CN109067761B - 一种基于sip的无线网络移动性管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，本发明针对移动性管理的问题，介绍了SIP的特点以及它对终端移动性的支持，并说明了如何利用OPNET建立SIP切换流程模型，通过仿真结果验证了SIP对移动性的支持能力。

Description

一种基于SIP的无线网络移动性管理方法
技术领域
本发明涉及一种基于SIP的无线网络移动性管理方法。
背景技术
随着异构网络不断融合和全IP网络的逐渐实现，移动性管理已经成为无线网络随遇接入的关键问题。移动性管理包括个人移动性、终端移动性、业务移动性和会话移动性。针对不同的移动性管理，一些移动性支持方案被陆续提出：移动IP的提出支持了网络层的移动性，但是其三角路由和隧道封装技术增加了额外的信令开销，在实时性传输业务上产生难以容忍的时延问题。而MSOCKS和TCP MIGRATE方案的提出支持了传输层的移动性，前者与移动IP三角路由机制相似，因而缩小了移动性支持的范围；而后者基于TCP连接而对移动应用较多的UDP不适用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，IETF在RFC3261中提出了基于IP网络的应用层信令协议——会话发起协议，即SIP(SessionInitiation Protocol)。本发明包括如下步骤：
步骤1，采用OPNET Modeler构建一个小型网络；
步骤2，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模；
步骤3，收集发生切换时端到端的语音包时延大小；
步骤4，基于SIP对终端移动性的支持，分析SIP对终端移动性的支持能力。
步骤1中，采用OPNET Modeler构建的小型网络具体为：移动主机通过WLAN接入Internet与远程的通信主机发起基于SIP的语音会话，通过接入Internet的SIP ProxyServer实现信令控制。
步骤1所构建的小型网络中，采用基于802.11的WLAN workstation工作站作为通信主机，采用WLAN Router路线作为子网Access Point访问接入点。
步骤2中，与SIP相关的OPNET的进程模型包括：由OPNET标准模型库提供的sip_UAC_mgr、sip_UAC和sip_UAS，以及基于SIP的语音业务进程模型gna_clsvr_mgr、gna_profile_mgr和gna_voice_calling_mgr；
其中，gna_clsvr_mgr是WLAN workstation工作站的应用模块的进程模型，它用于管理由Application Configure应用配置定义的网络应用并初始化与工作站节点相关的网络应用；
gna_profile_mgr由gna_clsvr_mgr创建，用于管理用户配置；
gna_voice_calling_mgr是与语音应用相关的进程模型，它由gna_profile_mgr创建，用于管理gna_clsvr_mgr产生的语音应用；
sip_UAC_mgr进程模型由gna_voice_calling_mgr建立SIP会话时调用，负责会话的管理和控制；
sip_UAC由sip_UAC_mgr创建，负责建立具体的SIP会话。
步骤3中，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模时，对部分进行模型进行改进，具体包括：
在gna_voice_calling_mgr模型中增加一个handoff切换状态，在会话过程中，idle空闲的进程将在send发送和receive接收之间转换，负责语音包的发送和接收；当出现切换中断时，进程将从idle空闲状态转移到handoff切换状态，同时向sip_UAC安排一个redirect变更中断，这个中断时通过调用sip_UAC_mgr实现的；
在sip_UAC和sip_UAS中分别增加handoff切换状态，用于接收和处理切换中断；在sip_UAC中，当收到来自sip_UAC_mgr的redirect变更中断时，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，此时sip_UAC将向sip_UAS发送一个特殊的handoff切换状态包，开始等待来自sip_UAS的响应；当sip_UAS收到特殊的handoff切换状态包后，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，来处理请求和向sip_UAC发回确认包，表明接收到了sip_UAC发送的特殊的handoff切换状态包，至此切换流程结束。
步骤4中，所述SIP对终端移动性的支持包括呼叫前移动性和呼叫中移动性，其中，呼叫前移动性的流程为：移动主机在发起或接收一个呼叫前已经移动到拜访网络，移动主机通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)过程获得一个新的接入点IP地址，通过向家乡网络注册服务器注册或者重新注册，将新的IP地址报告给网络，当通信主机向移动主机的家乡网络发送呼叫请求时，重定向服务器提供移动主机最新地址进行响应，通信主机再向移动主机所在的拜访网络发送呼叫请求，完成寻呼过程；
