層次型移動IPv6 快速切換技術

摘要:移動節點在兩個不同子網之間移動時將產生切換，移動節點的切換技術是保證實時業務服務質量的關鍵問題之一。目前，IETF正在開發快速切換和層次型移動IPv6來為移動IPv6提供切換機制。該文在兩種技術原理基礎上，提出了一些改進，最后給出了一個在層次型移動IPv6模型下的快速切換新方案。

關鍵詞:切換延時;移動IPv6;快速切換;層次型移動IPv6;移動錨點

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號: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

移動IP[1-3]是在原來IP協議的基礎上為了支持節點移動而提出的解決方案，這種技術就是讓人們隨時隨地通過移動終端訪問Internet并實現移動終端與Internet的動態連接，從而在不重新啟動、不重新配置網絡終端，甚至在不中斷網絡會話的情況下，保持與Internet的無縫連接?；贗Pv6的移動IPv6協議為新一代Internet的移動用戶(尤其是無線用戶)提供了無線支持。

移動節點從一個子網移動到另一個子網就產生了切換。移動節點在新的子網上獲得新的轉交地址，新的轉交地址不同于前一個網絡上的轉交地址，因此，移動節點需要向家鄉代理重新注冊，以及向通信對端重新綁定。移動IP是關于第三層，即網絡層上的協議，由于消息傳輸和協議處理都需要時間，加上無線鏈路的高誤碼率、無線信號強度動態變化等多方面的原因，切換可能導致移動節點在一定時間內不能發送和接收數據分組，引起通信對端與移動節點之間的通信暫時中斷。如何保持通信的連續性，支持各種實時應用，縮短切換引起的通信中斷時間，減少切換對服務質量的影響，是移動IP研究中重點關注的問題。

層次型移動IPv6(HMIPv6，Hierarchical Mobile IPv6)通過采用層次型路由結構，減少移動節點與家鄉代理和移動對端的信令互換，主要目的是通過不需要向家鄉代理和通信對端的重新綁定，從而減少切換引起通信中斷的時間。

該文就快速切換技術中的預先切換與層次型移動IPv6管理模型進行比較分析，并最終給出一種層次型移動IPv6 模型下的快速切換方案。

1 移動IPv6快速切換技術

移動IPv6快速切換技術[5]是對移動IPv6協議的改進。它通過提前注冊以及在新的外地網絡切換未完成時通過與前一個網絡保持通信的方法，加快移動節點的切換過程，減少已有通信連接的中斷時間，保證通信流的實時傳輸，實現快速切換，確保對實時業務提供支持。

預先切換是快速切換技術中的一種，是指當移動節點在和當前基站保持第二層連接時，就發起第三層的切換，其過程如下:

1) 當移動節點(mobile node，MN)檢測到將要進行切換，向當前基站(old basic service，oBS)發送路由器請求道理消息(Router Solicitation for Proxy，RtSolPr)，RtSolPr通知當前基站移動主機將要進行切換，并且請求進行切換的所需要信息。

2) oBS到RtSolPr后，發送切換發起(Handover Initiate，HI)到將要切換到的基站(new basic service，nBS)。

3) nBS收到HI后將檢驗MN產生的轉交地址是否可用。如果可用，返回切換確認消息(Handover Acknowledgement HACK)，否則，產生一個新的轉交地址，返回HACK。

4) oBS收到HACK后發送代理路由器通告消息(Proxy Router Advertisement，PrRtAdv)到MN。

5) MN收到PrRtAdv后發送快速綁定更新消息(Fast Binding Update，F-BU)到oBS。

6) oBS收到F-BU后建立一個oBS和nBS之間的隧道，然后回送一個F-BACK消息，F-BACK消息將發送到oBS所在的網絡，并且通過隧道發送到新的網絡上。

7) 當MN到達新的網絡，并且已經與之建立第二層的連接時，MN發送快速鄰居通告消息(Fast Neighbour Advertisement，F-NA)，nBS在第二層連接就緒時，就向移動主機轉發數據分組。

