李雪霞，郜 帥，王利利，張宏科

（北京交通大學(xué)下一代互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

0 引言

現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)具有一種網(wǎng)絡(luò)支撐一種主要服務(wù)的特點(diǎn)，嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的多樣化發(fā)展趨勢(shì)。此外，隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶(hù)需求的日益變化，基于IP地址雙重屬性的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的弊端和不足逐漸暴露出來(lái)，迫切需要提出一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不足。

國(guó)家973項(xiàng)目“一體化可信網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)體系基礎(chǔ)研究［1］”提出了一種新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架——標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)，其核心思想是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)IP地址的身份和位置的分離。該架構(gòu)使得終端使用唯一的接入標(biāo)識(shí) （accessing identifier，AID），即可在任何地方享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，無(wú)需終端在移動(dòng)后使用新的地址去接入網(wǎng)絡(luò)。

標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)很好地解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法支持普適服務(wù)以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)IP地址雙重屬性分離的問(wèn)題，但是并未考慮子網(wǎng)移動(dòng)性支持的問(wèn)題。如果直接應(yīng)用現(xiàn)有基于移動(dòng)IP［2］的子網(wǎng)移動(dòng)性管理協(xié)議［3］來(lái)管理標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下子網(wǎng)的移動(dòng)，核心網(wǎng)路由表會(huì)隨著子網(wǎng)的頻繁切換而反復(fù)更新，從而造成巨大的信令開(kāi)銷(xiāo)及較大的核心網(wǎng)資源的浪費(fèi)。

本文在標(biāo)識(shí)分離映射體系架構(gòu)下，提出一種分級(jí)多層映射機(jī)制，使得具有相同移動(dòng)特征的子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)共用同一個(gè)位置標(biāo)識(shí)（routing identifier，RID）來(lái)減少傳統(tǒng)標(biāo)識(shí)分離映射機(jī)制為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配唯一RID所造成的不必要開(kāi)銷(xiāo)，以及核心網(wǎng)資源浪費(fèi)等問(wèn)題。最后通過(guò)信令開(kāi)銷(xiāo)的對(duì)比分析，證明了這一機(jī)制對(duì)支持標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下子網(wǎng)部署的重要性。

1 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)

1.1 標(biāo)識(shí)分離映射體系結(jié)構(gòu)

國(guó)家973項(xiàng)目“一體化可信網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)體系基礎(chǔ)研究”分析了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的弊病，并根據(jù)分離映射的需要，對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了重新劃分，分為2個(gè)基本層面:“服務(wù)層”和“網(wǎng)通層”，如圖1所示。

圖1 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of locator/ID separating network

圖1中，服務(wù)層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的會(huì)話(huà)、管理和控制，對(duì)應(yīng)于TCP/IP協(xié)議的傳輸層及其以上各層，主要由功能實(shí)體標(biāo)識(shí)分離映射服務(wù)器（locator and identifier mapping server，IDMS）及認(rèn)證服務(wù)器（authentication server，AuS）組成。IDMS主要管理用戶(hù)的接入標(biāo)識(shí)AID至路由標(biāo)識(shí)RID的映射關(guān)系對(duì)，AuS用來(lái)驗(yàn)證用戶(hù)身份的合法性。網(wǎng)通層主要完成用戶(hù)的多元接入（包括固定網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等）及數(shù)據(jù)的完整通信;接入路由器 （access switch router，ASR）處在接入部分與核心部分的邊緣，為通過(guò)認(rèn)證的用戶(hù)分配RID、緩存AID-RID映射關(guān)系對(duì)并向IDMS匯報(bào)，完成數(shù)據(jù)包AID到RID的標(biāo)識(shí)替換;具有RID標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)包利用核心網(wǎng)交換路由器（core switch router，CSR）在核心網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行傳輸。

