基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法技术

本发明专利技术公开了基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法，该方法基于层次化移动IPv6快速切换FHMIPv6（Fast Hierarchical Mobile IPv6），将移动节点MN（Mobility Node）在前接入路由器PAR（Previous Access Router）中的转交地址CoA（Care of Address）以及移动锚点MAP（Mobility Anchor Point）与前接入路由器的隧道信息进行缓存，若移动设备再次回到前接入路由器范围，则由MN发送包含缓存信息的信令激活原路由，加快切换速度并减少总的信令开销。

Fast handoff method for mobile IPv6 based on cache mechanism

The invention discloses a fast handoff method for mobile IPv6 based on caching mechanism, which is based on hierarchical mobile IPv6 fast handoff FHMIPv6 (Fast Hierarchical Mobile IPv6) and transfers the handover address CoA (Care of Address) of the mobile node MN (Mobility Node) in the pre-access router PAR (Previous Access Router). And the mobile anchor MAP (Mobility Anchor Point) and the tunnel information of the former access router are cached. If the mobile device returns to the former access router again, the MN sends the signaling containing the cached information to activate the original route, speeding up the handover speed and reducing the total signaling overhead.

【技术实现步骤摘要】
基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法
本专利技术涉及无线网络通信技术，具体涉及基于缓存机制的移动IPv6切换方法。
技术介绍
2001年互联网工程任务组IETF提出了移动IPv6解决了移动终端漫游的问题。当移动节点在家乡网段中时，它与通信节点之间按照传统的路由技术进行通信，不需要移动IPv6的介入。当移动节点移动到外地链路时，移动节点的家乡地址保持不变，同时获得一个临时的IP地址（即转交地址）。移动节点把家乡地址与转交地址的映射告知家乡代理。通信节点与移动节点通信仍然使用移动节点的家乡地址，数据包仍然发往移动节点的家乡网段；家乡代理截获这些数据包，并根据已获得的映射关系通过隧道方式将其转发给移动节点的转交地址。移动节点则可以直接和通信节点进行通信。这个过程也叫做三角路由过程。移动节点也会将家乡地址与转交地址的映射关系告知通信节点，当通信节点知道了移动节点的转交地址就可以直接将数据包转发到其转交地址所在的外地网段。这样通信节点与移动节点之间就可以直接进行正常通信。这个通信过程也被称作路由优化后的通信过程。但是，移动IPv6在切换过程中存在着注册开销过大和丢包率高等问题。2005年7月，IETF提出了快速切换技术——FMIPv6(FastMobileIPv6)，它是对移动IPv6技术的改进，可以缩短移动节点切换过程，减少已有通信连接的中断时间，它通过提前注册以及在新的外地网络切换未完成时，利用前一个网络保持通信的方法实现快速切换。2005年8月，IETF提出了层次化管理技术——HMIPv6（HierarchicalMobileIPv6），引入了移动锚点MAP，其主要思想是在移动节点和家乡代理之间增加若干不同级别的位置代理。当移动节点从一个子网移动到另一个子网时，只是更新相关级别的位置代理，而不是更新家乡代理和相应的通信节点，从而达到减少切换延迟的目的。有学者将这两种技术结合起来，提出了层次化移动IPv6快速切换（FHMIPv6）技术，将提前注册的快速切换技术用于层次化移动IPv6中，综合两种技术的优点，加快切换过程。但两种技术的简单整合会带来路由绕道的新问题，加大了切换延迟。此外，如果移动节点做乒乓运动，则每次切换时都需要重新获取转交地址并在移动锚点和接入路由器间建立隧道，加大系统开销，降低了切换速度。
技术实现思路
