高雨-博士开题报告(最终版)

SUPANET的移动性管理问题研究专业：计算机应用技术指导老师：曾华燊博生研究生：高雨2020/7/62基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究报告内容课题研究背景1课题研究意义及国内外研究现状2课题研究目标、研究内容及拟解决的关键问题3研究方法、技术路线、试验方案及其可行性研究4课题创新性5计划进度、预期进展和预期成果62020/7/63基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究背景SUPANET的提出1针对下一代网络的BSF-OES策略2SUPANET的研究阶段32020/7/64基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究背景SUPANET的提出为了解决现有Internet面临的“高速交换、服务质量保障、网络安全和移动性问题的挑战”，四川省网络通信技术重点实验室针对OSI/RM和Internet体系结构存在的不足，为了进一步发挥“带外信令”思想的优势，提出了“单层用户数据交换平台体系结构”（Single-layerUser-dataswitchingPlatformArchitecture，SUPA）。2020/7/65基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究背景针对下一代网络的BSF-OES策略在解决从现有的Internet向下一代Internet平滑过渡问题上，实验室提出了“首先以SUPA体系结构为基础建立能够应对上述挑战的Internet骨干通信子网，把现有各类网络视为接入网络，保持与现有网络，特别是Internet的互联互通性，待各类技术成熟后在逐步向用户端延伸”的BSF-OES（BackboneSubstrateFirst,OutwardsExpansionSecond）策略。2020/7/66基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究背景SUPANET的研究阶段第一阶段第二阶段第三阶段•用户数据交换平台以EFTS为核心技术。•信控与管理平台沿用Internet的5层体系结构。•信控与管理平台的相关技术和对外互联技术。•形成“1+4”层SUPA体系结构。•定义新的EPF帧结构及相关接口（UNI、NNI）。•研究以SUPA为骨干网的移动性问题和SUPA安全性问题。•完善SUPA和EPFTS在高速交换、服务质量保障、安全性和移动性方面的相关技术。•形成最终的“1+3”层SUPA体系结构。2020/7/67基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究背景本博士论文的研究背景是四川省网络通信技术重点实验室有关SUPA的研究，具体研究对象是实验室有关SUPA研究工作中第二阶段：“以SUPA为骨干网的移动性问题研究”。2020/7/68基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究意义及国内外研究现状SUPANET面临的挑战1课题研究意义2国内外研究现状32020/7/69基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究SUPANET面临的挑战移动性NGN面临的挑战安全性高速交换服务质量保障下一代网络（NGN）面临的挑战2020/7/610基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究SUPANET面临的挑战下一代网络面临的移动性问题2020/7/611基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究SUPANET面临的挑战以SUPANET为骨干网所面临的移动性问题2020/7/612基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究SUPANET面临的挑战SUPANET+HWN骨干网路径的切换切换前后骨干网路径的QoS骨干网切换控制与接入网切换控制的时序与异质无线网络（HWN）互联以SUPANET为骨干网所面临的移动性问题2020/7/613基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究意义针对SUPANET移动性问题的相关研究甚少。移动移动多媒体应用将成为未来的主要发展趋势，NGN的移动性问题也已成为学术界和工业界当前研究的热点。因此，研究SUPANET域内的移动性支持机制，以及SUPANET与Internet互联、与异质无线接入网络互联时的移动性管理问题，是完善SUPANET框架的重要组成部分。2020/7/614基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究意义本课题的研究意义就在于：首次针对SUPANET的特定技术环境，研究其域内的移动性支持机制，以及与Internet和异质接入网络互联时的移动接入问题，设计相关的切换控制流程，并通过仿真实验进行验证，从而填补SUPANET在移动性研究方面的空白，为SUPANET在未来移动应用环境下的相关研究工作做好铺垫。2020/7/615基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状Internet中各层的移动性管理技术研究现状分析网络层的移动性管理技术（移动IP）•优点•缺点传输层的移动性管理技术（mSCTP）•优点•缺点应用层的移动性管理技术（SIP）•优点•缺点2020/7/616基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状Internet中各层的移动性管理技术研究现状分析但这些解决方案都基于IP提供的无连接报文交换服务，不需要考虑骨干网路径更新问题。SUPANET以经过固定路径的虚通道来承载业务数据，在这种情况下，接入路由器的切换，将引起虚通道的切换问题以及新虚通道的服务质量保障问题。因此，需要研究SUPANET的虚通道切换机制，并且，该虚通道切换机制必须能够支持已有的主流移动性管理技术，以便保证SUPANET与各种网络互联时的移动性管理技术兼容性。2020/7/617基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状面向连接的交换机制下的骨干网路径切换技术研究现状基于MPLS的移动性研究，特别是LSP切换/更新研究一直是Internet中面向连接的交换机制下路径切换研究的热点。