移動(dòng)Ipv6切換技術(shù)研究

龍濤 杜曉露

中國(guó)移動(dòng)通信廣東公司東莞分公司 523129

摘要：當(dāng)代社會(huì)，隨著手機(jī)、PDA和個(gè)人電腦等移動(dòng)設(shè)備大量的使用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能提供給移動(dòng)用戶使用的因特網(wǎng)服務(wù)也越來(lái)越多，因此，如何將無(wú)線移動(dòng)的接入技術(shù)以及IP技術(shù)相結(jié)合逐漸地成為了互聯(lián)網(wǎng)及通信界共同重點(diǎn)關(guān)注的研究點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：移動(dòng) IPv6；快速切換；標(biāo)準(zhǔn)切換

引言：本文分析了移動(dòng)Ipv6四種切換方案，重點(diǎn)介紹了切換的研究現(xiàn)狀及基本原理等內(nèi)容。移動(dòng)Ipv6快速切換方案它是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)Ipv6切換其延遲時(shí)間比較長(zhǎng)這個(gè)缺點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，采取的策略為“預(yù)先注冊(cè)”，在鏈路層切換還沒(méi)有結(jié)束時(shí)提前網(wǎng)絡(luò)層注冊(cè)，從而使得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能夠提前獲得新的轉(zhuǎn)交地址，大大減少了等待時(shí)間，縮短了整個(gè)切換的時(shí)間延遲。

一、移動(dòng)Ipv6協(xié)議

移動(dòng)的IP協(xié)議從移動(dòng)Ipv4發(fā)展到了Ipv6這個(gè)階段。Ipv4在設(shè)計(jì)之初小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境到現(xiàn)在已經(jīng)遍布全球互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用這個(gè)大規(guī)模的交換過(guò)程中去，其優(yōu)點(diǎn)包括互操作性好、易于實(shí)現(xiàn)等待，這些都廣受好評(píng)。但是，因特網(wǎng)的發(fā)展迅猛，Ipv4協(xié)議也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，譬如服務(wù)質(zhì)量得不到很好的保證、安全問(wèn)題突出、其地址的嚴(yán)重匱乏等，都已經(jīng)不能夠滿足目前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展需求。所以，Ipv6協(xié)議的應(yīng)運(yùn)而生，是順應(yīng)潮流所需的。Ipv4協(xié)議對(duì)于移動(dòng)的支持只是一部分，而Ipv6協(xié)議中，移動(dòng)卻是不可缺少的部分。Ipv6相對(duì)于Ipv4一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)就在于，其龐大的地址空間，它能夠?yàn)槊恳粋€(gè)移動(dòng)主機(jī)分配到一個(gè)Ipv6地址。

二、標(biāo)準(zhǔn)MIPv6切換方案

1、MIPv6協(xié)議描述

移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)從本地的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到外地的網(wǎng)絡(luò)或者是從一個(gè)外地的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到另一個(gè)外地的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，都需要進(jìn)行切換的。如果切換所遵循的標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)IPv6協(xié)議不對(duì)其進(jìn)行其他任何的擴(kuò)展，那么這種切換就被稱為標(biāo)準(zhǔn)切換。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)切換大概可以分為以下幾個(gè)步驟來(lái)完成：

1.1檢測(cè)移動(dòng)

移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)從家鄉(xiāng)的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到了外地網(wǎng)絡(luò)或者是從一個(gè)外地的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到了另一個(gè)外地的網(wǎng)絡(luò)，這樣的行為被稱為移動(dòng)。在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)的過(guò)程中，如若發(fā)現(xiàn)原先使用的路由器不能夠達(dá)到，或是檢測(cè)到另外的一個(gè)路由器，這樣就可認(rèn)為是自己已經(jīng)發(fā)生了移動(dòng)。檢測(cè)移動(dòng)的是否發(fā)生，是可以通過(guò)很多發(fā)現(xiàn)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。MIPv6主要是通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)的探測(cè)機(jī)制進(jìn)行移動(dòng)的檢測(cè)。

1.2移動(dòng)節(jié)點(diǎn)跟家鄉(xiāng)代理的綁定過(guò)程

移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是必須向家鄉(xiāng)代理綁定更新的，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送更新后，注冊(cè)新的轉(zhuǎn)交地址，然后家鄉(xiāng)代理再對(duì)轉(zhuǎn)交地址進(jìn)行一個(gè)檢測(cè)，發(fā)送出一個(gè)綁定應(yīng)答，以完成一次綁定的注冊(cè)過(guò)程，注冊(cè)了之后才能夠使用新的轉(zhuǎn)交地址。

1.3如何獲取新的轉(zhuǎn)交地址

移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了自己發(fā)生了移動(dòng)之后，再通過(guò)移動(dòng)機(jī)制獲取當(dāng)前所在的子網(wǎng)的前綴，根據(jù)這個(gè)獲取得來(lái)的子網(wǎng)前綴再形成新的轉(zhuǎn)交地址。但是需要對(duì)這個(gè)新形成的轉(zhuǎn)交地址不斷地重讀進(jìn)行地址檢測(cè)，用于驗(yàn)證在該子網(wǎng)中是否還有其他的主機(jī)已使用過(guò)該地址，來(lái)保證該地址在全局的唯一性。新的轉(zhuǎn)交地址一旦形成，就算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)還未切換到性的路由器，該轉(zhuǎn)交地址也是已能夠投入使用的了。

