基于PMIPv6和SDN的無線網絡切換優化研究

◆張純政

基于PMIPv6和SDN的無線網絡切換優化研究

◆張純政

（佛山市三水區工業中等專業學校 廣東 528000）

當前，伴隨著互聯網技術的進一步發展，人們在生產和生活方面，加大了對互聯網技術的需求力度，從而導致無線網絡在管理方面面臨著較大的壓力。在移動網絡架構趨向于集中式的發展形式下，采用傳統的移動管理技術，具有較大的局限性。因此，為了將流量和密度較大的無線接入移動網絡中，在5G通信技術中，提出了分布式的移動管理技術。本文針對分布式移動管理技術在無線管理中的應用和實踐進行了探索，希望可供相關研究者參考。

無線網絡管理；分布式移動管理；DMM

0 引言

移動互聯網技術的大規模應用和發展，促使無線網絡的應用越來越廣泛，并且逐漸改變了以往的通信方式，促使不同的手持設備逐漸在各種各樣的無線網絡中適用。為了有效應對無線移動流量的增長形勢，加強對5G網絡的合理化管理，本文提出了DMM的解決方案，并對該解決方案進行了有效評估，希望有助于促進分布式移動管理在無線網絡管理中的科學、有效應用。

1 分布式移動管理技術簡介

移動網絡無須遍歷核心鏈路，就可以對設備提供服務，而且5G網絡在將來有可能實現對多臺設備來同時提供服務。例如，經過長時間的發展，物聯網的業務量將會大幅度增長，為此它在移動網絡架構方面，將更注重其靈活性。分布式移動管理的運用，使得人們在訪問IP服務時，具有更強的網絡信號，并且具備訪問異構無線和移動性的技術。DMM框架為此構思了一個基礎設施，并且具有全部的IP，在最優路徑的作用下，來自路由用戶的數據流，使用多個錨點，來部署IP服務，確保其靠近用戶。在這時，需注意所設想的這個框架需滿足跨異構網絡進行遷移的條件，此外，依據用戶所提供的各項服務，在處理相關數據流量時，可根據擴展的策略來完成，根據移動節點來分配IP地址，促使移動運營商在管理方面更加靈活。

2 DMM方案的描繪

2.1 基于PMIPv6的DMM方法

該種移動管理方式是指基于PMIPv6的管理技術，在訪問網關（MAG）時，主要通過位于本地移動點（LMA）的一些核心實體進行移動來實現，并且在訪問網絡的過程中，創建雙向通道，使用相應的MAG來收集用戶的上游數據包，并將它經由隧道傳送給LMA，然后由LMA發送到互聯網中；同樣，在發送下游包時，應首先由LMA接收，然后再經LMA發送，最后在隧道終端的作用下，將它們發送到MAG中。在MAG和LMA之間，需運用代理綁定更新（Proxy Binding update，PBU）以及代理綁定確認（Proxy Binding Acknowledgement，PBA）等交互信息報，為了促使LMA接收到MN與路由正確連接的信息，需運用PMIPv6協議來調整網絡的狀態，事實上，LMA在進行遍歷時，主要是依靠用戶的數據流來實現的，因此，通過分析MAGs對消息的接收，來重新定向數據包的隧道，運用這種方式來確定的數據路徑，其結果僅僅可能是次優，而為了滿足所有訂閱者對流量的需求，需確保LMA與MAGs之間的連接，能夠獲得更加冗余和高速的鏈路。

在DMM基于PMIPv6協議的情況下時，DMM-Gateway將代替MAG的作用，促使DMM-GW轉變為一個相對普通的節點，來實現對路由器的訪問。此外，DMM-GW將發揮移動站點的作用，可以實現在IP流不中斷的條件下，持續向前移動，并且達到對網關開關的無縫切換效果。