1.2 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換流程

標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)中的通信流程如圖2所示。移動(dòng)節(jié)點(diǎn) （mobile node，MN）從原接入交換路由器（old ASR，oASR）切換到新的接入交換路由器 （new ASR，nASR）。MN通過(guò) nASR向 AuS發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求，認(rèn)證通過(guò)后，AuS向nASR返回認(rèn)證應(yīng)答，允許MN的接入。nASR為 MN分配［MN_AID-MN_nRID］映射關(guān)系對(duì)，緩存在本地并向IDMS匯報(bào)。IDMS向oASR發(fā)送映射更新通知，映射關(guān)系從［MN_AID-MN_oRID］更新為［MN_AID-MN_nRID］。由CN（communication node）發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)通信對(duì)端接入交換路由器CN_ASR首先轉(zhuǎn)發(fā)至oASR，根據(jù)緩存的映射條目再將數(shù)據(jù)包發(fā)送至nASR，最后交給MN，即遵循CN→CN_ASR→oASR→nASR→MN的“三角路由”數(shù)據(jù)傳輸路線(xiàn)。為了消除三角路由，oASR主動(dòng)向CN_ASR發(fā)出映射更新通知。此后，來(lái)自CN的數(shù)據(jù)包直接經(jīng)過(guò)CN→CN_ASR→nASR→MN路徑傳輸，達(dá)到了路由優(yōu)化的目的。

圖2 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)中通信流程Fig.2 Communication call-flow in the locator/ID separating network

1.3 身份與位置分離場(chǎng)景下的子網(wǎng)移動(dòng)

標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性支持提供了解決方案，但是對(duì)于子網(wǎng)整體移動(dòng)性的研究，目前還沒(méi)有成型方案。考慮到標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)ASR為每一個(gè)通過(guò)認(rèn)證的MN分配唯一的RID，并將映射關(guān)系匯報(bào)給IDMS統(tǒng)一管理，另外，根據(jù)文獻(xiàn)［4］子網(wǎng)路由方案，可以初步實(shí)現(xiàn)對(duì)子網(wǎng)移動(dòng)性的管理。但是由于需要為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配唯一的RID，相應(yīng)IDMS維護(hù)的映射條目會(huì)隨著MN數(shù)量的增加而線(xiàn)性增加，而且子網(wǎng)的每一次切換，都要更新子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所有映射條目，因而信令開(kāi)銷(xiāo)會(huì)隨著切換的頻率而成倍地增加，從而造成嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

2 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下的子網(wǎng)移動(dòng)

為了有效控制標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下子網(wǎng)移動(dòng)性管理過(guò)程所造成的信令開(kāi)銷(xiāo)，降低核心網(wǎng)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，本文采用分級(jí)多層映射機(jī)制實(shí)現(xiàn)塊注冊(cè)（block register，BR），緩解子網(wǎng)切換時(shí)大量節(jié)點(diǎn)單獨(dú)注冊(cè)（single register，SR）帶來(lái)的信令開(kāi)銷(xiāo)繁重等問(wèn)題，減輕核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)整體性能。以下分別從分級(jí)多層映射機(jī)制以及基于該機(jī)制的標(biāo)識(shí)分離映射子網(wǎng)的通信過(guò)程2個(gè)方面加以介紹。標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下的子網(wǎng)移動(dòng)場(chǎng)景如圖3所示。

圖3 標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下的子網(wǎng)移動(dòng)場(chǎng)景Fig.3 Mobility scenario in the locator/ID separating network

2.1 分級(jí)多層映射機(jī)制

本文提出的分級(jí)多層映射機(jī)制，除了在ASR實(shí)現(xiàn)AID-RID分離映射之外，在各級(jí)子網(wǎng)路由器（mobile router，MR）處又定義了一種新型的AID-AID映射管理。

首先，在接入網(wǎng)部分完成AID-AID多層映射，即MR上完成所有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)MN的身份標(biāo)識(shí)AID（MN-AID）到其直連MR的身份標(biāo)識(shí)AID（MRAID）的映射，以及各C_MR（child_MR）的AID到其P_MR（parent_MR）的AID映射（見(jiàn)圖3），MR2既是MR1的C_MR又是MR4的P_MR;其次，在核心網(wǎng)部分，根據(jù)標(biāo)識(shí)分離映射機(jī)制為以ASR為根路由器（root MR，R_MR）分配路由標(biāo)識(shí)R_MR-RID。

