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[编者按] 以向个人提供始终最佳业务体验(ABE)为动力的移动通信与泛在网络的协同与融合，构成移动泛在业务环境(MUSE)，代表了下一代移动无线互联网络的重要发展方向。MUSE的研究将涉及计算模式体系、业务平台体系、运营体系和终端构成体系的融合，这些都将涉及对新型网络架构、控制方式、管理方式以及度量方法的探索与革新。网络资源的变迁，促使网络计算模式发生变化。为了使读者对移动泛在业务环境有所了解，本讲座将分3期对MUSE模型进行介绍：第1期介绍了MUSE的产生背景，以及未来MUSE发展的愿景模型；第2期介绍了MUSE模型中业务实现的关键技术及设计原则；本期将介绍MUSE模型中的网络构架，网络的关键技术及设计原则。
基金项目：国家自然基金项目(60632030)
7 MUSE的网络架构
未来网络在网络层实现全IP化的趋势已经非常明显，各个标准化组织都在将它的体系结构向全IP发展。在网络层以下，众多的无线接入网络以一个异构并存的方式在共同发展，不存在一个统一的趋势。无线接入网络在不同的覆盖区域具有不同的地域优势，高带宽的无线局域网(WLAN)在咖啡厅、机场候机楼等热点地区的应用逐渐普及；在广域环境中，蜂窝技术以其强大的移动性仍处在主流地位；个人环境中，以超宽带(UWB)为代表的各种近距离、低功率的宽带无线通信技术已经崭露头角。随着新应用的驱动，未来还将出现更多的技术，未来将是一个多元化的接入网时代，没有统一的空中接口技术和组网方式。
网络技术多样化的原因在于各种无线通信技术都有各自的特点，没有一种技术可以在任何条件下满足用户的所有需求。例如第三代蜂窝网络能让用户即使在数百公里每小时的高速运动中仍然接收到连续稳定的语音业务，却无法为用户在静止状态下提供数十兆比特每秒的Internet网络访问；UWB技术可以提供在几米范围内的吉比特级的传输速率，却不能提供大范围的覆盖。组网方式的不同、传输技术的差异，使得各种技术都将在未来的无线通信领域占据一席之地。
因此，异构的共存是未来网络系统的基本特征之一。既然最终各种技术必将共生，那么就有必要从业务提供的角度从整体上对各种技术物种的共生关系进行规划与设计，通过新的体系结构支持异构技术群体的和谐发展，使网络走向有机的融合。
网络协同融合正是移动泛在业务环境(MUSE)的核心思想之一。在MUSE中，通信系统通过各个异构子网络的协同，能够支持不同程度的移动与无缝的连接；同时，泛在智能的终端设备以及传感器网络还能够充分交互环境及上下文信息，诸如个体偏好，用户身体状况、情绪，周围环境的温度、湿度等信息，支持信息空间与物理空间的融合。
在需求的作用下，属性复杂、内容多元化的异质子系统融合将是一个过程，大致说来将分为3个阶段：
第一阶段是网络逐步从隔离态走向互通态。这个阶段的关键问题是实现异构系统互通。互通的层面将涉及业务层、网络控制中间件层和接入层等各个层面。第二阶段是异构互联系统从互通态走向协同态，即形成协同网络。协同从某种意义上就是意味着对于分离的、局部的优势能力与资源进行联合的、有序的整合。因此，一旦形成协同，本身就意味着对资源的优化使用。协同的优势将通过协同业务提供表现出来，体现在对于移动泛在设备资源、计算资源与物理资源的综合运用。接下来进入第三阶段，整体影响局部。协同网络作为整体影响子系统的特征，子系统又会影响整体系统，交互的作用使得协同网络进入可进化的优化发展阶段。开放的协同系统会引入更多的异构实体加入到协同系统中来，不断扩张的结果是形成一个复杂巨系统。通过协同，系统涌现出自愈、自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列新的方式。网络演化的结果是出现更多的智能性，以提供有效服务为目标，呈现有序的总体增长。
