專利名稱：一種移動IPv6中的頭標壓縮方法
技術領域：
本發明屬于數據壓縮技術領域，尤其涉及一種移動IPv6中的頭標壓縮方法。
背景技術：
隨著計算機終端和用戶的增多，IPv4資源枯竭，路由表迅速膨脹，缺乏安全機制等問題逐漸暴露出來。為了解決這些問題，人們提出了 IPv6技術，相對于IPv4，IPv6技術具有更大的優勢:支持數十億的用戶，減少了路由表數目，提供更好的安全服務，并支持移動性。在電信網絡中IPv6已經得到廣泛的探討和研究，但是在無線網絡中，可支持移動性的IPv6同樣值得關注。相對于移動IPv4，移動IPv6有以下優點:(I) IPv6巨大的地址空間使移動性實現起來更加簡單；(2) IPv6地址自動配置簡化了 MN的轉交地址的分配；(3)移動IPv6避免了移動IPv4的三角路徑問題，實現了路由優化；(4) IPv6中不再需要外地代理。在無線網絡的帶寬相對較窄的情況下，必須解決移動IPv6分組頭標開銷過大的問題。本發明提出了一種基于移動IPv6頭標壓縮的算法。該算法利用同一業務流的單個分組和后續分組之間的信息冗余，在無線鏈路的兩端壓縮/解壓縮分組頭標。本發明從以下四個部分進行分析。第一部分:首先介紹地址分配方法，比較器編碼和解碼、LZW編碼。第二部分:分別對MN和CN處于不同狀態下進行分析。第三部分:進行計算機仿真性能分析。第四部分，對IPv6頭標壓縮的算法進行了總結。
發明內容
本發明的目的在于，提出一種移動IPv6中的頭標壓縮方法，用于解決移動IPv6分組頭標開銷過大的問題。為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種移動IPv6中的頭標壓縮方法，其特征是所述方法包括:步驟1:判斷通信節點是否是固定節點，如果通信節點是固定節點，則執行步驟2 ；否則，執行步驟3;步驟2:呼叫連接建立后，第一基站分配一個設定長度字節的地址給移動節點，MSC分配一個用于存儲所述地址的設定長度的字節給通信節點，跳至步驟4 ；所述第一基站為負責所述移動節點家鄉代理業務的基站；步驟3:呼叫連接中，第一基站分配一個設定長度字節的地址給移動節點或者通信節點；步驟4:在首次IPv6數據流傳輸時，移動節點利用比較器編碼將設定長度字節的地址進行LZW編碼，而后將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給第一基站；步驟5:判斷通信節點處于家鄉代理狀態還是外地代理狀態，當通信節點處于家鄉代理狀態時，執行步驟6 ;當通信節點處于外地代理狀態時，則執行步驟7 ；步驟6:第一基站將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給通信節點，通信節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址解碼，還原為原始的設定長度字節的地址，跳至步驟9 ;
步驟7:移動節點將從第一基站切換至第二基站，移動節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給第二基站；
所述第二基站為負責所述移動節點外地代理業務的基站；
步驟8:第二基站將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給通信節點，通信節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址解碼，還原為原始的設定長度字節的地址；
步驟9:結束。
本發明在無線鏈路上僅在數據流開始的時候發送完整的分組和選項頭標，后續的IPv6分組只傳送頭標域中的變化部分和相對同一個流的關鍵標識符，在無線鏈路的兩端壓縮/解壓縮分組頭標，解決了移動IPv6分組頭標開銷過大的問題。
圖1是IPv6頭標格式圖2是麗向BS呼叫連接的通信過程圖3是地址分配圖4是比較器編碼原理框圖5是比較器解碼原理框圖6是麗靜態狀態時圖7是麗離開家鄉代理時圖8是IPv6頭標壓縮率的仿真結果圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
移動IPv6雖然有巨大的優勢，但也有目前尚未解決的難題。由于無線鏈路傳輸速率較低、誤碼率較高的特性，在無線網絡上傳輸IPv6分組的主要問題就是頭標的開銷過大。
IPv6頭標格式如圖1所示，IPv6報頭大小為:
Nh = 8+Na+Ne (I)
式中，Na包括源地址(16bytes)和目的地址(16bytes) ;NE為擴展報頭和上層頭標的大小；Nh為地址域的大小。
1、IPv6頭標壓縮算法
1.1地址分配方法
在node A (移動節點麗或者用戶)和node B (通信節點CN，與移動節點麗通信，該節點不需要具備移動IPv6的能力)的面向連接通信中，數據鏈路層和物理層中的IPv6頭標分組頭標傳輸部分是我們研究的重點。我們假定所有的地址都是基于時分多址(TDMA)分組網絡。TDMA要求發送端和接受端時間同步。麗向CN發送數據時若發生丟包現象，TDMA網絡會重新發送。當該數據包傳輸完畢，BS (基站)，MN，CN中的緩沖區將被清空，并為下次連接做好準備。
