陳康先+楊峰

【摘 要】

如何提高無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率，同時(shí)保障其服務(wù)質(zhì)量一直是一個(gè)很具有挑戰(zhàn)性的問題，它直接關(guān)系到無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是否能夠被廣泛應(yīng)用?；诖?，提出將IPv6技術(shù)引入到無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，使得網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)唯一的IPv6地址和響應(yīng)的MAC地址，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的快速切換，提高了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率。

【關(guān)鍵詞】

IPv6 無線Mesh網(wǎng)絡(luò) 切換

1 概述

無線網(wǎng)狀網(wǎng)（Mesh）給用戶提供接入服務(wù)，要比單跳網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是面向基于IP接入的新型無線移動(dòng)通信技術(shù)，適合于區(qū)域環(huán)境覆蓋和寬帶高速無線接入。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)基于呈網(wǎng)狀分布的眾多無線接入點(diǎn)間的相互合作和協(xié)同，具有動(dòng)態(tài)自組織、自配置、自維護(hù)等突出特點(diǎn)。IEEE 802.11s中定義的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，依據(jù)節(jié)點(diǎn)功能不同將其分為以下四種：

（1）MP（Mesh Point）：它是802.11的實(shí)體，支持Mesh服務(wù)的控制、管理和操作的IEEE 802.11站（STA），其功能類似一個(gè)無線路由器，構(gòu)建Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，路由?shù)據(jù)包通過Mesh網(wǎng)絡(luò)。

（2）MAP（Mesh Access Point）：它的功能類似于MP節(jié)點(diǎn)，是在MP的基礎(chǔ)上額外支持客戶節(jié)點(diǎn)和其它非Mesh節(jié)點(diǎn)的接入功能，提供基本服務(wù)集服務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，MP與MAP節(jié)點(diǎn)都具有較小的移動(dòng)性。

（3）MPP（Mesh Portal Point）：一個(gè)Mesh節(jié)點(diǎn)結(jié)合一個(gè)或多個(gè)端口，通常作為無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。它是MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元從其它802.11 LAN或非802.11 LAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/退出Mesh網(wǎng)絡(luò)的邏輯節(jié)點(diǎn)。

（4）STA（Station）：一個(gè)基于IEEE 802.11媒體接入控制和與無線介質(zhì)的物理層接口的工作站。

IPv6（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版）是被指定取代IPv4的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本，主要用于分組交換。相比于32位的IPv4地址，IPv6是128位的，不僅提供了更大的地址空間，而且IPv6中的協(xié)議設(shè)計(jì)要比IPv4更為合理。

移動(dòng)IPv6技術(shù)充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了通信在網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)過程中持續(xù)不斷，可以簡單地歸納為以下三點(diǎn)：

（1）定義了家鄉(xiāng)地址，上層通信應(yīng)用全程使用家鄉(xiāng)地址，保證了對應(yīng)用的移動(dòng)透明。

（2）定義了轉(zhuǎn)交地址（CoA，Care of Address），從外地網(wǎng)絡(luò)獲得轉(zhuǎn)交地址，保證了現(xiàn)有路由模式下通信可達(dá)。

（3）家鄉(xiāng)地址與轉(zhuǎn)交地址的映射，建立了上層應(yīng)用所使用的網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)識(shí)與網(wǎng)絡(luò)層路由所使用的目的標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系。

如圖2所示，移動(dòng)IPv6的切換過程具體如下：

（1）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（MN，Mobile Node）在外地鏈路上收到路由器的廣播，通過有狀態(tài)或者無狀態(tài)自動(dòng)配置，獲得轉(zhuǎn)交地址。為了保證獲得的CoA正?？捎茫琈N還需要進(jìn)行重復(fù)地址檢測。

（2）MN向家鄉(xiāng)代理（HA，Home Agent）發(fā)送綁定更新消息，在該消息中設(shè)置了家鄉(xiāng)注冊和確定標(biāo)志。

