jī)在不同鏈路層技術(shù)和不同接入路由器間的切換，此時(shí)該終端是具備能夠在兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間工作的雙模終端，甚至是可重配置終端。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換的關(guān)鍵問題是設(shè)計(jì)出合理的切換算法，保證用戶的服務(wù)要求。垂直切換是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)，也是未來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵特征和核心技術(shù)。切換算法可以在維持較小丟包率的情況下，有效地減少切換次數(shù)，消除“乒乓效應(yīng)”(由于終端的移動(dòng)特性和無線信道的時(shí)變特性，終端像乒乓球一樣不停地在兩個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)之間切換，會(huì)造成負(fù)載抖動(dòng))，改善切換呼叫阻塞率，取得較好的切換性能。在面向全I(xiàn)P的下一代的無線通信系統(tǒng)中，采用移動(dòng)IP來處理接入網(wǎng)間的切換，采用蜂窩IP來處理接入網(wǎng)內(nèi)的切換。這種分層式的移動(dòng)性管理策略很有研究價(jià)值。

    (2)聯(lián)合無線資源管理技術(shù)

    與傳統(tǒng)的無線資源相比，未來的異構(gòu)無線資源并不僅僅指無線頻譜，還包括無線網(wǎng)絡(luò)中的其他資源，如移動(dòng)用戶的接入權(quán)限、信道編碼、發(fā)射功率、連接模式等。傳統(tǒng)無線資源管理的目標(biāo)是在有限帶寬的條件下，考慮在網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，分配和調(diào)整無線傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)的可用資源，提高無線頻譜利用率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和保持盡可能小的信令負(fù)荷。而聯(lián)合無線資源管理(JRRM)則是針對所有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制的集合。通過應(yīng)用多種接入技術(shù)，可重配置或者多模終端技術(shù)，支持智能的呼叫和會(huì)話接納控制技術(shù)，業(yè)務(wù)、功率的分布式處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線資源的優(yōu)化使用和達(dá)到系統(tǒng)容量最大化的目標(biāo)。JRRM涵蓋了原有無線資源管理的各項(xiàng)功能。

    JRRM主要包括兩部分功能：聯(lián)合會(huì)話準(zhǔn)入控制(JOSAC)和聯(lián)合資源調(diào)度(JOSCH)，主要包括最優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，處理各種類型的業(yè)務(wù)承載以及用戶和業(yè)務(wù)的各種QoS需求，對各種混合型業(yè)務(wù)流進(jìn)行自適應(yīng)地調(diào)度。JRRM設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)基本特征：適用于緊耦合的異構(gòu)互通模式，具有分流的功能。未來的JRRM模式不再局限于單一的集中式管理，而是可以采用集中式、分布式以及介于兩者之間的分級(jí)式的管理方式。JRRM需要終端乃至網(wǎng)絡(luò)都具有可重配置性，從而能夠滿足接入允許控制和聯(lián)合資源調(diào)度的綜合管理需求[7]。

    多接入選擇(MRAS)作為JRRM中的關(guān)鍵技術(shù)，通過動(dòng)態(tài)管理終端接入一個(gè)或多個(gè)不同的無線網(wǎng)絡(luò)，可有效利用多接入增益。由多接入選擇所帶來的多接入增益包括兩個(gè)方面：多接入分集和多接入合并。另外JRRM通過負(fù)載均衡以及動(dòng)態(tài)頻譜分配等技術(shù)[8]，使得在多個(gè)可用無線網(wǎng)絡(luò)之間能夠以一種協(xié)調(diào)的方式自適應(yīng)分配資源。

    與JRRM相關(guān)的通用鏈路層，基于可重配置的鏈路層平臺(tái)，完成不同無線接入技術(shù)的協(xié)同數(shù)據(jù)處理，為上層提供統(tǒng)一接口，充當(dāng)多接入的匯聚層功能，隱藏底層多接入的異構(gòu)性，將鏈路層上下文信息匯集到高層，實(shí)現(xiàn)不同RAT的無縫和無損的垂直切換。通用鏈路層(GLL)中一個(gè)重要的功能就是將來自高層的數(shù)據(jù)流動(dòng)態(tài)倒換到合適的RAT中，而上層完成最佳接入路徑的選擇，通過控制正在服務(wù)的無線資源管理模塊，對GLL進(jìn)行配置和重新配置，根據(jù)無線資源的可用情況和來自底層的判決信息，使數(shù)據(jù)流在不同的RAT之間進(jìn)行倒換[9]。

    (3)端到端的QoS保證

    由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合是完全基于IP的，因此對于任意具有IP互連能力的通信終端，端到端的呼叫不僅會(huì)跨越不同所有者的網(wǎng)絡(luò)、采用不同接入技術(shù)，而且不同網(wǎng)絡(luò)的QoS支持能力與QoS控制策略可能無法在呼叫發(fā)起之前獲知。因此，在異構(gòu)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中提供完善的端到端QoS保證首先需要提供基于IP的QoS協(xié)商與聯(lián)合資源分配機(jī)制，另外不同網(wǎng)絡(luò)的QoS信息應(yīng)該能夠在同一體系中被表示與計(jì)算，可以引入跨層的反饋交互機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的端到端QoS保證。

    2.3基于Mesh技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同

    協(xié)同和融合是一對統(tǒng)一體，異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的融合一般是在技術(shù)創(chuàng)新和概念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上對不同網(wǎng)絡(luò)間共性的整合，而異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，則是在技術(shù)創(chuàng)新和概念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上對不同網(wǎng)絡(luò)間或同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同終端或不同技術(shù)間個(gè)性的整合。無線網(wǎng)絡(luò)的融合是基于網(wǎng)絡(luò)之間存在某種形式上的共性，融合是為了更好的服務(wù)于協(xié)同，即融合可以使原有各無線通信網(wǎng)絡(luò)更好地實(shí)現(xiàn)其原有功能，也為更進(jìn)一步的功能實(shí)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新等協(xié)同操作提供了條件[10-11]。

