移动泛在网络的发展趋势

      近年来各种无线接入技术纷纷涌现，各国开始研究新的超3G和后3G接入技术，显然，未来网络的异构性更加突出。其实，不仅在无线接入方面具有这样的趋势，在终端技术、网络技术和业务平台技术等方面，异构化、多样化的趋势也同样引人注目。广域的、局域的、车域的、家庭域的、个人域的各种设备，从太空中游弋的卫星到嵌入在身体内的医疗传感器，如此种类繁多、接入方式各异的终端如何有效地进行互联互通以及获取所需的各类服务成为网络运营商以及通信行业产业价值链上各个其他环节所共同关注的问题。

      而业务和应用一直都是通信网络存在的关键，业务的丰富性和可能性受业务环境支持能力的限制。因此，融合多种网络，构建移动泛在业务环境(MUSE)必将成为未来互联网络的发展趋势。

1 移动泛在网络兴起
      21世纪初的“全IP”网络概念使人们坚信，未来网络的主导发展趋势必定是以IP核心网为平台进行网络的融合与演进。IP互联网在继续拥有IP网的灵活性和能提供现有互联网的全部业务的基础上，将向下一代互联网(NGI)演化。同时，IP网还应拥有电信网的高稳定性、可靠性和高度的可管理性，能够按运营商对业务的设计要求自主地调度全部网络资源。可管理的IP网配合各种新增值业务模块进一步发展，将演化成为下一代网(NGN)。在移动通信领域，透过3GPP的R5、R6、R7版本的演进趋势可以明显感受到移动通信的全IP进程以及业务提供能力的日趋个性化。

      网络体系结构的问题是未来愿景的核心问题，相关研究得到了广泛关注，其中以欧盟信息社会技术(IST)系列研究项目最具代表性。在Ambient Networks项目中提出了Ambient Control Space的概念，实质上是一种跨域联合控制的模式，适合于异构蜂窝网、异构固定无线接入网等广域网的联合控制，但是没有特别涉及移动与泛在融合时，两种系统在组织与自组织模式的不对称性。在INSTINCT项目中，探讨数字视频广播(DVB)网络与WCDMA网络在多媒体业务方面的配合能力，体现出了异构广域网之间的能力差异与互补可能性。在端到端重配置(E2R)项目中，对于软件定义无线电(SDR)技术进行了增强，将重点放在研究网络如何在端到端的情况下支持重配置技术。此外，还有MAGNET、WINNER、MOBDICK、ANWIRE等项目，从多个层面和角度对于异构网络的问题进行了有意义的研究尝试。

      欧盟对于异构网络的研究在整个世界上居于领先地位，但由于问题本身的复杂性、欧盟研究的技术定位以及研究本身也处于刚刚开始阶段，目前在一些关键科学问题，如融合系统体系结构的资源效能问题、可扩展性问题、系统的自组织与他组织的共性矛盾问题，并未见到深入的分析。

2 移动泛在网络发展趋势
      随着无线技术的迅速发展，未来通信网络越发异构化，各网络将经历从隔离到互通、从互通到协同的演进，通过网络间的协同，对分离的、局部的优势能力与资源进行有序的整合，从而最终使系统拥有自愈、自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列新的功能，更加智能化。

2.1 NGMN的网络发展愿景
      目前移动业务的拓展受限于网络能力和终端能力，这使得未来移动网络的设计需要综合考虑业务、终端和网络各方面的因素，以满足社会需求的长远发展。这也是下一代移动网络(NGMN)项目发起的原因：主流移动通信运营商希望能为用户提供更好的宽带无线业务。NGMN项目旨在为后3G的技术演进指引方向，建立明确的性能目标，提出具体的需求建议，并给出未来宽带移动网的部署场景，以指导下一代移动网络标准的制订和开发[1]。

      NGMN也面临着多种网络互通和融合的问题。图1给出了未来NGMN的系统架构，以及其与目前移动网络诸如2G/3G的电路域(CS)部分的共存模式。随着时间推移，传统的CS部分将逐步淘汰，未来将是多个不同的接入技术共同接入公共的NGMN分组域(PS)核心网。图１体现了系统的基本特征，如NGMN要求无缝移动能力和多种异构网络之间的协作。从运营的角度来看，NGMN将最大程度地利用现有资源包括站址资源和演进的完整的IP传输和承载资源，并能提供可以动态升级的自优化的高效路由。从终端的角度来看，初期的NGMN终端必须支持双模甚至多模功能，如HSPA, EVDO或者GPRS，以保证NGMN终端可以漫游到NGMN覆盖区外的地区。