（3）HA返回一個(gè)綁定確認(rèn)消息。

（4）為了保證安全性，MN必須進(jìn)行返回路由可達(dá)過程測試。如圖2所示，MN使用隧道經(jīng)由HA將家鄉(xiāng)測試初始（HoTI）消息發(fā)到通信對端節(jié)點(diǎn)（CN，Correspondent Node）；MN直接發(fā)送轉(zhuǎn)交測試初始（CoTI）至CN；CN回應(yīng)家鄉(xiāng)測試（HoT）消息響應(yīng)HoTI；CN回應(yīng)轉(zhuǎn)交測試（CoT）消息響應(yīng)CoTI。如果MN是由外地鏈路移動(dòng)到一條新的外地鏈路，由于只是與轉(zhuǎn)交地址相關(guān)的路徑發(fā)生了改變，所以在返回路由可達(dá)過程中只需要交換CoTI和CoT消息。

（5）返回路由可達(dá)過程成功后，MN向CN發(fā)送綁定更新。

（6）CN向MN發(fā)送綁定確認(rèn)。

2 存在問題

在現(xiàn)有無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，快速切換方案主要基于無線信號強(qiáng)度檢測。STA在移動(dòng)過程中，周期性的檢測接入MAP的接收信號強(qiáng)度，當(dāng)接收信號強(qiáng)度低于某個(gè)特定的值時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)掃描，從掃描應(yīng)答中選擇接收信號強(qiáng)度最大的MAP作為目標(biāo)MAP。

這種方式主要存在以下方面的問題：

（1）基于無線信號下的接入，因?yàn)檎呋蛭锢硪苿?dòng)的原因，MAP無線信號強(qiáng)弱會(huì)飄忽不定，導(dǎo)致STA不斷地更換MAP。不斷地切換信號與數(shù)據(jù)通信渠道，反而會(huì)進(jìn)一步影響現(xiàn)有的快速切換。

（2）STA主動(dòng)移動(dòng)時(shí)，會(huì)造成STA只知道目標(biāo)MAP的IP地址，而不能搜索到目標(biāo)MAP的信號，無法通過所檢測到的信號強(qiáng)弱來選擇切換后的MAP。

（3）緩存的數(shù)據(jù)容易受到兩個(gè)MAP之間的信號覆蓋影響，兩個(gè)MAP之間的數(shù)據(jù)無法交換，MPP無法更新綁定表而將緩存數(shù)據(jù)發(fā)送給最初的綁定表。

（4）當(dāng)切換成功后，原MAP收到切換響應(yīng)消息后會(huì)將數(shù)據(jù)分別發(fā)送給STA和目標(biāo)MAP。而當(dāng)STA接入目標(biāo)MAP時(shí)，目標(biāo)MAP再把這些數(shù)據(jù)發(fā)送給STA，造成數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送，浪費(fèi)資源。

本文巧妙地將移動(dòng)IPv6的切換原理引入到無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)合IPv6技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的快速切換，提高了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率。

3 一種基于移動(dòng)IPv6的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)切換方案

3.1 方案原理

本方案將移動(dòng)IPv6技術(shù)引入到無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，使得網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)唯一的IPv6地址和響應(yīng)的MAC地址。在指定的切換目標(biāo)MAP前提下，能夠保證STA可靠地切換到目標(biāo)MAP上，而且不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失及數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送的問題。endprint

本方案在原MAP中添加了綁定表，將STA的IP地址、MAC地址與所屬M(fèi)AP的IP地址綁定。原MAP一旦收到目標(biāo)MAP的切換響應(yīng)消息，便更新自己的綁定表，以后發(fā)給STA的數(shù)據(jù)立馬通過MPP發(fā)送給目標(biāo)MAP，不用存儲(chǔ)在自己的隊(duì)列中，提高了效率。

原MAP接收到切換響應(yīng)消息后，只向目標(biāo)MAP發(fā)送數(shù)據(jù)包，不會(huì)發(fā)數(shù)據(jù)包給STA，只向STA發(fā)送切換響應(yīng)消息。

目標(biāo)MAP收到資源請求消息后，釋放之前為STA預(yù)留的資源，發(fā)經(jīng)由MPP給原MAP的資源響應(yīng)消息，當(dāng)原MAP收到資源釋放響應(yīng)后，釋放之前給STA分配的資源。

