题目：基于IPv6的移动性管理协议及其关键技术的研究

互联网技术与移动通信技术的发展与融合，促使基于IP的移动互联网应用成为广泛关注和建设的热点。移动IP技术支持移动终端使用不变的IP地址在不同的网络内进行持续通信，被广泛认为是解决终端移动性问题的较好支撑技术。但是由于网络切换过程中的多种操作耗时所引发的时延和丢包问题，使得移动IP技术无法为终端提供有质量保障的移动通信服务，不能够满足多种敏感应用（如实时交互应用、无连接数据通信应用等）的技术要求。本文是针对网络切换过程中的时延和丢包问题，研究适用于多种移动网络环境、具有通信服务质量保证和基于IPv6的移动性管理协议，并对其部署和使用中涉及的关键技术进行验证。本文取得的成果主要包括以下三个方面：1. 提出了对平滑切换中缓存转发过程进行性能评价的一般方法平滑切换协议是用来解决切换丢包问题而提出的移动性管理协议。使用缓存转发机制的平滑切换协议具有控制简单、资源利用率高的特点，得到了业界的广泛认可和使用。本文对使用缓存转发机制的移动IPv6平滑切换过程的时序进行了描述和分析，提出了使用包丢失率和包乱序率对缓存转发过程进行性能评价的一般方法，并给出了计算公式。该方法从平滑切换的缓存能力和转发能力两个方面对缓存转发过程进行了量化分析和评价，能够有效指导平滑切换协议的设计和使用。2. 提出并实现了基于快速虚链路与基于归属信息的两种快速切换协议快速切换协议是用来解决切换时延问题而提出的移动性管理协议。根据切换机制的不同划分为基于隧道的切换和基于预测的切换。本文针对基于隧道的快速切换机制，提出了使用快速虚链路（FVL: Fast Virtual Link）进行分组转发的快速切换协议。该协议改进了移动IPv6的移动检测机制，优化了地址使用过程，通过对FVL的使用减少了切换过程中数据传输的中断时间，有效改善了切换的时延特性。此外，附加的缓存转发机制保证了对低丢包的良好支持。针对基于预测的快速切换机制，提出了利用归属信息（记录无线桥接设备与子网之间的关联关系）进行预测配置的快速切换协议。该协议使用本地管理单元替代接入路由器完成信令处理和数据缓存，将接入路由器从切换控制中分离出来，使其专门用于网络接入和分组转发，避免了可能出现的处理瓶颈，明晰和优化了网络拓扑结构。此外，本地管理单元可以作为主机软件，具有灵活部署和易扩展的优点。归属信息的提出，明确了链路层与网络层信息之间的对应关系。通过邻居归属信息的交换，为预测切换提供了比较明确的目标支持。与其它协议相比，该协议具有较低的切换时延和较小的切换丢包。上述两种快速切换协议均已开发了验证系统，并在实际的网络环境中进行了部署和使用，有效验证了协议的关键实现技术，为移动性管理协议的使用提供有益参考。3. 提出了具有负载平衡和路径优化的微移动性管理协议微移动性管理协议是用来支持基于IP的大规模移动应用而提出的，与以移动IP为代表的宏移动性管理协议相对应。本文针对微移动性管理中的负载平衡和路径优化问题，提出了一个基于IPv6的微移动性管理协议。描述了该协议的负载平衡和路径优化过程，给出了负载平衡和路径优化算法，提出了祖先平衡、兄弟平衡和邻居平衡三种优化策略。该协议具有灵活的体系结构和较强的负载平衡能力，能够为多种网络应用提供相对应的切换服务支持。通过对文中提出的微移动性管理协议在实际系统中的使用问题讨论，给出了软切换与硬切换相结合、微移动与宏移动相结合的集成状态转换模型，为微移动性管理协议的部署和使用提供了有益指导。