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发布时间:2020-02-26 16:08:28
怎么修改ip、动态移动RSVP在移动IP网络的研究

  在传统的Internet服务模型中,嵌入服务质量(QoS)以实现满足实时应用。服务质量机制分为集成服务和差分服务[1]两种机制。RSVP[2]是集成服务资源预留地一种动态机制的一种信令协议,进行端到端数据传输的资源预留,适用于组播,支持不同的预留类型,不过RSVP协议是针对具有固定基础设施的网络,不能很好支持在移动ip网络中的资源预留。


  在移动ip网络中,当移动节点的蜂窝间切换时,数据传输的路径发生变化,由于路径的改变导致数据传输延迟出现波动,对实时业务的服务质量影响很大。当移动节点进入的新蜂窝而通信信道拥塞,链路带可用宽资源不能满足最低的QoS要求,实时业务将会中断。目前,移动网络增加移动系统的容量却使得蜂窝的覆盖面积减小,移动节点在蜂窝间频繁的切换,无法有效的保证QoS服务质量。因此,有效管理和分配移动ip网络中的资源,对于提高整个网络利用率和保证服务质量有着重要意义。


  1 RSVP协议


  集成服务模型由4部分组成:信令协议、接纳控制、包分类器和包调度器[3]。RSVP协议作为一个信令控制协议,为提源预留。


  不过RSVP协议是针对固定网络设计的,由于移动ip网络节点具有移动性、无线链路信道的信号冲突特性、节点处理能力差和网络带宽资源小(最大仅2M)等问题,与移动ip网络之间无法有效的兼容。RSVP协议的资源提前保留技术[4]提出立即预留和提前预留的方案,使用资源动态分割和优先权策略,使得网络QoS的容量更大,利用率更好,但它是在固定网络中的研究,并不适合具有主机移动的移动ip网络。移动RSVP[2](MRSVP)是RSVP的扩展,增加了对移动性的支持,存在多条路径上资源预留,支持主动预留和被动预留,支持组播和单播的预留路径建立。不过由于移动节点通常无法准确指定下一个要进入的位置,且需要在多处进行资源预留,造成带宽等资源的浪费,带宽利用率非常低。隧道RSVP协议[5]使用Home Agent、Care Address和ForeignAgent进行建立预留路径,很容易形成三角问题(形成环路),预留路径的资源效率很低。因此,我们在移动ip网络环境中提出一种动态移动RSVP协议。


  2动态移动RSVP协议


  在移动ip网络环境中,需要充分利用网络带宽资源并保证整个网络的最大容量,减少切换延时的时间,保证移动节点的服务质量和通信连续性。基于以上要求,动态移动RSVP协议对RSVP协议进行以下扩展:


  (1)使用移动代理,让其处理资源范围预留,维护移动节点的在本地蜂窝内的软状态;


  (2)移动ip技术支持组播[1],通过组播进行RSVP协议相关的分组和数据传输;


  (3)采用GPS技术预测下一个进入的蜂窝和计算本地蜂窝链路连续可用时间,进行资源当前范围预留和预范围预留;


  (4)当某个链路段的可用带宽发生改变时,将检测资源当前范围预留的QoS值,以便修改QoS服务;


  (5)提前预告进入另一个蜂窝的时间(如2 s进入),移动节点进入另一个蜂窝时,自动切换数据传输的路径。


  动态移动RSVP协议资源预留分为当前范围预留和预范围预留两种方式。当前范围预留是指在源发送端和移动节点目前所处的位置(包括本地蜂窝)之间的路径当前资源预留。预范围预留是指源发送端和移动节点即将切换要进入的蜂窝之间的路径的预资源预留,这条路径与以往的预留路径固定的QoS服务质量不一样的,QoS服务质量是在一定范围的值内可以改变的。预范围预留的带宽等链路资源只是进行了预留,并没有占用资源,其它数据传输可以使用,直到收到即将数据传输切换分组,其范围预留的值:最小值大于等于QoS要求的最小值,最大值小于等于QoS要求的最大值。这样预范围预留的带宽可以暂时让其它数据传输进行使用,直到本地蜂窝的移动代理接到前一个移动代理的time分组。


