韦霖

摘要：移動网络近年来发展迅速，已经成为计算机网络体系中的重要组成部分。该类型网络最大的特点是接入位置的灵活性高，网络拓扑的时效性强，即所谓的网络的移动性NEMO（NetworkMobility）。为了满足用户对该性能的需求，产生了对应的NEMO协议，但仍然无法有效的解决网络移动性带来的一些问题，该文提出采用SIP技术对NEMO路由协议进行优化，明显提高了移动网络的通信性能，具有一定的参考意义和实用价值。

关键词：SIP；NEMO网络；路由优化

1概述

进入全球化信息时代后，各种类型的通信网络得到飞速发展，多种网络接入设备不断面世并投入使用。目前，以手机、掌上电脑和笔记本电脑为代表的便携式智能设备的普及率越来越高，已经逐渐成为了百姓生活中不可或缺的一部分，与此对应而来的则是大规模用户群体对基于移动式的网络通信需求的不断上升，这也为我国的网络通信服务企业提出了新的要求和挑战。不少专家预测，未来的网络将会发展为一个全IP的复合型网络，用户可以随时随地的在任意地点接入Internet，并享受到快捷的数据通信服务，用户群会进一步扩大，而当一组移动用户或者设备具有相同的移动路径的时候，就可参照有线网络中的自制系统一样，将其抽象为一个统一的节点来研究。这将大大的降低相关路由协议的复杂度，也可有效的应对当该节点不断移动时所带来的网络拓扑以高频率、大幅度为特点的波动问题。这就是互联网工程任务组设计NEMO路由协议的出发点，该协议较好地解决了网络的移动性问题，但也导致了一些新的问题的出现，如双向隧道模式所带来的分组头部开销过大、处理时延增加、家乡代理的生存性较差等问题。本文提出采用SIP技术对其进行优化，取得了较好的效果。

2NEMO网络的蝶型路由

NEMO路由协议对于网络中的基本拓扑单元做了如下规定：在一个NEM0网络中，至少存在一台MIPv6路由器（MRl，当该MR被移动到了异地时，就必须和仍处于原位置中的某台充当代理的路由器（家乡代理HA）建立双向隧道，该隧道保持动态更新，即当移动网络获得一个新的Internet接入点的时候。对该隧道进行重新调整，以确保与当前的最新拓扑相吻合，同时解决所有连接到本移动网络的节点的动态接入，并向上层屏蔽这些节点的细节，仅向其提供透明的接人服务。在该网络中，当两个节点进行通信时，其路由情况如图1所示。

在上图中存在虚实两种路径，实线路径表示TCP分组，虚线则表示ACK报文。观察上图可以发现，这种类型的路由分别要经过两种家乡代理节点，分别对应移动节点和代理路由器，这就使得路由中的通信路径数量变多，从而造成一定量的重复传输，上图仅仅是单层结构的NEM0网络，若是在嵌套网络中，该路径的增加幅度将会成倍增长，因此必须加以优化。

3路由优化机制分析

3.1SIP-NEMO网络的结构

该网络的特点是基于SIP（Session Initiation Protocol）协议进行数据的传输，如图2所示，该网络的拓扑结构中设置三种不同类型的SIP服务器，承担网络核心节点的任务。分别是SIP网络移动服务器（SIP-NMS），SIP家乡服务器（SIP-HS）和SIP外地服务器（SIP-FS），此网络中的移动节点均具有SIP功能，因此被称为SIP移动节点SIP-MN，与其通信的对端节点则为SIP-CN。

在上图描述的通信模式下，路由信息按照以下流程进行维护与更新：首先在进行头信息转换的同时，SIP-NMS将相关信息记入到绑定信息表和会话信息表中，分别用以记录网络中本次会话和参与节点的详细参数，这两张表同样维持动态更新机制，本别在收到REG-ISTER请求和INV-ITE请求时即进行更新操作，并在服务器中维持超时计时，当超过预定时间后即主动发起更新请求。当新的可用的Internet节点接入到本网络中，并被SIP-NMS获悉后，即向SIP-HS发出更新申请，要求后者对绑定信息表进行更新，将新的接入地址写入。

