主機移動技術(shù)現(xiàn)狀分析論文

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一、目前技術(shù)狀況

國外近年來對移動計算和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)議的研究比較活躍，典型的項目有Monarch（美國CarnegieMellon大學(xué)），Daedalus/BARWAN（美國加州大學(xué)伯克利分校），Shoshin（加拿大Waterloo大學(xué)），EXODUS（歐盟）等；國際電信聯(lián)盟（ITU-R和ITU-T）提出了第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000/FPLMTS；Internet工程工作組（IETF）也成立了移動IP和Manet工作組研究和標(biāo)準(zhǔn)化移動/無線網(wǎng)絡(luò)中的路由問題。

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，主機地址既是端系統(tǒng)的標(biāo)識又是路由的依據(jù)，如Internet中IP地址分為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機標(biāo)識兩部分，路由協(xié)議根據(jù)分組中目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的子網(wǎng)，當(dāng)主機移動到另外的子網(wǎng)時，其IP地址與子網(wǎng)標(biāo)識不再對應(yīng)，因此如何把分組路由到移動主機（特別是當(dāng)主機邊移動邊通信時）是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首先要解決的問題。為了解決在Internet中支持主機移動的問題，IETF提出了移動IP協(xié)議，通過在移動主機的本地子網(wǎng)上設(shè)立來中轉(zhuǎn)發(fā)往移動主機的分組，移動主機移動到新的子網(wǎng)時必須向其本地注冊以通知其當(dāng)前位置，這種中轉(zhuǎn)方式增加了本地及其鄰近網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)和分組傳輸?shù)臅r延；于是卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的Johnson等人提出了移動IP的路徑優(yōu)化擴(kuò)展，在可能的情況下將分組直接發(fā)送到移動主機;為了在主機移動時維護(hù)其網(wǎng)絡(luò)連接的完整性，減少移交（主機移動時路由的改變過程稱為移交）的時延和分組的丟失，提出了一些快速移交方案，它們充分利用了移動行為的本地特性從而減少移交時與遠(yuǎn)程結(jié)點的控制信息交互，如層次移交方案和基于多點投遞的移交方案。與支持主機移動不同的另一種情況是支持基站（路由器）的移動，這種情況下，隨機移動的路由器（和相關(guān)主機）通過無線鏈路連接起來形成一個自治系統(tǒng)，傳統(tǒng)的“距離－向量”和“鏈路－狀態(tài)”路由算法在這種低網(wǎng)絡(luò)帶寬，高度動態(tài)的環(huán)境下效率不高，因此提出了一些新的路由算法，如保證無環(huán)路的逐跳“距離－向量”算法DSDV，基于“鏈路倒轉(zhuǎn)”的分布式算法TORA，緩存路由信息的動態(tài)源路由算法DSR，以及將DSR和DSDV相結(jié)合的AODV算法等，然而這些算法都基于它們各自的假設(shè)，在不同的情況下有不同的性能。

移動計算和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對運輸層協(xié)議的最大影響是協(xié)議的“端－端”性能，如在固定有線網(wǎng)絡(luò)中分組丟失的主要原因是網(wǎng)絡(luò)擁擠，當(dāng)TCP檢測到分組丟失時執(zhí)行擁擠控制和避免算法，減少擁擠控制窗口大小，限制重傳；而在移動計算和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，分組丟失的主要原因是鏈路的高誤碼率和移交過程，TCP檢測到分組丟失時還執(zhí)行類似的過程，因此降低了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，影響了“端－端”性能。針對此的改進(jìn)有：“端－端”方案，如使用選擇應(yīng)答（SACK）來加快重傳，或通過顯式丟失通知（ELN）來通知發(fā)送方分組丟失的原因；“分裂連接”方案，如間接TCP法將一個TCP連接分裂為從發(fā)送方到基站和從基站到接收方兩個連接；可靠的鏈路層方案，通過糾錯方法來屏蔽無線鏈路的低質(zhì)量，如AIRMAIL。

二、對策

經(jīng)分析認(rèn)為，在移動無線網(wǎng)絡(luò)情況下，主機的移動模式和特征起著很重要的作用，若能根據(jù)主機的移動歷史預(yù)測其未來位置，做到服務(wù)預(yù)連接和資源預(yù)分配，則會顯著提高系統(tǒng)的效率。例如在主機移動的情況下，若能預(yù)測主機的下一移動位置，則移交的效率將會得到顯著的提高；又如在基站移動的情況下，如果移動頻率非常快，唯一可行的路由算法就是“泛洪”（flooding）；如果移動頻率相當(dāng)慢，則現(xiàn)有的協(xié)議也能滿足需要。

對于運輸層協(xié)議的性能問題，上述方案存在兩個問題，一是只考慮到分組丟失原因的轉(zhuǎn)移對協(xié)議性能的影響，沒有考慮其他因素如連接RTT的劇烈變化、鏈路的帶寬和時延不對稱對協(xié)議性能的影響；二是當(dāng)用戶移動時網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化，影響協(xié)議性能的因素也不斷變化，因此單一的改進(jìn)并不能滿足所有情況的需要。由XTP協(xié)議機制和控制策略相分離認(rèn)為：移動計算和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的運輸層協(xié)議也應(yīng)該采用協(xié)議機制和控制策略相分離的方法，協(xié)議機制給出完成特定協(xié)議過程所需的協(xié)議支撐，控制策略關(guān)心如何利用協(xié)議機制完成滿足特定需要的協(xié)議過程，當(dāng)主機在網(wǎng)絡(luò)中移動時，動態(tài)調(diào)整控制策略以滿足協(xié)議性能的需要。

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論文關(guān)鍵詞：主機移動技術(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及協(xié)議移動計算無限網(wǎng)絡(luò)

論文摘要：隨著社會的發(fā)展，體積小功耗低的膝上型電腦和掌上型電腦日益普遍，人們對移動計算和無線網(wǎng)絡(luò)日益關(guān)注，目前的研究主要是利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解決如何把分組路由到移動主機，并通過在移動主機的本地子網(wǎng)上設(shè)立來中轉(zhuǎn)發(fā)往移動主機的分組，文章對此進(jìn)行了分析。