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通信与信息系统 带网络技术 题目：w i m a x 系统的p m i p 技术应用与实现 英文题目：t h ea p p l i c a t i o na n di m p l e m e n t a t i o no fp m i pt e c h n o l o g y i nw i m a x s y s t e m 主题词：w i m a x ，p r o x ym i p v 6 ，网络层移动性管理，路由优化 k e y w o r d s ：w i m a x ，p r o x ym i p v 6 ，l 3m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，r o u t e o p t i m i z a t i o n 68 2 5 5川，iiil洲y 摘要 摘要 网应用的基于i e e e8 0 2 1 6 标准的宽带无线接入技术，已被 。p r o x ym i p v 6 功能是w i m a x 系统重点研究问题之一，对 其进行研究具有重要的意义。 论文基于笔者参与华为预研项目w i m a x 移动i p t v & v o i p 原型系统开发的研究一t l , 得， 参照w i m a x 论坛网络工作组的w i m a x 标准规范和i e t f 中n e t l m m 工作组的p r o x y m i p v 6 协议，系统研究了w i m a x 的网络层移动性管理技术和p r o x ym i p v 6 技术，开发实 现了w i m a x 中的p r o x ym i p v 6 功能。 论文首先介绍了w i m a x 技术和p r o x ym i p v 6 技术的优势与发展现状。然后，在概述 w i m a x 网络架构与系统功能的基础上，重点介绍了w i m a x 网络移动性管理机制，并对 p r o x ym i p v 6 技术进行了深入的研究，结合w i m a x 网络的实际场景，分析p r o x ym i p v 6 技术在w i m a x 网络中的应用。接着，根据笔者参与w i m a x 移动i p t v & v o i p 原型系统 项目的开发实践，论述了w i m a x 原型系统中p r o x ym i p v 6 功能的软件架构，给出了p r o x y m i p v 6 功能的m a g 模块和l m a 模块的详细设计方案，在l i n u x 操作系统上利用c 语言 独立开发完成w i m a x 网络的p r o x ym i p v 6 功能软件，并进行了相关测试。最后，笔者还 设计了基于p r o x ym i p v 6 的路由优化功能，总结其实现的关键技术，对其性能作了仿真分 析。 测试结果表明，所开发的p r o x ym i p v 6 功能软件程序具有良好的规范性、可靠性和稳 定性，所设计的p r o x ym i p v 6 路由优化功能有效地解决了数据传输时延大的问题，对以后 p r o x ym i p v 6 路由优化的研究提供了理论基础。 关键词：w i m a x ，p r o x ym i p v 6 ，网络层移动性管理，路由优化 塑室唑生查兰堡主里堕生学位论茎一 a b s t r a c t 一一- ： a b s t r a c t w o r l d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ( w i m a x ) ，w h i c hh a sb e e ni n c o r p o r a t e d i n t ot h es c o p eo f3gt e c h n o l o g y , i san e wb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s m e t r o p o l i t a na r e a n e t w o r kt e c h n o l o g yb a s e do ni e e e8 0 2 16s t a n d a r d a so n eo ft h e k e yi s s u e so fw i m a x s y s t e m ，p r o x ym l p v 6i sar e s e a r c ht o p i co fh i g hi m p o r t a n c e w i t ht h ee x p e r i e n c eg a i n e di n d e v e l o p i n