在圖3所示的網(wǎng)絡(luò)模型中，STA（用戶終端）第一次進(jìn)入無線Mesh網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，通過MAP1連入無線Mesh網(wǎng)絡(luò)。MAP1與多個(gè)MP或者M(jìn)AP相互連接，最終通過MPP連到Internet上。一旦STA接入Mesh網(wǎng)絡(luò)中，就獲得一個(gè)IP地址，STA的IP地址是唯一且可路由的。所謂唯一，是指這個(gè)IP地址在該網(wǎng)段是唯一且可以識(shí)別的；所謂可路由，是指以該IP地址為目的地的IP數(shù)據(jù)包最終可以路由到該STA。當(dāng)STA進(jìn)行域內(nèi)切換時(shí)，要求切換后的MAP（本文指MAP2）能夠預(yù)先為STA做好資源預(yù)留的準(zhǔn)備。

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)切換方法：在MPP中配置地址對應(yīng)表，記錄MPP管轄范圍內(nèi)MAP的MAC地址與IP地址的對應(yīng)關(guān)系信息；由MPP將STA發(fā)出的切換請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)MAP2，使STA在搜索不到目標(biāo)MAP2或不知道目標(biāo)MAP2的MAC地址的情況時(shí)，仍然能夠切換到目標(biāo)MAP2上。而且在STA當(dāng)前接入的MAP1本身配置的地址綁定表中，記錄STA的IP、MAC地址與目標(biāo)MAP2的IP地址的綁定信息，使MAP1能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包，通過MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失及數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送的問題，同時(shí)提高了切換效率。

3.2 方案實(shí)施流程

在方案實(shí)施流程中，MPP中配置有地址對應(yīng)關(guān)系表、代理表和地址轉(zhuǎn)換表，具體如下：

（1）地址對應(yīng)關(guān)系表包含MPP管轄范圍內(nèi)MAP的MAC地址與IP地址的對應(yīng)關(guān)系信息。

（2）代理表包含各STA的MAC地址與所接入的MAP的IP地址的綁定信息。

（3）地址轉(zhuǎn)換表包含STA的IP地址與通信對端的IP地址綁定信息，以及STA的MPP的IP地址與通信對端的MPP的IP地址的綁定信息。

此外，每個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)接入點(diǎn)MAP中均配置有一個(gè)地址綁定表。地址綁定表包含STA的MAC地址、IP地址與該STA當(dāng)前所連接的MAP的IP地址的綁定信息；STA包含本MAP曾經(jīng)連接的和當(dāng)前連接的所有STA，以及該MAP相鄰的STA。

本方案的詳細(xì)流程如圖4所示。

當(dāng)STA第一次進(jìn)入無線Mesh網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，通過MAP1連入無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，按照正常的機(jī)制得到一個(gè)IP地址連入Internet。STA切換到目標(biāo)MAP2上，并要求MAP2能夠在STA接入MAP2之前預(yù)先為STA分配資源。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)切換流程具體如下：

S1：用戶終端STA向MAP1發(fā)送第一切換請求消息，該切換請求消息包含MAP2的IP地址。

S2：MAP1將第一切換請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給帶入口的網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)MPP。

S3：MPP根據(jù)第一切換請求消息中MAP2的IP地址查找地址對應(yīng)關(guān)系表，獲得MAP2的MAC地址。

S4：MPP根據(jù)MAP2的IP地址和MAC地址，向MAP2發(fā)送第二切換請求消息，該消息中包含STA的IP地址、MAC地址和MAP1的IP地址。

S5：MAP2向MPP返回是否同意為STA預(yù)留資源的第二切換應(yīng)答消息。

具體地，如果同意，則MAP2為STA預(yù)留資源；如果不同意，則表示STA無法在MAP2中得到預(yù)留資源，只能在切換到MAP2后，再向MAP2申請資源（優(yōu)選的資源為帶寬）。

S6：MPP收到第二切換應(yīng)答消息后，向MAP1發(fā)送第一切換應(yīng)答消息，該消息中包含MAP2的IP地址。

S7：MAP1收到第一切換應(yīng)答消息后，向STA發(fā)送切換通知消息，通知STA切換至MAP2，且MAP1在本身配置的地址綁定表中記錄STA的IP、MAC地址與MAP2的IP地址的綁定信息。

