1、改进的HMIPv6的快速切换方案王平 （兰州信息科学与工程学院，兰州 730000）摘要：HMIPv6快速切换方案（F-HMIPv6）在某种程度上减小了切换延迟。然而，由于快速切换中链路质量的突然降低可能导致移动结点与前接入路由失去连接。本文对F-HMIPv6提出一个改进方案，该方案有助于解决现有的问题。分析结果表明，提出的方案比F-HMIPv6有着更好的性能。关键词：移动IPv6，快速切换，FMIPv6，HMIPv6，F-HMIPv6，IF-HMIPv6中图法分类号：TP393 文献标识码：AImproved Fast Handover scheme for HMIPv6 WANG Ping
2、 WU Chen-wen（Scholl of Electronic and Information Engineering , Lanzhou Jiaotong University , Lanzhou 730070 , China）Abstract The Fast Handover scheme for Hierarchical Mobile IPv6 (F-HMIPv6) reduce the delay of fast handover procedure to some extent. However, the mobile node can lose its connectivit
3、y to the previous access router because of a sudden degradation of the link quality during the fast handover procedure. In this paper, we propose a improved scheme for the F-HMIPv6 which helps to settle the existing problem of F-HMIPv6. The analysis shows that proposed scheme has better performance
4、than the F-HMIPv6.Key words Mobile IPv6, fast handover, FMIPv6, HMIPv6,F-HMIPv6,IF-HMIPv6王 平，男，信息科学与工程学院；导师：张瑞生；研究方向为复杂网络、计算机网络。1引言随着移动通信和互联网迅速发展，移动IPv6技术已成为当今研究的热点。1996年l1月IETF公布了第一个移动IPv6协议草案， 2004年6月将移动IPv6协议（MIPv6）提交为标准1。针对基本移动IPv6切换延迟的问题，IETF提出了一些改进方案，如移动IPv6快速切换方案（FMIPv6）2和移动IPv6分层管理方案（HMIPv6）
5、3已经被提交为草案。其中，FMIPv6利用移动节点（MN）的二层触发提前获得新转交地址，并在新旧接人路由器间建立双向隧道，从而减少了分组丢包、切换延迟以及切换过程中的服务中断。HMIPv6是增强的移动IPv6，它允许同一域内移动节点只需向本地移动锚点（MAP）注册，从而减少发送给通信节点（CN）和家乡代理（HA）的信令。仅当MN发生宏移动时，它才需要向HA注册它的区域转交地址。同时人们还提出了许多对FMIPv6和HMIPv6的改进组合方案，如分层移动IPv6快速切换方案（F-HMIPv6）4。F-HMIPv6综合利用了FMIPv6和HMIPv6的优点，在新接入路由器（NAR）与移动锚点（MAP
6、）间建立隧道，发生切换时移动节点（MN）只需与MAP交换信令。F-HMIPv6在减小切换延迟、数据丢失方面起到了一定的作用。然而，由于快速切换中链路质量的突然降低可能导致MN与前接入路由（PAR）失去连接。因此，本文提出了F-HMIPv6的一个改进方案IF-HMIPv6（Improved Fast Handover Support in Hierarchical Mobile IPv6）。2切换延迟分析基本移动IPv6的切换延迟包括链路层切换（）和网络层切换（）。链路层切换延迟指的是移动节点从物理上离开一个网络到接入到另一个网络所需要的时间。网络层切换延迟包括移动检测延迟（）、转交地址配置（）
7、与重复地址检测延迟和绑定注册延迟（）。移动节点切换时经历的总切换延迟：其中网络切换延迟时间较长，是影响移动IPv6切换性能的主要因素。3分层移动IPv6快速切换方案（F-HMIPv6）分层移动IPv6快速切换方案（F-HMIPv6，Fast Handover Support in Hierarchical Mobile IPv6）的设计思想是在基本移动IPv6协议中同时使用FMIPv6和HMIPv6方案，但又不是对二者的简单组合。HMIPv6协议主要是解决MIPv6协议绑定更新消息（BU）的信令负荷与延迟问题。在HMIPv6中，当MN在一个MAP区域内移动时，只需要向MAP发送绑定更新，而不需
8、要向HA和CN发送。这样，当HA和CN距离MAP的跳数很多时，HMIPv6可以显著的提高切换的性能。但是，对于实时业务来说，HMIPv6仍然需要进一步优化。这是因为HMIPv6所考虑的延迟仅仅是BU的时延，没有考虑到其他因素（如移动检测、转交地址配置等）。而FMIPv6可以减少这两个因素所导致的切换延迟。FMIPv6和HMIPv6具有明显的互补性，二者有机结合，发挥各自的优点，进一步优化切换性能。F-HMIPv6没有引入新的消息，而是对FMIPv6和HMIPv6的原有消息进行了修改。F-HMIPv6的基本切换流程如图1所示。图1 F-HMIPv6的切换流程MN向MAP发送绑定注册所需时间用表示
