異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中垂直切換若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、移動(dòng)性管理技術(shù)是未來泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中最具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù)之一。垂直切換作為支持泛在、異構(gòu)的移動(dòng)性管理技術(shù)中的重要控制功能，用于保證用戶跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)的會(huì)話連續(xù)性。接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性是支持泛在、異構(gòu)的移動(dòng)性管理技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)，這種異構(gòu)性體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議、AAA和QoS等控制技術(shù)，以及覆蓋范圍、數(shù)據(jù)速率、移動(dòng)性支持能力特性等各個(gè)方面。就垂直切換技術(shù)而言，異構(gòu)性帶來了切換性能、切換決策和互操作控制等方面的巨大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有研究

2、還存在明顯的不足：一是切換性能仍需優(yōu)化。垂直切換要保證與底層接入技術(shù)的無關(guān)性，必須在高層實(shí)現(xiàn)，而這種高層的通用性又必然帶來性能上的損失。二是缺乏高效、可行的切換決策方法。垂直切換決策是典型的多標(biāo)準(zhǔn)決策問題，現(xiàn)有研究還存在可行性差、乒乓效應(yīng)、不利于網(wǎng)絡(luò)資源有效利用等缺點(diǎn)。三是垂直切換中的互操作問題，用于處理不同接入技術(shù)在QoS、AAA等控制技術(shù)上的差異。因此，本論文的選題具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本論文系統(tǒng)總結(jié)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中垂直切

3、換技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，主要研究和解決垂直切換中的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括典型垂直切換支持協(xié)議的性能分析、切換決策方法、連接管理實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化和垂直切換中的QoS映射機(jī)制等問題。主要工作和研究內(nèi)容如下： 在典型垂直切換支持協(xié)議的性能分析方面，本文充分考慮垂直切換的不對稱性和無線鏈路誤碼率高的特性，引入統(tǒng)一的分析模型，分析了網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的典型垂直切換支持協(xié)議MIPv6、mSCTP和SIP協(xié)議的垂直切換性能，包括基本切換信令過

4、程的性能及不對稱垂直切換過程的性能，依據(jù)典型參數(shù)給出數(shù)值結(jié)果，進(jìn)行定量比較。并且，基于分析過程和結(jié)果指出影響垂直切換性能的主要因素和可能的優(yōu)化方法。 在切換決策方法方面，本文提出一種基于QoS評價(jià)、面向應(yīng)用特性的垂直切換決策方法。其中采用mSCTP作為多接口移動(dòng)終端的傳輸層協(xié)議，將其多家鄉(xiāng)性等良好特性與不確定多標(biāo)準(zhǔn)決策方法相結(jié)合。充分考慮了不同應(yīng)用類型對QoS的不同需求，QoS評價(jià)和切換決策針對每個(gè)應(yīng)用單獨(dú)進(jìn)行。選擇能夠滿足應(yīng)用

5、對QoS要求的最恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，而非性能最佳的網(wǎng)絡(luò)為切換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。仿真結(jié)果表明，本文所提出的切換決策方法能夠減少不必要的切換，并且能夠在單個(gè)應(yīng)用的性能優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用之間達(dá)到良好的平衡。在連接管理方面，本文充分利用mSCTP將基于路徑的擁塞控制和基于關(guān)聯(lián)的流量控制解耦合的良好特性，及其對端到端移動(dòng)性的支持能力，提出一種基于mSCTP實(shí)現(xiàn)帶寬聚合與移動(dòng)性相結(jié)合的連接管理機(jī)制。定義了其中的關(guān)鍵路徑管理功能模塊，介紹了路徑切換過程，并提出

6、一種基于廣義路徑定義的傳輸路徑子集選擇策略。對其帶寬聚合效果、傳輸路徑子集選擇策略效果和移動(dòng)性支持能力分別進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，本文所提出的連接管理機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬聚合與移動(dòng)性的有效結(jié)合，基于應(yīng)用特性的傳輸路徑子集選擇策略具有明顯的性能優(yōu)勢。 在垂直切換中的QoS映射機(jī)制方面，本文基于對UMTS、802.11e WLAN和802.16 WiMAX等無線接入網(wǎng)絡(luò)中不同的QoS類定義及其QoS保證機(jī)制的研究，分析了垂直切換中

7、的QoS映射機(jī)制研究存在的問題和挑戰(zhàn)。并基于松耦合的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)和這些異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)中QoS類的直接映射關(guān)系，針對移動(dòng)用戶從UMTS網(wǎng)絡(luò)切換至802.11e EDCA、802.11e HCCA和802.16等場景，對QoS映射后的業(yè)務(wù)流性能進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。 本論文受國家高科技研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(No.2006 AA012229，No.2005AAl21630，No.2005AAl21110)，以及國家留學(xué)回國人員基金資