第壹代模擬蜂窩系統(1G)於20世紀80年代開始大規模民用，主要用於提供模擬語音業務。采用了模擬語音調制技術和頻分多址(FDMA)技術，數據傳輸速率約為2.4kbps，代表系統有北美的高級移動電話服務(AMPS)、英國的全接入通信系統(TACS)和北歐移動電話(NMT)等。由於傳輸帶寬的限制，不能長距離漫遊，只是壹個區域性的移動通信系統。此外，第壹代通信系統的缺點還包括格式太多且不兼容，容量有限，保密性差，通信質量低。因此，它促進了第二代數字移動通信系統(2G)的發展。
第二代數字移動通信系統完成了從模擬到數字的轉變，從而為用戶提供數字語音服務。第二代移動通信技術可以分為兩種類型。首先是基於時分多址(TDMA)的全球移動通信系統(GSM)和基於碼分多址(CDMA)的IS-95系統(例如CDMA one)。
第三代移動通信系統(3G)是從日益成熟的第二代移動通信系統發展而來的，其目的是提供高速數據的蜂窩移動通信技術。3G技術標準主要有四個:歐洲電信標準協會，ETSI提出的WCDMA)，華北提出的CDMA 1演進而來的CDMA2000，具有知識產權的時分同步碼分多址(TD-SCDMA)，2007年國際電信聯盟(ITU)會議通過的微波接入全球互通(WiMAX)。第三代移動通信的最高數據傳輸速率可以達到2Mbps，因此可以提供相當高速的數據傳輸服務，例如多媒體、視頻和數據。
長期演進(LTE)是3G的演進，采用的主要技術是正交頻分復用(OFDM)和MIMO(多輸入多輸出)，可以在20MHz的帶寬內提供50Mbps的上行鏈路和65，438+000 Mbps的下行鏈路峰值速率。LTE也被稱為3.9G移動通信技術。LTE-Advanced是LTE的升級版，被稱為4G標準。它有兩個標準，壹個是TDD，TD-SCDMA可以演進到TDD，HSPA+(高速分組接入)直接進入LTE，壹個是FDD，WCDMA可以演進到FDD。
第四代移動通信系統(4G)不僅提供了更高的帶寬，而且保證了任何人可以在任何時間、任何地點、以任何方式與任何人進行通信，用戶無需考慮網絡傳輸的實現細節。從GSM到第四代，所有技術不可能壹蹴而就，這些技術會同時存在，為用戶提供服務。為了實現第四代移動通信的目標，有必要將這些不同的無線通信系統集成起來，形成壹個異構無線網絡(HWNs)通信系統，從而為用戶提供無縫切換和服務質量(QoS)保證。因此，下壹代移動通信網絡將是壹個異構網絡，異構網絡的融合是下壹代網絡研究的重點，也是本文的主要內容。
寬帶無線接入(BWA)是繼2000年出現1990便攜式無線電話和Wi-Fi(無線保真)之後的第三次無線革命。BWA是壹種在廣域範圍內提供高速無線互聯網接入或計算機網絡接入的技術。寬帶無線接入技術的數據速率大致相當於壹些有線網絡，如非對稱數字用戶線(ADSL)或電纜調制解調器，因此通常是有線接入網的重要補充。幾種重要的寬帶無線接入技術包括WLAN(無線局域網)、WiMAX技術和WiBro(無線寬帶)。WLAN通過擴頻或OFDM技術連接兩個或兩個以上的終端設備，通過接入點連接到寬帶互聯網。大多數無線局域網技術都基於IEEE802.11標準。無線局域網的優點包括它的低成本和高傳輸速度。由於WLAN工作在非授權頻段，WLAN的發射功率很小，覆蓋範圍只有100米左右，可以為用戶在小範圍內移動時提供網絡的接入。WiMAX可以在大範圍內提供高速數據服務，傳輸速率達到每秒30到40兆比特，2065，438+065，438+0年提高到65，438+0千兆比特/秒，最大覆蓋半徑可達50km。此外，WiMAX可以支持部分低速移動用戶，並且可以提供多種服務，資費也高於WLAN。