竇志斌

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理協(xié)議S-MIPv6

竇志斌

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

天基網(wǎng)絡(luò)要求衛(wèi)星具有跨波束、跨衛(wèi)星的移動(dòng)性管理功能，而傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性管理協(xié)議MIPv4和MIPv6都無(wú)法同時(shí)支持單節(jié)點(diǎn)和子網(wǎng)的移動(dòng)性。針對(duì)以上問(wèn)題提出了一種基于IPv6的同時(shí)支持單節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)子網(wǎng)的移動(dòng)性管理協(xié)議—S-MIPv6，該協(xié)議充分吸收了MIPv6、NEMO和PMIPv6協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，采用基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理架構(gòu)，并根據(jù)衛(wèi)星空間組網(wǎng)的特點(diǎn)優(yōu)化了信令流程，降低了鏈路通信開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)對(duì)S-MIPv6協(xié)議的入網(wǎng)、域內(nèi)和域間切換開(kāi)銷(xiāo)給出了理論分析，為后續(xù)S-MIPv6協(xié)議的實(shí)現(xiàn)和完善奠定了基礎(chǔ)。

衛(wèi)星通信；移動(dòng)性管理；移動(dòng)子網(wǎng)；天基網(wǎng)絡(luò)

0 引言

IP業(yè)務(wù)使衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理復(fù)雜化。由于IP地址承載了身份和位置雙重語(yǔ)義，而星載路由器根據(jù)波束劃分IP網(wǎng)段，因此當(dāng)接入終端發(fā)生波束切換后，其IP地址會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致IP業(yè)務(wù)流發(fā)生中斷。低軌LEO衛(wèi)星、空基飛行器（如導(dǎo)彈和飛機(jī)等）由于波束切換頻繁，其移動(dòng)性管理問(wèn)題更加突出，鑒于此衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)必須解決接入終端的移動(dòng)性管理問(wèn)題。

一方面IPv4在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，因此基于IPv4的移動(dòng)IP協(xié)議（即MIPv4［1］）需要對(duì)IP協(xié)議棧進(jìn)行修改，在應(yīng)用層運(yùn)行移動(dòng)IP代理，這導(dǎo)致MIPv4協(xié)議無(wú)法兼容已有的IPv4節(jié)點(diǎn)；另一方面，IPv6在設(shè)計(jì)時(shí)加入了對(duì)移動(dòng)IP協(xié)議的支持（即MIPv6［2］），且考慮更好地與地面網(wǎng)絡(luò)的IPv6化融合，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用基于IPv6承載的移動(dòng)性管理協(xié)議是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。

在深入研究移動(dòng)IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎∈?、單衛(wèi)星多波束等特點(diǎn)，提出了域內(nèi)、域間區(qū)分處理的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理協(xié)議——S-MIPv6，能夠解決單節(jié)點(diǎn)和子網(wǎng)的移動(dòng)性問(wèn)題，且降低了信令開(kāi)銷(xiāo)和切換時(shí)延。

1 S-MIPv6協(xié)議

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性管理無(wú)法照搬地面的MIPv6標(biāo)準(zhǔn)，這是由于MIPv6僅支持單節(jié)點(diǎn)移動(dòng)而不支持子網(wǎng)移動(dòng)；MIPv6擴(kuò)展NEMO［3］雖然支持子網(wǎng)移動(dòng)，但是其繼承了MIPv6的缺點(diǎn)，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要參與移動(dòng)性管理相關(guān)的信令過(guò)程，增加了部署和管理的難度；PMIPv6［4］僅支持單節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性。FMIPv6［5］和FPMIPv6［6］分別對(duì)MIPv6和PMIPv6進(jìn)行改進(jìn)，加入了快速切換功能，但仍僅支持單節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性管理。LISP［7］采用身份和位置分離的思想，但是需要標(biāo)識(shí)映射服務(wù)支持，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未成熟，目前較難兼容現(xiàn)有體系。文獻(xiàn)［8－10］分別考慮了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理、分簇路由和網(wǎng)絡(luò)定位，但都未涉及網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理。

S-MIPv6協(xié)議將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)域，每個(gè)衛(wèi)星及其所含波束對(duì)應(yīng)一個(gè)本地移動(dòng)域，域內(nèi)采用改進(jìn)的PMIPv6協(xié)議，而域間（衛(wèi)星間）采用改進(jìn)的MIPv6協(xié)議。S-MIPv6協(xié)議的設(shè)計(jì)充分考慮了波束切換的特點(diǎn)，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)／子網(wǎng)的異星異波束切換頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于同星異波束切換概率（因?yàn)槊總€(gè)衛(wèi)星波束的覆蓋范圍廣），因此大大降低了星地鏈路的通信次數(shù)。

