基于IP的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、為數(shù)眾多的流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶迫切希望能夠隨時(shí)、隨地接入網(wǎng)絡(luò)，方便地獲取、處理和交換資料，共享網(wǎng)絡(luò)資源。而筆記本計(jì)算機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī)大量出現(xiàn)，為移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此下一代的網(wǎng)絡(luò)必然是移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。隨著移動(dòng)通信和IP技術(shù)的快速發(fā)展，基于IP的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)脫穎而出，成為下一代網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)課題。移動(dòng)IP技術(shù)---基于IP的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們一直夢(mèng)想的無(wú)處不在的多媒體全球網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。但是要真正實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的

2、全移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)還有兩方面問(wèn)題需要解決：一方面現(xiàn)有的移動(dòng)通信采用的是電路交換方式，這種通信方式適合話音業(yè)務(wù)，但對(duì)IP類型的業(yè)務(wù)則是不適合的。另一方面因特網(wǎng)協(xié)議棧TCP/IP是假設(shè)終端系統(tǒng)是靜態(tài)的情況下設(shè)計(jì)出來(lái)的，所以在現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議下，移動(dòng)終端接入IP網(wǎng)絡(luò)，會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。因此需要將移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)深層融合，建立統(tǒng)一的支持移動(dòng)的IP通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，形成移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的結(jié)構(gòu)。 本論文正是根據(jù)以上需求，以網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為研究框架，以移

3、動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入的邊界網(wǎng)關(guān)為研究著力點(diǎn)，分別針對(duì)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層在移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與IP互聯(lián)網(wǎng)深層融合中的若干問(wèn)題，提出了解決算法和策略。本文的主要工作如下： (1)將邊界網(wǎng)關(guān)與平滑切換的代理合二為一研究，將無(wú)線鏈路的平滑切換問(wèn)題擴(kuò)展到接入邊界網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層解決。針對(duì)當(dāng)前在鏈路層解決平滑切換的微移動(dòng)協(xié)議中由單一網(wǎng)關(guān)接入IP核心網(wǎng)，使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)結(jié)構(gòu)單一，網(wǎng)關(guān)負(fù)載不均衡，注冊(cè)時(shí)間長(zhǎng)，影響切換平滑性的問(wèn)題，論文從注冊(cè)結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種用軟

4、件控制網(wǎng)關(guān)注冊(cè)的新的分布式的動(dòng)態(tài)微移動(dòng)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)調(diào)整微觀局網(wǎng)的算法?？筛鶕?jù)移動(dòng)主機(jī)進(jìn)入微觀局域網(wǎng)收到的首次注冊(cè)信息，動(dòng)態(tài)地選擇微觀移動(dòng)的網(wǎng)關(guān)，調(diào)整微觀局網(wǎng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本方法平衡了網(wǎng)關(guān)注冊(cè)負(fù)載，減少了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的跨網(wǎng)注冊(cè)時(shí)間，對(duì)切換起到了平滑作用。 (2)針對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在鏈路層切換時(shí)容易丟失數(shù)據(jù)和引起數(shù)據(jù)亂序的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了移動(dòng)接入點(diǎn)網(wǎng)關(guān)緩存機(jī)制，將信息緩存分為網(wǎng)關(guān)代理和局部代理兩級(jí)，局部代理動(dòng)態(tài)形成，通過(guò)對(duì)兩級(jí)代理的時(shí)序控

5、制，使緩存任務(wù)得以分散，分布了網(wǎng)關(guān)負(fù)載。在緩存管理方面采用的單緩存十字鏈表的緩存結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了加權(quán)釋放策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的機(jī)制有效地解決了切換時(shí)丟失數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)亂序的問(wèn)題。 (3)針對(duì)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層沒(méi)有對(duì)重負(fù)載的預(yù)處理過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(OoS)的調(diào)節(jié)都是由移動(dòng)終端進(jìn)行，不能根據(jù)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)資源狀況，動(dòng)態(tài)分級(jí)選擇并調(diào)節(jié)Qos的問(wèn)題，本文用分級(jí)映射表的方法建立了移動(dòng)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)QOS級(jí)別的映射關(guān)系，提出用最小子集選擇的算法，解決

6、多業(yè)務(wù)QoS級(jí)別融合問(wèn)題。在自適應(yīng)管理框架下提出了基于邊界可控的面向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的OoS分級(jí)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)融合方案，設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源自適應(yīng)調(diào)節(jié)QoS的策略，用分級(jí)協(xié)商來(lái)抑制用戶盲目擴(kuò)大自己需求的方法。并仿真驗(yàn)證了算法與策略的有效性。 (4)針對(duì)傳輸層協(xié)議TCP將由無(wú)線鏈路的高誤碼率和主機(jī)的移動(dòng)切換引起的報(bào)文丟失，歸咎于網(wǎng)絡(luò)擁塞，引起源端TCP的錯(cuò)誤推論，使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能嚴(yán)重下降的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新的N-TCP實(shí)現(xiàn)機(jī)制。通過(guò)端到端

7、檢測(cè)來(lái)判斷各種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，建立測(cè)量值和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)之間的一個(gè)映射關(guān)系，并在源端通過(guò)綜合計(jì)算報(bào)文到達(dá)延時(shí)差與RTT得到IDDT值，判別網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，采取相應(yīng)的響應(yīng)措施。用簡(jiǎn)潔的方法提高了TcP協(xié)議在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的性能。 (5)由于目前被用于網(wǎng)絡(luò)仿真的平臺(tái)NS2對(duì)移動(dòng)互聯(lián)支持的功能有限，需要對(duì)其擴(kuò)展和增加。本文是在大量簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上對(duì)NS2進(jìn)行了有針對(duì)的擴(kuò)展，使它能支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。包括：移動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備和基站的模擬、移動(dòng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)物理