针对层次化移动IPv6快速切换方案中存在的不足，从减少移动节点信令交互、减少切换延迟、充分利用已有资源和优化路由的角度，本专利技术公开了基于层次化移动IPv6快速切换的改进方案IFHMIPv6（ImprovedFastHierarchicalMobileIPv6）。该方案提出通过在移动节点和移动锚点上添加缓存项和定时器对移动节点在前接入路由器中的转交地址以及移动锚点与前接入路由器之间的隧道信息进行限时缓存，实现资源预留，以期达到当移动节点再次回到前接入路由器范围时无需重新配置转交地址和建立隧道，而直接利用缓存资源达到减少切换延迟的目的。此外，利用移动锚点收集域中各接入路由器负载信息，并定期与邻域移动锚点进行交换，可以使移动锚点能按照负载均衡或最小切换时间等原则为准备切换的移动节点选择合适的新路由，以优化路由。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下。基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法，包括如下步骤：Step1：移动锚点MAP（MobilityAnchorPoint）域内的接入路由器AR(AccessRouter)周期性地向MAP发送自己的负载状态信息LS（LoadStatus），存入路由器负载表，并定期同邻域的移动锚点MAP交换信息；所述路由器负载表包括5个字段：路由标志，路由所属移动锚点域的标志，流量信息，会话数，备用字段；Step2：移动节点MN（MobileNode）根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，判断该链路是否属于当前移动锚点MAP所属区域，如果是，发送一个代理路由器请求消息RtSolPr（RouterSolicitationforProxy）到MAP，请求关于新接入路由器NAR（NewAccessRouter）及移动节点MN的新链路转交地址NLCoA（NewOn-linkCareofAddress）的信息；如果不是，转去Step11；所述链路层预测机制是指在链路层中使用网络扫描等方法获取网络中的链路信息，从而预测移动节点是否将进入新的链路；Step3：移动锚点MAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，按照负载均衡或最小切换时间等原则为移动节点MN选择一个合适的新接入路由器NAR（NewAccessRouter），然后向MN返回一个包含NAR相关信息的代理路由器通告消息PrRtAdv（ProxyRouterAdvertisement）；Step4：移动节点MN根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC（Care-ofAddressandTunnelCache），看其中是否存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，若没有，则利用PrRtAdv中的信息配置一个新的链路转交地址NLCoA；所述地址及隧道缓存表CoATC包括6个字段：移动节点的区域转交地址，移动锚点端口号，前接入路由器的链路转交地址，前接入路由器端口号，定时器，生存时间；此后按照移动IPv6快速切换即FMIPv6切换方案进行转交地址配置和绑定更新操作，此过程为标准过程，发送的信令包括快速绑定更新FBU（FastBindingUpdate）、切换发起HI（HandoverInitiate）、切换确认HAck（HandoverAcknowledge）和快速绑定确认FBack（FastBindingAcknowledgment），详见互联网标准IETFRFC5568；若有，转去Step10处理；Step5：移动节点MN到达新接入路由器区域后，发送一个快速邻居公告消息FNA（FastNeighborAdvertisement）给新接入路由器NAR告知NAR本移动节点已到达，与此同时，移动节点MN发送一个预留通知消息RI（ReserveInform）给移动锚点MAP，通知MAP在地址及隧道缓存表CoATC中存储MN的区域转交地址RCoA（RegionalCareofAddress）、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA（PreviousOn-linkCareofAddress）、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；Step6：移动锚点MAP通过发送预留确认RAck（ReserveAcknowledgement）消息给移动节点告诉移动节点资源预留成功与否，所述资源预留指在移动锚点MAP上缓存MN的区域转交地址RCoA、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；如果成功则移动节点MN也缓存这些资源预留信息并按初始生存时间启动计时器；Step7：移动节点MN开始正常通信，切换结束；Step8：当移动节点MN位置发生变化，进入新的接入路由器NAR覆盖范围，MN根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，则发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到移动锚点MAP，请求关于即将要接入的链路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法，其特征在于，包括以下步骤:Step1： 