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LTE-WLAN异构系统互联切换协议研究

作 者: 詹冲
导 师: 王德胜
学 校: 华中科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 长期演进技术(LTE) 无线局域网(WLAN) 用户位置实时管理 LTE内部切换 异构切换
分类号: TN925.93
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


近年来,无线局域网(WLAN)以其高数据率的特点,在热点小范围IP网络覆盖中得到广泛应用。并且近两年,异构网络的学术研究与产业运营模式进展也表明,WLAN作为局域热点网络覆盖、与3G/4G广域网蜂窝的融合,在未来无线通信中已成为一种必然。在异构网络互联过程中,LTE-WLAN异构切换机制作为异构网络互联的核心问题之一,必将成为重点研究方向之一。本文拟将在分析LTE协议栈与WLAN协议栈的基础上,对LTE-WLAN异构切换机制展开深入探讨。本文以“IMT-Advanced新型无线资源管理研究及验证”和“IMT-Advanced协作多点传输技术研发”项目为背景,从系统结构、协议层次两个方面对当前的各种异构切换机制进行了分析和研究。通过分析可以发现,在现有3GPP的LTE-WLAN异构切换机制中,LTE-WLAN的移动锚点设定在LTE核心网的分组数据网关(P-GW),在网络层采用了代理移动IP(PMIP)协议或者双堆栈移动IP(DSMIP)协议等移动IP扩展协议来实现异构切换。这些方法不能支持无丢包的平滑切换,存在异构切换过程中用户位置实时管理的难题,并且对终端的信令流程影响较大。针对上诉问题,本文通过对LTE协议栈与WLAN协议栈的深入分析,引入了一种LTE-WLAN异构切换机制。其核心思想是使LTE空中接口协议栈的MAC层以上部分承载在WLAN的无线传输链路上,即将LTE无线链路控制层(RLC)的分组数据单元(PDU)通过WLAN隧道封装和发送。利用该策略,使得WLAN可以很好地支持LTE的用户平面IP分组传输和控制平面RRC信令传输,并且同时支持LTE NAS层的移动性管理功能和会话管理功能,从而将LTE的用户位置实时管理和LTE的内部切换机制引入了WLAN,解决了异构切换中位置管理和数据丢失的问题。该方法的优点在于很好的兼容了LTE标准,对切换相关信令流程的影响最小。本文详细的分析了引入的LTE-WLAN异构切换机制,包括切换流程、无损转发方式、切换时的业务QoS保障,以及用户位置实时管理方式。最后本文利用OPNET进行了仿真评估,验证了该LTE-WLAN异构切换机制具有可行性,在用户平面的切换时延符合LTE标准性能要求,并能有效地改善用户的业务QoS。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
缩略语表  9-11
1 绪论  11-15
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究现状  12-14
  1.3 研究内容和组织结构  14-15
2 相关背景介绍  15-23
  2.1 引言  15
  2.2 LTE 切换简介  15-20
  2.3 LTE 家庭基站  20-22
  2.4 本章小结  22-23
3 3GPP LTE-WLAN 异构切换机制分析  23-33
  3.1 引言  23
  3.2 系统结构  23-26
  3.3 相关协议栈  26-27
  3.4 LTE-WLAN 异构切换流程  27-31
  3.5 存在的问题分析  31-32
  3.6 本章小结  32-33
4 LTE-WLAN 网关协议栈设计  33-59
  4.1 引言  33-34
  4.2 设计思想  34-35
  4.3 协议栈的设计及其应用  35-37
  4.4 切换流程  37-47
  4.5 数据的转发  47-48
  4.6 切换的QoS 保障  48-49
  4.7 用户位置实时管理  49-50
  4.8 仿真结果及其分析  50-58
  4.9 本章小结  58-59
5 总结与展望  59-62
  5.1 全文总结  59-60
  5.2 待续工作  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信 > 无线用户环路(无线接入网)
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