本发明专利技术涉及一种基于移动预测的FMIPv6切换方法，通过采用改进的Apriori方法对移动节点的移动轨迹进行预测，其中，改进的Apriori方法使用迭代方法挖掘对象数据集中所有频繁项集，并记录每个频繁项集的日期，计算每个频繁项集的支持度；利用得出的频繁项集，生成移动节点所有可能的关联移动规则，并计算每条移动规则的置信度、记录移动节点每条关联移动规则的日期，同时，计算每条关联移动规则的日期加权值，生成移动节点的所有强关联移动规则。利用改进的Apriori方法代替FMIPv6中的层二触发切换机制，从而消除了层二触发切换带来的负面影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于移动预测的FMIPV6切换方法。
技术介绍
移动互联网的蓬勃发展也促进了国际上WIFI接入热点的建设热潮。然而移动节 点在两个无线AP之间的切换时延无法满足类似于网络电话等高实时性要求App的性能需 求。为了实现移动设备的无缝切换，给用户提供更好的无线上网体验，IETF制定了一种能 够解决IP移动性问题的网络传输协议--移动IPv6(MobileIPv6)协议，它可以使得移动 设备无论处于IPv6网络何处始终可以和通信节点进行连续的通信。移动IPv6协议中主要 涉及以下专业术语和简写： (1)、移动节点（MobileNode，以下简称 MN) 指移动IPv6主机，就是能够在接入点改变的情况下不需要改变其IPv6地址，凭借 其家乡代理仍然能与其他节点进行通信； (2)、通信节点（CorrespondentNode，以下简称 CN) 网络中能够和丽进行通信的任何节点； (3)、家乡代理（HomeAgent，以下简称HA) 位于MN家乡链路上用于记录移动节点注册信息和IP地址的路由器；当切换发生 时，家乡代理拦截发往移动节点家乡地址的数据分组，并利用隧道机制将其转发到MN正在 使用的地址； (4)、转交地址（Care-ofAddress，以下简称 CoA) 是指外地链路通过移动节点的接口标识符和外地子网前缀信息分配给移动节点 的全局单播可路由地址，用以标识移动节点的当前位置信息。 (5)、家乡地址（HomeAddress，以下简称 HoA) 切换前移动节点在家乡链路上分配的永久单播地址。 (6)、接入路由器（AccessRouter，以下简称AR) 丽在IPv6网络中连接的路由器。 在移动IPv6协议中，MN利用两个不同的IPv6地址来区分身份标识和位置标识。 当MN处于本地链路时就与普通IPv6 -样，只使用它的家乡地址（HoA);当MN移动到外地 链路时，则使用HoA来标识其身份，用CoA来标识其当前位置；移动IPv6通过网络层实现， 对上下层透明，因此应用层和传输层协议不会受到节点位置和地址配置变化的影响。移动 IPv6协议是在IPv6网络基础上对节点移动性管理的补充。 总体来说，标准移动IPv6协议的原理可以归纳如下： (1)、路由器通过广播消息通知各节点是否能够担任家乡代理； (2)、MN根据家乡代理信息，选择一个家乡代理路由器进行注册； (3)、注册之后，此路由器就成为丽的家乡代理HA，维护一个丽家乡地址HoA和 转交地址CoA的对照表，对于发往MN家乡地址HoA的报文，HA根据对照表发往事实上的转 交地址CoA，这使得上层应用看到的通信过程是透明的，因此这一过程被称为"三角路由"过 程； (4)、丽向CN进行回复时会以转交地址CoA作为源地址，同时附带家乡地址HoA。 之后对方通信节点CN的报文目的地址使用转交地址CoA，但附带内容为家乡地址HoA的路 由选择头，保证如果MN移动的话还能发送成功。此过程省略掉"三角路由"过程，因此被称 为"路由优化"； (5)、在丽切换时，会通过向原来的基站发送重定向报文，使得它能够被重新找 到。 移动IPv6协议设计的初衷就是为了减小移动节点在接入路由器之间切换所产生 的时延，实现平滑切换，因此切换过程部分是整个协议的重中之重。而移动IPv6协议整个 切换过程可以分为层二切换（L2Handover)以及层三切换（L3Handover)两个部分。其中， 层二切换也叫做链路层切换，是指移动节点从原链路断开并链接到新链路的过程。而层三 切换则又称网络层切换，指的是当移动节点进入新接入路由器的覆盖范围时会接收到路由 器通告报文，然后移动节点利用报文中的子网前缀信息进行地址自动配置过程生成一个新 的CoA，最后向HA以及CN发送BU消息。