从用户角度出发的MUSE参考模型如图5所示，主要功能要素为：用户、终端业务环境(TSE)、网络业务环境(NSE)和业务。
NSE包容了各种各样的异构网络，通过协同桥接终端业务环境与业务。在NSE中，异构的网络充分融合并形成协同的自适应、自组织、自管理的网络环境。NSE将根据TSE提供的上下文信息以及用户的偏好进行网络环境的适配，进行高效跨域的资源分配与无缝的业务提供，以向用户提供最佳业务体验。NSE将在其边缘与大量具有典型自组织特色的终端环境交互融合，多个层次上的联合控制与互相支持将为多种丰富的个性化业务提供创造巨大的空间。NSE还将提供开放的平台以推动丰富多样的以用户为中心的业务的快速开发与部署。
8 NSE面临的技术挑战
实现一个全面融合的网络业务环境并非易事。主要的技术挑战来自以下几个方面：
(1)频谱资源的分配
未来的通信宽带需求增加，使得频谱资源变得非常紧张。然而，由于业务在时空分布的不均匀性，可通过频率重分配和频率动态分配结合业务需求进行频率资源的有效利用。
(2)异构无线网络的发现与选择
异构的网络属于不同的运营商或者个体，对于多模式终端而言，需要能够自动地识别当地的环境。对于无缝的异构切换而言，网络需要了解自身的异构邻居，目前没有这样的机制。在异构网络环境中，自动化的网络发现过程是非常意义的，因为运营商不可能对于自发存在的所有其他异构网络进行结构方面的拓扑配置。
网络选择也是融合网络中的重要问题，最佳业务体验(ABE)的目标意味着选择，用户最终通过选择网络而影响异构网中元素的整体分布。
(3)跨域网络的协同管理与控制
从用户的角度来说，无缝的通信需要网络之间能够彼此协同工作。而从运营的角度出发，对于不同异构子网络之间的资源优化也需要能够有新的控制机制实现不同归属域网络之间的协同管理与控制。协同管理与控制的内涵很广泛，对于移动性的管理、无线资源的管理以及安全的管理都可以纳入到这个范畴。MUSE体系需要一个灵活高效的信令系统作为支撑。
(4)软件无线电技术以及网络对于重构性的支持
软件无线电技术对于实现异构网络间的无缝互通提供了非常有吸引力的手段。此外，理论上软件无线电技术也为新的技术进步提供了方便的升级方法。然而这一技术真正走向实用化还有一定的距离。基站和终端都有可能采用软件无线电技术，如果这样的情况出现，就有可能出现网络整体重构优化的需求。
(5)空中接口技术之间的资源协同优化
多种的无线移动通信方式的共存将加剧对于频谱资源的争用情况。频谱在空间和业务上必然会出现不均衡的分布。通过频谱资源的协同调度可以优化整体的网络性能。资源协同优化还包括业务量的平衡调度、信道选择以及切换关系的选择等。
(6)计费模式与通信模式互控
多种类型的通信技术意味着多种类型的服务和成本关系，也就意味着不同种类的资费关系。用户总是会选择资费低的通信方式，而价格将成为网络运营的杠杆。由于无线技术在空间上的重叠的部署，价格与通信模式的互控方式显得更加细粒度化和紧密化。
(7)网络的自管理自控制技术
网络的异构性带来网络管理的复杂性。而在MUSE环境中，除了异构性问题之外，受用户移动性的影响，网络还必须处理与所谓即时网络的协同问题，如果这些动态的过程都需要人参与几乎是不可能的。对网络控制和管理提出的问题是如何让人尽量少地参与网络管理与控制，通过网络之间的自调整自管理来达到网络运行状态的平衡。
(8)安全与信任
跨归属域节点与网络的协同工作需要建立安全与信任关系。而许多状态感知(Situation Aware)的新业务的提供也可能与维护用户的私密性产生冲突。这种跨域的安全与信任问题是建立在域间的协商关系之上的，涉及通信控制的各个层面。另外，在异构环境中，还需要在不同的安全方式下实现相互的适配与转换。
(9)环境整体的协同
