基于IPv6的移动子网路由原理及关键技术研究

论文摘要

移动IPv6设计之初是为了满足单个终端的移动性。随着信息网络技术的快速发展,人们对信息的需求在内容和获取方式上也发生了变化,固定终端或单个移动终端连接到互联网上的模式已经不能满足需要。在公共交通系统和个域网中(Personal Area Network),多个无线移动终端一起移动,同时改变到Internet的接入点,构成一个相对稳定的移动体,称为网络移动性(Network Mobility)或移动子网。简单的移动子网可以只包括一个移动路由器和一个主机;复杂的情况下,一个移动子网可以有许多IP子网通过本地路由器互联或嵌套而成,形成一个可以移动的整体,通过一个或多个移动路由器连接到IP骨干网上。由于移动子网结构的复杂性,对每个节点分别进行移动性管理显然是非常复杂且不可行的。当子网大范围移动时,如何建立路由机制进行有效的位置管理和切换管理,并有效整合可用的网络资源成为研究热点。本文采用理论解析和实验相结合的方法,研究IP网络环境下无线移动子网的路由机制和切换管理、网络选择等关键技术问题。论文的创新性工作主要包括如下几个方面:1.提出了基于扩展邻居通告消息的嵌套移动子网路由优化方案,实现了嵌套移动子网内各级移动路由器之间的主机路由,提高了路由效率。解析结果表明,采用路由优化方案之后,信息包传输效率得到提高。为验证方案的可行性进一步搭建了两层嵌套的实验环境,信息包按照优化后的路由传输,实现了预期目标。2.提出了异构网络的多接口移动路由器方案,为移动路由器配备了WLAN、CDMA和GPRS三个异构网络接口,实现了接口的同时使用和接口间的平滑切换。搭建实验环境对方案进行验证和业务测试,结果表明移动路由器可以有效使用三种异构网络,为移动子网的实际部署取得了进展。3.结合多接口移动路由器方案提出基于实时路径参数的网络选择算法。引入路径单向延迟、路径跳数等关键参数,建立数学模型对路径进行评估。采用扩展的绑定更新消息携带路径参数,以路径传输时延和用户的满意程度为目标,提出了适应性的路径选择策略,可以根据实时网络条件和用户需要对路径进行调整,更好的满足用户需求。4.搭建了代理移动IPv6网络平台进行了节点的切换实验。结果表明代理移动IPv6环境下节点三层切换延迟缩短到0.143秒,远低于MIPv6环境下三层切换延迟的2.277秒。结合这一优势分析了子网在PMIPv6域内和域间的移动性限制因素,设计了CMIPv6与PMIPv6协作的子网全局移动性方案。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 缩略语
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 下一代互联网的发展方向
• 1.1.2 IP网络的移动性解决方案
• 1.1.3 移动子网是IP移动网络的重要组成部分
• 1.2 本文的主要工作和创新
• 1.3 论文的结构
• 第二章 互联网的移动性管理概述
• 2.1 异构无线网络
• 2.1.1 异构无线网络的特征
• 2.1.2 切换管理
• 2.2 互联网的移动性支持
• 2.2.1 节点移动性管理协议
• 2.2.2 移动IPv6
• 2.2.3 移动IPv6路由优化模式
• 2.2.4 区域化位置管理协议
• 2.3 移动子网研究背景和技术要求
• 2.3.1 移动子网技术要求
• 2.3.2 移动子网网络模型
• 2.3.3 嵌套移动子网中的路由问题
• 2.3.4 3GPP网络中的移动子网规范
• 2.4 联网与移动通信网的融合
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于扩展ICMP消息的嵌套移动子网路由优化方案
• 3.1 研究背景
• 3.1.1 相关研究
• 3.1.2 反向路由头方案（RRH）
• 3.2 IPv6的邻居发现协议及ICMP消息
• 3.2.1 邻居通告消息类型
• 3.2.2 扩展的NA消息类型
• 3.3 基于扩展ICMP消息的优化路由建立
• 3.4 数据传输路由评估模型和性能分析
• 3.4.1 传输开销解析
• 3.4.2 传输效率解析
• 3.5 优化路由性能分析比较
• 3.5.1 传输开销分析比较
• 3.5.2 传输效率分析比较
• 3.6 实验与分析
• 3.6.1 实验环境搭建
• 3.6.2 实验过程
• 3.6.3 实验结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 异构网络多接入移动路由器方案研究
• 4.1 研究背景
• 4.1.1 无线重叠接入网络
• 4.1.2 移动IPv6的多家乡研究
• 4.1.3 移动子网的多家乡研究
• 4.2 单接口移动路由器切换性能分析
• 4.2.1 WiFi网络环境下单接口移动路由器切换延迟分析
• 4.2.2 由切换和位置更新引起的丢包分析
• 4.3 多接口移动路由器方案
• 4.3.1 多接口移动路由器框架
• 4.3.2 NEMO-MCoA模块
• 4.3.3 多接口管理模块
• 4.4 实验和分析
• 4.4.1 链路性能和切换实验分析
• 4.4.2 业务测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于实时路径参数的接口自适应选择策略
• 5.1 网络选择概述
• 5.2 使用位置更新消息的路径参数实时传递机制
• 5.2.1 时间戳选项
• 5.2.2 接口优先级算法和参数传递
• 5.3 性能分析
• 5.3.1 数值计算
• 5.3.2 性能分析和比较
• 5.3.3 一般性分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 PMIPv6和CMIPv6融合的子网全局移动性方案
• 6.1 研究背景
• 6.2 代理移动IPv6网络结构和工作流程
• 6.3 终端切换实验与分析
• 6.4 代理移动IPv6环境下的移动子网方案
• 6.4.1 PMIPv6环境下移动子网技术要求
• 6.4.2 子网在不同代理域间的全局移动性方案
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集