（通信与信息系统专业论文）主机标识协议的移动性管理研究.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：在传统互联网的传输控制协议互联网协议( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c o l ，t c p i p ) 体系中，i p 地址既代表节点的位置标识，又代表节点的主 机标识：网络层使用i p 地址作为节点在网络中的位置标识，用于路由；传输层使 用i p 地址作为节点的主机标识，用于建立传输层的连接。当节点由于发生移动而 改变其i p 地址时，传输层连接中断，需要重新建立连接。因此，传统互联网的t c p ! p 协议体系不利于支持节点的移动。 解决传统互联网移动性问题的关键在于把i p 地址的主机标识和位置标识进行 分离。由互联网工程任务组( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，i e t f ) 和互联网研究任 务组( i n t e r a c tr e s e a r c ht a s kf o r c e ，i r t f ) 联合提出的主机标识协议( h o s ti d e n t i t y p r o t o c o l ，h i p ) 通过在网络层和传输层之间增加新的主机标识层，以及引入经过加密 的主机标识标签作为节点的主机标识，把i p 地址的双重功能分离，从而可以较好 地支持移动性。本文对h i p 的移动性管理机制，包括h i p 的位置管理机制和切换 管理机制，进行了深入的研究，取得如下研究成果： 1 设计一种支持h i p 的域名系统( d o m a i nn a m es y s t e m ，d n s ) 资源记录，用于解 析节点的域名、主机标识标签和i p 地址三者之间的映射关系。在此基础上， 建立一种基于d n s 的h i p 位置管理机制。该机制将互联网划分成多个区域网 络，使用集合服务点管理每个区域网络中节点的主机标识标签和i p 地址之间 的映射关系，使用d n s 管理节点的主机标识标签和对应集合服务点的l p 地址 之间的映射关系。 2 提出一种基于动态层次位置管理的h i p 微移动性支持机制。该机制引入网关集 合服务点将区域网络划分成多个自治域，引入本地集合服务点将每个自治域划 分成多个注册域，形成三层的层次体系结构，从而将节点移动时的位置更新消 息限制在一定的位置管理域内。另外，节点根据自己的移动速度和会话到达速 度，动态地选取注册域并计算该注册域的最佳范围。性能分析表明，当节点的 移动速度大于会话到达速度时，该机制可以显著降低总的信令开销，从而较好 的支持节点的微移动性。 3 针对移动节点能量受限的问题，对基于动态层次位置管理的h i p 微移动性支持 机制进行寻呼功能的扩展，提出支持寻呼的h i p 位置管理机制。该机制将网络 中的移动节点分成处于激活状态的移动节点和处于空闲状态的移动节点两类， 通过减少处于空闲状态移动节点的位置注册和位置更新消息数量，降低了网络 中的冗余信令，同时也节省了移动节点的能量消耗。性能分析表明，该机制可 北京交通大学博士学位论文 以降低总的信令开销，并且支持大量移动节点的位置管理。 4 对传统端到端的h i p 机制进行扩展，引入支持h i p 机制的移动路由器，并在 此基础上提出一种基于h i p 的子网移动性支持机制。在该机制中，移动路由器 给每个移动子网节点分配一个私有i p 地址，保存移动子网节点的主机标识标 签及其私有l p 地址之间的映射关系，并对移动子网节点和通信节点之间的数 据报文进行相应的i p 地址替换。当节点在移动子网内移动时，只需要在移动 路由器中进行位置更新。性能分析表明，和基于移动i p v 6 的子网移动性支持 机制相比，基于h i p 的子网移动性支持机制可以显著降低总的信令开销。 5 提出一种基于h i p 和会话初始协议( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ，s i p ) 的跨层切换 管理机制，使用通信双方的主机标识标签建立s i p 会话连接，并利用h i p 快速 感知底层网络状况变换的能力以及h i p 的位置更新机制，进行节点移动时的切 换管理。性能分析表明，该机制可以降低节点移动时的切换时延、报文丢失个 数以及切换阻塞率。 关键词：主机标识协议；移动性管理；位置管理；切换管理；寻呼 分类号：t p 3 9 3 4 a bs t r a c t a b s t r a c i i nt h ec u r r e n tt r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e m e tp r o t o c o l ( t c p i p ) s t a c k s ，t h ei pa d d r e s s e st y p i c a l t ys e l v ea st w or o l e s ：h o s ti d e n t i f i e r sa n dl o c a t o r s f r o m t h en e t w o r kp o i n to fv i e w , a l li pa d d r e s sn a m e st h ec u r r e n tt o p o l o g i c a ll o c a t i o no fa n i n t e r f a c eb yw h i c hah o s ti sa t t a c h e dt ot h en e t w o r k t h a ti s ，a ni pa d d r e s si su s e da sa n a m ef o rt h el o c a t i o nw h e r eas p e c i f i cn e t