当前核心网络并不支持异构域之间的管理与控制，也不支持网络化的终端业务环境。对于业务支撑平台而言，不能够支持这样的跨域协同或任务分担。接入网络之间在资源管理以及路由和移动性管理需要与核心网络在功能上能够协同。从构建MUSE体系的整体需求来看，需要划分层次，需要层间和域间的优化，来使得整个体系的协同更加高效。
9 MUSE网络及其关键技术
9.1 网络重构方面
重构技术是指针对无线接入环境的异构性特点，以异构资源的最优化使用和用户对业务的最优化体验为目标，综合可编程、可配置、可抽象的硬件环境以及模块化的软件设计思想，使网络和终端具备支持多种接入技术，且可灵活适配能力的技术。网络重构理论是以分布式系统理论为基础，研究面向多种接入技术、多种终端能力、多种业务需求并发的MUSE环境。具体来说包括如下相关技术的研究。
(1)系统可重构性技术
确定被重构对象所应具备的属性，包括重构组件的粒度、原子性和完整性，异构元素相似能力的等价性；MUSE系统的强分布性、移动性、开放性和安全性对重构系统设计的制约，网络的能力探测机制与方法。
(2)重构组件的命名规则
解决命名的全局性问题，建立异构名空间及其级别、名字解析、名字属性的资源变迁机制。
(3)基于网络的重构机制
终端重配置可以由终端发起也可以由网络发起。终端的智能化使得终端可以与网络、其他终端或者其他终端的新软件交互。需要定义为完成重配置任务在通信实体间进行交互的程序和信令，需要规范一个最小信令集合来控制重配置程序，即请求、控制和管理过程。
研究还包括以下几点：
从终端的角度对支持重配置过程的业务发现和隐含的无线中间件代理技术进行分析；
在动态频谱环境中对所需功能的频谱进行自动修改和RAT识别；
为垂直切换的协商开发通用的标准化协议；
鉴别无线中间件的需求和相应限制；
定义作为事务管理或交互管理的无线中间件业务；
最后建立一套完备的触发、发现、协商、共识、执行、释放的网络重构机制。
(4)端到端重构框架
定义重构策略执行框架；制订重构基本过程的信令交互以及组件间通信协议。
(5)优化重构
运用一定的选举算法和调度机制，达到资源利用最优、用户感受最优等优化目标。
(6)重构系统的资源管理
建立资源发现、资源记录等机制及一致性的全局资源状态访问机制。
9.2 资源分配方面
在资源分配方面，MUSE以可控可管的方式高效地利用异构网络资源，实现资源分配功能实体之间的协同工作机制。
9.2.1 MUSE中的RRM机制
首先将在现有的应用于单一移动网络环境下的无线资源管理(RRM)算法基础之上，研究充分利用异构网络重构能力和传输能力的RRM算法，在充分考虑用户体验的同时提高联合频谱利用率，然后进一步研究利用统一的RRM接口支持RRM功能实体之间的协同工作以及协议层间的协同工作的RRM机制。
RRM是一个复杂的过程，但在4G网络的部署中又是必不可少的。对于整个重配置决策过程的有效管理，RRM是发挥重配置优势的必要条件。RRM包括动态的网络资源管理(诸如频谱等网络资源)，同时为异构无线接入体系中的不同接入网动态地分配业务流。
JRRM可以定义为一组网络的控制机制的集合。它们能够支持智能的呼叫和会话接纳控制，业务、功率的分布式处理，从而实现无线资源的优化使用和系统的容量最大化的目标。这些机制同时应用多种接入技术，并需要可重配置/多模终端的支持。
此外，在JRRM中还定义了层次化无线资源管理(HRRM)的方法。HRRM利用接入技术的通用核心功能的优势，能够使用内建的模块构造完整的协议栈。
目前的频谱分配方法相对固定，无法动态地为不同的接入技术分配频带。但是，异构技术的共存和协同使灵活、动态的频谱管理成为可能。固定频带再也无需固定地分配给特定的接入技术，相反，通过智能的管理机制，频带的动态分配能够实现各接入技术容量的最大化和干扰的最小化。
具体来说，RRM包括以下内容：