移动锚点MAP域内的接入路由器AR周期性地向MAP发送自己的负载状态信息LS，存入路由器负载表，并定期同邻域的移动锚点MAP交换信息；所述路由器负载表包括5个字段：路由标志，路由所属移动锚点域的标志，流量信息，会话数，备用字段；Step2：移动节点MN根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，判断该链路是否属于当前移动锚点MAP所属区域，如果是，发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到MAP，请求关于新接入路由器NAR及移动节点MN的新链路转交地址NLCoA的信息；如果不是，转去Step11；所述链路层预测机制是指在链路层中使用网络扫描等方法获取网络中的链路信息，从而预测移动节点是否将进入新的链路；Step3：移动锚点MAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，按照负载均衡或最小切换时间等原则为移动节点MN选择一个合适的新接入路由器NAR，然后向MN返回一个包含NAR相关信息的代理路由器通告消息PrRtAdv；Step4：移动节点MN根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，看其中是否存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，若没有，则利用PrRtAdv中的信息配置一个新的链路转交地址NLCoA；所述地址及隧道缓存表CoATC包括6个字段：移动节点的区域转交地址，移动锚点端口号，前接入路由器的链路转交地址，前接入路由器端口号，定时器，生存时间；此后按照移动IPv6快速切换即FMIPv6切换方案进行转交地址配置和绑定更新操作，包括快速绑定更新FBU、切换发起HI、切换确认HAck和快速绑定确认FBack；若有，转去Step10处理；Step5：移动节点MN到达新接入路由器区域后，发送一个快速邻居公告消息FNA给新接入路由器NAR告知NAR本移动节点已到达，与此同时，移动节点MN发送一个预留通知消息RI给移动锚点MAP，通知MAP在地址及隧道缓存表CoATC中存储MN的区域转交地址RCoA、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；Step6：移动锚点MAP通过发送预留确认RAck消息给移动节点告诉移动节点资源预留成功与否，所述资源预留指在移动锚点MAP上缓存MN的区域转交地址RCoA、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；如果成功则移动节点MN也缓存这些资源预留信息并按初始生存时间启动计时器；Step7：移动节点MN开始正常通信，切换结束；Step8：当移动节点MN位置发生变化，进入新的接入路由器NAR覆盖范围，MN根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，则发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到移动锚点MAP，请求关于即将要接入的链路的信息；Step9：移动锚点MAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，根据负载均衡或最小切换时间的原则为移动节点MN选择合适的新接入路由器NAR，将其信息包含在代理路由器通告消息PrRtAdv中发送给移动节点MN；Step10：移动节点根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，若其中存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，说明移动节点MN即将进入前接入路由器PAR覆盖范围且定时器尚未超时，则MN刷新CoATC中的该缓存项，发送一条启用预留通知消息RRI到移动锚点MAP及前接入路由器PAR，MAP收到RRI消息就知道移动节点MN即将回到前一条链路，MAP同样刷新自己的CoATC中与上述缓存项相一致的记录，然后激活移动锚点MAP、前接入路由器PAR和移动节点MN之间的原路由，MN得以迅速切换；否则按照Step4处理；Step11：移动节点MN发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到前移动锚点PMAP请求关于新移动锚点NMAP和NMAP区域中的新接入路由器NAR的信息；Step12：前移动锚点PMAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，按照负载均衡或最小切换时间的原则为移动节点MN选择合适的新移动锚点NMAP和新接入路由器NAR，然后向MN返回一个包含NMAP和NAR相关信息的代理路由器通告消息PrRtAdv；Step13：移动节点MN根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，看该表中是否存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，若没有，则利用PrRtAdv中的信息开始配置新的区域转交地址NRCoA和新的链路转交地址NLCoA，此后按照层次化移动IPv6快速切换即FHMIPv6切换方案的域间...