层三切换时延在整个切换延时中所占比重最大， 它又包括如下四个部分：（1)移动检测（MovementDetection，以下简称MD):移动检测是指 MN检测自身所在链路是否已经更改。在标准移动IPv6协议中，移动节点使用IPv6邻居发 现机制（NeighborDiscoveryProtocol)来实现移动检测过程。此机制使得移动节点既可以 主动地向路由器发送路由器请求消息（RouterSolicitation，以下简称RS)来确定是否还 连接在当前路由器上，也可以通过接收到的路由器通告（RouterAdvertisement，以下简称 RA)消息来判断是否已经进入新的路由器覆盖范围。（2)转交地址配置：通过移动检测发现 移动节点已经发生移动之后，移动IPv6协议要求移动节点能够通过地址自动配置协议生 成新的CoA来标明自身的当前位置。移动IPv6协议中的地址自动配置协议又可以分为无 状态和有状态两种情况，其中无状态地址自动配置指的是移动节点根据自身所在子网前缀 信息以及网络接口标识来直接生成转交地址；（3)重复地址检测：新转交地址生成之后，为 了判断在当前网络中是否已有其他节点使用该地址，需要在使用之前对新转交地址进行唯 一性检测，这一过程被称作重复地址检测；在DAD过程中，移动节点以新转交地址作为目的 地址，向当前链路发送邻居请求报文（NeighborSolicitation，以下简称NS)，如果该地址 目前是唯一的，则移动节点不会收到任何响应报文；若移动节点接收到来自其他节点的响 应报文，则说明此地址已被使用，需要重新分配转交地址然后再进行DAD过程。在新的转交 地址能够使用之前，移动节点与通信对端之间的通信会中断，因此DAD过程会造成较大的 切换延时；(4)绑定更新过程（BindingUpdate，以下简称BU):新转交地址通过唯一"性检测 后，移动节点向HA和CN发送BU消息。HA接收到BU消息后更新其绑定缓存列表，完成丽 家乡地址和新转交地址之间的绑定；之后，对于发往MN家乡地址的报文，HA根据绑定缓存 列表发往事实上的转交地址CoA。 另一方面，CN接收到BU消息后同样也会更新绑定缓存列表，并向MN回复BAck消 息。之后通信节点CN的报文目的地址直接使用丽的转交地址CoA，实现了丽与CN间通信 的路由优化过程。 快速移动IPv6协议（以下简称FMIPv6协议）是一种基于层二触发（以下简称L2) 的预切换技术，当L2触发预测到切换将要发生时，在保持MN与当前网络通信的情况下，为 其提供新的接入点信息和相应的子网信息，从而提前进行转交地址配置和DAD过程，MN到 达新的网络后可直接使用新配置的CoA进行通信，从而减少层三切换时延，提高通信的实 时性。FMIPv6协议的切换过程可以总结为三个阶段： 第一个阶段是基于链路层的切换预测和切换初始化过程；在此过程中，MN检测到 将要发生切换，利用RtSolPr消息和PrRtAdv消息预先完成新转交地址的配置以及DAD检 测过程，新转交地址即可在MN进入NAR区域后直接使用； 第二个阶段是前接入路由器（PreviousAccessRouter，以下简称PAR)与新接入路 由器（NewAccessRouter，以下简称NAR)间隧道建立以及执行绑定更新的过程；当MN切换 到新的网络以后，首先利用FBU消息执行绑定更新过程，然后通过HI及H本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于移动预测的FMIPv6切换方法，其特征在于：增加如下消息类型与数据结构：(1)、接入路由通知消息(AR_Notify)，由移动节点(MN)向前接入路由器(PAR)发送，并由前接入路由器(PAR)转发给新接入路由器(NAR)，消息中包含移动节点(MN)的当前转交地址(PCoa)及家乡地址前缀以及改进Apriori方法预测得到的新接入路由器(NAR)信息；(2)、接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)：作为接收到接入路由通知消息(AR_Notify)的回应，接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)中包含了新接入路由器(NAR)为移动节点(MN)配置得到的新转交地址(NCoa)；(3)、预测转交地址列表(NCoa_list)，由移动节点(MN)维护，内部存有改进Apriori方法预测得到的每个新接入路