2003年，ITU-T定义了基于MPLS的移动IP服务标准（Y.1281）。基于MPLS的移动IP服务存在的问题：•LSP重建增加切换时延•MPLS和移动IP具有各自的信令2020/7/618基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状面向连接的交换机制下的骨干网路径切换技术研究现状人们从限制LSP重建范围、尽量重用旧LSP的角度出发，提出了许多改进方案，可分为两类：•LSP扩展•层次化的移动MPLSLSP扩展层次化的移动MPLS2020/7/619基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状面向连接的交换机制下的骨干网路径切换技术研究现状尽管人们对基于MPLS的移动IP方案进行了大量的改进，但仍存在以下固有问题：•MPLS是2.5层的技术，虽然能对数据进行分类，但不能直接提供物理层QoS保障。•如果将节点的业务通过前传等价类（FEC）映射到一个唯一对应的LSP，那么每次节点切换接入网络，都将引起LSP的重建。•MIP和MPLS具有独立的信令来控制地址的注册和LSP的建立，切换时延将由两种信令流程的时延共同来决定。SUPANET使用EFPTS为核心交换技术，能提供物理层的QoS保障，较MPLS更能保证业务流的QoS需求。2020/7/620基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状跨层切换控制技术研究现状分析切换过程可能带来以下几个问题：•由于额外的切换信令，引起切换时延。•由于移动终端在切换过程中不能收发数据，从而导致对端节点发来的数据包被丢弃。•新的接入网络或新的传输路径无法满足当前业务流的QoS要求。为了降低切换时延和切换过程中的丢包率，并提高切换后接入网络和骨干网路径的QoS保障，人们对各个层次的移动管理技术进行了大量改进。2020/7/621基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状跨层切换控制技术研究现状分析但在NGN网络环境下，切换控制可能涉及多个网络、多个网络层次，不能单单只优化一个层次上的切换效率，需要进行跨层优化与流程协调。一般情况下，当二层切换完成后，才发生三层切换，为了提高切换效率，有必要将两个层次的切换并行进行。这就需要三层切换功能实体感知二层切换是否发生或是否即将发生，从而提前开始三层切换。2020/7/622基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状跨层切换控制技术研究现状分析目前，IEEE802.21被广泛用于支持切换控制的跨层操作。IEEE802.21中MIH的服务2020/7/623基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状跨层切换控制技术研究现状分析人们提出了基于IEEE802.21跨层框架，来支持异质接入网环境下的跨层切换并提高QoS。为了降低以移动IP为基础的移动性管理方案的切换时延，提高切换效率，一些研究工作分别将IEEE802.21与移动IPv6，层次移动IPv6和快速移动IPv6进行结合。2020/7/624基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究国内外研究现状跨层切换控制技术研究现状分析由已有研究工作可见，利用跨层技术优化切换流程，有利于提高移动性管理的性能。但是，已有工作都以基于三层用户交换平台的IP网络为骨干网，不能直接应用到以SUPANET为骨干网的环境中。因此，有必要针对SUPANET提供的面向连接的虚通道服务，研究跨层的移动性管理技术对整个端到端的切换流程进行优化，并且利用虚通道的时槽预留功能，保证切换后骨干网路径的QoS。鉴于IEEE802.21提供了异质接入网络背景下的通用服务和接口，本课题将利用其提供的介质无关切换功能，为优化切换流程提供服务。2020/7/625基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究目标、研究内容及拟解决的关键问题课题研究目标1研究内容2拟解决的关键问题32020/7/626基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究目标本课题的研究目标是：在Internet移动业务接入SUPANET骨干网的背景下，针对SUPANET的特定技术特点，研究网络的移动性管理问题，设计相关解决方案，最终提出一套能够与现有移动性管理技术兼容并且能够保障业务流QoS的移动性管理框架。2020/7/627基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究目标目标一提出一种SUPANET与Internet以及异质无线接入网络互联的通用机制，简化SUPANET作为骨干网与其它网络的互联方式，并兼容Internet的主流移动性管理技术。具体的研究目标目标二解决移动节点跨接入网移动时产生的SUPANET骨干网路径切换问题，以及新路径QoS保障问题。优化接入网和骨干网的切换流程，降低端到端切换时延，提高切换效率。目标三2020/7/628基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究内容（一）针对目标一，研究与现有Internet移动性管理技术兼容，并易于与Internet以及异质无线接入网络互联的SUPANET通用机制。思路：未来的网络必然是全IP网络，因此，从网络层上以IP为基础互联，是最简单的选择。并且，能够与基于IP地址的移动性管理协议无缝兼容。2020/7/629基于SUPA骨干网的网络环境中移动性问题研究课题研究内容（一）SUPANET的DDQP工作机制RAFAMVTTimeslotNegotiationACFSCFTSRFARCSCSUEServiceDataDataFlowSUPANETVirtualTunnelControlSignalingDataFlowLinksAMVT:AdjustableMulti-typeVirtualTunnelRAF:ResourceAdjustmentFunctionACF:AccessControlFunctionSCF:ServiceClassificationFunctionTSRF:TimeSlotRequestFunctionUE:UserEndAR:AccessRouterCS:CoreSwitchADFMFADFMF:ApplicationDataFlowMapp