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移动互联网中跨层切换管理模型的研究与实现

作　者: 秦永刚
导　师: 胡钢；窦竹梅
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动互联网移动IPv6 DWSA CL-FHMIPv6 NS2
分类号: TP393.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着互联网技术与移动通信技术的迅猛发展和普及,以及两者的业务日益融合,计算机互联网与移动通信网之间的界限正在逐渐消失,逐步演进成为一个能够统一计算机互联网和移动通信网的下一代通信网络,即移动互联网。下一代移动互联网将是由多种无线接入技术(如GPRS、UMTS、WLAN、WiMax、4G等)构成的异构融合网络,不同的无线网络相互补充,满足不同的用户需求。与此同时,随着多模手机、多接口笔记本电脑等多模终端的出现和广泛使用,人们可以通过具备多种不同无线空中接口的多模式终端动态地接入最佳网络。为了能让用户自由地移动和无缝切换,要求网络具有良好的移动性管理。移动IP协议作为网络层移动性管理方案,其特点是屏蔽了底层不同接入技术之间的差异,对上层协议保持透明,能够有效地支持异构网络间的互联互通。因此,移动IP协议受到学术界和产业界的极大关注,ITU、IETF、3GPP、3GPP2等诸多国际标准化组织进行了大量的研究。此外,由于IPv4协议已不能适应未来网络的发展要求,下一代全IP移动互联网必将是建立在移动IPv6平台上。然而,无论是基本移动IPv6协议,还是其改进型协议如快速移动IPv6协议和分级移动IPv6协议,都在一定程度上存在着较大的切换时延和较高的分组丢失率,不能满足实时性业务的要求,必须加以改进。经过分析,各协议层之间的严格独立性,是时延增大的主要根源,导致了大量的时延和分组丢失。因此,打破各协议层之间的独立性,实现协议栈不同层之间的信息交互,是改善移动IPv6切换机制的根本途径。切换是移动性管理中的关键机制,包括系统发现、切换判决和切换执行三部分。传统的切换判决一般只选择底层参数如接收信号强度,并且触发条件仅仅是某个预先设定的门限,对于异构网络而言,这种方案效率不高。与水平切换不同,垂直切换需要综合考虑带宽、时延、代价、丢包率以及用户偏好等多个属性。通过对当前切换管理协议的分析研究,并结合下一代移动互联网的特点,设计了跨层切换管理模型,其中的核心问题是切换判决,包括切换触发和网络选择。在网络选择方面,本文提出了一种基于动态权重的异构网络选择新算法DWSA,分析各种状态下的网络选择模型,全面考虑了业务类型和用户策略在网络选择中的重要作用。在传统层次分析法确定各属性权重的基础上,提出了动态调整权重的方法,实现了业务类型和用户策略在网络选择的影响。并利用灰色关联分析法对备选网络进行排序,最终选择排序最高的网络。在切换触发方面,本文提出了基于链路层信息的跨层切换管理协议CL-FHMIPv6,对协议流程和运行机制进行了分析,并采用NS2仿真工具对跨层切换管理协议进行仿真试验和性能分析,分析该模型的时延、丢包率、切换效率等性能。结果表明,该协议显著地降低了时延和丢包率,提高了切换效率。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
第一章绪论  14-21
  1.1 研究背景  14-16
  1.2 研究现状  16-18
  1.3 论文的研究内容  18-20
  1.4 论文的组织结构  20-21
第二章移动互联网的管理协议  21-39
  2.1 移动互联网的概述  21-26
    2.1.1 基本概念  21
    2.1.2 网络架构  21-23
    2.1.3 管理协议  23-26
  2.2 移动IPv6 协议  26-30
    2.2.1 协议概述  26-27
    2.2.2 主要过程  27-29
    2.2.3 切换流程  29-30
  2.3 快速移动IPv6 协议  30-34
    2.3.1 协议概述  30-31
    2.3.2 消息扩展  31-32
    2.3.3 切换流程  32-34
  2.4 分层移动IPv6 协议  34-36
    2.4.1 协议概述  34-35
    2.4.2 消息扩展  35
    2.4.3 切换流程  35-36
  2.5 快速分层移动IPv6 协议  36-38
    2.5.1 协议概述  36
    2.5.2 消息定义  36-37
    2.5.3 切换流程  37-38
  2.6 小结  38-39
第三章跨层切换原理  39-45
  3.1 现有切换方案的问题分析  39-41
    3.1.1 移动IPv6 存在的问题  39-41
    3.1.2 快速移动IPv6 存在的问题  41
    3.1.3 分层移动IPv6 存在的问题  41
  3.2 跨层设计的原理  41-44
    3.2.1 跨层设计的思想  42-43
    3.2.2 跨层设计在网络层切换协议中的的运用  43-44
  3.3 小结  44-45
第四章跨层切换管理模型设计  45-53
  4.1 跨层切换管理模型的框架  45-48
    4.1.1 下一代移动互联网的特点  45-46
    4.1.2 跨层切换管理模型的总体框架  46-48
  4.2 跨层切换管理模型的设计原则  48-49
    4.2.1 切换性能评价标准  48
    4.2.2 切换策略  48-49
  4.3 跨层切换管理模型的工作原理  49-52
    4.3.1 跨层切换的过程  49-50
    4.3.2 跨层切换管理模型的模块组成  50-51
    4.3.3 跨层切换管理模型的工作过程  51-52
  4.4 小结  52-53
第五章基于动态权重的网络选择算法  53-68
  5.1 基于动态权重的网络选择算法  53-58
    5.1.1 算法原理  53-55
    5.1.2 层次分析法  55-56
    5.1.3 基于用户策略的权重动态调整  56-57
    5.1.4 灰色关联分析  57-58
    5.1.5 选择最佳网络  58
  5.2 问题建模  58-61
    5.2.1 对不同的业务类型进行建模  58-60
    5.2.2 对不同的用户策略进行建模  60-61
  5.3 算法验证  61-67
    5.3.1 实例验证  61-64
    5.3.2 仿真验证  64-66
    5.3.3 结果分析  66-67
  5.4 小结  67-68
第六章基于链路层辅助的跨层切换管理协议  68-90
  6.1 基于动态RSS 的链路层触发  68-77
    6.1.1 动态RSS 触发机制的理论分析  68-76
    6.1.2 动态RSS 触发机制的运行机制  76-77
  6.2 基于链路层信息的跨层切换协议  77-80
    6.2.1 链路层信息小结  77-78
    6.2.2 基于链路层触发的CL-FHMIPv6 协议  78-80
  6.3 协议仿真与结果分析  80-89
    6.3.1 仿真环境  80-82
    6.3.2 仿真过程与结果分析  82-89
  6.4 小结  89-90
第七章总结与展望  90-92
  7.1 总结  90-91
  7.2 展望  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-95
附录1 仿真代码  95-100
附录2 在学期间的研究成果  100-101

移动互联网中跨层切换管理模型的研究与实现

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