呼叫中移动性的流程为：移动主机在家乡网络已经与通信主机建立了会话，当移动主机移动到拜访网络时，移动主机向通信主机直接发送Re-INVITE重新邀请请求，该请求包含了移动主机通过DHCP过程获得的新的IP地址，此后会话能够重新定向到移动主机新的IP地址，从而在应用层上实现移动切换。
有益效果：本发明提供了一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，SIP因采用了地址分离、注册和地址绑定、呼叫重定向、目标动态更新等机制，使得SIP本身具有良好的移动性支持能力，SIP已被3GPP采纳作为IP多媒体子系统的会话控制信令协议，具有广阔的应用前景和发展空间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明流程图。
图2是实施例中平均端到端时延示意图。
图3是实施例中收发两端的包数示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，包括如下步骤：
步骤1，采用OPNET Modeler构建一个小型网络；
步骤2，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模；
步骤3，收集发生切换时端到端的语音包时延大小；
步骤4，基于SIP对终端移动性的支持，分析SIP对终端移动性的支持能力。
步骤1中，采用OPNET Modeler构建的小型网络具体为：移动主机通过WLAN接入Internet与远程的通信主机发起基于SIP的语音会话，通过接入Internet的SIP ProxyServer实现信令控制。
步骤1所构建的小型网络中，采用基于802.11的WLAN workstation工作站作为通信主机，采用WLAN Router路线作为子网Access Point访问接入点。
步骤2中，与SIP相关的OPNET的进程模型包括：由OPNET标准模型库提供的sip_UAC_mgr、sip_UAC和sip_UAS，以及基于SIP的语音业务进程模型gna_clsvr_mgr、gna_profile_mgr和gna_voice_calling_mgr；
其中，gna_clsvr_mgr是WLAN workstation工作站的应用模块的进程模型，它用于管理由Application Configure应用配置定义的网络应用并初始化与工作站节点相关的网络应用；
gna_profile_mgr由gna_clsvr_mgr创建，用于管理用户配置；
gna_voice_calling_mgr是与语音应用相关的进程模型，它由gna_profile_mgr创建，用于管理gna_clsvr_mgr产生的语音应用；
sip_UAC_mgr进程模型由gna_voice_calling_mgr建立SIP会话时调用，负责会话的管理和控制；
sip_UAC由sip_UAC_mgr创建，负责建立具体的SIP会话。
步骤3中，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模时，对部分进行模型进行改进，具体包括：
在gna_voice_calling_mgr模型中增加一个handoff切换状态，在会话过程中，idle空闲的进程将在send发送和receive接收之间转换，负责语音包的发送和接收；当出现切换中断时，进程将从idle空闲状态转移到handoff切换状态，同时向sip_UAC安排一个redirect变更中断，这个中断时通过调用sip_UAC_mgr实现的；
在sip_UAC和sip_UAS中分别增加handoff切换状态，用于接收和处理切换中断；在sip_UAC中，当收到来自sip_UAC_mgr的redirect变更中断时，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，此时sip_UAC将向sip_UAS发送一个特殊的handoff切换状态包，开始等待来自sip_UAS的响应；当sip_UAS收到特殊的handoff切换状态包后，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，来处理请求和向sip_UAC发回确认包，表明接收到了sip_UAC发送的特殊的handoff切换状态包，至此切换流程结束。
步骤4中，所述SIP对终端移动性的支持包括呼叫前移动性和呼叫中移动性，其中，呼叫前移动性的流程为：移动主机在发起或接收一个呼叫前已经移动到拜访网络，移动主机通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)过程获得一个新的接入点IP地址，通过向家乡网络注册服务器注册或者重新注册，将新的IP地址报告给网络，当通信主机向移动主机的家乡网络发送呼叫请求时，重定向服务器提供移动主机最新地址进行响应，通信主机再向移动主机所在的拜访网络发送呼叫请求，完成寻呼过程；
