專利名稱：一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)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(jī)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(shù)，相對(duì)于IPv4，IPv6技術(shù)具有更大的優(yōu)勢(shì):支持?jǐn)?shù)十億的用戶，減少了路由表數(shù)目，提供更好的安全服務(wù)，并支持移動(dòng)性。在電信網(wǎng)絡(luò)中IPv6已經(jīng)得到廣泛的探討和研究，但是在無線網(wǎng)絡(luò)中，可支持移動(dòng)性的IPv6同樣值得關(guān)注。相對(duì)于移動(dòng)IPv4，移動(dòng)IPv6有以下優(yōu)點(diǎn):(I) IPv6巨大的地址空間使移動(dòng)性實(shí)現(xiàn)起來更加簡(jiǎn)單；(2) IPv6地址自動(dòng)配置簡(jiǎn)化了 MN的轉(zhuǎn)交地址的分配；(3)移動(dòng)IPv6避免了移動(dòng)IPv4的三角路徑問題，實(shí)現(xiàn)了路由優(yōu)化；(4) IPv6中不再需要外地代理。在無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬相對(duì)較窄的情況下，必須解決移動(dòng)IPv6分組頭標(biāo)開銷過大的問題。本發(fā)明提出了一種基于移動(dòng)IPv6頭標(biāo)壓縮的算法。該算法利用同一業(yè)務(wù)流的單個(gè)分組和后續(xù)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(biāo)。本發(fā)明從以下四個(gè)部分進(jìn)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(duì)MN和CN處于不同狀態(tài)下進(jìn)行分析。第三部分:進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真性能分析。第四部分，對(duì)IPv6頭標(biāo)壓縮的算法進(jìn)行了總結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法，用于解決移動(dòng)IPv6分組頭標(biāo)開銷過大的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法，其特征是所述方法包括:步驟1:判斷通信節(jié)點(diǎn)是否是固定節(jié)點(diǎn)，如果通信節(jié)點(diǎn)是固定節(jié)點(diǎn)，則執(zhí)行步驟2 ；否則，執(zhí)行步驟3;步驟2:呼叫連接建立后，第一基站分配一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，MSC分配一個(gè)用于存儲(chǔ)所述地址的設(shè)定長(zhǎng)度的字節(jié)給通信節(jié)點(diǎn)，跳至步驟4 ；所述第一基站為負(fù)責(zé)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)代理業(yè)務(wù)的基站；步驟3:呼叫連接中，第一基站分配一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或者通信節(jié)點(diǎn)；步驟4:在首次IPv6數(shù)據(jù)流傳輸時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用比較器編碼將設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址進(jìn)行LZW編碼，而后將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給第一基站；步驟5:判斷通信節(jié)點(diǎn)處于家鄉(xiāng)代理狀態(tài)還是外地代理狀態(tài)，當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于家鄉(xiāng)代理狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟6 ;當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于外地代理狀態(tài)時(shí)，則執(zhí)行步驟7 ；步驟6:第一基站將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址解碼，還原為原始的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址，跳至步驟9 ;
步驟7:移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將從第一基站切換至第二基站，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給第二基站；
所述第二基站為負(fù)責(zé)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)外地代理業(yè)務(wù)的基站；
步驟8:第二基站將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址解碼，還原為原始的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址；
步驟9:結(jié)束。
本發(fā)明在無線鏈路上僅在數(shù)據(jù)流開始的時(shí)候發(fā)送完整的分組和選項(xiàng)頭標(biāo)，后續(xù)的IPv6分組只傳送頭標(biāo)域中的變化部分和相對(duì)同一個(gè)流的關(guān)鍵標(biāo)識(shí)符，在無線鏈路的兩端壓縮/解壓縮分組頭標(biāo)，解決了移動(dòng)IPv6分組頭標(biāo)開銷過大的問題。


圖1是IPv6頭標(biāo)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(tài)狀態(tài)時(shí)圖7是麗離開家鄉(xiāng)代理時(shí)圖8是IPv6頭標(biāo)壓縮率的仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
移動(dòng)IPv6雖然有巨大的優(yōu)勢(shì)，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(wǎng)絡(luò)上傳輸IPv6分組的主要問題就是頭標(biāo)的開銷過大。
IPv6頭標(biāo)格式如圖1所示，IPv6報(bào)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(kuò)展報(bào)頭和上層頭標(biāo)的大??；Nh為地址域的大小。
1、IPv6頭標(biāo)壓縮算法
1.1地址分配方法
在node A (移動(dòng)節(jié)點(diǎn)麗或者用戶)和node B (通信節(jié)點(diǎn)CN，與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)麗通信，該節(jié)點(diǎn)不需要具備移動(dòng)IPv6的能力)的面向連接通信中，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層中的IPv6頭標(biāo)分組頭標(biāo)傳輸部分是我們研究的重點(diǎn)。我們假定所有的地址都是基于時(shí)分多址(TDMA)分組網(wǎng)絡(luò)。TDMA要求發(fā)送端和接受端時(shí)間同步。麗向CN發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)若發(fā)生丟包現(xiàn)象，TDMA網(wǎng)絡(luò)會(huì)重新發(fā)送。當(dāng)該數(shù)據(jù)包傳輸完畢，BS (基站)，MN，CN中的緩沖區(qū)將被清空，并為下次連接做好準(zhǔn)備。
