基于IP的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、為數(shù)眾多的流動網(wǎng)絡(luò)用戶迫切希望能夠隨時(shí)、隨地接入網(wǎng)絡(luò)，方便地獲取、處理和交換資料，共享網(wǎng)絡(luò)資源。而筆記本計(jì)算機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī)大量出現(xiàn)，為移動計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此下一代的網(wǎng)絡(luò)必然是移動的網(wǎng)絡(luò)。隨著移動通信和IP技術(shù)的快速發(fā)展，基于IP的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)脫穎而出，成為下一代網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)課題。移動IP技術(shù)---基于IP的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們一直夢想的無處不在的多媒體全球網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。但是要真正實(shí)現(xiàn)無處不在的

2、全移動互聯(lián)網(wǎng)還有兩方面問題需要解決：一方面現(xiàn)有的移動通信采用的是電路交換方式，這種通信方式適合話音業(yè)務(wù)，但對IP類型的業(yè)務(wù)則是不適合的。另一方面因特網(wǎng)協(xié)議棧TCP/IP是假設(shè)終端系統(tǒng)是靜態(tài)的情況下設(shè)計(jì)出來的，所以在現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議下，移動終端接入IP網(wǎng)絡(luò)，會出現(xiàn)許多問題。因此需要將移動無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)深層融合，建立統(tǒng)一的支持移動的IP通信網(wǎng)絡(luò)平臺，形成移動互聯(lián)網(wǎng)未來的結(jié)構(gòu)。 本論文正是根據(jù)以上需求，以網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為研究框架，以移

3、動網(wǎng)絡(luò)接入的邊界網(wǎng)關(guān)為研究著力點(diǎn)，分別針對鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層在移動無線網(wǎng)絡(luò)與IP互聯(lián)網(wǎng)深層融合中的若干問題，提出了解決算法和策略。本文的主要工作如下： (1)將邊界網(wǎng)關(guān)與平滑切換的代理合二為一研究，將無線鏈路的平滑切換問題擴(kuò)展到接入邊界網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層解決。針對當(dāng)前在鏈路層解決平滑切換的微移動協(xié)議中由單一網(wǎng)關(guān)接入IP核心網(wǎng)，使移動節(jié)點(diǎn)注冊結(jié)構(gòu)單一，網(wǎng)關(guān)負(fù)載不均衡，注冊時(shí)間長，影響切換平滑性的問題，論文從注冊結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種用軟

4、件控制網(wǎng)關(guān)注冊的新的分布式的動態(tài)微移動結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了動態(tài)調(diào)整微觀局網(wǎng)的算法?？筛鶕?jù)移動主機(jī)進(jìn)入微觀局域網(wǎng)收到的首次注冊信息，動態(tài)地選擇微觀移動的網(wǎng)關(guān)，調(diào)整微觀局網(wǎng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本方法平衡了網(wǎng)關(guān)注冊負(fù)載，減少了移動節(jié)點(diǎn)的跨網(wǎng)注冊時(shí)間，對切換起到了平滑作用。 (2)針對移動節(jié)點(diǎn)在鏈路層切換時(shí)容易丟失數(shù)據(jù)和引起數(shù)據(jù)亂序的問題，設(shè)計(jì)了移動接入點(diǎn)網(wǎng)關(guān)緩存機(jī)制，將信息緩存分為網(wǎng)關(guān)代理和局部代理兩級，局部代理動態(tài)形成，通過對兩級代理的時(shí)序控

5、制，使緩存任務(wù)得以分散，分布了網(wǎng)關(guān)負(fù)載。在緩存管理方面采用的單緩存十字鏈表的緩存結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了加權(quán)釋放策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的機(jī)制有效地解決了切換時(shí)丟失數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)亂序的問題。 (3)針對網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層沒有對重負(fù)載的預(yù)處理過程，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(OoS)的調(diào)節(jié)都是由移動終端進(jìn)行，不能根據(jù)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)資源狀況，動態(tài)分級選擇并調(diào)節(jié)Qos的問題，本文用分級映射表的方法建立了移動網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)QOS級別的映射關(guān)系，提出用最小子集選擇的算法，解決

6、多業(yè)務(wù)QoS級別融合問題。在自適應(yīng)管理框架下提出了基于邊界可控的面向移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的OoS分級自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)融合方案，設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源自適應(yīng)調(diào)節(jié)QoS的策略，用分級協(xié)商來抑制用戶盲目擴(kuò)大自己需求的方法。并仿真驗(yàn)證了算法與策略的有效性。 (4)針對傳輸層協(xié)議TCP將由無線鏈路的高誤碼率和主機(jī)的移動切換引起的報(bào)文丟失，歸咎于網(wǎng)絡(luò)擁塞，引起源端TCP的錯(cuò)誤推論，使移動網(wǎng)絡(luò)傳輸性能嚴(yán)重下降的問題，設(shè)計(jì)了新的N-TCP實(shí)現(xiàn)機(jī)制。通過端到端

7、檢測來判斷各種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，建立測量值和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)之間的一個(gè)映射關(guān)系，并在源端通過綜合計(jì)算報(bào)文到達(dá)延時(shí)差與RTT得到IDDT值，判別網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，采取相應(yīng)的響應(yīng)措施。用簡潔的方法提高了TcP協(xié)議在移動網(wǎng)絡(luò)中的性能。 (5)由于目前被用于網(wǎng)絡(luò)仿真的平臺NS2對移動互聯(lián)支持的功能有限，需要對其擴(kuò)展和增加。本文是在大量簡化的基礎(chǔ)上對NS2進(jìn)行了有針對的擴(kuò)展，使它能支持移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的測試。包括：移動系統(tǒng)的移動設(shè)備和基站的模擬、移動系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)物理