國電機與電子工程師協會(The Institute of Electrical and Electronics Engineers,簡 稱 IEEE)所制定的一系列以 IEEE 802 為字首的規格,一般稱為 IEEE 規格家族 如 IEEE 802.11 [1] 無線區域網路,亦為大家所熟知的 Wi-fi 網路和近年來多家通 信大廠大力推動下基於 IEEE802.16 [2] [3] 的全球微波存取通信技術(Worldwide Interoperability for Microwave Access,簡稱 WiMAX)等,和非 IEEE 規格家族如 第三代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project,簡稱 3GPP),這些不 同網路存取技術的通訊涵蓋範圍與傳輸的速率也各自不同,使用者將有可能在同 一個地點下,暴露於不同網路存取技術下的涵蓋範圍內,並能同時使用不同的網 路技術來取得網路服務。
有鑑於此,為了因應行動用戶端(Mobile User)能隨時隨地使用網路服務,
利用支援移動性的多模式網路設備(Multi-Mode Network Device),亦即此網路 設備可同時具有多張的網路卡介面。行動用戶端能夠利用這些不同的網路介面連 結到不同的存取網路。例如用戶端原本在室內所使用的是有線的 IEEE 802.3 [4]
乙太網路(Ethernet),當此用戶端需要移動到室外時,可能在無線網路存取點
(Access Point,簡稱 AP)或是基地台(Base Station,簡稱 BS)的涵蓋範圍內,
就必須從有線網路切換到無線網路來取得服務,而我們將此種行動裝置從一個網 路切換到另一個網路之間的程序稱為換手(Handover)程序。當換手程序是發生 在同質(Homogeneous)網路之間,稱之為水平換手(Horizontal Handover)。
相對地,當換手程序是發生在異質性(Heterogeneous)網路之間,則稱之為垂直 換手(Vertical Handover)。在現今的網路環境中,多重網路的存取技術已成為 目前網路發展的重點之一,行動節點(Mobile Node)可以根據不同網路卡介面 所支援的網路存取技術,在各種網路間進行換手程序,以獲得所需的網路服務。
而目前也有越來越多的研究文獻在異質性網路整合這方面作探討,希望能提供一 套管理的機制,使得換手期間切換於不同的網路技術能夠獲得較好的服務品質
(Quality of Service,簡稱 QoS)。
圖 1.1 為行動節點在異質性網路架構下的整合圖,此網路架構整合了 IEEE 802.3 有線網路和 IEEE 802.11、IEEE 802.16 無線網路等三種不同規格的網路,
而這些存取網路所提供的涵蓋範圍和傳輸速率也有所不同。假設此行動節點原先 經由 IEEE 802.11 的無線網路存取點來獲得網際網路提供的服務,水平換手發生
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Building 接縫換手(Seamless Handover)的需求。所謂無接縫換手主要是針對使用者而言,
因為漫遊在不同的存取網路,而在換手過程中將有可能會面臨到切換到不同網域 和計費協定(Authentication, Authorization and Accounting,簡稱 AAA)即提供完 整的使用者安全認證存取機制。經由付費的機制,使用者在存取網路服務時,可 避免非法使用者的惡意攻擊,也能確保網路資源安全地被使用。
為了要讓行動節點能夠在不同的網路存取技術作切換,目前 IEEE 802.21 正 在擬定相關草案,主要針對不同的網路媒介存取控制層(Media Access Control Layers,簡稱 MAC Layers)和網路層(Network Layers)間的運作來探討,提供 行動節點和基地台間對於不同的網路存取技術都能有共同一致的換手訊息,並利
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用此訊息讓行動節點能夠選取各種不同的存取網路以進行媒介獨立換手程序,以 便能夠在異質性網路換手的過程中仍然能夠獲得連續性的服務和較好的服務品 質。
本論文主要的研究動機是希望將 IEEE 802.21 [5] 媒介獨立換手機制(Media Independent Handover,簡稱 MIH)實際運用在行動裝置中,並以目前最常使用 的 IEEE 802.3 乙太網路和 IEEE 802.11 無線區域網路兩種不同的網路存取技術 來作整合,藉由跨越第二、三層的媒介獨立換手機制所提供的特性,能夠利用第 二層所提供的網路資訊,讓行動節點在存取網際網路服務且同時更換到不同的存 取網路環境時,能夠減少換手的延遲時間和降低封包丟失率,使得換手程序能夠 更輕易完成。
本論文其餘的章節架構如下,在第二章,首先會介紹媒介獨立換手機制的相 關研究。在第三章,我們將介紹整個架構下所需提供運作的機制和描述系統架構 的運作流程與執行換手的選擇機制。第四章則包含實際的環境測試介紹和實驗數 據。最後第五章則為本論文的總結。
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在論文[6]中,提出一個整合網路換手的通訊協定(Handoff Protocol for Integrated Networks,簡稱 HPIN),能讓行動節點在異質性無線網路裡獲得較好 的效能。其概念主要是以第三層換手的方式為出發點,並以階層式的架構
(Hierarchical Mobile IP)為基礎,來改善傳統行動 IP 技術因換手所產生大量的 交換訊息。透過其定義的訊息並利用行動錨點(Mobility Anchor Point,簡稱 MAP)
作為代理者的特性,讓行動錨點能夠維護每個子網域的負載狀態,並能掌握其範