gaw i m a xm o b i l ei p t v & v o i pp r o t o t y p e s y s t e m ，t h e - a u t h o rs y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e sw i m a xl 3m o b i l i t ym a n a g e m e n ta n dp r o x ym i p v 6 t e c h n o l o g i e s w i m a xp r o x ym i p v 6f u n c t i o ns o f t w a r ei sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h es t a n 。d a r d s d 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 dn e t l m m w o r k i n gg r o u po f i e t f f i r s t l ya ni n t r o d u c t i o ni sg i v e nt ow i m a xa n dp r o x ym i p v 6t e c h n o l o g i e s f o l l o w i n ga n o v e r v i e wo fw i m a xn e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n ds y s t e m f u n c t i o n a l i t i e s ，at h o r o u g hr e s e a r c hi s d e v o t e dt ow i m a xl 3m o b i l i t ym a n a g e m e n t u s i n gp r o x ym i p v 6t e c h n o l o g y t h e nb a s e do nt h e a u t h o r sd e v e l o p m e n tp r a c t i c ei nw i m a xm o b i l ei p t v & v o i p p r o t o t y p es y s t e mp r o j e c t ，t h e m o d u l a rs t r u c t u r eo f p r o t o t y p es o f t w a r eo fp r o x ym i p v 6f u n c t i o ni sp r e s e n t e d d e t a i l e dd e s i g n s c h e m ei sp r o v i d e do fp r o x ym i p v 6f u n c t i o n a l m o d u l e s ，i n c l u d i n gm a g m o d u l ea n dl m a m o d u l e c o m p l e t e dp r o g r a mi sd e v e l o p e di nc i n d e p e n d e n t l yb yt h ea u t h o ro nl i n u xt of u l f i l l t h ep r o x ym i p v 6f u n c t i o n so fw i m a x n e t w o r k f i n a l l yad e s i g ns c h e m ea n dp e r f o r m a n c e s i m u l a t i o na n a l y s i si sp r o v i d e do fr o u t eo p t i m i z a t i o nf o rp r o x ym i p v 6 t h et 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 v e l o p e dp r o x ym i p v 6f u n c t i o n a ls o f t w a r ei so f g o o ds t y l e ，r e l i a b i l i t ya n ds t a b i l i t y , a n dt h er o u t eo p t i m i z a t i o nf o rp r o x ym i p v 6c a ns o l v et h e d a t at r a n s m i s s i o nl a t e n c