（通信与信息系统专业论文）移动通信网中移动性管理技术研究.pdf

摘要 中文摘要 移动管理技术是移动通信网的核心问题。移动通信网络中的移动管理技术 ( m o b i l i t ym a n a g e m e n t ) 可以分为网内移动性管理和网间移动性管理两个方面。其 中网内移动性管理主要包含用户位置管理( 1 0 c a t i o nm a n a g e m e n t ) 技术与通信切 换管理( h a n d o f fm a n a g e m e n t ) 技术等两方面内容；网间移动性管理根据其实现 的机制和程度不同，其移动性可以分为两个层次：无缝移动性( s e a m l e s sm o b i l i t y ) 和业务漫游。目前，移动通信实现移动管理的核心是基于电路交换7 号信令系统 的结构，随着移动通信与i p 技术的结合，第三代移动通信和第三代以后的移动通 信网络都将向全i p 移动通信网发展。未来移动业务将在全i p 的网络环境实现无 缝漫游，网络层、传输层和应用层都可以实现网间业务的移动性。全i p 移动通信 网是将各种无线接口标准和接入手段的数据信号通过i p 网关连接到因特网网络， 其管理关心的主要问题有：位置登记管理、切换管理、被动连通性、寻呼、健壮 性、可升级性、q o s 支持、无线接入网的通信量管理、安全性管理以及业务的连续 性与无缝移动等。本文主要研究移动通信网络中网内移动管理技术的位置管理部 分及基于i p 移动通信网网间的移动性管理问题，主要分为以下几章： 第二章通过对未来的移动通信网络中网关位置寄存器( g l r ) 位置更新规范的 分析，从减少g l r 潜在瓶颈及提高系统健壮性的角度提出一种分布式g l r 方案及 算法，该方案的思路是访问网络处每个v l r 既可作为v l r ，也可作为g l r ，g l r 功 能被分散到多个v l r ，从而提高系统健壮性，降低呼叫建立开销及呼叫延迟。 在传统隐含注销算法中，由于v l r 收不到注销消息，v l r 存储空间将最终被用 户记录所占满，这会使系统为新到用户执行强制登记操作。为尽量避免有效用户 记录被删除，传统隐含注销算法需要大容量的v l r 数据库；同时当大量用户访问 已经被占满的v l r 时( 如在特殊的节日) ，较高的话务负荷和( 强制) 登记负荷将 有可能使系统性能恶化；另外，如果将传统隐含注销算法用于实际运营中，运营 商将无法知晓v l r 的有效存储空间利用率，从而为网络扩容和维护工作带来困难。 第三章提出一种易于实现的新隐含注销算法，其基本思想是周期性地对v l r 存 摘要 储记录进行维护管理，及时删除无效用户记录。 在基于运动的移动网络登记方法中，用户终端m t 设置相应的计数器来完成用 户的位置更新，但该方案没有解决用户之字形移动所带来的用户在附近小区频繁 位置更新问题。本文第四章提出的登记算法结合了基于运动和距离的改进登记算 法，在该算法中，m t 能跟踪用户登记小区附件网络的结构信息，从而尽可能降低 用户在某些小区附近频繁移动所带来的频繁登记问题，该算法对日常活动小区范 围不大的用户( 移动性可能很强) 是一种较好的登记算法。随着终端技术的进一 步发展，本章提出的算法将具有更强的吸引力。 当移动用户漫游到远离其归属h l r 的无线覆盖区时( 如某成都移动用户漫游到 美国西海岸) ，由于移动用户的每次v l r 覆盖区改变及入呼均要通过长途电路访问 h l r 数据库，但当漫游用户数量大且用户的c m r 较低时，该种方式增加了h l r 的无 效访问开销及无效的长途电路传输成本( 由于用户快速移动要占用大量的系统资 源为其提供相应的移动性管理，但用户的入呼很少) ，同时由于长途电路所涉网元 较多，使系统故障概率增大。针对以上存在的问题，本文第五章提出了漫游用户 的本地v l r 移动管理算法。该算法通过将漫游地v l r 设置为用户代理h l r 完成相 应的移动管理功能，从而极大降低用户移动性对用户归属h l r 的访问瓶颈压力及 有效减少长途信令传输开销。 在移动通信网络中，系统通过相关数据库如( h l r v l r ) 对移动用户实施移动 性管理，用户的位置更新( 含位置注销) 和呼叫处理都会涉及大量的数据库访问 以及数据库间的信令信息传输。当数据库发生故障时，则用户位置信息在数据库 的丢失或破坏将严重降低用户服务质量并恶化系统性能。在本文第六章，我们通 过移动用户的起始呼叫、周期性位置登记( p l a u ) 、一般位置登记及重新位置登记 等四个系统和用户事件对v l r 数据库故障进行恢复，同时对v l r 故障恢复进行了 性能分析。 第七章从不同网络层次，对目前所有的支持网间基于i p 移动性管理的方法进 行全面的阐述和比较，并在此基础上，提出多层次支持i p 移动性管理的模型和机 制一多层移动策略表( m l m p t ) 机制，该管理机制可以动态地将不同网络层次( 网 i i 摘要 络层和应用层) 的移动性支持机制结合起来，根据业务的实际需求，完成多业务 和多应用环境下对移动性的支持。 为验证、评估本文所提出的各种算法性能，作者自行开发了相关算法的仿真软 件。附录中并给出本文进行算法仿真研究时使用的主要伪代码。 关键词移动性管理、位置管理、算法、i p 移动支持、呼叫传递、寻呼、延迟、 开销。 