大连理工大学网络中心 冯刚 alvinfengg@hotmail.com 基于IPv6的SIP移动性研究 大连理工大学网络中心 冯刚 alvinfengg@hotmail.com CERNET 2005 DaLian

问题的提出 随着下一代网络技术的发展，如何在IP网络上进行移动语音通信已成为未来网络应用的重要研究方向 如何在IP网络上进行语音通信 如何实现终端的移动性 CERNET 2005 DaLian

Outline 协议的选择 SIP的终端移动性 IPv6环境下的越界切换 越界切换的优化 仿真测试 CERNET 2005 DaLian

应用层：SIP 网络层：IPv6 协议的选择 如何在IPv6环境下利用SIP进行应用层移动控制 3GPP中的标准协议 地址空间丰富 地址自动配置 内置安全性和QoS CERNET2的建立 应用层：SIP IETF提出应用层协议,用来建立、修改和终止多媒体会话 3GPP中标准信令控制协议，用来控制IP多媒体服务 如何在IPv6环境下利用SIP进行应用层移动控制 CERNET 2005 DaLian

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SIP的移动性 终端移动(terminal mobility) 保证移动节点在跨越不同链路过程中的可达性，同时保持会话的连续性 会话移动(session mobility) 个人移动(personal mobility) 服务移动(service mobility) CERNET 2005 DaLian

SIP的终端移动 呼叫前移动(pre-call mobility) 呼叫中移动(mid-call mobility) CERNET 2005 DaLian

呼叫前移动(pre-call mobility) SIP REGISTER SIP INVITE SIP 302 Moved SIP 200 OK SIP ACK RTP Data CN 7 2 6 5 4 SIP SERVER 3 1 在进行会话呼叫前，MN已在外地链路获得新的IPv6地址并完成越界切换(Handoff) MN IPv6 Stateless Address Autoconfig Home Network Foreign Network CERNET 2005 DaLian

呼叫中移动(mid-call mobility) SIP INVITE Re-INVITE SIP 200 OK SIP ACK RTP Data CN 4 3 SIP SERVER Session 2 1 Handoff 在进行会话呼叫前，MN已在外地链路获得新的IPv6地址并完成越界切换(Handoff) MN IPv6 Stateless Address Autoconfig Home Network Foreign Network CERNET 2005 DaLian

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IPv6环境下的越界切换 IPv6路由发现 IPv6重复地址检测(DAD) Duplicate Address Detection MN FN Router CN IPv6路由发现 当MN移动到外地网络后 进行数链层切换 完毕后发送路由请求报文 RS (Router Solicitation) 并监听路由公告报文 RA (RouterAdvertisement) IPv6重复地址检测(DAD) Duplicate Address Detection MN得到新的IPv6地址后 向外地链路所有节点多播地址FF02::1发送 邻节点请求报文 NS(Neighbor Solicitation) 如果NS报文没有回应 则MN在外地链路上地址唯一 MN可用该IPv6地址进行通信 IPv6新地址配置 路由器回应RA报文 含有外地子网的前缀(prefix) MN利用prefix进行IPv6的无状态单播地址自动配置 得到其在外地网络中的地址 SIP会话重建 (Re-INVITE) MN向CN发送INVITE消息 在其Contact域和SDP中 声明其外地链路上的IPv6地址 CN根据该地址与MN重新建立会话 INVITE-OK-ACK过程 IPv6路由选择过程 MN再次利用 邻节点不可达发现过程 判断当前路由是否可达 从而选择通信的默认路由 RTP媒体流重定向 会话建立后 CN将RTP媒体流重定向 到MN外地链路的IPv6地址上 DLink IPv6:RS DRA IPv6:RA DDAD IPv6:NS DNUD IPv6:NS DSIP INVITE 200 OK ACK DRTP RTP CERNET 2005 DaLian

IPv6环境下的越界切换 DLink 数据链路层的延迟 DRA IPv6路由发现和新地址配置的延迟 DDAD IPv6重复地址检测的延迟 DNUD IPv6路由选择的延迟 DSIP SIP会话重建的延迟 DRTP 媒体流重定向的延迟 测量结果在 30s左右 CERNET 2005 DaLian