由于MAP1本身配置的地址綁定表中記錄有STA的IP、MAC地址與MAP2的IP地址的綁定信息，因此在MAP1的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包，都可以通過MPP發(fā)給MAP2，等到STA切換到MAP2后，再由MAP2發(fā)給STA，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失和數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送的問題，而且支持STA的快速切換，提高了效率。

S8：STA收到切換通知消息后，斷開與MAP1的連接，與MAP2建立連接。

S9：STA與MAP2建立連接后，MAP2向MPP發(fā)送第一切換完成報(bào)告，該報(bào)告中包含MAP1的IP地址以及STA的MAC、IP地址。

S10：MPP接收到第一切換完成報(bào)告后，向MAP1發(fā)送第二切換完成報(bào)告，該報(bào)告中包含MAP2的IP地址以及STA的IP、MAC地址的綁定信息。

S11：MAP1收到第二切換完成報(bào)告后，將該報(bào)告中MAP2的IP地址以及STA的IP、MAC地址，與本身配置的地址綁定表中的綁定信息進(jìn)行比較。如果一致，則向MPP發(fā)送第二切換完成響應(yīng)消息，該消息中包含MAP1的MAC地址；否則，向MPP發(fā)送切換出錯(cuò)的響應(yīng)消息或者不發(fā)送響應(yīng)消息。

在一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟S5，MAP2為STA預(yù)留資源，并在本身配置的地址綁定表中記錄STA的IP、MAC地址與MAP1的IP地址的綁定信息；則在步驟S11之后，還包括：

◆MPP收到第二切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的代理表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息，并向MAP2發(fā)送第一切換完成響應(yīng)消息（如圖4所示的S12）；endprint

◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的地址綁定表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟S5，MAP2不同意為STA預(yù)留資源；則在步驟S11之后，還包括：

◆MPP收到第二切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的代理表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息，并向MAP2發(fā)送第一切換完成響應(yīng)消息（如圖4所示的S12）；

◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，在本身配置的地址綁定表中記錄STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）；

◆STA向MAP2發(fā)送資源申請消息；

◆MAP2為STA預(yù)留資源。

進(jìn)一步，在STA連接到MAP2，且MAP2已為STA預(yù)留資源后，還包括：

◆MAP1判斷本身的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中是否還有STA的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包是MAP1在STA接入MAP2之前為STA接收的，需要發(fā)送給STA的數(shù)據(jù)包；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中還有STA的數(shù)據(jù)包，則MAP1通過查詢本身配置的地址綁定表將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MPP，由MPP將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，MAP2再將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中沒有STA的數(shù)據(jù)包，則執(zhí)行步驟S14～S16：

S14：MAP1向MAP2發(fā)送資源釋放請求消息。

具體地，資源釋放請求消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，即MAP1先向MPP發(fā)送資源釋放請求消息，再由MPP將資源釋放請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2。

S15：MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放為STA預(yù)留的資源，并向MAP1發(fā)送資源釋放響應(yīng)消息；同理，資源釋放響應(yīng)消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP1。

S16：MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放為STA分配的資源。

4 結(jié)束語

本文方案提供的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)切換方法具有以下有益效果：

（1）當(dāng)STA是因?yàn)檎呋蛭锢硪苿?dòng)的原因，需要從當(dāng)前的MAP1移動(dòng)到另一個(gè)MAP2時(shí)，在STA只知道目標(biāo)MAP2的IP地址或者M(jìn)AP1的信號覆蓋不到MAP2的情況下，本方案通過在MPP中配置地址對應(yīng)表，記錄MPP管轄范圍內(nèi)MAP的MAC地址與IP地址的對應(yīng)關(guān)系信息；由MPP將STA發(fā)出的切換請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)MAP2，使STA仍然能夠切換到目標(biāo)MAP2上。

（2）在STA當(dāng)前接入的MAP1本身配置的地址綁定表中，記錄STA的IP、MAC地址與目標(biāo)MAP2的IP地址的綁定信息，使MAP1能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包，通過MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失的問題，提高了切換效率。

（3）MAP1收到MPP發(fā)送的切換完成響應(yīng)消息后，將轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包發(fā)送給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，MAP1不再向STA發(fā)送數(shù)據(jù)包，從而避免數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送。

（4）MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放之前為STA預(yù)留的資源，經(jīng)由MPP向MAP1發(fā)送資源響應(yīng)消息；當(dāng)MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放之前給STA分配的資源。