1 1 i a b s t r a c t a b s t r a c t m o b i l i t ym a n a g e m e n ti st h ek e yi s s u eo fm o b i l en e t w o r k i tc a nb ed i v i d e di n t o t w o a s p e c t s ： i n t r a n e t w o r k m o b i l i t ym a n a g e m e n t a n di n t e r n e t w o r k m o b i l i t y m a n a g e m e n t i ni n t r a n e t w o r km o b i l i t ym a n a g e m e n t t h ek e yt e c h n o l o g yi sl o c a t i o n m 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 t w h i l ei ni n t e r - n e t w o r km o b i l i t ym a n a g e m e n t i t c a nb ec l a s s i f i e di n t os e a m l e s s m o b i l i t y a n ds e r v i c en o m a d i ca c c o r d i n gt o i m p l e m e n t a t i o nm e c h a n i s ma n dd e g r e e c u r r e n tc o r en e t w o r kf o rm o b i l i t ym a n a g e m e n t i nw i r e l e s sn e t w o r k si sb a s e do nc i r c u i ts w i t c hs i g n a l i n gs y s t e m7a r c h i t e c t u r e w i t ht h e c o m b i n a t i o no f i pa n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h et h i r dg e n e r a t i o na n d b e y o n dt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o nw i l ld e v e l o pw h o l l yb a s e di p t e c h n o l o g y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ei pt e c h n o l o g y , f u t u r es e r v i c ew i l lb e m o b i l i t ys e a m l e s s l yw i t hn e t w o r kl a y e r , t r a n s p o r tl a y e ra n da p p l i c a t i o n1 a y e r t h e m o b i l en e t w o r kw h o l l yb a s e do ni pc o n n e c t sw i r e l e s si n t e r f a c es t a n d a r da n da c c e s s e s s i g n a l i n gt oi n t e m e tt h r o u g hi pg a t e w a ya n di tm a i n l yf o c u s e so ni s s u e ss u c ha sl o c a t i o n r e g i s t r a t i o n ，h a n d o f f , p a s s i v ec o n n e c t i v i t ya n dp a g i n g , r o b u s t n e s s ，a d a p t a b i l i t y , a n d q o ss u p p o r t ，t r a f f i co fw i r e l e s sa c c e s sn e t w o r k sa n ds e c u r i t ym a n a g e m e n t ，a n ds oo n n i sp a p e rm a i n l yi n v e s t i g a t e sl o c a t i o nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yi nm o b i l en e t w o r k s a n dw h o l ei pn c t w o r k sa n dc o n t a i n sf o l l o w i n gc h a p t e r s ： t h r o u g hs t u d yo f1 0 c a t i o nu p d a t ei nf u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks t a n d a r d ， w ep r e s e n tad i s t r i b u t e dg l rs c h e m ei nc h a p t e r2i no r d e rt or e d u c eg l r p o t e n t i a l b o t t l e n e c kp r o b l e ma n di n c r e a s es y s t e mr o b u s t n e s s e v e r yv u ri no u rd i s t r i b u t e d s c h e m ec a ns e r v ea sav u to rg i 且，t h a ti s t h eg u f u n c t i o ni sd i s t r i b u t e di nm a n y v u r sw h i c hr e s u l t si nr e d u c i n gp o t e n t i a lb o t t l e n e c ka n dt e r m i n a t i o nc a l lc o s ta n dd e l a y i nt r a d i t i o n a l i m p l i c i td