基于IPv6的移动组播关键技术研究

论文摘要

组播的出现是为了解决传统单播路由在处理组通信时出现的效率问题。随着无线和移动技术的发展,在移动过程中获取组播服务成为了一个研究热点,移动组播由传统固定组播发展而来,为移动用户提供诸如移动视频会议、移动在线游戏等多种应用,可有效提高数据传输效率。移动组播需要解决两个基本问题:一是组成员关系管理,二是组成员位置管理。当前组成员关系管理一般采用IGMP/MLD等协议,而组成员位置管理则采用移动IP等移动性管理协议。基于上述两个问题,本文采用理论分析与具体试验相结合的方法,对基于IPv6的移动组播关键技术问题进行了研究并提出了相应的解决方案,具体包括基于MLD代理的轻量级移动组播方法,基于多跳的移动组成员管理方法,基于代理移动IPv6的组播路由方法,多家乡环境下的移动组播和一体化网络中基于标识的组播路由机制等。论文的主要内容和结论如下:1.针对传统组播路由不适用于移动场景的问题,本文提出一种基于MLD代理的轻量级移动组播方法,其核心思想是在家乡代理上部署简化MLD代理功能,削减具体组播路由协议对移动组播的影响,在移动节点上修改MLD主机端功能,减少移动节点和家乡代理之间的消息交互数量,避免过多消息交互而带来的开销和效率问题。同时,本文提出一种隧道合并重构算法以解决隧道聚合问题。试验和理论分析结果表明,该方法能有效减少组播切换时间和协议开销,并能在一定程度上解决隧道聚合问题。2.针对现有组成员管理协议无法管理移动组成员的问题,本文提出一种基于多跳的组管理协议,通过扩展组播加入消息的转发范围为移动节点构建组播转发状态,实现移动组成员管理。该方法兼容现有的组成员管理协议,便于部署和应用。通过理论分析,研究了多跳组成员管理协议的性能,并构建仿真平台研究了基于多跳组管理协议的移动组播方法性能。仿真结果表明,本文所提出的移动组管理协议可以有效减少组播加入延时,结合移动预测方法可以进一步减少组播树维护开销。3.针对现有基于主机的移动性管理协议不能很好支持移动组播的问题,本文提出了代理移动IPv6组播路由方法。首先,通过理论分析和试验测试深入研究代理移动IPv6协议的切换性能,结果表明代理移动IPv6可以有效减少切换延时和信令开销,改善切换性能。然后,提出代理移动IPv6组播方法并进行理论分析,结果表明代理移动IPv6组播能够有效减少组播会话中断时间和协议开销,提高移动组播性能。4.为了在多家乡环境下支持移动组播服务,本文提出一种多家乡移动组播框架,分析移动组播在多接口、异构环境下所面临的问题,并基于多转交地址实现了一种多家乡移动组播路由方法。试验结果表明,该方法可以为多接口终端提供无缝的移动组播服务。5.针对传统组播服务模型在实际部署应用中存在的缺陷,本文基于一体化网络和普适服务体系结构,提出一种基于标识的一体化组播路由机制,给出一体化组播路由框架,详细分析其性能特点,并引入一体化移动组播机制。分析结果表明,该新型组播路由机制可以提供源认证和接入认证,实现组播计费和移动组播等功能。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 缩略语
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文的主要研究工作
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 移动组播技术研究综述
• 2.1 引言
• 2.2 组播技术概况
• 2.2.1 组播基本概念
• 2.2.2 组播技术发展历程
• 2.2.3 组播技术标准化大事记
• 2.3 移动组播概述
• 2.3.1 移动组播分类
• 2.3.2 移动组播面临的问题
• 2.4 移动组播解决方案
• 2.4.1 基于组播路由协议的解决方案
• 2.4.2 基于组成员管理协议的解决方案
• 2.4.3 基于移动性支持协议的解决方案
• 2.4.4 基于多家乡环境的解决方案
• 2.4.5 基于多跳环境的解决方案
• 2.4.6 基于组播服务模型的解决方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于MLD代理的轻量级移动组播
• 3.1 引言
• 3.2 基于MLD代理的LMM设计
• 3.2.1 LMM功能概述
• 3.2.2 LMM工作流程
• 3.2.3 TCR机制
• 3.3 LMM组播切换时间分析
• 3.3.1 组播切换信令时序分析
• 3.3.2 组播切换时间试验结果
• 3.4 LMM协议开销分析
• 3.4.1 协议开销分析
• 3.4.2 数值分析结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 多跳移动组成员管理协议
• 4.1 相关研究
• 4.2 多跳移动组成员管理协议概述
• 4.2.1 MHMLD协议概述
• 4.2.2 MHMLD工作流程
• 4.3 MHMLD性能理论分析
• 4.3.1 理论分析模型
• 4.3.2 理论分析结果
• 4.4 MHMLD性能仿真分析
• 4.4.1 仿真试验设置
• 4.4.2 仿真结果分析
• 4.5 基于MHMLD的移动组播性能分析
• 4.6 基于移动预测的MHMLD移动组播
• 4.7 本章小结
• 第五章 代理移动IPv6移动组播
• 5.1 相关研究
• 5.2 PMIPv6协议性能分析
• 5.2.1 协议实现概述
• 5.2.2 性能理论分析
• 5.2.3 试验结果分析
• 5.3 PMIPv6组播方法
• 5.3.1 LMA-based组播方法
• 5.3.2 MAG-based组播方法
• 5.4 PMIPv6组播性能理论分析
• 5.4.1 参考网络模型
• 5.4.2 组播会话中断时间分析
• 5.4.3 协议开销分析
• 5.5 性能分析结果
• 5.5.1 组播会话中断时间分析结果
• 5.5.2 协议开销分析结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 多家乡移动组播
• 6.1 相关技术
• 6.2 多家乡移动组播MMoM概述
• 6.2.1 MMoM设计框架
• 6.2.2 多接口管理模块
• 6.2.3 组播流分发策略管理
• 6.2.4 移动组播切换管理
• 6.3 MMoM性能分析
• 6.3.1 具体实现概述
• 6.3.2 试验环境搭建
• 6.3.3 试验结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 一体化网络组播机制
• 7.1 引言
• 7.2 相关研究
• 7.3 一体化网络组播机制
• 7.3.1 一体化组播总体框架
• 7.3.2 一体化组播映射机制
• 7.3.3 一体化组播移动机制
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集