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无线多跳网络的切换机制研究

作　者: 郑祎
导　师: 马骏
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: 多跳中继切换跨层设计网络编码
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着用户对无线网络需求的不断提高,各种无线网络的大量技术得到了迅速发展,其中无线多跳网络作为通信领域中一种新兴的网络结构日益成为热门的研究课题。无线多跳网络打破了传统无线局域网(WLAN, Wireless Local Area Network)的“点到多点”的结构,是一种无中心、自组织、可快速展开的网络。无线多跳网络具有许多突出的优点,它能够有效扩大宽带无线网络小区覆盖面积,提高链路质量,降低基础设施的投入成本等,这也使得无线多跳网络具有更广阔的应用前景。然而,随着新型业务的不断出现,用户需求的不断增加,使得多媒体等业务与无线多跳网络的结合给移动性管理带来很多新的挑战,如如何实现网络接入,如何实现无缝的端到端连接等,其中最核心的问题是如何实现切换管理,以保证网络的服务质量(QoS, Quality of Service)。切换是无线多跳网络最重要的技术之一,直接影响着通信系统的整体性能。切换过程主要包含链路层的切换和网络层的切换,切换过程中需要利用切换判决算法决定是否进行切换,切换至何种网络或小区以及如何将分组正确地路由到目的地等。本文首先对IETF所提出的网络层所支持的移动性切换机制进行了详细分析,随后又具体的描述了IEEE 802.16e的MAC层切换流程。从对二者的分析可以看出,虽然IETF所提出的移动IP协议和802.16e标准所定义的MAC层的切换流程分别实现了各自的切换的功能,但是并没有达到“无缝”的要求。因此,为了实现移动WiMAX网络下的无缝切换,论文分析了造成切换时延过大的原因,在较为完整实现了IEEE 802.16e切换的协议流程的基础上,进行了优化改进,提出一个基于跨层思想的无缝切换算法,并与同类算法进行了仿真对比,验证了其低切换延时及中断时间等优点。为了提高移动性管理性能,仅仅研究网络的切换过程是远远不够的。所以本文除了研究跨层切换流程外,还对网络编码的基本理论进行了全面系统的介绍。作者重点对无线网络编码进行了深入的分析,提出了一种运用在无线多跳切换方式中的网络编码机制,并证明了其可行性。这种无线网络编码机制不但可以实现以网络的最大传输容量为目标的信息的传输,而且可以大大降低无线网络中的能源消耗,最重要的是它能够使移动终端(MS, Mobility Station)及时有效的获取邻居信息,从而降低中断概率,保证业务的连续性,提高小区边缘的QoS,使整个切换系统的性能更加优化。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 选题的背景和意义  10-15
    1.1.1 移动通信发展  10-13
    1.1.2 无线多跳网络的发展  13-15
  1.2 无线多跳网络的研究现状  15-18
    1.2.1 无线多跳网络的标准化情况  15-16
    1.2.2 无线多跳网络面临的切换问题和挑战  16-18
  1.3 本文的研究内容以及创新点  18-19
  1.4 论文的组织结构  19-20
第2章 IP层切换机制性能指标分析  20-34
  2.1 IP层切换机制概述  20-21
  2.2 现有IP层切换机制分析  21-30
    2.2.1 分级移动IPv6(HMIPv6)技术  21-23
    2.2.2 快速移动IPv6(FMIPv6)技术  23-27
    2.2.3 快速分级移动IPv6(F-HMIPv6)技术  27-30
  2.3 IP层切换机制性能比较  30-33
  2.4 小结  33-34
第3章基于802.16E的跨层切换机制设计  34-47
  3.1 802.16E网络概述  34-36
    3.1.1 802.16e的网络架构  34-35
    3.1.2 802.16e的网络参考模型  35-36
  3.2 基于802.16E的切换过程研究  36-38
  3.3 基于802.16E的跨层切换机制设计  38-46
    3.3.1 设计的背景  38-39
    3.3.2 网络架构  39-40
    3.3.3 跨层切换机制流程分析  40-42
    3.3.4 跨层切换机制的性能分析及仿真分析  42-46
      3.3.4.1 跨层切换机制的仿真模型  42-44
      3.3.4.2 跨层切换机制的仿真分析  44-46
  3.4 小结  46-47
第4章网络编码在无线多跳网络切换机制中的研究  47-60
  4.1 网络编码概述  47-50
    4.1.1 网络编码的基本原理  47-49
    4.1.2 无线网络编码  49-50
  4.2 网络编码的性能分析  50-53
  4.3 网络编码在无线多跳网络切换机制中的研究  53-59
    4.3.1 网络编码在切换机制中的提出  53-54
    4.3.2 网络编码在多跳中继网络中的研究及分析  54-55
    4.3.3 切换机制中使用网络编码的模型分析及仿真验证  55-59
      4.3.3.1 切换机制中使用网络编码的模型分析  56-58
      4.3.3.2 切换机制中使用网路编码的仿真验证  58-59
  4.4 小结  59-60
第5章总结和展望  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 研究方向展望  60-62
参考文献  62-66
附录缩略语  66-69
致谢  69-70
作者攻读硕士期间发表的论文  70

无线多跳网络的切换机制研究

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