e r e g i s t r a t i o na l g o r i t h m ，s i n c ev l rc a n n o tr e c e i v e d e r e g i s t r a t i o nt h ev l r w i l le v e n t u a l l yb ef i l l e db yv i s i t e du s e r sp r o f i l e w h i c hr e s u l t si n f o r c e dr e g i s t r a t i o nf o rn e wc o m i n gu s e r s o b v i o u s l y , o p e r a t o r sw i l ln o tk n o wu s a g e e m c i e n c yo fv l r w h e nt h ev l ri sf u l l i nc h a p t e r3 w ep r e s e n te a s i l yi m p l e m e n t e d i m p l i c i td e r e g i s t r a t i o n i nw h i c ht h es t o r a g eo fv l r w i l lb em a i n t a i n e dp e r i o d i c a l l yt o d e l e t et h eo b s o l e t eu s e rp r o f i l ei nt i m e i nr e g i s t r a t i o nm e t h o d sb a s e do nm o v e m e n ti nm o b i l en e t w o r k s ，a l t h o u g hu s e r s t e r m i n a l sm a i n t a i nac o u n t e rt op e r f o r ml o c a t i o nu p d a t eo p e r a t i o n ，t h es c h e m e sc a nn o t s o l v ef r e q u e n tl o c a t i o nu p d a t ew i t h i nn e i g h b o r i n gc e l l sw h e nu s e r sm o v ez i g z a g t h e p r o p o s e ds c h e m ei nc h a p t e r4 ，b a s e do nc o m b i n a t i o no fm o v e m e n ta n dd i s t a n c e l o c a t i o nm e t h o d s c a nl e a i na n dt r a c ks y s t e mc e l l s a r c h i t e c t u r ec l o s et or e g i s t r a t i o ne e l l s u c ht h a ts o l v et h ef r e q u e n tl o c a t i o nu p d a t ea tf u l ls t e a mw h e nu s e r sm o v eb a c ka n d f o r t ha r o u n ds o m ec e l l s t h ep r o p o s e ds c h e m ei sv e r ys u i t a b l ef o ru s e r sw i t hl i m i t e d r a n g eo fm o v e m e n tc e l l s ( w i t hp o s s i b l yh i g hm o b i l i t y ) w i t hf u r t h e rd e v e l o p m e n to f t e r m i n a lt e c h n o l o g y , t h ep r o p o s e ds c h e m ei nt h i sc h a p t e ri sm o r ec h a r m i n g w h e nam o b i l eu s e rr o a m sf a ra w a yf r o mh i sr e s i d e n th o m el o c a t i o nr e g i s t e r ( h l r ) ， f o re x a m p l e ，as u b s c r i b e rc o n t r o l l e db yc h e n g d uh l rr o a m sa tt h ew e s tb a n ko fu s a ， s i n c ee v e r yl o c a t i o nu p d a t ea n di n c o m i n gc a l ld e l i v e r yw i l li n v o l v ei nr e s i d e n th l r a c c e s sa n di n t e m a t i o n a ls i g n a l i n gt r a n s m i s s i o n ，t h ed a t a b a s ea c c e s s e sa n dt r a n s m i s s i o n w i l lg ot ow a s t ew h e nr o a m i n gu s e r sh a v el o wc m ri na d d i t i o n ，s i n c et h ei n t e r n a t i o n a l s i g n a l i n gt r a n s m i s s i o ni n v o l v e si nl a r g en u m b e r so fn e t w o r ke l e