層次型移動(dòng)IPv6域間切換改進(jìn)策略

楊禮 馮祖洪

摘要：通過對(duì)層次型移動(dòng)IPv6域間切換的分析，增設(shè)轉(zhuǎn)交地址池，提出一種基于改進(jìn)MAP注冊(cè)機(jī)制的雙路徑的方案。通過雙路徑方式，減輕MAP負(fù)荷，提高網(wǎng)絡(luò)通信能力。利用數(shù)學(xué)方法分析改進(jìn)方案的切換性能，結(jié)果表明：利用域間切換延遲的時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)接收的連續(xù)性，降低切換時(shí)延和丟包率；在兩個(gè)MAP域間頻繁切換下，減少了外部網(wǎng)絡(luò)信令交互量，表現(xiàn)出一定的切換優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：域間切換；轉(zhuǎn)交地址池；雙路徑；切換時(shí)延；丟包率

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)21-5081-04

Improved Scheme of Intra-domain Handover for Hierarchical Mobile IPv6

YANG Li, FENG Zu-hong

(School of Computer Science and Engineering , Beifang University of Nationalities, Yinchuan 750021, China)

Abstract: According to the analysis of intra-domain handover in hierarchical mobile IPv6, a new handover scheme is proposed with con? cept of Care-of Address pool, which is based on an improved MAP registration mechanism to form a double path. The communicating ability of MAP has enhanced under the mechanism of double-path. The mathematics method is used in analyzing the performance of the new scheme. The result shows that the packet loss rate is cut down and the handover latency occurring in a new MAP domain is used suffi ciently, which makes the communicating between mobile node and correspondent node successive. When a mobile node roams within two MAPs, certain performances has been presented , also the mount of signaling is reduced.

Key words: intra-domain handover; Care-of Address pool; double path; handover latency; packet loss rate

MN在移動(dòng)過程中，通過接收到的路由通告消息（RA，Router Advertisement）中攜帶的MAP選項(xiàng)信息判斷是否發(fā)生了MAP域的改變。如果MAP選項(xiàng)信息和當(dāng)前的MAP域的網(wǎng)絡(luò)前綴相同，即為域內(nèi)移動(dòng)；否則發(fā)生域間移動(dòng)。MN在新的接入路由器（AR，Ac? cess Router）上獲取新的轉(zhuǎn)交地址（包括RCoA和LCoA），并向新的MAP發(fā)送本地綁定更新消息(LBU，Local Banding Update)綁定RCoA和LCoA；然后向HA和CN注冊(cè)。其中，MN通過發(fā)送鄰居發(fā)現(xiàn)消息完成對(duì)LCoA的重復(fù)地址檢測(cè)（DAD，Duplicate Address De? tection）；MAP收到LBU消息需要對(duì)RCoA進(jìn)行DAD操作，成功后向MN發(fā)送綁定確認(rèn)（LBA，Local Banding Acknowledgement）。切換過程中的DAD時(shí)間占據(jù)了太大的切換時(shí)延，而且只有完成切換后新的MAP才能為MN提供服務(wù)。在切換的過程中MN并沒有接收數(shù)據(jù)，不能滿足實(shí)時(shí)性交互應(yīng)用行為。

時(shí)，MN首先向MAP1注冊(cè)新的LCoA，然后向MAP2進(jìn)行本地注冊(cè)，綁定新的LCoA和RCoA。MN在向MAP2域的注冊(cè)過程中，由MAP1為MN緩存并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組；MN完成MAP2的注冊(cè)后，由MAP1和MAP2共同為MN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，形成了雙路徑，減輕了MAP負(fù)擔(dān)，降低了丟包率。

