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WiMAX接入服务网络网关切换设计

作　者: 吕东
导　师: 张远见；苏华鸿
学　校: 华南理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: WiMAX 网关切换测试切换成功率
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

IEEE提出WiMAX无线网络标准,包含了OFDMA、MIMO和SSA等耳目一新的技术,同时在网络架构上,也有其前瞻性的考虑,网络全IP化和扁平化的网络架构,均为通信网络长期演进的方向。WiMAX网络接入服务网关(Access Service Networks Gateway,ASN-GW)是连接基站(Basic Station,BS)和核心网(Connectivity Service Network,CSN)的关键系统,网络中的众多功能由ASN-GW和BS协同完成,例如网络进入、网络退出、MS切换(Handover,HO)、服务流管理(Service flow management,SFM)、DHCP和AAA等,其中切换是WiMAX系统中最关键的流程控制模块之一,目前大量的文献研究均在关注BS的切换工作,对ASN-GW的切换研究与设计工作较少。本文将完成ASN-GW系统切换功能的研究与设计实现,主要工作是遵循WiMAX网络工作组(Network Working Group,NWG)论坛建议,采用面向对象思想和C++语言进行工程实现,并得出有关切换的测试数据。本文首先介绍WiMAX切换研究的状况,然后说明了ASN-GW系统整体架构设计,以及相关的硬件平台和操作系统。重点描述了ASN-GW切换的设计和实现,实施切换工作的时候,切换模块将与系统中的多个功能模块发生交互,比如数据隧道、MS上下文、CMAC等。最后描述了ASN-GW的测试开发和平台搭建,验证了ASN-GW切换的功能和性能,得到的测试指标均满足蜂窝式移动通信运营商的要求。测试是验证切换设计实现的关键步骤,为了达到测试要求,该研究进行了测试软件开发和搭建了模拟测试网络环境。开发了BS Simulator和MS Simulator,完成了切换各个子模块的单元测试,同时也对整个切换模块进行了大量的性能测试,最后得到了理想的测试结果,如ASN-GW的切换高成功率和低切换时延,为WiMAX系统完成切换功能提供了有力保证。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 本论文研究的背景  11-14
    1.1.1 WiMAX 移动通信系统简介  11
    1.1.2 WiMAX 移动通信系统的切换研究现状  11-14
  1.2 本论文的结构安排  14-15
  1.3 本章小结  15-16
第二章 ASN-GW 系统功能研究  16-23
  2.1 ASN-GW 功能介绍  16-17
  2.2 ASN 结构划分  17-18
  2.3 ASN-GW 系统软件功能分析  18-19
    2.3.1 控制面  18
    2.3.2 数据面  18-19
    2.3.3 管理面  19
  2.4 ASN-GW 系统主要通信接口  19-20
  2.5 ASN-GW 系统硬件功能分析  20-22
    2.5.1 MicroTCA 硬件平台介绍  20-21
    2.5.2 ASN-GW 硬件平台分析  21-22
    2.5.3 系统操作系统分析  22
  2.6 本章小结  22-23
第三章 ASN-GW 切换分析  23-29
  3.1 WiMAX 切换概述  23
  3.2 BS 空口侧切换分析  23-26
    3.2.1 小区选择  25
    3.2.2 切换抉择与初始化  25
    3.2.3 与T-BS 下行同步  25-26
    3.2.4 测距  26
    3.2.5 MS 入网重认证  26
    3.2.6 注册和建立服务流  26
  3.3 ASN-GW 网络侧切换分析  26-28
    3.3.1 切换准备  26-27
    3.3.2 切换实施  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 ASN-GW 切换设计与实现  29-51
  4.1 ASN-GW 切换技术指标  29-30
    4.1.1 ASN-GW 切换成功率  29-30
    4.1.2 ASN-GW 切换时延  30
  4.2 ASN 移动性管理介绍  30-34
    4.2.1 Data Path 功能  31-33
    4.2.2 切换功能  33-34
    4.2.3 Context 功能  34
  4.3 ASN-GW 切换功能分析  34-43
    4.3.1 MS 初始化切换准备  35
    4.3.2 切换初始化切换准备  35-36
    4.3.3 切换实施场景1  36-37
    4.3.4 切换实施场景2  37-38
    4.3.5 切换实施场景3  38-39
    4.3.6 各个子流程处理  39-43
  4.4 系统设计概述  43-44
    4.4.1 ASN-GW 软件系统架构  43-44
    4.4.2 ASN-GW 软件任务流  44
  4.5 全控制切换设计  44-50
    4.5.1 切换模块流程设计  44-47
    4.5.2 模块类设计  47-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章 ASN-GW 切换测试  51-67
  5.1 ASN-GW 切换测试概述  51
  5.2 ASN-GW 切换功能测试  51-60
    5.2.1 ASN-GW 切换功能测试环境  51-52
    5.2.2 功能测试设计开发  52-53
    5.2.3 BS Simulator 切换测试流程  53-55
    5.2.4 ASN-GW 切换功能测试  55-60
    5.2.5 ASN-GW 功能测试总结  60
  5.3 ASN-GW 切换性能测试  60-66
    5.3.1 ASN-GW 性能测试环境  60-61
    5.3.2 性能测试设计开发  61-62
    5.3.3 ASN-GW 切换性能测试  62-64
    5.3.4 ASN-GW 切换对业务的影响分析  64-65
    5.3.5 ASN-GW 切换性能测试总结  65-66
  5.4 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-71
附录1 程序类  71-78
附录2 缩略语  78-82
致谢  82

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