（通信与信息系统专业论文）wimax系统移动性管理技术研究及实现.pdf

竹1 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学通信与信息系统 研究方向：i p 与宽带网络技术 作者：钱伟 指导教师：糜正琨 题目：w i m a x 系统移动性管理技术研究及实现 英文题目：t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fm o b i li t ym a n a g e m e n t t e c h n o l o g yo f w i m a x s y s t e m 主题词：w i m a x 移动性寻呼快速切换 k e y w o r d s ：w i m a xm o b i l i t yp a g i n g f a s t h a n d o v e r d 南京邮电火学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 在未来通信中“宽带”和“无线”将扮演重要的角色。为了顺应宽带移动化发展大势，早 在2 0 世纪9 0 年代学术界就开始研究宽带无线接入系统标准，逐渐发展形成了同益广泛使 用的w i m a x 系统。其关键技术之一就是本文研究的移动性管理技术。 论文总结笔者参与“w i m a x 移动i p t v & v o i p 原型系统开发”项目的研究心得，参照 w i m a x 论坛网络工作组的规范和i e t f 的f m i p v 6 协议，系统研究了w i m a x 的寻呼技术 和f m i p v 6 应用，开发实现了w i m a x 中的寻呼和快速切换功能。 论文首先概述w i m a x 网络系统，介绍其体系结构和参考模型，然后详细讨论寻呼技 术，包括终端进入空闲模式、退出空闲模式和位置更新的具体信令流程。接着论述移动i p 技术和f m i p 技术，详细描述了如何将f m i p 技术应用于w i m a x 网络。在此基础上，提 出寻呼和快速切换软件功能的系统设计，给出p c 模块、p a 模块和f m i p 模块的状态机、 数据结构、内外部接口和主要函数的详细设计，最后给出了软件的测试结果。 测试结果表明，所设计的寻呼和快速切换功能可以满足w i m a x 终端管理的要求，有 效地提高资源利用率，降低了切换时延和丢包率。 关键词：w i m a x 移动性寻呼快速切换 a 堕室堡! ! 查堂堡：! ：竺窒竺兰垡丝奎 一一 a b 。，a c t 一一一 ：= = ： a b s t r a c t b r o a d b a n da n dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ef u t u r e t oc o m p l y w i t ht h ed e v e l o p m e n tt r e n do fb r o a d b a n dm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s ，t h ea c a d e m i cs o c i e t yb e g a nt o s t u d ys t a n d a r d sf o rb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s s y s t e m i n 19 9 0 s 。a n dt h e p r o g r e s s i v e d e v e l o p m e n tl e a d st oi n c r e a s i n g l yw i d e s p r e a du s eo fw i m a x s y s t e m s t h eg o a lo ft h i st h e s i si s t os t u d yt h em o b i l i t ym a n a g e m e n t t e c h n o l o g yo fw i m a xs y s t e m w i t ht h ee x p e r i e n c eg a i n e di nt h er e s e a r c hp r o j e c to ft h ed e v e l o p m e n to fa w i m a xm o b i l e i p t v & v o l p p r o t o t y