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系統識別號 U0002-2906200502581300
中文論文名稱 以MPLS為基礎的3G/WLAN整合網路之換手策略
英文論文名稱 MPLS-based mobility handoff scheme for integrated 3G/WLAN networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 劉煌生
研究生英文姓名 Huang-Sheng Liu
學號 692192130
學位類別 碩士
語文別 英文
口試日期 2005-05-25
論文頁數 86頁
口試委員 指導教授-王英宏
委員-陳振炎
委員-許輝煌
中文關鍵字 UMTS  IEEE 802.11 WLAN  異質無線網路整合  handoff  MPLS  Multicast 
英文關鍵字 UMTS  IEEE 802.11 WLAN  MPLS  Multicast  handoff 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 3G網路具有較大的涵蓋範圍,提供具高行動性的行動使用者隨時連線,但相對的其傳輸速度較低;而WLAN僅能在小區域中提供具低行動性行動使用者任意存取,不過也相對的具有較佳的傳輸速度。第三代(3G)行動通訊系統和無線區域網路(WLAN)彼此具有互補的特性,使得整合這兩項技術具有相當大吸引力。


本論文主要提出以MPLS為基礎的3G/WLAN整合網路之換手機制,並參照losse coupling的整合架構和資策會的認證漫遊機制,讓使用者在戶外或高速的環境下使用3G網路,在Hotspot的範圍內則使用WLAN的高速傳輸的服務。並透過Multicast機制,提供行動使用者在3G及WLAN之間的無縫換手。再配合SIP/Mobile IP提供的macro-mobility management,來提供即時和非即時的多種服務。


本研究提出的換手策略利用MPLS的特性,降低整體網路系統的負載及行動節點在換手時所造成的延遲。並期望能對3G整合和未來的無線通訊研究有所貢獻。
英文摘要 .While 3G networks provide always-on wide-area connectivity with relatively low data rates to users with high mobility, WLAN(wireless local area networks)offers much higher data rates to users with low mobility over smaller areas. The complementary characteristics of third-generation (3G) mobile communication system and WLAN make integrating these two technologies attractive.


The main objective of thesis is to propose MPLS-based mobility handoff scheme for integrated 3G/WLAN networks, and it is according to loosely coupled Architecture and INSTITUTE FOR INFORMATION INDUSTRY’ One Subscription, let mobile user use 3G network of under the open air or high speed environment, use the service of high speed transmission WLAN in the rang of Hotspot. And we provide seamless handoff between 3G and WLAN for mobile users by the multicast mechanism of our proposed method. Then macro-mobility management that SIP/Mobile IP offer a lot of kind real-time and non-real time service.


Furthermore, this project is to propose MPLS-based mobility handoff scheme for integrated 3G/WLAN networks, not only reduce the load of the whole network system but also reduce delay caused in handoff of Mobile node.

論文目次 目 錄
第一章 緒論 -1-
1‧1 緒論 -1-
1‧2 研究背景 -2-
1‧3 研究動機 -5-
1‧4 研究目的 -5-
1‧5 論文架構概述 -6-
第二章 行動通訊的演進與展望 -7-
2‧1 行動通訊的系統簡介 -7-
2‧1‧1行動通訊的歷史………………………………………… -7-
2‧1‧2第二代蜂巢式通訊系統簡介 -7-
2‧1‧3加強性第二代數位蜂巢式系統 GPRS -9-
2‧2目前3G的發展及瓶頸 -10-
2‧3 行動通訊的未來趨勢 -12-
第三章 相關技術背景 -16-
3‧1 UMTS簡介 -16-
3‧2 IEEE 802.11 WLAN簡介 .-21-
3‧ 3 UMTS和WLAN整合架構……………………………………… -25-
3‧3‧1 Tight Coupling整合參考模型………………………… -25-
3‧3‧2 Loose Coupling整合參考模型……………………………-27-
3‧3‧3 Tight Coupling和Loose Coupling的比較………………-28-
3‧4 Mobile IP (IPv6 mobility) .-30-
3‧5 SIP………………………………………………………………-35-
3‧6 MPLS……………………………………………………………-38-
3‧6‧1 RSVP-TE……………………………………… ………… -42-
3‧7 Multicast………………………………………………………-44-
3‧7‧1 IGMP…………………………………………………………-45-
3‧7‧2 PIM-SM………………………………………………… …-47-
第四章 結合MPLS為基礎的macro-mobility換手機制 -52-
4‧1初始網路環境的假設 -52-
4‧2 MPLS core network的傳播樹的建立 -55-
4‧3 從UMTS換手到WLAN的換手機制 -60-
4‧4 由WLAN建立MPLS core network的Multicast ………………-62-
4‧5 停止封包傳送到UMTS -68-
4‧6 從WLAN換手到UMTS的換手機制 -74-
4‧7由UMTS建立MPLS core network的Multicast -75-
4‧8 停止封包傳送到WLAN………………………………………… -80-
第五章 結論與未來研究方向 -85-
5‧1 結論 -85-
5‧2 未來研究方向 -85-
參考文獻………………………………………… -86-
附錄一 論文英文稿 Ⅰ