以下僅以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN為移動(dòng)路由器（即下掛移動(dòng)子網(wǎng)）的情況進(jìn)行說(shuō)明，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)為單節(jié)點(diǎn)的情況是其特例，不再單獨(dú)說(shuō)明。

1.1 邏輯網(wǎng)元

S-MIPv6協(xié)議中主要邏輯網(wǎng)元的定義如下，其它網(wǎng)元遵循MIPv6、NEMO或PMIPv6中的相關(guān)定義。

1.1.1 移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)（Mobile Access Gateway，MAG）

MAG為附著在其鏈路上的MN代理其相關(guān)的移動(dòng)信令，并負(fù)責(zé)與LMA進(jìn)行信令交互、維護(hù)MAG與LMA之間的雙向隧道。MN在域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，僅需LMA及時(shí)更新MN與MAG的映射關(guān)系。MAG還負(fù)責(zé)跟蹤MN的移動(dòng)，并向附著在其鏈路上的MN發(fā)送路由通告消息。

1.1.2 本地移動(dòng)錨點(diǎn)（Local Mobility Anchor，LMA）

LMA管理其管轄域內(nèi)所有MAG實(shí)體與對(duì)應(yīng)MN之間的映射關(guān)系。LMA與MN所在的MAG之間通過(guò)雙向隧道來(lái)解決MN在本LMA管轄的不同MAG之間移動(dòng)的問(wèn)題。LMA集中控制所有相關(guān)的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴（HNP），并記錄和維護(hù)所有已經(jīng)分配給其管轄內(nèi)的所有HNP。

1.2 域內(nèi)移動(dòng)

定義域內(nèi)移動(dòng)為同星異波束切換，如圖1所示。MN下掛子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴為MN-HNP1，由網(wǎng)絡(luò)在MN初始入網(wǎng)時(shí)分配。定義單顆衛(wèi)星為一個(gè)本地移動(dòng)域（LMD），在圖1中衛(wèi)星＃1對(duì)應(yīng)的本地移動(dòng)域?yàn)長(zhǎng)MD1。規(guī)定每個(gè)波束對(duì)應(yīng)一個(gè)MAG，命名方式為MAG＋衛(wèi)星編號(hào)＋波束編號(hào)。每個(gè)移動(dòng)域包含一個(gè)LMA，命名方式為L(zhǎng)MA＋衛(wèi)星編號(hào)。每顆衛(wèi)星的LMA和各波束對(duì)應(yīng)的MAG通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。圖1中附著在網(wǎng)元上的圓圈表示該網(wǎng)元的一個(gè)IP接口，圖上標(biāo)注的是其IPv6地址。如MAG11的IP接口對(duì)應(yīng)的IPv6地址為Proxy-CoA11，命名方式為Proxy-CoA＋衛(wèi)星編號(hào)＋波束編號(hào)。LMA1有2個(gè)IP接口，一個(gè)為內(nèi)部接口LMAA1，另外一個(gè)為對(duì)外接口Proxy-CoA_LMA1，后者通過(guò)星間鏈連接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。圖1中所示的與MN通信的節(jié)點(diǎn)CN位于其他衛(wèi)星。域內(nèi)移動(dòng)場(chǎng)景如圖1所示，從MAG11對(duì)應(yīng)的波束切換到MAG1n對(duì)應(yīng)的波束，域內(nèi)移動(dòng)的特點(diǎn)是MAG發(fā)生了改變，而LMA不變。

圖1 域內(nèi)移動(dòng)場(chǎng)景

1.3 域間移動(dòng)

定義域間移動(dòng)為異星異波束切換，如圖2所示。域間移動(dòng)的特點(diǎn)是MN在波束切換前、后分屬不同的LMD，在圖2中為L(zhǎng)MD1和LMD2，即其對(duì)應(yīng)的LMA管理實(shí)體發(fā)生改變。

