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下一代移动通信网络将是一个多种无线接入技术并存且相互融合的异构网络。在对异构网络的研究中,如何利用多模终端来提供方便、快捷、无缝的接入体验,已逐渐成为当前的一个研究热点。这其中,进行具体执行业务流切换的多模终端流切换机制的设计是一个新颖且十分重要的研究课题,它的解决在提高业务流切换效率、优化利用网络资源以及保障用户通信安全等方面具有重要意义。因此,本文针对此问题展开研究。论文取得的主要成果包括:
1.设计了一种多模终端流切换机制
本文首先从实用性原则的角度出发,基于更符合实际应用的Multi-HoA(Multiple Home Address)场景分析得出了多模终端流切换机制的基本流程,并将整个机制流程分为流切换预备阶段、流切换阶段、流切换返回过程阶段和流切换路由优化通信阶段4个阶段。按照这4个阶段的划分,设计了一种多模终端流切换机制。本文所设计的机制能够实现对多模终端进行流切换的基本功能,且适用于更符合实际情况的应用场景。
2.设计了一种多模终端流切换机制的切换优化机制
针对所设计的多模终端流切换机制,从信令交互高效性原则的角度出发,为了提高切换过程的效率,本文对流切换机制的切换优化机制进行了研究。首先从一般意义上对信令优化问题建模,并在此基础上提出了“信令成本”的概念,进而给出了信令优化问题中一种基于最小化信令成本的目标函数。然后将理论模型应用于实际的切换优化问题中,设计了一种多模终端流切换机制的切换优化机制。最后通过仿真对切换优化机制应用前后的信令成本进行了比较,仿真结果表明本文所设计的切换优化机制使信令成本减小了16.7%左右。本文所提出的信令优化方法同样适用于现有协议中的信令交互过程。
3.设计了一种多模终端流切换机制的传输优化机制
针对所设计的多模终端流切换机制,从传输过程高效性原则的角度出发,为了提高传输过程的效率,本文对流切换机制的传输优化机制进行了研究。首先提出了一种多模终端流切换机制的传输优化机制。同时还提出了一个用来衡量传输性能的指标η,通过η来衡量传输优化前后的性能变化情况,η越小,说明传输性能越好,并推导出了传输优化前后η随业务流经过HA(Home Agent)个数n变化的数学表达式。接着针对传输优化机制带来的新问题,重新设计了流切换返回过程阶段的机制流程。新设计的机制流程使得流切换返回过程可以正常执行,同时还保持了传输优化机制所带来的性能提升。最后通过仿真对传输优化机制应用前后的指标η进行了比较,仿真结果表明本文所设计的传输优化机制使η减小了20%左右。本文所提出的传输优化方法同样适用于多模终端上的垂直切换过程。
4.设计了一种多模终端流切换机制的安全认证机制
针对所设计的多模终端流切换机制,从安全性原则的角度出发,为了保证信令交互过程的安全性,本文对流切换机制的安全认证机制进行了研究。首先设计了一种针对Multi-HoA绑定更新的安全认证机制,该机制相比于现有协议,能够适用于参与认证的一方节点链路失效的情况。然后设计了一种针对一般注册的安全认证机制,解决了现有协议的RR(Return Routability)过程认证不适用于多模终端流切换机制中一般注册的问题。
5.设计了一种多模终端流切换机制的完整机制
在所设计的多模终端流切换机制、切换优化机制、传输优化机制和安全认证机制的基础上,综合设计了一种多模终端流切换机制的完整机制。同时,还对所设计机制的特点进行了分析归纳,说明了本机制在遵循实用性、高效性和安全性原则的同时,还具有上层应用透明性、后向协议兼容性和多种场景适用性的特点。