CoMa-mSCTP移動環(huán)境中基于mSCTP的連接管理機制.doc

第8期時巖等：CoMa-mSCTP：移動環(huán)境中基于mSCTP的連接管理機制113CoMa-mSCTP：移動環(huán)境中基于mSCTP的連接管理機制時巖1，陳山枝2，董德才1，李玉宏1(1.北京郵電大學 網(wǎng)絡與交換國家重點實驗室，北京 100876；2.電信科學技術(shù)研究院，北京 100083)摘 要：提出一種基于mSCTP協(xié)議的傳輸層連接管理機制CoMa-mSCTP，實現(xiàn)帶寬聚合與移動性支持的結(jié)合。定義了其中的關(guān)鍵路徑管理功能模塊，介紹了路徑切換過程，并提出一種基于廣義路徑定義的傳輸路徑子集選擇策略。對CoMa-mSCTP的帶寬聚合效果、傳輸路徑子集選擇策略效果和移動性支持能力分別進行了仿真實驗。仿真結(jié)果表明，CoMa-mSCTP能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬聚合與移動性的有效結(jié)合，基于應用特性的傳輸路徑子集選擇策略具有明顯的性能優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：無線移動網(wǎng)絡；連接管理；mSCTP；垂直切換中圖分類號：TP393 文獻標識碼：B 文章編號：1000-436X(2007)08-0105-08CoMa-mSCTP: a connectivity management scheme based on mSCTP in mobile environmentsSHI Yan1, CHEN Shan-zhi2, DONG De-cai1, LI Yu-hong1(1. State Key Laboratory of Networking and Switching, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China;2. China Academy of Telecommunications Technology, Beijing 100083, China)Abstract: An mSCTP-based connectivity management scheme, CoMa-mSCTP, was proposed to realize the integration of bandwidth aggregation and mobility supporting at transport layer. The major path management functions were defined and the path handoff procedure was introduced. A transport path subset selection policy based on wide-sense path definition was proposed. The simulations on the effect of the throughput improvement, the path subset selection policy and the mobility supporting were complemented respectively. The simulation results show that CoMa-mSCTP can realize efficient integration of bandwidth aggregation and mobility and the application-based path subset selection policy has apparent performance advantages.Key words: wireless and mobile network; connectivity management; mSCTP; vertical handoff1 引言收稿日期：2007-04-05；修回日期：2007-07-01基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）基金資助項目（2006AA01Z229）；國家自然科學基金資助項目（60672086）；國家留學回國人員基金資助項目Foundation Items: The National High Technology Research and Development Program of China (863 Program)(2006AA01Z229); The National Natural Science Foundation of China(60672086); The Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars在未來泛在、異構(gòu)的網(wǎng)絡中，多種接入技術(shù)并存，并充分利用它們在數(shù)據(jù)速率、覆蓋范圍、時延等方面的互補特性，協(xié)同為用戶提供無處不在、無時不在的通信服務。