（通信与信息系统专业论文）移动ipv6中的切换优化技术研究.pdf

摘莹 摘要 各种无线接入技水的发展使得基1 i p v 4 的i n t e m e t 体系结构发生了深刻的变革。人鼙无 线设备的引入一方面进一步加剧了t p v 4 地址资源枯竭的团境：另一方面对i p 网络提出了 移动性要求。r 一代且联网协议i p v 6 解决了这两个问题。i p v 6 继承了1 p v 4 的优点，并根据 i p v 4 十多年米的运行经螗进行了人幅度修改和功能扩充。首先，i p v 6 ：悔地址k 度从i p v 4 的 3 2 比特扩充刮1 2 8 比特，拥有儿乎取之不尽的地自i 空间：其次，通过移动性功能扩展，i p v 6 在i p 层提供了移动管理机制即移动i p v 6 ，实现了1 y 点在采i j 不同无线技术的网络之间漫游 时仍然能够保持l p 通信。 在未米网络中，1 p v 6 将为数据、语音、视频等多种业务提供一个统一的传输平台，但 是多种业务的融合也对i p v 6 中的移动性提山了更高的性能要求除了保持l p 通信外，还应 该尽量保证不会由丁移动切换而导致业务服务质昔r 降。因此，需要对移动1 p v 6 中的切换 进行优化。 移动i p v 6 切换优化的目标主要有两个。一个是降低切换延时和数据包丢失，另一个是 减少由丁切换而导致的信令开销。移动i p v 6 中的切换可以分为链路层切换利i p 层切换，现 有的i p 层切换优化研究主要包括快速切换、上r 文( c o n t e x t ) 转移和微移动( 即在同个 管理域内的移动) 。论文的土要研究1 作和陀1 新点如f ： 切换优化问题的分析州阐述。移动l p v 6 中的切换可以分为链路层切换利i p 层切换( 也 称为标准移动i p v 6 切换) 。第2 章将标准移动l p v 6 切换过稗分为移动检测、转交地址配置 乖i 绑定注册二个阶段米进行分析，然j 亓在此分析的基础上对移动i p v 6 中的切换优化内容从 延时优化和信令优化这两个方面进行了详细的阐述，为以后的切换优化研究提供了方向。 链路层切换优化。与蜂窝移动通信系统相比，口前已经开始、泛部署的i e e e8 0 2 1 1 无 线局域网( w l a n ：w i r e l e s s l o c a l a r e a n e t w o r k ) 由丁缺乏有效的切换管理机制，切换延时 较人，不能满足v o l p 葛实时应川的需求。在i e e e8 0 21 】w l a n 中，链路层切换延时主要 米白信道扫描。第3 幸f 同绕信道扫描过群，首先提山一种基丁加权平均的信道扫描fj 限选择 算法，减少了不必要的描利乒乓效应”，然后结合移动i p v 6 快述切换防议( f m i p v 6 ：f a s t h a n d o v e r s f o r m o b i l e i p v 6 ) 提出了一种选择性信道扫描算法，减少了扫描信道的数鼙，晟历， 为了减少信道扫捕对基丁实时传输协议( r t p ：r e a l t i m e t r a n s p o r t p r o t o c 0 1 ) 的实时应川的 影响，提山了一种信道扛1 描时间选择算法。 快速切换披术”f 究。f m i p v 6 可以有效地减少标准移动i p v 6 中的切换延叫和数据包丢 火，但它依赖1 。l i n k p r e d o w n 乖ll i n k u p 触发器来边创理想的切换性能。第3 章给出j 这两 个触发器的改计午实现。由rl i n k p r e d o w n 触发器会对止住进行的通信造成影响，一且可 由十佑噪【匕的队逋，世从兰化j 导致的术川切挣 中国科学技术人学博 j 学匣论文 能导致快述切换火败，论文提出了一种只使用l i n k u p 触发器的f m i p v 6 实现方法，并且在 实际环境中对其性能平标准的f m i p v 6 实现进行了比较，结果表明基丁l i n k u p 触发器的方 法的达剑了与标准的f m i p v 6 实现相近的 刀换延时，并且具有更小的存储和信令开销。此外 在第4 章中还提出了一种基丁- 重叠网络的移动i p v 6 快速切换方法，这种方法不需要使h j 任 何触发器和额外的快速切换信令，儿乎可以完全消除移动1 p v 6 切换对通信的影响。 c o n t e x t 转移技术研究。c o n t e x t 转移消除了由r 切换而导致的协议状态信息的重新建立 过程。已有的c o n t e x t 转移协议给出一个实现框架年i l 相关的消息定义，但是没有具体的c o n t e x t 转移进行实现。第5 章针对头标乐缩c o n t e x t 提山了一种分布式的转移方法，并且给出了详 细的性能测试结果。 微移动技术研究。微移动技术可以减少标准移动i p v 6 中的绑定注册延时和切换所造成 的骨干网上通信信令开销。第6 章提出一个简单的模喇对已有的各种微移动协议的性能进 行分忻和j 比较结果表明层次移动i p v 6 ( h m i p v 6 ：h i e r a r c h i c a lm o b i l ei p v 6m o b i l i t y m a n a g e m e n t ) 协议具有更：盘= i = 的扩展性，= 诈且可以币l 移动i p v 6 协议融合，适台丁在1 p v 6 网络 中人规模部署。针对h m i p v 6 等微移动协议容易出现单点失效并且缺乏有效的故障恢复机制 等问题，第7 章提出了一种基丁i 域组播的层次移动i p v 6 协议d m h m i p v 6 ( d o m a i n m u l t i c a s t b a s e dh m i p v 6 ) 。d m - h m i p v 6 通过网络来控制资源的分配，从而避免了单点失效，并且在 域内引入l p v 6 组播机制米实现故障快速恢复。 i p v 6 i p v 4 混台网络切换优化。