2.2 基于SDN的DMM解決方案

由軟件所定義的網絡模式，有助于實現對數據在控制和轉發方面的分離作用。這種分離作用有助于更快進行網絡連接，并完成相關的配置。并且在SDN的作用下，網絡管理員不需對每個網絡硬件設備進行獨立訪問和配置，僅僅需要使用一種集中的方式來設置通信和網絡，通過運用這種方式，促使流量在應用節點與轉發節點可以更好地實現了解耦，并且實現了對網絡的簡化作用，并采取新的協議和應用程序來管理網絡。網絡控制器在SDN環境中，是一種非常重要的實體，它在配置網絡中的各個節點時，主要通過通用的應用程序編程接口（API）來完成。其中，在這類API中，Open Flow是一種常見形式，它在設置網絡設備時，主要通過編寫外部軟件的應用程序來實現。

3 DMM解決方案的評估

上文主要介紹了基于PMIPv6和基于SDN的兩種DMM解決方案，這部分將對這種方法的性能進行評估。

設置的具體實驗環境為：實驗所用的計算機設置為具有802.11b/g的WLAN接入服務，并且既可以作為CMD的服務器、又可作為NC的服務器，對于所有計算機的操作系統選擇為Linux操作系統，確保基于PMIPv6的SDN和DMM不受流程中其他鏈路層協議的影響作用。

對于各個DMM的管理原型可定義為：

基于PMIPv6的DMM原型，在實現對PMIPv6的執行時，需保證移動性，并且通過代碼來實現DMM-GW的流程；基于SDN的原型，主要通過Open Flow來完成DMM-GW之間的過程。

對于這個實驗的描述可為：樣機在設置IEEE 802.11b/g的接入點時，通過為其提供WLAN訪問，來對這兩種解決方案進行評估。目的是為了探索當其中的一個網關發生變化時，MN的變化狀態將會是什么樣。也即是當MN在不同的AP之間進行轉換時，數據流量的變化效果將會是怎樣的，各個樣機在Ping的作用下，通信到MN，其圖示如圖1所示。

圖1 測量Ping流量圖示（CDF）

測試過程主要為以下內容：

（1）設置延遲作用，并促使MN在兩個不同的AP之間進行轉變，測量IEEE802.11的操作在分別與新AP和舊AP之間相關聯所使用的時間；

（2）測量在MN對路由器廣播進行接收的瞬間，將MN從舊的AP中進行關聯的時間去除，這即代表對MN的IP配置已經完成；

（3）創建Ping通信，通過測量最后一個Ping包在接收MN或者發送MN之前完成交接，以及第一個Ping包在接收MN或者發送MN后進行交接，所間隔的時間。

通過分析上述測量方式可知，以上通過將位于MN與Gateway之間的Ping數據進行有效收集，并且通過分析這兩種管理方案在Ping通信方面的分布情況可知：相比于基于SDN的DMM管理方式，基于PMIPv6的CDF的管理策略具有一定的優勢，這主要是因為在實現DMM-GW轉換的過程中，基于SDN的管理策略不需重新定位IP地址，而在運用PMIPv6的這種解決方案時，對于新的路由路徑的選擇，是通過將IPv6-1N-IPv6隧道運用于新錨點和舊錨點之間，而在運用基于SDN的DMM策略時，需通過裝配新舊錨點來確定全新的開關規則。

4 結語

本文主要提出了基于PMIPv6和SDN的兩種DMM解決方案，并且通過介紹這兩種解決方案的管理方式，借助Linux系統來對此進行模擬，得出了在使用這兩種方案時，都可以在短時間內來感知網絡的變化情況，相比于基于PMIPv6的方案，基于SDN的方案對隧道具有較少的建立流程，因此，在進行流量切換時，這種方案更加快速。

[1]李恒智，王春鋒，王為眾等.基于SDN的衛星網絡分布式移動管理研究[J].通信學報，2017.

[2]任飛，秦雅娟，周華春等.內容中心網絡分布式移動性管理[J].北京郵電大學學報，2016.

[3]張奇支，饒亮，陳源等.代理移動IPv6的部分分布式移動管理方案[J].北京郵電大學學報，2014.

[4]王莉，馮志勇，張平.面向分布式緩存系統的無線資源管理:動機、挑戰與方法[J].電信科學，2017.