摘 要：Mobile IP是為了滿足移動節(jié)點在移動中保持其連接性而設(shè)計的。Mobile IP現(xiàn)在有兩個版本，分別為Mobile IPv4(RFC 3344，取代了RFC 3220，RFC 2002)和Mobile IPv6(RFC 3775)。目前廣泛使用的仍然是Mobile IPv4。文章發(fā)表在《中國管理信息化》上，是電子工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：移動IP,切換,切換時延

　　移動IP通過擴展現(xiàn)有的“ICMP路由器發(fā)現(xiàn)”機制來實現(xiàn)代理發(fā)現(xiàn)。代理發(fā)現(xiàn)機制檢測移動節(jié)點是否從一個網(wǎng)絡(luò)移動到另一個網(wǎng)絡(luò)，并檢測它是否返回歸屬鏈路。當(dāng)移動節(jié)點移動到一個新的外埠鏈路時，代理發(fā)現(xiàn)機制也能幫助它發(fā)現(xiàn)合適的外埠代理。

　　切換是無線網(wǎng)絡(luò)的重要特征，切換機制的性能直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的性能。移動IP己經(jīng)提供了切換過程，但是在某些情況下不適合支持實時應(yīng)用程序。研究切換的目的是要減少切換的延遲和丟包率，使得移動IP能很好的處理運行實時應(yīng)用的移動節(jié)點的移動問題。

　　移動節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)切換過程中，移動IP的切換時延可以表示為

　　T handover二T md+T reg (1)

　　這里Tmd為移動檢側(cè)的時延，T reg為移動節(jié)點注冊時延。注冊時延根據(jù)不同的移動IP協(xié)議有所不同。后面根據(jù)不同的協(xié)議流程詳細描述。移動IP定義了三種移動檢測算法，分別是LCS (Lazy Cell Switching)，前綴匹配PM(Prefix Matching), ECS (Eager Cel Switching)。根據(jù)不同的移動檢測算法Tmd的差別將很大。

　　下面詳細介紹這三種移動檢測的方法。根據(jù)LCS的特點，移動節(jié)點與家鄉(xiāng)代理注冊以后一直保持CoA有效直到代理的生存時間超時(RFC2002中建議的代理生存時間為3倍的公告間隔).這種情況發(fā)生在移動節(jié)點連續(xù)3次沒有收到它當(dāng)前注冊的代理的代理公告時MN才進行代理請求并向HA注冊新的CoA，如果二層支持的話MN將接收到不同的代理公告。

　　PM網(wǎng)絡(luò)前綴匹配法與LCS基本相同，所不同的是它在代理公告中加入前綴長度擴展，該擴展中包括代理的IP地址的網(wǎng)絡(luò)前綴，根據(jù)它MN可以判定是否兩個代理公告是從同一個子網(wǎng)接收的。ECS同LCS算法不同，它假設(shè)MN移動方向改變較慢時，移動節(jié)點一旦發(fā)現(xiàn)一個新的代理公告就發(fā)生切換。因此，在移動檢測方面M1Pv4和MIPv6是一致的。

　　1 移動I Pv4切換時延分析

　　前面我們了解到在移動檢測方面即Tmd中MIPv4和IPv6是一致的，這里重點考慮切換時延公式(1)后一部分的詳細分析，即T reg。

　　移動I Pv4為移動節(jié)點到家鄉(xiāng)代理的注冊定義了兩種不同的過程，在這里我們以通過外地代理轉(zhuǎn)發(fā)移動節(jié)點的注冊請求此注冊過程進行分析：

　　外地代理注冊過程需要下面4個消息:

　　(1)移動節(jié)點發(fā)送注冊請求到預(yù)期的外地代理，開始注冊過程;

　　(2)外地代理處理注冊請求，然后把它轉(zhuǎn)發(fā)到家鄉(xiāng)代理;

　　(3)家鄉(xiāng)代理發(fā)送注冊應(yīng)答到外地代理，同意或者拒絕這個請求:

　　(4)外地代理處理注冊應(yīng)答，把處理的結(jié)果告知移動節(jié)點。

　　假設(shè)FA與MN之間的鏈路跳數(shù)為無線鏈路1跳，根據(jù)圖1，將MIPv4切換過程的時延分解如下:TMadv表示移動節(jié)點發(fā)送注冊請求消息在無線鏈路上的一跳的時延，TMP，TFP和T HP分別表示MA, FA和HA處理注冊報文的時間，T MFreq表示MN發(fā)送注冊請求到FA的鏈路延遲，T FHreq表示FA處理完注冊請求后轉(zhuǎn)發(fā)給HA的注冊請求的鏈路延時，同樣對于注冊響應(yīng)延時分別為T HFack和丁FMack。這樣MIPv4的注冊時延表示為

　　T handover=T md+T reg (1)

　　根據(jù)上面的假設(shè)，T reg表示為

　　T reg二T MFreq+T FP+T FHreq+T HP+T HFack+T FP+T FMack+T MP (2)

　　當(dāng)為ECS檢測機制時

　　T md=x/2 (3)

　　其中的x表示為發(fā)送代理公告的時間間隔。

　　根據(jù)(2), (3)，式(1)式可以表示為:

　　Thandover=x/2+TMFreq +T Fp +T FHreq+T HP十T HFack+T FP十T FMack+Tmp (4)

　　MIPv4切換后與通信對端的通信的數(shù)據(jù)包的傳輸時延為:

　　T delay=T ch十T hf十T fm (5)

　　其中Tch為通信對端到家鄉(xiāng)代理的傳輸時延，T hf為家鄉(xiāng)代理到外地代理的傳輸時延，T fm為外地代理到移動節(jié)點的時延。從中可以看出MIPv4的切換機制存在的三角路由問題，對時延要求比較高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，MIPv4的切換機制不能保證很好的服務(wù)質(zhì)量。

　　2 移動I Pv6切換時延分析

　　連接到外地鏈路后，通過常規(guī)的I Pv6無狀態(tài)或有狀態(tài)的自動配置機制，移動節(jié)點可以獲得一個或多個轉(zhuǎn)交地址。只要移動節(jié)點一直連接到這個外地鏈路，目的地址是這個轉(zhuǎn)交地址的分組都會被轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點。

　　移動節(jié)點在外地網(wǎng)絡(luò)獲得轉(zhuǎn)交地址后，需要向家鄉(xiāng)代理申請注冊，為移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)代理上建立“綁定”.移動節(jié)點首先向家鄉(xiāng)代理發(fā)送“綁定更新”消息中請求注冊，家鄉(xiāng)代理則通過一個“綁定確認”消息對移動節(jié)點的請求進行應(yīng)答。隨后，移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理使用“代理鄰居發(fā)現(xiàn)”機制，在家鄉(xiāng)鏈路上截取目的地址是移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的所有IPv6分組，并通過隧道將它們轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點的主轉(zhuǎn)交地址。

　　在隧道中，家鄉(xiāng)代理對數(shù)據(jù)分組使用IPv6封裝，把移動節(jié)點的主轉(zhuǎn)交地址放在外層I Pv6報頭的目的地址字段。同時在移動I Pv6中，路由優(yōu)化是移動IPv6協(xié)議的基本功能部分。移動IPv6允許通信對端發(fā)出的分組直接路由到移動節(jié)點，不必通過家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)，解決了在基本移動I Pv4協(xié)議中的三角路由的問題。

　　在切換發(fā)生后，如果不考慮安全機制移動節(jié)點可以對支持移動I Pv6的通信對端發(fā)送綁定更新。切換過程如圖2所示。

　　假設(shè)同IPv4，根據(jù)圖2將MIPv6切換過程的時延分解如下：T Mbu:表示移動節(jié)點發(fā)送注冊請求消息在鏈路上的時延(它包含兩個部分一部分是無線鏈路的時延，另一部分是有線鏈路的時延); T MP和T HP分別表示MN和HA、處理注冊報文的時間;Tmba。表示HA發(fā)送注冊應(yīng)答到MN的鏈路延遲(同樣也是包含兩部分鏈路傳輸延時)。這樣MIPv6的切換時延表示為

　　T handover = T md+T reg (1)

　　將假設(shè)條件代入(1)式:

　　T handover== T md+Tmbu+Tmp+T Mba+Thp (6)

　　同時Tmbu，和Tmba都包含兩個部分:有線和無線鏈路傳輸延時，其中下標(biāo)w表示無線鏈路;下標(biāo)!表示有線鏈路:

　　Tmbu=T Mbuw +T Mbu! (7)

　　Tmba=T Mbaw +T Mba! (8)

　　將(7)式和(8)式代入(6)式

　　T handover=T md+T Mbuw+T Mbu!+TMP+T Mbaw+T Mba! +Thp (9)

　　使用路由優(yōu)化機制后與通信對端通信的傳輸時延為

　　T delay=T cm (10)

　　當(dāng)移動節(jié)對與通信對端完成了綁定更新的操作，數(shù)據(jù)傳輸就是正常的傳輸時延。

　　3 結(jié)束語

　　相對于移動IPV4，在移動IPV6協(xié)議的基礎(chǔ)上，切換延遲有一定的優(yōu)越性，切換性能也就相對地提高，以至在此基礎(chǔ)上提出的移動IPV6快速切換，層次性移動IPV6管理模型等都從各種不同的角度對切換性能進行了改進。

　　通信方向論文期刊發(fā)表推薦：《中國管理信息化》由吉林省新聞出版局主管，并由吉林科學(xué)技術(shù)出版社主辦。續(xù)《中國會計電算化》的更名后版本，創(chuàng)刊于1998年7月1日。《中國管理信息化》將延續(xù)《中國會計電算化》的辦刊方向，其內(nèi)容將繼續(xù)以財務(wù)會計信息化為核心內(nèi)容，并逐步向全面的管理信息化領(lǐng)域擴展。

　　參考文獻

　　1 王雋峰.移動IP技術(shù)在WCDMA分組域中的應(yīng)用.IP Technology.

　　2 [美]Douglas E.Comer著.Internetworking With TCP/IP.

　　3 [美]Solomon JD著，裘曉峰等譯.移動IP.北京機械工業(yè)出版社