移动Ipv6切换技术研究

龙涛 杜晓露

中国移动通信广东公司东莞分公司 523129

摘要：当代社会，随着手机、PDA和个人电脑等移动设备大量的使用，无线网络能提供给移动用户使用的因特网服务也越来越多，因此，如何将无线移动的接入技术以及IP技术相结合逐渐地成为了互联网及通信界共同重点关注的研究点。

关键词：移动 IPv6；快速切换；标准切换

引言：本文分析了移动Ipv6四种切换方案，重点介绍了切换的研究现状及基本原理等内容。移动Ipv6快速切换方案它是针对标准的移动Ipv6切换其延迟时间比较长这个缺点进行相应的改进，采取的策略为“预先注册”，在链路层切换还没有结束时提前网络层注册，从而使得移动节点能够提前获得新的转交地址，大大减少了等待时间，缩短了整个切换的时间延迟。

一、移动Ipv6协议

移动的IP协议从移动Ipv4发展到了Ipv6这个阶段。Ipv4在设计之初小规模的网络环境到现在已经遍布全球互联网应用这个大规模的交换过程中去，其优点包括互操作性好、易于实现等待，这些都广受好评。但是，因特网的发展迅猛，Ipv4协议也出现了一些问题，譬如服务质量得不到很好的保证、安全问题突出、其地址的严重匮乏等，都已经不能够满足目前的网络应用发展需求。所以，Ipv6协议的应运而生，是顺应潮流所需的。Ipv4协议对于移动的支持只是一部分，而Ipv6协议中，移动却是不可缺少的部分。Ipv6相对于Ipv4一个巨大的优势就在于，其庞大的地址空间，它能够为每一个移动主机分配到一个Ipv6地址。

二、标准MIPv6切换方案

1、MIPv6协议描述

移动的节点从本地的网络进入到外地的网络或者是从一个外地的网络进入到另一个外地的网络时，都需要进行切换的。如果切换所遵循的标准移动IPv6协议不对其进行其他任何的扩展，那么这种切换就被称为标准切换。移动节点的标准切换大概可以分为以下几个步骤来完成：

1.1检测移动

移动的节点从家乡的网络移动到了外地网络或者是從一个外地的网络移动到了另一个外地的网络，这样的行为被称为移动。在移动节点进行移动的过程中，如若发现原先使用的路由器不能够达到，或是检测到另外的一个路由器，这样就可认为是自己已经发生了移动。检测移动的是否发生，是可以通过很多发现机制来实现的。MIPv6主要是通过邻居节点的探测机制进行移动的检测。

1.2移动节点跟家乡代理的绑定过程

移动节点是必须向家乡代理绑定更新的，移动节点向家乡代理发送更新后，注册新的转交地址，然后家乡代理再对转交地址进行一个检测，发送出一个绑定应答，以完成一次绑定的注册过程，注册了之后才能够使用新的转交地址。

1.3如何获取新的转交地址

移动节点发现了自己发生了移动之后，再通过移动机制获取当前所在的子网的前缀，根据这个获取得来的子网前缀再形成新的转交地址。但是需要对这个新形成的转交地址不断地重读进行地址检测，用于验证在该子网中是否还有其他的主机已使用过该地址，来保证该地址在全局的唯一性。新的转交地址一旦形成，就算移动节点还未切换到性的路由器，该转交地址也是已能够投入使用的了。

1.4移动节点跟通信对端的绑定过程

移动的节点在确保了新的转交地址是合法的，并且向家乡代理已注册完成家乡代理及移动节点绑定后，便可随时将这个新转交地址告诉通信对端，这个过程通过向通信对端的发送绑定其更新来实现。移动节点跟通信对端它们之间的绑定主要就是为了优化这两者之间的通信路由，也就是说通信对端跟移动节点它们可以直接地进行通信。

MIPv6的标准切换其传输消息序列如图1-1所示：

2、标准MIPv6存在的问题

由于移动节点其移动一次就需要给家乡代理发送一次绑定更新，然后在家乡代理上注册新的转交地址，再次的移动还需要再一次向家乡代理发送绑定更新，再一次注册新的转交地址。这样的话，主干网络上会有很多注册报文信息，造成冗余信息过多，这样不但浪费了网络资源，还会对网络冲突造成引发，这就会大大降低数据有效传输。当移动的节点不断变换网络，这样的开销就变得更加巨大。还有，当移动的节点在远离家乡的网络的时候，因为还需要家乡代理给移动节点发送数据，这样会造成很大的切换的延迟及严重的丢包率。

