摘 要：Mobile IP是為了滿足移動節點在移動中保持其連接性而設計的。Mobile IP現在有兩個版本，分別為Mobile IPv4(RFC 3344，取代了RFC 3220，RFC 2002)和Mobile IPv6(RFC 3775)。目前廣泛使用的仍然是Mobile IPv4。文章發表在《中國管理信息化》上，是電子工程師論文發表范文，供同行參考。
關鍵詞：移動IP,切換,切換時延
移動IP通過擴展現有的“ICMP路由器發現”機制來實現代理發現。代理發現機制檢測移動節點是否從一個網絡移動到另一個網絡，并檢測它是否返回歸屬鏈路。當移動節點移動到一個新的外埠鏈路時，代理發現機制也能幫助它發現合適的外埠代理。
切換是無線網絡的重要特征，切換機制的性能直接影響到整個網絡的性能。移動IP己經提供了切換過程，但是在某些情況下不適合支持實時應用程序。研究切換的目的是要減少切換的延遲和丟包率，使得移動IP能很好的處理運行實時應用的移動節點的移動問題。
移動節點在網絡切換過程中，移動IP的切換時延可以表示為
T handover二T md+T reg (1)
這里Tmd為移動檢側的時延，T reg為移動節點注冊時延。注冊時延根據不同的移動IP協議有所不同。后面根據不同的協議流程詳細描述。移動IP定義了三種移動檢測算法，分別是LCS (Lazy Cell Switching)，前綴匹配PM(Prefix Matching), ECS (Eager Cel Switching)。根據不同的移動檢測算法Tmd的差別將很大。
下面詳細介紹這三種移動檢測的方法。根據LCS的特點，移動節點與家鄉代理注冊以后一直保持CoA有效直到代理的生存時間超時(RFC2002中建議的代理生存時間為3倍的公告間隔).這種情況發生在移動節點連續3次沒有收到它當前注冊的代理的代理公告時MN才進行代理請求并向HA注冊新的CoA，如果二層支持的話MN將接收到不同的代理公告。
PM網絡前綴匹配法與LCS基本相同，所不同的是它在代理公告中加入前綴長度擴展，該擴展中包括代理的IP地址的網絡前綴，根據它MN可以判定是否兩個代理公告是從同一個子網接收的。ECS同LCS算法不同，它假設MN移動方向改變較慢時，移動節點一旦發現一個新的代理公告就發生切換。因此，在移動檢測方面M1Pv4和MIPv6是一致的。
1 移動I Pv4切換時延分析
前面我們了解到在移動檢測方面即Tmd中MIPv4和IPv6是一致的，這里重點考慮切換時延公式(1)后一部分的詳細分析，即T reg。
移動I Pv4為移動節點到家鄉代理的注冊定義了兩種不同的過程，在這里我們以通過外地代理轉發移動節點的注冊請求此注冊過程進行分析：
外地代理注冊過程需要下面4個消息:
(1)移動節點發送注冊請求到預期的外地代理，開始注冊過程;
(2)外地代理處理注冊請求，然后把它轉發到家鄉代理;
(3)家鄉代理發送注冊應答到外地代理，同意或者拒絕這個請求:
(4)外地代理處理注冊應答，把處理的結果告知移動節點。
假設FA與MN之間的鏈路跳數為無線鏈路1跳，根據圖1，將MIPv4切換過程的時延分解如下:TMadv表示移動節點發送注冊請求消息在無線鏈路上的一跳的時延，TMP，TFP和T HP分別表示MA, FA和HA處理注冊報文的時間，T MFreq表示MN發送注冊請求到FA的鏈路延遲，T FHreq表示FA處理完注冊請求后轉發給HA的注冊請求的鏈路延時，同樣對于注冊響應延時分別為T HFack和丁FMack。這樣MIPv4的注冊時延表示為
T handover=T md+T reg (1)
根據上面的假設，T reg表示為
T reg二T MFreq+T FP+T FHreq+T HP+T HFack+T FP+T FMack+T MP (2)
當為ECS檢測機制時
T md=x/2 (3)