p e ，t h et h e s i ss y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e sw i m a xn e t w o r kp a g i n gt e c h n 0 1 0 9 y a n df m i p v 6p r o t o c o l ， a n dd e v e l o p sw i m a xp a g i n ga n df a s th a n d o v e rf u n c t i o ns o f i w a r e a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r d sd e f i n e db yt h en e t w o r kw o r k i n gg r o u po fw i m a xf o r u ma n dt h e f m i p v 6d e f i n e db yi e t f f i r s to fa l l ，t h et h e s i sg i v e sa no v e r v i e wo ft h ew i m a x n e t w o r kw i t hi t sa r c h i t e c t u r ea n d ， r e f e r e n c em o d e l t h e ni tm a k e sad e t a i l e d d e s c r i p t i o no fp a g i n gt e c h n o l o g y , i n c l u d i n gt h e 一 冀 s p e c i f i cs i g n a l i n gp r o c e d u r e so fi d l em o d ee n t r y , n e t w o r kp a i n g ，i d l em o d ee x i ta n dl o c a t i o n u p d a t e f u r t h e r m o r ei td i s c u s s e st h em o b i l ei p ( m i p ) a n df m i pt e c h n o l o g ya n dd e s c r i b e st h e a p p l i c a t i o no ff m i pt e c h n o l o g yi nt h ew i m a xn e t w o r k b a s e do nt h ea b o v ed i s c u s s i o n t h e s y s t e md e s i g no fp a g i n ga n df a s th a n d o v e rs o f t w a r ei sp r e s e n t e d ，i n c l u d i n gt h e i rs t a t em a c h i n e ， d a t as t r u c t u r e ，i n t e m a la n de x t e r n a li n t e r f a c e sa n dt h em a i nf u n c t i o no fp c m o d u l e p am o d u l e a n df m i pm o d u l e t e s t i n gr e s u l t sh a v es h o w nt h a tt h ed e s i g no fp a g i n ga n df a s th a n d o v e rs o f t w a r es a t i s f i e st h e r e q u i r e m e n t so fw i m a xt e r m i n a lm a n a g e m e n tw i t he n h a n c e du t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fr e s o u r c e s a n dr e d u c e dh a n d o v e rl a t e n c ya n d p a c k e tl o s sr a t e ， k e y w o r d s ：w i m a x ，m o b i l i t y , p a g i n g ，f a s th a n d o v e r d k 慧 