作為未來移動性管理關(guān)鍵技術(shù)之一的垂直切換，研究異構(gòu)接入技術(shù)間的切換控制，從多個可用網(wǎng)絡中為用戶選擇一個最佳網(wǎng)絡，并通過MIP、mSCTP、SIP等協(xié)議實施切換，實現(xiàn)跨異構(gòu)接入技術(shù)的會話移動性。然而，在現(xiàn)有的垂直切換研究中，各個網(wǎng)絡接口之間大多為“非此即彼”的互斥關(guān)系，在同一時刻只能使用惟一的網(wǎng)絡接口完成數(shù)據(jù)傳輸，這種方式不利于網(wǎng)絡資源、尤其是有限的無線網(wǎng)絡資源的有效利用。帶寬聚合技術(shù)同時使用多個可用的網(wǎng)絡接口進行數(shù)據(jù)傳輸，其目的在于有效提高網(wǎng)絡資源的利用效率，提高端到端的吞吐量。帶寬聚合可以在網(wǎng)絡層1、傳輸層26、會話層7和應用層8實現(xiàn)。但是，現(xiàn)有研究大多只考慮了通信端點的多家鄉(xiāng)性，針對靜態(tài)的可用接口集研究發(fā)送端的數(shù)據(jù)拆分策略和多路傳輸時的流量控制、擁塞控制機制改進，并未考慮泛在、異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境中可用接口集動態(tài)變化、各種無線鏈路特性差異大，以及單個鏈路性能的明顯時變特性，仿真和實驗中也缺乏針對移動場景的驗證和分析。Sun J. Z.等在文獻9,10中首先提出了移動環(huán)境中的連接管理概念，引入多個網(wǎng)絡接口間的合作思想，同時進行數(shù)據(jù)傳輸。相應地，網(wǎng)絡接口級的垂直切換轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)流級的垂直切換。但是，文獻9,10的研究僅限于概念模型，并未提出實際的實施方案。本文提出一種基于傳輸層協(xié)議mSCTP(mobile SCTP)11,12的連接管理機制CoMa-mSCTP (connectivity management based on mSCTP)，利用mSCTP的多家鄉(xiāng)性、動態(tài)地址重配置(DAR，dynamic address reconfiguration)擴展13，以及將基于關(guān)聯(lián)的流量控制與基于路徑的擁塞控制相分離的特性，實現(xiàn)移動性管理與帶寬聚合技術(shù)的結(jié)合。仿真結(jié)果表明，本文所提出的機制能夠?qū)σ苿迎h(huán)境中的多接口終端進行高效的動態(tài)路徑集管理，有效提高端到端吞吐量，并具有移動性支持能力。2 相關(guān)工作mSCTP協(xié)議是帶有DAR擴展的流控制傳輸協(xié)議（SCTP，stream control transmission protocol），由于其多家鄉(xiāng)性、DAR擴展而具有對端到端移動性的支持。一個端點包含多個IP地址，mSCTP選擇其中一個作為主IP地址用于數(shù)據(jù)傳輸，其他地址為備用地址?；趍SCTP的移動切換過程包括3個主要的DAR操作：向關(guān)聯(lián)中添加新IP地址、修改主IP地址和刪除不可用的IP地址，分別由一組帶有Add IP Address、Set Primary IP Address和Delete IP Address的ASCONF與ASCONF_ACK消息交互實現(xiàn)。傳輸層帶寬聚合技術(shù)的關(guān)鍵是將總體的流量控制與單個路徑上的擁塞控制解耦合。而在SCTP協(xié)議的設計中，為整個關(guān)聯(lián)設置rwnd（receive window）等流量控制相關(guān)參數(shù)，而為每條路徑單獨維護cwnd（congestion window）、ssthresh（slow start threshold）、RTO（retransmission timeout）等擁塞控制相關(guān)參數(shù)。因此，很多研究中都選擇SCTP實現(xiàn)帶寬聚合。文獻4利用SCTP的多家鄉(xiāng)性研究基于SCTP的多路數(shù)據(jù)傳輸（CMT，concurrent multipath transfer），但只針對路徑特性差異帶來的亂序、重傳等問題進行擁塞控制和流量控制機制的改進，并未涉及移動性的場景。文獻5基于SCTP的負載分擔擴展LS-SCTP14實現(xiàn)帶寬聚合。LS-SCTP定義了新的數(shù)據(jù)塊類型LS-Data和確認消息LS-SACK，并在數(shù)據(jù)塊頭部增加了ASN（association sequence number）和PSN（path sequence number）參數(shù)。