基于MAC层WLAN快速越区切换算法研究

论文摘要

无线局域网(WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,目前得到了广泛应用。由于WLAN的AP功率有限导致服务覆盖区域受限,移动站点(STA)需要在当前AP覆盖小区移动到另一个AP小区时进行快速的越区切换。越区切换问题关系到网络处理的可靠性和安全性,也关系到语音与视频等多媒体实时应用质量的连续性,是当前WLAN应用技术热门的关键课题。需要指出的是越区切换首先要进行MAC层的切换,另一方面大部分的切换都只要在MAC层进行即可。因此对基于MAC层进行越区切换技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文在参阅了国内外已有相关文献的基础上,主要完成了以下工作:1.分析总结了目前国内外有关WLAN在MAC层切换技术的研究现状。简要介绍和评价了基于选择性的扫描算法(包括邻居图算法、WSN算法)、提前扫描算法、认证阶段算法(包括FHR预测算法、定位算法、邻居图认证算法)和重关联阶段算法(包括预测算法、邻居图重链接算法)等,指出一个完整的切换过程包括三个阶段:信道扫描、认证、重关联。其中扫描阶段的时延达到整个切换时延的90%左右,认证及重关联阶段的时延都较短。还对WLAN与GSM的切换问题进行了比较。2.首次把对以邻居图技术为基础在切换过程的不同阶段实施的算法,统一概括为NG算法系列(NGAS),并提出可以对NGAS采取统一的技术合成。3.提出了基于NG的MSO算法,该算法是一种准最小时延算法,它根据不同用户密度和网络环境提供三种机制的实现方案,即基于邻居APs距离选择目标AP、基于移动方向选择目标AP和基于QoS保障选择目标AP。此三种机制加上优先级顺序来处理当前的原始NG,可有效地精减当前NG的AP个数从而能优越地减少切换时延。4.针对地铁/轻轨项目模型中无线AP的部署是线性的,STA的运动轨迹是确知的以及轨道沿线的相邻AP采用同一频点无线网络结构等特点,将MSO算法应用于地铁/轻轨项目的越区切换里,指出该算法能很好的减少越区切换时延,达到车地移动通信的应用需要。5.最后利用网络仿真工具OPNET对本文提出的各种算法及其在地铁/轻轨项目中的应用进行了实验仿真,指出文中提出的算法比已有算法在减少切换时延上的优越性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景介绍
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 本文工作和内容结构
• 第2章 移动切换技术与目前研究现状
• 2.1 移动切换环境和准则
• 2.1.1 切换的环境
• 2.1.2 切换的准则
• 2.2 MAC层切换过程分析
• 2.2.1 切换的逻辑过程
• 2.2.2 实际的交互过程
• 2.3 国内外切换技术的研究现状
• 2.3.1 切换检测
• 2.3.2 扫描阶段
• 2.3.3 认证阶段
• 2.3.4 重关联阶段
• 2.4 WLAN与 GSM的比较
• 2.4.1 蜂窝的基本概念
• 2.4.2 WLAN与 GSM的比较
• 2.5 小结
• 第3章 基于MAC层的快速切换算法研究
• 3.1 切换时间应用需求
• 3.2 NG算法系列
• 3.2.1 邻居图相关概念介绍
• 3.2.2 NG扫描算法
• 3.2.3 NG认证/重关联算法
• 3.3 基于NG的MSO算法
• 3.3.1 算法的机制原理
• 3.3.2 算法的实现方案
• 3.3.3 算法的程序设计
• 3.3.4 算法的性能评价
• 3.4 地铁/轻轨项目快速切换技术研究
• 3.4.1 车载WLAN数据通信的特点
• 3.4.2 建立地铁/轻轨项目的研究模型
• 3.4.3 模型快速切换技术的实现方案
• 3.4.4 模型切换技术方案的评价
• 3.5 小结
• 第4章 算法实现过程与实验仿真及分析
• 4.1 仿真平台搭建和算法实现过程
• 4.1.1 OPNET仿真工具介绍
• 4.1.2 算法描述及实现过程
• 4.1.3 切换模型的建立
• 4.2 算法仿真实验结果及分析
• 4.2.1 NG系列算法实验
• 4.2.2 基于NG的MSO算法实验
• 4.2.3 地铁/轻轨模型切换技术实验
• 4.2.4 实验结果比较与分析
• 4.3 小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文所做的工作及结论
• 5.2 本课题的进一步工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集