CHƯƠNG III: MỘT SỐ GIAO THỨC HỖ TRỢ CHUYỂN GIAO DỌC
4.2. Phương pháp cải tiến FPMIPv6
Để giải quyết các vấn đề nêu trên, các bản tin được bổ sung để tăng cường hoạt động của FPMIPv6. Các tác giả trong [3] đã nghiên cứu và đưa ra phương phải cải tiến FPMIPv6 bằng cách bổ sung thêm các bản tin:
HPAR (HO Packet-forwarding Address Request)
- Bản tin HPRA được sử dụng để yêu cầu chuyển tiếp gói tin địa chỉ chuyển giao HPA (HO Packet-forwarding Address) của NMAG trong dự báo chuyển giao nếu cơ sở dữ liệu của LMA không có HPA của NMAG mạng mục tiêu.
- HPA chính là Proxy CoA của NMAG, được sử dụng để trực tiếp nhận gói tin chuyển tiếp không cần thông qua Proxy CoA của PMAG.
- HPAR bao gồm 4 dấu hiệu chỉ dẫn: Flag A, Flag B, Flag C, Flag D + Flag A: Cho biết định danh của MN trong bản tin HPAR.
+ Flag B: Cho biết địa chỉ HoA của MN.
+ Flag C: Cho biết định danh địa chỉ MAC của MN.
78
+ Flag D: Cho biết định danh trạm phát sóng của các mạng mục tiêu nhận được từ MN. Các thông tin tương ứng với mỗi chỉ dẫn được liệt kê ngay sau các Flag.
HPAP (HO Packet-forwarding Address Response)
- Bản tin phản hồi chuyển tiếp gói tin HPAP được sử dụng để phản hồi bản tin HPAR. Bản tin HPAP có 2 trường thông tin được dùng để:
+ Chỉ ra số lượng NMAG đã có sẵn thông tin HPA.
+ Liệt kê các thông tin tương ứng về HPA của các NMAG trong mạng
FPBU (Fast Proxy Binding Update)
- Bản tin FPBU được dùng để thiết lập kết nối nhanh chóng giữa MAG và LMA.
FPBU bao gồm 3 nhãn phụ:
+ Flag S: Được sử dụng để thiết lập (Flag S = 1) hoặc giải phóng (Flag S = 0) kết nối liên kết giữa MAG và LMA.
+ Flag F: Được sử dụng để điều khiển bộ đệm dữ liệu gói tại LMA.
+ Flag H: Được thiết lập để chỉ ra rằng bản tin FPBU bao gồm thông tin HPA của NMAG, được lấy từ cơ sở dữ liệu hoặc qua các bản tin trao đổi với HPAR, HPAP.
FPBA (Fast Proxy Binding Acknowledgement)
- FPBA là bản tin phản hồi yêu cầu kết nối của bản tin FPBU, chỉ chấp nhận hay từ chối các yêu cầu kết nối ràng buộc.
Bằng cách sử dụng các bản tin FPBU, FPBA, HPAR, HPAP, các PMAG và NMAG có thể giao tiếp và phát hiện thông tin HPA của nhau. Điều này cho phép chuyển tiếp dữ liệu trực tiếp từ NMAG đến LMA.
4.2.1 Cơ chế FPMIPv6 cải tiến.
Predictive HO
- Thủ tục dự báo chuyển giao được mô tả trong Hình 3.9 a. Đầu tiên MN giao tiếp với PAN qua các PMAG. Nếu MN phát hiện cần thiết chuyển giao, MN phát bản tin yêu cầu chuyển giao HI tới PMAG thông qua PAN.
79
- PMAG nhận được bản tin HI sẽ phát đi bản tin FPBU ( với Flag S = 0) để yêu cầu giải phóng kết nối giữa PMAG và LMA, sau đó LMA khởi tạo bộ đệm dữ liệu gói và tìm kiếm HPA của NMAG trong cơ sở dữ liệu.
+ Trường hợp LMA không có thông tin HPA của NMAG (Case 1), LMA tạo và truyền bản tin HARP đến NMAG yêu cầu cung cấp trực tiếp thông tin HPA. NMAG truyền bản tin HPAP (bao gồm thông tin HPA) đến LMA. Sau khi LMA có được thông tin HPA của NMAG, LMA truyền bản tin FPBU ( Flag S = 1) đến NMAG để thiết lập kết nối.
+ Nếu LMA đã có thông tin HPA, LMA truyền ngay lập tức bản tin FPBU ( Flag S =1) đến NMAG để kết nối.
- Thủ tục kết nối giữa MN và NMAG, NMAG và LMA được thực hiện đồng thời.
Để tránh gián đoạn giữa bộ đệm dữ liệu gói và gói tin dữ liệu mới nhận, quá trình chuyển đổi đường dẫn dữ liệu với mạng mục tiêu không được thực hiện ngay lập tức.
