支持漫游的多跳接入技术研究.pdf

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1、华中科技大学博士学位论文支持漫游的多跳接入技术研究姓名：王玉明申请学位级别：博士专业：信息与通信工程指导教师：杨宗凯20051109 摘要传统的局域网技术，被广泛应用于学校、企业、组织，仍然是现在最为普及的网络接入方式之一。此外，ADSL宽带技术也为家庭用户接入互联网提供了方便。随着无线技术的发展，人们对接入网络的便利性提出了更高的要求。无线局域网技术为小区域的移动提供了可能，被越来越多的人所采用。新兴的WiMAX技术更是支持城域范围的移动，被网络提供商和用户所看好。无论是传统的局域网、ADSL宽带，还是新兴的无线局域网

2、和WiMAX技术，均为有基础设施的接入方式，它们存在的问题是，用户不能实现全局IP漫游，而且一旦基础设施毁坏，主机将失去所有连接。无线接入要真正普及，研究者必须面临以下几大挑战：•网络为用户提供全局IP漫游的能力。用户能全局移动，并始终保持互联网连接；其它用户始终能通过其永久不变的IP地址连接上相应的移动用户。•网络应对突发紧急情况的能力。用户在突发紧急情况下，不会因为固定设施遭到破坏而失去一切联系，始终能跟身边的人保持通信。•网络应对拓扑变化的快速路由能力。节点不断移动，导致拓扑频繁变化。发现链路断开后，用户能以较小的

3、信令开销实现快速修复路由，减少丢包率。•快速切换及服务质量保证的能力。用户频繁移动时，能实现快速切换，始终保持宽带互联网连接，并能在一定程度上保证用户服务质量。本文针对上述问题，对支持IP漫游的多跳接入方式进行研究，包括其组网设计及协议扩展、路由技术、快速切换及服务质量保证技术。本文的研究从这几个方面展开：（1）支持IP漫游的多跳接入组网设计及协议扩展；（2）边缘接入部分的多跳网络路由重建机制；（3）主干接入部分的资源预留快速无缝切换机制。这些工作得到国家自然科学基金“基于媒体传输特性的无线多媒体技术的研究”（No.60

4、202005）和“基于Internet的交互式流媒体分发技术研究”（No.60302004）的资助。取得的研究成果包括如下几个方面：1.提出了支持IP漫游的多跳接入组网设计及协议扩展。边缘接入部分采用多跳Adhoc技术，主干接入部分采用分层移动IPv6技术。多跳网络提高了网络I 的抗毁性能，并大大增加了网络覆盖范围，降低了网络铺设成本，且可实现宽带接入；分层移动IPv6技术有效减少了域内切换信令和时延。扩展了已有的分层移动IPv6协议，提出了移动节点向Internet网关注册的方案，实现了边缘接入MANET网络内部节点的

5、直接通信，有利于减轻主干网络压力，并有利于移动节点更快地建立Internet连接，实现多网关平滑切换。2.提出了基于缓存旁路和本地修复的多跳接入网络路由重建机制。为降低边缘接入部分多跳网络断链时重新路由的信令开销，提高备份路由的数量和时效性，进一步降低丢包率及时延，提出了一种路由重建机制。该机制利用空闲时间监听信道中所有的数据包和路由控制信令，用于维护有效的邻居节点列表及本地路由缓存，降低了周期性HELLO消息带来的信令负担，并增加了可用路由信息。中间节点发现断链时，根据本地路由缓存及邻居节点路由信息，实现了快速路由发现

6、及本地修复，有效降低了信令开销及丢包率。3.提出了针对乒乓式移动的接入网络资源预留快速无缝切换机制。为降低主干接入部分资源预留切换的信令开销和时延，在分层移动IPv6框架下对节点典型的乒乓式移动进行了研究，提出了一种与分层框架相吻合的快速无缝切换机制。该机制允许用户移动时，在一定时间内保留旧链路上的资源预留，以便短时间内返回后能重新启用。根据仿真结果，该机制通过设置资源预留激活标记与离线倒计时器，有效减少了QoS切换信令并降低了切换时延，有助于降低网络传输负担和用户服务中断概率。4.提出了资源预留快速无缝切换机制中的离线

7、倒计时器优化策略。快速无缝切换机制通过保留旧链路上的资源预留，有效地降低了乒乓式移动中的QoS信令开销和切换时延。但是，为了提高网络资源利用率，减少闲置资源预留所带来的浪费及其对接入容量的影响，旧链路上的资源预留不能无限期保留，必须对离线倒计时器进行优化。基于泊松运动模型导出了一个简单的离线倒计时器计算表达式，移动节点可根据自身的移动特性设置最佳的离线倒计时间隔，从而获得最高的资源预留性价比。关键词：接入技术，移动IP，自组织网，路由切换，服务质量II AbstractThetraditionalLANtechnolog

8、yiswidelyusedinthecampuses,enterprisesandorganizations,andisstilloneofthemostwidespreadaccessmanner.Besides,ADSLalsomakesitconvenientforfamilyuserstoaccessinte