低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋,提供面向全球個(gè)人通信服務(wù),是地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的補(bǔ)充和延伸。在星座系統(tǒng)建設(shè)方面,傳統(tǒng)低軌星座快速更新?lián)Q代,新興低軌星座穩(wěn)步推進(jìn)部署,共同促進(jìn)了低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的發(fā)展。移動(dòng)性管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星組網(wǎng)通信的關(guān)鍵性技術(shù)之一。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的高動(dòng)態(tài)性、拓?fù)渥兓忍攸c(diǎn),構(gòu)建一個(gè)適用于低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的高效移動(dòng)性管理機(jī)制面臨著諸多挑戰(zhàn)。本文針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)以及應(yīng)用現(xiàn)有地面移動(dòng)性管理機(jī)制所突顯的問題進(jìn)行研究,具體工作如下:本文針對(duì)低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)高動(dòng)態(tài)特性導(dǎo)致用戶頻繁發(fā)生被動(dòng)切換現(xiàn)象致使移動(dòng)性管理負(fù)荷重和切換時(shí)延大的問題,提出了一種基于虛擬代理簇的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理機(jī)制。本文是在MIPv6協(xié)議的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個(gè)虛擬化移動(dòng)性管理機(jī)制,即虛擬移動(dòng)IPv6協(xié)議,虛擬化側(cè)重于邏輯概念的設(shè)定。在該機(jī)制中,針對(duì)資源嚴(yán)格受限,地面站部署困難的問題,設(shè)計(jì)了虛擬代理簇協(xié)同共管虛擬代理域內(nèi)用戶的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。利用星上處理與交換能力,采用分布式移動(dòng)性管理機(jī)制的架構(gòu)思想,支持虛擬代理簇內(nèi)的信息共享,降低對(duì)單顆衛(wèi)星的性能要求,也能提高系統(tǒng)的伸縮性。此外,在低軌衛(wèi)星星座系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,高速移動(dòng)的衛(wèi)星使得用戶經(jīng)常發(fā)生被動(dòng)移動(dòng)現(xiàn)象。頻繁地切換導(dǎo)致移動(dòng)性管理協(xié)議的信令開銷顯著增加。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)中長時(shí)延鏈路特性也會(huì)導(dǎo)致切換時(shí)延的增大。針對(duì)移動(dòng)性管理負(fù)荷重和切換時(shí)延大的問題,設(shè)置了歸屬移動(dòng)代理錨點(diǎn)和本地移動(dòng)代理錨點(diǎn),用戶只有在歸屬移動(dòng)代理錨點(diǎn)丟失時(shí)才觸發(fā)到家鄉(xiāng)代理的綁定更新,而用戶在域內(nèi)的切換只需更新其域內(nèi)關(guān)系即可。該機(jī)制優(yōu)化了移動(dòng)性管理協(xié)議的流程,能夠適應(yīng)低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的高動(dòng)態(tài)特性,降低對(duì)地面站數(shù)量的要求,提升移動(dòng)性管理的性能。在設(shè)定場(chǎng)景下,該機(jī)制的移動(dòng)性管理開銷僅為移動(dòng)IPv6協(xié)議的64%。最后,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理仿真平臺(tái),該平臺(tái)由拓?fù)涔芾怼⒁苿?dòng)性管理協(xié)議實(shí)現(xiàn)以及性能評(píng)估和展示三個(gè)子系統(tǒng)組成。仿真平臺(tái)結(jié)合本文所提出的新型移動(dòng)性管理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了基于虛擬代理簇的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理協(xié)議。在測(cè)試仿真環(huán)境下,平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了功能性測(cè)試、協(xié)議工作流程測(cè)試以及協(xié)議運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),驗(yàn)證了協(xié)議的可用性與高效性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN927.2
【部分圖文】：

圖2.9 會(huì)話到達(dá)率和移動(dòng)速率比值對(duì)信令開銷的影響[31]圖2.10 無線鏈路延遲對(duì)切換時(shí)延的影響[31]因此，移動(dòng)性管理協(xié)議仍需要持續(xù)研究，并在不斷的應(yīng)用和發(fā)展中解決弊端。而應(yīng)用環(huán)境更是一個(gè)高效協(xié)議考慮的重點(diǎn)因素之一。作為 LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，移動(dòng)性管理協(xié)議的優(yōu)化方向需要結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，提出新的改進(jìn)措施，最終提高 LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理的性能。2.3 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及面臨的挑戰(zhàn)LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，如圖 2.11 所示，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)通過星間鏈路

SMR與信令開銷的關(guān)系曲線圖

尤其是在 0~1 范圍內(nèi)，VMIPv6 的性能有很明顯得提升。圖3.11 SMR 與信令開銷的關(guān)系曲線圖圖3.12 無線鏈路時(shí)延對(duì)切換時(shí)延造成的影響在圖 3.12 中，可以看出切換時(shí)延隨著無線鏈路時(shí)延呈線性增長趨勢(shì)。此外，觀察到 VMIPv6 本地更新切換時(shí)延遠(yuǎn)比其他兩個(gè)切換時(shí)延小。而對(duì)于 VMIPv6 的全局更新，因?yàn)樗颂摂M代理簇內(nèi)的信息交互，導(dǎo)致其切換時(shí)延比標(biāo)準(zhǔn) MIPv6 協(xié)議的略有增加�？紤]到在 LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，MN 主要發(fā)生的是本地綁定更新，因此，整
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