Goff T.等在文獻6中討論了基于SCTP實現(xiàn)數(shù)據(jù)拆分與主機移動性的結(jié)合。其中只進行了初步的實驗，并且實驗中要求SCTP流與某一特定的傳輸路徑綁定，缺乏對普遍應用場景的支持和移動性場景中的實驗。3 CoMa-mSCTP3.1 擴展路徑定義在mSCTP中，發(fā)送方從通信對端的可用地址列表中選擇一個作為目的地址，而數(shù)據(jù)從發(fā)送方的哪個接口發(fā)出，是由路由表決定的。此時，一條“路徑”對應一個目的地址，稱之為狹義路徑定義。對于發(fā)送方和接收方分別有m和n個接口的情況，路徑的個數(shù)是n。而實際上，通信雙方之間有mn條可用的數(shù)據(jù)傳輸通路，根據(jù)路由表選擇的n條路徑取決于網(wǎng)絡域內(nèi)特定的路由算法，如最短路徑等算法。因此，為了更有效地進行路徑選擇，本文擴展了路徑的定義，將一條路徑定義為一個源目的地址對（稱之為廣義路徑定義）。相應地，CoMa-mSCTP端點需要維護基于廣義路徑定義的路徑列表，其中包含mn個表項，每個表項對應一個源目的地址對。該路徑列表是實施路徑的監(jiān)測、管理、選擇和數(shù)據(jù)拆分的基礎。3.2 CoMa-mSCTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要實現(xiàn)帶寬聚合與移動性的有效結(jié)合，關(guān)鍵在于如何有效利用動態(tài)變化的可用路徑集6。圖1所示為CoMa-mSCTP的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。CoMa-mSCTP以發(fā)送方為控制中心進行路徑管理，包括路徑狀態(tài)監(jiān)測、更新、傳輸路徑子集選擇和數(shù)據(jù)拆分等。其中，發(fā)送方和接收方均需維護基于廣義路徑定義的路徑列表，分別標記各路徑是否用于當前的數(shù)據(jù)傳輸，并記錄其帶寬、時延、抖動等性能參數(shù)。路徑管理是CoMa-mSCTP中最關(guān)鍵的控制功能，包含4個主要功能模塊。圖1 CoMa-mSCTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1) 接口與路徑監(jiān)測（IPM，interface and path monitoring）IPM模塊用于監(jiān)測終端各網(wǎng)絡接口的可用性及各個路徑上實時的性能參數(shù)，包括可用帶寬、時延、抖動、丟包率等。這些參數(shù)將作為路徑選擇和數(shù)據(jù)拆分的依據(jù)?？捎眯员O(jiān)測可采用mSCTP協(xié)議中的路徑和端點可用性監(jiān)控機制，為每條路徑單獨維護錯誤計數(shù)器，通過在該路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)包及其重傳、或HEARTBEAT消息及其重傳來判斷路徑是否失效。但是，這種方法是為了可靠性和容錯的目的而設計的，在接口和路徑可用性變化頻繁且要求快速反應的移動性場景中，顯然是不夠的。因此，CoMa-mSCTP采用跨層設計思想，由底層（鏈路層及以下層）將與接口可用性有關(guān)的事件通知傳輸層，使得mSCTP能夠?qū)捎媒涌诩膭討B(tài)變化做出快速反應。例如，IEEE 802.21工作組定義的MIH(media independent handover)15可用于有效的接口可用性監(jiān)測。對于各路徑性能參數(shù)的實時監(jiān)測，通過在激活路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)包及其SACK確認消息，以及在空閑路徑上發(fā)送的HEARTBEAT消息及其確認消息，利用為每條路徑單獨維護的cwnd、RTT(round trip time)等參數(shù)進行粗略估算，并定期更新路徑列表中的記錄。對于路徑可用帶寬，可將該路徑的cwnd值看作其可用帶寬與時延的乘積，因此，路徑可用帶寬可用式(1)進行粗略估算(1)對于路徑的時延和抖動參數(shù)，可利用每次的RTT采樣值通過迭代進行估算16 (2)(3)2) 路徑列表更新（PTU，path table update）基于擴展后的廣義路徑定義，PTU模塊負責動態(tài)維護可用路徑列表。當某個網(wǎng)絡接口變得不可用時，與該接口相關(guān)聯(lián)的若干條路徑都將被刪除。反之，當某個網(wǎng)絡接口變得可用時，需要將與之關(guān)聯(lián)的若干條路徑添加到可用路徑集中。路徑列表的更新操作可由來自IPM的接口可用性信息、或者來自通信對端的帶有Add IP Address或Delete IP Address參數(shù)的ASCONF消息觸發(fā)。