第8 章在h m i p v 6 协议的基础上，提出了一种新的移动 i p v 6 过渡机制e h m i p v 6 ( e n h a n c e dh m i p v 6 ) 。e h m i p v 6 与已有的移动i p v 6 过渡机制相 比具有更小的切换延时雨信令开销。 论文的研究成果除了在中国科学技术人学信息网络实验室的移动i p v 6 试验网上实现 外，还麻_ f j 到中国科学院知识创新l 。群“重庆网通i p v 6 城域示范网”项目中，取得了良好 的效果，目前止在向产业化方向迈进。 关键词：移动i p v 6 ，切换优化，快速切换，lf 文转移，微移动 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fav a r i e t yo fw i r e l e s sa c c e s st e c l m o l o n e sr e q u i r e st h a tt h ei p v 4 - b a s e d i n t e m e t sa r c h i t e c t u r ee v o l v e st oa c c o m m o d a t eg r e a tc h a n g e so n ei st h a tt h ea d d r e s ss p a c ei l l i p v 4i su n a b l et os a t i s f yt h ep o t e a a t i a l l yh u g ei n c r e a s ei nn u n t h e ro fw i r e l e s sd e v i c e s ；t h eo t h e ri s t h en e e df o rt h en e t w o r kl a y e rs o l u t i o nf o rn o d en m b i l i t y i p v 6 ，w h i c hi sc o n s i d e r e dt ob et h e n e x t g e n e r a t i o ni n t e m e tp r o t o c o l ，i sd e s i g n e dt os a t i s f yt h e s er e q u i r e m e u t s i t i n h e r i t st h e a d v a n t a g e so fi p v 4 ，a n do f f e r sam u l l b e ro fm o d i f i c a t i o n sa n de n h a n c e l n e n t sa c c o r d i n gt ot h e o p e r a t i o no fi p v 4f o ri n u r et h a nt e ny e a r s t h em o s to b v i o u so ft h e s ei st h ee x t e n d e da d d r e s s s p a c e i p v 6e x t e n d st h el e n g t ho ft h en e t w o r ka d d r e s sf r o m3 2b i t s ( i ni p v 4 ) t o12 8b i t s ，w h i c h p r o v i d e sm o r et h a ne n o u g hg l o b a l l yu n i q u ei pa d d r e s s e st h e r ei sa l s oa ne n h a n c e m e n tt h a t a l l o w sf o rm o b i l i t yw h i c hi sc a l l e dm o b i l ei p v 6 m o b i l ei p v 6i sc o n s i d e r e da st h en e t w o r kl a y e r s o l u t i o nf o rn o d em o b i l i t y , i tm a k e sn o d e sr o a mi nw i r e l e s sn e t w o r k sw i t hd i f f e r e n tt e c l m o l o g i e s w h i l ep r e s e r v i n g1 pc o m m u n i c a t i o n s i nt h ef o t u r en e t w o r k ，i p v 6w i l lp r o v i d e sat m i f o r mt r a n s p o r ts o l u t i o nf o rn m l t i p l es e r v i c e s s u c ha sd a t a ，v o i c e ，v i d e os t r e a m ，e t c t h ei n t e g r a t i o no fs e r v i c e sr e q u i r e sp e r f o m m n c e i m p r o v e m e n tf o rm o b i l i t yi nl p v 6 ，w h i c hs h o u l da v o i dt h ed e g r a d a t i o ni nq u a l i t yo fs e r v i c e s d u r i n gh a n d o v e r s t h e h a n d o v e r si nm o b i l ei p v 6m u s tb e o p t i m i z e d t os a r i s f yt h e s e r e q u i r e m e n t s t h er e s e a r c h0 