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移动互联网是未来网络的发展方向，其基本的体系结构是全IP核心网加多种无线/有线接入网络。在全IP核心网的基础之上，多种通信系统(如无线个域网、无线局域网、无线城域网、公众移动通信网等)构成了泛在异构的网络环境，用户可以在不同地点选择不同方式接入网络。要实现这一目标，就必须设计有效的移动管理技术。移动IPv6(Mobile IPv6，MIPv6)和代理移动IPv6(Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)分别是IETF针对下一代互联网提出的IP层的广域和区域移动管理协议，结合二者的IP移动管理方案已被3GPP SAE、WiMAX等多种通信技术标准所采用，被看作是下一代互联网中支持移动功能的首选技术方案。IP移动管理系统中，需要部署三类移动管理实体，分别是MIPv6协议引入的家乡代理(Home Agent，HA)、PMIPv6协议引入的区域移动锚点(LacalMobility Anchor，LMA)和移动接入网关(Mobility Access Gateway，MAG)，这三类实体是实现系统功能的重要基础设施。
可靠性是对运营网络的最基本要求，单一实体部署是IP移动管理系统可靠性的瓶颈所在。研究IP移动管理的容错技术，将对IP移动管理技术的实际部署起到至关重要的推动作用。IP移动管理容错技术已引起学术界、标准化组织及产业界的广泛关注，其要解决的关键问题是实现三类移动管理实体的容错。对于HA容错技术而言，现有解决方案可分为三类：基于被动失效检测和服务恢复的方案、基于集中管理系统的方案、基于主动失效检测和服务迁移的方案，通过对各类方案的详细分析可知，现有方案在容错效率、容错开销及对系统性能影响等方面还需进一步改进。针对LMA和MAG容错技术的研究目前还处于起步阶段，尚没有相关成果发表。
本文研究IP移动管理容错技术，针对三类移动管理实体的容错问题，论文取得的创新性成果如下：
1.提出了—种基于检测/备份环的家乡代理容错方案(DBRM)。该方案将家乡链路的所有HA组织成环状的相互检测和信息备份关系，通过检测/备份环中下游节点对上游节点主动的有效性检测和移动管理信息备份，实现对失效实体的快速失效检测和服务接管。方案通过多HA的单一映像，实现了多HA部署及HA容错对移动节点(Mobile Node，MN)的透明性，以减小容错时间和容错开销。同时，实现全局任务在多HA间的动态均衡，以充分利用系统资源，提升系统总体服务能力，更进一步提高系统服务可靠性。理论分析和仿真试验结果表明，相比IETF的方案RHASM，DBRM方案可减少20～350ms的容错时间，且可大大降低容错开销。同时，DBRM方案的引入不降低系统性能；而RHASM的引入将明显降低系统服务可用性和服务效率，该方案的引入可使得系统的移动注册请求失败率高达80％，移动注册平均延时高达3s，严重影响MN上层应用。
2.提出了一种基于主-备关系的区域移动锚点容错方案(LMAFT)。该方案在PMIPv6域内部署多个LMA，并建立一一对应的主-备关系，通过LMA间自组织状态管理实现容错。方案设计了双向有效性检测机制，实现主、备LMA相互间快速的失效检测；设计了支持失效LMA全部服务迁移和过载LMA部分服务迁移的LMA服务迁移机制，实现容错的同时还支持多LMA负载均衡。理论分析和仿真试验结果表明，LMAFT方案可将容错时间控制在50～350ms。当容错时间在100ms以下时，LMAFT可完全避免LMA失效对MN的TCP应用造成影响；最差情况下，对分别处于WLAN、3G和卫星网络中的MN而言，LMAFT方案也可在LMA失效发生后的1s、1.5s或2.7s内快速恢复其TCP应用吞吐量。对于UDP应用，LMAFT可在LMA失效发生后2s内将MN的收包率恢复至失效发生前的稳定值。方案引入的容错开销小，在实际网络部署中是可忽略的。
3.提出了—种基于池的移动接入网关容错方案(MAGFT)。该方案引入MAG池(能相互替代服务的MAG的集合)，解决PMIPv6系统中MAG服务不可替代问题，实现MAG容错。针对原有的覆盖范围无重叠区、有重叠区两种MAG部署模式，分别采用多实体部署或现有实体组织两种方式，在PMIPv6域内构建多个MAG池，使得域内各MAG至少归属于一个池。当某MAG失效时，它所在池内的某一有效MAG将快速接管其服务。理论分析和仿真试验结果表明，MAGFT方案可将容错时间控制在35～340ms。当容错时间在120ms以下时，MAGFT可完全避免MAG失效对MN的TCP应用造成影响；最差情况下，对分别处于WLAN、3G和卫星网络中的MN而言，MAGFT也可在MAG失效发生后的1.1s、1.6s或2.8s内恢复其TCP应用吞吐量。对于UDP应用，MAGFT可在MAG失效发生后2s内将MN的收包率恢复至其稳定值。同时，方案引入的容错开销小，当系统处于较饱和的稳定服务状态时，容错信令开销相比系统基本信令是可忽略的。MAGFT的引入对MN接入延时略有增加，但增值控制在10ms以下。