w o r ki n t e r f a c ec a nb ef o u n d ，a n di ti so f t e n u s e df o rt h er o u t i n g f r o mt h ea p p l i c a t i o np o i n to fv i e w , a ni pa d d r e s si d e n t i f i e sah o s t t h a ti s ，a ni pa d d r e s si su s e da sa ni d e n t i f i e rf o rt h eh o s t ，a n di ti so f t e nu s e df o rt h e t r a n s p o r tl a y e rc o n n e c t i o n s t h e s ed u a lr o l e so ft h eipa d d r e s s e sm a k em o b i li t yc o m p l i e a t e d i fah o s tm o v e st oan e ws u b n e ta n dc h a n g e si t si pa d d r e s st oan e wo n e ，a l lc o n - n e c t i o n sb o u n dt ot h eh o s tw i l ln o ts u r v i v e ，s i n c et h et r a n s p o r tl a y e ri d e n t i f i e ro ft h e c o n n e c t i o n si sg o n e t h eh o s tt h e nh a st or e - e s t a b l i s ht h ec o n n e c t i o n s i no r d e rt os u p p o r tm o b i l i t y ，i ti sn e c e s s a r yt os e p a r a t et h ei d e n t i f i e ra n dt h el o c a t o r r o l e so ft h ei pa d d r e s s h o s ti d e n t i t yp r o t o c o l ( h i p ) h a sb e e nd e v e l o p e da l o n g s i d et h e i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ( 1 e t f ) a n dt h ei n t e r n e tr e s e a r c ht a s kf o r c e ( i r t f ) f o r af e wy e a r st op r o v i d es e c u r ea n dc o n t i n u o u sc o m m u n i c a t i o n sb e t w e e nt w on o d e s h i p a d d san e wh o s ti d e n t i t yl a y e rb e t w e e nt h en e t w o r kl a y e ra n dt h et r a n s p o r tl a y e r , a n d i n t r o d u c e san e wc r y p t o g r a p h y - b a s e dh o s ti d e n t i t yt a g ( h i t ) t os e r v ea st h ei d e n t i f i e r f o rt h eh o s t t h e r e f o r e ，h i pd e c o u p l e st h et r a n s p o r tl a y e rf r o mt h en e t w o r kl a y e r , a n d s p li t st h ed u a lr o l e so ft h ei pa d d r e s s e s i nh i p , t h et r a n s p o r tl a y e rc o n n e c t i o n sa r e b o u n dt ot h eh i t si n s t e a do fi pa d d r e s s e s ，w h i c hb e c o m ep u r er o u t i n gt a g s t h e r e f o r e ， t h ec h a n g eo ft h ei pa d d r e s si st r a n s p a r e n tt ot h et r a n s p o r tl a y e rc o n n e c t i o n s ，a n dt h e y d on o th a v et ob eb r o k e n h i ph a se f f i c i e n ts o l u t i o n st os u p p o r tm o b i l i t y t h i sd i s s e r t a t i o ns t u d i e st h em o b i li t ym a n a g e m e n ts c h e m e si nh i p , i n c l u d i n gt h e l o c a t i o nm a n a g e m e n ta n dh a n d o f fm a n a g e m e n ts c h e m e s t h em a i nc o n t r i b u t i o n so ft h i s d i s s e r t a t i o na r es h o w