管理论衡·
泛在网中的移动性管理技术
金 珊 赵 滨(上海贝尔软件股份有限公司，上海 201206)
摘 要:泛在网络将传统网络的概念扩展到更为宽广的领域，能够实现任何时间 (Anytime)、任何地点(Any-where)、任何人(Anyone) 、任何
物 (Anything)的通信网络.因此泛在网络中的移动性管理非常重要，是确保各类终端设备在不同网络中实现业务连续性的重要技术。
关键词:泛在网;移动性管理;业务连续性
1 引言
随着无线技术的进步，移动网络、智能终端以及应用环境
都呈现出了多样性。人们一直期待的广泛存在、无所不在的泛
在网络也日益成为现实。 ITU将泛在网络描述为物联网基础的
远景，泛在网涵盖了物联网、互联网、电信网、传感网等网络技
术，实现人与人之间、人与物之间、物与物之间的网络互联。
由于泛在网络技术包括各类无线技术 (3G、口E 、 GSM、
WLAN等等)以及各类有线网络技术的互联互通，因此研究各类
通信协议和技术中移动性管理以及业务连续性管理是提高用户
体验，确保业务质量，简化终端实现的重要内容。
本文针对泛在网络中技术的多样性，分析无线网络中、移
动应用场景下，不同无线网络间的互操作技术，多媒体业务的
连续性管理，介绍泛在网络中的移动性管理技术。
2 泛在网络中移动性管理的挑战
随着通讯的发展，用户要求多个终端设备协同为其提供信
息服务，然而这些终端设备可能跨越异构的通信业务网络，包
括蜂窝移动网、 InternetlX!Y、家庭网、固定电信网、广播电信
网，甚至是物联网，我们将这些网络统称为泛在网络。为了实现
这些异构终端设备的协同工作，需要考虑终端或用户在网络覆
盖范围内、移动场景下的业务连续性问题，网络需要具备持续
提供通信服务的能力，通信业务才能够得到一定的质量保障，
而不受网络接入技术变化的影响。
由于通信网络发展的持续性，目前的网络类型多样化，业
务特别是多媒体业务对质量体验的要求也日益增高，所以泛在
网中的移动性管理面临着来自技术、网络升级复杂性、终端实
现、以及应用业务实现等多方面的挑战。
移动性管理所面临的挑战
在不同的接入网络技术中，有多种不同的途径来完成对
一个用户或终端设备的接入。用户可以分别登陆到每一个接入
网，也可以接入不同网络的认证和授权机制，以允许用户或终端
设备无需多次登录而能在不同的接入网络之间移动。
比较好的移动性管理技术将不同接入网的登录、注册程序
紧密地联系在一起，用户在不同的接入网之间移动时不必关闭
或重新启动应用，既可以享受连续、流畅的业务服务。
过去几年，我们见证了移动数据流量指数级的增长。为了
充分利用有限而昂贵的频谱资源，无线移动网络也经历了从
GSM, 到WCDMA/TD-SDMA/CDMA2000，以及LTE的快速发展。与无
线接入技术发展相应部署的移动核心网络具有集中和层次化的
特点，在支持不同的无线接入网的移动性方面，面临着网络的
作者简介z 金珊，高工，硕士研究生，主研领域:通信技术:赵
滨，高工，博士研究生，主研领域:通信信息处理技术。
扩展、可靠性等多方面的挑战。随着WiFi的广泛部署，选择性的
实现无线蜂窝网的流量卸载，也是移动性管理需要支持的重要
技术。
业务连续性技术所面临的挑战
泛在网络能够为移动的终端提供可靠的服务，从而提供业
务连续性极为重要。然而在移动场景下，业务在不同的网络间
切换时，会遇到信令复杂、切换时延长、切换的目标小区业务过
荷等种种问题。而随着数字多媒体业务的发展，业务连续性从
方方面面影响着客户体验。所以，针对泛在网的这些特性，我们
必须提供一个开放的，有高度适应性的移动业务连续性技术，
以保证客户的传输业务的持续性和可靠性。
3 各类无线网络间的移动性管理和互操作技术
由于移动网络的复杂性，以及近年来网络的快速演进，在
支持泛在网络的移动性管理时，需要首先考虑各类无线网络间
如何实现系统间的互操作、控制业务的切换，提高用户体验，并
在一定的时延要求下完成业务和网络的切换，降低网络和终端
实现的复杂性。
无线网络闻的移动性管理技术
3. 1. 1 WCDMA/TD-SCDMA和GSM互操作技术
WCDMA/TD-SCDMA和GSM 互操作的基本工作模式有两种:
移动终端控制模式和网络控制模式。在移动终端控制模式下，
由移动终端来选择它将与哪个小区进行联系，当然网络可以通
过广播各种参数来影响该过程。在网络控制模式下，由网络来
通知移动终端与相应小区进行联系。
WCDMA/TD-SCDMA和GSM问切换性能的优化策略:判断
WCDM/TD- SCDMA和GSM系统间互操作质量的好坏主要标准是:
终端在网络间移动时，能否平滑地从一个网络切换到另一个网
络，避免断网或断话现象，实现业务的平滑切换。为此，可以进
行如下可能的优化:
(1)在进行小区选择时，除了无线链路质量外，网络还应该
考虑其他方面的情况，如当前己建立业务的负荷等。避免将业
务切换到→个负荷过载的小区。
(2)对于快速移动的移动终端，当存在一个可用的具有较大
覆盖范围的小区时，要通过对小区参数的合适配置，禁止它选
择覆盖范围较小的小区。
(3)对无线网络进行优化，特别是3G/4G网络，避免网络覆盖
的边界区域信号突然衰落，尽量实现覆盖区内部信号的连续覆
盖，减少信号盲区和弱区，尤其要避免人流较多处的信号盲区
和弱区。通过提高覆盖率，减少系统间的切换次数，提高系统
切换成功概率。