塑室坚皇奎兰堕土婴茎生兰垡垒塞 旦茎 - _ _ - _ _ i - - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ - - _ _ 一一一 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录一i i i 第一章绪论1 1 1w i m a x 技术优势l 1 2i e e e 8 0 2 1 6 e 的睡眠模式羽l 切换技术2 1 3 论文内窬雨f 本人所做的1 ：作2 第二章w i m a x 网络系统概述4 2 1w i m a x 网络体系结构4 2 1 1 核心网4 2 1 2 接入网4 2 2w i m a x 网络参考模型4 2 2 1 接入业务网5 2 2 2 迩接业务网j 5 2 2 3 各相关网络接口十6 2 3 本章小结6 第二章w i m a x 网络刁呼技术7 3 1 寻n 予概述7 3 1 1 功能实体介绑7 3 1 2 网络参考模型7 3 2 进入空闲模式9 3 2 1 概述9 3 2 2 信令流槲9 3 3 寻呼和退出空闲模式1 1 3 3 1 概j 盔一1 1 3 3 2 信令流程1 l 3 4 位置更新1 2 3 4 i 概j i ：1 2 3 4 2 信令流程1 3 3 5 本章小结1 4 第四章w i m a x 网络快速切换技术研究1 5 4 1m i p v 6 技术_ l5 4 1 1m i p v 6 协议概述一百1 5 4 1 2m i p v 6 的基本操作1 5 4 2f m i p v 6 技术1 6 4 2 1f m i p v 6 协议慨述l6 4 2 2f m i p v 6 信令格弋1 7 4 2 3f m i p v 6 信令流氍：2 0 4 3 基- 1 - - f m i p v 6 的w i m a x 网络切换一2 2 4 3 1w i m a x 网络切换模式2 2 i l l 南京邮电大学硕上研究生学位论文目录 4 3 2 基于f m i p v 6 的c s n 切换2 4 4 4 本章小结2 7 第五章w i m a x 寻呼和快速切换模块软件设计2 8 5 1w i m a x 原型系统软件设计2 8 5 1 1 软件系统框架2 8 5 1 2 软件总体结构2 9 5 2 寻呼控制模块设计与实现3 3 5 2 1 寻呼控制模块状态机设计3 3 5 2 2 寻呼控制模块数据结构设计。3 8 5 2 3 寻呼控制模块接口没汁4 2 。 5 2 4 寻呼控制模块主要函数设计4 5 5 3 寻呼代理模块设计与实现4 7 5 3 1 寻呼代理模块状态机设计。4 7 5 3 2 寻呼代理模块数据结构设计j 5 1 5 3 3 寻呼代理模块接口设计。5 2 5 3 。4 寻呼代理模块主要函数波计。5 4 5 4 快速切换模块设计与实现5 5 5 4 1 快速切换模块状态机设计：5 5 5 4 2 快速切换模块数据绍构设计5 7 5 4 3 快速切换模块接口改计5 9 5 4 4 快速切换模块主要函数设计5 9 5 5wj m a x 寻呼和快速切换功能软f l ：测试6 l 5 5 1w i m a x 原) 弘系统洲试组网结构6 1 5 5 2w i m a x 寻呼功能软1 _ ，| ：测试案例6 2 5 5 3w i m a x 寻呼功能软f l ；i j l 4 试分析6 5 5 5 4w i m a x 快速切换功能软1 ，j ：测试案例6 6 5 5 5w i m a x 快速切换功能软仆测试分析6 7 5 6 本章小结6 8 结术语6 9 致谒 7 ( ) 参考文献7 l l 研究生期间发表的论文矛科研f ：作7 3 a 南京邮电大学硕上研究生学位论文第一章引言 第一章引言 1 1w i m a x 技术优势 w i m a x 是采用无线方式代替有线技术实现“最后一公里”接入的宽带接入技术。 w i m a x 的优势主要体现在这一技术集成了w i f i 的移动性与灵活性以及x d s l 等基于线 缆的传统宽带接入技术的高带宽特性，其技术优势是【1 l ： 1 ) 传输距离远、接入速度高 w i m a x 采用o f d m 技术，能有效对抗多径干扰；采用自适应编码调制技术实现覆盖 范围和传输速率的折衷；利用自适应功率控制，可以根据信道状况动态调整发射功率，从 而达到更大的覆盖范围和更高的接入速率。