通過(guò)上述映射過(guò)程，映射服務(wù)器IDMS將緩存兩類(lèi)映射表項(xiàng)，分別為AID-AID和AID-RID，為了區(qū)分這兩類(lèi)表項(xiàng)，AID-AID表項(xiàng)根據(jù)MN-AID，P-MRAID及C-MR-AID的不同，為其隨機(jī)生成唯一的非零標(biāo)識(shí)符（Flag1，F(xiàn)lag2，…），AID-RID緩存表項(xiàng)統(tǒng)一用零標(biāo)識(shí)符。

對(duì)于嵌套移動(dòng)子網(wǎng)內(nèi)的中間MR，MR的入口接收來(lái)自其C_MR發(fā)送的擴(kuò)展映射消息，在MR完成其CMR-AID到當(dāng)前MR-AID的映射，并將新的映射關(guān)系擴(kuò)充到映射請(qǐng)求消息，經(jīng)MR出口發(fā)送，重復(fù)上述過(guò)程，最終將所有的映射關(guān)系都匯報(bào)給IDMS統(tǒng)一管理。

對(duì)于域內(nèi)切換，由于切換前后總是通過(guò)同一個(gè)根路由器（MR1）接入到ASR（見(jiàn)圖3），僅切換后接入的新P_MR（如MR3）需要重新建立映射關(guān)系，其余的MR，ASR或IDMS根據(jù)P_MR上的映射關(guān)系更新相應(yīng)條目即可。

對(duì)于域間切換，由于切換后接入到不同的根路由器下（見(jiàn)圖3），當(dāng)MR4接入到MR5下，MR4發(fā)送接入消息，MR5建立MR4到MR5的映射關(guān)系對(duì)，并擴(kuò)展接入消息，遞歸轉(zhuǎn)發(fā)到ASR2，ASR2收到接入消息后，根據(jù)標(biāo)識(shí)分離映射機(jī)制為MR5分配核心網(wǎng)路由標(biāo)識(shí)MR5-RID，并把映射條目向IDMS匯報(bào)。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，MR5，ASR及IDMS建立的映射條目如圖4所示。

圖4 MR5，ASR及映射服務(wù)器緩存映射列表Fig.4 Mapping entry on MR5，ASR and IDMS

2.2 基于分級(jí)多層映射機(jī)制的ISMN_NEMO通信過(guò)程

圖5給出了數(shù)據(jù)包從CN發(fā)送給MN的過(guò)程中途經(jīng) CN端 ASR（即 CN_ASR（ASR3））和 MR端ASR（即MR_ASR（ASR2））所執(zhí)行的標(biāo)識(shí)替換過(guò)程。

圖5 標(biāo)識(shí)查詢(xún)替換流程圖Fig.5 ID query and replace call-flow

基于圖5的標(biāo)識(shí)替換流程，對(duì)端CN-A與子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)MN1之間的通信如圖6所示。在子網(wǎng)從ASR1切換到ASR2的過(guò)程中，可以保持通信連續(xù)不中斷。具體過(guò)程（核心網(wǎng)優(yōu)化后路由）為CN-A發(fā)送的數(shù)據(jù)包源標(biāo)識(shí)在ASR3處完成標(biāo)識(shí)映射替換AIDA→RIDA，目的標(biāo)識(shí)AID1通過(guò)向IDMS查詢(xún)，最終替換為MR-RID，為了在標(biāo)識(shí)替換過(guò)程始終明確通信目標(biāo)且核心網(wǎng)內(nèi)隱藏用戶(hù)的真實(shí)身份，將AID1對(duì)應(yīng)的flag值寫(xiě)入擴(kuò)展報(bào)頭中，在對(duì)端ASR2根據(jù)目地選項(xiàng)中的flag值完成替換，最終定向數(shù)據(jù)包至MN1。攜帶標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)包格式如圖7所示。

3 性能分析

本節(jié)對(duì)比分析大量移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)注冊(cè)（single register，SR）和基于分級(jí)多層映射機(jī)制的塊注冊(cè) （block register，BR）2種方式下，造成的切換信令開(kāi)銷(xiāo) （signaling cost，SC），尤其是核心網(wǎng)絡(luò)（core network，CoN）信令開(kāi)銷(xiāo)以及切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。

