wlan漫游性能研究与仿真毕业论文(编辑修改稿)

wlan漫游性能研究与仿真毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

、 认证 在成功的完成了扫描阶段，确定目标 AP 之后，移动终端就向新的 AP 发送认证请求。 认证方式包括：开放式系统认证、预共享密钥认证方式、 WPA、WPA2 等。 认证阶段实际上是 STA、 AP 以及认证服务器三方参与的认证请求与认证响应的交互过程。 第三章 WLAN 漫游分析 9 重关联 认证结束后， STA 会发送一个重关联请求给新的 AP。 新的 AP 收到请求后，利用 IAPP 协议，从旧的 AP 获取该 STA 的相关信息，然后回复一个重关联确认给 STA，至此，切换过程结束。 重关联与 IAPP 重关联的过程有 5 个步骤：  STA 向新 AP 发送重关联请求帧。 重关联帧的内容与关联帧相似，唯一不同的是重关联帧包含旧 AP 的地址。 新 AP 必须与旧 AP 通信以确定前一个关联确实存在。 如果新 AP 不能验证该 STA 通过旧 AP 的认证，新 AP 会发送解认证帧来终止这个过程。  新 AP 处理重关联请求帧，处理重关联请求帧的过程与处理关联帧的过程相似。 重关联请求有两种结果，成功时新 AP 会回复 Status Code 0 和 AID（关联号，关联成功时有 AP 分配给 STA），失败时新 AP 只会回复 Status Code，并且终止重关联过程  新 AP 与旧 AP 协商来完成重关联过程。 协商的内容在 IAPP 协议中规定。  旧 AP 将为这个 STA 缓存的帧发送到新 AP 上。 这个过程遵循两个原则：任何缓存在旧 AP 上的帧能够发送到新 AP 上，并且能够转发给 STA。 旧AP 要停止与 STA 关联， 同一时刻一个 STA 只能与一个 AP 关联。  新 AP 开始为这个 STA 处理帧。 当新 AP 收到一个发给这个 STA 的帧时，这一帧就会被转发到无线媒介或是缓存在新 AP 上。 IAPP IAPP 是为了实现在同一网段上多 AP 之间的漫游功能， AP 之间进行通信和交换切换信息的协议，它的主要功能便是便于扩展服务集 ESS的创建和维护，第三章 WLAN 漫游分析 10 支持 移动站点在 AP 间的移动，保证每个移动站点在确定时刻与 AP 间只有一个连接关系。 协议规定了由 STA、多个 AP、 DS、 AC 以及 RADIUS 服务器组成的系统来实现在同一个 ESS 下不同 AP 之间的切换功能。 当因为无线链路的原因 STA 需要发生切换时，在于新的 AP 进行正常通信之前，必须与新的 AP 进行重新认证与重新关联。 IAPP 协议是一个应用在 IP 层之上的高层协议，为了保证 AP 之间安全通信，支持 IAPP 协议的 AP 应当向 RADIUS 服务器进行注册，建立 AP 之间的安全通信连接。 AP 与 RADIUS 之间的交互信息包括 AP 和 BSSID 到 IP 地址直接的映射， RADIUS 向 AP 发送密钥以保证 AP 之间的安全通信。 当 STA 需要切换时，需要向新 AP 发出关联或者重关联消息，AP 应与 RADIUS 服务器进行交互，实现新 AP BSSID 与 IP 地址的映射，并且RADIUS 服务器向 AP 发送相应的密钥。 由于每次切换时 AP 都需要与 RADIUS服务器进行消息交换，因此发送切换的时延比较长。 网络层漫游 针对漫游的常见的解决方案有移动 IP 和 SIP 两种，下面将分别介绍 ： [5] 基于移动 IP的 WLAN漫游技术 移动 IP 就是指在 IP 网络上的多个区域均可使用同一 IP 地址的技术，它是通过使用被称为家乡代理（ HA）和外地代理（ FA）的特殊路由器，对终端所处位置的网络进行管理来实现的，是目前解决 WLAN 漫游的常用机制。 移动IP 技术在网络层上解决了移动接入问题。 移动节点采用固定 IP 地址，在 IP 子网间切换时，移动节点无需改变 IP 地址，通信也不会中断。 WLAN 中移动 IP 的工作机制简述如下： HA 和 FA 定期广播“代理公告”，公告中带有它们的地址信息。 移动节点收到“代理公告”后，把其中的地址信息与自己的 IP 地址进行比较，判断自己是连接在本地网络还是已经移动到外地。 第三章 WLAN 漫游分析 11 如果移动节点发现自己已经移动到了外地网络上时， FA 为其分配一个转交地址（ COA），移动站点（ STA）获得了转交地址后通过 FA 向 HA 发送注册请求信息，将其转交地址告知 HA。 这时，与 STA 通信的对端主机仍将数据报文发送到 STA 的家乡网络， HA截获发往 STA 的报文，然后根据 STA 注册的转交地址，通过隧道将封装后的报文转发给 FA，在隧道的终点处， FA 通过解封装过程将原始报文提取出来，然后投递给 STA。 当移动节点返回家乡网络时，直接注册到家乡代理完成注销。 注销之后，移动节点就像固定节点一样工作。 移动 IP 技术可以较好地解决 WLAN 的漫游问题，已经有了比较成熟的应用，然而它依然有不足之处。 在上述过程中，通信主机发出的数据包要先传到HA，然后使用隧道技术转发给 FA，最后到达移动主机。 这样不但需要复杂的软硬件体系支撑移动 IP，更重要的是数据包不是直接交给 FA 而是通过 HA 转交给 FA，形成了不必要的网络负担，这就是所谓的“三角路由”。 