当信道条件较好时，可以将调制方式调整为 6 4 q a m ，采用高编码效率的信道编码，使系统最高传输速率可达到7 5 m b i t s ；反之，当 信道传输条件恶劣，无法采用6 4 q a m 建立连接时，可以转换为16 q a m 或q p s k 调制， 采用编码效率较低的信道编码，以提高传输的可靠性、增大覆盖范围。 2 ) 无“最后公里”瓶颈限制、系统容量大 作为一种宽带无线接入技术，w i m a x 接入灵活、系统容量大。服务提供商无需考虑 布线、传输等向题，只需要在相应的场所架设w i m a x 基站。w i m a x 不仅支持固定无线 终端，也支持便携式和移动终端，能适应城区、郊区以及农村等各种地形环境。个 w i 懒基站可以同时为众多客户提供服务，支持每个客户的独立带宽请求。 3 ) 提供广泛的多媒体通信服务。 w i m a x 可以提供面向连接的、具有完善q o s 保障的电信级服务，满足用户的各种应 用需要。 4 ) 提供安全保证 w i m a x 系统安全性较好。w i m a x 空中接口专门在m a c 层上增加了私密子层，不 仅可以避免非法用户接入，而且提供认证和加密功能，充分保护用户隐私。 5 ) 互操作性好 运营商在网络建设时可以从多个设备制造商处购买w i m a x 认证设备，不必担心兼容 性问题。 i ? p 6 ) 应用范围广 w i m a x 可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭“最后公里接入、热点覆盖、 移动宽带接入以及数据回传( b a c k h a u l ) 等各类接入市场。值得指出的是，在有线基础设 施薄弱的地区，尤其是广大农村和山区，w i m a x 更加灵活、成本低，是首选的宽带接入 l 雨京f | j u u 大学帧上研乡z 生学位论文第章引言 技术。 l - 2i e e e 8 0 2 1 6 e 的睡眠模式和切换技术 对于移动通信而言，电池的寿命和越区切换是两个关键的因素。移动w i m a x 在这两 方面都做了精心设计。 i e e e 8 0 2 1 6 e 协议为了适应移动通信系统的应用，增加了终端睡眠模式 2 】：s l e e p 模式 和i d l e 模式。s l e e p 模式是m s 在预先协商的指定周期内暂时中止s e r v i n gb s 服务的一种 状态，目的在于减少m s 的能量消耗，并降低对空中资源的使用。对于s e r v i n gb s 来说， 处于这种状态的m s 为不可用( u n a v a i l a b i l i t y ) 状态。i d l e 模式为m s 提供了一种比s l e e p 模式更为省电的工作模式，m s 只是在离散的时间间隔内，周期性地接收下行广播数据 ( 包括寻呼消息和m b s 业务) ，并且在穿越多个b s 的移动过程中，不需要执行切换和网 络重新进入的过程。i d l e 模式和s l e e p 模式的区别在于：i d l e 模式下m s 没有任何连接， 包括管理连接，而s l e e p 模式下m s 有管理连接，也可能存在业务连接；i d l e 模式下m s 跨越b s 时不需要进行切换，s l e e p 模式下m s 跨越b s 需要进行切换，所以i d l e 模式下 m s 和基站的开销都比s l e e p 小；i d l e 模式下m s 定期向系统登记位置，s l e e p 模式下m s 始终和基站保持联系，不用登记。 1 6 e 标准规定了一种必选的切换模式，在协议中简称为h o ( h a n d o v e r ) ，实际上就是 我们通常所说的硬切换。除此以外还提供了两种可选的切换模式：m d h o ( 宏分集切换) 和f b s s ( 快速b s 切换) 。在硬切换模式中，移动台可以通过当前服务b s 广播的消息获 得相邻小区的信息，或者通过请求分配扫描间隔或者睡眠间隔对邻近基站进行扫描和测 距，获得相邻小区信息，然后对其评估，寻找潜在的目标小区。切换既可以由m s 决策发 起也可以由b s 决策发起。在快速基站切换( f b s s ) 模式中，m s 只与a n c h o rb s 通信， 所谓快速是指不用执行h o 过程的步骤就可以完成从一个a n c h o rb s 到另一个a n c h o rb s 的切换。在宏分集切换( m d h o ) 模式中，m s 可以同时与多个b s 发送和接收数据，由 此获得分集合并增益以改善信号质量。 