升空平台通信系统移动性管理研究

论文摘要

升空平台通信系统是我国空基信息系统的重要组成部分,并且有可能成为继地面移动通信系统和卫星通信系统之后的第三个无线通信系统,是地面信息高速公路向空间、固定终端向移动终端的延伸。它综合了地面无线系统和卫星系统的技术优点,具有广覆盖、低延时和低路径损耗、系统造价和运行成本低的优势,非常适合于应急通信。移动性管理能够实现升空平台通信系统对用户定位、用户位置查询以及当用户移动到新升空平台时保持通信连接。移动性管理包括位置管理和切换管理。其中,位置管理主要实现用户位置登记、更新以便于用户在呼叫另一用户时可以快速查询到被叫用户的位置信息;切换是升空平台通信系统最复杂和最重要的过程。切换管理就是要确保用户从一个平台移动到另一平台时通信的接续性。它使用户在任何时候、任何地方都能得到在线连接和服务,是实现无缝漫游的重要机制。在进行移动性管理研究时,考虑到升空平台通信系统的自身特点和诸多限制,目前地面网络和卫星网采用的移动性管理方法无法直接被它采用,因而需要研究与设计适用于升空平台通信系统的移动性管理策略。在本论文中,我们引入一种基于SIP协议的应用层移动性管理方案。本论文首先研究了基于SIP协议的升空平台通信系统的位置管理,期望通过位置管理能实现用户的定位和查询;同时本论文还研究了基于SIP协议的升空平台通信系统的切换管理,针对当用户远离归属平台,进行跨平台切换时长时延、大开销的问题,提出了一种在新旧接入升空平台之间共享用户状态信息的优化切换方案,降低了用户移动切换时重新会话邀请与重新注册的时延,减少了网络切换时的开销,优化网络的综合性能。本论文采用OPNET仿真工具建立系统仿真模型,搭建了升空平台通信系统仿真平台,然后将上述的移动性管理机制进行了仿真实现。通过得出的一系列的仿真输出数据和曲线,证明了本论文所设计的移动性管理机制达到了设计目标,是一种对升空平台通信系统进行移动性管理的有效方案,为实际系统的设计和规划提供了参考模型和参考数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 升空平台通信系统特点
• 1.2 研究需求及研究现状
• 1.2.1 研究需求
• 1.2.2 研究现状
• 1.3 研究目的和任务
• 1.4 论文总体安排
• 第二章 升空平台通信系统的移动性管理概述
• 2.1 移动性管理概述
• 2.2 目前存在的几种移动性管理方案
• 2.2.1 链路层移动性管理的解决方案
• 2.2.2 网络层移动性管理的解决方案
• 2.2.3 传输层移动性管理的解决方案
• 2.2.4 应用层移动性管理的解决方案
• 2.3 几种移动性管理方案的比较
• 第三章 升空平台通信系统移动性管理方案的设计
• 3.1 升空平台通信系统介绍
• 3.1.1 升空平台通信系统的系统结构
• 3.1.2 升空平台通信系统的体系结构
• 3.1.3 升空平台通信系统的移动性管理模型
• 3.2 升空平台移动性管理的方案设计
• 3.3 基于SIP 协议的位置管理方案
• 3.3.1 位置管理数据库的设计和管理
• 3.3.2 位置登记/用户终端注册认证过程
• 3.3.3 位置更新/用户终端重注册过程
• 3.3.4 位置查询/用户终端呼叫过程
• 3.4 基于SIP 协议的切换管理方案
• 3.4.1 基于SIP 协议的跨平台切换
• 3.4.2 SIP 协议在升空平台系统中存在的问题
• 3.5 采用基于共享用户状态信息改进切换方案
• 3.5.1 采用改进方案的重新注册
• 3.5.2 采用改进方案的会话重新邀请
• 3.5.3 改进方案
• 3.6 实现流程图
• 3.6.1 用户终端处理HAPS 广播消息流程图
• 3.6.2 HAPS 处理注册消息流程图
• 3.6.3 归属HAPS 处理用户重注册消息流程图
• 3.6.4 旧HAPS 接收到新HAPS 的用户信息查询请求的处理流程
• 3.6.5 新HAPS 接收到用户重注册信息的处理流程
• 第四章 升空平台通信系统的仿真设计与实现
• 4.1 仿真系统模型
• 4.2 系统通信连接的建模实现
• 4.3 仿真模型设计及功能实现
• 4.3.1 用户功能模块建模
• 4.3.2 升空平台功能模块建模
• 4.3.3 归属签约用户服务器功能模块建模
• 4.4 仿真系统中分组格式设置
• 第五章 仿真结果
• 5.1 仿真参数的设置
• 5.2 仿真结果及分析
• 5.2.1 用户位置管理功能测试
• 5.2.2 用户位置管理性能测试
• 5.2.3 用户切换管理功能测试
• 5.2.4 用户切换管理性能测试
• 第六章 结束语
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介