na sf o l l o w s 1 t h i sd i s s e r t a t i o nd e s i g n san e wd o m a i nn a m es y s t e m ( d n s ) r e s o u r c er e c o r dt o t r a n s l a t eah o s td o m a i nn a m ei n t oa nh i ta n da ni pa d d r e s s b a s e do nt h i sn e wr e s o u r c er e c o r d ，t h i sd i s s e r t a t i o nt h e np r o p o s e sal o c a t i o nm a n a g e m e n ts c h e m ef o r h i pc a l l e dd h i ei nd h i p , t h ei n t e m e ti sd i v i d e di n t os o m er e g i o n a ln e t w o r k s ， e a c ho fw h i c hh a sar e n d e z v o u ss e r v e r ( r v s ) m a n a g i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h eh i ta n dt h ei pa d d r e s so ft h em o b i l en o d e t h ed n sm a n a g e st h er e l a t i o n s h i p v 北京交通大学博士学位论文 4 b e t w e e nt h eh i to ft h em o b i l en o d ea n dt h ei pa d d r e s so ft h ec o r r e s p o n d i n gr v s t h i sd i s s e r t a t i o na l s od e v e l o p sa l la n a l y t i c a lm o d e lt os t u d yt h ep e r f o r m a n c eo f d n sa st h el o c a t i o nm a n a g e ri nt e r m so ft h es u c c e s sr a t e t h ep e r f o r m a n c er e s u l t s s h o wt h a tw i t h i nar e a s o n a b l er a n g e ，t h es u c c e s sr a t er e m a i n sa b o v e9 0 ，t h e r e b y t h ed n si saf e a s i b l es o l u t i o nf o rl o c a t i o nm a n a g e m e n tf o rh i p i no r d e rt os u p p o r tm i c r o m o b i l i t y , t h i sd i s s e r t a t i o np r o p o s e sad y n a m i ch i e r a r c h i c a l l o c a t i o nm a n a g e m e n ts c h e m ef o rh i pc a l l e dh h i p i nh - - h i p , t h er e g i o n a ln e t w o r k i sd i v i d e di n t os o m ea u t o n o m o u sd o m a i n s ，a n de a c ha u t o n o m o u sd o m a i ni sd i v i d e d i n t os o m er e g i s t r a t i o nd o m a i n s f o re a c hr e g i s t r a t i o nd o m a i n ，t h e r ei sal o c a lr v s m a n a g i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eh i t a n dt h ei pa d d r e s so ft h em o b i l en o d e f o re a c ha u t o n o m o u sd o m a i n ，t h e r ei sag a t e w a yr v sm a n a g i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h eh i to ft h em o b i l en o d ea n dt h ei pa d d r e s so ft h ec o r r e s p o n d i n gl o c a l r v s i na d d i t i o n ，e v e r ym o b i l en o d es e l e c t si t sl o c a lr v sa n dc o m p u t e st h eo p t i m a l s i z eo ft h er e g i s t r a t i o nd o m a i na c c o r d i n gt oi t sm o b i l i t yr a t ea n dt h es e s s i o na r r i v a l r a t e ，w h i c hr e s u l t si nt h em i n i m a ls i g n a li n gc o s t t