摘要: 1. 动机和创新
近年来，无线移动技术迅速发展，用户对于移动支持的需求也日益强烈。互联网工程任务组IETF为此已经提出了移动IPv4技术（MIPv4）和移动IPv6技术（MIPv6）。与解决单个用户移动支持的问题不同，网络移动（Network Mobility, NEMO）主要研究子网作为一个整体改变互联网接入时的网络可达性、效率和安全等问题。虽然传统MIPv4/MIPv6对单个节点的移动性能够提供良好支持，但还不能很好的处理网络移动问题，因此设计基于NEMO的基本支持机制（NBS）就变得非常必要。
在网络移动的应用场景下，移动网络可能存在内部嵌套的子网络。如果在嵌套子网络使用已有的NBS支持协议，则数据包会通过嵌套隧道被传送至移动路由器（Mobile Router，MR）的所有家乡代理（Home Agent），从而出现弹球路由问题。此外，使用NBS支持协议还可能造成移动网络内部节点无法正常通讯。为了解决上述问题，本文提出了基于目标信息的路由优化机制。
2．解决方法
本文基于目标节点的地址信息提出一种新的路由优化机制（ROAD+）。本机制定义包含目标地址信息的包头（DH）作为类型5包头，并利用包头的目标地址实现移动节点和外部节点的通讯路径最优化。在传统的移动IPv6技术中，为了实现对上层协议的透明化，通信节点（CN）把移动节点的家乡地址（HoA）放入包头，利用移动IPv6协议的类型2路由包头。而在本文提出的ROAD+机制中，移动节点的家乡地址（HoA）和移动地址（CoA）一起作为目标地址信息包头，这样既保留了底层对上层协议的透明化，又可以通过目标地址建立优化的通信路由。特别在移动网络的内部通信中，传统的解决方案要求内部节点把数据包传送至根移动路由器以建立路由。而在ROAD+中，移动网络内部节点间可以利用优化后的内部路径进行通讯。
为了验证ROAD+机制在最优路径选择和移动性支持的优点，我们将其与现有的路径优化机制（ROTIO和DBU机制）进行了比较。在最优路径选择方面，我们分别考虑移动网络间及网络内部通信两种场景：针对移动网络间的路由优化，我们分别将ROAD+机制与ROTIO（支持本地固定节点LFN）和DBU（支持移动节点MN）进行比较；针对移动网络内部的路由优化，我们主要比较三种协议建立的通信路径长度。

3．主要结论
首先考虑移动网络间的路由优化。仿真结果显示，当发送5个数据包时，ROAD+由于需要进行路由优化操作，其性能弱于不需要优化流程的ROTIO机制。这说明ROAD+不适合只需发送少量数据包的应用场景。当嵌套网络的结构超过5层的时候，同样因为优化操作存在开销，ROAD+性能弱于ROTIO（发送5个数据包的场景）。但在实际的移动网络应用中，子网嵌套的结构一般不超过5层。
当发送的数据包增加到50个数据包时，ROAD+的性能开始优于ROTIO。而继续提高流量至10000数据包时，ROAD+在传输时延上至少降低了30%。此外，使用ROAD+机制的移动路由器在几个关键处理能力方面均优于ROTIO，平均性能提升高达44%以上。实验同时表明，ROAD+和DBU机制在移动网络间通信方面的性能几乎一致。但在DBU机制中，移动路由器为移动节点中转数据包时，采用本地绑定的方法缓存移动节点的信息。因此当移动节点增多的时候，移动路由器的查询时间会不可避免的增加。
其次本文讨论了移动网络内部的路径优化。我们证明了一个非常重要的定理：ROAD+机制实现的路由长度始终小于或等于ROTIO或DBU机制的结果。
最后考虑移动性支持的性能结果。为了减少数据包的丢失，绑定更新（BU）时间的长短是一个重要的性能指标。当整个网络都处于移动状态时，FMIPv6协议能够兼容本文比较的三种机制。为了减少切换方式对数据包丢失的影响，三种机制实验中均采用FMIPv6，则三者的切换时间相同。但我们发现在一些场景下，ROAD+机制的绑定更新时间最短，同时不会因为网络规模的改变而变化：改变移动路由器数量从1到100，单个移动路由器服务的移动节点为10，网络嵌套层次从1到5，则ROAD+, ROTIO, 和DBU对应的绑定更新时间为4.5~4.6ms, 4.5~12.5ms, 和5.6~565ms。
4．本文贡献
ROAD+机制定义了新的目标地址信息包头（包含家乡地址和移动地址）实现路由优化，不同于现有机制采用的类型2路由包头。分析和实验表明，不仅是移动网络间还是移动网络内部通信，由于ROAD+机制通过建立优化的路由，避免了传统机制（如ROTIO和DBU）中通过根移动路由器转发的开销，因此性能优于ROTIO和DBU。
此外，我们还进一步通过仿真实验比较了三者的性能。针对移动网络间的路由优化，我们设定了两种场景：1.当参与方是本地固定节点（LFN）时，我们比较ROAD+与ROTIO机制的传输时延。2.当参与方是移动节点（MN）时，则比较ROTIO和DBU机制实现路径优化的开销。针对移动网络内部的通信，我们主要讨论优化路由长度。实验结果显示：在移动网络间通信中ROAD+相比ROTIO性能提升至少30%，性能和DBU接近；在移动网络内部的通信中，ROTIO或DBU机制无法发现最短的路径，而ROAD+机制能够保证产生的路径长度小于ROTIO和DBU机制。在网络切换中，ROAD+机制由于绑定更新时间小于ROTIO和DBU，因此丢包率最小。此外，ROAD+的绑定更新时间不随网络规模变化，具有很强的扩展性。