    異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同是為了得到單一網(wǎng)絡(luò)或單一技術(shù)所不具有的能力，為用戶提供一加一大于二的多樣化服務(wù)。通過協(xié)同處理后的網(wǎng)絡(luò)或技術(shù)的功能大于每個(gè)組成部分的功能之和，即追求系統(tǒng)理論中的“涌現(xiàn)”效應(yīng)。基于Mesh技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)研究，包含如下內(nèi)容：單一無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不同終端或不同技術(shù)的協(xié)同，以增強(qiáng)單一無線通信系統(tǒng)的性能；不同異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)同，以提供異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的“涌現(xiàn)”增益。異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同不是簡單的疊加或拼湊，它涉及到從頻譜協(xié)同到協(xié)議棧設(shè)計(jì)協(xié)同、空中接口協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同、異構(gòu)終端通信技術(shù)協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)同等方面[12-13]。

    為實(shí)現(xiàn)同構(gòu)與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部及相互間的通信，同構(gòu)無線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部采用協(xié)同多天線、協(xié)同編碼、協(xié)同多路由匯聚等先進(jìn)技術(shù)；異構(gòu)無線接入網(wǎng)間采用協(xié)同處理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)未來異構(gòu)無線接入網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通，減小傳輸時(shí)延，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能增益等。協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)選擇對于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)和同構(gòu)無線接入網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同通信是非常關(guān)鍵的，主要內(nèi)容包括：節(jié)點(diǎn)駐留、基于信號(hào)強(qiáng)度的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)粗確定、基于多目標(biāo)優(yōu)化的中繼節(jié)點(diǎn)的細(xì)確定以及中繼節(jié)點(diǎn)的功率配置和資源分配等。如在圖2中，當(dāng)Mesh網(wǎng)中某個(gè)手機(jī)用戶因地理位置或衰落等原因無法連接到基站時(shí)，可以通過Ad Hoc方式連接下的另一Wi-Fi手持終端通過多跳、中繼方式實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，接入核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信功能。

    另外，類似于融合，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同可以從幾個(gè)層面來實(shí)現(xiàn)：單條無線鏈路，可以采用各種協(xié)同信道技術(shù)，包括協(xié)同多輸入多輸出(MIMO)、協(xié)同編碼和協(xié)同多用戶分集等；終端用戶，可以通過多用戶之間的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)單個(gè)目標(biāo)用戶的高速數(shù)據(jù)傳輸或高服務(wù)質(zhì)量，解決傳輸時(shí)延等服務(wù)質(zhì)量無法保障等問題；接入網(wǎng)，可以在多個(gè)無線接入網(wǎng)間通過協(xié)同實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，解決網(wǎng)間傳輸“瓶頸”問題；對于核心網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同的多核心網(wǎng)融合。

    為了構(gòu)建一個(gè)先進(jìn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，不僅需要終端的協(xié)同而且需要網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，在一定意義上講，協(xié)同在信息領(lǐng)域的發(fā)展中將比融合更為重要，因?yàn)閰f(xié)同意味著新功能的出現(xiàn)，也意味著更多的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會(huì)。但目前協(xié)同的研究還處于初步階段，大多停留在簡單的技術(shù)層面上，網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同還有待于我們進(jìn)一步研究。

    3  環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)與未來網(wǎng)絡(luò)融合與協(xié)同展望

    針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同，亞太、歐盟、的新概念，由此環(huán)境感知智能泛在網(wǎng)絡(luò)(AUN)應(yīng)運(yùn)而生[14]。在AUN環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)不再被動(dòng)地滿足用戶需求，而是主動(dòng)感知用戶場景的變化并進(jìn)行信息交互，通過分析人的個(gè)性化需求主動(dòng)提供服務(wù)。相應(yīng)地，終端設(shè)備具備智能型接口及環(huán)境感知能力，使人們使用起來更加簡單和方便。AUN在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)接入及承載層之間加入3層：網(wǎng)絡(luò)資源抽象平面、AUN控制平面、業(yè)務(wù)支撐及代理平面。統(tǒng)一的控制平面、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu)控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源化是環(huán)境感知泛在網(wǎng)絡(luò)有別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。AUN為未來的信息社會(huì)提供了一個(gè)美好的愿景，它具有如下特征：環(huán)境感知性；自組織、自愈性；泛在性、異構(gòu)性；開放性、透明性；移動(dòng)性、寬帶性；多媒體、協(xié)同性；對稱性、融合性。從以上特征可以看出，AUN不是顛覆性的網(wǎng)絡(luò)革命，而是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潛力的挖掘和網(wǎng)絡(luò)效能的提升。

    隨著無線技術(shù)的迅速發(fā)展，未來通信網(wǎng)絡(luò)越發(fā)異構(gòu)化，各網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)歷從隔離到互通、從互通到協(xié)同的演進(jìn)，通過網(wǎng)絡(luò)間的融合與協(xié)同，對分離的、局部的優(yōu)勢能力與資源進(jìn)行有序的整合，從而最終使系統(tǒng)擁有自愈、自管理、自發(fā)現(xiàn)、自規(guī)劃、自調(diào)整、自優(yōu)化等一系列新的功能，更加智能化，因此AUN為未來異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同帶來了希望，但要想真正擁有無處不在、無所不能的智能性網(wǎng)絡(luò)，在技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上還有很長的路要走。