yp r o b l e me f f e c t i v e l y t h ew o r kh a sl a i d as o l i df o u n d a t i o nf o rr o u t e o p t i m i z a t i o nf o rp r o x ym i p v 6 k e y w o r d s ：w i m a x ，p r o x ym i p v 6 ，l 3m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，r o u t eo p t i m i z a t i o n d i i i 文 目录 目录 i i i 1 1 景2 1 3 论文的主要内容和本人所做的工作2 1 4 本章小结3 第二章w i m a x 网络架构4 2 1w i m a x 网络模型及接口4 2 2w i m a x 网络的工作过程和系统功能1 4 j 6 2 2 1w i m a x 网络工作过程6 2 2 2w i m a x 原型系统功能模块划分7 2 3w i m a x 网络中的移动性管理机制【4 l 8 2 3 1w i m a x a s n 移动性管理机制8 2 3 2w i m a x c s n 移动性管理机制9 2 4 本章小结。1 0 第三章p r o x ym i p v 6 在w i m a x 中的应用1 1 ：；1p r o x ym i p v 6 1l 3 1 1 基本概念。1 1 3 1 2p r o x ym i p v 6 信令格式12 3 1 2p r o x ym i p v 6 基本操作：1 5 3 2w i m a x c s n 切换中的p r o x ym i p v 6 模式。1 6 3 2 1p r o x ym i p v 6 模式下的w i m a x 网络架构瞵1 1 6 3 2 2p r o x ym i p v 6 模式下的入网流程。18 3 2 3p r o x ym i p v 6 模式下的更新流程1 9 3 2 4p r o x ym i p v 6 模式下的切换流程1 9 3 2 5p r o x ym i p v 6 模式下的注销流程2 1 3 3 本章小结2 2 第四章w i m a x p r o x ym i p v 6 功能系统设计与软件实现2 3 4 1w i m a x p r o x ym i p v 6 功能系统设计2 3 4 1 1w i m a x 原型系统平台子系统2 3 4 1 2p r o x ym i p v 6 功能软件模块结构2 3 4 1 3p r o x ym i p v 6 功能线程实现机制：2 4 4 2p r o x ym i p v 6m a g 模块设计与实现2 5 4 2 1m a g 模块状态机设计2 5 4 2 2m a g 模块数据结构和接口设计2 6 4 2 3k 互a g 模块处理函数设计- 。3 q 4 3p r o x ym i p v 6l m a 模块设计与实现3 2 4 3 1l m a 模块状态机设计3 2 4 3 a l m a 模块数据结构设计。：。3 2 4 3 3 l m a 模块处理函数3 3 4 4w i m a x p r o x ym i p v 6 功能测试3 3 4 4 1w i m a x 原型系统测试组网结构设计3 3 4 4 2w i m a x p r o x ym i p v 6 功能测试用例3 4 南京邮电人学硕士研究生学位论文 目录 4 4 3w i m a x p r o x ym i p v 6 功能测试分析3 8 4 5 本章小结3 8 第五章p r o x y m i p v 6 路由优化方法研究3 9 5 1 基本概念3 9 5 2p r o x y m i p v 6 路由优化方法设计和实现4 0 5 2 1 路由优化功能实现机制4 0 5 2 1 路由优化功能协议设计。4 0 5 2 2 路由优化功能状态机设计4 5 5 2 3 路由优化功能数据结构设计4 8 5 2 4 路由优化功能接口函数设计5 0 5 2 5 路由优化功能测试。5 3 5 4 性能分析：5 4 5 4 1 仿真目标5 4 5 4 2 仿真平台设计5 4 5 4 3 仿真结果分析。5 6 5 5 本章小结。5 8 结束语5 9 致i 身十6 0 参考文献6 1 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果= - 6 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章引言 第一章引言 1 1w i m a x 技术背景 从2 0 世纪9 0 年代开始，宽带无线接入技术得到快速发展，但是没有统一的全球性标 准，i e e e 8 0 2 1 6 标准研究就是要建立一个统一的宽带无线接入标准。