基于802.16接入网络的端到端切换机制研究

摘要

WiMAX标准由IEEE的802工作组制定，目标是实现固定和移动环境下的宽带无线接入的全球标准。高达50公里的系统覆盖范围、70Mb/s的数据传输速率以及支持移动台的车速移动，这些技术优势决定了WiMAX技术将有广阔的应用范围和良好的市场前景。目前IEEE802.16e标准只定义了物理层和MAC的规范，在切换问题上也只定义了MAC层的切换，如何结合协议上层进行切换，以便支持WiMAX的完整移动性，是关系到WiMAX网络能否成功进行商业部署的重大问题。所以，对WiMAX网络端到端的切换进行深入研究具有较高的理论意义和实用价值。 3GPP最先提出的IP多媒体子系统采用SIP协议进行会话控制，实现对移动性的支持，可以方便地实现端到端会话的创建、修改，在解决端到端的网络切换问题方面，SIP有着天然的技术优势和广阔的市场前景。 本文在研究IEEE802.16e协议和SIP协议的基础上，提出了利用SIP解决IEEE802.16接入网络中端到端切换的新方案。该方案采用跨层切换的设计思想，联合MAC层和应用层SIP协议，在底层链路切换的同时，完成应用层会话的修改，加快了切换过程，减少了切换时延，提高了切换成功率。本文基于NS2仿真平台，完成了相应的仿真平台搭建过程，实现了SIP协议模块和WiMAX协议模块的融合，扩展了SIP协议模块的部分消息，最终在基于SIP协议模块和WiMAX协议的统一NS2平台上实现了基于WiMAX接入、支持SIP扩展功能的SIP会话建立和修改过程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究动态及课题研究方向

1.2.1 移动IP

1.2.2 移动SIP

1.2.3 移动IP与移动SIP方案的比较

1.3 论文主要工作与内容安排

第二章WiMAX切换技术研究

2.1 IEEE 802.16标准演进

2.2 WiMAX技术特点

2.3 IEEE 802.16标准体系结构

2.4 MAC层协议栈结构及其功能

2.4.1 特定业务汇聚子层

2.4.2 公共部分子层

2.4.3 安全子层

2.5 MAC层切换流程

2.5.1 网络拓扑获取和小区重选择

2.5.2 切换判决和发生

2.5.3 快速调整

2.5.4 服务终止

2.5.5 网络重进入和承载前转

2.6 本章小结

第三章SIP技术及其研究

3.1 SIP的产生背景

3.2 SIP协议的优点

3.3 SIP体系中的几种逻辑功能实体

3.3.1 用户代理

3.3.2 注册服务器

3.3.3 代理服务器

3.3.4 重定向服务器

3.4 SIP消息结构

3.5 SIP 会话

3.5.1 SIP注册

3.5.2 SIP的能力协商

3.5.3 SIP会话过程举例

3.6 SIP消息扩展

3.6.1 INFO消息扩展

3.6.2 其他消息扩展

3.7 SIP协议对移动性的支持

3.7.1 个人移动性

3.7.2 终端移动性

3.7.3 会话移动性

3.7.4 服务移动性

3.8 SIP协议的商业应用

3.9 会话边缘控制器

3.9.1 会话边缘控制器的产生背景

3.9.2 会话边缘控制器的定义及其逻辑结构

3.9.3 SBC的工作模式

3.9.4 SBC的功能描述

3.10 本章小结

第四章基于SIP协议的WiMAX接入端到端切换机制研究

4.1 切换场景

4.2 切换流程及描述

4.2.1 通常情况下的端剑端切换流程

4.2.2 优化的端剑端切换流程

4.3 本章小结

第五章系统仿真平台搭建与仿真的实现

5.1 NS2仿真平台

5.1.1 离散事件驱动

5.1.2 分裂对象模犁

5.1.3 丰富的构件库

5.2 采用NS2进行仿真的方法和一般过程

5.3 NS2仿真平台协议栈结构

5.3.1 MAC层模块的仿真实现

5.3.2 SIP模块的仿真实现

5.4 仿真实现与分析

5.4.1 仿真平台的模块融合

5.4.2 INFO消息扩展实现

5.4.3 Re-INVITE消息扩展的仿真实现

5.5 本章小结

第六章论文总结和展望

6.1 工作总结

6.2 未米工作展望

参考文献

附录1缩略语

致谢

作者攻读学位期间发表的学术论文目录