1 3 论文内容和本人所做的工作 a 本课题来源于企业合作项目w i m a x 移动i p t v & v o i p 原型系统设计，该项目主 要研究在w i m a x 网络架构体系下，开源软件m i p l 的基础上扩充f m i p ，p m i p 等功能， 构建一个通用平台，能够增加后续移动i p v 6 各类技术解决方案，形成一个a s n g w 软 件系统。论文第一章概述w i m a x 的技术优势，简要说明i e e e s 0 2 1 6 e 的睡眠模式和切换 技术。第二章描述w i m a x 网络体系结构和参考模型。第三章讨论w i m a x 网络寻呼技 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一荦引着 术，阐述w i m a x 网络寻呼相关功能实体和参考模型，通过终端进入i d l e 模式、位置更 新、寻呼和退出i d l e 模式三种场景加以说明。第四章首先概述基本m i p 技术和f m i p v 6 技术，然后提出将f m i p 技术应用于w i m a x 网络的方法。第五章首先简述原型系统框架 和结构，然后详尽阐述寻呼代理、寻呼控制和快速切换模块的设计，给出有限状态机、数 据结构、内外接口和主要函数，并给出测试结果。最后总结了课题研究成果，并给出了进 一步研究方向。 本人所做的主要工作是： 首先，认真阅读并深入了解w i m a x 规范和相关技术文档，全面掌握w i m a x 的组 网技术；其次，深入钻研移动性管理涉及的协议，包括8 0 2 1 6 e 协议、m i p 协议、f m i p v 6 协议；然后，全面理解和掌握w i m a x 网络中的移动性管理标准，根据标准进行模块划 分，确定各模块的接口；最后，结合w i m a x 原型系统项目，完成移动性管理功能的概 要设计及详细设计，并在此基础上用c 语言编写完成源代码，设计测试案例进行测试， 对测试结果进行分析。所开发的w i m a x 移动性管理功能软件符合研发项目的要求， r w i m a x 原型系统软件已被委托公司采用。 口 南京邮屯大学硕士研究生学位论文第二章wi m a x 网络系统概述 第二章w i m a x 网络系统概述 2 1w i m a x 网络体系结构 上层的网络和应用不是i e e e8 0 2 1 6 的职责范围，为了推动产业的发展，工业界成立 了w i m a x 论坛，承担起了网络结构协议和业务应用需求等方面的标准化工作。 w i m a x 网络应该可以同时满足多种宽带应用场景的要求，如固定、游牧、便携、简 单移动、全移动等模式，采用全i p 网络架构，充分重用i p 交换、路由等网络功能。 2 1 1 核心网 w i m a x 核心网主要负责用户认证、漫游、网络管理等功能，并提供与其他网络之间 的接口。其中，网管系统用于监视和控制网内所有的基站和用户站，提供查询、状态监控、 软件下载、系统参数配置等功能。w i m a x 系统连接的i p 网络通常为传统交换网、因特 网或其他网络。w i m a x 系统提供i p 网络与基站问的连接接口，但w i m a x 系统并不包 括这些i p 网络。 ， 2 1 2 接入网 基站提供用户站与核心网络间的连接，通常采用扇形定向天线或全向天线，可提供 灵活的子信道部署与配嚣功能，并根据用户群体状况不断升级和扩展网络。用户站属于基 站的一种，提供基站与用户终端设备间的中继连接，通常采用固定天线，并被安装在屋顶 上。基站与用户站间采用动态自适应信号调制模式；而移动用户站( m s s ) 主要是指移动 w i m a x 终端和手持设备，负责实现移动w i m a x 用户的无线业务接入。 2 2w i m a x 网络参考模型 网络工作组( n w g ) 定义的端到端w i m a x 网络参考模型【3 l 主要包括接入业务网 ( a s n ) 和连接业务网( c s n ) 两部分。作为对w i m a x 网络架构的一种逻辑表示，该模 型定义了若干逻辑功能实体和各实体之间的参考点，可满足各种应用场景的要求。建议的 参考模型如图2 1 所示： 4 南京邮电大学硕：i ：研究生学位论文第二章wi m a x 网络系统概述 2 2 1 接入业务网 图2 - 1w i m a x 网络参考模型 a s n 称之为接入业务网( a c c e s ss e r v i c en e t w o r k ) ，主要为w i m a x 用户提供相应的 无线接入和控制：其功能包括：建立和维护w i m a x 基站与用户的2 层连接；作为a a a 代理，协同a a a 服务器一起完成用户的鉴权、授权以及计费：网络发现和选择：协助核 心网与w i m a x 终端建立3 层连接；无线资源管理；接入网内的移动性管理；寻呼和位 置管理：接入网和核心网隧道建立和维护。