nh a n d o v e ro p t i m i z a t i o n sf o rm o b i l e1 p v 6h a st w og o a l s o n ei st or e d u c et h e h a n d o v e rl a t e n c ya n dp a c k e tl o s s ；t h eo t h e ri st or e d u c es i g n a l i n go v e r h e a d t h eh a n d o v e r si n m o b i l ei p v 6e a r lb ed i v i d e di n t o l i n kl a y e rh a n d o v e r sa n d1 pl a y e rh a n d o v e r st h er e s e a r c ho ni p l a y e rh a n d o v e r sa d d r e s s e si s s u e so ff a s th a n d o v e r s ，c o n t e x tt r a n s f e ra n dm i c r o m o b i l i t y ( i e m o b i l i t yi nt h es a m ea d m i n i s t r a t i o nd o m a i n ) t h er e s e a r c ht o p i c sa n dc o n t r i b u t i o n sa r ea s f o l l o w s a n a l y z i n ga n dd e s c r i b i n gf o rh a n d o v e ro p t i m i z a t i o n s t h eh a n d o v e r si nm o b i l ei p v 6c o n s i s t o fl i n kl a y e rh a n d o v e r sa n di pl a y e rh a n d o v e r s ( i e s t a n d a r dm o b i l ei p v 6h a n d o v e r s ) i nc h a p t e r 2 ，i pl a y e rh a n d o v e rp r o c e s si sd i v i d e di n t ot h r e ep h a s e sw h i c ha l er e f e r r e dt om o v e m e n t d e t e c t i o n ，c a r eo f a d d r e s sc o n f i g u r a t i o na n db i n d i n gr e g i s t r a t i o n e a c hp h a s ei sa n a l y z e di nd e t a i l w ed e s c r i b et h eo p t i m i z a t i o n si nt e r m so fh a n d o v e rl a t e n c ya n ds i g n a l i n go v e r h e a df o rm o b i l e i p v 6b a s e do ot h ea n a l y s i st h ea n a l y s i sa n dd e s c r i p t i o np r o v i d eh a n d o v e ro p t i m i z a t i o n sw i t h r e s e a r c hi s s u e s h a n d o v e ro p t i m i z a t i o n sf o rl i n kl a y e rh a n d o v e r s c u r r e n t l yi e e e8 0 2 】1w i r e l e s s _ l o c a l a r e an e t w o r k ( w l a n jb e g i n si ob ew i d e l yd e p l o y e d h o w e v e r ，w i t h o u ta ne f f i c i e n ! m e c h a n i s m f o rt h eh a n d o 、e l - l u a u a g e l n e u ，i th a sn o l ch a u d o 、c l a l c n c yi h a nc e l l u l at 二o n m 3 t l n l c a t i o n 中困科学技术火学博i 岸位论文 s y s t e n l sw i t ht h i sh a n d o v e rl a t e n c y , e l , u - r e n ti e e e8 0 2 11w l a n c a nn o ts a t i s f yt h er e q u i r e m e n t o fr e a l t i m es e r v i c e ss u c ha sv o l ee t ci tw a sf o u n dt h a tt h em a j o yl a t e n c yi nt h el i n kl a y e r h a n d o v e rw a sd u et oc h a m a e ls c a n n i n gi nc h a p t e r3 w ea d d r e s st h ep r o c e 6 so f c h a n n e ls c a n n i n g f i r s t ，w ep r o p o s eaw e i g h e da v e r a g et h r e s h o l ds e l e c t i o na l g o r i