其中的x表示為發送代理公告的時間間隔。
根據(2), (3)，式(1)式可以表示為:
Thandover=x/2+TMFreq +T Fp +T FHreq+T HP十T HFack+T FP十T FMack+Tmp (4)
MIPv4切換后與通信對端的通信的數據包的傳輸時延為:
T delay=T ch十T hf十T fm (5)
其中Tch為通信對端到家鄉代理的傳輸時延，T hf為家鄉代理到外地代理的傳輸時延，T fm為外地代理到移動節點的時延。從中可以看出MIPv4的切換機制存在的三角路由問題，對時延要求比較高的數據業務，MIPv4的切換機制不能保證很好的服務質量。
2 移動I Pv6切換時延分析
連接到外地鏈路后，通過常規的I Pv6無狀態或有狀態的自動配置機制，移動節點可以獲得一個或多個轉交地址。只要移動節點一直連接到這個外地鏈路，目的地址是這個轉交地址的分組都會被轉發到移動節點。
移動節點在外地網絡獲得轉交地址后，需要向家鄉代理申請注冊，為移動節點的家鄉地址和轉交地址在家鄉代理上建立“綁定”.移動節點首先向家鄉代理發送“綁定更新”消息中請求注冊，家鄉代理則通過一個“綁定確認”消息對移動節點的請求進行應答。隨后，移動節點的家鄉代理使用“代理鄰居發現”機制，在家鄉鏈路上截取目的地址是移動節點家鄉地址的所有IPv6分組，并通過隧道將它們轉發到移動節點的主轉交地址。
在隧道中，家鄉代理對數據分組使用IPv6封裝，把移動節點的主轉交地址放在外層I Pv6報頭的目的地址字段。同時在移動I Pv6中，路由優化是移動IPv6協議的基本功能部分。移動IPv6允許通信對端發出的分組直接路由到移動節點，不必通過家鄉代理轉發，解決了在基本移動I Pv4協議中的三角路由的問題。
在切換發生后，如果不考慮安全機制移動節點可以對支持移動I Pv6的通信對端發送綁定更新。切換過程如圖2所示。
假設同IPv4，根據圖2將MIPv6切換過程的時延分解如下：T Mbu:表示移動節點發送注冊請求消息在鏈路上的時延(它包含兩個部分一部分是無線鏈路的時延，另一部分是有線鏈路的時延); T MP和T HP分別表示MN和HA、處理注冊報文的時間;Tmba。表示HA發送注冊應答到MN的鏈路延遲(同樣也是包含兩部分鏈路傳輸延時)。這樣MIPv6的切換時延表示為
T handover = T md+T reg (1)
將假設條件代入(1)式:
T handover== T md+Tmbu+Tmp+T Mba+Thp (6)
同時Tmbu，和Tmba都包含兩個部分:有線和無線鏈路傳輸延時，其中下標w表示無線鏈路;下標!表示有線鏈路:
Tmbu=T Mbuw +T Mbu! (7)
Tmba=T Mbaw +T Mba! (8)
將(7)式和(8)式代入(6)式
T handover=T md+T Mbuw+T Mbu!+TMP+T Mbaw+T Mba! +Thp (9)
使用路由優化機制后與通信對端通信的傳輸時延為
T delay=T cm (10)
當移動節對與通信對端完成了綁定更新的操作，數據傳輸就是正常的傳輸時延。
3 結束語
相對于移動IPV4，在移動IPV6協議的基礎上，切換延遲有一定的優越性，切換性能也就相對地提高，以至在此基礎上提出的移動IPV6快速切換，層次性移動IPV6管理模型等都從各種不同的角度對切換性能進行了改進。
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參考文獻
1 王雋峰.移動IP技術在WCDMA分組域中的應用.IP Technology.
2 [美]Douglas E.Comer著.Internetworking With TCP/IP.
3 [美]Solomon JD著，裘曉峰等譯.移動IP.北京機械工業出版社
