基于分级自组织网络的移动IPv6切换技术研究

论文摘要

移动自组网在使用上有很多优点,如可以快速部署,具有自组织功能,非常适合于军用战术环境和民用应急通信。由于自组网的特殊组织形式,固定网络和有中心无线网络的很多协议都无法直接被它采用,因而需要设计专门适用于自组网的协议。当自组网网络节点数量达到一定规模时,需要对网络进行分级管理,划分出多个子网。当移动节点进行跨子网的移动时,就需要移动IPv6协议的支持。但是由于自组网多跳的特性,单跳网络中MIPv6现有的切换算法和操作并不能适应多跳网络的环境,设计在多跳网络中的切换算法会遇到新的问题和挑战,本文讨论的核心内容就是设计出适应分级的多跳网络环境的MIPv6的切换算法。本文的主要工作有两点:第一,提出了适应分级自组织网络环境的移动IPv6切换方法,给出了性能分析。这种算法是通过对基本的移动IPv6算法的移植和修改得到的,不需要底层硬件平台的特殊支持,带来的是操作上的可行性和便利性。但是这种切换算也是一种硬切换的方式,会带来数据包的丢失和切换延时。第二,本文对如何将快速切换算法RFC4068(Fast Handovers for Mobile IPv6)移植到分级多跳网络中做出了尝试,并且根据自组网MAC层独有的特点,提出了双通道快速切换算法,当两个子网节点的MAC层采用相同的协议且工作在相同的频点时,这种算法可以优化移动节点子网间切换时的性能。快速切换算法需要底层信号强度的检测和切换的预判,对硬件有一定的要求,但是,快速切换算法可以在第二层切换之前就做好第三层切换的所有准备工作,如果移动节点在指定的信令后切换可以做到通信中无分组的丢失。所以这是一种平滑切换的算法。为了支持本文提出的解决问题的思路和算法,文章给出了OPNET平台下分级多跳环境MIPv6模块的详细设计。同时给出了丰富的仿真结果,从典型的切换性能指标上验证了所提出算法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和课题意义
• 1.2 主要工作
• 1.3 论文组织
• 第二章 移动IPv6 切换技术
• 2.1 移动IPv6 术语介绍
• 2.2 移动IPv6 的切换过程
• 2.3 快速移动IPv6 切换技术
• 2.3.1 F-MIPv6 对切换过程控制消息的扩充
• 2.3.2 预测式快速切换操作过程
• 2.4 层次型移动IPv6 技术
• 2.5 两种协议的分析
• 第三章多跳网络中移动IPv6 的切换
• 3.1 分级自组织网网络场景介绍
• 3.1.1 网络结构介绍
• 3.1.2 子网接入策略和通信规则
• 3.1.3 网络编址设计
• 3.2 分级自组网多跳环境对MIPv6 切换过程的影响
• 3.2.1 MAC 层工作模式的影响
• 3.2.2 RA 多播方案的选择和子网间的隔离策略
• 3.2.3 移动检测的影响
• 3.2.4 路由收敛的影响
• 3.3 分级自组网中MIPv6 切换操作
• 3.4 切换过程时延分析
• 3.5 多跳网络切换过程报文格式的修改和说明
• 3.5.1 移动检测过程所需报文和处理
• 3.5.2 辅助点选取过程所需报文和处理
• 3.5.3 重复地址检测过程所需报文和处理
• 3.5.4 添加的临时反向路径选项
• 3.6 本章小结
• 第四章 移动IPv6 快速切换在分级自组网中的研究
• 4.1 简单移植的MIPv6 快速切换算法
• 4.1.1 快速切换在多跳网络中的特性
• 4.1.2 不同频点子网间M-F-MIPv6 切换算法
• 4.1.3 同频点子网间M-F-MIPv6 切换算法
• 4.2 改进的双通道快速切换算法
• 4.2.1 改进算法的总体思想
• 4.2.2 双通道切换算法增加的信令说明
• 4.3 双通道快切算法操作说明
• 4.3.1 切换过程操作步骤
• 4.3.2 关键信令的处理流程
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于分级自组网的MIPv6 仿真模型
• 5.1 仿真软件介绍
• 5.2 主要仿真功能模块介绍
• 5.2.1 网络模型
• 5.2.2 节点模型
• 5.2.3 移动IPv6 模块与其他模块交互的信息
• 5.2.4 移动IPv6 模块维护的数据结构
• 5.2.5 移动IPv6 模块内部设计
• 5.2.6 其它模块简介
• 5.3 本章小结
• 第六章 MIPv6 在分级自组网中切换的仿真及分析
• 6.1 M-MIPv6 性能仿真和分析
• 6.1.1 仿真目的
• 6.1.2 仿真场景
• 6.1.3 仿真结果和分析
• 6.2 多跳网络快速切换算法性能仿真和分析
• 6.2.1 仿真目的
• 6.2.2 仿真场景
• 6.2.3 仿真结果分析
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士期间参与项目和研究成果