圖2是麗(移動節點)向BS(基站)呼叫連接的通信過程圖。無論麗在家鄉代理還是外地代理，BS都會不斷的發送調度信號來跟蹤MN。類似地，CN與BS之間也要建立一個呼叫連接的通信過程。在第一次通信過程中，MN和CN都會被分配一個固定大小的地址，該地址大小的確定取決于所屬BS容納用戶的最大數量。經地址分配后的IPv6頭標將采用LZW編碼算法進行壓縮，然后傳送至BS。每一個MN在通信中要求分配一個信道。MN在家鄉代理時，BS分配給它一個新的固定最小大小的節點地址(我們稱為a bit) ;MN在外地代理時，BS分配給它一個新的最小轉交地址CoA(MN移動到外地代理時得到的一個地址)。地址的大小取決于BS容納最大的用戶數，在微蜂窩、宏蜂窩、微微蜂窩系統，一個BS容納的用戶數量是有限的。我們假設這個用戶數為1000個，210-1024，所以最大值為lObits。根據地址分配，32bytes的Na能壓縮至20bits。然后BS將分配后的地址返回給麗。圖2給出了麗和CN基于OSI七層模型的通信流程。地址分配的詳細過程如下:MN和CN各自產生16bytes的IPv6地址傳送至網絡層，在呼叫建立過程中，BSl和BS2分別給麗和CN分配和發送更新的IObits大小的地址，若麗在家鄉代理，歸屬地址會被新地址所代替；若MN不在家鄉代理，CoA會被新地址所代替。在呼叫通信過程完成之前BS2將已分配的IObits (CN的結點地址)發送給BSl。
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呼叫建立之后，麗用a bit地址與CN進行通信，有:Nh = 8+2 a +Ne = β (bytes) (2)1.2比較器編碼和解碼在以后的通信過程中，如果報頭都一樣，MN不管在家鄉代理還是在外地代理都不用再重新發送。比較器對前后兩個頭標進行比較，然后編碼和解碼，圖4、圖5為比較器編碼和解碼的原理框圖。圖4中，s(t)與s(t-l)為地址分配輸出數據流格式，也就是式(I)中的8bits。s(t)為目前的數據流格式，s (t-1)為上一個數據流，x(t)的值為I或0,q(t)為轉交地址大小，即式(3)中的O。編碼算法如下:編碼器1:將來自地址分配的輸出s (t)，s (t-Ι)儲存在緩沖器中。令s(t) = s (t-1) ο比較s(t)與s (t-1)來確定x(t)的值,如下式所示:
權利要求
1.一種移動IPv6中的頭標壓縮方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:判斷通信節點是否是固定節點，如果通信節點是固定節點，則執行步驟2 ;否貝U，執行步驟3; 步驟2:呼叫連接建立后，第一基站分配一個設定長度字節的地址給移動節點，MSC分配一個用于存儲所述地址的設定長度的字節給通信節點，跳至步驟4 ； 所述第一基站為負責所述移動節點家鄉代理業務的基站； 步驟3:呼叫連接中，第一基站分配一個設定長度字節的地址給移動節點或者通信節占.步驟4:在首次IPv6數據流傳輸時，移動節點利用比較器編碼將設定長度字節的地址進行LZW編碼，而后將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給第一基站； 步驟5:判斷通信節點處于家鄉代理狀態還是外地代理狀態，當通信節點處于家鄉代理狀態時，執行步驟6 ;當通信節點處于外地代理狀態時，則執行步驟7 ； 步驟6:第一基站將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給通信節點，通信節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址解碼，還原為原始的設定長度字節的地址，跳至步驟.9 ； 步驟7:移動節點將從第一基站切換至第二基站，移動節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給第二基站； 所述第二基站為負責所述移動節點外地代理業務的基站； 步驟8:第二基站將經過LZW編碼的設定長度字節的地址發送給通信節點，通信節點將經過LZW編碼的設定長度字節的地址解碼，還原為原始的設定長度字節的地址； 步驟9:結束。
全文摘要
本發明公開了數據壓縮技術領域中的一種移動IPv6中的頭標壓縮方法。在無線鏈路上僅在數據流開始的時候發送完整的分組和選項頭標，后續的IPv6分組只傳送頭標域中的變化部分和相對同一個流的關鍵標識符，在無線鏈路的兩端壓縮／解壓縮分組頭標。該方法有較好的容錯功能，有效利用了無線帶寬，解決了移動IPv6分組頭標開銷過大的問題。
文檔編號H04L1/00GK103152441SQ20131003883
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者程遠, 馮剛, 常寧, 唐秋月 申請人:北京天地互連信息技術有限公司