分析過(guò)程中所引用的變量如表1所示，分析模型采用子網(wǎng)切換場(chǎng)景圖（見(jiàn)圖3）。本文將從子網(wǎng)切換前 （before handoff，BH）、域內(nèi)切換（Intra）、域間切換（Inter）3點(diǎn)展開(kāi)分析。

表1 參數(shù)列表Tab.1 Parameters entry

3.1 切換信令開(kāi)銷(xiāo)

為了分析標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下子網(wǎng)移動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的信令開(kāi)銷(xiāo)，本文利用隨機(jī)游走移動(dòng)模型［5-6］來(lái)分析MR的切換過(guò)程，這一模型下，MR在給定的時(shí)間內(nèi)以一定的概率向特定的方向移動(dòng)，MR的移動(dòng)過(guò)程可描述如圖8所示。

圖8 MR隨機(jī)游走模型示意圖Fig.8 Random walk model of MR

圖8中，對(duì)于標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下的子網(wǎng)移動(dòng)賦予馬爾可夫性，其中，π0，π1分別為子網(wǎng)域內(nèi)切換和域間切換的平均可能性，P為子網(wǎng)處在同一根MR管理域的概率，則相應(yīng)可得出以下轉(zhuǎn)移概率矩陣方程:

標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下一旦子網(wǎng)發(fā)生切換，需要分配新的映射關(guān)系并向IDMS匯報(bào)，IDMS根據(jù)匯報(bào)消息更新映射表中相應(yīng)條目。由于注冊(cè)方式的不同，子網(wǎng)切換前后所造成的信令開(kāi)銷(xiāo)SCTotal也不同，但可以統(tǒng)一描述為

（2）式中:SCBH，SCIntra，SCInter，T分別為切換前注冊(cè)開(kāi)銷(xiāo)、域內(nèi)切換開(kāi)銷(xiāo)、域間切換開(kāi)銷(xiāo)及MR的平均滯留時(shí)間。標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè)過(guò)程包括認(rèn)證（authenticate）及接入（access）2個(gè)環(huán)節(jié)，所以，SCBH（SCIntra/SCInter）可以用（3）式加以計(jì)算。

（3）式中:SCauth和SCacc分別為認(rèn)證和接入過(guò)程中的信令開(kāi)銷(xiāo)。如果子網(wǎng)發(fā)生域內(nèi)切換，由于切換前后子網(wǎng)通過(guò)同一ASR接入核心網(wǎng)，認(rèn)證請(qǐng)求消息僅在接入網(wǎng)內(nèi)需要交換路由信息，本文假設(shè)接入網(wǎng)內(nèi)的路由信息交互不會(huì)產(chǎn)生信令開(kāi)銷(xiāo)。但是若子網(wǎng)發(fā)生域間切換，則必須重新認(rèn)證，因此域間切換的開(kāi)銷(xiāo)要大于域內(nèi)切換。假設(shè)子網(wǎng)切換發(fā)生在同一前提下，也即2種注冊(cè)情況下切換前注冊(cè)開(kāi)銷(xiāo)SCBH相同，為求分析方便，令SCBH=0。

節(jié)點(diǎn)單獨(dú)注冊(cè)模式下的域內(nèi)切換，由于在接入網(wǎng)內(nèi)就可以判斷出節(jié)點(diǎn)的合法性，所以不需要核心網(wǎng)內(nèi)的信令交互，只要在接入網(wǎng)內(nèi)為MR及子網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN建立新的路由條目并更新原路徑上有關(guān)MR及MN路由項(xiàng)即可;而分級(jí)多層映射機(jī)制下的塊注冊(cè)，接入網(wǎng)內(nèi)的各功能實(shí)體均無(wú)MR及MN緩存項(xiàng)，所以，接入網(wǎng)內(nèi)無(wú)法判定子網(wǎng)的合法性，必須向核心網(wǎng)認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后需要為MR分配新的映射關(guān)系并向IDMS匯報(bào)這一映射條目，詳細(xì)分析結(jié)果如⑷－⑸式所示。