- Sau khi các kết nối được thiết lập, LMA chuyển tiếp các gói dữ liệu đệm đầu tiên trong thủ tục chuyển giao đến MN. Sau khi tất cả các bộ đệm dữ liệu gói của LMA chuyển hết đến MN, đường dẫn dữ liệu được chuyển đổi sang mạng mục tiêu và các gói dữ liệu IP mới được gửi trực tiếp tới MN.
Hình 3.9 : Thủ tục chuyển giao sử dụng FMPIPv6 cải tiến
80 Reactive HO
- Thủ tục phản ứng chuyển giao được thể hiện trong Hình 3.9 b. Khi MN yêu cầu chuyển giao, đầu tiên MN thực hiện tái nhập cảnh với NAN và NMAG. Sau đó NMAG khởi tạo thủ tục chuyển giao trước khi thông báo cho MN sự cần thiết chuyển giao đến PMAG.
- Sau khi các thủ tục tái nhập cảnh của MN hoàn thành, NMAG truyền bản tin FPBU với Flag S = 1 mang thông tin HPA của NMAG. LMA khởi tạo bộ đệm dữ liệu gói và giải phóng kết nối trong mạng trước bằng cách sử dụng bản tin FPBU với Flag S = 0.
- Để tránh gián đoạn dữ liệu giữa bộ đệm và dữ liệu mới nhận, quá trình chuyển đường dẫn dữ liệu đến mạng mục tiêu mới được thực hiện sau khi LMA hoàn thành chuyển tiếp các bộ đệm đến MN.
4.2.2. Đánh giá kết quả
- Mô hình đánh giá khi MN thực hiện chuyển giao từ mạng LTE sang mạng không dây không đồng nhất (Wimax, Wifi…)
- Thông thường các gói tin tín hiệu rất nhỏ và có cùng kích thước.Do vậy so với thời gian truyền gói tin (thời gian yêu cầu cho mỗi gói tin được xử lý tại máy chủ) độ trễ lan truyền trở thành nhân tố chủ yếu gây ra độ trễ chuyển giao.
- Giả định rằng khoảng cách từ NMAG và PMAG đến LMA là tương đương nhau, do vậy độ trễ lan truyền của PBU (TPBU), PBA (TPBA), FPBU (TFPBU), FPBA (TFPBA), HPAR (THPAR), HPAP (THPAP) được xét bằng TLMA-MAG (độ trễ lan truyền từ LMA đến MAG) kể từ khi các bản tin được trao đổi giữa NMAG và LMA hoặc PMAG và LMA.
- Các gói tín hiệu trao đổi giữa các MAG (TMAG-MAG) cần phải được định tuyến thông qua LMA, do độ trễ lan truyền của bản tin HI (THI), Hack (THack) và TMAG- MAG bằng 2TLMA-MAG. Trong mô phỏng, thời gian thiết lập kết nối Tconn được thiết lập bằng 2 TMAG-MN, (độ trễ lan truyền từ MAG đến MN). Độ trễ chuyển tiếp gói dữ liệu Tdf = 10 ms, TMAG-MN = 0.5 ms.
81
- Trong dự đoán chuyển giao, độ trễ tín hiệu chuyển giao (THO, Pre) và độ trễ chuyển tiếp dữ liệu gói (TDF, Pre) được thể hiện trong công thức 3.1, 3.2
,Pr .ind
HO e h HI HAck conn PBU PBA
T T T T T T T (3.1)
,Pr 2
DF e df MAG MAG MAG MN
T T T T (3.2)
+ Độ trễ báo hiệu chuyển giao TE-HO, Pre và độ trễ chuyển tiếp dữ liệu TE-DF, Pre
được thể hiện theo công thức 3.3, 3.4.
,Pr .ind 2 2 ( )
E HO e h FPBU FPBA conn HPAR HPAP
T T T T T T T (3.3)
,Pr 2
E DF e df LMA MAG MAG MN
T T T T (3.4)
- Trong phản ứng chuyển giao độ trễ tín hiệu chuyển giao (THO, Rea) và độ trễ chuyển tiếp dữ liệu gói (TDF, Rea) được thể hiện trong công thức 3.5, 3.6.
,Re
HO a conn HI HAck PBU PBA
T T T T T T (3.5)
,Re 2
DF a df MAG MAG MAG MN
T T T T (3.6)
Độ trễ báo hiệu chuyển giao TE-HO, Rea và độ trễ chuyển tiếp dữ liệu TE-DF, Rea
được thể hiện theo công thức 3.7, 3.8.