圖2是麗(移動(dòng)節(jié)點(diǎn))向BS(基站)呼叫連接的通信過程圖。無論麗在家鄉(xiāng)代理還是外地代理，BS都會(huì)不斷的發(fā)送調(diào)度信號(hào)來跟蹤MN。類似地，CN與BS之間也要建立一個(gè)呼叫連接的通信過程。在第一次通信過程中，MN和CN都會(huì)被分配一個(gè)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(shù)量。經(jīng)地址分配后的IPv6頭標(biāo)將采用LZW編碼算法進(jìn)行壓縮，然后傳送至BS。每一個(gè)MN在通信中要求分配一個(gè)信道。MN在家鄉(xiāng)代理時(shí)，BS分配給它一個(gè)新的固定最小大小的節(jié)點(diǎn)地址(我們稱為a bit) ;MN在外地代理時(shí)，BS分配給它一個(gè)新的最小轉(zhuǎn)交地址CoA(MN移動(dòng)到外地代理時(shí)得到的一個(gè)地址)。地址的大小取決于BS容納最大的用戶數(shù)，在微蜂窩、宏蜂窩、微微蜂窩系統(tǒng)，一個(gè)BS容納的用戶數(shù)量是有限的。我們假設(shè)這個(gè)用戶數(shù)為1000個(gè)，210-1024，所以最大值為lObits。根據(jù)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(xì)過程如下:MN和CN各自產(chǎn)生16bytes的IPv6地址傳送至網(wǎng)絡(luò)層，在呼叫建立過程中，BSl和BS2分別給麗和CN分配和發(fā)送更新的IObits大小的地址，若麗在家鄉(xiāng)代理，歸屬地址會(huì)被新地址所代替；若MN不在家鄉(xiāng)代理，CoA會(huì)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(jié)點(diǎn)地址)發(fā)送給BSl。
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呼叫建立之后，麗用a bit地址與CN進(jìn)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(bào)頭都一樣，MN不管在家鄉(xiāng)代理還是在外地代理都不用再重新發(fā)送。比較器對(duì)前后兩個(gè)頭標(biāo)進(jìn)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(shù)據(jù)流格式，也就是式(I)中的8bits。s(t)為目前的數(shù)據(jù)流格式，s (t-1)為上一個(gè)數(shù)據(jù)流，x(t)的值為I或0,q(t)為轉(zhuǎn)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(chǔ)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(quán)利要求
1.一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:判斷通信節(jié)點(diǎn)是否是固定節(jié)點(diǎn)，如果通信節(jié)點(diǎn)是固定節(jié)點(diǎn)，則執(zhí)行步驟2 ;否貝U，執(zhí)行步驟3; 步驟2:呼叫連接建立后，第一基站分配一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，MSC分配一個(gè)用于存儲(chǔ)所述地址的設(shè)定長(zhǎng)度的字節(jié)給通信節(jié)點(diǎn)，跳至步驟4 ； 所述第一基站為負(fù)責(zé)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)代理業(yè)務(wù)的基站； 步驟3:呼叫連接中，第一基站分配一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或者通信節(jié)占.步驟4:在首次IPv6數(shù)據(jù)流傳輸時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用比較器編碼將設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址進(jìn)行LZW編碼，而后將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給第一基站； 步驟5:判斷通信節(jié)點(diǎn)處于家鄉(xiāng)代理狀態(tài)還是外地代理狀態(tài)，當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于家鄉(xiāng)代理狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟6 ;當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于外地代理狀態(tài)時(shí)，則執(zhí)行步驟7 ； 步驟6:第一基站將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址解碼，還原為原始的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址，跳至步驟.9 ； 步驟7:移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將從第一基站切換至第二基站，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給第二基站； 所述第二基站為負(fù)責(zé)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)外地代理業(yè)務(wù)的基站； 步驟8:第二基站將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址發(fā)送給通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)將經(jīng)過LZW編碼的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址解碼，還原為原始的設(shè)定長(zhǎng)度字節(jié)的地址； 步驟9:結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域中的一種移動(dòng)IPv6中的頭標(biāo)壓縮方法。在無線鏈路上僅在數(shù)據(jù)流開始的時(shí)候發(fā)送完整的分組和選項(xiàng)頭標(biāo)，后續(xù)的IPv6分組只傳送頭標(biāo)域中的變化部分和相對(duì)同一個(gè)流的關(guān)鍵標(biāo)識(shí)符，在無線鏈路的兩端壓縮／解壓縮分組頭標(biāo)。該方法有較好的容錯(cuò)功能，有效利用了無線帶寬，解決了移動(dòng)IPv6分組頭標(biāo)開銷過大的問題。
文檔編號(hào)H04L1/00GK103152441SQ20131003883
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者程遠(yuǎn), 馮剛, 常寧, 唐秋月 申請(qǐng)人:北京天地互連信息技術(shù)有限公司