圖目錄
圖 2-1 GPRS系統…………………………………………………… -9-
圖 2-2 WLAN、3G、GPRS的合作關係…………………………… -12-
圖 3-1 UMTS R99………………………………………………… -17-
圖 3-2 UMTS R4…………………………………………………… -19-
圖 3-3 UMTS R5………………………………………………… -20-
圖 3-4 IBSS網路架構…………………………………………… -22-
圖 3-5 Infrastructure BSS網路架構………………………… -22-
圖 3-6 ESS網路架構…………………………………………… -23-
圖 3-7 資策會提出的漫遊機制………………………………… -25-
圖 3-8 Tight Coupling架構圖………………………………… -27-
圖 3-9 Loose Coupling架構圖………………………………… -28-
圖 3-10 Mobile IPv6 環境示意圖………………………………… -31-
圖 3-11 Mobile Node向Home Agent註冊……………………… -32-
圖 3-12 Bidirectional tunneling…………………………… -33-
圖 3-13 路由最佳化……………………………………………… -34-
圖 3-14 SIP通訊方式…………………………………………… -37-
圖 3-15 Label(標籤)示意圖………………………………… -40-
圖 3-16 MPLS 網路架構………………………………………… -40-
圖 3-17 RSVP-TE運作模式……………………………………… -43-
圖 3-18 多點群播的兩個協定…………………………………… -45-
圖 3-19 IGMPv2標頭格式……………………………………… -46-
圖 3-20 加入共用分散樹………………………………………… -48-
圖 3-21 來源端向RP註冊………………………………………… -49-
圖 3-22 修剪共用分散樹………………………………………… -50-
圖 3-23 來源分散樹與共用分散樹的切換……………………… -51-
圖 4-1 UMTS和WLAN服務範圍……………………………… -52-
圖 4-2 初始網路假設………………………………………… -53-
圖 4-3 Mobile IP和SIP註冊…………………………………… -54-
圖 4-4 UMTS RSVP-TE PATH註冊流程………………………… -56-
圖 4-5 UMTS RSVP-TE PATH2+RESV流程…………………… -58-
圖 4-6 UMTS RSVP-TE Resv2流程…………………………… -59-
圖 4-7 從UMTS換手到WLAN………………………………… -61-
圖 4-8 WLAN 建立Multicast RSVP-TE PATH流程…………… -63-
圖 4-9 R1建立RSVP-TE PATH2+RESV給R5流程…………… -65-
圖 4-10 MN透過Multicast機制傳送封包給CN……………… -66-
圖 4-11 R5回覆RSVP-TE RESV2給R1流程…………………… -67-
圖 4-12 CN透過Multicast機制傳送封包給MN -68-
圖 4-13 R7router執行PRUME流程 -70-
圖 4-14 CN經由R1→R2→R3→R4→R5傳送給MN -71-
圖 4-15 R1router執行PRUME到R7流程 -72-
圖 4-16 MN經由R5→R4→R3→R2→R1傳送給CN -73-
圖 4-17 從WLAN換手到UMTS -74-
圖 4-18 UMTS 建立Multicast RSVP-TE PATH流程 -76-
圖 4-19 R1建立 RSVP-TE PATH2+RESV給R7流程 -77-
圖 4-20 MN透過Multicast機制傳送封包給CN(2) -78-
圖 4-21 R7回覆RSVP-TE RESV2給R1流程 -79-
圖 4-22 CN透過Multicast機制傳送封包給MN(2) -80-
圖 4-23 R5 router執行PRUME流程 -81-
圖 4-24 CN經由R1→R2→R3→R6→R7傳送給MN -82-
圖 4-25 R1router執行PRUME流程(2) -83-
圖 4-26 MN經由R7→R6→R3→R2→R1傳送給CN -84-



表目錄
表 2-1 第二代行動通訊規格……………………………………… ....-8-
表 2-2 802.16系列比較表…………………………………………....-13-
表 3-1 802.11的比較………………………………………………....-23-
表 3-2 Tight Coupling與Loosely Coupling的比較……………...…..-29-
表 3-3 IGMPv2各欄位代表的意義……………………………...…..-46-

參考文獻 參考文獻
[1] 林傑斌, 秦美惠, 羅傑克 ”WLAN&行動通訊網路”, 文魁資訊股份有限公司, 2003年
[2] 黃裕彰譯,(Matthew S. Gast著)”802.11無線網路技術通論”, O’REILLY, 2004年
[3] 莊淵登, “無線網路技術與運用”, 學貫行銷股份有限公司, 2004年
[4] 張端雄, 陳俊良, 陳彥文, 趙涵捷, 賴威光, 賴溪松, 陳錦洲, 陳懷恩, “ IPv6新世代網際網路協定暨整合技術”, 旗標出版股份有限公司
[5] GPRS 簡介, http://www.ericsson.com.tw/ericsson/technology/t02.htm
[6] 3G -第三代行動通訊系統, http://www.ericsson.com.tw/ericsson/technology/t04.htm
[7] 許志鵬,”以Mobile IPv6為基礎的異質無線網路之無縫換手策略”, 淡江大學資訊工程學系 碩士論文,2003年
[8] 李煌乙,”SIP/Mobile IP整合式多階層行動管理下之micro-mobility架構探討”淡江大學資訊工程學系 碩士論文,2004年
[9] Mobility Management in 4G Wireless Systems,
http://users.ece.gatech.edu/~jxie/4G/
[10] 3GPP Work Plan, http://www.3gpp.org/Management/WorkPlan.htm
[11] Salkintzis, A.K.; Fors, C.; Pazhyannur, R.;” WLAN-GPRS integration for next-generation mobile data networks” Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications] Volume 9, Issue 5, Oct. 2002 Page(s):112 – 124
[12] Mobility Support in IPv6, http://www.ietf.org/rfc/rfc3775.txt
[13] SIP/ENUM TRIAL, http://service.enum.org.tw/
[14] Multi protocol Label Switching (mpls), http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html
[15] The MPLS Resource Center, http://www.mplsrc.com/standards.shtml
[16] RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels, http://www.javvin.com/protocol/rfc3209.pdf
[17] Internet Protocol Multicast, http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ipmulti.htm#xtocid1

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