光纖無線混合網(wǎng)的移動(dòng)管理和包亂序處理研究.pdf

1、近年來，盡管光纖無線混合網(wǎng)(FiWi)已經(jīng)展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景，但在提高固定／移動(dòng)用戶的通信質(zhì)量方面（如高帶寬、低延遲和無縫切換等）依然存在著很多的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。具體而言，對(duì)于提高移動(dòng)用戶的通信質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無縫切換是一個(gè)關(guān)鍵問題，它要求在切換的過程中，沒有或幾乎沒有服務(wù)質(zhì)量的降低。而對(duì)于提高固定用戶的通信質(zhì)量，利用多徑路由協(xié)議以增加帶寬則是一把雙刃劍，因?yàn)槎鄰铰酚赏ǔ?huì)產(chǎn)生包亂序問題。
　　 本文研究移動(dòng)管理和包亂序處理問題以提高Fi

2、Wi網(wǎng)中移動(dòng)和固定用戶的通信質(zhì)量。具體的研究問題有兩點(diǎn)：(1)為移動(dòng)用戶設(shè)計(jì)移動(dòng)管理協(xié)議以提高切換性能和實(shí)現(xiàn)無縫切換；(2)為固定用戶設(shè)計(jì)包亂序處理方案以減輕包亂序和提高TCP性能。
　　 (1)FiWi網(wǎng)的移動(dòng)管理研究
　　 作為FiWi網(wǎng)的一個(gè)候選無線子網(wǎng)，移動(dòng)WiMAX(MWiMAX)是一項(xiàng)很有前途的技術(shù)，且是4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主要候選者之一。MWiMAX網(wǎng)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題是無縫切換，在學(xué)術(shù)界已有廣泛的研究。然而，為

3、實(shí)現(xiàn)MWiMAX網(wǎng)的無縫切換，目前尚缺乏全面的切換解決方案，以集成MWiMAX網(wǎng)的設(shè)計(jì)、回程線路技術(shù)和第3層（即IP）移動(dòng)管理。本文提出了新的切換框架，它集成了一個(gè)混合無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)，以支持高效的組播、局部化的移動(dòng)管理和基站之間的直接通信；可以支持MWiMAX網(wǎng)的硬切換和軟切換兩種切換模式；利用了移動(dòng)IP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和IEEE802.21介質(zhì)獨(dú)立切換(MIH)服務(wù)。在該框架內(nèi)，我們?yōu)橛睬袚Q模式設(shè)計(jì)了新穎的MIH-FHMIPv6移動(dòng)管

4、理協(xié)議，并為軟切換模式設(shè)計(jì)了高效的數(shù)據(jù)包分發(fā)算法。其中，MIH-FHMIPv6移動(dòng)管理協(xié)議結(jié)合了FMIPv6和HMIPv6協(xié)議的優(yōu)勢(shì)并利用了IEEE802.21MIH服務(wù)，以降低切換延遲和信令開銷；消除了包丟失和包亂序問題，以避免潛在的服務(wù)質(zhì)量的降低。數(shù)據(jù)包分發(fā)算法則利用了混合PON回程線路的光多播能力以降低數(shù)據(jù)包復(fù)制量，并運(yùn)用樹形拓?fù)涞募惺娇刂颇芰σ詫?shí)現(xiàn)完美的數(shù)據(jù)內(nèi)容同步。性能分析和數(shù)值結(jié)果表明：(1)我們的移動(dòng)管理協(xié)議可以顯著地提

5、高切換性能（如切換延遲、信令開銷、包丟失和包亂序等方面的性能）；(2)所提出的數(shù)據(jù)包分發(fā)算法可以有效地減少數(shù)據(jù)包的復(fù)制量。
　　 (2)FiWi網(wǎng)的包亂序處理研究
　　 FiWi網(wǎng)中，多徑路由協(xié)議已廣泛應(yīng)用于無線子網(wǎng)中以提高固定用戶的帶寬。由于各條路徑之間存在延遲差異，數(shù)據(jù)包可能會(huì)亂序地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，因而可能會(huì)導(dǎo)致TCP性能的降低。本文提出三種方案以盡量確保數(shù)據(jù)包正序地離開FiWi網(wǎng)中的OLT，并提高TCP性能。首先，本

6、文提出了有效的、工作于OLT的SPCS包調(diào)度算法，它為可能會(huì)導(dǎo)致重復(fù)ACK(dupack)和降低擁塞窗口尺寸(cwnd)的數(shù)據(jù)包賦予較低的優(yōu)先級(jí)。其次，在光子網(wǎng)（如以太無源光網(wǎng)絡(luò)）的上行帶寬分配方面，本文設(shè)計(jì)了IPACT-MPR動(dòng)態(tài)帶寬分配算法，它為可能會(huì)觸發(fā)TCP快速重傳和快速恢復(fù)算法的數(shù)據(jù)流賦予較高的優(yōu)先級(jí)。最后，本文提出了集成的流分配和快速重排序算法，它們共同地確定包從數(shù)據(jù)源沿著每條路徑發(fā)送的概率，并在OLT上運(yùn)行延遲幾乎為零的快