(1)基于重构理论的动态自适应RRM算法：能够充分利用自适应编码、自适应调制、自适应天线技术，并与具有可重构性的终端协同工作的动态自适应RRM算法。
(2)支持异构网络的通用RRM算法：设计能够整合不同空中接口的RRM算法以充分利用各个异构网络的无线资源。包括基于分布式RRM代理的互操作和同时应用于异构网络的通用RRM算法两种策略。
(3)异构网络下RRM算法的评估机制：建立全新的评估机制来对无线资源的使用进行综合估计，获得联合无线资源利用率。
(4)RRM算法与移动IP QoS机制的交互：设计异构网络下RRM算法对移动IP中QoS机制的支持方法，以及RRM实体与带宽代理的交互策略。
(5)无线资源管理算法在MUSE中的验证：包括对RRM算法效率的仿真研究，RRM算法评估机制的验证。
9.2.2 MUSE中的QoS机制
MUSE中服务质量保障机制包括QoS机制的交互性、异构接入网络之间的QoS。具体内容如下：
(1)基于ABE的多域通用QoS机制：在描述网络、终端、业务的上下文信息的基础之上，采用接入控制、资源预留、流量探测、多协议层间协同资源分配等策略，构建跨越异构接入网络的通用QoS机制，在为用户提供最佳业务体验、保证聚合流服务质量的同时提高网络资源利用率。
(2)不同QoS机制的互操作性：通过对不同网络资源分配功能实体之间交互过程的研究，提供异构网络之间的带宽、时延、资源成本的协同管理策略。
(3)QoS支持协议：改进已有的QoS支持协议或者设计全新的QoS支持协议以支持MUSE中的跨越异构网络、跨越多协议层的协同资源管理机制。
(4)QoS机制在MUSE中的验证：包括对QoS机制的仿真研究，以及相应协议流程的完备性验证。
9.3 协同控制机制与方法
在研究异构的核心网和接入网之间无缝的连接性、可控性基础上，MUSE中的协同控制机制和方法实现异构网络环境下智能、准确和可靠的协同控制，其中主要部分为针对MUSE中的移动管理。
在MUSE中，需要支持异构网络的移动性管理机制来提供包括漫游管理、切换管理、寻呼管理等功能在内的通用移动性管理功能。首先要设计典型移动通信网络之间的移动性管理机制，在此基础之上建立通用的支持异构网络环境的移动性管理机制，最后将这些机制在MUSE环境下进行验证。具体内容包括：
(1)基于ABE的切换机制：充分利用网络、终端、业务的上下文信息，以ABE为目标、同时兼顾最优联合资源使用的切换管理机制。设计能够考虑用户体验、当前网络状况、当前终端能力、当前业务使用状况等因素，来综合决定最优的切换时机、切换选择、资源预留时机与预留机制的切换算法。
(2)基于异构网络描述参数的漫游管理和寻呼管理机制：充分利用异构网络描述参数的最优化漫游管理和寻呼管理机制，特别是利用不同网络进行联合寻呼时的寻呼代价、联合寻呼问题，以及异构网络之间漫游管理机制的互通性与可重构性问题。
(3)同时支持结构化网络和自组织网络的移动性管理：兼容结构化网络和自组织网络之间进行切换、漫游、寻呼的移动性管理机制。
(4)异构网络切换中的安全机制：包括各异构网中用户的统一管理机制、各服务提供商对用户验证的协同机制、用户认证过程的算法及机制、统一的安全切换管理机制。
(5)移动性管理协议研究：改进已有的移动性管理协议或设计全新的移动性管理协议，以支持MUSE中的移动性管理。
(6)支持异构网络环境的移动性管理机制在MUSE中的验证：包括对切换算法实现效率的仿真研究，对移动性管理信令代价的仿真研究，以及移动性管理协议完备性的验证。
10 参考文献
[1] JI Yang, ZHANG Ping, WANG Xu. MUSE and ABE concept [C]//Proceedings of WWRF11,Jun 10-11,2004, Oslo, Norway. 2004.