圖2 域間移動(dòng)示意

2 移動(dòng)性管理

2.1 域內(nèi)移動(dòng)性管理

域內(nèi)移動(dòng)性管理基于PMIPv6協(xié)議，并通過(guò)對(duì)該協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)增強(qiáng)來(lái)滿足衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理需求，即通過(guò)增加協(xié)議消息字段獲取MN家鄉(xiāng)代理的IP地址來(lái)使PMIPv6能夠與MIPv6協(xié)議相結(jié)合，使其能夠同時(shí)支持域內(nèi)、域間移動(dòng)性管理，并降低信令開(kāi)銷(xiāo)。

2.1.1 MN初始附著S-MIPv6域

MN初始入網(wǎng)，不妨設(shè)MN最終選擇在如圖1所示的MAG11所對(duì)應(yīng)的波束進(jìn)行駐留，在完成鏈路層的附著后，執(zhí)行如下的網(wǎng)絡(luò)層的連接配置：

①生成鏈路本地地址，并可選地對(duì)該地址運(yùn)行重復(fù)地址檢測(cè)（DAD）；

②MN發(fā)送路由請(qǐng)求消息RS到MAG11；

③根據(jù)MAG11應(yīng)答的路由通告消息RA，MN設(shè)置單播可路由地址并對(duì)其運(yùn)行DAD，并根據(jù)單播可路由地址設(shè)置節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求多播地址，加入所有節(jié)點(diǎn)多播組；

④根據(jù)RA消息設(shè)置缺省路由（包括設(shè)置默認(rèn)路由器的鏈路本地地址、鏈路層地址等）；

⑤如果該MN是移動(dòng)路由器，則需要向該移動(dòng)子網(wǎng)通告移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)前綴MN-HNP1；

⑥MN保存LMA1的單播可路由地址，即Proxy-CoA_LMA1。該地址包含于RA消息中，用于域間切換。

定義MN初始附著于MAG11所對(duì)應(yīng)LMA1為該MN的家鄉(xiāng)代理，記做LMA1MN（HA）。在不引起歧義的情況下簡(jiǎn)記為L(zhǎng)MA1（HA）。

過(guò)程②和過(guò)程③涉及到的與其他邏輯網(wǎng)元的交互流程如圖3所示。

MN根據(jù)IPv6規(guī)范發(fā)送路由請(qǐng)求消息RS到所屬波束的MAG11，MAG11收到RS請(qǐng)求后，代表該MN向LMA1（HA）發(fā)送代理綁定更新消息PBU。該P(yáng)BU消息是對(duì)MIPv6綁定更新消息BU的擴(kuò)展。LMA1需要查看綁定緩存（Binding Cache，BC）是否包含該P(yáng)BU對(duì)應(yīng)的MN條目。BC是MIPv6規(guī)范定義的綁定緩存的擴(kuò)展版本，加入了多個(gè)擴(kuò)展字段，包括MN ID、服務(wù)該MN的MAG的ID、IP地址等。若該請(qǐng)求被接受，則MN在該S-MIPv6域（包括域內(nèi)和域間）使用的單播可路由IP地址HoA，及其對(duì)應(yīng)的移動(dòng)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴都要根據(jù)MH-HNP1進(jìn)行配置生成。MH-HNP1的分配由LMA1（HA）決定，其分配策略可以是預(yù)先指定或全局配置，但必須滿足該MH-HNP1由該MN及其子網(wǎng)專享，且屬于LMA1（HA）的管轄范圍。

圖3 MN初始附著S-MIPv6域

LMA1與MAG11之間的數(shù)據(jù)傳輸采用IP-in-IP的雙向隧道方式。隨后LMA1（HA）創(chuàng)建代理綁定應(yīng)答PBA消息并發(fā)送至對(duì)應(yīng)的MAG11。該P(yáng)BA消息包括了對(duì)應(yīng)的PBU消息的請(qǐng)求結(jié)果，同時(shí)也包括MN的MN-ID、分配給該MN的HNP、LMA1（HA）的對(duì)外單播可路由地址Proxy-CoA_LMA1。若MAG11收到的PBA消息為接收該注冊(cè)請(qǐng)求，則MAG11需要為該MN設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，進(jìn)行IP-in-IP隧道封裝。

當(dāng)MAG11完成對(duì)該P(yáng)BA消息的處理后，MAG11要以RA消息響應(yīng)MN發(fā)出的RS消息。該RA消息通告MN其分配的MH-HNP1、LMA1（HA）的單播可路由地址等相關(guān)信息，隨后MN節(jié)點(diǎn)根據(jù)MH-HNP1配置其單播可路由地址，并根據(jù)全網(wǎng)配置決定是否運(yùn)行DAD，以及設(shè)置對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求多播地址、所有節(jié)點(diǎn)多播地址。