图1-1 移动Ipv6标准切换的流程图

三、MIPv6层次切换方案

MIPv6层次切换就是说HMIPv6利用了区域的划分思想，将整个的网络分成很多不同的“域”，一个局域网是一个域，局域网中的一个子网也可以是一个域。每一个域都有着一个移动锚点，这样一个移动锚点充当一个临时家乡代理，用来管理整个域，转发通信对端和移动节点之间的分组数据；这也就是说，忽略了这些区域之间地址位置关系，在逻辑上把他们划分出层次，每一个域内都会有一个代理即移动锚点，各域也是相对的独立的，这些域分了不同级别，它们彼此之间可以是平行同级，当然也有可能是上下级的关系；移动节点在漫游时，若在同个域中的不同接入点间发生切换，这叫做“微移动”；然而相对应的，若移动节点在不同域间移动，这被叫做“宏移动”。移动锚点周期性地发送MAP公告消息，如此移动锚点域中的节点就能够得到移动锚点消息。层次型MIPv6结构示意下图如4-4所示：

图4-4 层次移动Ipv6网络拓扑

四、MIPv6的快速切换方案

1.快速切换的概述

MIPv6的快速切换方案就是在移动Ipv6的标准切换方案基础上对某些消息的格式及信令流程进行改进而得来的，整体上还是要遵循标准切换的大体框架。

下面我们介绍两种切换方案的执行过程：

反应式快速切换方案：移动的节点是只有在连接到nAR了之后才能够发送FBU消息。其信令流程如图2-2：

图2-2 反应式快速切换流程图

预测式快速切换方案：pAR和移动节点有连接，也就是说仍然在原来的链路上时，能发送的快速绑定更新消息FBU，这样在与MN建立起网络连接之前就可以为其转发数据包。其信令流程如图3-3：

图3-3 预测式快速切换流程图

五、快速-层次MIPv6切换方案

1.快速-层次MIPv6切换方案概述

快速-层次MIPv6切换方案它是结合快速切换与层次切换，此方案在实现HMIPv6域的管理时，当移动节点在域中的两个接入路由器间进行切换的时候进行快速切换，期望能够达到更好的切换性能，使得切换的过程中尽可能小影响到整个通信。也就是说，我们在对同一个移动锚点域中移动的节点进行快速切换时，其切换的过程是：当移动的节点移动到新的网络时，接收到此网络路由器定时所发出的邻节点通告报文，我们通过对这其中携带的网络前缀信息及其自身网络地址的比对不难发现自己已发生的移动，并当前“域”跟之前“域”属于同一级关系并且同属于一个移动锚点管辖，这样的话，它接下来就只需向该移动锚点通告切换信息就可以。

2.快速-层次切换方案操作流程如图5-5所示：

图5-5 快速-层次移动Ipv6切换流程图

3.特点及研究现状

快速-层次切换的方案是通过在快速切换的过程中，引入一些新的網络实体---移动锚点，这样就能使得移动的节点在发生切换之后能够在规定的某个域中可以不用多次地向家乡代理跟通信对端进行其当前位置信息的不断更新，这样切换所需的时间就尽可能的变短了，也降低了数据分组的丢失率，并且减少了切换对于服务质量的影响，能够使区域管理的实体移动锚点达到负载的平衡。

我们也还可以对快速的Ipv6切换机制跟层次Ipv6切换机制进行相结合改进：摈弃旧的接入路由器及新的接入路由器间建立起隧道的想法，改变为在移动的锚点与新的接入路由器间建立起隧道。这种改进的切换，移动锚点就能够把目的地址为通信对端数据分组经过隧道直接性地发送给新的接入路由器。当心的接入路由器收到了移动锚点通过隧道而转发出来的数据分组后，将会对这些数据分组拆分，在拆分后进行暂时的缓存。当心的接入路由器接收到的移动节点已完成网络层的连接信息后，就将保存在缓存中的这些个数据分组传送给移动的节点。

六、结束语

本文对移动Ipv6的快速切换存在的部分问题进行分析探讨，提出了一些改善移动Ipv6切换的性能方法，在以后的研究中，我们应该更加注重实践与理论的总结，使移动Ipv6的技术能得到更有力的应用。

参考文献：

[1]李楠.移动Ipv6的移动性管理策略研究[D].杭州：浙江大学，2007，25-30

[2]邱荣嘉.改善阶层移动IPv6网路Handoff的效能[D].广州：国立中山大学，2004，50-64

[3]蒋亮，郭建.下一代网络移动IPv6技术[M].北京.机械工业出版社，2005，50-58

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度标准值（kPa），应通过试验确定；当无试验资料时可按表8.2.3-2和表8.2.3-3取值；D为锚杆锚固段钻孔直径，本工程取D=150mm。

4.锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度（m）计算：

m，式中n和d为锚杆杆体钢筋根数和钢筋直径；?b为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），应由试验确定，当缺乏试验资料时可按表8.2.4取值。

5.锚杆长度的构造规定：锚杆锚固段长度应按上述第1点和第2点进行计算，并取其中大值。同时，土层锚杆的锚固段长度不应小于4.0m，并不宜大于10.0m；岩石锚杆的锚固段长度不应小于3.0m，且不宜大于45D和6.5m，预应力锚索不宜大于55D和8.0m。

结合上述1～5点，本工程抗浮锚杆采用全长粘结型锚杆，长度不小于6.0m，且进入