移动互联网应用技术与实践研究

　　《移动互联网应用技术与实践研究》：　　（一）预先注册切换　　预先注册切换法允许移动主机发起提前切换，MN在网络的辅助之下可以在二层切换完成之前执行三层切换。这个三层切换可以由网络发起，也可以由MN发起。相应地，MN和FA利用二层触发器触发特定的三层切换事件。实际上，通过预先注册切换可以使MN在二层切换前利用旧FA提前进行注册。　　预先注册的操作过程：在三层的注册切换之前，旧FA向新FA发送路由请求通告消息，新FA发送路由广播消息答复旧FA。然后旧FA用新FA的相关信息向MN发送代理广播。当MN收到代理广播之后，就能在二层切换完成之前，通过旧FA向新FA发起注册。这样，当二层切换完成之后，MN不必再进行三层切换就马上可以通过新FA收发数据了。　　三层切换可以由网络发起，也可以由MN发起。在网络发起切换的情况下，预先注册切换可以由旧FA通过二层的源触发发起，也可以由新FA通过二层的目的触发发起。此时FA可以从二层触发消息中获得MN的IP地址和新（旧）FA的IP地址，从而发起切换。在MN发起切换的情况下，由MN通过接收二层消息并确认自己已移动，进而启动切换过程。预先注册切换的方法除了在移动切换情况下对代理请求消息进行了一定扩展外，没有引入新的消息，与原有的移动IPv4是完全兼容的。　　（二）过后注册切换　　过后注册切换对移动IPv4协议进行了扩展，允许旧FA和新FA利用二层触发建立两者间的双向隧道，使得MN在新FA的子网下可以继续使用旧FA。这样就可以降低丢包率，*小化了切换对实时应用造成的影响。MN在新FA上的三层注册过程根据需要可以推迟。　　过后注册的数据转发路径：MN在新FA上的注册没完成之前，可以继续使用旧FA的CoA。新旧FA之间可以利用二层触发器建立一条双向隧道，发往MN的分组先到达旧FA，通过隧道传给新FA，进而转发给MN，这样可以减少通信中断时间。在这个过程中，旧FA变成MN的移动性锚点，称为锚FA。这种方法尤其适用于MN快速移动的情况，即MN在向新FA注册之前又向第3个FA移动，第3个FA通知锚FA，把双向隧道的一端从新FA移向第3个FA，另一端仍连接到锚FA，直到MN完成移动IP的注册过程。　　（三）联合切换　　联合切换法是预先注册切换和过后注册切换的综合。如果预先注册切换可以在二层切换完成之前进行，那么联合切换法实际上就是预先注册切换。然而，如果预先注册切换不能在二层切换完成之前进行，那么旧FA就会为MN启动转发通信的服务，就像过后注册切换中所规定的那样。　　可以看出，联合切换法的实质是，当一个预先注册切换不能保证在二层切换完成之前完成时，会将过后注册切换作为一种有效的备用机制。　　三、移动IP平滑切换技术　　平滑切换是能够保证尽量低的丢包率的切换。随着基于IP的语音传输（VoIP）等实时应用的出现，切换的平滑性变得格外重要，这时必须考虑*小化丢包率，进行平滑的切换。　　缓存机制是一种常用的平滑切换方法。有学者提出了一种缓存机制，由MN要求当前子网的路由器缓存发向它的数据包，直到MN完成向新子网内路由器的注册过程。这就保证了在切换和注册完成之前，发向旧地址的数据包也不会丢失。一旦注册完成，MN在新网络中就有了合法的CoA，此时，可以在新旧路由器之间建立隧道，将缓存的数据包从先前的路由器转发过来。这一方案减少了移动过程中数据包丢失的可能性。但采用缓存方法解决切换平滑性问题也存在不足之处。例如，缓存大小的设置就是一个需要仔细考虑的问题，过大的缓存会浪费存储资源，同时也会在转发缓存数据时占用过多宝贵的无线网带宽，过小的缓存则仍有可能导致数据包的丢失。　　对于实时应用，在切换过程中要考虑状态信息转移问题。当网络带宽有限时，如无线蜂窝网络，可能采用压缩IP报头和传输报头的方法，以便充分利用可用带宽。这时报头压缩上下文需要从一个IP访问点（如路由器）重新定位到另一个IP访问点，平滑切换可以通过移动IPv6的“绑定更新”消息来获得这种携带转移的状态信息。　　IETF提出了一种基于IPv6的平滑切换框架，使得切换可以实现低延迟、低分组丢失和*小化移动主机通信中断。MN连接到一个新接入点时，与其相关的一些状态信息可能需要发送给新的移动代理。切换可以分为网络控制移动协助（NCMA）和移动控制网络协助（MCNA）。　　在NCMA中，网络知道MN将要切换到哪个新移动代理，因此当MN的新接入链路建立后，其原先的移动代理能和新移动代理取得联系，并传送状态信息。在MCNA中，移动主机为了进行状态传输，需要发送一些必要的消息。按照移动IPv6的规定，MN在配置了新转交地址之后，需要向新移动代理发送绑定更新消息。　　在IPv6平滑切换框架中，绑定更新消息需要附加一个平滑切换初始化（SHIN）选项。SHIN包括以下几个子选项：SHIN目的地选项头、新移动代理子选项、新旧移动代理同时使用的子选项以及旧移动代理使用的子选项。　　当新的移动代理收到带有SHIN的绑定更新后，它可以对其中的各个子选项进行识别，并向MN的旧移动代理发送一个平滑切换请求消息（SHREQ）。当旧的移动代理收到这一消息时，它首先会对新的移动代理进行认证，以确保它是一个被MN授权的代理。随后它会发送一个平滑切换回复消息（SHREP）。该消息中包含适当的结构，用于进行上下文状态信息的传输。虽然旧的移动代理通过SHREP将状态信息发给了新的移动代理，但这些信息在旧代理处不应当马上被销毁。这是因为一旦发生了SHREP消息的丢失，旧代理就需要重新构造一个SHREP，并将其再次发送给MN的新的移动代理。　　四、移动IPv6快速切换技术　　移动IPv6协议针对移动IPv4存在的种种不足进行了改进，如采用可靠的路由器发现和地址配置功能，取代了代理发现过程和FA配置的CoA，避免了三角路由问题等。但移动IPv6中同样存在切换延迟和丢包的问题，需要进行切换优化。移动IPv6的切换优化可分为快速切换和基于隧道的切换。　　……