2.1.2 域內(nèi)切換流程

MN在S-MIPv6域內(nèi)的切換流程如圖4所示，圖中方框中的流程命名為去附著流程。當(dāng)MN離開(kāi)附著的鏈路時(shí)，MAG11檢測(cè)到相關(guān)的去附著事件，向LMA1（HA）發(fā)送一個(gè)注銷(xiāo)消息。LMA1（HA）收到該注銷(xiāo)消息后，并不馬上刪除與該MN有關(guān)的綁定緩存條目（BCE），而是啟動(dòng)一個(gè)可調(diào)整的定時(shí)器，當(dāng)該定時(shí)器超時(shí)，則刪除該BCE。當(dāng)MAG11收到對(duì)應(yīng)該注銷(xiāo)PBU消息的PBA消息后，立即刪除所有與該MN相關(guān)的狀態(tài)信息。

圖4 MN域內(nèi)切換流程

MN在發(fā)送的RS消息中要包含其在初始入網(wǎng)階段獲得的MN-HNP1和LMA1Proxy-CoA_LMA1。這2個(gè)字段僅用于域間切換，但是由于MN無(wú)法感知是何種切換，因此始終在RS消息中攜帶這2個(gè)字段。

MAG1n檢測(cè)到MN的附著，向LMA1（HA）發(fā)送PBU消息進(jìn)行注冊(cè)。LMA1（HA）收到該請(qǐng)求后檢測(cè)到在BC中存在一個(gè)與該MN對(duì)應(yīng)的條目，因此僅更新該條目相關(guān)的字段信息。LMA1（HA）發(fā)出的應(yīng)答消息PBA包含相同的MN-HNP1，因此MN收到的網(wǎng)絡(luò)前綴不變。此外，為了保證鏈路層完全對(duì)MN透明，MAG1n發(fā)送的RA消息要包括與MAG11相同的鏈路本地地址和鏈路層地址（即MAG1n與MAG11具有相同的鏈路本地地址和鏈路層地址），否則MN會(huì)檢測(cè)到缺省路由的改變。

2.2 域間移動(dòng)性管理

域間移動(dòng)性管理以MIPv6協(xié)議為基礎(chǔ)，針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，即將移動(dòng)性管理信令功能從MN中剝離，轉(zhuǎn)由該MN當(dāng)前附著的MAG所對(duì)應(yīng)的LMA負(fù)責(zé)。與MIPv6協(xié)議類似，S-MIPv6對(duì)域間移動(dòng)的情況同時(shí)支持業(yè)務(wù)流經(jīng)由HA隧道轉(zhuǎn)發(fā)和路由優(yōu)化兩種模式。與域內(nèi)切換流程相比，MN的域間切換流程增加了LMA2向LMA1（HA）進(jìn)行綁定更新流程和可選的路由優(yōu)化流程（后主用于解決三角路由），而去附著流程與域內(nèi)切換相同。由MN發(fā)出的RS消息中包括MN-HNP1以及LMA1（HA）的單播可路由IP地址。MAG21向LMA2發(fā)送的PBU消息包括MN-HNP1和LMA1（HA）的地址Proxy-CoA_ LMA1。LMA2隨后向LMA1（HA）發(fā)起綁定更新流程通知LMA1（HA）更新其BCE，并獲取該MN的相關(guān)信息以及建立LMA1（HA）與LMA2之間的雙向轉(zhuǎn)發(fā)隧道。同時(shí)，路由優(yōu)化模式要求LMA2向MN的通信對(duì)端節(jié)點(diǎn)CN發(fā)起類似的綁定更新流程，從而避免三角路由。在域間切換流程中，MAG21通過(guò)解析收到的PBA消息向MN發(fā)送RA消息。在該RA消息中包含的MN-HNP1、路由器的本地鏈路地址和鏈路層地址保持不變，因此MN在IP層面感知不到網(wǎng)絡(luò)變化。

