层次型移动IPv6 快速切换技术

摘要:移动节点在两个不同子网之间移动时将产生切换,移动节点的切换技术是保证实时业务服务质量的关键问题之一。目前,IETF正在开发快速切换和层次型移动IPv6来为移动IPv6提供切换机制。该文在两种技术原理基础上,提出了一些改进,最后给出了一个在层次型移动IPv6模型下的快速切换新方案。

关键词:切换延时;移动IPv6;快速切换;层次型移动IPv6;移动锚点

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)32-8889-02

Novel Scheme for Technology of Handover in Mobile IPv6

LV Hong-wei

(Training Department of Engineering College of the APF, Xi'an 710086, China)

Abstract: Mobile node will produce handover when it moves between two different sub networks. The technology of handover of the mobile node is one of the key problems of guaranteeing the quality of service of the real-time business. Now, IETF is developing fast handover and hierarchical mobile IPv6 to provide handover mechanisms for mobile IPv6. Based on the principle of the two technologies, this paper introduces some progress, and a new fast handover scheme under hierarchical mobile IPv6 is presented.

key words: handover delay; mobile IPv6; fast handover; hierarchical mobile IPv6; mobile anchor point

移动IP[1-3]是在原来IP协议的基础上为了支持节点移动而提出的解决方案,这种技术就是让人们随时随地通过移动终端访问Internet并实现移动终端与Internet的动态连接,从而在不重新启动、不重新配置网络终端,甚至在不中断网络会话的情况下,保持与Internet的无缝连接。基于IPv6的移动IPv6协议为新一代Internet的移动用户(尤其是无线用户)提供了无线支持。

移动节点从一个子网移动到另一个子网就产生了切换。移动节点在新的子网上获得新的转交地址,新的转交地址不同于前一个网络上的转交地址,因此,移动节点需要向家乡重新注册,以及向通信对端重新绑定。移动IP是关于第三层,即网络层上的协议,由于消息传输和协议处理都需要时间,加上无线链路的高误码率、无线信号强度动态变化等多方面的原因,切换可能导致移动节点在一定时间内不能发送和接收数据分组,引起通信对端与移动节点之间的通信暂时中断。如何保持通信的连续性,支持各种实时应用,缩短切换引起的通信中断时间,减少切换对服务质量的影响,是移动IP研究中重点关注的问题。

层次型移动IPv6(HMIPv6,Hierarchical Mobile IPv6)通过采用层次型路由结构,减少移动节点与家乡和移动对端的信令互换,主要目的是通过不需要向家乡和通信对端的重新绑定,从而减少切换引起通信中断的时间。

该文就快速切换技术中的预先切换与层次型移动IPv6管理模型进行比较分析,并最终给出一种层次型移动IPv6 模型下的快速切换方案。

1 移动IPv6快速切换技术

移动IPv6快速切换技术[5]是对移动IPv6协议的改进。它通过提前注册以及在新的外地网络切换未完成时通过与前一个网络保持通信的方法,加快移动节点的切换过程,减少已有通信连接的中断时间,保证通信流的实时传输,实现快速切换,确保对实时业务提供支持。

预先切换是快速切换技术中的一种,是指当移动节点在和当前基站保持第二层连接时,就发起第三层的切换,其过程如下:

1) 当移动节点(mobile node,MN)检测到将要进行切换,向当前基站(old basic service,oBS)发送路由器请求道理消息(Router Solicitation for Proxy,RtSolPr),RtSolPr通知当前基站移动主机将要进行切换,并且请求进行切换的所需要信息。

2) oBS到RtSolPr后,发送切换发起(Handover Initiate,HI)到将要切换到的基站(new basic service,nBS)。

3) nBS收到HI后将检验MN产生的转交地址是否可用。如果可用,返回切换确认消息(Handover Acknowledgement HACK),否则,产生一个新的转交地址,返回HACK。

4) oBS收到HACK后发送路由器通告消息(Proxy Router Advertisement,PrRtAdv)到MN。

5) MN收到PrRtAdv后发送快速绑定更新消息(Fast Binding Update,F-BU)到oBS。

6) oBS收到F-BU后建立一个oBS和nBS之间的隧道,然后回送一个F-BACK消息,F-BACK消息将发送到oBS所在的网络,并且通过隧道发送到新的网络上。

7) 当MN到达新的网络,并且已经与之建立第二层的连接时,MN发送快速邻居通告消息(Fast Neighbour Advertisement,F-NA),nBS在第二层连接就绪时,就向移动主机转发数据分组。

