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智能轮椅网络化技术研究

辩论人：****

专业：通信与信息系统

导师：***********

Studyonthenetworktechnologyofintelligentwheelchair

无线信息网络研究中心

提纲

研究背景

研究现状

主要工作

异构无线网络的垂直切换仿真建模及性能评估

带有中继站的异构无线网络垂直切换判决算法

总结与展望

研究背景

无线网络将呈现泛在和异构的特点

WLAN

WiMAX

3G蜂窝网

…

异构无线网络环境中存在垂直切换的需求

研究热点

支持垂直切换的协议

垂直切换判决算法

研究现状

网络层、传输层和应用层都存在支持垂直切换的相关协议

MIPv6及其扩展协议

mSCTP

SIP

介质独立切换〔MIH：MediaIndependentHandover〕

研究现状〔续〕

垂直切换判决算法

基于多属性决策理论的方法

基于模糊逻辑的方法

基于代价函数的方法

…

存在的缺乏

在切换执行协议方面

只针对两种异构无线网络部署的场景

在切换判决算法方面

只能为单个用户选择一个适宜的目标网络

没有将中继站引入到异构无线网络环境中

主要工作

将WLAN和UMTS两种异构网络部署的场景扩展成WLAN、WiMAX和UMTS三种异构网络部署的情况，基于MIH进行仿真建模。

主要工作〔续〕

将中继站引入到异构无线网络环境中，运用多目标最优化方法进行切换判决，使得整个网络资源得到充分利用。

异构无线网络的垂直切换仿真建模及性能评估

仿真建模

MIH功能的仿真设计

实现MIH功能的作用，它负责与低层和高层通信，同时也负责与远端MIH功能的通信。

是MIH代理的子类，负责接收来自MIH代理的事件消息，并向MIH代理发送命令。

是MIH用户代理的子类，提供流管理功能，它可以接收来自邻居发现〔ND〕代理的事件消息。

是IFMNGMT代理的子类，它给MIH用户增添了重定向功能，具有与MIPv6相似的功能。

是MIPv6代理的子类，为切换模块提供切换模板，并能获取新的地址。

是MIH代理的子类，负责存储关于MAC接口的信息。

是MIH代理的子类，负责处理扫描请求。

负责远端MIH功能的信息。

负责与远端MIH功能的当前会话的信息。

负责存储等待的请求消息。

仿真建模〔续〕

MAC层对MIH的支持

修改MAC层，使其具有MIH_LINK_SAP功能。

对多接口的支持

将多接口节点设计成结合不同技术节点的虚拟节点

对子网发现的支持

通过邻居发现〔ND〕代理来实现

性能评估

网络拓扑

场景一

场景二

仿真参数设置

参数名

参数值

包的大小

500Bytes

发包间隔

0.04、0.02、0.013、0.01和0.008s

WLAN的带宽

11Mbps

WiMAX带宽请求回退窗口大小

开始=2、结束=6

UMTS的上、下行带宽

384Kbps

场景一的性能评估

切换时延

从UMTS切换到WiMAX

从WiMAX切换到WLAN

切换期间的丢包数目

网络负荷（Kbps）

UMTS→WiMAX

WiMAX→WLAN

100

0

0

200

0

0

300

0

0

400

0

0

500

0

0

结论：

从带宽小的网络向带宽大的网络

切换时，切换时延很小，且不会

出现丢包。

场景二的性能评估

LGD〔LinkGoingDown〕切换方式

当MN接近当前网络信号覆盖范围边界时，基于功率强度门限触发LGD事件。

LD〔LinkDown〕切换方式

当MN离开当前网络信号覆盖范围时，触发LD事件。

场景二的性能评估〔续〕

切换时延

从WLAN切换到WiMAX

从WiMAX切换到UMTS

切换期间的丢包数目

网络负荷（Kbps）

WLAN→WiMAX

WiMAX→UMTS

LGD

LD

LGD

LD

100

2

8

0

0

200

3

8

0

0

300

5

10

0

0

400

4

7

0

0

500

4

9

0

0

结论：

从带宽大的网络向带宽小

的网络切换时，切换时延

较大，且出现一定数量的

丢包。

场景二的性能评估〔续〕

LGD切换方式下的网络使用效率

WLAN的使用效率

WiMAX的使用效率

分析网络使用效率大幅度下降的原因。

WiMAX的使用效率

结论：

当功率强度门限系数在1.17附近

时，过早触发LinkGoingDown

事件，导致WiMAX使用效率大

幅度降低。

带有中继站的异构无线网络垂直切换判决算法

算法分析

针对带有中继站〔RS〕的异构无线网络环境，综合考虑移动节点的电池寿命和接入网的负载两方面因素，运用多目标最优化方法进行垂直切换判决。