由器(NAR)接收到移动节点(MN)的接入路由通知消息(AR_Notify)后为其配置的新转交地址(NCoa)；所述FMIPv6切换方法包括如下步骤步骤1、移动节点(MN)在切换前通过改进Apriori方法预测得到n个新接入路由器(NAR)，预切换开始后移动节点(MN)向前接入路由器(PAR)发送接入路由通知消息(AR_Notify)；步骤2、前接入路由器将接入路由通知消息(AR_Notify)转发到n个新接入路由器(NAR)之后，每个新接入路由器(NAR)根据路由通知消息(AR_Notify)中的移动节点(MN)家乡地址前缀以及自身的链路信息为移动节点(MN)完成新转交地址(NCoa)的分配与重复地址检测过程，最后向前接入路由器(PAR)回应接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)；步骤3、前接入路由器(PAR)接收到来所有自新接入路由器(NAR)的接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)后，完成与每个新接入路由器(NAR)之间的双向隧道建立过程，并将接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)消息转发至移动节点(MN)，移动节点(MN)提取出新转交地址(NCoa)后将其添加至预测转交地址列表(NCoa_list)中，预切换过程完成；步骤4、层二触发切换开始后，前接入路由器(PAR)通过步骤3中建立的双向隧道将发往移动节点(MN)的数据分组转发到预测的n个新接入路由器(NAR)，每个新接入路由器(NAR)缓存发往移动节点(MN)的新转交地址(NCoa)的分组数据；步骤5、移动节点(MN)接收到新接入路由器(NAR)广播的接入路由通知确认消息(AR_Notify_Ack)，表明移动节点(MN)已经进入当前实际新接入路由器(NARtrue)的覆盖范围，层三(L3)切换开始，移动节点(MN)从预测转交地址列表(NCoa_list)中取出当前实际新接入路由器(NARtrue)为其分配的新转交地址(NCoa)向家乡代理(HA)/通信节点(CN)发送绑定更新请求，随之删除预测转交地址列表(NCoa_list)中的数据以节省移动节点(MN)资源；最后移动节点(MN)向当前实际新接入路由器(NARtrue)发送快速邻居通告报文(FNA)；步骤6、当前实际新接入路由器(NARtrue)接收到快速邻居通告报文(FNA)后将步骤4中缓存的数据分组转发到移动节点(MN)的新转交地址，然后向前接入路由器(PAR)发送快速绑定更新报文(FBU)，之后当前实际新接入路由器(NARtrue)不用再缓存发往移动节点(MN)新转交地址的数据分组；步骤7、前接入路由器(PAR)接收到快速绑定确认报文(FBA)后，取消与其余n‑1个预测的新接入路由器(NAR)之间的双向隧道，发往移动节点(MN)的数据分组仍然需要隧道转发至当前实际新接入路由器(NARtrue)，直到移动节点(MN)接收到家乡代理(HA)/通信节点(CN)的绑定确认消息；步骤8、移动节点(MN)接收到绑定确认消息，表示层三(L3)切换已经完成，之后家乡代理(HA)/通信节点(CN)直接将数据分组发往移动节点(MN)的新转交地址(NCoa)，不再需要前接入路由器(PAR)的参与；其中，所述改进Apriori方法用于对移动节点移动轨迹的关联移动规则进行挖掘，并预测移动节点下一个移动轨迹，其包含如下步骤：步骤一、使用迭代方法挖掘对象数据集中所有频繁项集，并记录每个频繁项集的日期，计算每个频繁项集的支持度；在该步骤中，将移动节点移动轨迹的时间属性与空间属性一同作为挖掘对象数据，用事务数据库D表示对象数据集，每条事务条目用p1，p2，…pn‑2，pn‑1，pn表示，其中pn＝{(cn，tn)｜cn∈C，tn∈T}，代表移动节点在时间点tn接入了路由器cn，集合C代表移动节点日常经过的所有接入路由器，T代表每天划分的X个时间段集合，X＝12或24或48或72；步骤二...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑紫微，金涛，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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