异构无线覆盖网络智能垂直切换管理关键算法研究

With the convergence and interworking of heterogeneous wireless networks, the mobile users have put forward new requests for mobility, and vertical handover management therefore becomes the research hotpot. Based on the Mobile IPv6 protocol framework, the research are conducted on the performance bottlenecks in the vertical handover management, and develop the corresponding performance optimization solutions with limited overhead. The innovative works are stated as follows. To optimize the access discovery process, researching the adaptive management for network scanning interface by balancing the power efficiency and the system discovery time. To optimize the serving network selection, researching the dynamic weighted access network evaluation model with good scalability and collaboration by unifing the value direction of each evaluation attribute attached to diffierent dimensional measures and considering the resources competition among the mobile terminals. Researching the adaptive adjustment for handover trigger process to avoid the overhead and performance loss caused by the false trigger alarm. Researching the spatial-temporal joint correlation based typical mobility patterns recognition and its assisted intelligent handover implementation. The experiments mainly combine the QualNet network simulation platform and the real network to verify the efficiency of the proposed vertical handover management strategies. The main targets of this project are to achieve the intelligence of the vertical handover management, and provide theory and technology support for optimizing the whole network performance and enhancing the terminal user experience.

随着异构无线网络融合与互通的发展，用户对移动性支持提出了新的需求，垂直切换管理因此成为研究热点。本项目在移动IPv6协议框架基础上，在有效保证低额外开销的前提下，围绕垂直切换管理过程中存在的性能瓶颈，提出相应的性能优化方案。具体包括：权衡网络扫描接口能量效率和接入网发现时效性，研究网络扫描接口自适应管理方法优化接入网发现；统一不同维度度量指标各评价属性的取值方向，及考虑移动终端间的资源竞争，研究可扩展的、移动终端协同的动态加权接入网络评估模型优化服务网络选择；研究自适应的切换触发调整机制，避免虚报触发导致的额外开销及性能损失；研究时、空联合相关性的典型移动模式认知及其辅助的智能切换实现。实验主要结合QualNet网络仿真平台与真实网络，验证所提出的垂直切换管理方案的有效性。项目的主要目标是实现垂直切换管理过程的智能化，为优化网络整体性能和提高终端用户体验提供理论和技术支持。

近年来，随着全网IP及无线通信技术的发展，下一代移动通信网络必将成为基于全IP 技术的异构融合系统，然而如何保证移动终端在异构网络间无缝漫游并保持通信的连续性和流畅性，不仅是技术发展的必然趋势，也是网络运营商实现最佳用户体验和最优网络资源使用的根本途径。因此，必须采用行之有效的移动性管理技术，而切换管理作为移动性管理的重要组成部分，业已成为人们关注的研究热点。.本项目在此背景下，在移动IPv6 协议框架基础上，在有效保证低额外开销的前提下，围绕垂直切换管理过程中存在的性能瓶颈展开研究并提出相应的性能优化方案。具体研究内容包括：（1）权衡网络扫描接口能量效率和接入网发现时效性，研究网络扫描接口自适应管理方法优化接入网发现；（2）统一不同维度度量指标各评价属性的取值方向，及考虑移动终端间的资源竞争，研究可扩展的、移动终端协同的动态加权接入网络评估模型优化服务网络选择；（3）研究自适应的切换触发调整机制，避免虚报触发导致的额外开销及性能损失；（4）研究时、空联合相关性的典型移动模式认知及其辅助的智能切换实现。.具有代表性的研究成果包括：（1）基于HMIPv6协议，提出了一种“基于主动过载预防的自适应移动描点（MAP）选择方案”，可实现移动节点切换过程中最佳服务MAP的选择，优化所带来的系统开销及平均切换时延，并能主动实现MAP间的负载均衡；（2）为使群组移动中的移动终端接入最优的网络，提出了一种面向移动终端群组移动的网络机会接入方法，可降低群组移动中移动终端的切换中断率，保证网络吞吐量；（3）在部署了多移动终端多数据流的实际应用场景中，综合考虑路由选择及冲撞避免问题，根据数据流的传输延迟敏感特性，提出了一种协同中继选择机制；（4）为避免跨层快速切换协议中漏判及误判L2触发所带来的额外开销和性能损失，提出了一种主动移动预测算法优化L2触发过程，降低漏判或误判导致的性能损失；（5）通过建立移动终端移动轨迹的时空模型，提出了一种移动终端移动模式认知算法，在移动终端移动过程中，将根据移动终端当前移动模式的认知结果，采用移动模式相应的网络切换实现优化策略，智能化切换实现过程。.综上，本项目从理论和实践两方面围绕垂直切换管理过程中存在的性能瓶颈展开分析并提出相应的全新的解决方案，弥补了目前切换管理方案存在的不足，进一步优化了切换性能和提高了终端用户体验。