[2] EILERS K, HANRAHAN H E. A TINA implementation for controlling streamed voice services [C]//Proceedings of the 3rd Southern African Telecommunication Networks and Applications Conference [SATNAC2000], Sep 11-13, Stellenbosch, South Africa. 2000.
[3] OMA [EB/OL]. http://www.openmobilealliance.org/.
[4] OSA Specification Overview [EB/OL].
http://portal.etsi.org/docbox/TISPAN/Open/OSA/Overview.html.
[5] 3GPP Technical Specification 23.057, Mobile Execution Environment (MExE)/Functional description/Stage 2, V6.2.0 [S]. 2003.
[6] 3GPP TS 23. 078-2001. Customized applications for mobile network enhanced logic (CAMEL) phase 3 Stage 2 [S]. 2001.
[7] ETSI ES2019152122001. The Parlay Group, Open Service Access: API; Part1: Overview, Version 1.1.1 [S]. 2001.
[8] CORBA [EB/OL]. http://www.corba.org.
[9] 张平, 纪阳. 移动泛在业务环境及其体系架构设计的挑战 [J]. 北京邮电大学学报, 2005,28(5):1-3,37.
(续完)
收稿日期：2006-11-20
基金项目：国家自然基金项目(60632030)
7 MUSE的网络架构
未来网络在网络层实现全IP化的趋势已经非常明显，各个标准化组织都在将它的体系结构向全IP发展。在网络层以下，众多的无线接入网络以一个异构并存的方式在共同发展，不存在一个统一的趋势。无线接入网络在不同的覆盖区域具有不同的地域优势，高带宽的无线局域网(WLAN)在咖啡厅、机场候机楼等热点地区的应用逐渐普及；在广域环境中，蜂窝技术以其强大的移动性仍处在主流地位；个人环境中，以超宽带(UWB)为代表的各种近距离、低功率的宽带无线通信技术已经崭露头角。随着新应用的驱动，未来还将出现更多的技术，未来将是一个多元化的接入网时代，没有统一的空中接口技术和组网方式。
网络技术多样化的原因在于各种无线通信技术都有各自的特点，没有一种技术可以在任何条件下满足用户的所有需求。例如第三代蜂窝网络能让用户即使在数百公里每小时的高速运动中仍然接收到连续稳定的语音业务，却无法为用户在静止状态下提供数十兆比特每秒的Internet网络访问；UWB技术可以提供在几米范围内的吉比特级的传输速率，却不能提供大范围的覆盖。组网方式的不同、传输技术的差异，使得各种技术都将在未来的无线通信领域占据一席之地。
因此，异构的共存是未来网络系统的基本特征之一。既然最终各种技术必将共生，那么就有必要从业务提供的角度从整体上对各种技术物种的共生关系进行规划与设计，通过新的体系结构支持异构技术群体的和谐发展，使网络走向有机的融合。
网络协同融合正是移动泛在业务环境(MUSE)的核心思想之一。在MUSE中，通信系统通过各个异构子网络的协同，能够支持不同程度的移动与无缝的连接；同时，泛在智能的终端设备以及传感器网络还能够充分交互环境及上下文信息，诸如个体偏好，用户身体状况、情绪，周围环境的温度、湿度等信息，支持信息空间与物理空间的融合。
在需求的作用下，属性复杂、内容多元化的异质子系统融合将是一个过程，大致说来将分为3个阶段：