同時(shí)，這種向MAP1注冊(cè)MN的新LCoA的機(jī)制，對(duì)MN在MAP1和MAP2之間的來回切換方面提高了性能，使得改進(jìn)的域間切換如同在MAP域內(nèi)切換一樣，減少了外部信令交互量。當(dāng)MN由MAP2域返回到MAP1域時(shí)，MN獲得新的LCoA，只需要向MAP1和MAP2注冊(cè)，對(duì)HA和CN透明，依然采取雙路徑通信方式，該切換方案較好地解決了MN在兩個(gè)MAP域之間來回切換的時(shí)延和丟包問題。

針對(duì)MN在新的MAP域中需要進(jìn)行DAD操作，該文對(duì)MAP和AR的功能進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展。在MAP和AR上設(shè)置轉(zhuǎn)交地址池[3]，即區(qū)域轉(zhuǎn)交地址池和鏈路轉(zhuǎn)交地址池，分別由MAP和AR負(fù)責(zé)維護(hù)。各轉(zhuǎn)交地址池上設(shè)置兩張表分別用于存儲(chǔ)已使用和預(yù)先配置且未被使用的RCoA和LCoA；在AR廣播的RA消息中攜帶可使用的轉(zhuǎn)交地址。MN在接收的RA消息中直接獲得可以使用的轉(zhuǎn)交地址，無需DAD操作。在MN發(fā)送LBU消息時(shí)，MAP和AR中在地址緩存列表中增加新的地址項(xiàng)；若MN離開AR進(jìn)入到一個(gè)新的AR，則注銷此MN已使用的LCoA，以備其它MN使用；對(duì)于MN離開MAP，則注銷MN在MAP地址緩存列表中的RCoA。

MN向HA和CN發(fā)送BU消息時(shí)，HA和CN對(duì)BU消息的處理不同于標(biāo)準(zhǔn)的HMIPv6，而是在綁定緩存列表中同時(shí)綁定兩個(gè)RCoA，即保留原來的在MAP1上獲得的RCoA，同時(shí)綁定在MAP2上獲取RCoA。CN在與MN的通信過程中，數(shù)據(jù)被發(fā)送到MAP1和MAP2，形成雙路徑通信的方式。

該文使用的擴(kuò)展的LBU消息：在LBU消息中增加“I”標(biāo)識(shí)位，值為1時(shí)標(biāo)識(shí)MN使用的CoA；該消息由MN發(fā)送至MAP，通知MAP自己進(jìn)入新的鏈路，開始使用新的RCoA和LCoA，擴(kuò)展的LBU消息格式如圖2所示。

在理論上，改進(jìn)后的域間切換方案具有更小的切換延遲。

MAP域間“乒乓切換”的時(shí)延：改進(jìn)的HMIPv6切換方案，在MN在相鄰的MAP間來回移動(dòng)時(shí)切換的時(shí)延主要為，移動(dòng)檢測(cè)的時(shí)間、LCoA的獲取時(shí)間以及向兩個(gè)MAP注冊(cè)LCoA的時(shí)間，改進(jìn)方案極大的縮短了信令交互時(shí)間。

3.3丟包分析

由于在改進(jìn)的HMIPv6切換方案中，采用了雙路徑的通信方式，MN在新的MAP域未完成切換時(shí)，由MN的前移動(dòng)錨點(diǎn)為其緩存并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到MN的新的位置，滿足了通信的連續(xù)性；在完成域間切換時(shí)，由前移動(dòng)錨點(diǎn)和新移動(dòng)錨點(diǎn)采用動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制為MN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的順利到達(dá)。

在HMIPv6原有架構(gòu)下，該文提出了一種改進(jìn)的MAP注冊(cè)機(jī)制的域間切換方案，降低域間切換過程中的丟包和分組亂序的問題；在域間的乒乓切換方面，切換操作對(duì)HA和CN透明，表現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性。在以后的研究中需要通過仿真分析改進(jìn)方案的切換性能，加強(qiáng)對(duì)雙路徑下的動(dòng)態(tài)控制機(jī)制的研究，設(shè)置MAP的負(fù)荷上限；此外對(duì)MN在MAP之間的頻繁切換性能還有待進(jìn)一步研究。