为了促进这一目标的 达成，几家世界知名企业在2 0 0 1 年成立了w i m a x 论坛，在全球范围内大力推广i e e e 8 0 2 1 6 无线宽带网络技术。 目前，w i m a x 论坛的成员超过了1 5 0 家公司，包括运营商、芯片厂商、设备厂商等， 具有完整的产业链。据统计，目前w i m a x 联盟内1 4 的成员都是电信运营商。作为一项 新兴的技术，能受到许多大运营商的关注本身就显示出巨大的市场吸引力。同时w i m a x 论坛也保证了采用相同标准的不同厂家设备之间的互通性和互操作性。 w i m a x 之所以能获得如此广泛的关注，源于其固有的技术优势，其主要特点是1 1 l 1 2 1 ： ( 1 ) 长距离下的高容量 w i m a x 中采用m e s h 、b e a m f o r m i n g 、m i m o 等先进技术改善非视距性能，出众的系 统增益提供更强的远距离穿透阻挡物能力。w i m a x 所能提供的最高接入速度是7 0 m b i t s ， 这个速度是3 g 所能提供的宽带速度的3 0 倍。w i m a x 采用与无线局域网标准8 0 2 1 l a 和 8 0 2 1 l g 相同的o f d m 调制方式，每个频道的带宽为2 0 m h z ，这也和8 0 2 1 l a 和8 0 2 1 l g 几乎相同。由于它可通过室外固定天线稳定地收发无线电波，所以无线电波可承载的比特 数高于8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1 1 9 ，可实现7 4 8 1 m b i t s 的最大传输速度。而w i m a x 的无线信号 传输距离最远可达5 0 公里，是无线局域网所不能比拟的，其网络覆盖面积是3 g 基站的1 0 倍，只要建设少数基站就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。 ( 2 ) 无“最后一公里”瓶颈限制 作为一种无线城域网技术，它可以将w i f i 热点连接到互联网，也可作为数字用户线 d s l 等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入，用户无需线缆即可与基站 建立宽带连接。 ( 3 ) 有效的服务质量控制 i e e e 8 0 2 1 6 规范了一个支持诸如语音矛舰像等低时延应用的协议，在用户终端和基站 ( b t s ) 之间允许非视距的宽带连接，一个基站可支持数百上千个用户，在可靠性和q o s 方面提供电信级的蚪i - t - 厶匕i ：l 匕。w i m a x 采用动态t d m a 多址方式及( g r a n t r e q u e s t ) m a c 层 技术，支持数据业务以及语音、视频等对时延敏感的业务，根据业务级别的不同对带宽进 行按需分配。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章引言 ( 4 ) 较低的运营成本 设备的互操作性使运营商能从多个设备制造商处购买顺从w i m a x 标准的设备，稳定 的基于标准的平台易于实现网络管理、天线、各协议层技术的创新，从而降低运营费用。 1 2p r o x ym i p v 6 技术背景 由于i n t e m e t 的迅猛发展和数据业务的不断扩大，i p v 6 将是下一代互联网的基础。为 了实现网络层的移动性管理，i e t f 又制定了移动i p v 6 ( m i p v 6 ) 协议，并通过层次化移动i p v 6 协议和快速移动i p v 6 协议优化m i p v 6 的性能。然而上述移动i p 标准化完成后却没有得到 市场的广泛接受，主要原因是：( 1 ) 需要为大量已有的移动终端增加m i p v 6 协议；( 2 ) 虽 然有各种新增协议的支持，但是m i p v 6 的移动性管理性能仍不能满足用户的要求。为此， i e t f 提出了一种基于网络的i p 移动性管理协议代理移动i p v 6 ( p m i p v 6 ) 1 3 1 。 代理移动i p v 6 通过在网络新增功能实体，实现终端在网络层的移动性管理。它不需要 改动移动终端的协议，因此得到各种网络标准体系的认可，包括3 g p p 的s a e l t e 和 w i m a x 等都对其进行标准制定工作。 t 代理移动i p v 6 是最近才制定的标准，路由优化、快速切换和多接口支持等诸多问题尚 有待进一步研究，但的确解决了移动i p v 6 切换时延大和需要更改终端协议的问题，因此有 很好的发展前景。 