第一阶段是网络逐步从隔离态走向互通态。这个阶段的关键问题是实现异构系统互通。互通的层面将涉及业务层、网络控制中间件层和接入层等各个层面。第二阶段是异构互联系统从互通态走向协同态，即形成协同网络。协同从某种意义上就是意味着对于分离的、局部的优势能力与资源进行联合的、有序的整合。因此，一旦形成协同，本身就意味着对资源的优化使用。协同的优势将通过协同业务提供表现出来，体现在对于移动泛在设备资源、计算资源与物理资源的综合运用。接下来进入第三阶段，整体影响局部。协同网络作为整体影响子系统的特征，子系统又会影响整体系统，交互的作用使得协同网络进入可进化的优化发展阶段。开放的协同系统会引入更多的异构实体加入到协同系统中来，不断扩张的结果是形成一个复杂巨系统。通过协同，系统涌现出自愈、自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列新的方式。网络演化的结果是出现更多的智能性，以提供有效服务为目标，呈现有序的总体增长。
从用户角度出发的MUSE参考模型如图5所示，主要功能要素为：用户、终端业务环境(TSE)、网络业务环境(NSE)和业务。
NSE包容了各种各样的异构网络，通过协同桥接终端业务环境与业务。在NSE中，异构的网络充分融合并形成协同的自适应、自组织、自管理的网络环境。NSE将根据TSE提供的上下文信息以及用户的偏好进行网络环境的适配，进行高效跨域的资源分配与无缝的业务提供，以向用户提供最佳业务体验。NSE将在其边缘与大量具有典型自组织特色的终端环境交互融合，多个层次上的联合控制与互相支持将为多种丰富的个性化业务提供创造巨大的空间。NSE还将提供开放的平台以推动丰富多样的以用户为中心的业务的快速开发与部署。
8 NSE面临的技术挑战
实现一个全面融合的网络业务环境并非易事。主要的技术挑战来自以下几个方面：
(1)频谱资源的分配
未来的通信宽带需求增加，使得频谱资源变得非常紧张。然而，由于业务在时空分布的不均匀性，可通过频率重分配和频率动态分配结合业务需求进行频率资源的有效利用。
(2)异构无线网络的发现与选择
异构的网络属于不同的运营商或者个体，对于多模式终端而言，需要能够自动地识别当地的环境。对于无缝的异构切换而言，网络需要了解自身的异构邻居，目前没有这样的机制。在异构网络环境中，自动化的网络发现过程是非常意义的，因为运营商不可能对于自发存在的所有其他异构网络进行结构方面的拓扑配置。
网络选择也是融合网络中的重要问题，最佳业务体验(ABE)的目标意味着选择，用户最终通过选择网络而影响异构网中元素的整体分布。
(3)跨域网络的协同管理与控制
从用户的角度来说，无缝的通信需要网络之间能够彼此协同工作。而从运营的角度出发，对于不同异构子网络之间的资源优化也需要能够有新的控制机制实现不同归属域网络之间的协同管理与控制。协同管理与控制的内涵很广泛，对于移动性的管理、无线资源的管理以及安全的管理都可以纳入到这个范畴。MUSE体系需要一个灵活高效的信令系统作为支撑。
(4)软件无线电技术以及网络对于重构性的支持
软件无线电技术对于实现异构网络间的无缝互通提供了非常有吸引力的手段。此外，理论上软件无线电技术也为新的技术进步提供了方便的升级方法。然而这一技术真正走向实用化还有一定的距离。基站和终端都有可能采用软件无线电技术，如果这样的情况出现，就有可能出现网络整体重构优化的需求。
(5)空中接口技术之间的资源协同优化
多种的无线移动通信方式的共存将加剧对于频谱资源的争用情况。频谱在空间和业务上必然会出现不均衡的分布。通过频谱资源的协同调度可以优化整体的网络性能。资源协同优化还包括业务量的平衡调度、信道选择以及切换关系的选择等。
(6)计费模式与通信模式互控
多种类型的通信技术意味着多种类型的服务和成本关系，也就意味着不同种类的资费关系。用户总是会选择资费低的通信方式，而价格将成为网络运营的杠杆。由于无线技术在空间上的重叠的部署，价格与通信模式的互控方式显得更加细粒度化和紧密化。
(7)网络的自管理自控制技术
