Mobile IPv6在WLAN内快速切换的性能研究

摘要：研究下一代移动IP|0">

触发，必须能够识别出另一个AP的子网，这就要求在AR处要保留一个各个子网所含的AP的MAC地址集，并且不同的子网AP的MAC地址是不同的。

(4)如果原AR通过查找发现两个AP分属不同的子网(两个AP与不同路由器相连)，就向新AP所属的AR(即新AR)请求地址，新AR根据动态主机配置协议分配一个COA地址，返回给原AR，原AR把该地址从两个BSS内发送给MN以确保其能收到，这是考虑到:MN可能与新AP建立了连接(链路层切换完成)，但也可能仍与原AP连接着。这一步同时进行的是链路层切换，这样MN一进入新的网络就有了COA地址了。这里需要注意的是原AR实际上是充当了家乡代理的角色。

(5)之后MN再向原AR(家乡代理)发送绑定更新，进行注册，再接收绑定应答，即注册成功。

必须注意的是，在这个切换方案里新AR并不是外地代理，因为如果是外地代理，在注册请求时，它要对注册请求进行一系列的有效性检查。如果其中有一项检查失败，外地代理就向移动节点发送一条注册应答消息拒绝这次注册请求。如果检查成功，外地代理就将包含注册请求消息的数据包的IP报头和UDP头完全剥去，再加上新的报头后才送给家乡代理。同样当外地代理接到来自家乡代理的注册应答后，将对消息进行一系列的有效性检查。外地代理一旦发现应答是无效的，将产生一个包含适当的Code域的注册应答，并发送给移动节点。而我们这里，新AR仅仅作为一个路由器使用。

从上面的步骤看到，一方面采用了由链路层信息发起切换(草案的思想)，节省了一部分时间，另一方面由于COA地址的获得和L2切换同时进行，更是大大节省了时间，特别是对于WLAN，由于其所有控制信号和数据信号都共用一个信道，并且MAC层采用CSMA/CA的策略，如果同一BSS内有几个MN同时工作，L2切换所花的时间就很长。从仿真的结果看，同时有4个MN工作的时候，L2切换时间大约是2s，充分利用这2s的时间获取COA将大大减少切换时延。

2 系统仿真

下面是进行系统仿真和统计分析的内容，图1、2是网络架构和结果。

2.1系统仿真

系统仿真的主要内容有:

(1)协议标准采用的是802.11b，同时针对L3切换做了相应的改进。

(2)由AP发送的beacon每秒一次，MN可以同时接收两个AP的beacon并进行分析。

(3)每个AP的覆盖范围是半径为200m的圆。网络结构如图1，采用自由空间信道。

(4)假设每个BSS内只有一个站正在通信则不会产生拥塞和碰撞的情况;再比较每个BSS有多个站在通信，则有可能产生拥塞的情况。

(5)切换条件是:曲线2大于曲线1一定值后切换，即NAP的功率值大于OAP一定门限后切换。

(6)注意的问题:标准里规定的不同的ESS的站只接收某一特定ESSID的信号，这就带来的问题，AP在跨越ESS漫游时，当切换条件到达时不能很好的搜索到更适合的AP。所以要将这部分协议做修改，即假设它时可以接收其他ESS的信号的。实际中ESS与子网前缀有着特定的关系，便于该站判定是否进行L3切换。

(7)无线信道的一些参数:传输速率主要用2Mbps，采用DQPSK的调制方式;后面还会用到其他的速率，1、5.5、11Mbps，这些都是802.11协议建议的数值，1Mbps采用DBPSK调制，5.5和11Mbps都采用CCK调制。

(8)WLAN的数据速率虽然很高，但在小区边界，实际只达到此速率的10%～50%。原因是边界的邻小区干扰严重，所以错误率高要不断重传，降低了速率。

图2详细说明如下:站的移动时间是30min(横轴)。曲线3是OAP与移动站的距离，曲线1是移动站接收到的OAP信号功率值，从虚线处可以看出，距离最小时功率达到最大;曲线4是NAP与移动站的距离，曲线2是移动站接收到的NAP的信号功率值。在点划线处开始切换，之所以没有在曲线1和曲线2的交点处开始切换是为了防止乒乓效应。

2.2统计分析

切换时间结果:在单用户的情况下，速率为2Mbps时，L2切换0.396s;COA地址获得1.527s;L3切换完成1.908s，整个切换从16min21.7s开始切换，16min23.6s结束。

单用户是指每个BSS里只有一个用户占用无线资源，多用户指多个用户竞争接入。在单用户情况下，各个速率下的L2切换时延是一致的，都是0.396s;但是如果有更多用户竞争信道的话，L2切换时延随着数据速率的增加而增加，从1Mbps的1.7s到11Mbps的7.4s，这是因为数据帧和控制帧共用同一个信道，当用户多的时候，容易发生冲突，接入信道的时间将增加，同时速度增加，错误率增加如果超过某一限度势必引起重传，这就更增加了时延。从图中可见，在多用户情况下，速率越高，切换时延越长;L3切换时延基本上都是在L2切换时延的基础上加一个数值，这个数值为:获得转交地址的时延-L2切换时延+绑定更