1 3 论文的主要内容和本人所做的工作 论文第一章概述w i m a x 和代理移动i p v 6 的技术背景，简要说明了两者的特点。 第二章从网络模型与接口、工作过程、系统功能和网络层移动性管理四个方面详细描 述w i m a x 网络系统，从系统的角度阐述w i m a x 技术。 第三章首先介绍代理移动i p v 6 协议特点，然后结合w i m a x 网络系统的功能需要， 阐述了代理移动i p v 6 在w i m a x 网络中的信令流程及路由优化功能。 第四章详细介绍笔者参与开发的w i m a x 原型系统的代理移动i p v 6 功能系统设计， 包括客户端模块、l m a 模块和路由优化模块，在此基础上编程实现了各个模块，并对代理 移动i p v 6 功能软件进行了测试。 第五章设计和实现了p r o x ym i p v 6 路由优化功能的协议，总结了p r o x ym i p v 6 路由优 化实现的关键技术，并对其性能做了仿真分析。 论文最后总结了课题研究成果，给出了进一步研究方向。 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 原型系统项目系统设计， 本人所做的主要工作是： 2 硕卜研究生学位论文第一章引言 认真阅读并深入了解w i m a x 规范和相关技术文档，宏观上全面掌握整个 w i m a x 的组网技术； 其次，深入钻研代理移动i p v 6 涉及的一些协议和草案，比如，移动i p v 6 协议、代理 移动i p v 6 和代理移动i p v 6 路由优化草案等；在全面理解和掌握w i m a x 网络中的网络层 移动性管理功能标准下，根据代理移动i p v 6 的特点将其融入到w i m a x 网络系统中。 然后，结合w i m a x 原型系统项目，对w i m a x 原型系统中的代理移动i p v 6 功能进 行了模块划分，确定各模块的接口；完成代理移动i p v 6 功能模块概要设计及详细设计，在 此基础上用c 语言编写完成p r o x ym i p v 6 功能模块的源程序，通过测试案例进行测试，对 测试结果进行了分析。所开发的w i m a x p ro x ym i p v 6 功能软件符合研发项目的要求， w i m a x 原型系统软件已被委托公司采用。 最后，笔者根据目前p r o x ym i p v 6 协议中关于路由优化的问题，设计了p r o x ym i p v 6 下的路由优化功能，并给出其实现和性能仿真。 1 4 本章小结 ， 近些年来，无线接入技术飞速发展。而w i m a x 接入技术的覆盖范围广、高带宽、服 务质量有保障等特点，使得它在“最后一公里 的接入技术中占据非常重要的地位。 w i m a x 技术是基于i e e e 8 0 2 1 6 标准的一项宽带无线技术，同时w i m a x 也引入了大 量现有的网络协议来实现w i m a x 的网络功能。本章首先初步介绍了w i m a x 和p r o x y m i p v 6 的技术背景，接着给出了课题的研究背景和意义，最后说明了论文的主要内容和本 人所做的工作。 南京邮电火学硕十研究生学位论文第二章w i m a x 网络架构 第二章w i m a x 网络架构 w i m a x 论坛给出了w i m a x 接入网络架构，并定义了各个网元间的接口。考虑到各 个运营商可能采纳不同的组网方式，w i m a x 归纳了多种网络应用场景。在空口无线侧， w i m a x 论坛遵循i e e e 8 0 2 1 6 工作组所制定的标准；在网络侧，w i m a x 论坛则大量应用 i e t f 所制定的标准来实现各种功能，包括接入认证、移动性管理等，当然也根据实际情况 定义了部分功能，如寻呼、数据通道等。 2 1w i m a x 网络模型及接口 w i m a x 网络参考模型如图2 1 所示i 训。 数据平面 一一一一控制平面 图2 - 1w i m a x 网络参考模型 在图2 1 所示的网络参考模型中，w i m a x 网络分为3 个逻辑部分移动终端( m s ) 、 网络接入提供商( n a p , n e t w o r ka c c e s sp r o v i d e r ) 、网络服务提供商( n s p , n e t w o r ks e r v i c e p r o v i d e r ) 。其中，n a p 由多个接入服务网( a s n ，a c c e s ss e r v i c en e t w o r k ) 组成，为用户提 供w i m a x 无线接入服务。