下一代移动通信系统中的移动性管理机制研究

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移动性管理机制是实现下一代移动通信系统泛在接入、无缝漫游这一目标的关键性支撑技术。然而，随着移动终端（Mobile Node，MN）移动速率的不断提高和各种高服务质量业务的普及，下一代移动通信系统对移动性管理机制提出了更高的要求。
　　首先，下一代移动通信系统对高速终端移动速率的支持，使得链路层切换参数的合理性对切换成功率的影响越来越大。因此，静态切换参数配置方式已无法适应下一代移动通信系统的动态性，容易引起切换失败。为提高切换过程的可靠性，移动鲁棒性优化（Mobility Robustness Optimization，MRO）机制作为一种链路层切换参数动态优化技术被引入到下一代移动通信系统中。然而，目前移动鲁棒性优化机制仍然存在着一些问题，需要进一步的优化。其次，在切换过程中提供服务质量保证是移动性管理机制的重要任务。然而，目前基于提前切换准备的服务质量保证机制对移动预测算法的依赖程度过高，这严重影响了这类方案的实际使用效果。因此，需要进一步研究并提出新的解决方案来继续优化切换过程中的服务质量。最后，安全接入机制对实现无缝快速切换至关重要，然而目前却没有好的跨域快速认证机制对跨域无缝切换提供必要的支持。综上所述，下一代移动通信系统在保证切换过程的可靠性、服务质量以及安全性三个方面对移动性管理机制提出了新的要求。本文将从这三个方面对下一代移动性管理机制进行深入研究。论文主要贡献如下：
　　 1)从提高切换成功率的角度，提出了基于移动特性的切换参数自优化机制和基于多RLF 区域识别的切换参数自优化机制普通MRO 机制没有考虑到终端移动特性对切换触发过程的影响，因此存在缺陷。本文提出了基于终端移动特性的移动鲁棒性优化机制，在链路层切换触发和MRO 过程中引入了对终端移动特性的考虑。另外，当基站间存在多个切换失败易发区域时，普通MRO 机制的性能将变得很差。为此，本文提出了基于多RLF 区域识别的移动鲁棒性优化机制，在MRO 过程中对基站间不同的切换失败易发区域进行识别，并针对它们维护不同的链路层切换参数，从而解决了普通MRO 存在的问题。仿真结果表明本文提出的两个改进MRO 机制相比普通MRO机制具有更好的性能。
　　 2)提出了网络端控制的移动锚定点选择方案——DH-MAP 选择方案采用多移动锚定点（Mobility Anchor Point，MAP）的区域移动性管理机制能够降低域内切换时的切换中断时间。然而，如何进行移动锚定点选择成为了必须解决的问题。现有方案主要由移动终端进行MAP 选择，这会引起整个区域管理域内MAP 选择算法的混乱，并造成公平性的问题。因此，本文提出了一种网络端控制的MAP选择机制——基于DHCPv6的MAP选择方案（DH-MAP 方案）。
　　 DH-MAP 方案使用DHCPv6服务器统一实现MAP的分配，保证了对域内MAP选择结果的控制，解决了终端控制的MAP 选择方案存在的问题。此外，DH-MAP方案提供了一种新的MAP 选择算法——SP-MAP 算法，该算法使用统计预测的方法对未来一段时间内各MAP上的动态负载进行预测，能够为移动终端选取更加合适的MAP。
　　 3)将协作机制引入切换过程中，提出了基于协作分集的切换机制，从而提供了一种在切换过程中保证服务质量的新方法基于提前切换准备的切换方式对移动预测算法的依赖程度过高，其实际部署效果不佳。本文提出了一种在切换过程中保证服务质量的新思路——基于协作分集的切换机制（CDHO 机制）。CDHO 机制基于目前大多数终端具有多模配置能够进行协作的特性，在蜂窝网络的切换过程中借助于WiFi接口组建切换协作集，在源基站和移动终端之间形成异构协作中继信道，从而延长了源基站能够为移动终端提供服务的时间。在这段延长的时间内，移动终端可以完成切换操作，从而降低了对移动预测算法的依赖，解决了现有切换管理机制的问题。
　　 4)从安全性角度出发，提出了支持跨域无缝切换的快速重认证机制——基于信任传递的快速重认证机制（TTR-FR 机制）
　　为了对移动终端的跨域无缝切换提供支持，本文提出了TTR-FR 机制。
　　 TTR-FR 机制利用跨域切换时尚未失效的移动终端与源网络之间的认证“信任关系”和源网络与目标网络之间事先协商生成的“信任关系”，依据“移动终端源网络目标网络”之间的信任传递，借助于源网络实现移动终端和目标网络之间的跨域快速重认证，从而提供对跨域无缝切换的支持。
　　创新点1)提高了切换过程的成功率，为切换可靠性提供了保证；创新点2)、3)在切换过程中提供了更好的服务质量保证；而创新点4)从安全性角度对跨域无缝快速切换机制进行了增强。

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作者
铁晓磊;
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作者单位

中国科学技术大学;

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授予单位中国科学技术大学;
学科信息安全
授予学位博士
导师姓名洪佩琳;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机）;
关键词
下一代移动通信系统; 移动性管理机制; 无缝漫游; 服务质量业务; 移动鲁棒性优化; 链路层切换参数;

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