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无线异构IP网络的移动性管理研究

刘银龙  
【摘要】:未来的无线通信网络是基于全IP的异构网络,需要支持更高密度、更高移动性的用户,并支持采用不同接入网与核心网的用户进行网间漫游,这将会对业务的服务质量产生影响并产生大量的系统资源消耗。移动性管理(Mobility Management, MM)是指保证移动目标(用户或终端)在网络覆盖范围内移动过程中,网络能持续提供通信服务能力,即指用户的通信和对业务的访问可以不受移动目标位置变化的影响,不受接入技术变化的影响,也即独立于网络接入点的变化,是未来泛在、异构网络中最具有挑战性的关键技术之一。研究合理、高效、优化的移动性管理策略,是实现“永远在线”和“5W”通信的前提之一。对移动性管理的研究必将推动其他相关信息技术的发展,也必将带来巨大的经济效益和社会效益。 本论文重点研究无线异构IP网络中移动性管理相关关键技术,主要包括:链路层移动性管理的位置管理研究,基于终端的网络层移动性管理研究,基于网络的网络层移动性管理研究,以及基于策略管理的异构网络移动性管理研究。 在链路层位置管理方面,推导出存在位置更新失败概率时的被呼失败率,给出了位置更新存在失败概率下相邻呼叫状态(成功或失败)的相互关系,并分析了主要网络参数对被呼失败率的影响,为优化存在位置更新失败下的呼叫性能提供了理论依据。在考虑位置更新存在失败概率条件下,提出一种新的位置更新机制。 接下来,本论文主要针对网络层的移动性管理技术进行研究。分级移动IPv6协议(Hierarchical mobile IPv6, HMIPv6)是一种基于终端的区域性网络层移动性管理协议,是MIPv6协议的扩展和优化。通过将划分区域来降低移动节点(mobile node, MN)发生区域内移动时的信令开销,但当MN发生域间移动时,HMIPv6仍然存在绑定更新开销大、切换延时长、丢包率高的缺点。针对HMIPv6存在绑定更新开销大的问题,本文提出一种便于实现的基于指针推进的HMIPv6绑定更新和寻呼策略。通过合理控制指针长度,可以减小空闲移动节点域问移动时的信令开销,改善网络整体性能。 代理MIPv6是一种复杂度低、便于管理的基于网络的区域性网络层移动性管理协议。代理MIPv6通过划分区域,由新的功能实体代替移动节点来负责MN发生域内移动的绑定更新,向家乡代理和通信对端提供透明的移动性管理,并降低绑定更新开销。然而,由于代理MIPv6以隧道方式将流入域内的数据路由给MN的服务接入路由器,增加了域内的数据转发开销。本文分析MN使用代理MIPv6和MIPv6时的绑定更新开销和数据转发开销,并通过对两种移动方案的总开销比较,给出用于判决代理MIPv6方案是否适宜采用的判决函数,提出一种自适应移动性管理方案,以降低系统开销。 然后,本论文提出了一种基于策略的移动性管理架构,可以根据用户、网络、业务等信息,通过移动性策略描述在不同协议、业务、移动性方案等多种条件下移动性管理实体应该具备的行为,选择不同条件下的管理流程,使管理实体具备一定的灵活性;当出现新的需求和技术,或原有业务升级等,能够通过更新策略使移动性管理系统具备一定的扩展性。 本文最后总结全文,并提出未来的展望。


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