基于 SIP的 WLAN漫游技术 会话初始化协议 SIP，是用于在 IP 网络上实现多媒体会话的建立、修改和删除的应用层控制协议 ， SIP 能够定位一个用户，并传送一个对象到用户的当前位置。 SIP 使用 SIP URL 来描述一个 SIP 用户的地址。 SIP 的注册机制可以看作是移动 IP 注册机制在应用层中的等同体，不过 SIP 绑定的是一个用户级的标识符（即 URL）到一个临时的 IP 地址或主机名，而不是永久的家乡 IP 地址。 基于 SIP 的 WLAN 漫游需要两个 SIP 代理的支持，分别位于客户端和服务器所在的网络环境下。 来自客户端网络的会话请求被定向到服务器网络中的代理，该代理使用域名服务器把收到的被叫地址（形如 USER@DOMAIN）翻译为 IP 地址，然后把 IP 地址返回客户端。 WLAN 中 SIP 的工作机制分为会话前移动与会话中移动两种情况。 如果第三章 WLAN 漫游分析 12 移动主机在会话前移动，只要把每次会话前所获得的新 IP 地址向它的家乡注册服务器重新注册即可，困难之处在于应用层需要有检测 IP 地址改变的能力。 假定移动主机属于某个家乡网络，这个网络中有一台 SIP 服务器（这里指重定向服务器），每次移动主机改变位置时都要向它发送注册信息。 这一点和移动 IP中的家乡代理注册类似，但是这里移动主机并不需要一个静态分配的家乡网络的 IP 地址。 当通信主机发送一个 INVITE 请求给移动主机时，重定向服务器就可以找到移动主机的位置信息并将该 INVITE 请求重定向到那里。 如果移动主机在会话中移动，它必须发送一个新的 INVITE（ reINVITE）请求到通信主机，并且这个请求要使用原来会话建立时同样的呼叫标识符，它必 须将新的 IP 地址置于 SIP 请求的 Contact 域中，以此来告诉通信主机将以后的 SIP 消息发送到哪里。 为了重定向数据流，它在 SDP 域中指出新的地址用作传送地址。 SIP 对移动性有较好的支持，应用层移动性可以部分代替和实现网络层移动性，基于 SIP 的移动性比移动 IP 更适于实时的移动通信；此外，基于 SIP 的移动性没有改变移动主机的 IP 协议栈，而且属于应用层，更加容易部署，也支持更为通用的移动应用。 但是 SIP 对移动性的支持也有严重的不足之处，因为SIP 不支持 TCP 连接，基于 SIP 的移动性管理机制只适用于运行在 RTP/UDP之上的实时通信。 第四章 OPNET 概述 13 第 4章 OPNET 概述 OPNET 简介 [6][7] 产品结构 OPNET 是一个款通信方面的仿真软件。 OPNET 软件包主要由三个模块组成： ItDecisionGuru 适合最终用户，它只有仿真、分析功能。 Modeler 在 ItDecisionGuru 基础上增加了建库功能。 Modeler/radio 在 Modeler 上又增加了对移动通信和卫星通信的支持。 ITDecisionGuru、 Modeler、 Modeler/Radio，这三个模块并非相互独立，而是层层嵌套的，采用同一用户界面。 显著特点 网络仿真能够为网络的规划设计提供可靠的定量依据。 网络仿真技术能够迅速地建立起现有网络的模型，并能够方便地修改模型并进行仿真， 这使得网络仿真非常适用于预测网络的性能，回答 WHAT…IF… 这样的问题。 例如： 如果网络扩容，骨干中继链路带宽需要扩大多少。 如果网络上增设新的业务，对网络性能有什么影响。 网络上的哪些链路或网络设备需要 升级和改造。 如果网络拟采用新的技术升级，网络的性能会有多大幅度的改善。 这种改善与投入相比 是否值得。 同时新技术的引进是否会带来负面影响。 网络仿真能够验证实际方案或比较多个不同的设计方案。 在网络规划设计过程中经常出现多个不同的设计方案，它们往往是各有优缺点，很难作 出正确的选择，因此如何进行科学的比较和取舍往往是网络设计者们感到头疼的事。 网 络仿真能够通过为不同的设计方案建立模型，进行模拟，获取定量的网络性第四章 OPNET 概述 14 能预测数据 ，为方案的验证和比较提供可靠的依据。 这里所指的设计方案可以是网络拓扑结构、路 由设计、业务配置等 等。 涵盖功能 OPNET 能够准确的分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标 准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。 通过探头得到的仿真输出可以以图形 化显示、数字方式观察、或者输出到第三方的软件包去。 此外，一系列仿真运行的结果 被自动整理到一个单一的 OPNET 输出文件中，以便于比较分析（比如相对于网络负载的端 对端延迟）。 OPNET 由厂家提供的标准库模块有： 、 ATM、 FDDI、 Frame Relay、Ether（ 10M 、 100M、 1000M）、 Token Ring、 TCP/IP、 UDP、 RIP、 OSPF、LAPB、 TP DQDB、 HSSB、 J1850、 STB、 CATV、 SNA、 AMPS、 VSAT、circuit switching、 clientsever 等。 第三方提供的库模块有：地形仿真库、大气仿真库、 SUN 网管接口、 HP网管接口等。 OPNET 允许用户使用 FSM（有限状态机）开发自己的协议，并提供了丰富的 C 语言库函数。 OPNET 还提供 EMA（外部模块访问）接口，方便用户进行二次开发。 OPNET 支持面向对象。