接入业务网设备主要包括基站( b s ) 、基站控 制器、a s n 接入网关( a s n g w ) 等功能实体；一个接入业务网可以连接到多个连接业 务网( c s n ) 。 2 2 2 连接业务网 连接业务网( c s n ，c o n n e c t i v i t ys e r v i c en e t w o r k ) ，即w i m a x 的核心网，负责为 w i m a x 用户提供i p 连接服务，主要功能包括：i p 地址分配；i n t e r n e t 接入；a a a 代理 或者服务器；基于用户属性的能力控制和管理；接入网和核心网隧道建立和维护；w i m a x 用户计费；满足漫游需要的c s n 之间隧道建立和维护；接入网之间移动性管理；为用户 提供w i m a x 业务( 如基于位置的服务、点对点业务、多媒体多播组播业务、i p 多媒体 业务、紧急呼叫服务等) 。 c s n 包含很多功能实体，如a a a 服务器负责用户的接入认证和计费，d h c p 服务器 负责地址的分配，归属代理( h a ，h o m ea g e n t ) 负责通过m i p 方式实现第三层的业务切 换等。在w i m a x 单独建网时，c s n 可以作为独立的网络进行建设；与其他3 g 网络互联 5 南京邮电大学硕上研究生学位论文 第二章wi m a x 网络系统概述 混合组网时，可以与其核心网共用一些功能实体。a s n 和c s n 可以隶属于不同的运营商； a s n 可以根据用户要求选择不同的c s n 为用户提供服务，这为虚拟运营商的业务开展提 供了便利，方便了w a n 的共享。w i m a x 网络中用户的鉴权、认证和计费功能通过归属 网络a a a 服务器实现，漫游网络仅提供a a a 代理功能，这种架构给运营商网络组建和 网络管理提供了极大的灵活性。 2 2 3 各相关网络接口 接口刚：移动用户终端( m s ) 与a s n 之间的逻辑接口，与w i m a x 网络空中接口的 物理层和m a c 层一致，包含相关管理平面的功能。 接口r 2 ：m s 与c s n 之间的逻辑接口，建立在用户到c s n 的物理连接之上，提供认 证、业务授权和i p 主机配置等服务。 接口r 3 ：a s n 和c s n 之间的互操作接口，包括一系列控制和承载平面的协议。 接口r 4 ：处理与a s n g w 间移动性相关的一系列控制和承载平面协议。 接口r s ：访问c s n 与归属c s n 之间互操作的一系列控制和承载平面协议。 2 3 本章小结 本章首先描述了w i m a x 网络的多种应用场景和所需的体系结构，说明了其核心网 和接入网的应具备的主要功能。接着给出了网络工作组所定义的端到端w i m a x 网络参 考模型，介绍了a s n 和c s n 的主要功能和网络元素，最后简单介绍了相关的网络接口定 义和作用。 6 南京邮电大学硕上研究生学位论文第三章w i m a x 网络寻呼技术 第三章w i m a x 网络寻呼技术 3 1 寻呼概述 寻呼 4 1 是指该网络使用寻呼组内的基站去寻找处于空闲模式的m s 的操作，此外还包 括空闲模式下m s 的位置更新和重入网等操作。寻呼操作消息主要是在m s 和b s 之间的 m a c 消息，同时需要高层信令控制来配合。 3 1 1 功能实体介绍 寻呼操作涉及以下四个功能实体： 1 ) 寻呼控制器( p c ) 。 寻呼控制器是管理网络中空闲模式m s 行为的功能实体。在i e e e8 0 2 1 6 e 中，它通过 6 字节的p ci d 来标识，该p ci d 可以映射到n w g 内功能实体的地址。p c 既可以驻留 在b s 上，也可以通过r 6 参考点与b s 分离。 存在两种p c ：归属p c 和中继p c 。对于每个处于空闲模式的m s ，都必须有一个保 f 存该m s 位置信息的归属p c ，同时在网络中可能还存在一个或多个中继p c ，它们在p a 和归属p c 之间传递寻呼或位置管理消息。 2 ) 寻呼代理( p a ) 寻呼代理是处理p c 与b s 中寻呼相关功能实体之间交互的功能实体，与b s 驻留在一 起。规范定义了p a 通过r 6 参考点与p c 交互的情况，如果p c 也与b s 驻留在一起，则 厂商自定义p a 与p c 的交互。 3 ) 寻呼组( p g ) i e e e8 0 2 1 6 e 中有定义，它可由一个或多个p a 组成。