單獨(dú)注冊(cè)方式的域間切換，由于接入到不同的ASR，需要分配不同的RID信息，所以映射更新要涉及到所有移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，而基于分級(jí)多層映射的塊注冊(cè)，則表現(xiàn)出與域內(nèi)切換場(chǎng)景下相似的特性，同樣給出分析過(guò)程如（6）式所示。

綜合以上公式分析的結(jié)果，2種注冊(cè)方式下，切換過(guò)程所引起的核心網(wǎng)內(nèi)信令開(kāi)銷(xiāo)SCSR（BR）CoN如（7）－（8）式所示。

對(duì)比（7）－（8）式明顯看出，基于分級(jí)多層映射機(jī)制的BR模式引入的核心網(wǎng)內(nèi)信令開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)小于SR模式，且這種差距會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加而更加明顯。

3.2 切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)

與信令開(kāi)銷(xiāo)分析過(guò)程類(lèi)似，對(duì)于切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)，本文從域內(nèi)切換時(shí)延和域間切換時(shí)延2個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，分析SR和BR 2種注冊(cè)方式下的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)情況DSR和DBR。

無(wú)論是域內(nèi)切換還是域間切換，時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)基本來(lái)自移動(dòng)檢測(cè)Tmd，ASR分配RID時(shí)的重復(fù)地址檢測(cè)Tdad和ASR向映射服務(wù)器注冊(cè)新的映射關(guān)系的時(shí)間Treg3個(gè)方面，如（9）式所示。

由于域內(nèi)切換，切換前后子網(wǎng)接入同一個(gè)ASR下，所以不需要向IDMS注冊(cè)新的映射關(guān)系，因此無(wú)論是SR模式還是BR模式，Tdad+Treg=0。節(jié)點(diǎn)在SR模式下的域內(nèi)切換DSRIntra和節(jié)點(diǎn)在BR模式下的域內(nèi)切換DBRIntra分別如（10）－（11）式所示。

（10），（11）式中:Prs，Pra分別是路由器請(qǐng)求和路由器通靠消息長(zhǎng)度。

對(duì)于域間切換來(lái)說(shuō)，由于切換前后子網(wǎng)接入到不同的ASR下，SR模式下需要對(duì)每一個(gè)子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括MR執(zhí)行移動(dòng)檢測(cè)，分配RID并向IDMS注冊(cè)映射關(guān)系，而在BR模式下，只需要對(duì)MR進(jìn)行移動(dòng)性檢測(cè)，并且如果切換后MR直接接入到ASR，則需要為MR分配RID并執(zhí)行重復(fù)地址檢測(cè)，否則，就不需要，此處假設(shè)子網(wǎng)切換后接入新的 MR下，即，ASR向IDMS注冊(cè)的映射關(guān)系也僅有與MR相關(guān)的一條，具體如（12）式和（13）式所示。

（12），（13）式中:Pregs，Prega分別是注冊(cè)請(qǐng)求和注冊(cè)應(yīng)答消息長(zhǎng)度。

綜合分析以上公式，基于分級(jí)多層映射機(jī)制的BR方式所引入的時(shí)延DBRhandoff與子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)N無(wú)關(guān)，而SR模式中產(chǎn)生的時(shí)延DSRhandoff則會(huì)隨著子網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，因此，基于分級(jí)多層映射機(jī)制的BR模式可以有效減小標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)移動(dòng)性管理產(chǎn)生的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。

4 仿真分析

本文采用圖3所示的拓?fù)洵h(huán)境來(lái)測(cè)試上述信令開(kāi)銷(xiāo)分析的結(jié)果。由圖3可量化h1=h2=3，h3=h4=h5=2。上述分析式中，κ、η分別為無(wú)線(xiàn)（子網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)連接方式）和有線(xiàn)（標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接方式）鏈路傳輸開(kāi)銷(xiāo)，一般情況下無(wú)線(xiàn)鏈路開(kāi)銷(xiāo)大于有線(xiàn)鏈路，即κ大于η，為了量化分析需要，依據(jù)文獻(xiàn)［7-8］中參數(shù)賦值特征:κ =2，η =1，H=12，μ =24。仿真結(jié)果分別如圖9－10所示。