h ea n a l y t i c a lp e r f o r m a n c er e s u l t s s h o wt h a th h i po u t p e r f o r m sd - h i pi nt e r m so fr e d u c i n gt h et o t a ls i g n a l i n gc o s t w h e nt h em o b i l en o d e sm o b i l i t yr a t ei sh i g h e rt h a ni t ss e s s i o na r r i v a lr a t e a i m i n ga ts a v i n gt h ep o w e rc o n s u m p t i o no ft h em o b i l en o d e ，t h i sd i s s e r t a t i o ne x t e n d st h ep a g i n gs c h e m ei n t oh - h i p , a n dt h e np r o p o s e sap a g i n g - e n a b l e dl o c a t i o n m a n a g e m e n ts c h e m ef o rh i p c a l l e dp - h i ep - h i pe n a b l e st h em o b i l en o d et os t a ya t t h ei d l em o d eo rt h ea c t i v em o d e t h ei d l em o b i l en o d ed o e sn o th a v et ou p d a t ei t s i pa d d r e s sw h e ni tm o v e sw i t h i nt h es a m ep a g i n ga r e a t h e r e f o r e ，p - h i pc a nr e d u c e t h eu n n e c e s s a r ys i g n a l i n gc o s ta sw e l la st h ep o w e rc o n s u r n p t i o no ft h em o b i l e n o d e t h ea n a l y t i c a lp e r f o r m a n c er e s u l t ss h o wt h a tp - h i po u t p e r f o r m sh - h i pi n t e r m so fr e d u c i n gt h et o t a ls i g n a l i n gc o s tw h e nt h em o b i l en o d e sm o b i l i t yr a t ei s h i g h e rt h a ni t ss e s s i o na r r i v a lr a t e ，a n dt h ep a g i n gc o s ti nas u b n e ta n dt h er a t i oo f t h ei d l em o b i l en o d e sb e c o m i n ga c t i v et ot h et o t a lm o b i l en o d e sa r el o w t h ep e r - f o r m a n c er e s u l t sa l s os h o wt h a tp - h i pc a l ls c a l ew e l ls u p p o r t i n gl a r g en u m b e ro f m o b i l en o d e s u n d e raw i d ev a r i e t yo fs y s t e mc o n d i t i o n s b yi n t r o d u c i n gt h eh i p e n a b l e d m o b i l er o u t e r ，t h i sd i s s e r t a t i o n p r o p o s e s a n h i p b a s e dn e t w o r km o b i l i t yp r o t o c o lc a l l e dh i p n e m o i nh i p n e m o t h em o b i l e r o u t e rp r o v i d e se a c hm o b i l en e t w o r kn o d ew i t hap r i v a t ei pa d d r e s s f o re a c hd a t a p a c k e ts e n tf r o mt h em o b i l en e t w o r kn o d e ，t h em o b i l er o u t e rc h a n g e st h es o u r c ei p a d d r e s st ot h em o b i l er o u t e r si pa d d r e s s o nt h eo t h e rh a n d ，f o re a c hd a t ap a c k e t a b s t r a c t d e s t i n e dt ot h em o b i l en e t w o r kn o d e ，t h em o b i l er o u t e rc h a n g e st h ed e s t i n a t i o ni p a d d r e s st ot h em o b i l en e t w o r kn o d e sp r i v a t ei pa d d r e s s i nh