呼叫中移动性的流程为：移动主机在家乡网络已经与通信主机建立了会话，当移动主机移动到拜访网络时，移动主机向通信主机直接发送Re-INVITE重新邀请请求，该请求包含了移动主机通过DHCP过程获得的新的IP地址，此后会话能够重新定向到移动主机新的IP地址，从而在应用层上实现移动切换。
实施例
切换时延大和丢包率高是移动SIP方案最突出的问题，本实施例中，通过仿真来收集切换时延和丢包率结果，检验本发明方法对终端移动性的支持能力。运行仿真后得到端到端的时延如图2所示，收发两端的包数如图3所示，图2显示，当发生切换时，最大时延约为150ms，相关文献显示：为了保证实时应用的QoS，最大切换时延应在50ms到200ms之间，否则会发生不可忍受的丢包。而从图3可以看出，收发两端几乎没有发生丢包的情况。通过结果可以验证，本发明对终端移动性的支持效果比较理想。
本发明提供了一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种基于SIP的无线网络移动性管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，采用OPNET Modeler构建一个小型网络；
步骤2，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模；
步骤3，收集发生切换时端到端的语音包时延大小；
步骤4，基于SIP对终端移动性的支持，分析SIP对终端移动性的支持能力；
步骤1中，采用OPNET Modeler构建的小型网络具体为：移动主机通过WLAN接入Internet与远程的通信主机发起基于SIP的语音会话，通过接入Internet的SIP ProxyServer实现信令控制；
步骤1所构建的小型网络中，采用基于802.11的WLAN workstation工作站作为通信主机，采用WLAN Router路线作为子网Access Point访问接入点；
步骤2中，与SIP相关的OPNET的进程模型包括：由OPNET标准模型库提供的sip_UAC_mgr、sip_UAC和sip_UAS，以及基于SIP的语音业务进程模型gna_clsvr_mgr、gna_profile_mgr和gna_voice_calling_mgr；
其中，gna_clsvr_mgr是WLAN workstation工作站的应用模块的进程模型，它用于管理由Application Configure应用配置定义的网络应用并初始化与工作站节点相关的网络应用；
gna_profile_mgr由gna_clsvr_mgr创建，用于管理用户配置；
gna_voice_calling_mgr是与语音应用相关的进程模型，它由gna_profile_mgr创建，用于管理gna_clsvr_mgr产生的语音应用；
sip_UAC_mgr进程模型由gna_voice_calling_mgr建立SIP会话时调用，负责会话的管理和控制；
sip_UAC由sip_UAC_mgr创建，负责建立具体的SIP会话；
步骤3中，对子网间主机的SIP语音通信切换流程建模时，对部分进行模型进行改进，具体包括：
在gna_voice_calling_mgr模型中增加一个handoff切换状态，在会话过程中，idle空闲的进程将在send发送和receive接收之间转换，负责语音包的发送和接收；当出现切换中断时，进程将从idle空闲状态转移到handoff切换状态，同时向sip_UAC安排一个redirect变更中断，这个中断时通过调用sip_UAC_mgr实现的；
在sip_UAC和sip_UAS中分别增加handoff切换状态，用于接收和处理切换中断；在sip_UAC中，当收到来自sip_UAC_mgr的redirect变更中断时，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，此时sip_UAC将向sip_UAS发送一个特殊的handoff切换状态包，开始等待来自sip_UAS的响应；当sip_UAS收到特殊的handoff切换状态包后，进程将离开接听状态，进入handoff切换状态，来处理请求和向sip_UAC发回确认包，表明接收到了sip_UAC发送的特殊的handoff切换状态包，至此切换流程结束；
步骤4中，所述SIP对终端移动性的支持包括呼叫前移动性和呼叫中移动性，其中，呼叫前移动性的流程为：移动主机在发起或接收一个呼叫前已经移动到拜访网络，移动主机通过DHCP过程获得一个新的接入点IP地址，通过向家乡网络注册服务器注册或者重新注册，将新的IP地址报告给网络，当通信主机向移动主机的家乡网络发送呼叫请求时，重定向服务器提供移动主机最新地址进行响应，通信主机再向移动主机所在的拜访网络发送呼叫请求，完成寻呼过程；
呼叫中移动性的流程为：移动主机在家乡网络已经与通信主机建立了会话，当移动主机移动到拜访网络时，移动主机向通信主机直接发送Re-INVITE重新邀请请求，该请求包含了移动主机通过DHCP过程获得的新的IP地址，此后会话能够重新定向到移动主机新的IP地址，从而在应用层上实现移动切换。
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