圖9 切換信令開(kāi)銷(xiāo)隨子網(wǎng)平均滯留時(shí)間T變化曲線(xiàn)圖Fig.9 Effect of the resident time T of the subnet on the handoff signaling cost

圖10 核心網(wǎng)切換信令開(kāi)銷(xiāo)隨子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)總數(shù)變化曲線(xiàn)圖Fig.10 Effect of the number of nodes in the subnet on the handoff signaling cost in core network

圖9中，不管是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)而言還是針對(duì)核心網(wǎng)而論，普通SR模式產(chǎn)生的切換信令開(kāi)銷(xiāo)，都遠(yuǎn)大于分級(jí)多層映射機(jī)制下的BR模式所產(chǎn)生的切換信令開(kāi)銷(xiāo)，且這種差距會(huì)因節(jié)點(diǎn)數(shù)目的微小變化而變動(dòng)。另外，切換信令開(kāi)銷(xiāo)隨著π0的增大而減小，考慮到π0為子網(wǎng)不發(fā)生移動(dòng)或者產(chǎn)生域內(nèi)切換的概率，可以得出信令開(kāi)銷(xiāo)主要源自域間切換。

本文時(shí)延分析依據(jù)文獻(xiàn)［9-11］對(duì)參數(shù)賦值，具體參考表1，而對(duì)于各式中的Px，依據(jù)文獻(xiàn)［12］進(jìn)行賦值，其中，路由器請(qǐng)求和路由器通告消息長(zhǎng)度Prs和Pra均取960 bit;注冊(cè)請(qǐng)求和注冊(cè)應(yīng)答消息長(zhǎng)度均取800 bit。時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)仿真結(jié)果如圖11所示。

圖11 切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)隨子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)總數(shù)變化曲線(xiàn)圖Fig.11 Effect of the number of nodes in the subnet on the handoff delay cost

對(duì)比圖10和圖11，SR方式下核心網(wǎng)信令開(kāi)銷(xiāo)和切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)都隨著子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加而線(xiàn)性增長(zhǎng)，而分級(jí)多層映射機(jī)制下的BR造成的核心網(wǎng)內(nèi)信令開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)則與節(jié)點(diǎn)數(shù)無(wú)關(guān)。從而驗(yàn)證了理論分析結(jié)果:采用分級(jí)多層映射機(jī)制可以有效減少標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)下子網(wǎng)的移動(dòng)所帶來(lái)的信令開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在標(biāo)識(shí)分離映射體系架構(gòu)下對(duì)子網(wǎng)的移動(dòng)性管理進(jìn)行相應(yīng)的研究，提出了一種基于分級(jí)多層映射機(jī)制的子網(wǎng)移動(dòng)性管理方案，該機(jī)制一方面將核心網(wǎng)內(nèi)的載荷重定向到接入網(wǎng)內(nèi)完成，因而克服了子網(wǎng)整體發(fā)生移動(dòng)時(shí)，大量移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)向標(biāo)識(shí)分離映射網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行注冊(cè)，造成的核心網(wǎng)信令交互負(fù)擔(dān)過(guò)重，以及映射服務(wù)器頻繁更新映射條目而造成的緩存瞬時(shí)膨脹等問(wèn)題;另一方面，通過(guò)采用基于分級(jí)多層映射機(jī)制的塊注冊(cè)模式，對(duì)子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而有效減少了切換過(guò)程帶來(lái)的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。本文的仿真結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，分級(jí)多層映射機(jī)制有效降低了子網(wǎng)移動(dòng)性管理過(guò)程中的信令開(kāi)銷(xiāo)和切換時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)，尤其是核心網(wǎng)內(nèi)的信令開(kāi)銷(xiāo)，從而避免了核心網(wǎng)內(nèi)的資源浪費(fèi)，提高了網(wǎng)絡(luò)整體切換性能。

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