车用在线通信的分布式IP移动管理机制研究

摘要

传统的IP地址既代表位置标识也代表身份标识，存在语义过载的问题，这种方式不利于终端的移动性，同时也不利于未来网络的可扩展性。位置和身份分离协议网络（ID/Locator Separation Network，ID/Loc SN）是解决未来互联网问题的一个重要方向，终端节点在移动过程中可以保持身份标识不变，能够天然地支持移动性。因此，ID/Loc SN体系能够很好地解决由于车辆的高速移动带来的切换问题。在ID/Loc SN体系下讨论车用在线通信的移动性管理机制需要解决两个关键问题，如何构建一个高效的映射系统以减小映射关系的解析时延，如何设计一种有效的移动性管理机制以减小车辆在移动期间引起的切换时延和传输开销。
　　针对映射系统问题，本文在LISP映射系统LISP-DHT的研究基础上，提出了一种层次化、分布式的映射系统HD-MS结构。首先，在对车辆进行IP编址时，在IP地址的头部引入区域标识，每个区域内的车辆在编址时都有相同的IP地址前缀。然后，本文将 LISP-DHT映射服务器的部署方式根据区域由平面化变为层次化、分布式的方式，构建One Hop+MChord双层映射系统。顶层映射系统TMS作为上层全局的映射系统结构稳定，采用One Hop算法，区域映射系统RMS作为底层映射系统位于不同的区域内对扩展性要求高，采用改进的 Chord算法MChord。通过分层、分布式的方式部署映射服务器，有效地减少了服务器查询的节点数量。最后，对HD-MS进行了理论和仿真分析，结果表明在平均查询时延和平均查找路径长度方面优于LISP-DHT。
　　针对移动性管理问题，在构建的HD-MS的基础上，设计了一种有效的移动性管理方案。本文根据道路状况对边缘接入网络进行了实际规划，通过引入分级注册机制减小了位置映射更新的时延和开销。此外，在本方案中引入了代理节点AP，每个终端车辆节点在一个自治域内时为其分配一个AP，映射服务器内注册的关于终端节点的RLOC即为该AP的IP地址。终端节点在域内移动时AP保持不变，只有在域间移动时向映射服务器更新车辆节点的EID-to-RLOC映射关系，从而减小了车辆节点在移动过程中对映射服务器的依赖。为了分析所提方案的性能，首先对映射更新时延进行仿真分析，然后从数学建模的角度出发，分别对切换时延、传输开销进行建模，并对方案性能做了理论分析讨论。分析结果表明所提出的移动性方案能够在低传输开销的同时有效地减小切换时延。

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主要缩略词对照表

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2研究现状及课题意义

1.3本论文主要研究内容

1.4本论文的结构安排

第二章 ID/Loc SN体系下的车网络移动性关键问题研究

2.1引言

2.2映射系统研究

2.3移动方案介绍

2.4未来网络架构对车网络中节点移动性的影响

2.5本章小结

第三章 基于区域位置信息的分布式映射系统的设计

3.1引言

3.2 HD-MS的设计

3.3 HD-MS映射系统的注册和解析流程

3.4性能分析

3.5本章小结

第四章 基于HD-MS的移动性管理方案

4.1引言

4.2车用在线通信的移动性管理方案设计

4.3注册和分组转发

4.4映射更新流程及移动场景分析

4.5 DPRMM-VI移动管理方案优势

4.6 DPRMM-VI切换更新时延仿真

4.7移动管理方案性能分析

4.8本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果