2.2 MUSE的未来网络参考模型
      如果说NGMN主要关注了下一代移动网络和以前移动网络的互通性，那么移动泛在业务环境(MUSE)则可以算是学术界的学者们对于未来移动异构泛在网络的理想化的规划和设计。由于业界对于未来网络发展的困惑,世界无线研究论坛(WWRF)成立了愿景委员会,希望能够通过对愿景的共同构思解决“未来的无线通信能够带来什么样的服务”、“我们需要什么样的服务,什么样的技术在未来比较重要”、“实现这些服务的挑战是什么”等问题。MUSE正是作为对未来无线世界愿景目标的一种尝试性描述在WWRF2004北京会议上被初次提出的。

      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信息，如用户习惯，用户身体状况、情绪，周围环境的温度、湿度等，支持信息空间与物理空间的融合。协同网络同周边泛在系统的交互与融合能够产生更为智能的业务提供环境，以向用户提供始终最佳的业务体验(ABE)为目标，主动和高效地进行适配性服务。而从业务的角度看来，MUSE将提供一个能够充分利用各种异构网络的能力、但又有效地屏蔽了这些异构网络细节的业务开发和部署环境，实现业务的迅速开发与部署。这一切可以归纳为业务创造的丰富多样、业务提供的充分适配，网络的协同融合，终端的泛在智能，这也是MUSE的核心思想[2]。

      图2给出了MUSE系统的参考模型，MUSE系统将主要包含3个功能要素：用户，终端业务环境(TSE)，网络业务环境(NSE)。

      用户是以用户身份(UID)表示，它是整个MUSE中业务服务的对象，它是订制了一系列专门业务和拥有个性化偏好的用户的实体甚至集合。TSE是一个直接为用户提供业务的终端环境，它能协同地运用分布的业务能力向用户提供服务，并通过对用户的周围环境以及上下文的感知反馈对业务进行充分的交互和适配，从而提供给用户更舒适的体验。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。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ABE。

      最后，业务通过MUSE提供给用户。业务通过MUSE获得终端环境和网络环境的能力，同时还有用户个性化的信息，并通过与网络环境以及终端环境的协同与适配最终为用户提供ABE的体验模式。而MUSE的开放性为业务提供引入了更大的自由度，高质量的业务将通过MUSE的开放业务环境进行高效快速的部署与应用。

2.3 MUSE与NGMN在未来网络发展上的关系
      无论通信产业如何飞速地发展，先进的技术如何层出不穷，网络的演进始终应遵循的规律有两个：一是实现用户的需求，另一个则是实现中所受的环境和条件的限制。因此移动通信网络的发展原则应当是在平滑的升级或者过渡中向前演进，同时不断设法满足用户在数量、质量和安全上的需求。NGMN和MUSE都很好的顺应了这两条基本规律：在研究未来网络解决方案的同时充分考虑现有网络基础设施，寻求平滑演进同时能够快速提高网络性能的最优解决方案。

      从最终可达成的时间来看，NGMN所设计的是2010年之后的10年符合运营商需求的移动通信网络解决方案，计划在2010年能由特定的国家和运营商提供商业服务，相对是一个近期的可以实现的愿景。而MUSE作为对未来无线世界的愿景，对未来的移动生活设计的更加长远，还会随着用户需求的变化对愿景进行不断的修正，引入更多的先进技术和设计思想，所以与NGMN的近期且集中于移动网络的愿景相比MUSE更像是通信行业的长期奋斗理想，真正意义上的愿景。

      从研究目的来看，两者有着共同的驱动力——解决网络的异构性和多样性，为用户提供优质的移动业务。NGMN由于是运营商主导的需求愿景，所以在一定程度上更注重实用，侧重于解决与以前2G和3G网络的互通问题，并希望尽快成熟推向市场。而MUSE则更关注于面向未来，希望提供全面解决“无处不在”的泛在业务环境的异构性的统一框架。

