专利名称：无线互联网中IPv6的移动管理选择方法
技术领域：
无线互联网中IPv6的移动管理选择方法属于IP网络的服务质量控制领域。
背景技术：
移动业务需求的高速增长促进了无线/移动网络的快速发展，现有的无线接入技术有多种，不同的无线接入技术有其不同的特征和适用范围，这使得各种无线接入技术互相不可替代，因此，实现各种无线接入技术的融合、充分利用不同无线接入技术的互补优势为移动用户提供最佳的服务模式，成为未来网络的发展趋势。为了实现各种无线接入技术的融合，需要一种统一的平台来连接不同的无线接入网，以实现它们之间的互通。由于IPv6网络不仅具有兼容性、灵活性以及强大的业务扩展能力，还有巨大地址空间的优势，因此IPv6网络成为统一平台的首选。
虽然IPv6网络具有诸多优势，但它不具备移动性，这一缺陷使得当移动主机MH从一个无线接入网络漫游到另一个无线接入网络时，无论这两个网络所使用的无线接入标准是否一致，都会由于路由失效而导致通信中断。为了解决这个问题，研究者们提出了移动管理方案，主要分为两大类宏移动管理方案和微移动管理方案。其中，宏移动管理方案的代表协议是移动IPv6协议MIPv6，而微移动管理方案的代表协议是层次移动IPv6协议HMIPv6。MIPv6和HMIPv6的作用是当MH在不同的接入网络切换时，对端主机无需获知MH的当前位置，也能将分组正确地发送给MH。但是在不同的主机的移动特性和业务特性下，MIPv6和HMIPv6表现出不同的性能，其差异主要体现在不同的平均注册时延和平均分组传输时延，这里的平均注册时延是MH执行MIPv6或HMIPv6所规定的注册过程的时延的平均值，而平均分组传输时延是将分组按照MIPv6或HMIPv6所规定的方式传输给MH的时延的平均值。此外，当HMIPv6作为移动管理方案时，在不同的主机的移动特性和业务特性下，选择不同的移动锚点MAP--HMIPv6协议中用于完成区域移动管理的功能实体，和不同的MAP区域范围，即一个MAP所管辖的接入路由器AR的数目，也会造成不同的平均注册时延和平均分组传输时延。如何根据MH的移动特性和业务特性，选择最佳的IPv6移动管理方案，并在确定选择HMIPv6作为移动管理方案时，选择最佳MAP和最优MAP区域范围，使得用户的平均注册时延和平均分组传输时延达到最小，是本发明所要解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种能减少平均注册时延和平均分组传输时延的IPv6的移动管理方案的选择方法。
本发明的特征在于，它依次含有以下步骤步骤(1.)在移动主机MH中初始化三个变量OM＝0，OK＝0以及OC＝100，其中，OM用于记录所选择的移动锚点MAP的序号，OK用于记录最优MAP区域范围，而OC用于记录最小代价差；需要解释的一些概念如下MAP是层次移动IPv6协议HMIPv6中用于完成区域移动管理的功能实体；MAP区域范围是一个MAP管辖的接入路由器AR的个数；代价差＝HMIPv6的代价CH-移动IPv6协议MIPv6的代价CM，而CH和CM的定义为CH＝DH+TH，其中，DH是HMIPv6的平均注册时延，即MH执行HMIPv6协议中规定的注册过程所需要的时延的平均值；TH是HMIPv6的平均分组传输时延，即根据HMIPv6协议所述的分组传输方式将分组转发给MH的时延的平均值；DH和TH的计算如下DH＝((2K-1)×Dintra+(2N-2K-1)×Dinter)/((2N-2)×T)TH＝α×(A×K+μ×lHA-AR+lw)上两式中，K是MAP区域范围；N是MH在移动过程中最多可接入的AR的数量，设为30；T是MH驻留AR的平均时间；Dintra是MH在MAP区域范围移动时，执行一次注册过程所需的时延，而Dinter是MH在MAP区域间切换时，执行一次注册过程所需的时延，这里的MH在MAP区域间切换是指MH从一个MAP所管辖的AR切换到另一个MAP所管辖的AR，Dintra和Dinter的计算如下Dintra＝2lw+2μ×lMAP-ARDinter＝4lw+2μ×(lHA-AR+lMAP-AR)其中，lw是无线链路的平均传输时延，设为0.0016秒，而μ是在有线网络中两个相邻路由器之间的平均传输时延，设为0.008秒，lMAP-AR是从MAP到AR之间的路由器数，lHA-AR是从家乡代理HA到AR之间的路由器数，其中，HA是HMIPv6和MIPv6中完成协议功能均需部署的功能实体，主要用于记录所有移动主机的当前位置；lMAP-AR和lHA-AR的值根据MH收到的分组报头的TTL域来确定，TTL值在分组的发送源端被设为0，每经过一个路由器，该值就会加1，因此MH根据该值来确定分组传输时所经过的路由器数目，从而确定lMAP-AR和lHA-AR的值；在TH中，α是MH的平均分组到达率，A是系数，设为0.008；CM＝DM+TM，其中，DM是MIPv6的平均注册时延，即MH执行MIPv6协议中规定的注册过程所需要的时延的平均值；TM是MIPv6的平均分组传输时延，即根据MIPv6协议所述的分组传输方式将分组转发给MH的时延的平均值；DM和TM的计算如下
DM＝2lw+2μ×lHA-ARTM＝α×(μ×lHA-AR+lw)从上述代价差的定义来看，代价差实际上是MAP区域范围K、平均分组到达率α和MH驻留接入路由器AR的平均时间T的函数，这样，在得到α和T的情况下，最优MAP区域范围是在α×(A×K)＜δ的条件下，使得代价差最小的MAP区域范围，这里的α×(A×K)实际上代表了MAP处理分组的时延，δ是时延限制；而最小代价差是将最优MAP区域范围带入代价差函数所得到的值；步骤(2.)当MH即将切换时，它判断平均分组到达率α和MH驻留接入路由器AR的平均时间T是否发生变化，如果α和T中只要任意一个参数发生了变化，则转向步骤(4.)，否则转向步骤(3.)所述的α是每秒到达MH的分组数的平均值，T是MH驻留AR的时间的平均值，这两个参数由MH根据历史信息经统计分析得到，为了得到这两个值，MH将时间分为等长的时段，时段长为20秒，然后根据以往时段每秒到达MH的分组的平均值和以往时段MH驻留AR的时间的平均值来确定当前时段的α和T；步骤(3.)如果MH即将切换到的AR并不属于当前的MAP的管辖，则转向步骤(4.)，否则，MH在切换后继续采用与切换前相同的移动管理方案，这里的MAP区域是指MAP所管辖的AR的集合；步骤(4.)MH根据α和T，计算能感知的所有MAP的最优MAP区域范围和最小代价差，所述的能感知的所有MAP是指MH通过AR发出的路由器通告消息获知的网络中存在的MAP；步骤(5.)令MH能感知的第i个MAP的最优MAP区域范围为Kopt(i)，最小代价差为CT(i)，i＝1，2，…，M，M是MH能感知的MAP的数目，若CT(j)最小，j∈{1，2，...，M}，则OM＝j；OK＝Kopt(j)；OC＝CT(j)；步骤(6.)MH判断OC是否大于0，如果是，则说明HMIPv6的最优性能也不及MIPv6的性能好，因此采用MIPv6作为移动管理方案，否则转向步骤(7.)；步骤(7.)MH采用HMIPv6作为移动管理方案，所选的MAP序号为OM，最优MAP区域范围为OK。
图1.本发明的处理流程图；图2.OC随MH驻留AR的平均时间T的变化；--------T＝100.0——T＝500.0 T＝1500.0
图3.OC随平均分组到达率α的变化；---------α＝0.05——α＝0.8 α＝1.5图4.HMIPv6的代价随区域范围变化的曲线图；----区域范围＝最优MAP区域范围——区域范围＝5 区域范围＝10图5.本发明的应用示例图。
具体实施例方式
IPv6的移动管理方案可以使MH的网络接入点变化不会影响对端主机使用固定的IP地址与之通信，它主要分为宏移动管理方案和微移动管理方案两大类。作为宏移动管理方案的典型代表协议MIPv6和作为微移动管理方案的典型代表协议HMIPv6，在不同的移动主机的移动特性和业务特性下，表现出不同的性能。此外，当HMIPv6作为移动管理方案时，在不同的移动主机的移动特性和业务特性下，选择不同的移动锚点MAP和不同的MAP区域范围时，也会造成不同的平均注册时延和平均分组传输时延。设计一种根据移动主机的移动特性和业务特性，在MIPv6和HMIPv6之间选择最佳的方案作为主机的移动管理方案，并在确定选择HMIPv6作为移动管理方案时，选择最佳MAP和最优MAP区域范围，使得用户的平均注册时延和平均分组传输时延达到最小，是本发明所要解决的关键问题。