t h n af o rc h a n n e ls c a i m i n g ，w h i c h c a l ld e c r e a s et h en m n b e ro fu n n e c e s s a r ys c a m l i n ga n da v o i dp i n g - p o n gp h e n o m e n o nt h e n ，w e p r o p o s eas e l e c t i v ec h a o n e ls c a n n i n ga l g o r i t h mc o m b i n e dw i t h f a s th a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6 ( f m i p v 6 ) t od e c r e a s et h en u m b e ro fs c a n n i n gc h a n n e l s f i n a l l y , i no r d e r t or e d u c et h e e f f e c to f c h a n n e ls c a n n i n go nr e a lt i m et r a n s p o r tp r o t o c o l ( r a p ) a p p l i c a t i o n s ，w ep r o p o s eat i m i n g s e l e c t i v ea l g o r i t h mf o rc h a m l e ls c a n n i n g f a s th a n d o v e rt e c h n o l o g i e sr e s e a r c h f m i p v 6c a l le f f e c t i v e l yr e d u c et h eh a n d o v e rl a t e n c y a n dp a c k e tl o s si ns t a n d a r dm o b i l ei p v 6 h o w e v e r , i td e p e n d so nt h el i n k p r e d o w nt r i g g e ra n d t h el i n k u pu i g g e rt oa c h i e v eb e s th a n d o v e rp e r f o m a a n c e i nc h a p t e r3 ，w eg i v et h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no ft h e s et r i g g e r s f o rt h el i n k p r e d o w nt r i g g e rh a san e g a t i v ee f f e c to nt h e o n g o i n gc o m m u n i c a t i o n sa n dm a yr e s u l ti nu n s u c c e s s f u lf a s th a n d o v e r s ，w ep r o p o s ea n i m p l e m e n t a t i o nf o rf m i p v 6w h i c ho n l yu s e st h el i n k u pt r i g g e r t h ep e r f o r m a n c eo ft h el i n k u p t r i g g e rb a s e di m p l e m e n t a t i o ni sc o m p a r e dw i t ht h a to ft h es t a n d a r di m p l e m e n t a t i o nf o rf m i p v 6 i nr e a le n v i r o n m e n t ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e yh a v et h es i m i l a rh a n d o v e rl a t e n c y , b u tt h el i n k u p t r i g g e rb a s e di m p l e m e n t a t i o nt a k e sl e s ss t o r a g ea n ds i g n a l i n go v e r h e a d m o r e o v e r , w ep r o p o s ea f a s th a n d o v e rm e t h o df o rm o b i l ei p v 6b a s e do no v e r l a p p e dn e t w o r k t h ep r o p o s e dm e t h o dc a n a h n o s ta v o i dt h ee f f e c to f h a n d o v e r si nm o b i l ei p v 6o nc o m m u n i c a t i o n sw i t h o u ta n yt r i g g e r sa n d a d d i t i o n a lf a s th a n d o v e rs i g n a l i n g c o n t e x tt r a n s f e rt e c h n o l o g i e sr e s e a r c h c o n t e x tt r a n s f e rc a na v o i dt h ep r o c e s so f r e - e s t a b l i s h i n gs t a t ei n f o r m a t i o nr e l