n s p 由连接服务网( 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 ) 组成， 为用户提供i p 接入和w i m a x 业务。m s 、a s n 与c s n 之间基于图巾的参考点实现互通， 而每仑参考点的定义都与通信双方实体内的不同功能实体协议密切相关。 ： 参考点r l ：m s 与a s n 之间的接口。主要定义了关于空口物理层和媒体访向控制层 的协议，遵循i e e e 8 0 2 1 6 工作组所制定的标准。 参考点r 2 m s 与c s n 间的接口。主要包含与认证、业务流授权以及i p 主机配置管 理相关的协议，它是个逻辑接口，并非m s 与c s n 间直接的接口。该参考点中认证部分是 m s 与家乡( h o m e ) n s p 运营的c s n 间的协议接口，访问( v i s i t i n g ) a s n 与c s n 只是参 4 南京邮电大学硕? l ：研究生学位论文第二章w i m a x 网络架构 与这个过程。参考点r 2 可以支持i p 主机配置管理，这个过程发生在m s 与c s n ( 家乡 n s p 或者访问n s p 运营商) 之间。 参考点r 3 ：a s n 与c s n 间的接口。主要包含控制平面的一系列协议。这些协议能支 持a a a 、策略执行和移动管理，还包括用于传输a s n 与c s n 间用户数据的承载平面过程 ( 如隧道技术) 。 参考点r 4 ：a s n 间及同一a s n 内部g w 之间的接口。包括一系列控制平面和承载平 面协议。这些协议过程在同一个a s n 内部g w 间或者是不同a s n 间进行。 参考点r 5 ：c s n 间的接口。包含一系列控制平面和承载平面协议，目的是互联由家 乡n s p 运营的c s n 以及由访问n s p 运营的c s n 。 在w i m a x 网络参考模型中，n a p 由一个或者多个a s n 组成。w i m a x 网络工作组 对a s n 给出了明确的规定，其参考模型如图2 2 所示。 a s n r 1r 6 b s a s n g w r 8 ，少k r 1 b s r 6 a s n g w_-_ 数据平面 控制平面 图2 2a s n 参考模型 在a s n 内部，有基站( b s ) 和a s n 网关( a s n g w ) 两个网元。其中b s 与b s 、 g w 以及g w 与g w 间的接口在图中已明确标识。a s n 的外部接口有r l 、r 3 和r 4 接口， 内部接口有r 6 和r 8 接口。其中，r 6 是a s n 中b s 与g w 间的接口，包括b s 与a s n g w 间一系列的控制和承载平面协议。承载平面的协议主要指的是a s n 内部b s 与a s n g w 间的数据通道，而控制平面的协议包括数据通道建立、修改和释放控制。r 8 接口是a s n 中b s 与b s 间的接口，主要为了确保m s 在不同b s 间切换b s 必须支持的一系列控制平 面和可选的数据平面协议。 b s 是a s n 中一个非常重要的网元。它实现8 0 2 1 6 物理层和m a c 层协议，处理与 m s 的空口交互以及转发来自m s 或者a s n g w 的数据，还包括管理平面的协议，比如无 线资源管理、空1 2 1q o s 管理等，同时还包含认证、切换、数据通道、业务流等方面的功能。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章w i m a x 网络架构 它是网络与终端用户的中继。 a s n g w 是a s n 的核心网元。它是m s 的接入网关，位于i p 网络边缘，具有强大的 业务处理能力，向用户提供增值业务和新业务，包括认证、切换、数据通道、业务流、d h c p 等功能。 同时w i m a x 网络工作组定义了m s 、n a p 和n s p 三个部分之间的商业关系，如图 2 3 所示。 彳 、 、w i m a x 用户和家乡n s p 鉴定的服务协议 f ，、 一1f ( a s n )合同协议 、 l ， w i m a x n a p 用户 a s n l 、 1j ( c s n ) l j 合同协议 漫游协议 k s n ( a s n 、 r 、- 一， i 、 、7n a p 7 7 访问n s p 图2 3w i m a x 用户、n a p 及n s p 问的商业关系图 2 2w i m a x 网络的工作过程和系统功能【4 】 2 2 1w i m a x 网络工作过程 a s n 由b s 和g w 两个网元组成。