i , p n e m o ，o n l yt h eil p a c k e to ft h eh i pb a s ee x c h a n g eg o e st h r o u g ht h er v s ，a n dt h em o b i l en e t w o r k n o d eu p d a t e si t si pa d d r e s sa tt h em o b i l er o u t e ro n l yw h e ni tm o v e sw i t h i nt h es a m e m o b i l en e t w o r k t h e r e f o r e ，h i p n e m oc a nr e d u c eb o t ht h el o c a t i o nu p d a t ec o s t a n dt h ep a c k e td e l i v e r yc o s t t h ea n a l y t i c a lp e r f o r m a n c er e s u l t sc l e a r l ys h o wt h a t h i p n e m oo u t p e r f o r m st h en e t w o r km o b i l i t ys u p p o r tb a s e do nt h em o b i l ei p v 6i n t e r m so fr e d u c i n gt h et o t a ls i g n a l i n gc o s tw h e nt h em o b i l i t yr a t ei sl o w e rt h a nt h e s e s s i o na r r i v a lr a t e 5 i no r d e rt or e d u c et h eh a n d o f f l a t e n c yi nt h eh a n d o f fm a n a g e m e n ts c h e m eb a s e do n s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ( s i p ) ，t h i sd i s s e r t a t i o np r o p o s e sac r o s s - l a y e rh a n d o f f m a n a g e m e n ts c h e m eb a s e do nh i pa n ds i pc a l l e ds - h i pt h eb a s i ci d e ao fs - h i p i s t h a tb o t ht h em o b i l en o d ea n dt h ec o r r e s p o n d e n tn o d eu s et h e i rh i t st oe s t a b l i s ht h e s e s s i o nc o n n e c t i o n s ，a n dt h em o b il en o d eu s e st h eh i pu p d a t es c h e m ei n s t e a do ft h e s i pu p d a t es c h e m et ou p d a t ei t si pa d d r e s sw h e ni tm o v e s t h ea n a l y t i c a lp e r f o r m - a n c er e s u l t ss h o wt h a ts h i po u t p e r f o r m ss i pa n dh y b r i ds i p m o b i l ei pi nt e r m so f r e d u c i n gt h eh a n d o f fl a t e n c y , t h ep a c k e tl o s s ，a n dt h eh a n d o f fb l o c k i n gp r o b a b i li t y t h e r e f o r e ，s - h i pw i l ls u p p o r tr e a l a p p l i c a t i o n sb e t t e rt h a ns i r k e y w o r d s ：h o s ti d e n t i t yp r o t o c o l ；m o b i l i t ym a n a g e m e n t ；l o c a t i o nm a n a g e m e n t ； h a n d o f fm a n a g e m e n t ；p a g i n g c l a s s n o ：t p 3 9 3 4 v 简略符号滓释表 a r c l p c n c o a c o r d c c p d n s e s p f e r f m l p v 4 f m l p v 6 g f a g p r s g p s g r v s h a h i h l p h l t h l r h m i p v 6 h o a h t t p i c m p 、，6 i e t f i p l p s e c i r t f l 聃6 l r v s m a 简略符号注释表 a c c e s sr o u t e r接入路由器 c e l l u l a ri n t e m e tp r o t o c o l 蜂窝互联网协议 c o r r e s p o n d e n tn o d e通信节点 c a r eo f a d d r e s s 转交地址 c r o s s - o v e rr o u t e r 交叉路由器 d a t a g r a mc o n g e s