IMS移动性管理研究

【摘要】： 随着移动通信网络的演进，对通信网络所提供服务的要求越来越高。IP(Internet Protocol)多媒体子系统(IMS)使得第三代(3G)移动网络成为可以提供全业务的融合网络，IMS成为研究的热点。IMS中可提供的应用服务的多样性和应用的服务质量是IMS网络成功与否的关键，而要保证应用的服务质量，必须保证网络对移动性的支持。IMS的移动性主要包括用户移动性，会话移动性和服务移动性，而终端移动性由IMS的接入网来提供。本文主要对IMS的移动性管理进行研究，主要涉及到如下几个方面：1、用户移动性方面，主要是用户的位置管理，2、会话移动性方面，主要是快速会话切换和切换时会话中媒体传输的连续性，3、服务移动性方面，主要是网络的服务控制方式，即网络如何为移动中的用户提供服务以保证网络服务的移动性。 本文的结构安排如下，首先分析了IMS网络中移动性支持的现状和存在的问题(第一章)，接着对IMS系统做了介绍，作为后续研究的基础(第二章)，然后对IMS的会话移动性做了研究，改进了底层通用分组无线业务(GPRS)的切换流程，并提出了移动扩展套接字(MESOCK)方案来提供媒体会话在会话切换过程中的连续性(第三章)，进一步对IMS的位置管理策略进行了改进，提出了一种自适应的位置缓存策略来支持位置管理(第四章)，最后对无差别的移动性管理进行研究，提出了一种全新的服务控制网络来支持网络的服务移动性(第五章)。 本论文受国家杰出青年科学基金(No.60525110)；新世纪优秀人才支持计划(No.NCET-04-0111)；高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(No.20030013006)资助。 论文的主要工作和创新可以归纳如下： (1)在UMTS R6 GPRS规范的基础上，提出了GPRS支持节点(GGSN)之间的切换过程。该切换过程采用了分组数据协议(PDP)上下文软切换的方法，减少了GPRS之上的会话的数据迂回，从而减少了上层IMS会话切换时延，增强了对会话的移动性的支持。 (2)提出了移动扩展套接字—MESOCK，使得TCP／UDP适合移动环境。会话中的终端IP地址发生变化时，通信双方可以立即采用新的IP地址收发数据，而不会引起传输连接的重建，IP地址的变化对数据的发送和接收不会有大的影响，而且可以很好的配合底层为减少用户数据的迂回传输而为移动终端分配新的IP地址的方案。保证了会话中的用户数据传输在IP地址变化过程中的连续性，增强了对会话移动性的支持。 (3)针对将来灵活的服务控制方式，改进了IMS的用户位置管理策略，使用户的位置信息存储边缘化，以加快用户位置信息的获得，加快会话的建立过程，并减少位置注册带来的注册信令流量。并提出一种自适应的位置缓存策略，来支持新的位置管理策略。该缓存策略的缓存信息变化同用户的移动规律很接近，使用这种位置缓存策略可以很好地提高命中率。 (4)提出了无差别的移动性管理概念，在这种移动性管理下，用户在任何位置接入网络都是无差别的，无差别是相对于归属地和拜访地服务提供结构的概念，网络对在任何地方接入的用户的处理都是等同的。 (5)提出了一种新的服务控制模式—服务控制网络，来实现无差别的移动性管理。网络用户可以订阅网络中存在的任何业务，网络中的服务分布对用户透明，由服务提供网络为终端选择服务提供点。分析结果表明：新的服务控制模式比当前IMS系统所采用的方案对用户移动性和服务移动性的支持更好。