3 性能分析

3.1 入網(wǎng)時(shí)延

設(shè)入網(wǎng)時(shí)延為T(mén)ia，由入網(wǎng)的11個(gè)步驟組成：①對(duì)MAG11的鏈路層附著；②生成本機(jī)回環(huán)地址；③生成鏈路本地地址；④MN向MAG11發(fā)送路由請(qǐng)求消息RS；⑤MAG11向LMA發(fā)送消息PBU；⑥LMA向MAG11發(fā)送應(yīng)答消息PBA；⑦M(jìn)AG11向MN發(fā)送應(yīng)答消息RA；⑧MN根據(jù)RA消息設(shè)置其單播地址、節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求多播地址；⑨根據(jù)RA消息，MN設(shè)置缺省路由器；⑩向移動(dòng)子網(wǎng)通告網(wǎng)絡(luò)前綴MN-HNP1；? MN保存LMA1的單播可路由地址。

除步驟①、③、④和⑦之外的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)可忽略不計(jì)。步驟①中，鏈路層附著延遲Tll_total（MN）與使用的鏈路層技術(shù)相關(guān)。步驟③中，MN需要對(duì)生成的本地鏈路地址運(yùn)行DAD。該時(shí)間與星地鏈路的傳輸時(shí)延、DAD參數(shù)的設(shè)置相關(guān)。若按照IPv6協(xié)議的建議值，則對(duì)于衛(wèi)星場(chǎng)景，該時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大于3 s。若保證該鏈路本地地址不會(huì)與其他接入用戶的鏈路本地地址發(fā)生沖突，則無(wú)需DAD過(guò)程。步驟④中的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為星地鏈路的傳播延時(shí)，記為T(mén)prop（MN）。步驟⑦中，IPv6規(guī)定RS的應(yīng)答RA必須隨機(jī)延遲一段時(shí)間，該時(shí)間服從均勻分布U［0，MAX_RA_ DELAY_TIME］，且后續(xù)的RA消息必須是限制發(fā)送頻率的，發(fā)送間隔必須大于MIN_DELAY_ BETWEEN_RAS。因此總的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為：U［0，MAX_RA_DELAY_TIME］＋Tprop（MN）。綜上，當(dāng)禁止DAD時(shí)有：

由于取消了DAD過(guò)程，為了防止多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送RA消息對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成沖擊，RA的發(fā)送必須隨機(jī)延遲一段時(shí)間U［0，MAX_RA_DELAY_TIME］。

3.2 域內(nèi)開(kāi)銷(xiāo)

3.2.1 切換開(kāi)銷(xiāo)

記域內(nèi)切換時(shí)延為T(mén)intra-domain-HO（MN），域內(nèi)切換流程分為4個(gè)步驟：

①M(fèi)N去附著MAG11，記為T(mén)ll_detach（MN）；

②MN附著MAG1n，同初始附著，為T(mén)ll_total（MN）；

③MN向MAG1n發(fā)送路由請(qǐng)求消息RS，為傳播時(shí)延Tprop（MN）；

④MAG1n向MN發(fā)送路由應(yīng)答消息RA，為傳播時(shí)延Tprop（MN）。綜上，域內(nèi)切換的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為：

3.2.2 數(shù)據(jù)緩存開(kāi)銷(xiāo)

為了保證MN在域內(nèi)切換時(shí)不發(fā)生丟包，假設(shè)MN的業(yè)務(wù)速率為SMNbps，則MN的緩存長(zhǎng)度要大于SMN×Tintra-domain-HO（MN）。

3.3 域間開(kāi)銷(xiāo)

3.3.1 切換開(kāi)銷(xiāo)

記域間切換時(shí)延為T(mén)inter-domain-HO（MN），域間切換流程分為6個(gè)步驟：

①M(fèi)N去附著，同為T(mén)ll_detach（MN）；

②MN附著，同為T(mén)ll_total（MN）；

③MN發(fā)送RS消息，為傳播時(shí)延Tprop（MN）；

④BU消息（LMA2-＞LMA1），為星間鏈路傳播時(shí)延，記為T(mén)prop（LMA2，LMA1，MN）；

⑤BUA消息（LMA1-＞LMA2），為T(mén)prop（LMA2，LMA1，MN）；

⑥MAG21向MN發(fā)送路由應(yīng)答消息RA，為傳播時(shí)延Tprop（MN）。綜上，域間切換的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為：

3.3.2 數(shù)據(jù)緩存開(kāi)銷(xiāo)

①M(fèi)N：為了保證MN在域間切換時(shí)不發(fā)生丟包，假設(shè)MN的業(yè)務(wù)速率為SMNbps，則緩存的長(zhǎng)度要大于SMN×Tinter-domain-HO（MN）；