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通過本文提出的解決方案，可以有效地提高無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率，保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步推廣提供了有力的技術(shù)支持。

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◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的地址綁定表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟S5，MAP2不同意為STA預(yù)留資源；則在步驟S11之后，還包括：

◆MPP收到第二切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的代理表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息，并向MAP2發(fā)送第一切換完成響應(yīng)消息（如圖4所示的S12）；

◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，在本身配置的地址綁定表中記錄STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）；

◆STA向MAP2發(fā)送資源申請消息；

◆MAP2為STA預(yù)留資源。

進(jìn)一步，在STA連接到MAP2，且MAP2已為STA預(yù)留資源后，還包括：

◆MAP1判斷本身的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中是否還有STA的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包是MAP1在STA接入MAP2之前為STA接收的，需要發(fā)送給STA的數(shù)據(jù)包；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中還有STA的數(shù)據(jù)包，則MAP1通過查詢本身配置的地址綁定表將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MPP，由MPP將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，MAP2再將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中沒有STA的數(shù)據(jù)包，則執(zhí)行步驟S14～S16：

S14：MAP1向MAP2發(fā)送資源釋放請求消息。

具體地，資源釋放請求消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，即MAP1先向MPP發(fā)送資源釋放請求消息，再由MPP將資源釋放請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2。

S15：MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放為STA預(yù)留的資源，并向MAP1發(fā)送資源釋放響應(yīng)消息；同理，資源釋放響應(yīng)消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP1。

S16：MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放為STA分配的資源。

4 結(jié)束語

本文方案提供的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)切換方法具有以下有益效果：

（1）當(dāng)STA是因?yàn)檎呋蛭锢硪苿?dòng)的原因，需要從當(dāng)前的MAP1移動(dòng)到另一個(gè)MAP2時(shí)，在STA只知道目標(biāo)MAP2的IP地址或者M(jìn)AP1的信號覆蓋不到MAP2的情況下，本方案通過在MPP中配置地址對應(yīng)表，記錄MPP管轄范圍內(nèi)MAP的MAC地址與IP地址的對應(yīng)關(guān)系信息；由MPP將STA發(fā)出的切換請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)MAP2，使STA仍然能夠切換到目標(biāo)MAP2上。

（2）在STA當(dāng)前接入的MAP1本身配置的地址綁定表中，記錄STA的IP、MAC地址與目標(biāo)MAP2的IP地址的綁定信息，使MAP1能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包，通過MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失的問題，提高了切換效率。

（3）MAP1收到MPP發(fā)送的切換完成響應(yīng)消息后，將轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包發(fā)送給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，MAP1不再向STA發(fā)送數(shù)據(jù)包，從而避免數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送。

（4）MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放之前為STA預(yù)留的資源，經(jīng)由MPP向MAP1發(fā)送資源響應(yīng)消息；當(dāng)MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放之前給STA分配的資源。

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通過本文提出的解決方案，可以有效地提高無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率，保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步推廣提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] LAN/MAN Standards Committee IEEE P802.11s D5.0-2010. IEEE draft standard for information technology-telecommunications and information exchange between systems-local and metropolitan area networks-specific requirements-part11：wireless LAN medium access control（MAC） and physical layer（PHY） specifications amendment 10： mesh networking[S]. New York IEEE Computer Society， 2010.

[2] V Navda， A Kashyap， S Das. Design and Evaluation of iMesh： An Infrastructure-mode Wireless Mesh Network[A]. Proc. of the 6th IEEE International Symposium on a World of Wireless Mobile and Multimedia Networks[C]. Taormina， 2005.

[3] A Capone， S Napoli， A Pollastro. MobiMESH： An Experimental Platform for Wireless Mesh Networks with Mobility Support[A]. Proc. of IEEE International Conf. on Mobile Ad hoc and Sensor Systems[C]. Pisa， 2007.

[4] Y Amir， C Danilov， M Hilsdale， et al. Fast Handoff for Seamless Wireless Mesh Networks[A]. Proc. of the 4th International Conf. on Mobile Systems， Applications and Services[C]. Uppsala， 2006.