网络的异构性带来网络管理的复杂性。而在MUSE环境中，除了异构性问题之外，受用户移动性的影响，网络还必须处理与所谓即时网络的协同问题，如果这些动态的过程都需要人参与几乎是不可能的。对网络控制和管理提出的问题是如何让人尽量少地参与网络管理与控制，通过网络之间的自调整自管理来达到网络运行状态的平衡。
(8)安全与信任
跨归属域节点与网络的协同工作需要建立安全与信任关系。而许多状态感知(Situation Aware)的新业务的提供也可能与维护用户的私密性产生冲突。这种跨域的安全与信任问题是建立在域间的协商关系之上的，涉及通信控制的各个层面。另外，在异构环境中，还需要在不同的安全方式下实现相互的适配与转换。
(9)环境整体的协同
当前核心网络并不支持异构域之间的管理与控制，也不支持网络化的终端业务环境。对于业务支撑平台而言，不能够支持这样的跨域协同或任务分担。接入网络之间在资源管理以及路由和移动性管理需要与核心网络在功能上能够协同。从构建MUSE体系的整体需求来看，需要划分层次，需要层间和域间的优化，来使得整个体系的协同更加高效。
9 MUSE网络及其关键技术
9.1 网络重构方面
重构技术是指针对无线接入环境的异构性特点，以异构资源的最优化使用和用户对业务的最优化体验为目标，综合可编程、可配置、可抽象的硬件环境以及模块化的软件设计思想，使网络和终端具备支持多种接入技术，且可灵活适配能力的技术。网络重构理论是以分布式系统理论为基础，研究面向多种接入技术、多种终端能力、多种业务需求并发的MUSE环境。具体来说包括如下相关技术的研究。
(1)系统可重构性技术
确定被重构对象所应具备的属性，包括重构组件的粒度、原子性和完整性，异构元素相似能力的等价性；MUSE系统的强分布性、移动性、开放性和安全性对重构系统设计的制约，网络的能力探测机制与方法。
(2)重构组件的命名规则
解决命名的全局性问题，建立异构名空间及其级别、名字解析、名字属性的资源变迁机制。
(3)基于网络的重构机制
终端重配置可以由终端发起也可以由网络发起。终端的智能化使得终端可以与网络、其他终端或者其他终端的新软件交互。需要定义为完成重配置任务在通信实体间进行交互的程序和信令，需要规范一个最小信令集合来控制重配置程序，即请求、控制和管理过程。
研究还包括以下几点：
从终端的角度对支持重配置过程的业务发现和隐含的无线中间件代理技术进行分析；
在动态频谱环境中对所需功能的频谱进行自动修改和RAT识别；
为垂直切换的协商开发通用的标准化协议；
鉴别无线中间件的需求和相应限制；
定义作为事务管理或交互管理的无线中间件业务；
最后建立一套完备的触发、发现、协商、共识、执行、释放的网络重构机制。
(4)端到端重构框架
定义重构策略执行框架；制订重构基本过程的信令交互以及组件间通信协议。
(5)优化重构
运用一定的选举算法和调度机制，达到资源利用最优、用户感受最优等优化目标。
(6)重构系统的资源管理
建立资源发现、资源记录等机制及一致性的全局资源状态访问机制。
9.2 资源分配方面
在资源分配方面，MUSE以可控可管的方式高效地利用异构网络资源，实现资源分配功能实体之间的协同工作机制。
9.2.1 MUSE中的RRM机制
首先将在现有的应用于单一移动网络环境下的无线资源管理(RRM)算法基础之上，研究充分利用异构网络重构能力和传输能力的RRM算法，在充分考虑用户体验的同时提高联合频谱利用率，然后进一步研究利用统一的RRM接口支持RRM功能实体之间的协同工作以及协议层间的协同工作的RRM机制。
RRM是一个复杂的过程，但在4G网络的部署中又是必不可少的。对于整个重配置决策过程的有效管理，RRM是发挥重配置优势的必要条件。RRM包括动态的网络资源管理(诸如频谱等网络资源)，同时为异构无线接入体系中的不同接入网动态地分配业务流。
JRRM可以定义为一组网络的控制机制的集合。它们能够支持智能的呼叫和会话接纳控制，业务、功率的分布式处理，从而实现无线资源的优化使用和系统的容量最大化的目标。这些机制同时应用多种接入技术，并需要可重配置/多模终端的支持。
此外，在JRRM中还定义了层次化无线资源管理(HRRM)的方法。HRRM利用接入技术的通用核心功能的优势，能够使用内建的模块构造完整的协议栈。