t i o nc o n t r o lp r o t o c o l 数据报拥塞控制协议 d o m a i nn a m es y s t e m 域名系统 e n c a p s u l a t i o ns e c u r i t yp a y l o a d 封装安全有效载荷 f r a m ee r r o rr a t e 误帧率 f a s th a n d o v e rf o rm o b i l ei p v 4 快速移动i p v 4 f a s th a n d o v e rf o rm o b i l ei p v 4 快速移动i p v 6 g a t e w a yf o r e i g na g e n t 网关外地代理 g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e s 通用分组无线业务 g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m 全球定位系统 g a t e w a yr e n d e z v o u ss e r v e r 网关集合服务点 h o m ea g e n t 家乡代理 h o s ti d e n t i t y主机标识 h o s ti d e n t i t yp r o t o c o l 主机标识协议 h o s ti d e n t i t yt a g 主机标识标签 h o m el o c a t i o nr e g i s t e r 家乡归属位置寄存器 h i e r a r c h i c a lm o b i l ei p v 6 层次移动i p v 6 h o m ea d d r e s s 家乡地址 h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l 超文本传送协议 i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c o lv e r s i o n6 第6 版互联网控制报文协议 i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e 互联网工程任务组 i n t e r n e tp r o t o c o l 互联网协议 i ps e c u r i t y i p 安全协议 i n t e r n e tr e s e a r c ht a s kf o r c e互联网研究任务组 l o c a t i o ni n d e p e n d e n tn e t w o r k i n gf o ri p v 6 位置独立网络 l o c a lr e n d e z v o u ss e r v e r 本地集合服务点 m a p p i n ga g e n t 映射代理 x i 北京交通大学博士学位论文 脚 m i p v 4 p v 6 m i p r r m n 小附 m r m s c t p n e m o p m i p p m i p v 4 p m i p v 6 r m r r v s s a s a p s d p s i p s m r s p i t c p u a u d p u 砌 v l r w l a n w p a n m o b i l ea n c h o rp o i n t移动锚点 m o b i l ei p v 4移动i p v 4 m o b i l ei p v 6移动i p v 6 m o b i l ei pr e g i o n a lr e g i s t r a t i o n区域注册移动i p m o b i l en o d e移动节点 m o b i l en e t w o r kn o d e移动子网节点 m o b i l er o u t e r移动路由器 m o b i l es t r e a mc o n t r o lt r a n s m i s s i o np r o t o c o l移动流控制传输协议 n e t w o r km o b i l i t y子网移动性 p a g i n ge x t e n s i o n sf o rm o b i l ei p 移动i p 的寻呼扩展 p r o x ym o b i l ei p v 4 代理移动i p v 4 p r o x ym o b i l ei p v 6 代理移动i p v 6 r o o tm o b i l er o u t e r 根移动路由器 r e n d e z v o u ss e r v e r集合服务点 s e c u r i t ya s s o c i a t i o n 安全联盟 s t a t i ca g g r e g a t ep a g i n g 静态聚合寻呼 s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o l会话描述协议 s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l会话初始协议 s e s s i o nt om o b i l i t yr a t i o 会话移动比 s e c u r i t yp a r a m e t e ri n d e x 安全参数索引 t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l传输控制协议 u s e ra g e n t用户代理 u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l用户数据报协议 u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r 统一资源标识符 