另外，如果某條路徑上的性能降低到某個閾值之下時，也將其視為不可用，從路徑列表中刪除。該操作一般在數(shù)據(jù)發(fā)送方進行，并且發(fā)送方?jīng)Q定將某條路徑刪除時，也應及時通知數(shù)據(jù)的接收方，以保證通信雙方所維護的路徑列表保持一致。為了實現(xiàn)上述路徑刪除通知功能，CoMa-mSCTP對mSCTP中的ASCONF消息進行了擴展，增加了新的參數(shù)類型Delete Path，其中包含2個地址參數(shù)，分別用于標識被刪除路徑的源地址和目的地址。3) 路徑子集選擇（PSS，path subset selection）PSS模塊根據(jù)一定的策略，從可用路徑集中選擇其中一個子集用于數(shù)據(jù)傳輸。PSS功能可在關(guān)聯(lián)建立時、發(fā)現(xiàn)新的可用接口時、某個接口變得不可用時，以及某條路徑由于性能惡化被刪除時觸發(fā)?，F(xiàn)有帶寬聚合中的策略一般為AAC（always-all-connection），用所有可用的路徑實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本文提出一種基于應用特性的傳輸路徑子集選擇策略，詳見3.4節(jié)。傳輸路徑子集的選擇操作一般在數(shù)據(jù)發(fā)送方進行。在發(fā)送方選擇了傳輸路徑子集之后，應根據(jù)選擇的結(jié)果設置本身所維護的路徑列表中各條路徑對應的狀態(tài)位，標記該路徑是否用于當前的數(shù)據(jù)傳輸。并且，也應及時通知通信對端，以保證通信雙方所維護的路徑列表保持一致。為了實現(xiàn)上述通知功能，為ASCONF消息擴展了另外2個參數(shù)不能斷開Set Path Active和Set Path Idle。其中包含多個地址參數(shù)，為兩兩一組，用于標識被激活或設置為空閑路徑的源地址和目的地址。4) 數(shù)據(jù)拆分與調(diào)度(DSS，data stripping and scheduling)DSS模塊根據(jù)一定的策略，將應用數(shù)據(jù)拆分到各個路徑上分別進行傳輸。常見拆分策略包括等量拆分和按比例拆分，其中按比例拆分又包括按鏈路固定帶寬拆分和按鏈路可用帶寬拆分。本文基于式(1)的估算結(jié)果，采用按可用帶寬拆分的策略。表1中總結(jié)了CoMa-mSCTP對基本mSCTP協(xié)議所做的修改和擴展。表1 CoMa-mSCTP對基本mSCTP協(xié)議的修改和擴展基本mSCTP協(xié)議CoMa-mSCTP端點維護的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)目的地址列表（n個表項）廣義路徑列表（mn個表項）路徑類型及傳輸內(nèi)容一個主路徑和多個從路徑。主路徑傳輸數(shù)據(jù)分組，備用路徑傳輸心跳（HEARTBEAT）消息多個激活路徑和多個空閑路徑。激活路徑同時傳輸數(shù)據(jù)分組，空閑路徑傳輸心跳消息擁塞控制參數(shù)維護為每個目的地址單獨維護cwnd、ssthresh、RTO等擁塞控制參數(shù)為每個源目的地址對單獨維護cwnd、ssthresh、RTO等擁塞控制參數(shù)ASCONF消息參數(shù)Add IP AddressSet Primary IP AddressDelete IP AddressAdd IP AddressDelete IP AddressDelete PathSet Path ActiveSet Path Idle3.3 路徑切換如前所述，對于正在進行通信會話的關(guān)聯(lián)而言，PSS模塊會由于通信雙方的某一個網(wǎng)絡接口可用性發(fā)生變化、或者某條路徑性能嚴重下降被刪除而觸發(fā)。如果觸發(fā)PSS模塊后，新選擇的傳輸路徑子集不同于原有的傳輸路徑子集，就稱發(fā)生了路徑切換。連接管理中的路徑切換是比垂直切換更為細化的切換粒度，更加靈活，也更加適應泛在、異構(gòu)、移動的網(wǎng)絡環(huán)境。路徑切換主要由DSS模塊循環(huán)掃描激活路徑列表并按照估算的可用帶寬分配發(fā)送數(shù)據(jù)量實現(xiàn)。但是，路徑切換可能會引起不必要的重傳。假設當發(fā)生路徑切換時，經(jīng)過原路徑發(fā)送的一些數(shù)據(jù)分組已經(jīng)被接收方收到，但是尚未確認。根據(jù)SCTP協(xié)議的延遲確認規(guī)則，如果這些數(shù)據(jù)分組對應的SACK消息恰好要經(jīng)過原路徑（即切換前路徑）返回給發(fā)送方，此時，由于已經(jīng)發(fā)生了路徑切換，該路徑可能已經(jīng)由于接口可用性變化或性能下降而被刪除，無法完成SACK消息的成功傳輸。