,Re 2 2
E HO a conn FPBU FPBA
T T T T (3.7)
,Re 2
E DF a df LMA MAG MAG MN
T T T T (3.8) - Tổng thời gian trễ chuyển giao sử dụng
+ FPMIPv6 (TFPMIPv6,x): TFPMIPv6,x THO x, TDF x, với x = Pre, Rea + FPMIPv6 cải tiến: TE-FPMIPv6,x TE HO x , TE DF x ,
Với giả định TPBU = TPBA = TFPBU = TFPBA = THPAR = THPAP = TLMA-MAG và THI = THack = TMAG-MAG = 2TLMA-MAG và sử dụng công thức 3.5-3.8 ta thấy rằng
FPMIPv6,x E-FPMIPv6,x
T T 3TLMA MAG do đó TFPMIPv6 ,x > TE-FPMIPv6,x
- Hình 3.10 cho thấy tổng độ trễ dự đoán chuyển giao và phản ứng chuyển giao với sự thay đổi TLMA-MAG. Độ trễ chuyển giao tỷ lệ thuận với độ trễ lan truyền tín hiệu từ LMA đến MAG (TLMA-MAG).
82
Hình 3.10 : Độ trễ chuyển giao trung bình của Predictive and Reactive HO + Trong dự đoán chuyển giao, so sánh FPMIPv6 cải tiến và FPMIPv6 khi
TLMA-MAG = 8 ms, tổng độ trễ chuyển giao giảm 35 ms và 25 ms với Case 1.
+ Với phản ứng chuyển giao, tổng độ trễ giảm đi khoảng 26 ms khi TLMA- MAG = 8 ms. Độ giảm này đạt được do giảm trễ khi chuyển tiếp dữ liệu nhờ không yêu cầu IP Tunnel giữa PMAG và NMAG.
- Hình 3.11 là kết quả mô phỏng sử dụng bộ ghép thời gian thực lưu lượng video trong việc đo đạc tỷ lệ mất dữ liệu (do giới hạn độ trễ) dựa trên độ trễ truyền tin từ các node tương ứng CN (Corresponding Node) đến MN. Trong mô phỏng này TLMA-MAG = 1 ms và TCN-LMA = 10 ms.
+ Trong FPMIPv6 đường dẫn chuyển giao của tín hiệu đường xuống được chuyển đổi từ C N LMA PMAG PAN MN với kết nối mạng hiện thời thành C N LM A N MAG N AN MN sang mạng mới. Thời gian trễ chuyển đổi đường dẫn bao gồm thời gian cấu hình lại LMA (4 ms, 5 ms trong Hình 3.11). Sau khi chuyển giao, đường dẫn dữ liệu dài hơn do đó làm tăng độ trễ giới hạn.
83
Hình 3.11: Đánh giá hiệu suất độ trễ giới hạn
+ Trong FPMIPv6 cải tiến, các gói tin đường xuống mạng hiện thời truyền theo đường C N LMA PMAG PAN MN chủ động chuyển sang đường dẫn mới C N LM A N MAG N AN MN . So sánh số lượng bước nhảy cần thiết từ CN tới MN sau khi chuyển giao, FPMIPv6 cải tiến ít hơn FPMIPv6 2 bước nhảy, làm giảm độ trễ giới hạn.
- Đánh giá FPMIPv6
+ Phương pháp VHO dựa trên FPMIPv6 cải tiến bao gồm 2 quá trình chuyển giao: Dự đoán chuyển giao và phản ứng chuyển giao. Nó hỗ trợ VHO từ mạng LTE sang các mạng không dây không đồng nhất khác.
+ Giải quyết vấn đề thiếu thông tin trải nghiệm cho SN khi mạng mục tiêu là các mạng không đồng nhất.
+ Giảm độ trễ chuyển giao bằng cách cải thiện sự phối hợp chuyển tiếp gói tin tại LMA và phương thức hoạt động chuyển đổi kết nối sang mạng mục tiêu.
+ Hỗ trợ cả MIPv4.
84
+ Nhiều dòng dữ liệu gói VHO có thể được gán trên Proxy CoA của PMAG chuyển tiếp đến NMAG. Quá trình này sẽ gây quá tải trên Router Proxy CoA của PMAG.
+ Điều chỉnh đường dẫn chuyển tiếp dữ liệu chủ động tại LMA. Giảm độ trễ chuyển tiếp dữ liệu và độ trễ truyền dữ liệu từ CN đến MN bằng cách sử dụng đường dẫn ngắn hơn thay vì sử dụng IP Tunnel. Bằng cách này FPMIPv6 cải tiến giảm đáng kể độ trễ giới hạn
Với các ưu điểm trên, FPMIPv6 cải tiến giải quyết được các vấn đề tồn tại của FPMIPv6 hiện thời và rất phù hợp để sử dụng cho quá trình VHO giữa các mạng không dây không đồng nhất.