1.4移動(dòng)節(jié)點(diǎn)跟通信對(duì)端的綁定過(guò)程

移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)在確保了新的轉(zhuǎn)交地址是合法的，并且向家鄉(xiāng)代理已注冊(cè)完成家鄉(xiāng)代理及移動(dòng)節(jié)點(diǎn)綁定后，便可隨時(shí)將這個(gè)新轉(zhuǎn)交地址告訴通信對(duì)端，這個(gè)過(guò)程通過(guò)向通信對(duì)端的發(fā)送綁定其更新來(lái)實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)跟通信對(duì)端它們之間的綁定主要就是為了優(yōu)化這兩者之間的通信路由，也就是說(shuō)通信對(duì)端跟移動(dòng)節(jié)點(diǎn)它們可以直接地進(jìn)行通信。

MIPv6的標(biāo)準(zhǔn)切換其傳輸消息序列如圖1-1所示：

2、標(biāo)準(zhǔn)MIPv6存在的問(wèn)題

由于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)其移動(dòng)一次就需要給家鄉(xiāng)代理發(fā)送一次綁定更新，然后在家鄉(xiāng)代理上注冊(cè)新的轉(zhuǎn)交地址，再次的移動(dòng)還需要再一次向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新，再一次注冊(cè)新的轉(zhuǎn)交地址。這樣的話，主干網(wǎng)絡(luò)上會(huì)有很多注冊(cè)報(bào)文信息，造成冗余信息過(guò)多，這樣不但浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源，還會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)沖突造成引發(fā)，這就會(huì)大大降低數(shù)據(jù)有效傳輸。當(dāng)移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)不斷變換網(wǎng)絡(luò)，這樣的開(kāi)銷就變得更加巨大。還有，當(dāng)移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)在遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)的網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，因?yàn)檫€需要家鄉(xiāng)代理給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣會(huì)造成很大的切換的延遲及嚴(yán)重的丟包率。

圖1-1 移動(dòng)Ipv6標(biāo)準(zhǔn)切換的流程圖

三、MIPv6層次切換方案

MIPv6層次切換就是說(shuō)HMIPv6利用了區(qū)域的劃分思想，將整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)分成很多不同的“域”，一個(gè)局域網(wǎng)是一個(gè)域，局域網(wǎng)中的一個(gè)子網(wǎng)也可以是一個(gè)域。每一個(gè)域都有著一個(gè)移動(dòng)錨點(diǎn)，這樣一個(gè)移動(dòng)錨點(diǎn)充當(dāng)一個(gè)臨時(shí)家鄉(xiāng)代理，用來(lái)管理整個(gè)域，轉(zhuǎn)發(fā)通信對(duì)端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的分組數(shù)據(jù)；這也就是說(shuō)，忽略了這些區(qū)域之間地址位置關(guān)系，在邏輯上把他們劃分出層次，每一個(gè)域內(nèi)都會(huì)有一個(gè)代理即移動(dòng)錨點(diǎn)，各域也是相對(duì)的獨(dú)立的，這些域分了不同級(jí)別，它們彼此之間可以是平行同級(jí)，當(dāng)然也有可能是上下級(jí)的關(guān)系；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在漫游時(shí)，若在同個(gè)域中的不同接入點(diǎn)間發(fā)生切換，這叫做“微移動(dòng)”；然而相對(duì)應(yīng)的，若移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在不同域間移動(dòng)，這被叫做“宏移動(dòng)”。移動(dòng)錨點(diǎn)周期性地發(fā)送MAP公告消息，如此移動(dòng)錨點(diǎn)域中的節(jié)點(diǎn)就能夠得到移動(dòng)錨點(diǎn)消息。層次型MIPv6結(jié)構(gòu)示意下圖如4-4所示：

圖4-4 層次移動(dòng)Ipv6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

四、MIPv6的快速切換方案

1.快速切換的概述

MIPv6的快速切換方案就是在移動(dòng)Ipv6的標(biāo)準(zhǔn)切換方案基礎(chǔ)上對(duì)某些消息的格式及信令流程進(jìn)行改進(jìn)而得來(lái)的，整體上還是要遵循標(biāo)準(zhǔn)切換的大體框架。

下面我們介紹兩種切換方案的執(zhí)行過(guò)程：

反應(yīng)式快速切換方案：移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)是只有在連接到nAR了之后才能夠發(fā)送FBU消息。其信令流程如圖2-2：

圖2-2 反應(yīng)式快速切換流程圖

預(yù)測(cè)式快速切換方案：pAR和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有連接，也就是說(shuō)仍然在原來(lái)的鏈路上時(shí)，能發(fā)送的快速綁定更新消息FBU，這樣在與MN建立起網(wǎng)絡(luò)連接之前就可以為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。其信令流程如圖3-3：