(4)正确的设置好WCDMA/TD-SCDMA与GSM小区的边界，对于
移动性管理能力的提高，降低系统间切换失败的可能性也非常
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有效。
3. 1. 2 LTE与2G/3G网络的互操作技术
随着LTE网络的逐步部署， LTE将与2G/3G网络长期共存，需
要实现业务的融合，以及不同网络间的互操作和移动性管理。
为了实现网络间的移动性管理，网络间的切换必不可少。
考虑到智能手机的广泛应用。 HTML5等新技术的进步，以及移动
用户对业务体验的要求，提出了如下实现切换的目标:
(1)在切换前后、以及切换过程中，实现QoS的保证
(2)网络切换不可过度消耗终端电池
(3)业务连续性的保证(切换需符合时延要求)
( 4)4G/3G/2G/CDMA各类网络间的无缝切换
LTE有以下三种类型的切换:
(l)LTE内部切换:发生在当前LTE节点内部的切换，即在MME
或SGW内的切换。
(2)LTE外部切换:发生在当前LTE节点外部的切换，即在不
同MME或SGW间的切换。
(3)不同无线接入网间的切换:与不同无线接入技术间的切
换，如与GSM/UMTS等网络间的切换
下图是最为复杂的不同接入网间切换的信令流程(以
EUTRA为例)
为业务锚点:或者实现基于移动IP的业务连续性解决方案，通
过移动IP协议中每个移动节点的"归属代理"每当移动节点得
到新的转变地址时，生成移动节点的归属地址与当前转变地址
的"移动绑定"实现业务的连续性。
这两种解决方案还不能完全解决异网同时附着的问题，因
此在切换过程中用户可能有业务中断的感知，随着终端设备的
进步，相关方案还可以进一步改进。
泛在网络中的群移动性管理技术
泛在网是一个包含多终端，且是移动的，异构的网络。随着
交通工具的发展，在这个网络中会有大量终端设备随火车、汽
车一起移动的情况，即泛在网络中的群移动性管理。
为了更好地实现批量终端设备的切换，同时在目标小区进
行有效的资源预留，泛在网络中群移动性管理是非常重要的研
究内容。其关键技术包括:
群组终端的发现和识别:移动性管理需要规定用户和终端
如何能够在网络和系统中被识别出来，如何区分同一个群组内
部的不同个体。这种身份功能是移动性管理过程中的第一步，
将被用于用户和终端的认证、鉴权和计费，未被认证的用户或终
端无法接受特走移动群组提供的服务和信息。
群组的生成与维护技术z 这是群移动性管理的基础，群的
UE RNC eNB MME 辑驯 移动相对于个体的移动更加复杂，群与群之间所需要的服务
1 测量报告
"些些赞±壁
9.切换完成
2. -þJ换惰求
4.迁移请求
5. 迁移情.>ltACK
7 切撞撞令
10. 迁移完成
日，事放黄帽
3. 前向迁移情掌
血前向迁移反蟹
12.愤向迁移完成居民
WLAN与无线网络融合中的移动性管理技术
WLAN技术在成本、带宽和应用普及等方面具有诸多优势，
目前已经被运营商作为移动数据网络的重要补充。而在WLAN建
设运营中，如何利用己有移动蜂窝网络成熟的架构协议机制，
将WLAN与移动蜂窝网络进行融合，在降低网络建设和运营成本
的同时，提升用户体验，也是泛在网络移动性管理中必须要面
对的问题。
业务连续性需解决的关键问题为实现用户在不同网络间的
无感知切换，网络侧主要需要解决两个关键问题z
(1)同时附着的异网切换过程中，终端设备同时保持和两个
网络连接，即终端设备同时在WLAN和移动蜂窝网络上附着。
(2)业务锚点选择和保持:网络初始接入时，需要选择业务
锚点。业务锚点负责管理WLAN和移动蜂窝间的数据路由，管理
WLAN和移动蜂窝接入间的移动。该锚点支持多个网络的接入，
异网切换时，需要保持己选择的业务锚点不变。
为了实现业务连续性解决方案，可以通过升级移动核心网
的HLR C归属位置寄存器) ，新增HA CHomeAgent，家乡代理)作
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和信息以及所要求的链路环境都是各不相同的，因此，如何确
定创建群的条件、如何由终端或用户根据上下文环境或需求来
创建生成一个终端群、如何来管理加入群中的终端、如何来维
护一个移动群等将直接关系到后续技术实现的有效性与复杂
度。
群移动支持的路由管理技术:网络既要生成一条合理的路
径使得网络的代价最小，使得群之间的通信最合理，也要保留
一些备用路径，使得群之间通信时大量的数据不至于阻塞，同
时还要考虑网络的异构性，使得数据流能够在不同特性的子网
中进行传输。
4 总结
根据本文的研究工作可见，通过异种网络的互操作技术，
在不同的网络间可根据合理的条件进行切换，实现终端设备在
移动场景中的业务连续性，确保和提高业务的服务质量。
通过研究，笔者认为在泛在网络的移动性场景下切换是
不可避免的，目前研究的主流方向是对于切换的各环节进行优
化，或者是利用各类新技术来提高切换效率。今后可以通过进
一步研究基于终端侧的业务连续性方案，利用终端设备的位置
信息、使用业务等条件来进行业务连续性管理，减少对网络的
改动，使泛在网中的移动性管理更有效，业务质量得到更好的
保证，提升用户在泛在网络中移动场景下的用户体验。
[参考文献]
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