a t e dt ot h ep r o t o c o l sd u r i n gh a n d o v e r s t h ee x i s t i n gc o n t e x t t r a n s f e rp r o t o c o ld e f i n e saf r a m e w o r ka n ds o m eg e n e m lm e s s a g ef o r m a t s h o w e v e r , t h e r ei s1 1 0 s p e c i f i ci m p l e m e n t a t i o nf o rc o n t e x tt r a n s f e r i nc h a p t e r5 ，w ep r o p o s ead i s t r i b u t e dc o n t e x t t r a n s f e rm e t h o df o rh e a d e rc o m p r e s s i o na n dg i v et h er e s u l t so f t h ep e r f o r m a n c et e s t i n gi nd e t a i l m i c r o m o b i l i t yt e c h n o l o g i e sr e s e a r c h m i c r o m o b i l i t yt e c h n o l o g i e sd e a lw i t hr e d u c i n gt h e m n o u n ta n dl a t e n c yo f r e g i s t r a t i o ns i g n a l i n go v e rb a c k b o n en e t w o r k s i nc h a p t e r6 ，w ep r o p o s ea s i m p l em o d e lt oa n a l y z eav a r i e t yo fe x i s t i n gm i c r o m o b i l i t yp r o t o c o l sa n dc o m p a r et h e mw i t h e a c ho t h e r t h er e s u l t ss h o wt h a th i e r a r c h i c a lm o b i l el p v 6m o b i l i t ym a n a g e m e n t ( h m i p v 6 ) p r o t o c o lw h i c hc a nb ei n t e g r a t e dw i t hm o b i l el p v 6g e t st h em o s ts c a l a b i l i t y s oh m i p v 6i s s n i t a b l et ob ew i d e l yd e p l o y e di ni p v 6n e t w o r k s h o w e v e r , e x i s t i n gm i c r o - m o b i l i t yp r o t o c o l s s u c ha sh m l p v 6d on o tc o n s i d e rf a u l tt o l e r a n c ea n dl a c ko fe f f i c i e n tr e c o v e r ym e c h a n i s m i n c h a p t e r7 ，w ep r o p o s eah i e r a r c h i c a lm o b i l el p v 6p r o t o c o l i ed m h m i p v 6 d o m a i nm u l t i c a s t b a s e dh m i p v 6 ) w h i c hi sb a s e d0 1 1m u l t i c a s ti nt h ed o m a i n d m h m i p v 6c o n t r o l st h ea l l o c a t i 6 n o fr e s o u r c e sa tt h en e t w o r ks i d e ，w h i c ha v o i d st h es i n g l ep o m to ff a i l u r e d m h m i p v 6a l s o r e a h z e st h ef a s tr e c o v e r yf i o mf a u l tb yo s i n gm u l t i c a s ti nt h ed d m a i n v 一皇! ! ! 苎! h a n d o v e ro p t i m i z a t i o n si ni p v 6 i p v 4m i x e dn e t 、= x ，o r k s i nc h a p t e r8 ，w ep r o p o s ean e w t r a n s i t i o nm e c h a n i s mf o rm o b i l ei p v 6 ( je e - h m i p v 6 e n h a n c e dh m i p v 6 ) w h i c hi sb a s e do n h m i p v 6p r o t o c o le - h m i p v 6h a sl e s sh a n d o v e rl a t e n c ya n ds i g o a l i i no v e r h e a dc o m p a r e dw i t l l e x i s t i n gt r a n s i t i o nm e c h a n i s m s o u rr e s e a r c hr e s u l t sh