在本发明的描述中，MH的移动特性由MH驻留AR的平均时间T来反映，T越小，MH的移动速度越快，反之，MH的移动速度越慢；MH的业务特性由平均分组到达率α来反映，α越大，MH的业务量越大，反之，MH的业务量越小。
每个MH需要保存三个变量OM，OK和OC。其中，OM用于记录所选择的MAP的序号，OK用于记录最优MAP区域范围，而OC用于记录最小代价差。代价差＝HMIPv6的代价CH-移动IPv6协议MIPv6的代价CM，代价差是MAP区域范围、α和T的函数，在得到α和T后，最优MAP区域范围是在α×(A×K)＜δ的条件下，使得代价差最小的MAP区域范围，这里的α×(A×K)实际上代表了MAP处理分组的时延，δ是时延限制，δ＝0.15；而最小代价差是将最优MAP区域范围带入代价差函数所得到的值。
当MH即将切换时，它判断是否存在以下三种情况1)T变化；2)α变化；3)MH即将切换到的AR并不属于当前的MAP的管辖。如果这三种情况都没有发生，则MH在切换后依然采用原来的移动管理方案。只要以上三种情况有一种出现，则MH会计算它能感知的所有MAP的最优MAP区域范围和最小代价差，令MH能感知的第i个MAP的最优区域范围为Kopt(i)，最小代价差为CT(i)，i＝1，2，…，M，M是MH能感知的MAP的数目，若CT(j)，j＝1，2，…，M最小，则OM＝j；OK＝Kopt(j)；OC＝CT(j)。若OC＞0，则说明HMIPv6的最优性能也不及MIPv6的性能好，此时MH采用MIPv6作为移动管理方案，否则MH采用HMIPv6作为移动管理方案，所选的MAP序号为OM，最优MAP区域范围为OK。
本发明的处理流程图见图1.
本发明的应用示例图见图5.
本发明根据移动主机的移动特性和业务特性，在MIPv6和HMIPv6之间选择最佳的方案作为主机的移动管理方案，并在确定选择HMIPv6作为移动管理方案时，提出了选择最佳MAP和最优MAP区域范围的方法，从而实现了减少平均注册时延和平均分组传输时延的目的。
权利要求
1.无线互联网中IPv6的移动管理选择方法，其特征在于，该方法依次含有以下步骤步骤(1.)在移动主机MH中初始化三个变量OM＝0，OK＝0以及OC＝100，其中，OM用于记录所选择的移动锚点MAP的序号，OK用于记录最优MAP区域范围，而OC用于记录最小代价差；需要解释的一些概念如下MAP是层次移动IPv6协议HMIPv6中用于完成区域移动管理的功能实体；MAP区域范围是一个MAP管辖的接入路由器AR的个数；代价差＝HMIPv6的代价CH-移动IPv6协议MIPv6的代价CM，而CH和CM的定义为CH＝DH+TH，其中，DH是HMIPv6的平均注册时延，即MH执行HMIPv6协议中规定的注册过程所需要的时延的平均值；TH是HMIPv6的平均分组传输时延，即根据HMIPv6协议所述的分组传输方式将分组转发给MH的时延的平均值；DH和TH的计算如下DH＝((2K-1)×Dintra+(2N-2K-1)×Dinter)/((2N-2)×T)TH＝α×(A×K+μ×lHA-AR+lw)上两式中，K是MAP区域范围；N是MH在移动过程中最多可接入的AR的数量，设为30；T是MH驻留AR的平均时间；Dintra是MH在MAP区域范围移动时，执行一次注册过程所需的时延，而Dinter是MH在MAP区域间切换时，执行一次注册过程所需的时延，这里的MH在MAP区域间切换是指MH从一个MAP所管辖的AR切换到另一个MAP所管辖的AR，Dintra和Dinter的计算如下Dintra＝2lw+2μ×lMAP-ARDinter＝4lw+2μ×(lHA-AR+lMAP-AR)