m e n t s ，t h ef a i l u r e p r o b a b i l i t yw i l lb el a r g e a i m i n ga ta b o v ep r o b l e m s ，c h a p t e r5p r o p o s e sal o c a lv l r m o b i l i t ym a n a g e m e n ts c h e m ef o ru s e r sf a rw a yf r o mt h e i rr e s i d e n th l rc o v e r a g e t h e p r o p o s e ds c h e m es o l v e st h er e m o t em o b i l i t ym a n a g e m e n tb ys e t t i n gal o c a la g e n to f h l r t h ep r o p o s e dm e t h o dc a ng r e a t l yr e d u c ei n t e r n a t i o n a ls i g n a l i n gt r a n s m i s s i o n t r a f f i ca n dh l r sb o t t l e n e c ke f f e c ta n di sv e r ys u i t a b l ef o rf a rr o a m i n gs u b s c r i b e r sw i t h l o wc a l l - t o m o b i l i t yr a t i o ( c m m i nm o b i l en e t w o r k s ，s y s t e mr e a l i z e st h em o b i l i t y m a n a g e m e n tt h r o u g hs y s t e m d a t a b a s es u c ha sh l ra n dv l r ，i no t h e rw o r d s ，b o t hu s e r s l o c a t i o nu p d a t ea n d i n c o m i n gc a l l sw i l li n v o l y eam a s so fd a t a b a s ea c c e s sa n ds i g n a l i n gt r a n s m i s s i o n w h e n d a t a b a s e sf a i l ，t h el o s so rc o r r u p t i o no fu s e r sp r o f i l ew i l ls e v e r e l yd e g r a d es y s t e m p e r f o r m a n c ea n dq o s i nc h a p t e r6 ，w eu s ef o u rr e c o v e r ye v e n t s ：o r i g i n a t i n gc a l l s ， p e r i o d i cl o c a t i o nu p d a t e ( p l a u ) ，n o r m a ll o c a t i o nu p d a t e ( n l a u ) ，a n dr e l o c a t i o n u p d a t e ，t or e s t o r er i s e r s p r o f i l e ，a n da tt h es a m et i m e ，m a k et h er e c o v e r yp e r f o r m a n c e a n a l y s i s i nc h a p t e r7 w ed e s c r i b ea n dc o m p a r ea l li p b a s e di n t e r - n e t w o r km o b i l i t ys u p p o r t m e c h a n i s m sf r o mt h ev i e wo fv a r i o u sn e t w o r kl a y e r s t h e np r o p o s e dam u l t i p l el a y e ri p m o b i l i t ys u p p o r tm o d e la n dm e c h a n i s m m l 广m p t - w h i c hc a ni n t e g r a t eb o t hv i r t u eo f d i f f e r e n tl a y e r1 pm o b i l i t ys u p p o r tm e c h a n i s md y n a m i c a l l ya n dg i v e saf l e x i b l em o b i l i t y s u p p o r t i n gi nf o rd i f f e r e n ts e r v i c e i no r d e rt ov e r i f ya n de v a l u a t ea r i t h m e t i cp r o p o s e di nt h i sp a p e r , a u t h o r sd e v e l o p c o r r e s p o n d i n gs i m u l a t i o n s o f t w a r e b r i e fs i m u l a t i o np s e u d o c o d ei s p r e s e n t e d i n a p p e n d i x k e y w o r d s ：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 ，i pm o b