从用户终端的角度，可以将w i m a x 接入网络的工 作流程分为：网络发现与选择、授权认证与密钥分发、i s f 与d p 建立、自举、切换、寻呼 和退网，如图2 4 所示。这些流程构成了a s n 的重要功能。 ( 1 ) 网络发现与选择：在m s 第一次使用网络、初始网络进入、网络重进入、或当 m s 穿越n a p 覆盖区域的时候执行，包括选择网络，获取下行链路( d l ) 、上行链路( u l ) 信碰参数和媒体访问控制( m a c ) 同步，基本能力协商等。 。 一 i ( 2 ) 授权认证与密钥分发：是对接入网络的m s 进行认证，如果是合法用户，网络授 权m s 接入网络，并为其分配密钥。 ( 3 ) i s f 与d p 建立：当一个用户终端登记到w i m a x 网络，开始i p 数据传输之前， 可以按照默认方式创建、接纳以及激活一套业务流。我们称最初建立的业务流为初始业务 流( i s f ) ，建立i s f 的目的是传送控制信令，如i p 配置管理和i p 客户端应用信令( i p 、 6 硕：上研究生学位论文第二章w i m a x 网络架构 m i p 、s i p 等) 。数据通道( d p ) 功能在两个对端之间管理承载通道的建立，包括处理承载 平面所需的任何隧道或附加功能的建立。数据通道功能可用于基站之间、a s n g w 之间或 者基站和a s n g w 之间建立承载平面连接，也可处理多播或广播。为了在切换中保证低 时延的连接，可以通过数据通道功能来解决。 ( 4 ) 自举：w i m a x 网络采用全i p 网络。m s 开机后，通过自举过程从网络获得足够 的信息，才能接入网络并运行移动i p 。这些信息包括m s 的接入i p 地址、h a 的地址和家 乡地址( h o a ) 等。 ( 5 ) 切换：根据o s i 网络体系结构，w i m a x 中的切换可以分为二层( l 2 ) 切换， 也就是链路层的移动性管理和三层( l 3 ) 切换，即网络层移动性管理。 ( 6 ) 寻呼：用户可以进入空闲模式，从而降低终端的功耗。当外部有数据到来或者 用户想主动发送数据时，立即唤醒终端，进入正常工作状态。 ( 7 ) 退网：退网通常在j 下常关机时执行，当发生m s 的网络服务被撤销并且上下文被 删除的错误情况时也将执行退网过程。退网过程包括移动i p 隧道释放、d h c p 释放( 如果 r m s 的h o a 或转交地址( c o a ) 采用d h c p 地址配置方式) 、业务流删除、w i m a x 数据 通道的释放和a a a 中的上下文删除及计费信息的计算。 2 2 2w i m a x 原型系统功能模块划分 根据w i m a x 网络工作组对w i m a x 接入网模型和功能的描述，我们可以对w i m a x 原型系统中m s 、b s 、a s n g w 的功能模块进行划分。 a s n g w 软什可以分成四个平面：管理平面、业务平面、控制平面和数据平面，如图 2 - 4 所示。管理平面包括管理子系统和用户子系统；业务平面包括a a a 子系统和d h c p 子系统；控制平面包括信令子系统、切换子系统、q o s 子系统和安全子系统。数据平面包 括转发子系统和平台子系统。 4 管理平面业务平面控制平面数据平面 管理子系统a a a 子系统 信令予系统转发子系统 d h c p 了系 用户予系统切换了系统 、l ，台子系统 统 q o s 子系统 安全了系统 图2 - 4 a s n g w 子系统 图2 - 5 a s n g w 功能模块 b s 和m s 的功能模块与a s n - g w 模块类似，分别如图2 - 6 和图2 - 7 所示。 图2 - 6b s 功能模块 图2 7m s 功能模块 为a s n 锚点移动性管理和c s n 当m s 从一个b s 的覆盖范围移 究生学位论文第二章w i m a x 网络架构 的覆盖范围时，链路层发生了变化，即发生二层切换。该过程中不涉及网 入网关也没有改变，即a s n 锚点没有改变，故又称之a s n 切换，相应的 管理过程称之为a s n 锚点移动性管理，如图2 - 8 所示。 a s n辽c s n 卦 、 乡 ，一、 。 i 2 c l o r k 、 厂、 、 g 1v 2 () 、 窆r 图2 8a s n 锚点移动性管理示意图 由图可知，在发生a s n 锚点切换前。，数据是沿着m s b s l g w l 这条路径传输的， 在切换后，数据将沿着m s b s 2 - g w 2 一g w l 这条路径传输。此时，g w l 依旧是m s 和 c s n 连接的网关节点，故称为m s 的a s n 锚点。 