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越界切换的优化 IPv6路由发现和新地址配置 路由器端RA发送周期为TRA，则0≤DRA≤TRA 在数据链路层上实现触发器(Trigger)，当数据链路层完成切换后，由触发器向网络层发送信号，第一时间触发RS报文的发送 这种方式可对数据链路层的变化做出快速反应，缩短延迟 CERNET 2005 DaLian

越界切换的优化 IPv6重复地址检测 根据RFC2462中对重复地址检测的定义，DDAD为 大于1000ms的延迟，这对语音通信是不可接受的 我们对MN上的内核进行修改，将该过程改为并行 处理：当MN得到新的IPv6地址后，立即进入到路 由选择过程，同时创建子进程执行重复地址检测， 如果发现IP地址冲突，则向父进程发送信号并返回 既可减小延迟，又可判断是否有IP冲突 CERNET 2005 DaLian

越界切换的优化 IPv6路由选择 MN利用IPv6邻节点不可达发现过程(Neighbor Unreachability Detection)判断当前路由是否可达 REACHABLE timeout NULL REACHABLE_TIME Neighbor adv not received MAX_UNICAST_SOLICIT x RETRANS_TIME STALE Packet send timeout DELAY PROBE DELAY_FIRST_PROBE_TIME IPv6邻节点状态机 CERNET 2005 DaLian

越界切换的优化 IPv6路由选择 DNUD≥DELAY_FIRST_PROBE_TIME + MN越界切换后，其路由表中可能会有多条路由 系统并不总是选择最新的路由执行邻节点不可达发现过程 可能会把NS消息发送到已经失效的路由上 内核中实现独立的IPv6路由表，当MN收到RA消息后，强行更新该路由表：删除所有和RA里声明的prefix不同的路由记录 可保证NUD过程的准确性，减少路由选择延迟 MAX_UNICAST_SOLICIT×RETRANS_TIMER CERNET 2005 DaLian

越界切换的优化 SIP会话重建和媒体流重定向 在会话重建的过程中，RTP流被错误的发送到MN家乡地址上，导致数据的丢失 为解决该问题，在子网中引入RTP-Translator (简称RT) ，负责RTP数据的转发 CERNET 2005 DaLian

引入RT后的应用层切换过程 SIP REGISTER SIP INVITE SIP CGI SIP OK SIP ACK RTP data CN SIP REGISTER SIP INVITE SIP CGI SIP OK SIP ACK RTP data Session 5 6 4 Session 2 Handoff SIP SERVER 3 RT 1 MN IPv6 Stateless Address Autoconfig Home Network Foreign Network CERNET 2005 DaLian

越界切换的优化 SIP-CGI RTP Translator UDP TCP NUD Router Table DAD Application UDP TCP Transport RA NUD Router Table Signal IPv6 Network DAD Address autoconfig fork Trigger RAN 802.11b ATM CDMA 优化后的系统模型结构 CERNET 2005 DaLian

Outline 协议的选择 SIP的终端移动性 IPv6环境下的越界切换 越界切换的优化 仿真测试 CERNET 2005 DaLian

仿真测试 环境：IPv6东北地区学生实验床 802.11b的LAN 操作系统为Debian，内核版本2.6.6 按上文所述对系统进行优化： SIP终端&RT：Linphone 媒体转发、SIP-CGI的解析器 SIP服务器： SER(SIP Express Router) 注册服务器、代理服务器 SIP-CGI的构造器 CERNET 2005 DaLian

仿真测试 DHF ：MN从家乡链路到外地链路 DFF ：MN在外地链路之间 DFH：MN从外地链路重返家乡链路 越界情况 优化前 优化后 35546.3ms 350.4ms DFF 4034.5ms 335.2ms DFH 2049.5ms 295.9ms CERNET 2005 DaLian

基于IPv6的SIP移动性研究 Thank you CERNET 2005 DaLian