i l i t ys u p p o r t i n g ， c a l ld e l i v e r y , p a g i n g ，d e l a y , c o s to v e r h e a d v 简略字表 a a m p s a u c b b s c b t s c c a l n c d m a c m r d d r e e i a 厂r i a f f a f d m a m g g e 久 g l r g s m 简略字表 a d v a n c e dm o b i l ep h o n es y s t e m a - u t h e n t i c a t i o nc e n t e r b a s es t a t i o nc o n t r 0 1 b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n 高级移动电话业务 鉴权中心 基站控制中心 基站收发器 c a c h ea p p r o a c hf o rs u p p o r t i n gl i f e t i m en u m b e r 支持终身号码缓冲方案 c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s码分多址接入 c a l l t o - m o b i l i t yr a t i o 呼叫移动比 d i r e c t o r yr e g i s t e r g s m m a p h h a h l r i i p i s 一4 1 l l a l t m m a p m i p m n m s c 目录寄存器 e l e c t r o n i ca n dt e l e p h o n ei n d u s l r y a s s o c i a t i o n s 电器电话工业协会 f o r e i g na g e n t f r e q u e c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s f i l et r a n s m i s s i o np r o t o c o l 外地代理 频分多址 文件传输协议 g a t e w a yf o r e i g na g e n t 外地网关代理 g a t e w a y l o c a t i o nr e g i s t e r 网关位置寄存器 g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 全球移动通信系统 g s mm o b i l ea p p l i c a t i o np r o t o c o lg s m 移动应用协议 h o m ea g e n t h o m el o c a t i o nr e g i s t e r i n t e r n e tp r o t o c o l i n t e r i ms t a n d a r d 4 1 l o c a t i o na r e a l a p l a c et r a n s f o r m m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t m o b i l ei p m o b i l en o d e m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r i x 归属代理 归属位置寄存器 i n t e r n e t 协议 i s 4 1 临时协议 位置区 拉普拉斯变换 移动应用部分 移动坪 移动节点 移动业务交换中心 简略字表 m s m t n n l a u o o m c p p c s p d f p l a u p l m n p s t n q q o s r r a r b s s s i m s i p s p s s 7 s 口 t t d m a t c p t m s i u u d p u m t s v v l r m o b i l es t a t i o n m o b i l et e r m i n a l n o r m a ll o c a t i o na r e au p d a t e o p e r a t i o nm a i n t a i n c ec e n t e r p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s p r o b a b i l i t yd e n s i t yf u n c t i o n p e r i o d i cl o c a t i o na r e au p d a t e p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k s p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n en e t w o r k q u a l i t yo fs e r v i c e r e g i s t r a t i o na r e a r a d i ob a s es y s t e m s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 s i g n a l i n gp o i n t s i g n a l i n gs y s t e mn o 7 s i g n a l i n gt r a n s f e rp o i n t t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t h n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i f i c a t i o