IP网络中移动管理技术的研究与分析

论文摘要

无线蜂窝系统和Internet正推动着电讯技术的不断进步。随着二者的融合,用户对高带宽、低延时,能够随时随地和不问断地提供各种IP服务的下一代无线网络需求日益强烈。可以预见,下一代无线网络必然是基于IP的网络。然而,在早期的网络中,网络设备被认为是静止的,所有的网络协议也都是基于此设计的。因此,在带来机遇的同时,移动计算环境也对传统的IP协议提出了很多新的挑战。这些挑战包括:(1)移动节点如何接入Internet而不需要改变IP。(2)移动节点的安全性如何保证。(3)如何适应无线环境的低可靠性、低带宽。(4)切换管理。(5)如何为移动节点提供QoS保证。(6)如何做到与现有协议兼容。针对这些挑战,人们提出了许多解决方案,其中最著名的就是Mobile IP协议。通过引入移动代理,Mobile IP有效地解决了节点的移动管理问题。但是,Mobile IP也有其缺陷。随着研究的深入,人们又引入了微移动的概念和相关协议,但这些方案仍有诸多不足。本文针对现有方案的不足,提出了三个方面的改进:(1)针对HAWAII路径更新算法的不足,设计了一种基于Default Route的路径更新算法DRB和它的增强算法,该算法在充分考虑各种网络环境的基础上,将default route用于HAWII的路径更新过程。模拟结果和相关计算表明,该算法在保持与原有算法相近性能的条件下,具有更大的灵活性,并有效地降低了路由表的开销。(2)针对HMIPv6中MAP选择算法的不足,提出了一种支持负载分担的新算法。计算结果和模拟表明,该算法实现简单,开销管理和负载分担效果好。针对HMIPv6切换管理的不足,将Fast Handovers引入HMIPv6,实现快速切换。模拟结果表明,通过将HMIPv6和FMIPv6结合起来,我们可以同时获得二者的优点,即HMIPv6更少的注册时间和控制消息,FMIPv6更快速地切换。(3)针对MANET的路由协议的不足,我们提出了一种多路径QoS路由协议,MQRP。该协议充分考虑了MANET的特点,依据不同的标准,设计了三种多路径选择算法。模拟表明,在MANET中,该协议能够有效利用网络带宽,提供更为可靠的网络传输。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 IP网络
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 IP网络的发展过程
• 1.2.3 关于Internet的标准化工作
• 1.2.4 IP网络的主要性能指标
• 1.2.5 IP网络的体系结构
• 1.2.6 下一代的网络协议IPv6
• 1.3 移动计算环境
• 1.3.1 移动通信的发展史
• 1.3.2 移动计算环境
• 1.4 移动计算环境对传统IP协议提出的挑战
• 1.5 本文的研究内容
• 1.6 本文的组织
• 第二章 相关研究工作
• 2.1 本文中使用的术语和缩写
• 2.2 Mobility support for IPv4
• 2.2.1 Mobile IPv4的设计目标
• 2.2.2 新增实体
• 2.2.3 协议概况
• 2.2.4 代理发现（Agent Discovery）
• 2.2.5 注册
• 2.2.6 隧道转发
• 2.3 Mobility support for IPv6
• 2.3.1 与Mobile IPv4的比较
• 2.3.2 Mobile IPv6相关数据结构
• 2.3.3 协议概况
• 2.3.4 家乡代理发现技术
• 2.3.5 切换
• 2.3.6 移动环境下的实时业务对Mobile IPv6提出的挑战
• 2.4 微移动协议及相关技术概述
• 2.4.1 Cellular IP
• 2.4.2 HAWⅡ
• 2.4.3 Hierarchical Mobile IPv6
• 2.4.4 Mobile IPv6 Fast Handover
• 2.4.5 Mobile Ad-hoc Networks（MANET）
• 第三章 HAWAⅡ中的移动管理技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 技术背景
• 3.2.1 HAWAⅡ的设计目标
• 3.2.2 协议概况
• 3.2.3 消息格式
• 3.2.4 路径建立方案
• 3.2.4.1 移动节点开机后的消息序列
• 3.2.4.2 路径更新算法
• 3.2.5 小结
• 3.3 HAWAⅡ中基于Default Route的路径更新算法
• 3.3.1 设计目标
• 3.3.2 算法描述
• 3.3.3 增强的DRB算法（EDRB）
• 3.3.4 DRB（EDRB）在路由表空间方面的优势
• 3.3.5 模拟与性能分析
• 3.3.5.1 模拟环境
• 3.3.5.2 模拟结果
• 3.4 小结
• 第四章 HMIPv6中的移动管理技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 HMIPv6
• 4.2.1 协议概况
• 4.2.1.1 移动节点的操作
• 4.2.1.2 MAP的操作
• 4.2.2 MAP Discovery
• 4.2.2.1 动态MAP Discovery
• 4.2.2.2 静态MAP发现
• 4.2.3 Hierarchical Mobile IPv6的优点
• 4.2.4 Hierarchical Mobile IPv6的不足
• 4.3 HMIPv6中的自适应MAP选择算法
• 4.3.1 相关研究工作
• 4.3.2 自适应MAP选择算法
• 4.3.2.1 算法描述
• 4.3.2.2 工作效能
• 4.3.2.3 协议开销计算
• 4.3.2.4 MAP优先级的调整
• 4.3.3 模拟与性能分析
• 4.3.3.1 开销管理
• 4.3.3.2 负载分担
• 4.4 Mobile IPv6 Fast Handover
• 4.4.1 协议概况
• 4.4.1.1 定位产生延时的环节
• 4.4.1.2 移动节点发起的切换
• 4.4.1.3 网络发起的切换
• 4.4.2 Mobile IPv6 Fast Handovers的优点
• 4.4.3 Mobile IPv6 Fast Handovers的不足
• 4.5 HMIPv6中的快速切换技术
• 4.5.1 协议概况
• 4.5.1.1 F-HMIPv6中的数据流
• 4.5.1.2 F-HMIPv6的操作
• 4.5.2 模拟与性能分析
• 4.5.2.1 模拟环境
• 4.5.2.2 模拟结果
• 4.6 小结
• 第五章 MANET中的移动管理技术研究
• 5.1 引言
• 5.2 技术背景
• 5.2.1 MANET的定义
• 5.2.2 MANET的结构
• 5.2.3 MANET的特点
• 5.2.4 MANET与有线网络的融合
• 5.3 MANET中的多路径QoS路由协议（MQRP）
• 5.3.1 QoS参数
• 5.3.2 MQRP
• 5.3.2.1 路由探测
• 5.3.2.2 路由维护
• 5.3.2.3 资源预留
• 5.4 模拟与性能分析
• 5.4.1 模拟环境
• 5.4.2 模拟结果
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 参加科研工作情况
• 攻读博士期间撰写的论文
• 致谢