②LMA1（HA）：由于CN并不知道MN已經(jīng)移動(dòng)到LMA2：MAG21所管轄的網(wǎng)段，因此LMA1（HA）會(huì)收到CN發(fā)給MN的數(shù)據(jù)包，在MN的切換時(shí)間里，LMA1（HA）要緩存來(lái)自CN的數(shù)據(jù)包，假設(shè)CN的業(yè)務(wù)流速率為PCNbps，則需要的緩存大小為：PCN×Tinter-domain-HO（MN）。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)性管理協(xié)議無(wú)法對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的子網(wǎng)、單節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性提供支持，提出了一種結(jié)合PMIPv6和MIPv6思想的移動(dòng)性管理協(xié)議。S-MIPv6協(xié)議將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)劃分為域內(nèi)和域間，針對(duì)域內(nèi)移動(dòng)性，改進(jìn)PMIPv6協(xié)議，當(dāng)MN在本地域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，不需要向HA進(jìn)行信令交互，只需要更新LMA與MAG的映射關(guān)系，采用雙向隧道解決域內(nèi)移動(dòng)性，因此降低了信令開(kāi)銷(xiāo)和切換時(shí)延；針對(duì)域間移動(dòng)性，S-MIPv6采用MIPv6思想解決PMIPv6無(wú)法跨越多個(gè)LMA實(shí)體進(jìn)行移動(dòng)性管理的問(wèn)題。給出了S-MIPv6協(xié)議對(duì)MN的入網(wǎng)時(shí)延等指標(biāo)的性能分析，為后續(xù)的協(xié)議設(shè)計(jì)提供了支撐，滿足衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)子網(wǎng)、單節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理的需求。

［1］PERKINS C E.IP Mobility Support for IPv4［S］.IETF，RFC 5944，2010.

［2］PERKINS C E，JOHNSON D，ARKKO J.Mobility Support in IPv6［S］.IETF RFC 6275，2011.

［3］DEVARAPALLI V，WAKIKAWA R，PETRESCU A，et al. Network Mobility（NEMO）Basic Support Protocol［S］. IETF RFC 3963，2005.

［4］GUNDAVELLI S E，DEVARAPALLI V，PATIL B.Proxy Mobile IPv6［S］.IETF RFC 5213，2008.

［5］KOODLI R E.Mobile IPv6 Fast Handovers［S］.IETF RFC 5268，2009.

［6］YOKOTA H，CHOWDHURY K，PATIL Batil.Fast Han-dovers for Proxy Mobile IPv6［S］.IETF RFC 5949，2010.

［7］FARINACCI D，F(xiàn)ULLER V，MEYER D，et al.The Locator／ID Separation Protocol（LISP）［S］.IETF RFC 6830，2013.

［8］王 景，鄧建良.基于移動(dòng)代理的MANET網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)切換［J］.無(wú)線電通信技術(shù)，2011，37（3）：1－3.

［9］張緒昌，何加銘，謝志軍，等.無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)分簇路由策略［J］.無(wú)線電通信技術(shù)，2012，38（5）：6－8，42.

［10］王 輝，熊 飛，谷源濤.移動(dòng)Mesh網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)研究［J］.無(wú)線電通信技術(shù)，2012，38（1）：12－15.

A Mobility Management Protocol S-MIPv6 for Satellite Networks

DOU Zhi-bin
（The 54th Research Institute of CETC，Shijiazhuang Hebei 050081，China）

In the space-based network，the satellites are required to have the capability of inter-beam and inter-satellite mobility management functions，and in the traditional ground-based network，the mobility management protocols（i.e.MIPv4，MIPv6）are incapable to support simultaneously the mobility of nodes and networks.Based on this problem，this paper puts forward an IPv6-based mobility management protocol（S-MIPv6）.S-MIPv6 adopts the design principles of MIPv6，NEMO and PMIPv6，and optimizes the signa-ling flow based on satellite networking characteristics for radio-link communication overhead reduction.The theoretical analysis is performed for the overhead of three core S-MIPv6 procedures：initial network access，intra-domain handover and inter-domain handover，which provides the guideline for the implementation and improvement of S-MIPv6.

satellite communications；mobility management；mobile subnetwork；space-based network

TP393.11

A

1003－3106（2015）10－0011－05

10.3969／j.issn.1003－3106.2015.10.03

竇志斌.衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理協(xié)議S-MIPv6［J］.無(wú)線電工程，2015，45（10）：11－15.

竇志斌男，（1980—），博士，工程師。主要研究方向：移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2015-07-08

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）資助項(xiàng)目（2012AA01A505）。