預先切換可以大大縮短切換的延時，并且可以明顯的減少在切換過程中的分組丟失。但是預先切換受到二層觸發時機的影響，如果時機不合理也會造成分組的丟失。

2 對預先切換機制的改進

為了消除二層觸發對切換性能的影響，減少隧道建立所受外界的影響，做出如下改進。

在oBS收到HACK前的操作保持不變，oBS收到HACK后的操作如下:

1) 當MN檢測到將要進行切換，向oBS發送RtSolPr，RtSolPr通知當前基站主機將要進行切換，并且請求進行切換的所需要信息;

2) oBS收到RtSolPr后，發送HI到將要切換到的nBS;

3) nBS收到HI后將檢驗MN產生的轉交地址是否可用，如果可用，返回HACK，否則產生一個新的轉交地址返回HACK;

4) oBS收到nBS發送回來的HACK后建立oBS和nBS之間的隧道，并且發送PrRtAdv給MN;

5) MN收到PrRtAdv后，等待。MN收到nBS發送的路由廣播(Route Ads)后發送相應的綁定更新消息，進行家鄉注冊和通信對端的注冊。

這樣可以減少對二層觸發時機的影響，并且可以提前建立oBS和nBS之間的隧道，進一步減少分組丟失的可能性。

3 層次型移動IPv6管理模型下的快速切換方案

由上述可以得出，快速切換方案和層次型移動IPv6從不同的角度對基本的移動IPv6協議進行了改進。若兩者結合，將產生更好的性能。

首先，把層次型移動IPv6中的鏈路轉交地址分為先前的鏈路轉交地址(previousLCoA，PLCoA)和新的鏈路轉交地址(new LCoA，NLCoA)。先前的鏈路轉交地址是在舊接入路由器德鏈路轉交地址，新的鏈路轉交地址是在新接入路由器中的鏈路轉交地址。

其次，假定移動節點已經進入了一個新的移動錨點管理域，所剩的工作就是在層次型移動IPv6下的快速切換。

層次型移動IPv6模型下的快速切換過程如圖1所示。

1) 移動節點由于第2層的觸發意識到要進入一個新的網絡時，并且在同一個移動錨點管理區域內，移動節點便發送一個路由器請求代理消息到移動錨點，要求得到新接入路由器和新的鏈路轉交地址的有關信息。

2) 移動錨點一旦收到路由器請求代理消息后便返回一個代理路由器通告消息到移動節點。于是移動節點配置一個新的鏈路轉交地址，為了連接先前的鏈路轉交地址和新接入路由器，移動節點還要發送一個快速綁定更新消息到移動錨點。

3) 移動錨點收到快速綁定更新消息后，通過一個到新接入路由器的切換發起消息，在接入路由器間就開始了切換過程。

4) 新接入路由器收到切換發起消息后，將通過重復地址檢測驗證新的鏈路轉交地址的有效性后，發送一個切換確認消息到移動錨點，于是就在新接入路由器和移動錨點間建立了一個雙向的隧道。

5) 移動錨點收到切換確認消息后，就會傳送一個快速綁定確認消息到移動節點。

6) 當移動節點得到新接入路由器的連接消息后，便發送一個快速綁定更新消息到新接入路由器。新接入路由器收到后，便可以向移動節點轉發數據分組。

經過以上的設計后，在層次型移動IPv6下，同一個移動錨點的管理區域內，對移動節點的切換使用快速切換的策略，這樣能大大減少切換時延。由此可見，層次型移動IPv6模型下的快速切換過程較好地結合了層次型移動IPv6和快速切換的優點，減少了切換的試驗，提高了移動IPv6的切換效率。

4 結束語

該文在深入研究移動IPv6的快速切換技術和層次型移動IPv6的前提下，對移動IPv6的切換技術進行了改進，最后，結合二者的優點提出了層次型移動IPv6模型下的快速切換方案，并且通過分析可以得出此方案較好地結合了層次型移動IPv6和快速切換技術，確實能夠減少切換的時延，提高移動IPv6的切換效率。另外，移動IPv6的切換技術還需要解決一些特殊的問題，比如移動節點快速地在兩個子網間來回移動的情況等，有待以后進一步研究。

參考文獻:

[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] 孫利民，闞志剛.移動IP技術[M].北京:電子工業出版社，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.