预先切换可以大大缩短切换的延时,并且可以明显的减少在切换过程中的分组丢失。但是预先切换受到二层触发时机的影响,如果时机不合理也会造成分组的丢失。

2 对预先切换机制的改进

为了消除二层触发对切换性能的影响,减少隧道建立所受外界的影响,做出如下改进。

在oBS收到HACK前的操作保持不变,oBS收到HACK后的操作如下:

1) 当MN检测到将要进行切换,向oBS发送RtSolPr,RtSolPr通知当前基站主机将要进行切换,并且请求进行切换的所需要信息;

2) oBS收到RtSolPr后,发送HI到将要切换到的nBS;

3) nBS收到HI后将检验MN产生的转交地址是否可用,如果可用,返回HACK,否则产生一个新的转交地址返回HACK;

4) oBS收到nBS发送回来的HACK后建立oBS和nBS之间的隧道,并且发送PrRtAdv给MN;

5) MN收到PrRtAdv后,等待。MN收到nBS发送的路由广播(Route Ads)后发送相应的绑定更新消息,进行家乡注册和通信对端的注册。

这样可以减少对二层触发时机的影响,并且可以提前建立oBS和nBS之间的隧道,进一步减少分组丢失的可能性。

3 层次型移动IPv6管理模型下的快速切换方案

由上述可以得出,快速切换方案和层次型移动IPv6从不同的角度对基本的移动IPv6协议进行了改进。若两者结合,将产生更好的性能。

首先,把层次型移动IPv6中的链路转交地址分为先前的链路转交地址(previousLCoA,PLCoA)和新的链路转交地址(new LCoA,NLCoA)。先前的链路转交地址是在旧接入路由器德链路转交地址,新的链路转交地址是在新接入路由器中的链路转交地址。

其次,假定移动节点已经进入了一个新的移动锚点管理域,所剩的工作就是在层次型移动IPv6下的快速切换。

层次型移动IPv6模型下的快速切换过程如图1所示。

1) 移动节点由于第2层的触发意识到要进入一个新的网络时,并且在同一个移动锚点管理区域内,移动节点便发送一个路由器请求消息到移动锚点,要求得到新接入路由器和新的链路转交地址的有关信息。

2) 移动锚点一旦收到路由器请求消息后便返回一个路由器通告消息到移动节点。于是移动节点配置一个新的链路转交地址,为了连接先前的链路转交地址和新接入路由器,移动节点还要发送一个快速绑定更新消息到移动锚点。

3) 移动锚点收到快速绑定更新消息后,通过一个到新接入路由器的切换发起消息,在接入路由器间就开始了切换过程。

4) 新接入路由器收到切换发起消息后,将通过重复地址检测验证新的链路转交地址的有效性后,发送一个切换确认消息到移动锚点,于是就在新接入路由器和移动锚点间建立了一个双向的隧道。

5) 移动锚点收到切换确认消息后,就会传送一个快速绑定确认消息到移动节点。

6) 当移动节点得到新接入路由器的连接消息后,便发送一个快速绑定更新消息到新接入路由器。新接入路由器收到后,便可以向移动节点转发数据分组。

经过以上的设计后,在层次型移动IPv6下,同一个移动锚点的管理区域内,对移动节点的切换使用快速切换的策略,这样能大大减少切换时延。由此可见,层次型移动IPv6模型下的快速切换过程较好地结合了层次型移动IPv6和快速切换的优点,减少了切换的试验,提高了移动IPv6的切换效率。

4 结束语

该文在深入研究移动IPv6的快速切换技术和层次型移动IPv6的前提下,对移动IPv6的切换技术进行了改进,最后,结合二者的优点提出了层次型移动IPv6模型下的快速切换方案,并且通过分析可以得出此方案较好地结合了层次型移动IPv6和快速切换技术,确实能够减少切换的时延,提高移动IPv6的切换效率。另外,移动IPv6的切换技术还需要解决一些特殊的问题,比如移动节点快速地在两个子网间来回移动的情况等,有待以后进一步研究。

参考文献:

[1] PERKINS C E, IP Mobility Support for IPv4[S].RFC3344.

[2] JOHNSON D,PERKINS C,ARKKO I,Mobility Support in IPv6[S].RFC3775.

[3] C Perkins. Editor. IP Mobility Support. RFC 3220. January 2002.

[4] 孙利民,阚志刚.移动IP技术[M].北京:电子工业出版社,2003:13.

[5] G. Tsirtsis. Editor. et al, Fast Handover for Mobile IPv6, draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-04.txt. Work in progress

[6] H. Soliman, C.Cadtelluccia, K ElMalki. Hierarchical MIPv6 mobility management(HMIPv6). Draft-ietf-mobileip-hmipv6-06.july, 2002.