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华中科技大学 硕士学位论文 基于移动SIP的终端移动性管理研究 姓名：史军 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：张士军 20080529 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 下一代无线网络（NGWN）预期是由多个异构无线接入网络组成，并对多模移 动终端提供始终最佳连接服务为实现这一目标，一个重要的问题就是如何支持用 户终端设备跨越异构无线网络实现无缝漫游 目前，IETF、3GPP 等国际化标准组织提出了一些运行在不同层次的移动性管理 解决方案，如网络层的移动 IP 协议，传输层的移动流控制传输协议 mSCTP 和应用 层的 SIP 协议等等在这些解决方案中，SIP 因为具有良好的可扩展性、灵活性和真 正实现端到端的移动性管理机制而被认为是下一代无线网络中最具有吸引力的候选 方案而且，SIP 被 3GPP 采纳作为 IP 多媒体子系统（IMS）的会话控制信令协议， 具有广阔的应用空间和诱人的发展前景 SIP 是一种重要的用于在下一代异构无线网 络中支持无缝移动的应用层移动性管理协议，能够支持包括个人移动性、会话移动 性、业务移动性和终端移动性在内的多种目标移动性，具有支持媒体流端到端的高 效传输，没有三角路由和 IP 隧道封装等问题，简单、灵活、易扩展等诸多优点。

但 是传统 SIP 终端移动性架构切换机制也存在较大的延迟和丢包率，这对时延敏感和 具有严格 QoS 要求的 VoIP 或视频流等 IP 多媒体应用都是无法接受的论文深入研 究了移动 SIP 技术，分析了产生上述问题的根本原因和影响因素，并针对性的提出 了一种改进的基于应用层锚移代理（AMP）的 SIP 终端移动性架构该架构通过建 立异构无线网络环境中的锚域移动性管理模型设计了一钟针对多模终端的移动性管 理方案，支持多模终端在下一代无线网络中的快速软切换通过数学建模和仿真分 析结果表明，SIP- AMP 方案能一定程度上改善切换性能 为实现 SIP- AMP 方案在下一代网（NGN）中的快速实施和部署，论文还给出了 一种基于边界会话控制设备（Session Border Controller，SBC）的快速实施方法，并 使用自主开发的SBC 和SIP测试软终端ePhone 程序在实验室环境中搭建了一个仿真 实验系统，并在该系统上进行了垂直切换仿真实验和测试最后通过对比分析说明 了基于 SIP- AMP 的移动性管理方案在远距离通信等应用场景下比传统移动 SIP 方案 具有更好的垂直切换性能。

关键词：异构无线网；会话发起协议；移动性管理；快速切换；软切换；边界会话 控制器 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Next- generation Wireless Networks(NGWN) are expected to be composed of various heterogeneous wireless access networks and capable of providing “ Always Best Connected(ABC)” services to mobile terminals equipped with multiple radio interfaces .To meet this goal, one of the most important issues is how to support seamless roaming of users across heterogeneous wireless networks. So far, numerous mobility management solutions operating in different layers have been proposed by the international standardization organizations, such as the Mobile Internet Protocol(Mobile IP) in the network layer, the mobile Stream Control Transmission Protocol (mSCTP) in the transport layer and the Session Initiation Protocol(SIP) in the application layer. Among these solutions, SIP is considered as an attractive candidate to support mobility in NGWN due to its excellent extensibility, sclability and achievement of true end- to- end mobility management. Besides, SIP is also accepted as the signaling protocol used for session control in the IP Multimedia Subsystem(IMS) by 3GPP. Although SIP is an important application- level mobility management protocol used for supporting seamless mobility, the handoff mechanism in the traditional SIP mobility architecture suffers from undesirable delay and packet loss, which is unacceptable to delay- sensitive applications of IP multimedia such as Voice over IP(VoIP) and streaming video with stringent Quality of Service(QoS) requirements. In this thesis, an improved SIP mobility architecture based on Anchor Mobility Proxy(AMP) that supports fast soft handoff is proposed to alleviate the transmission delay of the SIP mobility signaling messages and reduce the packet loss, hence improve the handoff performance. Moreover, the SIP- AMP solution provides a set of whole location management and handoff management schemes for multi- mode mobile terminals through the modeling of the anchor field mobility management in the heterogeneous environment. To achieve fast deployment of SIP- AMP architecture in the Next Generation Networks(NGN), a Session Border Controller(SBC) based implement solution is concerned in this thesis too. Meanwhile an experiment system based on SBC and SIP test soft terminal named ePhone ,developed by CSSC lab of HUST both , is established in the lab environment to emulate vertical handoff procedure of the subnet mobility.And the test result shows that the SIP- AMP based mobility management solution gained better handoff performance than the traditional Mobile SIP solution in most cases especially in the long distance communication scenario. Keywords：Heterogeneous Wireless Network; SIP; Mobility Management; Fast Handoff; Soft Handoff; SBC 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果对论文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 本论文属于 保密?，在 年解密后适用本授权书 不保密? （请在以上方框内打“ v” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 本章分析了未来异构无线网络环境中的移动性管理需求， 研究了移动 SIP 的研究 现状最后简要介绍了本文研究的主要内容以及章节安排 1.1 异构无线网络中的移动性管理 3G 与互联网联姻时代的宽带移动互联网业务将迎来高速发展时期。

在宽带移动 互联网体系结构下，为实现任何人在任何时候、任何地方与任何人以及相关的物进 行任何形式的 5W 通信，就必须能够提供移动性支持据估计，到 2010 年，全球与 互联网相连的有超过 10 亿部笔记本电脑、 PDA、 智能和传感器以及 7.5 亿台 PC/ 服务器；到 2015 年，传感器将道道 50～100 亿个这其中的大量终端都有潜在的移 动性需求当这些终端在泛在的异构无线网络环境中移动时，就产生了保持用户始 终可达性以及会话和应用连续性的问题，需要完善可靠的移动性管理机制来支持移 动终端的无缝漫游[1]因此，移动性管理技术是未来宽带移动互联网中最重要也最具 有挑战性的问题之一未来移动性管理是一门跨越各种异构接入网络，同时涵盖网 络、 业务、 终端各个层面的综合技术[2]， 呈现与所承载网络松耦合独立化演进的趋势， 被当作一门单独的技术来研究 宽带移动互联网的接入网预期是一个融合多种不同的网络体系结构与无线技术 由多个异构无线接入网组成的全 IP 网络，可以使任何用户在任何地点、任何时间以 任何方式不受限并安全地接入网络中来，并向多模终端提供始终最佳连接（ABC ， Always Best Connected）服务，以保证用户无缝漫游的会话连续性、会话迁移和用户 可达性。