      从技术需求来看，NGMN目前已给出了详细的系统性能需求，对其最终的实现具有潜在的支持能力。而NGMN的设计需求中所提到的优化的QoS 体系结构、无缝移动性、网络选择性、开放与标准化的接口、呼叫控制等方面的需求都体现出了NGMN对于异构网络间从简单互通到协同的发展方向，最终实现对于分离的、局部的优势能力与资源的有序的整合，实现对资源的优化使用。在相当一部分需求中，NGMN更着眼于蜂窝网络内部的性能的提升、资源的有效利用、网络安全管理以及计费等问题，是未来移动泛在网络环境实现的基础。

      总的来说，NGMN和MUSE有着共同的目标和相同的驱动力。NGMN关注于系统内部设备间的信息交互与各个功能所实现的流程，以及服务获取的各项性能指标，而MUSE偏重于未来的理想服务获取模式与应用与服务的获取方式，而不在于具体方案的得出。尽管如此，NGMN与MUSE间的以满足用户需求为设计目标，以快速高效的提供优质用户体验的服务为驱动力的共性决定了NGMN对MUSE的潜在支持能力，NGMN的研究到最终的实现是通信行业向MUSE愿景的迈进[3-5]。

3 结束语
      未来的移动通信网络将逐渐向一个综合的网络体系平滑演进，为泛在移动宽带服务提供一个全新的支撑平台。从已有网络平滑演进逐步替换已有网络，必将增强移动运营商提供经济的无线宽带服务的能力，用户则是直接的获益者。移动泛在网络环境的构建，各种异构网络共存，意味着一个以用户为中心的智能通信系统的成功构建。

      移动通信网络和泛在网络的协同是移动泛在网络发展的核心问题，也是未来网络技术进一步发展所面临的重点和难点问题。各种移动泛在子系统在接入、控制和业务层面都表现出非常大的差异性，因此未来的移动泛在网络要想实现异构网络间的互通与融合，达到对于网络资源的控制与共享还存在很大的困难。在移动泛在网络的背景下，除了有终端移动性、业务移动性和个人移动性问题之外，某些泛在网络，如可穿戴网络本身也可能发生移动，随之会产生网络移动性问题，这也是设计者所需要考虑的。虽然NGMN中已给出了许多具体的需求，将对未来网络的期望表述的详细而明确，MUSE也通过理论的分析和推断对未来的泛在业务环境给出了展望，但要想真正实现智能性网络，我们还有很长的路要走。

4 参考文献
[1] NGMN White Paper Version 3.0. [R]. 2006-12-05.
[2] 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.
[3] Weiser m. The computer for the twenty first century. Scientific American, 1991, 265 (3): 94-104. 1991.
[4] NanoIP: The zen of embedded networking[EB/OL]. www.cwc.oulu.fi/nanoip/.
[5] Influence where the wireless world is going [EB/OL]. http://www.wireless-world-research.org

收稿日期：2007-05-20

[摘要] 随着无线接入技术的快速发展，通信网络的异构性特征变得更加突出，如何有效地实现不同网络间的互联互通以及获取所需的各类服务，并构建融合各网络异构性的移动泛在网络成为业界关注的重点。下一代移动网络(NGMN)项目综合考虑业务、终端和网络各方面的因素，是运营商主导的近期需求愿景，而移动泛在业务环境(MUSE)是学术界的学者们对于未来移动异构泛在网络的理想化的规划和设计，更着眼于远期的融合。未来的移动通信网络将逐渐向一个综合的网络体系平滑演进，为泛在移动宽带服务提供一个全新的平台。

[关键词] 下一代移动通信网络；移动泛在业务环境；协同；融合

[Abstract] As wireless access technologies develop rapidly, the characteristic of heterogeneity has become more and more evident in the telecommunication network. So, achieving inter-working between different networks, sharing the services they provide, harmonizing the heterogeneity arising from different network technologies and constructing mobile ubiquitous service environment are the topics which have been researched on mostly. Operators dream of having a Next Generation Mobile Network (NGMN), consisting of network, service and terminal requirements, in the near future. Meanwhile, researchers envisage a Mobile Ubiquitous Service Environment (MUSE), focusing on the ideal design of future mobile heterogeneous ubiquitous network, in the far future. The future mobile network will gradually evolve to an integrated network providing a new platform for ubiquitous mobile broadband services.

[Keywords] NGMN; MUSE; coordination; composition