基于SIP的VoWLAN漫游时延优化技术研究

论文摘要

随着移动通信技术的发展和移动终端的普及,移动应用正得到蓬勃发展,其价值与作用受到社会的广泛重视。作为互联网最具潜力的应用——VoIP技术,与移动通信技术结合成为语音通信最典型、也是最有前景的应用领域。SIP协议作为下一代网络核心信令协议,应用于移动网络,使得移动通信的多媒体应用向全IP网络方向发展。以无线局域网作为终端接入网时,基于SIP的VoIP移动通信技术对移动性的支持仍然存在不如人意的地方。在无线局域网内移动时,产生的漫游时延仍然让用户无法满意。IEEE802.11系列标准在移动性支持和安全上的改进,以及各种上层协议移动新支持方案的提出,都未能让用户真正感觉“透明”。针对无线局域网环境下语音通信的漫游时延过长,漫游失败率高的问题,本文在总结国内外相关工作基础上提出一个优化方案,从多个方面对整个漫游过程的具体机制进行优化。本文具体内容如下:(1)基于SIP的VoWLAN网络传统漫游方案Mobile SIP——它是现有大部分SIP应用软件的实现基础。(2)漫游机制从信道分配到应用层漫游经过多步完成,每个步骤都存在优化的空间,本文既对其中几个步骤进行单独优化,又将多个步骤联合起来进行综合优化。(3)优化方案中采用固定信道分配方案与分时信道搜索机制相结合减少信道搜索延时;MAC层分时接入功能在实时语音通信环境下更有效利用带宽;增加漫游控制服务器来代理移动终端进行漫游决策和预漫游,减少漫游时延,提高漫游成功率;SIP_EYE代理的应用使得传输层TCP连接与应用层SIP会话不受IP地址改变的影响。(4)组建一个小型的基于SIP的VoWLAN网络,分析单个移动终端在改进方案下的漫游时延;通过NS2仿真平台模拟研究大规模网络环境下改进方案的性能。对传统漫游解决方案Mobile SIP和改进方案进行性能对比后,得出以下结论:优化方案在网络畅通情况下漫游时延小,网络繁忙时漫游成功率高,切换时延进一步减小,但是优化方案实现较为复杂。本文结果为进一步改进基于SIP的VoWLAN网络漫游性能具有重要的参考与指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 移动通信与无线网络
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 蜂窝通信系统
• 1.2.3 无线个域网（WPAN）
• 1.2.4 无线局域网（WLAN）
• 1.2.5 无线城域网（WMAN）
• 1.3 无线网络中的移动性管理
• 1.3.1 全IP移动通信网络中的移动性管理
• 1.3.2 基于Mobile IP的移动性管理
• 1.3.3 基于SIP的移动性管理
• 1.3.4 IEEE 802.11的移动性管理
• 1.3.5 小结
• 1.4 本文的工作及论文的结构
• 1.4.1 本文的工作
• 1.4.2 论文的结构
• 第二章 SIP协议
• 2.1 SIP协议概述
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 SIP的定义
• 2.1.3 SIP产生的背景与功能特点
• 2.1.4 SIP的移动性管理
• 2.1.5 SIP的发展
• 2.2 SIP网络元素
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 SIP用户代理
• 2.2.3 SIP网络服务器
• 2.3 SIP消息的组成
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 消息类型
• 2.4 SIP工作流程
• 2.4.1 注册
• 2.4.2 呼叫
• 2.5 小结
• 第三章 基于SIP的VOWLAN
• 3.1 无线局域网简介
• 3.1.1 WLAN网络结构
• 3.1.2 IEEE 802.11协议
• 3.2 VoIP技术
• 3.2.1 什么是VoIP
• 3.2.2 VoIP的基本传输过程
• 3.2.3 VoIP在WLAN下的若干问题
• 3.3 基于SIP的VoWLAN的关键技术问题
• 3.3.1 基于SIP的VoWLAN网络结构
• 3.3.2 基于SIP的VoWLAN工作过程
• 3.3.3 基于SIP的VoWLAN要考虑的问题
• 第四章 VOWLAN漫游过程及其分析
• 4.1 漫游过程简介
• 4.1.1 漫游简介和分类
• 4.1.2 漫游过程中的消息交换
• 4.2 SIP对移动性的支持
• 4.3 现有漫游解决方案分析
• 4.3.1 基于Mobile IP的漫游方案
• 4.3.2 Mobile SIP漫游方案
• 4.3.3 混合SIP/Mobile IP方案
• 4.4 小结
• 第五章 漫游时延优化方案设计
• 5.1 引言
• 5.2 漫游时延优化方案
• 5.2.1 第三方漫游控制服务器（TPRCS）
• 5.2.2 信道分配方案
• 5.2.3 信道搜索方案
• 5.2.4 切换决策方案
• 5.2.5 预漫游
• 5.2.6 网络层漫游改进方案
• 5.2.7 传输层漫游改进
• 5.2.8 SIP层漫游改进
• 5.3 漫游时延优化方案的工作流程
• 5.4 改进方案性能分析
• 5.4.1 漫游过程的可靠性
• 5.4.2 用户透明性
• 5.4.3 安全性
• 5.4.4 漫游机制的基础结构
• 5.4.5 扫描过程中收集信息
• 5.5 漫游时延分析
• 5.5.1 漫游时延分析
• 5.5.2 IP语音延迟
• 5.5.3 性能分析
• 5.6 小结
• 第六章 性能评价及分析
• 6.1 技术准备
• 6.1.1 oSIP开发库
• 6.1.2 VxWorks嵌入式操作系统
• 6.1.3 NS介绍
• 6.2 性能评价方案设计
• 6.2.1 测试方案设计
• 6.2.2 测试环境设计
• 6.2.3 大规模网络模拟环境
• 6.3 模拟结果
• 6.4 实验数据分析
• 6.4.1 实验可行性分析
• 6.4.2 结果分析
• 6.4.3 原因分析
• 6.5 小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果