異構(gòu)無線網(wǎng)環(huán)境下移動IPv6關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著各種無線接入技術(shù)的發(fā)展，形成了多種無線網(wǎng)絡(luò)，使用移動IPv6協(xié)議可以在IP層融合各種不同的無線技術(shù)，構(gòu)成異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供泛在的通信服務(wù)。 相比于以往的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的無線通信，異構(gòu)無線網(wǎng)在為移動用戶帶來方便的同時(shí)，也提出了更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。論文分別對異構(gòu)無線網(wǎng)的垂直切換、接口選擇、節(jié)能算法和應(yīng)用業(yè)務(wù)等問題展開深入分析和探討，論文主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 異構(gòu)無線網(wǎng)框架和研究內(nèi)容介紹。第1、2章介紹了無線技術(shù)的發(fā)展和

2、異構(gòu)無線網(wǎng)的協(xié)議框架，根據(jù)該框架分析了要研究的關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)知識，包括背景理論、研究現(xiàn)狀，分析現(xiàn)存的問題，為以后的研究提供依據(jù)。 垂直切換接收信號強(qiáng)度門限研究。第3章提出了基于節(jié)點(diǎn)移動性的垂直切換門限算法(Mobile node Motion based Threshold algorithm，MMT)。垂直切換是異構(gòu)無線網(wǎng)的重要技術(shù)，涉及到多方面的研究。該章介紹了垂直切換的切換決策算法的相關(guān)研究，分析了切換決策幾種比較重要的算

3、法。切換決策算法的研究主要是基于單參數(shù)或多參數(shù)的，在這兩類決策中都會使用接收信號強(qiáng)度(Received Signal Strength，RSS)作為切換判決的關(guān)鍵參數(shù)。在以往的研究中，切換門限都是設(shè)定為固定的信號強(qiáng)度，沒有考慮到節(jié)點(diǎn)的移動性可能帶來的影響。第3章分析了節(jié)點(diǎn)在不同速度情況下，對于切換門限的不同要求，采用自由空間信道模型分析了MN在不同速度的情況下，在切換入WLAN、準(zhǔn)備切換出WLAN和執(zhí)行切換出WLAN時(shí)的門限P<,i>、

4、P<,0>、P<,1>與速度的關(guān)系。在通常設(shè)置門限時(shí)，往往設(shè)置為最低接收門限的比率，因此計(jì)算了各門限與接收門限的比率r<,i>、r<,t>。并進(jìn)一步指出了r<,i>與r<,t>的值與切換時(shí)延和掃描間隔時(shí)延的關(guān)系，便于根據(jù)一個(gè)門限值迅速計(jì)算出另一個(gè)門限值。隨后的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，并分析了其中誤差出現(xiàn)的原因，定義了修正系數(shù)α，當(dāng)MN移動速度較大時(shí)對r<,i>進(jìn)行了修正。 多接口選擇和負(fù)載均衡研究。第4章提出了動態(tài)加權(quán)多

5、接口選擇算法(DynamicWeightMulti-Interfaces Select algorithm，DWMIS)。具有多接口的移動節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用多種接入方式有其必要性和好處。首先，論文使用傳統(tǒng)的負(fù)載均衡思想分析了多接口選擇問題。然后，給出了在異構(gòu)無線網(wǎng)環(huán)境下選擇最優(yōu)接口需要考察的參數(shù)，多種參數(shù)需要一個(gè)統(tǒng)一的評價(jià)指標(biāo)，提出了綜合各種參數(shù)的評價(jià)函數(shù)和計(jì)算方法DWMIS。該評價(jià)函數(shù)綜合考慮了各個(gè)參數(shù)以及用戶策略，可以快速的計(jì)算出當(dāng)前的最

6、優(yōu)接口。并且，該算法既能根據(jù)帶寬、公平性選擇接口，又能根據(jù)無線接口特點(diǎn)進(jìn)行選擇，通用性較好。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，當(dāng)用戶發(fā)起一個(gè)通信請求時(shí)，就需要決策模塊計(jì)算出當(dāng)前最優(yōu)的接口。而決策模塊需要獲知底層的鏈路信息，如果當(dāng)系統(tǒng)發(fā)起請求時(shí)，決策模塊才從底層獲取每個(gè)接口的信息可能會造成延時(shí)，這樣尤其對實(shí)時(shí)應(yīng)用影響較大。因此，我們在實(shí)現(xiàn)時(shí)，鏈路監(jiān)控模塊會定期將采集的鏈路參數(shù)發(fā)送給決策模塊，決策模塊中保存最近更新的鏈路參數(shù)。當(dāng)決策模塊需要計(jì)算最優(yōu)接口時(shí)，就使用最

7、近一次更新的鏈路參數(shù)。而鏈路監(jiān)控模塊定期更新鏈路參數(shù)的周期T<,update>就決定了計(jì)算的準(zhǔn)確性，如果周期越小，則計(jì)算的準(zhǔn)確性越高，反之越低。但是過小的T<,update>會增加移動節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，因此選擇一個(gè)合適的T<,update>就是在計(jì)算準(zhǔn)確性和系統(tǒng)負(fù)擔(dān)之間的一個(gè)權(quán)衡(trade-off)。 IEEE 802．16e休眠模式的節(jié)能算法研究。第5章提出了線性增長算法(Linear IncreaseAlgorithm，LIA

8、)。介紹了節(jié)能研究的意義和現(xiàn)狀，當(dāng)前對IEEE 802．16e的休眠模式的研究；描述了IEEE 802．16e休眠模式的操作方式，分析其算法的不足之處，提出了改進(jìn)的線性增長算法LIA。從理論上分析了LIA算法在泊松過程業(yè)務(wù)背景下的響應(yīng)時(shí)間、功率消耗等性能，并結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析結(jié)果。將LIA算法和原算法的響應(yīng)時(shí)間和功耗比較后，得出了LIA算法性能更加優(yōu)越的結(jié)論。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析了各個(gè)參數(shù)對于響應(yīng)時(shí)間和功耗的影響，可以為參數(shù)值的選擇提

9、供參考。為了能在業(yè)務(wù)到達(dá)率較高的情況下，能夠有效的利用休眠模式來節(jié)省能源，提出了在基站增加緩存隊(duì)列的方法，并分析了兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)隊(duì)列長度QN和門限時(shí)間TT對性能的影響。LIA算法在沒有改變原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參數(shù)情況下，僅對計(jì)算方法進(jìn)行改變，因此與原標(biāo)準(zhǔn)有良好的兼容性，可以被普遍采用而不會對標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生額外的影響。 動態(tài)環(huán)境下建立VPN網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制。移動IPv6技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，有些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用如VPN技術(shù)在移動IPv6這種動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下已經(jīng)

10、不是十分有效，如何在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立VPN網(wǎng)絡(luò)成為需要解決的問題。第6章提出了移動IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立VPN的動態(tài)隧道機(jī)制(Dynamic Tunneling Mechanism，DTM)。論文針對移動IPv6等動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何建立VPN的問題，提出了DTM機(jī)制解決了這一問題。并考慮到移動節(jié)點(diǎn)的特性，分別提出了DTM-HoA和DTM-CoA機(jī)制，解決了如何根據(jù)動態(tài)獲取的IPv6地址來更新VPN的隧道配置、建立隧道。分析了這兩種機(jī)制