◆張純政

基于PMIPv6和SDN的無線網(wǎng)絡(luò)切換優(yōu)化研究

◆張純政

（佛山市三水區(qū)工業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 廣東 528000）

當(dāng)前，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展，人們在生產(chǎn)和生活方面，加大了對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求力度，從而導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)在管理方面面臨著較大的壓力。在移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨向于集中式的發(fā)展形式下，采用傳統(tǒng)的移動管理技術(shù)，具有較大的局限性。因此，為了將流量和密度較大的無線接入移動網(wǎng)絡(luò)中，在5G通信技術(shù)中，提出了分布式的移動管理技術(shù)。本文針對分布式移動管理技術(shù)在無線管理中的應(yīng)用和實踐進行了探索，希望可供相關(guān)研究者參考。

無線網(wǎng)絡(luò)管理；分布式移動管理；DMM

0 引言

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展，促使無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛，并且逐漸改變了以往的通信方式，促使不同的手持設(shè)備逐漸在各種各樣的無線網(wǎng)絡(luò)中適用。為了有效應(yīng)對無線移動流量的增長形勢，加強對5G網(wǎng)絡(luò)的合理化管理，本文提出了DMM的解決方案，并對該解決方案進行了有效評估，希望有助于促進分布式移動管理在無線網(wǎng)絡(luò)管理中的科學(xué)、有效應(yīng)用。

1 分布式移動管理技術(shù)簡介

移動網(wǎng)絡(luò)無須遍歷核心鏈路，就可以對設(shè)備提供服務(wù)，而且5G網(wǎng)絡(luò)在將來有可能實現(xiàn)對多臺設(shè)備來同時提供服務(wù)。例如，經(jīng)過長時間的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)量將會大幅度增長，為此它在移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，將更注重其靈活性。分布式移動管理的運用，使得人們在訪問IP服務(wù)時，具有更強的網(wǎng)絡(luò)信號，并且具備訪問異構(gòu)無線和移動性的技術(shù)。DMM框架為此構(gòu)思了一個基礎(chǔ)設(shè)施，并且具有全部的IP，在最優(yōu)路徑的作用下，來自路由用戶的數(shù)據(jù)流，使用多個錨點，來部署IP服務(wù)，確保其靠近用戶。在這時，需注意所設(shè)想的這個框架需滿足跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進行遷移的條件，此外，依據(jù)用戶所提供的各項服務(wù)，在處理相關(guān)數(shù)據(jù)流量時，可根據(jù)擴展的策略來完成，根據(jù)移動節(jié)點來分配IP地址，促使移動運營商在管理方面更加靈活。

2 DMM方案的描繪

2.1 基于PMIPv6的DMM方法

該種移動管理方式是指基于PMIPv6的管理技術(shù)，在訪問網(wǎng)關(guān)（MAG）時，主要通過位于本地移動點（LMA）的一些核心實體進行移動來實現(xiàn)，并且在訪問網(wǎng)絡(luò)的過程中，創(chuàng)建雙向通道，使用相應(yīng)的MAG來收集用戶的上游數(shù)據(jù)包，并將它經(jīng)由隧道傳送給LMA，然后由LMA發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中；同樣，在發(fā)送下游包時，應(yīng)首先由LMA接收，然后再經(jīng)LMA發(fā)送，最后在隧道終端的作用下，將它們發(fā)送到MAG中。在MAG和LMA之間，需運用代理綁定更新（Proxy Binding update，PBU）以及代理綁定確認（Proxy Binding Acknowledgement，PBA）等交互信息報，為了促使LMA接收到MN與路由正確連接的信息，需運用PMIPv6協(xié)議來調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，事實上，LMA在進行遍歷時，主要是依靠用戶的數(shù)據(jù)流來實現(xiàn)的，因此，通過分析MAGs對消息的接收，來重新定向數(shù)據(jù)包的隧道，運用這種方式來確定的數(shù)據(jù)路徑，其結(jié)果僅僅可能是次優(yōu)，而為了滿足所有訂閱者對流量的需求，需確保LMA與MAGs之間的連接，能夠獲得更加冗余和高速的鏈路。

在DMM基于PMIPv6協(xié)議的情況下時，DMM-Gateway將代替MAG的作用，促使DMM-GW轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對普通的節(jié)點，來實現(xiàn)對路由器的訪問。此外，DMM-GW將發(fā)揮移動站點的作用，可以實現(xiàn)在IP流不中斷的條件下，持續(xù)向前移動，并且達到對網(wǎng)關(guān)開關(guān)的無縫切換效果。