目前的频谱分配方法相对固定，无法动态地为不同的接入技术分配频带。但是，异构技术的共存和协同使灵活、动态的频谱管理成为可能。固定频带再也无需固定地分配给特定的接入技术，相反，通过智能的管理机制，频带的动态分配能够实现各接入技术容量的最大化和干扰的最小化。
具体来说，RRM包括以下内容：
(1)基于重构理论的动态自适应RRM算法：能够充分利用自适应编码、自适应调制、自适应天线技术，并与具有可重构性的终端协同工作的动态自适应RRM算法。
(2)支持异构网络的通用RRM算法：设计能够整合不同空中接口的RRM算法以充分利用各个异构网络的无线资源。包括基于分布式RRM代理的互操作和同时应用于异构网络的通用RRM算法两种策略。
(3)异构网络下RRM算法的评估机制：建立全新的评估机制来对无线资源的使用进行综合估计，获得联合无线资源利用率。
(4)RRM算法与移动IP QoS机制的交互：设计异构网络下RRM算法对移动IP中QoS机制的支持方法，以及RRM实体与带宽代理的交互策略。
(5)无线资源管理算法在MUSE中的验证：包括对RRM算法效率的仿真研究，RRM算法评估机制的验证。
9.2.2 MUSE中的QoS机制
MUSE中服务质量保障机制包括QoS机制的交互性、异构接入网络之间的QoS。具体内容如下：
(1)基于ABE的多域通用QoS机制：在描述网络、终端、业务的上下文信息的基础之上，采用接入控制、资源预留、流量探测、多协议层间协同资源分配等策略，构建跨越异构接入网络的通用QoS机制，在为用户提供最佳业务体验、保证聚合流服务质量的同时提高网络资源利用率。
(2)不同QoS机制的互操作性：通过对不同网络资源分配功能实体之间交互过程的研究，提供异构网络之间的带宽、时延、资源成本的协同管理策略。
(3)QoS支持协议：改进已有的QoS支持协议或者设计全新的QoS支持协议以支持MUSE中的跨越异构网络、跨越多协议层的协同资源管理机制。
(4)QoS机制在MUSE中的验证：包括对QoS机制的仿真研究，以及相应协议流程的完备性验证。
9.3 协同控制机制与方法
在研究异构的核心网和接入网之间无缝的连接性、可控性基础上，MUSE中的协同控制机制和方法实现异构网络环境下智能、准确和可靠的协同控制，其中主要部分为针对MUSE中的移动管理。
在MUSE中，需要支持异构网络的移动性管理机制来提供包括漫游管理、切换管理、寻呼管理等功能在内的通用移动性管理功能。首先要设计典型移动通信网络之间的移动性管理机制，在此基础之上建立通用的支持异构网络环境的移动性管理机制，最后将这些机制在MUSE环境下进行验证。具体内容包括：
(1)基于ABE的切换机制：充分利用网络、终端、业务的上下文信息，以ABE为目标、同时兼顾最优联合资源使用的切换管理机制。设计能够考虑用户体验、当前网络状况、当前终端能力、当前业务使用状况等因素，来综合决定最优的切换时机、切换选择、资源预留时机与预留机制的切换算法。
(2)基于异构网络描述参数的漫游管理和寻呼管理机制：充分利用异构网络描述参数的最优化漫游管理和寻呼管理机制，特别是利用不同网络进行联合寻呼时的寻呼代价、联合寻呼问题，以及异构网络之间漫游管理机制的互通性与可重构性问题。
(3)同时支持结构化网络和自组织网络的移动性管理：兼容结构化网络和自组织网络之间进行切换、漫游、寻呼的移动性管理机制。
(4)异构网络切换中的安全机制：包括各异构网中用户的统一管理机制、各服务提供商对用户验证的协同机制、用户认证过程的算法及机制、统一的安全切换管理机制。
(5)移动性管理协议研究：改进已有的移动性管理协议或设计全新的移动性管理协议，以支持MUSE中的移动性管理。
(6)支持异构网络环境的移动性管理机制在MUSE中的验证：包括对切换算法实现效率的仿真研究，对移动性管理信令代价的仿真研究，以及移动性管理协议完备性的验证。
10 参考文献
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(续完)
收稿日期：2006-11-20