一个p g 的所有p a 都在同一个 n a p 内。p g 受网络管理系统管理，并根据每个接入网运行商的配置需求进行配置。 4 ) 位置寄存器( l r ) 位置寄存器是对应于寻呼控制器每个实例的分布式数据库，它包含空闲模式m s 的信 息。针对每个m s 包含但不限于m s 寻呼信息和m s 业务流信息。 3 1 2 网络参考模型 。 a 根据定义的功能实体，寻呼功能的参考模型如图5 - 1 所示： 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章wi m a x 网络寻呼技术 图3 1 寻呼网络参考模型 关于该参考模型，r 需要说明以下几点： 1 ) 在一个运营商( 即n a p ) 网络区域内可能有多个p g 。为了寻呼功能的优化( 即防止 p g 变得过大) ，应允许在一个网络中有多个p g 。一个b s ( 以及它相应的p a ) 可能属 于一个以上的p g 。 2 ) i e e e8 0 2 1 6 e 标准规定，p c 既可以驻留在b s 上，也可以是网络中的一个单独实体。 规范描述了p a 和p c 之间寻呼相关的控制协议和消息。对p c 驻留在b s 的场景，p a 和 p c 之间的消息在n w g 定义的参考点上不可见，因此无需考虑互通问题。对p c 不驻留 在b s 的场景，p a 和p c 之间的寻呼控制消息通过r 6 参考点交换。对两种部署场景，p c 之间的寻呼控制消息都经由r 4 参考点交换。 3 ) 位置寄存器( l r ) 组成网络中的位置数据库。该数据库( 被p c 访问或通过p c 访问) ， 跟踪网络中当前寻呼组中的每一个空闲模式的m s ，它还存储寻呼需要的上下文信息。当 m s 跨越p g 时，将触发经由r 6 和或r 4 的位置更新，同时与m s 归属p c 关联的l r 中 的信息也被更新。m s 进入i d l e 模式时将创建该m s 的l r 记录。将用m s 的i d l e 模 式保留信息更新l r 。对在i d l e 模式的m s , 它的归属p c 可以静态配置，也可以被更换， i 直到m s 被激活并执行完整的网络接入。 4 ) m s 在i d l e 模式跨越当前p g 边界时，将执行位置更新。p a 和p c 之间的位置更新 消息发生在r 6 参考点，在某些情况下也发生在r 4 参考点。当p a 与归属p c 没有直接的 r 6 连接时，将需要通过r 4 参考接口，因此需要经过一些中间路由节点( 即中继p c ) 。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第三章w i m a x 网络寻呼技术 3 2 进入空闲模式 3 2 1 概述 当b s 和m s 之间超过一段时间没有数据传输，可i ：h m s 或b s 发起m s 进入i d l e 模式的流 程。进入i d l e 模式可节约空口资源，同时i d l e 也提供了一种机制，使得m s 在多b s 覆盖的区 域中移动时无须向任何b s 注册，仍可周期获得下行广播报文；处于i d l e 模式下的m s 移动时 将省去m s 、b s 之间的切换过程。m s 准备进入i d l e 模式，网络中的外地代理( f a ) ( m i p v 6 里，只有数据通道( d p ，d a t ap a t h ) 和认证系统( a u t h e n t i c a t o r ) 为其提供服务。 当m s 进入空闲模式时，将创建一个p c 实例，同时删除归属数据通道功能和b s 之间数 据转发的承载隧道。如果归属数据通道功能和f a 驻留在一起，贝j f a a n c h o rd p 和b s 之间 的所有承载隧道都被删除。需要说明的是，传送i h 和r 6 信令的能力并不受删除承载隧道的 影响，相关功能实体间关系如图3 2 所示： 图3 2m s 进入空闲模式前功能实体间的通用描述 3 2 2 信令流程 m s j 拄x i d l e 模式涉及到m n 、b s 、a s n 如和a u t h 等多个网络实律，具体信令流程如 图3 3 所示： 9 ， 图3 3m s 进入i d l e 模式信令流程 1 ) m s 决定进入空闲状态，发送消息d i 迮g j 迮q 给b s ，其中注销请求代码置为0 x 0 1 ，告 知b s 要求进入空闲状态。 ， 2 ) b s 收到m s 的请求，发送i 幔e n 缸y - s t a t e _ c h a l l g t r e q 消息给a m c h o rp c ，a n c h o rp c - i 再转 发给a n c h o ra u t h ，中间可能经过多个中继p c 的转发。 3 ) a n c h o ra u t h 检查m s 是否可以进入空闲模式，保留必要的信息，发送 i m _ e n t r y _ s t a t ec h a n g e _ r s p 给a n c h o rp c 。 4 ) a n c h o r p c 根据收到的响应更亲臀s 信息，发送i m - e n t 够一s t a t e - c h a n g e _ r s p 给b s ，b s 曩j ： 发送d i 汪，g c m d 给m s ，并向a n c h o rp c 进行确认，a n c h o rp c 通知a n c h o rd p 删除该m s 的 数据通道，并进行基于密文的消息认证码( c i p h e r - b a s e dm e s s a g e a u t h e n t i c a t i o hc o d e ， c m a c ) 的更新操作。 1 0 南京邮电大学硕上研究生学位论文第三章wi m a x 网络寻呼技术 3 3 寻呼和退出空闲模式 3 3 1 概述 当网络侧需要向处于i d l e 模式的m s 传送数据时，就要使用p a g i n g 流程将m s 激活( 例 如激活终端接收一个v o l p 呼叫) ，从而使m s 退出空闲模式。同时，m s 也可以自己主 动退出i d l e 模式来和对端进行通信。 3 3 2 信令流程 m s 寻呼和退出i d l e 模式涉及到m n 、b s 、a s n g w 、a u t h 和h a 等多个网络实体， 具体信令流程如图3 4 所示： 图3 4 寻呼和退出i d l e 模式信令流程 1 ) a n c h o rd p f 缓存来自h a 的数据，检测到m s 处于i d l e ，在数据转交前必须激活m s ， 发送r 4i n i t i a t e _ p a g i n g _ r e q ( 包含业务流的q o s 参数) 给a n c h o rp c l r 请求寻呼。 l l 南京邮电入学硕士珥f 究生学位论文第三苹wi m a x 网络寻呼技术 2 ) a n c h o rp c l r 查找m s 的相关信息，回复i n i t i a t e _ p a g i n gr s p 给d pf u n c t i o n ，指示否包 含在p c l r 中的m s 上下文是否正确，寻呼请求消息是得到授权的。如果寻呼被授权， a n c h o rp c 根据寻呼组拓扑结构发送一个或多个r 4p a g i n g _ a n n o u n c e 消息。该消息在到 达最终的l o c a lp c 前可能要经过多个r e l a yp c 的转发。 3 ) a s n g w 上的p c 模块发送r 6p a g i n g _ a n n o u n c e 给p g i d 中多个b s 。 4 ) 如果b s 上的p a 模块收到p a g i n g _ a n n o u n c e 消息中请求操作设置为“开始”，则根据消 息中寻呼信息( 寻呼周期，寻呼偏移量) 的要求开始周期性地发送空口m o b p a ga d v 消息。 ， 5 ) 被寻呼的m s 开始退出i d l e 操作，发送i e e e8 0 2 1 6 规范定义的空口r n g 消息给req b s ，指示要退出i d l e 状态。 6 ) b s 上的p a 模块收到空i i l 消息后发送r 6i m _ e x i t _ s t a t e _ c h a n g e _ i 己e q 消息给r e l a yp c ， r e l a yp c 收到后发送r 4i m _ e x i t s t a t e _ c h a n g e r e q 给a n c h o rp c 7 ) a n c h o rp c 向a n c h o ra u t h 请求安全上下文，并通过i m _ e x i t _ s t a t e _ c h a n g e _ r s p 发送 给b s 。 8 ) b s 用获得的a k 对r n g i 也q 进行验证。认证成功后，b s 开始d p 建立，这里和通 常的d p 建立相同，将流程图上将多个步骤合一。 9 1m s 完成网络重新进入，建立