2.2 基于SDN的DMM解決方案

由軟件所定義的網(wǎng)絡(luò)模式，有助于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)在控制和轉(zhuǎn)發(fā)方面的分離作用。這種分離作用有助于更快進行網(wǎng)絡(luò)連接，并完成相關(guān)的配置。并且在SDN的作用下，網(wǎng)絡(luò)管理員不需對每個網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備進行獨立訪問和配置，僅僅需要使用一種集中的方式來設(shè)置通信和網(wǎng)絡(luò)，通過運用這種方式，促使流量在應(yīng)用節(jié)點與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點可以更好地實現(xiàn)了解耦，并且實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)的簡化作用，并采取新的協(xié)議和應(yīng)用程序來管理網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)控制器在SDN環(huán)境中，是一種非常重要的實體，它在配置網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點時，主要通過通用的應(yīng)用程序編程接口（API）來完成。其中，在這類API中，Open Flow是一種常見形式，它在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，主要通過編寫外部軟件的應(yīng)用程序來實現(xiàn)。

3 DMM解決方案的評估

上文主要介紹了基于PMIPv6和基于SDN的兩種DMM解決方案，這部分將對這種方法的性能進行評估。

設(shè)置的具體實驗環(huán)境為：實驗所用的計算機設(shè)置為具有802.11b/g的WLAN接入服務(wù)，并且既可以作為CMD的服務(wù)器、又可作為NC的服務(wù)器，對于所有計算機的操作系統(tǒng)選擇為Linux操作系統(tǒng)，確?；赑MIPv6的SDN和DMM不受流程中其他鏈路層協(xié)議的影響作用。

對于各個DMM的管理原型可定義為：

基于PMIPv6的DMM原型，在實現(xiàn)對PMIPv6的執(zhí)行時，需保證移動性，并且通過代碼來實現(xiàn)DMM-GW的流程；基于SDN的原型，主要通過Open Flow來完成DMM-GW之間的過程。

對于這個實驗的描述可為：樣機在設(shè)置IEEE 802.11b/g的接入點時，通過為其提供WLAN訪問，來對這兩種解決方案進行評估。目的是為了探索當(dāng)其中的一個網(wǎng)關(guān)發(fā)生變化時，MN的變化狀態(tài)將會是什么樣。也即是當(dāng)MN在不同的AP之間進行轉(zhuǎn)換時，數(shù)據(jù)流量的變化效果將會是怎樣的，各個樣機在Ping的作用下，通信到MN，其圖示如圖1所示。

圖1 測量Ping流量圖示（CDF）

測試過程主要為以下內(nèi)容：

（1）設(shè)置延遲作用，并促使MN在兩個不同的AP之間進行轉(zhuǎn)變，測量IEEE802.11的操作在分別與新AP和舊AP之間相關(guān)聯(lián)所使用的時間；

（2）測量在MN對路由器廣播進行接收的瞬間，將MN從舊的AP中進行關(guān)聯(lián)的時間去除，這即代表對MN的IP配置已經(jīng)完成；

（3）創(chuàng)建Ping通信，通過測量最后一個Ping包在接收MN或者發(fā)送MN之前完成交接，以及第一個Ping包在接收MN或者發(fā)送MN后進行交接，所間隔的時間。

通過分析上述測量方式可知，以上通過將位于MN與Gateway之間的Ping數(shù)據(jù)進行有效收集，并且通過分析這兩種管理方案在Ping通信方面的分布情況可知：相比于基于SDN的DMM管理方式，基于PMIPv6的CDF的管理策略具有一定的優(yōu)勢，這主要是因為在實現(xiàn)DMM-GW轉(zhuǎn)換的過程中，基于SDN的管理策略不需重新定位IP地址，而在運用PMIPv6的這種解決方案時，對于新的路由路徑的選擇，是通過將IPv6-1N-IPv6隧道運用于新錨點和舊錨點之間，而在運用基于SDN的DMM策略時，需通過裝配新舊錨點來確定全新的開關(guān)規(guī)則。

4 結(jié)語

本文主要提出了基于PMIPv6和SDN的兩種DMM解決方案，并且通過介紹這兩種解決方案的管理方式，借助Linux系統(tǒng)來對此進行模擬，得出了在使用這兩種方案時，都可以在短時間內(nèi)來感知網(wǎng)絡(luò)的變化情況，相比于基于PMIPv6的方案，基于SDN的方案對隧道具有較少的建立流程，因此，在進行流量切換時，這種方案更加快速。

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