基于PMIPv6的无线网络切换优化研究

摘要

随着智能终端市场的火热扩张和移动通信技术与互联网业务的蓬勃发展，对网络基础设施提出了巨大挑战，现有的网络架构已不能满足用户日益增长的需求，因此作为互联网与移动通信“联姻”的产物——移动互联网技术成为信息技术研究的热点之一。许多国家和组织机构正在致力于移动互联网的移动性管理研究。
　　无线终端的移动使其接入点发生更换，导致终端的接入路由器产生变换，终端的路由也需随接入点的不同而更新，如何标识、识别终端和为切换后的终端选择最佳路由成为移动性管理的一个研究重点。
　　在研究代理移动IPv6协议之后，本文根据PMIPv6协议的特点提出了一种层次的PMIPv6域间切换算法。利用一个数据共享中心DSC，将MN的家乡网络前缀HNP和其切换前的LMA地址对存储在数据共享中心(DSC)的BCE中，解决了PMIP域间切换无法共享家乡网络前缀HNP的问题。在研究了IEEE的介质独立切换协议MIH之后，针对域间切换算法中切换时延较大的问题提出了一种基于MIH的代理移动IPv6域间切换算法。该算法通过网络侧的MIHF和移动节点侧的MIHF交互，预测节点访问的位置，在节点到达接入位置前，完成网络选择，预先建立L2连接，减小切换时延。该算法屏蔽底层的接入状态，使切换成为一种无缝，平滑的切换过程。通过对切换中的时延数据分析和仿真，结果显示本文所提的基于MIH的PMIPv6域间切换算法能较好地降低切换时延，提高了网络性能。随后，进行了对本文提出了方案进行了概要设计，划分了网络模块，对其接口消息进行分析，给出了状态转移图和消息处理的C语言代码。最后又对该算法的信令开销进行数学分析和仿真，给出了节点驻留时间、数据包到达率和移动网关的数量对网络信令开销的影响情况。
　　集中式的移动性管理所存在的切换时延较大、信令过载、潜在的单点故障、可扩展性低、三角路由等问题，为此IETF提出了分布式移动性管理。本文在深入研究了当前网络移动性管理中的分布式移动性管理之后，提出了一种将移动管理的控制平面和数据平面分离的完全分布式移动性管理算法。通过将HIP协议与PMIPv6协议集成化后解决了分布式移动性管理存在的问题。本文给出了算法的协议流程图，针对协议流程图进行概要设计，对参与移动性管理的各网络实体进行了模块划分，分析了各网元之间接口消息，给出各网元的状态转移图。最后对文中提出的分布式移动性管理算法进行了信令开销分析，并对信令开销和与之存在关联的移动会话比，节点数量和网关数量的关系进行了数学建模和理论分析，最后给出了其仿真结果。

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第1章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 研究内容和目标

1.3 论文结构安排

第2章 相关技术

2.1 基于网络的区域性移动管理PMIPv6

2.2 IEEE 802.21 介质独立切换协议（MIH）

2.3 主机标识协议（HIP）

2.4 本章小结

第3章 基于MIH的PMIP域间切换技术

3.1 引言

3.2 分层的PMIPv6域间切换技术

3.3 基于MIH的改进型PMIPv6域间无缝切换

3.4 有认证功能的基于MIH的 PMIPv6域间切换

3.5 基于MIH的域间切换技术模块划分及其状态机分析

3.6 域间切换技术的时延分析

3.7 域间切换信令开销分析

3.8 本章小结

第4章 基于HIP的分布式移动管理技术

4.1 引言

4.2 一种基于主机标识协议（HIP）的分布式移动管理

4.3 模块划分及状态机分析

4.4 信令开销分析

4.5 方案信令开销仿真

4.6 本章小结

第5章 结束语

5.1 论文主要的研究成果

5.2 下一步工作要点

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的论文