基于移動預測的FMIPv6切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于移動預測的FMIPV6切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展也促進了國際上WIFI接入熱點的建設(shè)熱潮。然而移動節(jié) 點在兩個無線AP之間的切換時延無法滿足類似于網(wǎng)絡電話等高實時性要求App的性能需 求。為了實現(xiàn)移動設(shè)備的無縫切換，給用戶提供更好的無線上網(wǎng)體驗，IETF制定了一種能 夠解決IP移動性問題的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議--移動IPv6(MobileIPv6)協(xié)議，它可以使得移動 設(shè)備無論處于IPv6網(wǎng)絡何處始終可以和通信節(jié)點進行連續(xù)的通信。移動IPv6協(xié)議中主要 涉及以下專業(yè)術(shù)語和簡寫：
[0003] (1)、移動節(jié)點（MobileNode，以下簡稱 MN)
[0004] 指移動IPv6主機，就是能夠在接入點改變的情況下不需要改變其IPv6地址，憑借 其家鄉(xiāng)代理仍然能與其他節(jié)點進行通信；
[0005] (2)、通信節(jié)點（CorrespondentNode，以下簡稱 CN)
[0006] 網(wǎng)絡中能夠和麗進行通信的任何節(jié)點；
[0007] (3)、家鄉(xiāng)代理（HomeAgent，以下簡稱HA)
[0008] 位于MN家鄉(xiāng)鏈路上用于記錄移動節(jié)點注冊信息和IP地址的路由器；當切換發(fā)生 時，家鄉(xiāng)代理攔截發(fā)往移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的數(shù)據(jù)分組，并利用隧道機制將其轉(zhuǎn)發(fā)到MN正在 使用的地址；
[0009] (4)、轉(zhuǎn)交地址（Care-ofAddress，以下簡稱 CoA)
[0010] 是指外地鏈路通過移動節(jié)點的接口標識符和外地子網(wǎng)前綴信息分配給移動節(jié)點 的全局單播可路由地址，用以標識移動節(jié)點的當前位置信息。
[0011] (5)、家鄉(xiāng)地址（HomeAddress，以下簡稱 HoA)
[0012] 切換前移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路上分配的永久單播地址。
[0013] (6)、接入路由器（AccessRouter，以下簡稱AR)
[0014] 麗在IPv6網(wǎng)絡中連接的路由器。
[0015] 在移動IPv6協(xié)議中，MN利用兩個不同的IPv6地址來區(qū)分身份標識和位置標識。 當MN處于本地鏈路時就與普通IPv6 -樣，只使用它的家鄉(xiāng)地址（HoA);當MN移動到外地 鏈路時，則使用HoA來標識其身份，用CoA來標識其當前位置；移動IPv6通過網(wǎng)絡層實現(xiàn)， 對上下層透明，因此應用層和傳輸層協(xié)議不會受到節(jié)點位置和地址配置變化的影響。移動 IPv6協(xié)議是在IPv6網(wǎng)絡基礎(chǔ)上對節(jié)點移動性管理的補充。
[0016] 總體來說，標準移動IPv6協(xié)議的原理可以歸納如下：
[0017] (1)、路由器通過廣播消息通知各節(jié)點是否能夠擔任家鄉(xiāng)代理；
[0018] (2)、MN根據(jù)家鄉(xiāng)代理信息，選擇一個家鄉(xiāng)代理路由器進行注冊；
[0019] (3)、注冊之后，此路由器就成為麗的家鄉(xiāng)代理HA，維護一個麗家鄉(xiāng)地址HoA和 轉(zhuǎn)交地址CoA的對照表，對于發(fā)往MN家鄉(xiāng)地址HoA的報文，HA根據(jù)對照表發(fā)往事實上的轉(zhuǎn) 交地址CoA，這使得上層應用看到的通信過程是透明的，因此這一過程被稱為"三角路由"過 程；
[0020] (4)、麗向CN進行回復時會以轉(zhuǎn)交地址CoA作為源地址，同時附帶家鄉(xiāng)地址HoA。 之后對方通信節(jié)點CN的報文目的地址使用轉(zhuǎn)交地址CoA，但附帶內(nèi)容為家鄉(xiāng)地址HoA的路 由選擇頭，保證如果MN移動的話還能發(fā)送成功。此過程省略掉"三角路由"過程，因此被稱 為"路由優(yōu)化"；
[0021] (5)、在麗切換時，會通過向原來的基站發(fā)送重定向報文，使得它能夠被重新找 到。