因此，雖然這些數(shù)據(jù)分組已經(jīng)被接收方成功收到，但是會由于SACK消息的丟失導致發(fā)送方進行重傳操作，并因此導致傳輸效率下降。為了解決上述路徑切換引起的不必要重傳問題，CoMa-mSCTP規(guī)定，接收方回送SACK消息的路徑仍然根據(jù)協(xié)議中關(guān)于延遲確認及相關(guān)傳輸規(guī)則的定義確定。但是，在發(fā)送SACK消息之前，應首先查詢路徑列表，確認基本傳輸規(guī)則確定的傳輸路徑是否為激活路徑。如果不是，則從激活的路徑中重新選擇一條實現(xiàn)SACK消息的傳輸。圖2所示是路徑切換處理過程示意圖。其中，圖2（a）為接收方一網(wǎng)絡接口變?yōu)榭捎玫膱鼍?，圖2（b）為發(fā)送方刪除某條性能下降路徑的場景。3.4 基于應用特性的傳輸路徑子集選擇策略假設通信雙方A和B分別有m和n個網(wǎng)絡接口，A和B的可用網(wǎng)絡接口集分別表示為：A和B之間的路徑集描述為：根據(jù)IPM模塊所測量的信息，路徑列表中記錄了每條可用路徑上的性能參數(shù)，分別表示該路徑上的可用帶寬、時延、抖動和丟包率。于是，對mn條路徑，可有矩陣，(a) 場景1：接收方一個網(wǎng)絡接口變?yōu)榭捎?b) 場景2：發(fā)送方刪除一條性能下降的路徑圖2 路徑切換過程示例作為路徑子集選擇的基礎。這里的傳輸路徑子集選擇策略采用加權(quán)和方法評價各條路徑的性能。在為帶寬、時延、抖動和丟包率等性能參數(shù)分配權(quán)值時，需考慮不同應用類型對性能的不同需求。例如，3GPP在文獻17中，根據(jù)業(yè)務對時延、抖動等參數(shù)的不同需求，將業(yè)務分為四類：會話類、流類、交互類和背景類。因此，針對不同的應用類型，為各性能參數(shù)分配不同的權(quán)值。為了避免直接權(quán)值分配帶來的主觀性和不一致性，采用19互反標度18，為每一類應用單獨構(gòu)造互反判斷矩陣，矩陣中的各個元素表示對該類應用而言，每對性能參數(shù)之間的相對重要性。根據(jù)互反判斷矩陣，應用特征向量法或和法18可得該應用類型所對應的權(quán)值向量。另外，矩陣中的數(shù)據(jù)還需要進行規(guī)范化。由于這些參數(shù)屬于不同類型，例如，帶寬為效益型參數(shù)，其值越大越好，而時延、抖動和丟包率為成本型參數(shù)，其值越小越好。采用式（4）為這兩類參數(shù)規(guī)范化19。(4)于是，對每條路徑，有加權(quán)和(5)其中，、和分別為規(guī)范化后的各性能參數(shù)值。對于接收方的每個網(wǎng)絡接口，為其選擇一條傳輸路徑。則最終選擇的傳輸路徑子集為(6)4 仿真結(jié)果仿真基于網(wǎng)絡仿真工具NS-2 2.3020，其中已經(jīng)包含了Iyengar J.等關(guān)于SCTP實現(xiàn)多路傳輸?shù)牧髁靠刂坪蛽砣刂茩C制改進研究成果（下文中稱其為CMT-SCTP）。本文的仿真以此為基礎進行擴展，實現(xiàn)了表1中所示的修改和3.2節(jié)的路徑管理功能，并實現(xiàn)了基于估算可用帶寬進行數(shù)據(jù)拆分和分組調(diào)度（CMT-SCTP采用Round Robin調(diào)度策略）。仿真中的基本網(wǎng)絡拓撲如圖3所示。其中，主機A為多接口固定主機，是數(shù)據(jù)發(fā)送方，而主機B為多接口移動主機，是數(shù)據(jù)接收方。路徑A1-B1和圖3 基本仿真拓撲A2-B2是由路由表決定的傳輸路徑。4.1 實驗1：帶寬聚合效果實驗本實驗中對以下幾種基于SCTP及其擴展的傳輸機制進行仿真，比較其平均吞吐量，檢驗CoMa-mSCTP及其基于可用帶寬的分組調(diào)度策略在帶寬聚合方面的效果：只使用低帶寬路徑（路徑A1-B1）；只使用高帶寬路徑（路徑A2-B2）；NS-2 2.30中的CMT-SCTP（同時使用路徑A1-B1和A2-B2，采用Round Robin調(diào)度策略）；未啟用PSS策略的CoMa-mSCTP（同時使用路徑A1-B1和A2-B2，采用基于估算可用帶寬的調(diào)度策略）。本實驗中，主機A在1s時啟動FTP應用，向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)，50s時結(jié)束。路徑A1-B1和A2-B2和帶寬比例為1：4。圖4所示為仿真結(jié)果。其中，x軸為A與B之間的可用帶寬，即路徑A1-B1和A2-B2的可用帶寬之和。y軸為基于不同傳輸機制的關(guān)聯(lián)平均吞吐量，即單位時間內(nèi)從A到B傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。理想情況下的關(guān)聯(lián)吞平均吐量等于路徑A1-B1和A2-B2的可用帶寬之和。