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1、南京邮电大学 硕士学位论文 异构网络融合方案的设计及应用 姓名：韩小燕 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：曾桂根 2010-03 南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 I 摘要摘要 异构网络就是将各种不同通信模式连接在一起、 实现不同模式通信设备之间的互联互通。 异构网络是利用众多网络的互补特性来为用户提供方便安全的接入机制和更好的服务特性。 当前无线宽带通信技术的快速发展，用户业务多样化、个性化需求的不断增长决定了异构网 络融合相关技术研究具有很高的应用意义。 本文以全 IP 核心网络为基础，提出了一种集蜂窝网、WLAN、UWB、蓝牙和因特网等 多种无线网络于一体的异构网络融
2、合架构，对系统中的多模终端、多模无线接入服务器 （MMWAS）所涉及的感知技术、登记注册、路由方案等关键技术进行了研究与设计，并在 搭建的异构网络验证平台上进行了验证。 论文首先介绍了异构网络融合的优势及其国内外发展的概况， 分析了基于 IP 的异构无线 网络融合的架构、TD-SCDMA 和 WiMAX 联合组网的架构、基于无线 MESH 的异构网络的 架构，在此基础上融合无线网络感知技术、无线网状网络技术（MESH）及软交换技术提出 了本文的异构网络融合架构，实现了不同模式通信设备之间的互联互通。然后对本文提出的 异构网络融合架构中的关键细节进行了研究与设计，接着研究与设计了异构网络融合架构
3、的 关键技术，包括登记注册、路由查询流程的仿真模拟、感知模块的设计、SIP 中的 NAT 穿越 的设计与实现，最后针对本文提出异构网络融合方案搭建验证平台。 关键字：异构网络，软交换，多模无线接入服务器，路由 南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRACT II ABSTRACT Heterogeneous network is to connect the different communication modes together, to achieve interoperability between the different communication equipments, wh
4、ich using the complementary nature of many networks to provide users with convenient access security mechanisms and better service properties. the fast development of Current wireless broadband communications technology,the business diversity and the growing demand for personalized decision decide t
5、hat heterogeneous network-related technology has a high significance of application . This thesis describes an architecture of heterogeneous network convergence based on overall IP core network,which integrates different networks,such as cellular network、 WLAN、 UWB、 Bluetooth and Internet. The hardw
6、are and software scheme of network-related mode-aware module, Multi-Mode Wireless Access Server (MMWAS), routing and QoS guarantee is presented. Finally, the communication platform based the architecture, which is made of network devices, multi-mode terminals and MMWAS, is introduced. Test and verif
7、ication show that SMS, voice and file communications can be realized between terminals with different wireless communication modes. This paper first introduces the features and developing status of the integration of heterogeneous networks, and then analysis the current several heterogeneous network
8、s architecture: IP-based integration framework for heterogeneous wireless networks, The network architecture combined by TD-SCDMA and WiMAX, heterogeneous wireless networks based on The structure of MESH. And then we proposed a new systems integration of heterogeneous networks combined with the wire
9、less sensing technology, wireless mesh network technology and soft switching technology. Then we research and design the key details of the heterogeneous networks architecture, and then we research and design key technologies such as the registration and query process simulation, design for percepti
10、on modules, Research of SIP traversal NAT, .Finally we build verification platform for this heterogeneous networks. Keywords: Heterogeneous Network, Soft Switch, Multi-Mode Wireless Access Server, Routing 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写
11、过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：_ 日期：_ 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送 交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论 文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。 论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。 研究生签名：_ 导师签名：_ 日期：
12、_ 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第一章第一章 绪论绪论 1.1 论文的研究背景及意义论文的研究背景及意义 随着对无线网络带宽的更高追求以及业务的多样化， 网络模式越来越复杂，从提供全球 漫游和无缝接入的 3G，到提供局域网和城域网的 WLAN 和 WIMAX，再到提供机与机（或 设备与设备）之间短距离无线传输的 UWB、Bluetooth、Zigbee、RFID 等，无线通信网络多 样化的发展格局日益显现。不同的技术发挥不同的作用，从而全面满足用户多样化的信息通 信需求。将现有的无线网络按照其覆盖范围大概可以分为五类：1、卫星通信网络；2、无线 广域网（如 2G、3G） ；3、无
13、线城域网(如 IEEE 802.16、802.20)；4、无线局域网(如 IEEE802.11a/b/g/n)；5、无线个域网(如 IEEE802.15)。图 1-1 描绘了这五种网络重叠覆盖的场 景示意图，从图 1-1 可预测，多种无线网络技术并行快速发展必将导致在同一个热点区域被 两种甚至两种以上的无线网络重叠覆盖。 图 1-1 异构无线网络重叠覆盖场景示意 图 1-1 中不同的通信网络之间相对独立，难以互联互通，单一模式的通信设备很容易成 为信息孤岛。而到目前为止还没有哪个移动通信系统能够满足人们所有通信需求。用户和市 场的需求激励研究人员去探讨实现这种通信要求的可能性。但是废弃目前各种
14、无线网络的接 入机制去开辟一种全新的统一的终极机制也是不现实的，因为现在的网络投资非常大，废弃 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 2 意味着巨大的浪费，另外重新部署新的统一的体系需要很大的人力物力，这是不现实的1， 因此未来的移动通信系统发展并不是建立一个崭新的具备各种完善功能的网络，而是要考虑 在多种无线网络间保持通信的连续性，解决不同通信模式之间的互联互通。异构网络就是将 各种不同通信模式连接在一起、实现不同模式通信设备之间的互联互通的网络2。异构网络 必然是要利用众多网络的互补特性3来为用户提供方便安全的接入机制和更好的服务特性。 如何将这些网络融合在一起、实现互联互通、多网
15、协同工作、提供覆盖广、带宽高、移动高 且费用低廉的接入服务，将是下一代通信系统行业产业链上的各个环节所共同关注的问题。 从上面的叙述可知，无线宽带通信技术的快速发展，用户业务多样化、个性化需求的不断增 长决定了异构网络融合相关技术研究具有很高的理论价值以及应用意义。 1.2 异构网络融合的关键技术及研究现状异构网络融合的关键技术及研究现状 1.2.1 异构网络融合的关键技术 异构无线网络融合的实现是一个非常复杂的系统工程， 随着新应用和新业务的不断涌现， 技术方面的复杂性也在不断的增加。 异构网络融合的关键技术主要集中在如下几个方面： 一、 异构网络融合的架构和理论模型45：网络的异构性和业务种类的多样性对无缝融合 的网络架构设计提出了更高的要求。在技术方面，为了支持全球漫游，下一代移动通信网络 必须能够完全兼容无线设备的各种基本结构，并且保持高度的灵活性。要实现真正意义上的 异构网络融合，需要首先设计异构网络融合的理论模型，合理选择网络的互联互通的接口。 由于通信网络是现代社会提供信息交流的基础设施，虽然各种网络互联互通方面已有大量研 究成果，尤其以蜂窝移动网络作为广域覆盖和无线局域网作为热点嵌入的网络互联方案为研 究热点。但目前为止，还没有见到有关通用的异构网络协同工作的参考模型或体系结构的文 献报道。 二、 异构网络的移动性管理67： 未来无线网络是一种基于全lP技术