2 3 2w i m a x c s n 移动性管理机制 c s n 锚点移动性管理指的是m s 的数据锚点从原有数据锚点切换到另一个数据锚点， 即r 3 接口发生了改变。在这个过程中，由于锚定的a s n g w 发生改变，数据锚点也就随 着发生改变。m s 的接入网关发生迁移，从而带来三层地址的改变，必然需要三层移动性 管理。图2 9 清楚地展示了c s n 移动性管理过程。 m m a s nuc s n 羚 、 乡 ， 、厂l ， 一 7 、 6 - 、 n之 ( n 。e 。t 蠹w o d r k ) ，7n e t w o r k 、 ：dc i o u d g 1v 2 i， 道 、 、。r j 窆y 图2 - 9c s n 锚点切换示意图 9 _一=p m m |一p 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二二章w i m a x 网络架构 由图可知，在发生c s n 锚点切换前，数据是沿着m s b s 2 g w 2 一g w l 这条路径传 输的，g w l 是m s 的a s n 锚点。在发生c s n 锚点切换后，数据将沿着m s b s 2 一g w 2 这条路径传输，g w 2 成为m s 新的a s n 锚点，而不是先前的g w l 。 2 4 本章小结 w i m a x 论坛给出了w i m a x 接入网络参考模型，并定义了各个网元间的接口。从参 考模型中，可以清楚地看出，w i m a x 网络分为3 个逻辑部分m s 、n a p 和n s p 。n a p 是一个商业实体，它由多个a s n 组成，为用户提供w i m a x 无线接入服务。n s p 也是一 个商业实体，由c s n 构成，为用户提供i p 接入和w i m a x 业务。w i m a x 是一种宽带无 线接入技术，主要聚焦于接入网络的设计，也就是a s n 的设计。 本章的第二部分介绍了w i m a x 网络的工作过程，同时w i m a x 网络的功能模块进行 了划分。最后，着重介绍了w i m a x 网络中的移动性管理，包括a s n 移动性管理和c s n 移动性管理。 l o 南京邮电大学硕十研究生学位论文 第三章p r o x y m i p v 6 在w i m a x 中的应用 第三章pf o x ym i p v 6 在w i m a x 中的应用 网络层移动性管理是w i m a x 网络中一个重要的功能，在m s 从一个接入网关切换到 另一个接入网关时，网络层移动性管理负责建立m s 与新接入网关的数据链路并删除原有 的数据链路。网络层移动性管理和其它层的移动性管理一样，同样要保证切换时m s 的 q o s ，即在最短的时间内完成该功能。而在w i m a x 论坛最新制定的w i m a x 网络架构中， 采用了i e t f 的n e t l m m 工作组定义的p r o x ym i p v 6 作为其网络层移动性管理的标准之 一 3 1p r o x ym i p v 6 3 1 1 基本概念 p m i p v 6 由i e t f 的n e t l m m 工作组制定的【3 1 。与m i p v 6 5 】不同的是，p m i p v 6 是基于 网络侧的移动性管理协议。所谓基于网络侧是指网络层移动性管理消息不再由移动终端处 理，而是由特定的网络节点进行处理【6 】【7 】。 r p m i p v 6 提出了一个p m i p 域的概念，该域包括两个功能实体：本地移动锚点( l m a ) 和移动接入网关( m a g ) 。通过这两个功能实体，就能在p m i p 域中实现网络对移动性的 管理。下面介绍一下这两个功能实体： ( 1 ) 本地移动锚点( l o c a lm o b i l i t ya n c h o r ，l m a ) 本地移动锚点在p m i p 域中相当于移动节点的家乡代理，移动节点的家乡前缀拓扑地 锚接在该功能实体上。本地移动锚点不仅具有m i p v 6 的功能，而且具有p m i p 的功能。 ( 2 ) 移动接入网关( m o b i l e a c c e s sg a t e w a y ，m a g ) 移动接入网关在网络中是一个代理移动节点进行移动性管理的功能实体，负责处理所 有接入该网关的移动节点的移动性管理信令，管理移动节点的接入链路，并与本地移动锚 点连接，为移动节点传输信令。同时，移动接入网关通过发送包含移动节点家乡前缀的路 由公告消息，模拟移动节点的家乡链路。 p m i p 对原有m i p v 6 的一些概念进行了修改： ( 1 ) 移动节点的家乡地址( m o b i l en o d e sh o m e a d d r e s s ，m n h o a ) d 移