圖3-3 預(yù)測(cè)式快速切換流程圖

五、快速-層次MIPv6切換方案

1.快速-層次MIPv6切換方案概述

快速-層次MIPv6切換方案它是結(jié)合快速切換與層次切換，此方案在實(shí)現(xiàn)HMIPv6域的管理時(shí)，當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在域中的兩個(gè)接入路由器間進(jìn)行切換的時(shí)候進(jìn)行快速切換，期望能夠達(dá)到更好的切換性能，使得切換的過(guò)程中盡可能小影響到整個(gè)通信。也就是說(shuō)，我們?cè)趯?duì)同一個(gè)移動(dòng)錨點(diǎn)域中移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速切換時(shí)，其切換的過(guò)程是：當(dāng)移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，接收到此網(wǎng)絡(luò)路由器定時(shí)所發(fā)出的鄰節(jié)點(diǎn)通告報(bào)文，我們通過(guò)對(duì)這其中攜帶的網(wǎng)絡(luò)前綴信息及其自身網(wǎng)絡(luò)地址的比對(duì)不難發(fā)現(xiàn)自己已發(fā)生的移動(dòng)，并當(dāng)前“域”跟之前“域”屬于同一級(jí)關(guān)系并且同屬于一個(gè)移動(dòng)錨點(diǎn)管轄，這樣的話，它接下來(lái)就只需向該移動(dòng)錨點(diǎn)通告切換信息就可以。

2.快速-層次切換方案操作流程如圖5-5所示：

圖5-5 快速-層次移動(dòng)Ipv6切換流程圖

3.特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀

快速-層次切換的方案是通過(guò)在快速切換的過(guò)程中，引入一些新的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體---移動(dòng)錨點(diǎn)，這樣就能使得移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)在發(fā)生切換之后能夠在規(guī)定的某個(gè)域中可以不用多次地向家鄉(xiāng)代理跟通信對(duì)端進(jìn)行其當(dāng)前位置信息的不斷更新，這樣切換所需的時(shí)間就盡可能的變短了，也降低了數(shù)據(jù)分組的丟失率，并且減少了切換對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的影響，能夠使區(qū)域管理的實(shí)體移動(dòng)錨點(diǎn)達(dá)到負(fù)載的平衡。

我們也還可以對(duì)快速的Ipv6切換機(jī)制跟層次Ipv6切換機(jī)制進(jìn)行相結(jié)合改進(jìn)：擯棄舊的接入路由器及新的接入路由器間建立起隧道的想法，改變?yōu)樵谝苿?dòng)的錨點(diǎn)與新的接入路由器間建立起隧道。這種改進(jìn)的切換，移動(dòng)錨點(diǎn)就能夠把目的地址為通信對(duì)端數(shù)據(jù)分組經(jīng)過(guò)隧道直接性地發(fā)送給新的接入路由器。當(dāng)心的接入路由器收到了移動(dòng)錨點(diǎn)通過(guò)隧道而轉(zhuǎn)發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)分組后，將會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)分組拆分，在拆分后進(jìn)行暫時(shí)的緩存。當(dāng)心的接入路由器接收到的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)已完成網(wǎng)絡(luò)層的連接信息后，就將保存在緩存中的這些個(gè)數(shù)據(jù)分組傳送給移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)移動(dòng)Ipv6的快速切換存在的部分問(wèn)題進(jìn)行分析探討，提出了一些改善移動(dòng)Ipv6切換的性能方法，在以后的研究中，我們應(yīng)該更加注重實(shí)踐與理論的總結(jié)，使移動(dòng)Ipv6的技術(shù)能得到更有力的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李楠.移動(dòng)Ipv6的移動(dòng)性管理策略研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2007，25-30

[2]邱榮嘉.改善階層移動(dòng)IPv6網(wǎng)路Handoff的效能[D].廣州：國(guó)立中山大學(xué)，2004，50-64

[3]蔣亮，郭建.下一代網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)IPv6技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2005，50-58

上接第495頁(yè)

度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定；當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)可按表8.2.3-2和表8.2.3-3取值；D為錨桿錨固段鉆孔直徑，本工程取D=150mm。

4.錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度（m）計(jì)算：

m，式中n和d為錨桿桿體鋼筋根數(shù)和鋼筋直徑；?b為鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa），應(yīng)由試驗(yàn)確定，當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)可按表8.2.4取值。

5.錨桿長(zhǎng)度的構(gòu)造規(guī)定：錨桿錨固段長(zhǎng)度應(yīng)按上述第1點(diǎn)和第2點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，并取其中大值。同時(shí)，土層錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于4.0m，并不宜大于10.0m；巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3.0m，且不宜大于45D和6.5m，預(yù)應(yīng)力錨索不宜大于55D和8.0m。

結(jié)合上述1～5點(diǎn)，本工程抗浮錨桿采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，長(zhǎng)度不小于6.0m，且進(jìn)入