仿真結(jié)果表明，CoMa-mSCTP達到的關(guān)聯(lián)平均吞吐量最接近理想結(jié)果，這是由于它采用了基于估算可用帶寬的分組調(diào)度策略。CMT-SCTP雖然同時使用兩條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸，但由于其采用Round Robin調(diào)度策略，所能達到的平均吞吐量受限于低帶寬路徑，甚至低于只使用高帶寬路徑的結(jié)果。圖4 不同傳輸機制下的關(guān)聯(lián)平均吞吐量比較4.2 實驗2：基于應用特性的PSS策略效果實驗本仿真實驗用于研究3.4節(jié)提出的基于應用特性的PSS策略對提高應用性能的效果?；趫D3所示的網(wǎng)絡拓撲，各路徑參數(shù)設置如表2所示。本實驗中設計了不同的背景流量添加方案。運行FTP應用作為流類數(shù)據(jù)業(yè)務的代表，它對帶寬要求高，而對時延和抖動要求比較低。仿真中，分別基于啟用PSS策略的CoMa-mSCTP和未啟用PSS策略的CoMa-mSCTP實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。表2所示為不同的背景流量方案中，基于不同傳輸機制所使用的傳輸路徑，以及達到的平均吞吐量。表2中的仿真結(jié)果表明，在大部分仿真場景中（例如，場景1、2、3和4），基于應用特性的PSS策略能夠獲得更高的平均吞吐量。即使在最差的情況下（例如，場景5），兩種傳輸機制使用同樣的傳輸路徑，獲得相同的平均吞吐量。表2不同傳輸機制下的FTP傳輸路徑及性能路徑初始參數(shù)場景背景流量（路徑及強度）CoMa-mSCTP-without-PSSCoMa-mSCTP-with-PSS傳輸路徑平均吞吐量/(kbits1)傳輸路徑平均吞吐量/(kbits1)1無A1-B1, A2-B22 340.17A2-B1, A2-B22 918.74A1-B10.5Mbitl/s,200ms2A1-B1, 60A1-B1, A2-B21 905.88A2-B1, A2-B22 978.9A1-B20.5Mbitl/s,50ms3A2-B2, 80A1-B1, A2-B21 868.25A2-B1, A1-B21 968.2A2-B12Mbitl/s,200ms4A1-B2, 60A1-B1, A2-B21 905.88A2-B1, A2-B22 978.9A2-B22Mbitl/s,50ms5A2-B1, 80A1-B1, A2-B22 340.17A1-B1, A2-B22 340.174.3 實驗3：移動性支持效果實驗本仿真實驗研究CoMa-mSCTP的移動性支持效果。假設主機A在t0=1s時啟動FTP。隨著主機B的移動，在t1=15s時，主機B上有一個新的網(wǎng)絡接口NIB3變得可用，在t2=40s時，主機B的網(wǎng)絡接口NIB2變得不可用。關(guān)聯(lián)的瞬時吞吐量變化如圖5所示。115s，主機A根據(jù)PSS策略選擇兩條路徑同時向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)。在t1=15s時，主機B的網(wǎng)絡接口NIB3變得可用。主機B通過帶有Add IP Address的ASCONF消息通知主機A，主機A據(jù)此更新路徑列表并觸發(fā)PSS過程。1540s， A到B的數(shù)據(jù)通過三條路徑同時傳輸。在t2=40s時，主機B的網(wǎng)絡接口NIB2變得不可用，類似地，經(jīng)過路徑列表更新和PSS過程，數(shù)據(jù)在新選擇的兩條路徑上實現(xiàn)傳輸。從圖5所示的關(guān)聯(lián)瞬時吞吐量變化能夠清晰地看到CoMa-mSCTP的移動性支持能力。圖5中還描述了基于基本mSCTP協(xié)議的垂直切換過程及其關(guān)聯(lián)瞬時吞吐量的變化。假設基本mSCTP的切換決策遵循ABC（always-best- connection）策略。115s，A將數(shù)據(jù)發(fā)送至B的網(wǎng)絡接口NIB2。第一次切換發(fā)生在15s。1540s，數(shù)據(jù)發(fā)送至B的網(wǎng)絡接口NIB3。在40s時，網(wǎng)絡接口NIB2的可用性發(fā)生了變化，但ABC策略仍然選擇使用接口NIB3進行通信，因此并無切換發(fā)生。圖5圖5 CoMa-mSCTP的移動性支持能力中對兩種傳輸機制的關(guān)聯(lián)瞬時吞吐量變化的比較，也能夠清晰地看到帶寬聚合帶來的吞吐量提高效果。因此，本文所提出的CoMa-mSCTP能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬聚合與移動性支持的有效結(jié)合。5 結(jié)束語本文提出一種在移動環(huán)境中基于mSCTP的連接管理機制CoMa-mSCTP。