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系統識別號 U0002-1307200821371800
中文論文名稱 基於IEEE802.21之預測及動態調整暫存器的無縫隙換手之研究
英文論文名稱 The Research of Seamless Handover with Buffer Prediction for Wireless Networks Based on IEEE 802.21
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 王裕欽
研究生英文姓名 Yu-Chin Wang,
學號 695450949
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-19
論文頁數 86頁
口試委員 指導教授-李維聰
委員-劉豐豪
委員-朱國志
中文關鍵字 無縫隙式換手  802.21 
英文關鍵字 IEEE 802.21  seamless handover  MIH 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 在無線網路系統的未來發展中,相信必定會致力於無線網路系統中的無線接取技術之效能,以及即時的多媒體應用。當使用者在不同系統的無線網路服務中進行移動行為時,由IP 與MAC層所提供的異質網路間的無縫隙換手服務對於多重網路系統的使用者來說,是非常的重要。
IEEE 802.21 就是基於這種目的,而被設計研發成一個可提供異質網路間的無縫隙換手的基本平臺。它可針對每一種無線網路系統提供一個專屬的服務接取裝置,並且藉由三種服務:MIH Event Service、MIH Command Service、MIH Information Service來為使用者提供一個多重無線網路系統的溝通平台。
在本論文裡提出了一個具有可動態調整的暫存器裝置,以及暫存器裝置大小的預測演算法的IEEE802.21輔助裝置。這個輔助裝置有一個服務決策層裝置,此服務決策能裝置能提供網路選擇的功能,以及暫存器裝置的大小預測和動態調整的能力,並且藉由這個能力進而儲存換手時需要的資料。
在本論文中將會分析並描述IEEE802.21 MIH層、服務決策層以及暫存器裝置三者之間的服務及通訊流程。藉由這些執行流程的分析以及相關實驗模擬,可以發現暫存器大小的預測以及事先的動態調整,可以確實減少因異質網路間的換手而造成的服務中斷。
英文摘要 Future generations of wireless networks will place great demands on the performance of radio access technology and the real-time multimedia applications provided by these new wireless environments. During the mobility between heterogeneous wireless networks, the quality of multimedia services for users depends heavily on seamless handover which should be provided by the middleware of IP to MAC protocol stack.
IEEE 802.21 is designed for this reason which provided the basic platform for seamless handover between heterogeneous wireless networks. Due to each kinds of Wireless network service system, it can provide an individual service access point. The IEEE80.21 also offers three kinds of service: MIH Event Service、MIH Command Service、MIH Information Service. With these two abilities, it can provided an communication platform for users.
In this paper, a dynamically adjusted buffer component with algorithm for prediction of the buffer size is proposed to enhance the functionality of IEEE 802.21. The mechanism of proposed scheme included Service Specific Layer which decides the opportunity of handover, and adjusted Buffer which stores the temporal streaming data for applications between handover. The services and communication flows among service specific layer, buffer and IEEE 802.21 Media Independent Handover function are described and analyzed. According to analysis of the connection process and simulation, buffer prediction and pre-allocation could indeed reduce the influence of handover between heterogeneous wireless networks.
論文目次 目 錄
第一章 緒論…...…………………………………………………………...- 1-
1.1 前言………...………………………………………………...........- 1-
1.2 動機與目的…………………………………………………..........- 3-
1.3 論文架構………...…………………...…………………………...- 5-
第二章 研究背景介紹………..…………………………………………...- 6-
2.1 異質無線網路間的換手……..…………………………...………- 6-
2.2 IEEE802.21MIH………………..………………………………..- 8-
2.3 MIH Function與SAP ……………..……………...…………….- 8-
2.4 MIH的3種服務與協訂………………………………………....- 12-
2.4.1 MIH Event Service………………..…………………...- 13-
2.4.2 MIH Command Service……………..………………...- 16-
2.4.3 MIH Information Service………………..…………....- 19-
2.4.4 MIH的協定與訊框格式……………………...………..- 22-
第三章 基於MIH的異質網路間換手輔助系統…………………...…...- 24-
3.1 系統架構………………………………………………………....- 24-
3.2 換手流程的說明…………………………………………………- 26-
3.3 服務決策層裝置的功能與其架構………………………………- 28-
3.4 網路選擇裝置的功能與其架構……………………………........- 29-
3.5 暫存器控制系統與暫存器裝置…………………………………- 32-
第四章 暫存器控制裝置與換手時間之預測演算法……………………- 34-
4.1 暫存器控制裝置…………………………………………………- 34-
4.2 暫存器控制裝置的運作流程與動態調整暫存器裝置之實際作法…………………………………………………...……….…...- 36-
4.3 換手時間之預測演算法………………………………………….-41-
4.3.1 802.11-802.16的換手時間預測演算法公式……- 43-
4.3.2 802.16-802.16的換手時間預測演算法公式..…..- 48-
第五章 模擬與研究分析………………………………………………….-54-
5.1 模擬軟體的介紹與模擬目標……………………………………- 54-
5.1.1 模擬軟體的介紹—NS2………………………………...- 54-
5.1.2模擬目標與項目…………………………………………...- 54-
5.2 暫存器裝置對於在無線網路環境中使用者的傳輸情形影響之 模擬………………………………………………………………- 55-
5.2.1 模擬環境的介紹……………………………………......- 55-
5.2.2 模擬結果的分析…………………………………..........- 57-
5.3 暫存器裝置對於完善的無線網路環境中使用者的傳輸情形影響之分析 ………………………………………………………...…-71-
5.3.1 模擬環境的介紹……………………………………......-71-
5.3.2 模擬結果的分析………………………………………..-73-
5.4 暫存器裝置對於完善的無線網路環境中使用者的傳輸情形影響之分析 ……………………………………………………….....-78-
5.4.1 模擬環境的介紹……………………………………......-79-
5.4.2 模擬結果的分析………………………………………..-80-