【技术特征摘要】
1.基于缓存机制的移动IPv6快速切换方法，其特征在于，包括以下步骤:Step1：移动锚点MAP域内的接入路由器AR周期性地向MAP发送自己的负载状态信息LS，存入路由器负载表，并定期同邻域的移动锚点MAP交换信息；所述路由器负载表包括5个字段：路由标志，路由所属移动锚点域的标志，流量信息，会话数，备用字段；Step2：移动节点MN根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，判断该链路是否属于当前移动锚点MAP所属区域，如果是，发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到MAP，请求关于新接入路由器NAR及移动节点MN的新链路转交地址NLCoA的信息；如果不是，转去Step11；所述链路层预测机制是指在链路层中使用网络扫描等方法获取网络中的链路信息，从而预测移动节点是否将进入新的链路；Step3：移动锚点MAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，按照负载均衡或最小切换时间等原则为移动节点MN选择一个合适的新接入路由器NAR，然后向MN返回一个包含NAR相关信息的代理路由器通告消息PrRtAdv；Step4：移动节点MN根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，看其中是否存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，若没有，则利用PrRtAdv中的信息配置一个新的链路转交地址NLCoA；所述地址及隧道缓存表CoATC包括6个字段：移动节点的区域转交地址，移动锚点端口号，前接入路由器的链路转交地址，前接入路由器端口号，定时器，生存时间；此后按照移动IPv6快速切换即FMIPv6切换方案进行转交地址配置和绑定更新操作，包括快速绑定更新FBU、切换发起HI、切换确认HAck和快速绑定确认FBack；若有，转去Step10处理；Step5：移动节点MN到达新接入路由器区域后，发送一个快速邻居公告消息FNA给新接入路由器NAR告知NAR本移动节点已到达，与此同时，移动节点MN发送一个预留通知消息RI给移动锚点MAP，通知MAP在地址及隧道缓存表CoATC中存储MN的区域转交地址RCoA、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；Step6：移动锚点MAP通过发送预留确认RAck消息给移动节点告诉移动节点资源预留成功与否，所述资源预留指在移动锚点MAP上缓存MN的区域转交地址RCoA、MAP端口号、前接入路由器的链路转交地址PLCoA、前接入路由器端口号并按初始生存时间启动计时器；如果成功则移动节点MN也缓存这些资源预留信息并按初始生存时间启动计时器；Step7：移动节点MN开始正常通信，切换结束；Step8：当移动节点MN位置发生变化，进入新的接入路由器NAR覆盖范围，MN根据链路层预测机制发现即将进入新的链路，则发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到移动锚点MAP，请求关于即将要接入的链路的信息；Step9：移动锚点MAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，根据负载均衡或最小切换时间的原则为移动节点MN选择合适的新接入路由器NAR，将其信息包含在代理路由器通告消息PrRtAdv中发送给移动节点MN；Step10：移动节点根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，若其中存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，说明移动节点MN即将进入前接入路由器PAR覆盖范围且定时器尚未超时，则MN刷新CoATC中的该缓存项，发送一条启用预留通知消息RRI到移动锚点MAP及前接入路由器PAR，MAP收到RRI消息就知道移动节点MN即将回到前一条链路，MAP同样刷新自己的CoATC中与上述缓存项相一致的记录，然后激活移动锚点MAP、前接入路由器PAR和移动节点MN之间的原路由，MN得以迅速切换；否则按照Step4处理；Step11：移动节点MN发送一个代理路由器请求消息RtSolPr到前移动锚点PMAP请求关于新移动锚点NMAP和NMAP区域中的新接入路由器NAR的信息；Step12：前移动锚点PMAP收到代理路由器请求消息RtSolPr后便检查路由器负载表，按照负载均衡或最小切换时间的原则为移动节点MN选择合适的新移动锚点NMAP和新接入路由器NAR，然后向MN返回一个包含NMAP和NAR相关信息的代理路由器通告消息PrRtAdv；Step13：移动节点MN根据收到的代理路由器通告消息PrRtAdv检查本机上的地址及隧道缓存表CoATC，看该表中是否存在含有PrRtAdv消息中接入路由器信息的缓存项，若没有，则利用PrRtAdv中...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞鹤伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44