a v en o to n l yb e e ni m p l e m e n t e di n t h em o b i l el p v 6t e s t b e do f i n f o r m a t i o nn e t w o r kl a bi nu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yo fc h i n a ，b n ia l s ob e e n a p p l i e dt oc h o n g q i n gi p v 6m e t r o a r e an e t w o r kd e m o n s t r a t i o ns y s t e mw h i c hi ss a p p o n e db vt h e c h i n e s ea c a d e m yo fs c i e n c eh n m v a t i o np r o j e c t a l lo fm ej o b sh a v eg o tp o s i t i v ef e e d b a c k s n o w t h e ya r et o w a r d sc o m m e r c i a la p p l i c a t i o n s k e y w o r d s ：m o b i l e1 p v 6 ，h a n d o v e ro p t i m i z a t i o n ，f a s th a n d o v er ，c o n t e x tt r a n s f e r , m i c r o 。m o b i l i t y v 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 移动i n t e r n e t 概述 i n t e m e t 起源丁美国国防部高级研究计划局d a r p a ( d e f e n s e a d v a n c e d r e s e a r c hp 州e c t s a g e n c y ) 的前身a 黜m 所建立的a r p a n e t ，它的核心是t c p i p 协议族，闪此i n t e m e t 体 系结构也被称为t c p i p 参考模州【1 】，如图1 - 1 所示。t c w l p 协议的简单、开放和且联特性 使得i n t e m e t 经过短短二十多年的发展就已经成为世界上最人丰最重要的计算机网络。我国 的i n t e m e t 起步较晚，但是发展1 | 常迅速，剑2 0 0 4 年底，国内i n t e m e t _ l i j 户总数接近1 亿【2 。 图1 1t c p i p 参考模型 传统的i n t e m e t 一般采川l 州定网络接入，近年米随着无线技术的快速发展，越米越多的 户开始使州无线接入i n t e m e t 。这些无线接入技术士要分为两类，一类是由目前的第2 代 数字蜂窝移动通信系统( 2 g ，包括g s m 、c d m a 等) 发展而米的第2 5 代( 2 5 g ，包括 g p r s 、c d m a l x 笛) 和第3 代( 3 g ，包括w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 等) 移动 通信系统。另一类是国际电子电气1 科师协会( i e e e ：i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n d e l e c t r i c a l ) 【3 】开发的8 0 2 系列无线协议根据覆薷范罔不同，这些协议可阱分别应丁无线个人网 ( w p a n ：w i r e l e s sp e r s o n a la r e a n e t w o r k ，包括i e e e8 0 21 5 1 监牙、i e e e8 0 2 1 5 3 超宽带 接入) 、无线局域网( w l a n ：w i r e l e s sl o c a l a r e a n e t w o r k ，包括i e e e8 0 2 i i a b i g ) 利无线 城域网( w m a n ：w i r e l e s sm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ，包括i e e e8 0 2 1 6 、i e e e8 0 2 2 0 ) 。 与蜂窝移动通信系统相比，基j 。i e e e8 0 2 系列胁议的无线网络儿有简单、带宽高、部署成 本低等特点，冈此近年来有了很人的发展，例如i e e e8 0 2 1 1w l a n 已经开始在机场、校吲、 酒吧等热点场所部署，i e e e8 0 2 2 0 、i e e e8 0 2 】6 e 也成为3 g 市场的有力竞争者。 无线和i n t e m e t 的结合形成了移动 n t e r n e t 。对r 移动i n t e m e t ，摩根斯坦利发表的报告 这样评价：“门从18 9 4 年马可尼发明无线l b 报以来，移动i n t e m e t 是浚领域最具妒命性的辅i 发展。移动设备技术、网络平麻川嚣领域的共同发展为无线技术搭建了成功的舞台，计使其 成为最终的传播鲽体”。移动i n t e m e t 使得传统的基ri p v 4 的i n t e r n e t 体系结构发生了深刻 的= 竖革，jl 体表脱任咀l 、仙个山川： 中国科学技术人掌博i 学位论文 随着i n t e m e l 州户的增k i p v 4 地址面临资源枯竭的划境，人苗无线| 殳备的加入进一步 加剧了这种困境。幽1 2 利幽1 3 分别给出了我国i n t e m e t 瑚户平移动川户的统计数据。 随着3 g 时代的到来这些移动川户都将成为满在的i n t e r a c t 心户瞒时我国所拥有的 i p v 4 地自l 空问将远远不能满足随的需求。 