支持漫游的多跳接入技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于學(xué)校、企業(yè)、組織，仍然是現(xiàn)在最為普及的網(wǎng)絡(luò)接入方式之一。此外，ADSL寬帶技術(shù)也為家庭用戶接入互聯(lián)網(wǎng)提供了方便。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，人們對接入網(wǎng)絡(luò)的便利性提出了更高的要求。無線局域網(wǎng)技術(shù)為小區(qū)域的移動提供了可能，被越來越多的人所采用。新興的WiMAX技術(shù)更是支持城域范圍的移動，被網(wǎng)絡(luò)提供商和用戶所看好。無論是傳統(tǒng)的局域網(wǎng)、ADSL寬帶，還是新興的無線局域網(wǎng)和WiMAX技術(shù)，均為有基礎(chǔ)設(shè)施的接入方式，它們存在

2、的問題是，用戶不能實(shí)現(xiàn)全局IP漫游，而且一旦基礎(chǔ)設(shè)施毀壞，主機(jī)將失去所有連接。無線接入要真正普及，研究者必須面臨以下幾大挑戰(zhàn)：2網(wǎng)絡(luò)為用戶提供全局IP漫游的能力。用戶能全局移動，并始終保持互聯(lián)網(wǎng)連接；其它用戶始終能通過其永久不變的IP地址連接上相應(yīng)的移動用戶。2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對突發(fā)緊急情況的能力。用戶在突發(fā)緊急情況下，不會因?yàn)楣潭ㄔO(shè)施遭到破壞而失去一切聯(lián)系，始終能跟身邊的人保持通信。2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對拓?fù)渥兓目焖俾酚赡芰?。?jié)點(diǎn)不斷移動，導(dǎo)致拓?fù)漕l繁變

3、化。發(fā)現(xiàn)鏈路斷開后，用戶能以較小的信令開銷實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)路由，減少丟包率。2快速切換及服務(wù)質(zhì)量保證的能力。用戶頻繁移動時，能實(shí)現(xiàn)快速切換，始終保持寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接，并能在一定程度上保證用戶服務(wù)質(zhì)量。本文針對上述問題，對支持IP漫游的多跳接入方式進(jìn)行研究，包括其組網(wǎng)設(shè)計(jì)及協(xié)議擴(kuò)展、路由技術(shù)、快速切換及服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)。本文的研究從這幾個方面展開：（1）支持IP漫游的多跳接入組網(wǎng)設(shè)計(jì)及協(xié)議擴(kuò)展；（2）邊緣接入部分的多跳網(wǎng)絡(luò)路由重建機(jī)制；（3）主

4、干接入部分的資源預(yù)留快速無縫切換機(jī)制。這些工作得到國家自然科學(xué)基金“基于媒體傳輸特性的無線多媒體技術(shù)的研究”（No.60202005）和“基于Internet的交互式流媒體分發(fā)技術(shù)研究”（No.60302004）的資助。取得的研究成果包括如下幾個方面：1.提出了支持IP漫游的多跳接入組網(wǎng)設(shè)計(jì)及協(xié)議擴(kuò)展。邊緣接入部分采用多跳Adhoc技術(shù)，主干接入部分采用分層移動IPv6技術(shù)。多跳網(wǎng)絡(luò)提高了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能，并大大增加了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，降低了

5、網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本，且可實(shí)現(xiàn)寬帶接入；分層移動IPv6技術(shù)有效減少了域內(nèi)切換信令和時延。擴(kuò)展了已有的分層移動IPv6協(xié)議，提出了移動節(jié)點(diǎn)向Internet網(wǎng)關(guān)注冊的方案，實(shí)現(xiàn)了邊緣接入MANET網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的直接通信，有利于減輕主干網(wǎng)絡(luò)壓力，并有利于移動節(jié)點(diǎn)更快地建立Internet連接，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)關(guān)平滑切換。2.提出了基于緩存旁路和本地修復(fù)的多跳接入網(wǎng)絡(luò)路由重建機(jī)制。為降低邊緣接入部分多跳網(wǎng)絡(luò)斷鏈時重新路由的信令開銷，提高備份路由的數(shù)量和時效

6、性，進(jìn)一步降低丟包率及時延，提出了一種路由重建機(jī)制。該機(jī)制利用空閑時間監(jiān)聽信道中所有的數(shù)據(jù)包和路由控制信令，用于維護(hù)有效的鄰居節(jié)點(diǎn)列表及本地路由緩存，降低了周期性HELLO消息帶來的信令負(fù)擔(dān)，并增加了可用路由信息。中間節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)斷鏈時，根據(jù)本地路由緩存及鄰居節(jié)點(diǎn)路由信息，實(shí)現(xiàn)了快速路由發(fā)現(xiàn)及本地修復(fù)，有效降低了信令開銷及丟包率。3.提出了針對乒乓式移動的接入網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留快速無縫切換機(jī)制。為降低主干接入部分資源預(yù)留切換的信令開銷和時延，在分

7、層移動IPv6框架下對節(jié)點(diǎn)典型的乒乓式移動進(jìn)行了研究，提出了一種與分層框架相吻合的快速無縫切換機(jī)制。該機(jī)制允許用戶移動時，在一定時間內(nèi)保留舊鏈路上的資源預(yù)留，以便短時間內(nèi)返回后能重新啟用。根據(jù)仿真結(jié)果，該機(jī)制通過設(shè)置資源預(yù)留激活標(biāo)記與離線倒計(jì)時器，有效減少了QoS切換信令并降低了切換時延，有助于降低網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)和用戶服務(wù)中斷概率。4.提出了資源預(yù)留快速無縫切換機(jī)制中的離線倒計(jì)時器優(yōu)化策略。快速無縫切換機(jī)制通過保留舊鏈路上的資源預(yù)留，有效