n u s e rd a t ap r o t o c o l u n i v e r s a lm o b i l et e l e p h o n es e r v i c e v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r x 移动台 移动终端 正常位置更新 操作维护中心 个人通信业务 概率密度函数 周期性位置更新 公用陆地移动通信网 公众电话交换网 业务质量 登记区 无线基站 用户身份卡 会话初始协议 信令点 七号信令系统 信令转接点 时分多址接入 传输层控制协议 临时移动用户标识 用户数据报协议 通用移动电话业务 拜访位置寄存器 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 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另c ! d h 以标注和致谢的地 方外，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 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：罄垒基 日期：坶7 月多日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技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，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：晕乞迸 导师签名： 拳臣民 日期：湖年1 月多日 第一章绪论 1 1 移动通信技术概述 1 1 1 蜂窝移动网络 第一章绪论 2 0 世纪6 0 年代末，美国贝尔实验室提出了蜂窝系统的概念和理论，所依据的 是电波传播损耗与传播距离的四次方成比例这一客观事实。 蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破。它能在有限的频 谱上提供非常大的容量，而不需要做技术上的重大修改。蜂窝概念是一种系统级 的概念，其思想是用许多小功率的发射机( 小覆盖区) 来代替单个的大功率发射 机( 大覆盖区) ，每个小覆盖区只提供服务范围内的- - d 部分覆盖。每个基站分配整 个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外一些不同的信道，这样所有的 可用信道就分配给了相对较小数目的相邻的基站。给相邻的基站分配不同的信道 组，则基站之间( 以及在它们控制下的移动用户之间) 的干扰就最小。通过系统 地分割整个系统的基站及它们的信道组，可用信道可以在整个系统的地理区域内 分配，而且尽可能的复用，只要基站间的同频干扰低于可接受水平。 蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的职能分配和复用。蜂窝网络的精 髓是信道可以通过建立多个小区被重新使用。考虑一个共有s 个可用的双向信道 的蜂窝系统。如果每个小区都分配k 个信道( k t g ) ， i = 1 矾2 臆p 训驴i - 1 f 6 ) ， q 2 设幺2 f 。其密度函数和拉普拉斯变换为疋。( f ) 和，+ 自o ) ，我们设t g 的概率 密度函数只有有限分离极点，则留数定理可用于下述推导，与文献 1 2 4 1 类似，可 得到 以，0 ) = e e 1 “】= 【( s ) 】 p ( 幺cf g ) = f 。矗，g o m 础= 去j ：= 0 ( 掣d s f a ( t ) 出 = 刍岸掣艿= - 荟r 。e s 盥攀 。， 式中s 是足够小的正数，将适合于逆向拉普拉斯变换，s 。是p g ( s ) 在右半复 第二章移动网络中分布式g l r 设计方案 平圆的极点集，r e s s = p 表不极点s = p 的留数。 p ( 驴i - 1 小驴ip 卟国_ p ( “g ) = 挺盟监警迹盟出 ：一yre。f：(-s)1-fv(s)lfv(s)i-1( 2 4 ) 舞。”p s 从式( 2 2 ) ，( 2 3 ) 和( 2 4 ) 及m t 在g l r 控制区逗留时间服从一般分布的 假设，可得到 m 。 1 + v r 受尘! 蔓( ! ! ， f ：1 每o9 p s yr 骶益! 二堕塾二笠尘! ! 鲤鱼丛：( 2 5 ) 筮兰了万丁，f 1 vr 蔓眨盟! ： 1 i 鲁：5 _ s 定义以下位置更新系统参数 c 。，c v ：g l r 与v l r 位置更新的处理开销 c n ，c gc v ：入呼时h l r ，g l r 及v l r 的处理开销 c g 。位置更新时g l r 与v l r 的传输开销 c “o ，c g v ：入呼处理时h l r 与g l r ，g l r 与v l r 间的传输开销 c m v ：m t 与v l r 间的无线传输开销，可设c m v = pc 。v ，b 表示无线传输开销系数 c c ，c d ：传统集中式g l r 方案与分布式g l r 方案的位置更新开销均值 c 。，c 。：集中式和分布式g l r 方案的入呼均值开销 d c ，d 。：集中式与分布式g l r 中一次入呼均值延迟 d h g ，d o v ：h l r 与g l r ，g l r 与v l r 问入呼处理的延迟，d 。，d 。，d v 表示入呼 过程中h l r ，g l r 与v l r 数据库查询开销。 n v ：m t 在访问网络处穿越v l r 的均值个数 由以上所描述算法和移动规范，相应的位置更新开销为 n r = 嵋 ( 2 6 ) 3 7 电子科技大学博士学位论文 c c 2 ( 2 c v + c 6 + 2bc “+ 2 c g v ) n v ( 2 7 ) c d = ( n v 一1 ) ( 2 c v + c g + 21 3c c v + 2 c c v ) )( 2 8 ) 一次入呼时，其均值延迟与数据库访问开销是( 忽略相同的开销和延迟，如： 寻呼开销和延迟) c 。