无线对i n t e m e t 提山了移动性要求。现有的大部分i n t e m e t 协议都是基丁i 州定网络设计 的，需要引入新的功能来支持移动性。 6 0 0 2 二5 0 0 ；4 0 0 王 ： 3 0 0 ； ： 三2 0 0 毒 ： 一1 0 0 ： i 7 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 l5 0 1 0 0 5 0 2 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 8 ：兰j ! ! ：坚! 兰：二! 墅竺! ：翌 图1 - 2 国内i n t e m e t 用户统计【4 】 2 5 0 0 2 0 00 一 一 1 p o 三 一 ： l o o 日 一 2 0 0 32 t 。42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 8 图1 3 国内移动用户统计【4 】 5 00 4 5 0 f 一代互联网协议i p v 6 1 5 的引入从根本上解决了上述问题。i p v 6 继承了i p v 4 的优点， 并根据i p v 4 十多年米的运行经验进行了人幅度修改车功能扩充。图l _ 4 给出了i p v 4 和i p v 6 头标的比较。从幽中可以看出，i p v 6 头标更加简沾，它将地址k 度从i p v 4 的3 2 比特增加剑 1 2 8 比特，闻此拥有儿乎取之不尽的地址空问。i p v 6 的即插即州功能极人地方便了各种无线 殴备的接入，并且可以通过1 p s e cr i ps e c u r i t y ) 【6 】认证头标( a h ：a u t h e n t i c a t i o n h e a d e r ) 1 7 1 , 1 1 封装安全净荷【e s p ：e n c a p s u l a t i o ns e c u r i t y p a y l o a d ) 【8 来保证无线数据在传输中的安 ， 0 o 0 0 0 0 o 孙 如 蔓 如 择 第1 幸绪论 全。此外i p v 6 采_ | i 扩展头标机制 5 】不仅使得头标的处理性能比i p v 4 更加强人、高效而 且可以方便地引入新的功能，例如移动头标可以用来携带移动i p v 6 1 9 相关信令消息来实现 i p 层移动功能。冈此，i p v 6 在各方面都可以满足移动i n t e m e t 的需求，将成为融合各种无线 技术的关键协议。第二代协作项目( 3 g p p ：t h i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o i e c t ) 【l o 已经把 1 p v 6 规定为来米移动网络的核心技术，我国目前正在进行的下一代互联网示范：l ：程( c n g i ： c h i n an e x tg e n e r a t i o ni n t e m e t ) 也主要同绕l p v 6 展开，膈时将建成世界上最人规模的l p v 6 网络基础设施。 0：71 51 s3 l0：l ：1 ：j： 峨4 、l _ 、t ：j1 0 5 畦互让k 际姒 “副撤靛髂 ；，疗雌脚j盼i 譬 头瓤 窆豫弘 源i p 地址 f 的i p 地列 琏j 砭懿据填充域 靛搿 ( a ) 4 ：枷 # 文 版缸l q l , 斋融等级i ；i 。一m i 匕 净锦k 瞧 i j鼍札小蜷7 ：嘏制 一 嚣渖地麟 一 ： 曲i r ： 一 m )i t s - 6 炎 审牛j 囤1 4i p v 4 和i p v 6 头标比较1 通过移动性功能扩展，i p v 6 在l p 层提供了移动管理机制( 也称为移动i p v 6 ) 9 】，实现 了节点在采州不同无线技术的网络之间漫游时仍然能够保持i p 通信，并且为数据、语音、 视频等多种业务提供了一个统一的传输平台，如图1 - 5 所示。但是多种业务的融合也对i p v 6 中的移动性提出了更高的性能要求，除了保持i p 通信外，还应该尽龄保证不会由丁移动切 换而导致服务质量( q o s ：q u a l i t yo fs e r v i c e ) 下降，例如实时和t c p 等延时敏感业务要求 实现低延时和丢包率的无缝切换。这方面的内容是目前移动l p v 6 领域研究的热点，也是本 论文深入研究的主题。 视频等多 数据语音 媒体业务 弋夕 i p v 6 移动i p v 6 3 g 2 5 g2 g叶4 nw l a nw p a n w c d m a g p r sg s ml e e e8 0 2 1 6 a el e e el e e e8 0 2 1 5 c d m a 2 0 0 0 c d m a l xc d m ai e e e8 0 2 2 08 0 2 11 a b i g ( 蓝牙) t d s c d m a 图1 - 5i p v 6 1 移动i p v 6 融合各种无线技术和业务 中田科学技术人学博 。学位论文 1 2 移动i p v 6 i n t e m e t1 科任务组( i e t f ：t h ei n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 【1 2 】制订的移动i p v 6 协i 义1 9 解决了土机在l p v 6 网络中的移动性问题，它提供的是一种网络层移动管理方案，田 此移动甘点( m n ：m o b i l en o d e ) 可以在采崩不同无线技术的网络之问进行 刀换而保持i p 通信。 i n t e m e t 上的路由器是根据i p v 6 数据包头标中的目的地址的网络前缀进行寻路的，一股 在个子网内的主机( 也叫做肖点) 的i p v 6 地址麻具有相同的网络前缀。当m n 在不同的 i p v 6f 网之间移动时，它应该