基于软件定义的新一代移动无线网络架构及其移动性管理技术研究

Future mobile communication network architecture and its mobility management technologies are investigated based on the concept of software defined network. Firstly, the wireless access network architecture supporting vitualization,multi-service, multi-homing and multiple identification is studied in heterogeneous networks, and integration of mobile communication network with future internet on internetworking,storage and computing are considered.In the new architecture, new services, such as mobile cloud computing service are supported, radio resources, handover among cells and signalling overheads are optimized. Secondly，based on the above architecture, mobility management of general attached objects are researched in view of device, network,content and context.integrated mobility management schemes meeting the demands of users and operators, mobility management performance evaluation and related protocol design are discussed. Thirdly, different semantic aware mobility, routing strategies and related protocol design based on wireless link quality are explored in order to support robost data transmission during disconnection in the enviroment of mobile communication.

本项目引入软件定义网络的概念，首先，在分层异构组网的环境下，研究基于虚拟化、支持多业务、具有多重标识方式、多宿的模块化移动无线接入网络架构，支持与未来互联网络在网络互联、存储和计算等方面的融合，支持未来的新业务，提高无线资源利用率，降低小区间的频繁切换及其带来的信令额外开销，并使现有移动无线接入网络架构及其移动性管理机制能够平滑演进；其次，在上述的先进移动无线接入网络架构中，研究基于设备、网络、内容、上下文的通用网络附着对象的移动性管理机理，基于无线网络的链路质量、QoS映射、偏好和策略之间映射、切换预测、能耗、能效等多种因素，研究满足用户和运营商需求的融合移动性管理机理、性能评估方法及其协议设计；第三，研究基于业务的语义支持多个可选路径之间的不同策略、移动性管理中基于无线链路质量的感知路由机制及其协议设计，以便支持在移动无线环境下连接断开时的鲁棒数据传送。

本项目针对基于软件定义的新一代移动无线网络架构及其移动性管理技术进行研究，主要研究成果包括：.（1）在基于软件定义的新一代移动无线网络架构方面，主要提出了基于软件定义的面向内容业务的移动无线接入网络协同控制架构、基于软件定义的面向移动计算卸载业务的移动无线接入网络协同控制架构、移动无线接入网络的内容网络切片协同控制架构、基于渗透的微云计算卸载簇动态组网架构等；.（2）在基于软件定义的新一代移动无线网络架构及其性能优化方面，提出了基于蜂窝分层网络中基于用户兴趣度的协作内容缓存方案和基于内容分片的协作缓存优化方案、基于能量收集和联合休眠调度的缓存优化算法、最小化系统平均获得内容成本的内容网络切片优化算法；提出了基于计算资源共享度的微云节点主动移除算法、自组织网络计算卸载时延优化算法、蜂窝网络中基于能效优化的用户关联算法、边缘感知的基站跨层协同机制、联合注水和优化能量的协同管理策略等。.（3）在基于软件定义的移动性管理技术方面，提出了一种基于网络功能虚拟化的移动性管理架构，以及在不同业务场景下的六种移动性管理解决方案，提出了针对移动性管理通信总开销、回传链路开销和状态数据迁移开销进行优化的三种优化算法，解决了不同业务场景时对移动性管理定制化需求的移动性管理设计问题。. 项目共申请发明专利6项，其中国内发明专利4项，申请PCT专利2项；发表相关学术论文17篇，其中SCI检索的期刊论文9篇，EI检索会议论文7篇，中文期刊论文1篇，超额完成了项目的预期研究目标。. 本项目在基于软件定义的移动无线网络架构及其与内容业务和计算卸载业务的融合组网方面的研究成果具有较大的参考价值，基于网络功能虚拟化的移动性管理技术研究成果具有较大的科学意义。此外，本项目的实施拓展了研究生的国际学术视野和创新潜力，项目共计培养研究生10人，其中博士生2人，硕士生8人，在研究生人才培养方面取得了丰硕的成果。