BWA具有建網速度快、運營成本低、維護方便等優勢，因此發展非常迅速，為推進泛在互聯網接入、加強公共服務奠定了重要基礎。表1.1給出了WLAN、WiMAX、Wibro三種寬帶無線接入技術的主要參數；表1.2給出了三種3G技術的主要參數，即UMTS(通用移動通信系統)、EV-DO(僅演進數據)和HSDPA(高速數據鏈路分組接入)。對比這兩張表，我們可以看出BWA與3G技術有很大不同。例如，BWA支持每秒幾十兆的數據傳輸速率，而3G只有每秒幾兆。從覆蓋範圍可以看出，3G網絡的覆蓋範圍大於BWA網絡；從移動性上也可以看出，3G網絡是支持高速移動用戶的。所以可以看出，每種網絡都有其優缺點。
表1.1寬帶無線接入技術主要參數WLAN WiMAX WiBro峰值速率802.11a，G = 54 Mbps dl:70 Mbps dl:18.4 Mbps dl:602.11b = 11 Mbps ul:70 Mbps ul:6.65438+802.16e目標市場家族/企業家族/企業家族/企業主要參數表1.2 3G技術UMTS EV-DO HSDPA峰值速率DL:2 Mbps DL:3.1 Mbps DL:14 Mbps UL:2 Mbps UL:1.2 Mbps UL:2 Mbps帶寬5MHz 65。438+0.25GHz 5MHz多址CDMA CDMA雙工FDD FDD FDD高移動性高覆蓋區域big big big協議標準3GPP目標市場public * * * public * * public * * *下壹代無線網絡之所以是異構無線網絡融合的重要原因是，在異構網絡融合的基礎上，用戶可以根據自己的特點(如車載用戶)、業務特點(如高實時性要求)和網絡特性選擇合適的網絡並提供更好的QoS。壹般來說，廣域網覆蓋面積大，但數據傳輸速率低，而局域網正好相反。因此，在實際應用中，多模終端可以根據自身的業務特點和移動性選擇合適的網絡接入。與以前的同構網絡不同，在異構網絡環境下，用戶可以選擇壹個服務成本低的網絡，同時滿足自己的接入需求。這是因為這些異構網絡具有互補的特性，這使得異構網絡的集成非常重要。因此，壹些組織提出了不同的網絡融合標準，如3GPP(第三代合作夥伴計劃)、MIH(IEEE 802.21媒體獨立切換工作組)和ETSI(歐洲電信標準協會)。
無線資源管理(RRM)是異構網絡中的壹個重要研究課題。RRM的目標是有效利用有限的無線頻譜、傳輸功率和無線網絡基礎設施。RRM技術包括呼叫許可控制(CAC)、水平或垂直切換、負載平衡、信道分配和功率控制。3GPP提出了公共無線資源管理(Common Radio Resource Management，CRRM)，利用CRRM服務器監控不同接入網絡的信息，合理調度異構網絡中的無線資源。除了合作無線電資源管理算法，還有聯合無線電資源管理(JRRM)。這些技術實際上為異構網絡提供了壹個統壹的管理平臺，以達到合理利用無線資源的目的。
網絡選擇算法是無線資源管理的研究熱點。網絡選擇算法通常可以分為呼叫接入網絡選擇算法和垂直網絡切換選擇算法。同構網絡的接入和切換主要考慮接收信號的強度，而異構網絡需要考慮不同接入網絡之間的差異，所以需要考慮的因素很多，接收信號的強度只是其中之壹，其他因素還有數據傳輸速率、價格、覆蓋、實時性能、用戶移動性等。這些都是站在用戶角度考慮的。如果從網絡方面考慮，會涉及到提高系統吞吐量，降低阻塞率，均衡負載。因此，網絡選擇在異構網絡集成中起著至關重要的作用。本文的下壹部分將主要討論異構網絡系統模型、無線資源管理、網絡性能優化和網絡選擇算法。