网络移动性管理关键技术的研究

论文摘要

近年来,网络移动性管理的研究和应用非常活跃,引起了广泛的重视,已成为无线通信发展过程中的一个重要分支,涉及到位置管理、切换管理、路由优化技术、安全机制、互操作控制等方面的关键技术。本文系统总结了网络移动性管理研究和发展现状,主要研究和解决网络移动性管理中路由优化、切换及多穴移动网络的移动性管理问题。主要工作和研究内容如下:在对已有移动网络路由优化方案进行分析的基础上,根据方案所侧重的实施环节提出了新的路由优化方案的分类方法,并对目前方案存在的主要问题进行了分析;提出移动网络接入点选择方案APS,解决接入不合适的路由器而造成的移动网络性能的下降问题。通过扩展前缀信息选项以携带链路性能参数,允许移动路由器在真正接入外地网络前得到可达范围内的候选接入路由器性能指标并根据自己的选择策略进行接入,减少不必要的切换;在分析嵌套移动网络次优化路由问题后,提出路由优化方案ROPIO。通过在分级嵌套移动网络中给移动节点配置根移动路由器子网前缀地址,并用根移动路由器的转交地址进行家乡注册,最终不仅实现嵌套移动网络内节点与外界通信的路由优化,而且实现嵌套移动网络内的路由优化。数学分析和仿真表明通过将数据传输路径分段化,能够有效缩短传输路径,减少切换延时,降低了额外开销;针对移动网络拓朴结构动态变化所引发的问题,提出了本地化路由优化方案LRO。通过将根移动路由器对整个网络内节点的移动性管理功能上移到本地移动锚点,减少由于网络结构动态变化引发的大量注册。只要切换发生在本地移动域内,则不需要重新向家乡代理注册,不仅能够提供优化的路由并减少骨干网的流量。数学分析和仿真表明LRO方案能够减少额外开销,提高吞吐量。在LRO基础上提出了对多接口移动路由器快速切换方案（multihoming-LRO）,通过对链路的监测以及预设性能门限值,当主链路不能满足需求时,移动路由器能够尽快建立辅助链路,缩短切换时间的同时减少了数据的丢失。此外移动路由器还可以根据策略选择同时连接多条链路以分散传输数据,提高网络的吞吐量;针对多穴移动网络,提出基于备份注册的移动性管理方案,引入备份注册后,数据可以通过多条路径传输,即使移动路由器只有一个接口也可以通过备份地址所在链路传输数据。通过启用备份注册,减少由于链路中断而造成的通信中断延时,实现了多穴移动网络移动性支持,不仅提高了健壮性,而且提高了冗错能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 论文工作和主要贡献
• 1.3 论文结构
• 1.4 本章参考文献
• 第二章 网络移动性管理关键技术概述
• 2.1 引言
• 2.2 网络移动性管理协议
• 2.2.1 移动IPv6协议
• 2.2.2 网络移动性管理协议
• 2.2.2.1 协议内容
• 2.2.2.2 嵌套移动网络的形成
• 2.2.2.3 NEMO协议的优点及存在的问题
• 2.3 网络移动性管理关键技术
• 2.3.1 路由优化
• 2.3.2 切换管理
• 2.4 本章小结
• 2.5 本章参考文献
• 第三章 基于实施环节的路由优化方案的分类
• 3.1 引入其它协议查找优化路径
• 3.2 采用地址配置策略实现RO
• 3.3 使用特定地址进行注册的RO方案
• 3.4 基于拓朴发现的RO方案
• 3.5 当前RO方案所引发的问题
• 3.6 本章小结
• 3.7 本章参考文献
• 第四章 基于扩展前缀信息选项的网络接入点选择方案及嵌套移动网络的路由优化方案
• 4.1 引言
• 4.2 对前缀信息选项的扩展
• 4.3 根据链路性能进行移动网络接入点的选择
• 4.4 基于扩展前缀信息选项的路由优化方案（ROPIO）
• 4.4.1 嵌套移动网络外节点与内部节点之间的路由优化
• 4.4.2 嵌套移动网络内部路由
• 4.4.3 嵌套移动网络内部切换
• 4.4.4 性能分析
• 4.4.4.1 数据路径
• 4.4.4.2 切换延时
• 4.4.4.3 代价分析
• 4.5 本章小结
• 4.6 本章参考文献
• 第五章 多本地移动锚点环境下嵌套移动网络路由优化及快速切换方案
• 5.1 引言
• 5.2 嵌套移动网络本地化路由优化方案（LRO）
• 5.2.1 LRO网络环境
• 5.2.2 路由优化及切换管理
• 5.2.2.1 CN与LFN间数据路径
• 5.2.2.2 本地移动域内路由
• 5.2.2.3 对VMN的支持
• 5.2.2.4 切换管理
• 5.2.3 性能分析
• 5.2.3.1 代价分析
• 5.2.3.2 吞吐量分析
• 5.3 本地管理域下多接口MR的快速切换
• 5.3.1 multihoming-LRO方案主要内容
• 5.3.2 数据路径
• 5.3.3 对快速切换的支持
• 5.3.4 辅助LMA的选择
• 5.3.5 门限值的选择
• 5.4 本章小结
• 5.5 本章参考文献
• 第六章 采用备份注册的多穴移动网络的移动性管理
• 6.1 移动网络多穴技术的引入
• 6.2 多穴移动网络的分类
• 6.3 基于备份注册的多穴移动网络解决方案
• 6.3.1 对BID子选项以及HA上绑定缓存的扩展
• 6.3.2 数据路径
• 6.3.3 多穴移动网络的切换
• 6.4 本章小结
• 6.5 本章参考文献
• 第七章 结论
• 致谢
• 博士期间参与的项目以及完成的工作
• 博士期间发表或录用的文章