仿真結(jié)果表明，CoMa-mSCTP能夠獲得接近理想值的高吞吐量，基于廣義路徑定義的PSS策略具有明顯的性能優(yōu)勢，并且能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬聚合與移動性支持的有效結(jié)合。CoMa-mSCTP仍需要進一步完善。例如，CoMa-mSCTP的帶寬聚合效果雖然相對比較好，但距離理想的吞吐量還有一定距離，這是因為受到SCTP協(xié)議所要求的延遲確認機制降低了可用路徑的估算結(jié)果準確性、關(guān)聯(lián)rwnd的初值設置等因素的影響，還需要進一步的完善。另外，將把本文的研究成果應用于多接口終端的設計與實現(xiàn)中，進一步檢驗其在實際網(wǎng)絡環(huán)境中的性能。參考文獻：1PHATAK D, GOFF T. A novel mechanism for data streaming across multiple IP links for improving throughput and reliability in mobile environments A. IEEE INFOCOM 2002C. New York, USA， 2002. 773-781.2MAGALHAES L, KRAYETS R. Transport level mechanisms for bandwidth aggregation on mobile hosts A. IEEE ICNP 2001C. Riverside, CA, USA，2001. 165-171.3HSIEH H, SIVAKUMAR R. A transport layer approach for achieving aggregate bandwidths on multihomed mobile hosts A. ACM MobiCom 2002C. Atlanta, GA, USA, 2002. 35-46.4IYENGAR J, SHAH K, AMER P, et al. Concurrent multipath transfer using SCTP multihoming over independent end-to-end paths J. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2006, 14(5): 951-964.5ABD EL AL A, SAADAWI T, LEE M. A transport layer load sharing mechanism for mobile wireless hosts A. IEEE PERCOMW 2004C. Washington, DC, USA，2004. 87-91.6GOFF T, PHATAK S. Unified transport layer support for data striping and host mobility J. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2004, 22(4): 737-746.7BALAKRISHNAN M, MISHRA R, RAO R. On the use of bandwidth aggregation over heterogeneous last milesA. IEEE BROADNETS 2005C. Boston, MA, USA, 2005. 619-625.8HACKER T, ATHEY B, NOBLE B. The end-to-end performance effects of parallel tcp sockets on a lossy wide-area networkA. IEEE IPDPS 2002C. Fort Lauderdale, FL, USA, 2002. 46-55.9SUN J Z, SAUVOLA J. From mobility management to connectivity management A. IEEE ISCC 2005C. La Manga del Mar Menor, Cartagena, SPAIN，2005. 307-312.10SUN J Z, SAUVOLA J. Mobility management reconsideration: hierarchical model and flow control methodologyA. IEEE PIMRC 2003C. Beijing, China，2003. 2809-2813.11STEWART R, XIE Q. IETF RFC 2960 Stream Control Transmission ProtocolS. 2000.12RIEGEL M