  如图1所示,假设移动节点位于蜂窝2内,通过移动代理建立从移动节点到发送端的路径上的当前范围预留,采用GPS可以确定移动节点即将切换进入的是蜂窝3并计算本地蜂窝链路连续可用时间Dt;发送jion-group分组给蜂窝3的移动代理,使蜂窝3的移动代理加入组播群组,以进行预范围预留。由图1可以知道,路由器1是当前范围预留和预范围预留两条路径的共同使用的路由器,是负责汇合当前范围预留和预范围预留中的FlowSpec,向发送端发送资源请求。而当前传输数据的路径是发送端和蜂窝2之间。移动节点继续移动,当计算得到本地蜂窝链路连续可用时间Dt等于某值(如=2s)时,蜂窝2的移动代理发送time分组到蜂窝3的移动代理,蜂窝3的移动代理则在发送分组从路由器1到蜂窝3的预留路径由在时间t时(时间t=计算本地链路可用时间时的值+Dt,下


  文同)将预范围预留置为当前范围预留状态,使数据传输自动切换到新路径上,这样数据的传输延时时间将减小。同时从路由器1到蜂窝2内的旧预留路径在时间t时将由路由器1自动发送tear分组被拆除,释放带宽等资源。如果在时间t时,移动节点仍未切换到蜂窝3,蜂窝3的移动代理发送dorp-pre分组进行取消预范围预留路径,释放预范围预留资源。


  2.1移动代理


  移动代理可以在基站上实现,在蜂窝内设置移动代理。移动代理的具体功能如下:


  (1)本地蜂窝的移动代理负责建立当前范围预留和移动节点将进入的蜂窝建立预范围预留,将结果信息发送给移动节点;


  (2)将移动代理看作为蜂窝网络缺省网关,负责移动节点数据包发送和接收,并维护本地蜂窝中的移动节点路由信息和资源预留的软状态;


  (3)移动代理根据其位置和移动节点的位置、速度和运动方向等信息,通过GPS预测移动节点即将切换进入的蜂窝和计算本地蜂窝链路连续可用时间。当本地蜂窝链路连续可用时间为某值时,移动代理处理预留路径的切换预通知,接到通知的移动代理要将预范围预留路径更新为当前范围预留路径,并配合新旧路径的接合点路由器,准备进行数据传输切换;


  (4)移动节点发生位置切换进入新的蜂窝后,原来的当前范围预留资源释放,接合点把数据传输切换到新的路径上;


  (5)移动节点在移动代理发送time分组后一定的时间内没有进入预进的蜂窝内,预进入的蜂窝的移动代理将发送分组释放预范围预留资源,如果移动结点仍在本地蜂窝,则重新建立预范围预留,否则重新建立会话。


  2.2动态移动RSVP协议分组信息


  动态移动RSVP协议对RSVP协议的分组进行扩展,主要的一些分组如下:


  (1)jion-group移动节点通过发送该分组使得它的移动代理加入组播群组;


  (2)PreResv该分组区别于分组Resv,用于建立预范围预留;


  (3)time该分组是移动节点的蜂窝间进行切换的时间,分组表示移动节点将在时间t后切换到达下一个蜂窝;


  (4)Resv-Switch该分组表示移动代理进行资源预留状态的更新和数据传输路径的切换,分组中含有切换数据传输路径的时间值;


  (5)dorp-pre该分组进行释放预范围预留资源;


  (6)Resv该分组增加对流的详细描述(flow-infor),增加各个接收端测量结果;


  (7)path该分组增加对业务的详细描述(t-infor),这样可以描述资源预留的范围;


  (8)Resv-r该分组发送测量结果(smspec)到各个接收端,即各个路由器及移动代理的带宽范围值;


  (9)Ref reshR该分组进行修改预留资源;


  (10)tear该分组释放当前范围预留预留资源。


  2.3移动ip技术组播


  移动节点可直接在外部网络直接加入组播组,可直接接收组播包[1]。目前,移动ip的组播路由是基于选路树的结构,节点的加入或退出都是选路树的分枝操作,不影响选路树的主干。


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