[0022] 移動IPv6協(xié)議設(shè)計的初衷就是為了減小移動節(jié)點在接入路由器之間切換所產(chǎn)生 的時延，實現(xiàn)平滑切換，因此切換過程部分是整個協(xié)議的重中之重。而移動IPv6協(xié)議整個 切換過程可以分為層二切換（L2Handover)以及層三切換（L3Handover)兩個部分。其中， 層二切換也叫做鏈路層切換，是指移動節(jié)點從原鏈路斷開并鏈接到新鏈路的過程。而層三 切換則又稱網(wǎng)絡層切換，指的是當移動節(jié)點進入新接入路由器的覆蓋范圍時會接收到路由 器通告報文，然后移動節(jié)點利用報文中的子網(wǎng)前綴信息進行地址自動配置過程生成一個新 的CoA，最后向HA以及CN發(fā)送BU消息。層三切換時延在整個切換延時中所占比重最大， 它又包括如下四個部分：（1)移動檢測（MovementDetection，以下簡稱MD):移動檢測是指 MN檢測自身所在鏈路是否已經(jīng)更改。在標準移動IPv6協(xié)議中，移動節(jié)點使用IPv6鄰居發(fā) 現(xiàn)機制（NeighborDiscoveryProtocol)來實現(xiàn)移動檢測過程。此機制使得移動節(jié)點既可以 主動地向路由器發(fā)送路由器請求消息（RouterSolicitation，以下簡稱RS)來確定是否還 連接在當前路由器上，也可以通過接收到的路由器通告（RouterAdvertisement，以下簡稱 RA)消息來判斷是否已經(jīng)進入新的路由器覆蓋范圍。（2)轉(zhuǎn)交地址配置：通過移動檢測發(fā)現(xiàn) 移動節(jié)點已經(jīng)發(fā)生移動之后，移動IPv6協(xié)議要求移動節(jié)點能夠通過地址自動配置協(xié)議生 成新的CoA來標明自身的當前位置。移動IPv6協(xié)議中的地址自動配置協(xié)議又可以分為無 狀態(tài)和有狀態(tài)兩種情況，其中無狀態(tài)地址自動配置指的是移動節(jié)點根據(jù)自身所在子網(wǎng)前綴 信息以及網(wǎng)絡接口標識來直接生成轉(zhuǎn)交地址；（3)重復地址檢測：新轉(zhuǎn)交地址生成之后，為 了判斷在當前網(wǎng)絡中是否已有其他節(jié)點使用該地址，需要在使用之前對新轉(zhuǎn)交地址進行唯 一性檢測，這一過程被稱作重復地址檢測；在DAD過程中，移動節(jié)點以新轉(zhuǎn)交地址作為目的 地址，向當前鏈路發(fā)送鄰居請求報文（NeighborSolicitation，以下簡稱NS)，如果該地址 目前是唯一的，則移動節(jié)點不會收到任何響應報文；若移動節(jié)點接收到來自其他節(jié)點的響 應報文，則說明此地址已被使用，需要重新分配轉(zhuǎn)交地址然后再進行DAD過程。在新的轉(zhuǎn)交 地址能夠使用之前，移動節(jié)點與通信對端之間的通信會中斷，因此DAD過程會造成較大的 切換延時；(4)綁定更新過程（BindingUpdate，以下簡稱BU):新轉(zhuǎn)交地址通過唯一"性檢測 后，移動節(jié)點向HA和CN發(fā)送BU消息。HA接收到BU消息后更新其綁定緩存列表，完成麗 家鄉(xiāng)地址和新轉(zhuǎn)交地址之間的綁定；之后，對于發(fā)往MN家鄉(xiāng)地址的報文，HA根據(jù)綁定緩存 列表發(fā)往事實上的轉(zhuǎn)交地址CoA。
[0023] 另一方面，CN接收到BU消息后同樣也會更新綁定緩存列表，并向MN回復BAck消 息。之后通信節(jié)點CN的報文目的地址直接使用麗的轉(zhuǎn)交地址CoA，實現(xiàn)了麗與CN間通信 的路由優(yōu)化過程。
[0024] 快速移動IPv6協(xié)議（以下簡稱FMIPv6協(xié)議）是一種基于層二觸發(fā)（以下簡稱L2) 的預切換技術(shù)，當L2觸發(fā)預測到切換將要發(fā)生時，在保持MN與當前網(wǎng)絡通信的情況下，為 其提供新的接入點信息和相應的子網(wǎng)信息，從而提前進行轉(zhuǎn)交地址配置和DAD過程，MN到 達新的網(wǎng)絡后可直接使用新配置的CoA進行通信，從而減少層三切換時延，提高通信的實 時性。FMIPv6協(xié)議的切換過程可以總結(jié)為三個階段：
[0025] 第一個階段是基于鏈路層的切換預測和切換初始化過程；在此過程中，MN檢測到 將要發(fā)生切換，利用RtSolPr消息和PrRtAdv消息預先完成新轉(zhuǎn)交地址的配置以及DAD檢 測過程，新轉(zhuǎn)交地址即可在MN進入NAR區(qū)域后直接使用；
[0026] 第二個階段是前接入路由器（PreviousAccessRouter，以下簡稱PAR)與新接入路 由器（NewAccessRouter，以下簡稱NAR)間隧道建立以及執(zhí)行綁定更新的過程；當MN切換 到新的網(wǎng)絡以后，首先利用FBU消息執(zhí)行綁定更新過程，然后通過HI及Hack消息在PAR與 NAR之間建立一條雙向隧道，用于轉(zhuǎn)發(fā)綁定更新過程中發(fā)往MN的數(shù)據(jù)包，最后通過發(fā)送FBA 消息完成綁定更新過程；
[0027] 最后一個階段則是轉(zhuǎn)發(fā)緩存的數(shù)據(jù)分組的過程;MN通過發(fā)送FNA消息通知PAR當 前已經(jīng)連接至NAR，之后PAR開始將緩存的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到NAR。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種基于移動預測的 FMIPv6切換方法，該方法能有效消除層二觸發(fā)切換帶來的負面影響。
[0029] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于移動預測的FMIPv6切 換方法，其特征在于：增加如下消息類型