移動(dòng)IP的切換與移動(dòng)性管理研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)與各種無線網(wǎng)絡(luò)必將融合成為全I(xiàn)P的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)能夠提供對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的支持，滿足人們?cè)谝苿?dòng)中獲取網(wǎng)絡(luò)信息的應(yīng)用需求，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性支持的研究引起了人們廣泛的重視。
　　 因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)提出的移動(dòng)IP是一種在互聯(lián)網(wǎng)上提供移動(dòng)性支持的協(xié)議，它使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以使用一個(gè)固定的IP地址連接到任何鏈路上，在從一個(gè)子網(wǎng)切換到另一個(gè)子網(wǎng)時(shí)仍可保持正在進(jìn)行

2、的通信。
　　 為支持節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性，國內(nèi)外研究人員做了許多重要的工作，使移動(dòng)IP協(xié)議成為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊苿?dòng)性支持協(xié)議。但移動(dòng)IP目前還處在研究階段，有許多地方還有待改進(jìn)和完善。移動(dòng)IP中的切換與移動(dòng)性管理是下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中亟待解決的關(guān)鍵問題，也是實(shí)現(xiàn)基于IP協(xié)議的移動(dòng)計(jì)算業(yè)務(wù)的迫切需要。本文分析了移動(dòng)IP的基本原理，總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性管理的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，著重研究了移動(dòng)IP中的切換與移動(dòng)性管理問題。本文的主要工作和創(chuàng)新

3、成果如下：
　　 1.針對(duì)移動(dòng)IP中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行子網(wǎng)切換時(shí)的呼叫接入控制問題，提出了一種基于動(dòng)態(tài)閾值的呼叫接入控制策略(Dynamic threshold-based call admission control，DT-CAC)。
　　 在無線移動(dòng)環(huán)境中有兩個(gè)重要的連接級(jí)QoS參數(shù)：切換呼叫掉線率與新呼叫阻塞率。CAC方案優(yōu)化的目標(biāo)是在提高資源利用率的同時(shí)減小切換呼叫掉線率和新呼叫阻塞率。因中斷一個(gè)正在進(jìn)行的切換呼叫比阻塞一

4、個(gè)新呼叫更為敏感，傳統(tǒng)的呼叫接入控制方案為減小切換呼叫掉線率，常導(dǎo)致新呼叫阻塞率過高。本文通過建立小區(qū)呼叫接入控制的馬爾可夫模型，限定切換呼叫掉線率與新呼叫阻塞率的比例關(guān)系，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的變化對(duì)切換呼叫和新呼叫的接入閾值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，在減少切換呼叫掉線率的同時(shí)限制新呼叫阻塞率的增加，從而在切換呼叫掉線率和新呼叫阻塞率之間取得平衡，仿真結(jié)果表明DT-CAC方案在切換呼叫掉線率、新呼叫阻塞率和系統(tǒng)資源利用率等方面具有較好的性能。

5、　　 2.針對(duì)無線移動(dòng)IP環(huán)境中資源緊缺的問題，提出了一種基于報(bào)酬機(jī)制的動(dòng)態(tài)優(yōu)化呼叫接入控制策略(Reward mechanism based dynamic optimization on calladmission control，RBDO-CAC)。
　　 RBDO-CAC方案基于馬爾可夫模型建立小區(qū)呼叫接入的報(bào)酬計(jì)算模型，根據(jù)系統(tǒng)平均報(bào)酬最大化的原則對(duì)小區(qū)的呼叫接入過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：RBDO-CAC方案具

6、有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)酬最大化，使系統(tǒng)能夠接納盡可能多的呼叫請(qǐng)求，有效地提高系統(tǒng)資源利用率；(2)系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況動(dòng)態(tài)計(jì)算呼叫接入閾值，可較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)呼叫流量的動(dòng)態(tài)變化；(3)可以有效降低系統(tǒng)的切換掉線率和新呼叫阻塞率，防止為優(yōu)先接納切換呼叫而造成新呼叫阻塞率的無限制增加。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)小區(qū)的呼叫流量較大時(shí)，系統(tǒng)資源利用率可以提高6％左右，切換呼叫掉線率和新呼叫阻塞率可以降低8％左右。
　　 3.針對(duì)移動(dòng)IP服務(wù)質(zhì)量保

7、證中的移動(dòng)性管理問題，提出了一種新的端到端服務(wù)質(zhì)量保證方案(Link layer assisted mobile QoS，L2AMQ)。
　　 當(dāng)有活動(dòng)數(shù)據(jù)流的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)切換子網(wǎng)時(shí)，包含轉(zhuǎn)交地址(Care of Address，CoA)的流標(biāo)識(shí)和會(huì)話標(biāo)識(shí)將發(fā)生變化，且數(shù)據(jù)包的路徑將發(fā)生改變，先前預(yù)留的資源將不再可用，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量可能會(huì)因?yàn)樵谛碌淖泳W(wǎng)中缺少為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)預(yù)留的資源而明顯下降。L2AMQ結(jié)合分層移動(dòng)管理與鏈路層輔助切

8、換機(jī)理，通過檢測(cè)鏈路層信號(hào)強(qiáng)度在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)即將進(jìn)入的子網(wǎng)中建立提前預(yù)留，以加快QoS路徑的切換速度。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在各子網(wǎng)間切換時(shí)，L2AMQ通過建立提前預(yù)留和最小化數(shù)據(jù)包傳輸路徑的變化來減少Q(mào)oS路徑的切換延遲。L2AMQ還通過引入一個(gè)新的QoS對(duì)象，避免在分層移動(dòng)管理中使用RSVP隧道，從而減小系統(tǒng)的額外開銷，節(jié)約系統(tǒng)資源。仿真結(jié)果表明，與現(xiàn)有協(xié)議相比，L2AMQ具有較低的預(yù)留阻塞率和會(huì)話丟失率。
　　 4.針對(duì)移動(dòng)IP組播通信中

9、移動(dòng)性管理問題，提出了一種基于移動(dòng)預(yù)測(cè)的移動(dòng)組播方案(Mobility prediction based mobile multicast，MPBMM)。
　　 因組播通信可以在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)“一到多”的通信，有效地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，在移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中引入組播有著非常重要的意義。但是，移動(dòng)組播協(xié)議不但要管理動(dòng)態(tài)的組成員，且組成員的位置也是動(dòng)態(tài)變化的，移動(dòng)組播相對(duì)于固定網(wǎng)絡(luò)中的組播更為復(fù)雜。MPBMM方案在移動(dòng)組播中結(jié)合

10、移動(dòng)預(yù)測(cè)與分層移動(dòng)管理的思想，當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在組播會(huì)話的過程中在子網(wǎng)間漫游時(shí)，MPBMM通過移動(dòng)預(yù)測(cè)縮減子網(wǎng)切換延遲和最小化組播數(shù)據(jù)包的丟失。MPBMM還通過分層移動(dòng)管理，優(yōu)化組播數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，避免三角路由和隧道聚集問題。仿真實(shí)驗(yàn)表明，MPBMM能夠減少組播數(shù)據(jù)包的丟失、減少子網(wǎng)切換延遲、減少組播樹重構(gòu)的頻率。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以不同的移動(dòng)速度(5～25m/s)在子網(wǎng)之間進(jìn)行切換時(shí)，其最大組播報(bào)文丟失率小于2‰，組播報(bào)文到達(dá)的最大時(shí)間間隔為11