其中，lw是无线链路的平均传输时延，设为0.0016秒，而μ是在有线网络中两个相邻路由器之间的平均传输时延，设为0.008秒，lMAP-AR是从MAP到AR之间的路由器数，lHA-AR是从家乡代理HA到AR之间的路由器数，其中，HA是HMIPv6和MIPv6中完成协议功能均需部署的功能实体，主要用于记录所有移动主机的当前位置；lMAP-AP和lHA-AR的值根据MH收到的分组报头的TTL域来确定，TTL值在分组的发送源端被设为0，每经过一个路由器，该值就会加1，因此MH根据该值来确定分组传输时所经过的路由器数目，从而确定lMAP-AR和lHA-AR的值；在TH中，α是MH的平均分组到达率，A是系数，设为0.008；CM＝DM+TM，其中，DM是MIPv6的平均注册时延，即MH执行MIPv6协议中规定的注册过程所需要的时延的平均值；TM是MIPv6的平均分组传输时延，即根据MIPv6协议所述的分组传输方式将分组转发给MH的时延的平均值；DM和TM的计算如下DM＝2lw+2μ×lHA-ARTM＝α×(μ×lHA-AR+lw)从上述代价差的定义来看，代价差实际上是MAP区域范围K、平均分组到达率α和MH驻留接入路由器AR的平均时间T的函数，这样，在得到α和T的情况下，最优MAP区域范围是在α×(A×K)＜δ的条件下，使得代价差最小的MAP区域范围，这里的α×(A×K)实际上代表了MAP处理分组的时延，δ是时延限制；而最小代价差是将最优MAP区域范围带入代价差函数所得到的值；步骤(2.)当MH即将切换时，它判断平均分组到达率α和MH驻留接入路由器AR的平均时间T是否发生变化，如果α和T中只要任意一个参数发生了变化，则转向步骤(4.)，否则转向步骤(3.)所述的α是每秒到达MH的分组数的平均值，T是MH驻留AR的时间的平均值，这两个参数由MH根据历史信息经统计分析得到，为了得到这两个值，MH将时间分为等长的时段，时段长为20秒，然后根据以往时段每秒到达MH的分组的平均值和以往时段MH驻留AR的时间的平均值来确定当前时段的α和T；步骤(3.)如果MH即将切换到的AR并不属于当前的MAP的管辖，则转向步骤(4.)，否则，MH在切换后继续采用与切换前相同的移动管理方案，这里的MAP区域是指MAP所管辖的AR的集合；步骤(4.)MH根据α和T，计算能感知的所有MAP的最优MAP区域范围和最小代价差，所述的能感知的所有MAP是指MH通过AR发出的路由器通告消息获知的网络中存在的MAP；步骤(5.)令MH能感知的第i个MAP的最优MAP区域范围为Kopt(i)，最小代价差为CT(i)，i＝1，2，...，M，M是MH能感知的MAP的数目，若CT(j)最小，j∈{1，2，...，M}，则OM＝j；OK＝Kopt(j)；OC＝CT(j)；步骤(6.)MH判断OC是否大于0，如果是，则说明HMIPv6的最优性能也不及MIPv6的性能好，因此采用MIPv6作为移动管理方案，否则转向步骤(7.)；步骤(7.)MH采用HMIPv6作为移动管理方案，所选的MAP序号为OM，最优MAP区域范围为OK。
全文摘要
本发明属于IP网络的服务质量控制领域，其特征在于依次含有以下步骤当MH即将切换时，它判断是否存在以下情况平均分组到达率或MH驻留AR的平均时间变化，或MH即将切换到的AR不属于当前MAP的管辖。如果这三种情况都没有发生，则MH在切换后采用与切换前相同的移动管理方案，否则MH计算能感知的每个MAP的最优MAP区域范围和最小代价差，记所有MAP的最小代价差的最小值为OC，如果OC大于0，则MH采用MIPv6作为移动管理方案，否则采用HMIPv6作为移动管理方案，并选择OC所对应的MAP和最优MAP区域范围作为区域移动管理实体和MAP区域范围，本发明实现了减少平均注册时延和平均分组传输时延的目的。
文档编号H04L29/06GK101072186SQ20071011892
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者崔勇, 王胜灵 申请人:清华大学