v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r访问位置寄存器 w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k无线局域网 w i r e l e s sp e r s o n a la r e an e t w o r k 无线个域网 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：孑勿式乙辛艮 聊签d 弘科 签字日期：训强萨j 2 月莎日签字日期： 彩年户月石日 独仓呲声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同t 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：枷内c 报 签字日期： 彬少月彭e l 1 1 9 致谢 当打完最后一个字的时候，我站起来，拉开窗帘，打开窗户，白天还吵吵闹 闹、熙熙攘攘的世界变成一片寂静，让人顿感清净。时间或可流逝，空间亦能跨 越，但人事、世事只能在延续中变迁。翻开顷刻问陈旧的日历，回望逝去的那些 岁月，有多少的意犹未尽让人感慨。 首先感谢我的导师张宏科教授。本论文是在张老师悉心指导下完成的。张老 师敏锐的科学洞察力、勇于创新的科研精神和孜孜以求的敬业精神给我极大的帮 助和影响，让我终生受益。在此衷心感谢张老师对我的关心、培养和指导，他不 仅是我的学术导师，更是我一生学习、做人的榜样。 感谢张思东教授。张老师严谨求实的治学态度、平易近人的教诲和豁达大度 的处事风格给我留下了深刻的印象，深刻的影响我。 感谢秦雅娟老师、周华春老师、罗洪斌老师。从论文的选题、开题、撰写， 以及平时的学习和生活，他们都给予我最大的帮助和支持。感谢他们对我的理解 和关心。在此，向他们表达我深深的感激之情。 感谢实验室的苏伟老师、刘颖老师、郜帅老师、潘志丽老师、高德云老师和 钱逸群老师在我学习和生活上的帮助。 感谢北京交通大学电子信息工程学院的王笑冰老师，人文社会科学学院的张 红老师，以及上海贝尔阿尔卡特公司的王江林老师。感谢他们对我生活上的关心 和帮助。 感谢我的好友黄奇、陈杰、王玮、吕博、黄琼j 感谢他们对我的理解、鼓励 和帮助，感谢他们在自己都还处于非常艰难的条件下，尽最大的努力帮助我和我 的家人度过难关。 感谢实验室的杨冬、董平、王洪超、牛延超、王博等同学对我论文的研究工 作给予了热情帮助，感谢我们一起度过这段难忘的历程。感谢实验室的师弟师妹 们与我一道分享他们青春的快乐。 深深感谢我的母亲，一个勤劳、淳朴、善良的农村妇女。二十七年前，在一 个酷热夏天的一天深夜，我的母亲生下了我。二十七后，也是在一个酷热夏天的 一天深夜，我完成了博士学位论文。感谢她对我无私的爱、热情的鼓励和有力的 支持，感谢她教我勇敢、乐观的面对人生。也深深感谢我的弟弟这些年来对我母 亲的照顾。 感谢在百忙之中评审我博士学位论文的各位专家和学者。 感谢所有关心过我、帮助过我、批评过我、鼓励过我和理解过我的人们。 最后，感谢岁月与困难对我的磨砺! 绪论 1 1研究背景 第一章绪论 随着社会的发展以及通信技术和计算机技术等的进步，人类对信息通信的需 求日益迫切，对其要求也越来越高。理想的通信目标就是要实现“5 w ”通信，即任 何人可在任何时候、任何地方、与任何人以及相关的物体进行任何形式的信息通 信。这种通信目标需要通过移动性管理技术来实现【lj 。移动性管理是指移动目标r 用 户或终端) 在网络覆盖范围内移动时，保证网络能持续提供通信服务能力，即保证 用户的通信和对服务的访问可以不受移动目标位置变化的影响。移动性管理主要 包括两个部分：位置管理和切换管理【l 刁】。 位置管理用于实现跟踪、存储、查找和更新移动目标的位置信息，它包含位 置更新( 1 0 c a t i o nu p d a t e ) 和呼叫递交( c a l ld e l i v e r y ) 两个主要步骤。其中，位置更新由 移动目标向网络报告其位置的更新，以便系统更新其位置数据库，并为到达的呼 叫或数据快速确定路由，涉及移动目标如何发现位置变化及何时报告其当前的位 置。呼叫递交则是网络查找移动目标所在位置的过程，涉及如何有效、快速地确 定移动目标的位置。呼叫递交中常用的技术是寻呼。目前，实施位置管理的方式 主要有两种j 笫- , p 是使用传统互联网中的域名系统( d o m a i nn a m es y s t e m ，d n s ) 进行位置管理；第二种是引入一个单独的网络实体位置管理者，由该位置管 理者进行位置管理。 位置管理的性能评价参数主要是信令开销，包括位置更新信令开销、绑定更 新信令开销、呼叫递交信令开销等。信令开销指的是网络或节点进行位置管理时 所花费的信令消息1 3 9 l 。通常情况下，位置更新和呼叫递交是相互对立的。在协议 设计和网络规划时需要对两种进行平衡和折中，以降低总的信令开销。 切换管理用于在移动目标发生接入点变换时，保持通信会话的连续性，即不 中断当前通信，实现当前接入点提供的通信接入由另一个新的接入点提供。切换 管理包含三个主要步骤：初始化、新连接建立、数据流控制。其中，初始化主要 用于当终端或用户改变网络条件时，终端或网络通告切换需求。在新连接建立阶 段，网络为新连接分配相关资源，并执行额外的路由操作。在数据流控制阶段， 所有从旧连接路径上递交的数据都转移到新连接路径上。切换管理的性能评价参 数主要有切换时延、丢包个数、切换阻塞率等。 上述移动性管理的基本概念和组成如图1 1 所示。 北京交通大学博士学位论文 图1 1 移动性管理翠本组成 f i g u r e1 1b a s i cc o m p o n e n t so f m o b i l i t ym a n a g e m e n t 根据不同的准则，移动性管理有多种不同的分类方法。例如，根据移动性涉 及范围的大小，互联网领域将移动性管理分为宏