5.5 模擬結果總結…………………………………………………....-81-
第六章 結論與未來研究………..………………………………………..-83-
參考文獻…………………………………………………….. ……...……-85-

圖目錄
圖1.1 無線區域網路架構圖...…………………………………………….- 2-
圖2.1 無線區域網路系統之間的涵蓋結構圖……………………………- 7-
圖2.2 MIH Function基本架構圖…………………………………………- 9-
圖2.3 MIH Function詳細架構圖…………………………………….....- 10-
圖2.4 多重無限區域網路SAP結構圖……..…………………………...- 12-
圖2.5 MIH Event Service運作說明圖…………………………….........- 14-
圖2.6 MIH Command Service運作說明圖……………………….........- 17-
圖2.7 MIH Information Service運作說明圖…………………………...- 20-
圖2.8 TLV格式圖…………………………………………………..........- 21-
圖2.9 MIH 訊框格式圖…………………………………………………- 23-
圖3.1 元件架構圖…………………………………………………..........- 25-
圖3.2 換手流程之state流程圖………………………………………….- 27-
圖3.3 網路選擇決策之state圖...………………………………….........- 31-
圖4.1 暫存器控制裝置運作狀態圖………………………………..........- 35-
圖4.2 動態調整暫存器裝置流程圖………………………………..........- 40-
圖4.3 預測換手時間決策圖………...…………………………………...- 42-
圖4.4 預測換手時間流程圖(.11-.16) …………………………………...- 47-
圖4.5 預測換手時間流程圖(.16-.16) …………………………………....-52-
圖5.1 無線網路模擬環境圖………………………………………..........- 57-
圖5.2 使用者A的Buffer size為512Kb服務情況圖…………………..- 58-
圖5.3 使用者A的Buffer size為1024Kb服務情況圖……………….- 59-
圖5.4 使用者A的Buffer的使用情形…………………………….........- 60-
圖5.5 使用者B的Buffer size為1024Kb服務情況圖………………….- 61-
圖5.6 使用者B的Buffer size為512Kb服務情況圖………………….- 61-
圖5.7 使用者B的Buffer的使用情形……………………………..........- 62-
圖5.8 使用者C的Buffer size為750Kb服務情況圖…………………- 63-
圖5. 9 使用者C的Buffer size為512Kb服務情況圖………………....- 64-
圖5.10 使用者C的Buffer的使用情形…………………………………- 65-
圖5.11 使用者D的Buffer size為375Kb服務情況圖………………...- 66-
圖5.12 使用者D的Buffer的使用情形…………………………………- 66-
圖5.13 使用者D的Buffer的未使用量的情形……………………. …...-67-
圖5.14 使用者E的Buffer size為375Kb服務情況圖………………..- 68-
圖5.15 使用者E的Buffer的使用情形………….………………...........- 68-
圖5.16 使用者E的Buffer的未使用量的情形…..……………………..- 69-
圖5.17 動態調整Buffer對使用者A的影響圖…………………………- 71-
圖5.18 完善的無線網路模擬環境圖……………………………………- 72-
圖5.19 使用者A的各種大小暫存器裝置封包傳送情況圖……………- 74-
圖5.20 使用者A的暫存器裝置使用情況圖……………………………- 74-
圖5.21 使用者B的各種大小暫存器裝置封包傳送情況圖……………- 75-
圖5.22 使用者B的暫存器裝置使用情況圖……………………………- 76-
圖5.23 使用者C的各種大小暫存器裝置封包傳送情況圖……...........- 77-
圖5.24 使用者C的暫存器裝置使用情況圖……………………………- 77-
圖5.25多數使用者的無線網路環境圖………………………………….- 80-

表目錄
表2.1 MIH服務比較表……………………..……………..……..……- 13-
表2.2 MIH Event比較表………………………..……….…………....- 15-
表2.3 MIH Command比較表………………………..….…………....- 17-
表3.1 state流程圖狀態解說表…………………………...…………...- 28-
表3. 2 網路選擇決策之state說明表………………………...………...- 32-
表4.1 異質網路的換手進行狀態列表………….………………..…....- 41-
表4.2 802.11-802.16的換手時間預測公式說明表………………......- 48-
表4.3 802.16-802.16的換手時間預測公式說明表…………………..- 53-
表5.1 Buffer Device變化對使用者的影響列表(一).…………..…....- 70-
表5. 2 Buffer Device變化對使用者的影響列表(二).……………..….-78-表5. 3 Buffer Device變化對多數使用者的影響列表……..………….-80-
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