在SIP-FS中，同样需要动态维持一张URI表，以确保将收到的更新请求进行及时的转发，以加快整个网络发现新节点的收敛速度。每当新的接入点时出现时，其首要任务是继续完成当前正在进行的用户数据的传输，与此同时也需要将自身的详细信息迅速地向全网进行宣告，以便使得其他路由节点能够发现自己。具体方法是：SIP-NMS向一个本地SIP-FS发送INV-ITE请求，其中包含了所有的对端节点的地址。SIP-FS在收到该申请后，提取其中的URI表信息，并以此为依据，进行多点转发。

3.2SIP-NEMO的优化

对于SIP-NEMO的优化要从两方面来考虑，首先，当进行通信的两个节点位于不同网络中时，按照SIP协议的规定，可以在传输数据包的同时搭载完成头信息的双向传输，因此不需要耗费额外的通信资源，因此，此种情况下无需任何优化机制参与通信；另一方面，在双方通信节点位于同一个移动网络中时，同样存在两种情况，即全局发起和本地发起两种。

当通信为全局发起时，通信发起信息必须经过Internet网络然后被本地路由器检测到，随后才能在本网络内部完成数据包的直接传输与交付。当SIP-MN要与一个SIP-CN通信时，SIP-MN向SIP-CN家乡网络的SIP服务器发送一个INV-ITE请求。由于SIP-CN是链接在SIP-NMS2上的，因此SIP服务器将IN-VITE请求转发到SIP-HS2。随后再转发到SIP-HSl。在该申请到达SIP-HSl后，该节点搜索SIP-NMSl的当前地址，并将申请送达该处。当SIP-NMSl接收到这个INV-ITE请求时，根据会话信息表进行分析，即发现此数据包已经是第二次经过，因此将其发送到SIP-NMS2，正是根据这一特点，SIP-NMS1就可准确的判定本次通信的节点是否处在同一个网络内，以及是否为本地路由。在本次全局会话发起之后，SIP-NMS1在往后的数据传输中就可直接把数据包送至SIP-NMS2，不再需要通过Intemet转发，从而大大提高了通信效率。图3详细的描绘出了本优化机制下的数据包的转发过程，其中细实线描绘了建立连接阶段的路由情况，而粗实线则描绘了用户数据的路由情况。

另一方面，当数据通信为本地发起时，则显然不需要外部网络及相关路由节点的参与，仅在本地网络内部即可完成。当SIP-MN发送的INV-ITE请求经过SIP-CN链接和注册的SIP-NMS时，将出现上述的情况。图5给出了本地发起时的实际通信路由。当图中的SIP-MN向链接在SIP-NMSl的SIP-CN发送一个INV-ITE请求时，SIP-NMS2将请求转发到SIP-NMSl。SIP-NMS1接收到该请求后启动注册信息表的搜索机制，若检测到该请求是发往它的一个注册节点SIP-CN的话，即可直接完成转发任务，而不必要再经过SIP-CN家乡网络的SIP服务器。同时，SIP-NMSl建立一个本地路由，将接下来的数据信息直接从SIP-MN转交到SIP-CN。

当通信模式为在全局发起时，所传送的数据包遵循的路由为SIP-MNSIP-NMSl和SIP-NMS2SIP-CN。而在本地发起的情况下，会话请求和数据分组经过的路由都是SIP-MN SIP-NMS2和SIP-NMSl SIP-CN。由此可以看出，在本文提出的路由优化算法下，这两种典型的通信模式的路由查找效率都得到了明显的改善，通信质量也明显提高。

4总结

NEMO网络目前的发展速度很快，用户数量也不断增长，这既带来了一定的技术推动力，同时也产生了一系列的问题。能否在目前网络规模的基础上，通过各种优化机制，最大程度的发掘现有网络设备的执行能力，尽可能的满足用户群体的通信需求，已经是该领域内急需解决的问题。本文提出的优化机制在一定程度上提高了NEMO网络路由效率，但仍需要进一步的研究和改进，并通过大量的实践应用来反复测试该方法的实际效果。