9、，MAP替MN向本地代理（HA）发送绑定注册所需时间用表示。F-HMIPv6中移动节点在MAP域内的切换延迟为：其中移动节点在MAP域间的切换延迟为：F-HMIPv6域间切换延迟与HMIPv6一样，域内切换延迟显著减小。F-HMIPv6切换中MN与PAR失去连接的概率【5】： 公式（1） 其中表示二层触发时间，即二层触发事件发生到二层交换开始所需的时间；表示一个渐减因子。4改进的分层移动IPv6快速切换方案（IF-HMIPv6）如图1所示，在F-HMIPv6中当MN发送路由请求代理公告（RtSolPr）后必须等待来自MAP的代理路由公告（PrRtAdv），才能生成新的本地转交地址（LCoA）。
10、MAP等收到F-BU后才开始发起快速切换。而在IF-HMIPv6中，MAP可以代替MN生成新的LCoA。这表明MAP不再需要F-BU，我们给RtSolPr消息附加上F-BU选项，这样，一旦MAP收到RtSolPr就可以发起切换了。IF-HMIPv6没有引入新的消息，而是对F-HMIPv6的原有消息中的RtSolPr和PrRtAdv进行了修改。取RtSolPr消息格式保留位中的1bit作为标记“I”，用来通告结点遵循IF-HMIPv6协议，将改进的消息定义为IRtSolPr。F-BU选项请求MAP预先认为它是一个F-BU消息。同样，我们修改PrRtAdv为IPrRtAdv。图2 IRtSolPr
11、消息格式图3 F-BU选项格式图4显示了IF-HMIPv6的切换流程：（1） MN发送IRtSolPr到MAP;（2） MAP收到IRtSolPr后检查“I”标记是否设置，以此来决定遵循F-HMIPv6 还是IF-HMIPv6。如果“I”标记已设置，MAP就代替MN生成一个新的LCoA,并发送IPrRtAdv到MAP；（3） 根据MN收到的IPrRtAdv中的“I”标记决定遵循F-HMIPv6 还是IF-HMIPv6。如果“I”标记已设置，就表示MAP支持IF-HMIPv6，MN只需等待F-BAcK而不用发送F-BU到MAP；（4） NAR收到切换发起（HI）后，通过重复地址检测（DAD）确保
12、新的LCoA唯一并向MAP发送切换确认消息（HAck）；（5） MAP收到HAck后，向MN发送快速绑定更新确认消息（F-BAck）；（6） 当MN连接到NAR后，MN立即向NAR发送快速邻居公告消息（F-NA）。图4 IF-HMIPv6切换流程上述流程中（4）至（6）是与F-HMIPv6一样的。需要注意的是，当MN在发送IRtSolPr之前收到PrRtAdv时，必须遵循F-HMIPv6。IF-HMIPv6中移动节点在MAP域内的切换延迟为：移动节点在MAP域间的切换延迟为：可见，域内、域间切换延迟均显著减小。经过对图1和图4的比较分析，可知（1）公式中的有所减小，因此也减小了。5仿真结果仿真
13、采用NS-2为平台，在802.11基础结构模式下执行，网络拓扑结构及链路特征如图5所示。图5 仿真网络拓扑有线链路的带宽为100Mbp，CN与一个CBR流量发生器连接，以每20ms发送512 bytes的速率发送UDP数据分组。MN接收来自CN的分组，从AR1向AR4移动。网络仿真结果如图6和图7所示。图6显示了同一个MAP内（从AR1到AR2）的切换延迟，图7显示了不同MAP间 （从AR2到AR3）的切换延迟。图6 MN从AR1到AR2的切换延迟图7 MN从AR2到AR3的切换延迟从图中可以看出，随着链路延迟时间的增加，新提出方案的切换延迟比原有F-HMIPv6的延迟缩短了将近20 ms。6
14、结束语本文提出了F-HMIPv6的一种改进方案IF-HMIPv6，并对这两种方案进行了分析比较。仿真结果表明IF-HMIPv6比原有F-HMIPv6具有更好的性能。参 考 文 献 1 D. Johnson, C. Perkin and J. Arkko. Mobility Support in IPv6. IETF RFC 3775, June 2004.2 R. Koodli. Fast Handovers for Mobile IPv6. IETF RFC 4068, July 2005.3 H. Soliman, C. Castelluccia, K. El Malki and L. B
15、ellier. Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management. IETF, RFC 4140, August 2005.4 Hee Young Jung, et al. Fast Handover for Hierarchical MIPv6（FHMIPv6）.IETF draft-jung-mobopts-fhmipv6-00.txt, 2005.5 Dong SU, Sang-Jo YOO, Fast Handover Failure-Case Analysis in Hierarchical Mobile IPv6 Networks, IECE TRANS. OMMUN, 2005.