c = c n + c g + c v + 2 c h 0 + 2 c 6 v ( 2 9 ) d d = ( c h + c 。g + 2 c h o ) q 1 + q 2 c c ( 2 1 0 ) d c = d h + d g + d v + 2 d h g + 2 d o v ( 2 11 ) d d = ( d h + d g + 2 d n o ) q a + d c q 2 ( 2 1 2 ) 其中q 。是当入呼到来时，m t 正好在第一个v l r ( 即g l r ) 的概率，显然， q ：= 1 - q 。表示当前呼叫到达时m t 在当前访问网络处但不在第一个v l r 的概率。设 m t 在当前入呼前已经收到i n 一1 个入呼( m o ) ，p 。可由式p r ( y = t 。+ t ：+ t 。 t ，) 计算， 设f y ( t ) 与f ，( s ) 为y 的密度函数与拉普拉斯变换，根据随机观察者理论，有 f g ) = 丸广，c ( x ) 如a n df o ) ：生 1 一，c o ) ( 1 3 ) ( s ) = e e - s y 】= e e - s 7 l e - s ( r 2 + 。n ) 】= f ( s ) 【，c ( j ) r 1 p 移c t o 勺z f y ( y ) d y i ( t ) c l i 去e 掣嘲= 去巨笋芷学竖肥) a s 弦 式中。表示足够小的正数以适合逆向拉普拉斯变换，显然s = 0 是式( 2 1 4 ) 中 可去极点。另外，若f ，( s ) 是有理函数，则( 2 1 4 ) 可用留数定理进一步推导 q 。罗r 。生旦二笠塑掣( 哪) ( 2 1 5 ) 篇- p s 2 4 数据分析 在本节用一些例子来讨论相应结果，为简单起见，我们只讨论简单分布如指 数分布。 设厶o ) = r o e l ，矗o ) = r y e ，则厶( s ) = y g i ( r g + j ) ，0 ) = y p ( r ，+ s ) 且( 一s ) = y ，i ( r ，一s ) ，贝0 0 = o ) 。 从( 2 1 ) 和( 2 5 ) ，可得到 第二章移动网络中分布式g l r 设计方案 只吨珥i - i ( 11 ) _ ( 煮) ( 击广1 n 。：i + i o c o = ( 2 c ，+ c g + 21 3c c , + 2 c “) ( i + i ) c d = ( 2 c ，+ c 6 + 21 3c “+ 2 c 洲) 从式( 2 1 5 ) ， 有 q ，= p 【1 一f ( _ ) 】 c ( o ) ”1 ( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) 其中，a = 0 r v ) i ( 1 r g ) 应界于0 与i 之间，p 是c m r ，从式( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ，集 中式g l r 的位置更新均值开销将大于分布式g l r 的位置更新开销，图2 5 说明了 参数a 对p i 的影响，由图知当i 增大时，概率值将减少，且高a 值在j 值较少时急 剧减少。 从式式( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ，n v 与c c 在a 值增大时将降低，当a 值较小时，m t 将 在g l r 内移过更多的v l r ，这显然导致更高的n ，与c c 。 当入呼是指数分布时，图2 6 画出了当入呼到达时m t 正好在第一个v l r 的 概率，从图知，当c m r 增大时，该概率值增大，当i n 增大时概率值减少。从( 2 9 ) 到( 2 1 2 ) ，( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ，发布式g l r 方案的位置查询延迟和开销将始终优于集 中式g l r 延迟和开销。当概率值q ，增大时，分布式g l r 方案在延迟和开销上优 越性将更突出 图2 5 m t 经过i 个v l r 穿越g l r 的概率 0 n 图2 6 呼叫达到时m t 正好在首个v l r 的概率 电子科技大学博士学位论文 2 5 本章小结 移动网络中数据库在用户位置更新与位置查找中起着非常重要的作用，若数 据库在运营中发生故障，则系统性能与用户服务质量都会受到严重影响，移动网 中数据库的健壮性冗余设计是网络设计中非常重要的一环。本章提出了一种分布 式g l r 方案，该方案中，v l r 即可充当v l r ，也可充当g l r ，该方案有效解决 了g l r 潜在的瓶颈问题，降低位置更新开销，并降低呼叫延迟与开销。 第= 章移动网络中一种新的隐含注销算法 第三章移动网络中一种新的隐含注销算法【l 9 j 3 1 研究背景 由于移动用户的随意移动性，使得位置管理在移动网络设计中占据着非常重 要的地位，移动网络中的位置管理主要包含位置登记和位置查找两个过程。位置 查找是指用户在被呼时，系统根据该用户在相关位置数据库的信息查找其所在区 域的v l r 并寻呼用户确定其所在小区的过程；位置登记是指移动用户向系统报告 其所在位置的过程。位置登记和位置查找涉及大量的信令流和数据库查询，其设 计直接关系到系统的负荷和呼叫建立时延。设计位置管理系统需要考虑系统负荷、 资源利用、呼叫时延、系统复杂性等问题，它在通信网络系统设计中是一个非常 重要的问题 2 4 ，4 2 ，4 3 】。 当前移动通信系统的位置管理使用归属位置寄存器( h l r ) 和访问位置寄存 器( v l r ) 两层数据库管理策略 4 8 ，6 4 。图3 1 是两层数据库位置管理结构简图， 图中设每个m s c 与一个v l r 集成设置，m s c v l r 通过信令链路与h l r 数据库 相连，每个m s