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移动IP网络组播技术的研究与实现

作　者: 王建生
导　师: 曹叶文
学　校: 山东大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动组播组播切换组播代理家乡代理任播
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,随着无线网络技术的飞速发展和移动设备的迅速普及,用户希望能通过无线设备随时随地访问Internet,移动性支持成为Internet发展的一种必然趋势。因此,如何为移动主机提供更好的网络接入支持引起了人们的普遍关注。另一方面,随着组播应用的不断增加以及参与者的增多,组播领域的研究一直受到人们的广泛关注。由于组播应用具有可扩展性强、高效等优点,这在移动环境下显得尤为突出和重要,因此移动环境中的组播技术(即移动组播)引起了人们越来越多的重视,在该领域展开了大量详细的研究。本文介绍了移动IPv4、移动IPv6及IP组播的基本概念及工作原理,分析了移动IP组播面临的问题,总结归纳了移动组播算法和协议的评价标准,详细阐述了移动IPv4及移动IPv6中都给出的两个基本的移动组播机制—双向隧道(Bi-directional Tunnel,BT)和远程加入(Remote Subscription,RS)及基于这两个方案的多种改进算法和协议的工作原理。在此基础上,讨论了每种算法或协议的优点以及适应范围,比较深入地剖析了其中存在的缺陷和问题,并对这些移动组播算法和协议进行了综合对比。本文对基于IPv6网络的移动组播协议及其存在的问题进行了深入研究。本文的主要贡献和创新点如下:(1)在基于动态组播代理的移动组播算法原理的基础上,提出了一种新的移动组播协议TD-DMAMoM(Time and Distance-aided Dynamic Multicast Agent-basedMobile Multicast protocol)。TD-DMAMoM以时间和距离度量为依据,动态选择移动组播代理。运行TD-DMAMoM的子网组播代理记录子网内各移动组播接收节点发出的绑定更新消息数目并定时计算其统计平均值,并以该统计平均值与子网内各移动节点的绑定更新消息数目的比较结果作为时间的度量。TD-DMAMoM分别计算移动节点到组播代理的距离和到组播转发树的最短距离(以跳数计),并以两者的比较结果作为距离的度量。只有时间和距离度量都为真时,TD-DMAMoM才会更新组播代理。仿真结果表明,TD-DMAMoM避免了组播转发树的频繁重构,显著降低了组播切换延迟,具有次优的组播传输路径,并且可以很好地与现有的网络协议相融合,具有很强的实用性。(2)针对移动组播中存在的家乡代理单点失效问题,提出了一种多家乡代理实现机制MHAsMoM(Multiple Home Agents for Mobile Multicast)。MHAsMoM不仅解决了多家乡代理中移动节点的家乡注册问题,而且引入了新的应用层任播(Anycast)算法,可以从多个家乡代理中为移动组播接收者选择“最近”的家乡代理。分析表明该任播算法不仅可以有效地解决家乡代理单点失效问题,还能为移动节点提供高质量的任播解析服务。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章绪论  14-20
  1.1 研究背景及意义  14-15
  1.2 研究现状  15-17
  1.3 研究创新点及论文结构  17-20
第二章移动IP及组播概述  20-35
  2.1 移动IP  20-22
    2.1.1 移动IP的功能实体  20-21
    2.1.2 移动IP的基本操作  21-22
  2.2 移动IPv6  22-28
    2.2.1 移动IPv6与MIP的比较  22-23
    2.2.2 移动IPv6的工作原理  23-24
    2.2.3 移动IPv6的主要操作过程  24-28
      2.2.3.1 移动检测过程  24-25
      2.2.3.2 转交地址的形成过程  25
      2.2.3.3 注册与绑定管理  25-26
      2.2.3.4 分组通信  26-27
      2.2.3.5 新消息与新选项  27-28
  2.3 移动IPv6快速切换技术  28-31
    2.3.1 基本概念  28-29
    2.3.2 快速切换过程  29-30
    2.3.3 快速切换延迟分析  30-31
  2.4 组播概述  31-34
    2.4.1 组播地址  31-32
    2.4.2 组播成员管理  32-33
    2.4.3 组播路由协议  33-34
      2.4.3.1 组播路由协议的分类  33-34
      2.4.3.2 PIM-SM协议概述  34
  2.5 本章小结  34-35
第三章移动组播路由协议研究  35-54
  3.1 移动组播面临的新问题  35-36
  3.2 移动组播协议的评价标准  36-37
  3.3 两种基本的移动组播方案  37-41
    3.3.1 双向隧道  37-39
    3.3.2 远程加入  39-41
  3.4 几种改进的移动组播协议  41-50
    3.4.1 MoM协议  41-42
    3.4.2 RBMoM协议  42-43
    3.4.3 MMA协议  43-44
    3.4.4 TBMOM协议  44-45
    3.4.5 FHSR协议  45-47
    3.4.6 MobiCast协议  47-49
    3.4.7 针对源移动的移动组播算法  49-50
  3.5 各种移动组播协议的性能比较  50-53
  3.6 本章小结  53-54
第四章基于动态组播代理的移动组播协议  54-68
  4.1 DMAMoM的基本原理  55-56
  4.2 TD-DMAMoM协议  56-61
    4.2.1 TD-DMAMoM协议数据结构  56-57
    4.2.2 快速组播切换机制  57-59
    4.2.3 DMA操作  59
    4.2.4 DMA选择更新算法  59-61
  4.3 仿真及性能分析  61-67
    4.3.1 组播数据传输延迟  62-64
    4.3.2 组播切换延迟  64-66
    4.3.3 组播树重构率  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第五章一种移动组播的多家乡代理实现机制  68-80
  5.1 MHAsMoM  69-72
    5.1.1 设计出发点  69-70
    5.1.2 MHAsMoM组播组成员动态管理机制  70-71
    5.1.3 MHAsMoM任播实现多家乡代理选择  71-72
  5.2 MHAsMoM任播算法性能分析  72-79
    5.2.1 PPA算法  73-74
    5.2.2 DPA算法  74
    5.2.3 结论分析  74-79
  5.3 本章小结  79-80
第六章总结与展望  80-82
  6.1 本文工作总结  80-81
  6.2 下一步研究工作展望  81-82
参考文献  82-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间的研究成果  89-90
学位论文评阅及答辩情况表  90

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