[5] 謝麗華，楊壽保，胡云，等. 異構(gòu)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)層次化平滑切換方案[J]. 計(jì)算機(jī)工程， 2010，36（4）： 82-84.

[6] 張立仿，閆娟，柴旭清，等. 移動(dòng)IPv6切換技術(shù)研究[J]. 軟件導(dǎo)刊， 2009，8（7）： 132-134.

[7] 孔祥松，賈卓生. 移動(dòng)IPv6的切換技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2006，27（8）： 1453-1455.

[8] 肖長水，姒茂新，沈萍萍. 移動(dòng)IPv6切換技術(shù)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件， 2010，27（4）： 158-161.

[9] 方旭明，戚彩霞，向征. IEEE 802系列無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀組網(wǎng)與移動(dòng)切換技術(shù)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用， 2006，26（8）： 1756-1761.endprint

◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的地址綁定表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟S5，MAP2不同意為STA預(yù)留資源；則在步驟S11之后，還包括：

◆MPP收到第二切換完成響應(yīng)消息后，將本身配置的代理表中記錄的STA的MAC、IP地址與MAP1的IP地址的綁定信息，更新為STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息，并向MAP2發(fā)送第一切換完成響應(yīng)消息（如圖4所示的S12）；

◆MAP2收到第一切換完成響應(yīng)消息后，在本身配置的地址綁定表中記錄STA的MAC、IP地址與MAP2的IP地址的綁定信息（如圖4所示的S13）；

◆STA向MAP2發(fā)送資源申請消息；

◆MAP2為STA預(yù)留資源。

進(jìn)一步，在STA連接到MAP2，且MAP2已為STA預(yù)留資源后，還包括：

◆MAP1判斷本身的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中是否還有STA的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包是MAP1在STA接入MAP2之前為STA接收的，需要發(fā)送給STA的數(shù)據(jù)包；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中還有STA的數(shù)據(jù)包，則MAP1通過查詢本身配置的地址綁定表將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MPP，由MPP將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，MAP2再將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA；

◆若轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中沒有STA的數(shù)據(jù)包，則執(zhí)行步驟S14～S16：

S14：MAP1向MAP2發(fā)送資源釋放請求消息。

具體地，資源釋放請求消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，即MAP1先向MPP發(fā)送資源釋放請求消息，再由MPP將資源釋放請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2。

S15：MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放為STA預(yù)留的資源，并向MAP1發(fā)送資源釋放響應(yīng)消息；同理，資源釋放響應(yīng)消息經(jīng)由MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP1。

S16：MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放為STA分配的資源。

4 結(jié)束語

本文方案提供的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)切換方法具有以下有益效果：

（1）當(dāng)STA是因?yàn)檎呋蛭锢硪苿?dòng)的原因，需要從當(dāng)前的MAP1移動(dòng)到另一個(gè)MAP2時(shí)，在STA只知道目標(biāo)MAP2的IP地址或者M(jìn)AP1的信號覆蓋不到MAP2的情況下，本方案通過在MPP中配置地址對應(yīng)表，記錄MPP管轄范圍內(nèi)MAP的MAC地址與IP地址的對應(yīng)關(guān)系信息；由MPP將STA發(fā)出的切換請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)MAP2，使STA仍然能夠切換到目標(biāo)MAP2上。

（2）在STA當(dāng)前接入的MAP1本身配置的地址綁定表中，記錄STA的IP、MAC地址與目標(biāo)MAP2的IP地址的綁定信息，使MAP1能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包，通過MPP轉(zhuǎn)發(fā)給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，從而不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失的問題，提高了切換效率。

（3）MAP1收到MPP發(fā)送的切換完成響應(yīng)消息后，將轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中之前為STA接收的數(shù)據(jù)包發(fā)送給MAP2，在STA切換到MAP2后，再由MAP2將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STA，MAP1不再向STA發(fā)送數(shù)據(jù)包，從而避免數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送。

（4）MAP2收到資源釋放請求消息后，釋放之前為STA預(yù)留的資源，經(jīng)由MPP向MAP1發(fā)送資源響應(yīng)消息；當(dāng)MAP1收到資源釋放響應(yīng)消息后，釋放之前給STA分配的資源。

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通過本文提出的解決方案，可以有效地提高無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的切換效率，保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步推廣提供了有力的技術(shù)支持。

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