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基于私网穿越的移动IP无缝切换改进办法
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3系统建模与性能评价
本节针对改进的方法，利用petri网进行系统建模，得到如图2的滑动窗口协议的链路层快速切换有色网。系统的吞吐量是评价系统性能的主要指标之一，通过GSPN的吞吐量上下界估值法可以比较改进前后系统的性能。
3.1 petri网模型
用ti表示变迁，pj表示库所。各标记的含义说明如下(表1)：
表1 变迁与库所的含义
在使用petri网进行建模的过程中假设：链路层使用类似滑动窗口的简单链路层控制协议。发送窗口的大小为3，接收窗口的大小为1；对于移动节点的预注册与后注册变迁序列折叠成t12和t13。这样做不影响我们对于基本性能的评判。
图2 使用改进方法的协议的有色网
3.2基于吞吐量的性能评价
为了能够比较改进前后系统的吞吐量，考虑使用GSPN（广义随机Petri网）模型对系统进行转化并且假设模型是有界的、活的、守恒的和变迁实施速率与标识无关。吞吐量上下界的求解是基于网结构控制级别的分解和界限值等价替代完成的。
将原来的有色网改成GSPN，如图3所示。图中的t1i表示网络层注册相关的变迁。t2j表示定时器相关的变迁。t3k表示链路层的滑动窗口协议相关的变迁。
图3 对应的GSPN
假设协议的传输错误率是0.2，建立双向通道的时间一定小于移动IP注册的时间，预注册所需时间与定时器超时时间相等。定时器超时速率约等于错误接收的速率，也就是选择重发的速率。发送验证结果到发送方的速率约等于加入比较队列的速率，也等于预注册所需的时间。一般来说，移动IP注册(t15)、定时器超时(t22)、选择重发(t23)、错误接收(t35)、加入ack比较队列(t37)、发送验证结果到发送方(t38)相对于其他变迁需要更多的时间来执行，假设它们的速率是其他变迁实施速率的1/5。可得全部变迁实施速率分别为λ12=λ13=λ14=λ36=1; λ15=λ22=λ23=λ35=λ37=λ38=1/5。
该GSPN包含三个控制级别。按照控制层的大小进行逐层处理。最里层的控制级别是与p1构成的三个子网：
子网1的吞吐量(x22=x23=x31=x32)=min((子网标记数量/子网总延时),(1/瓶颈服务时间))=min((3/1+1+5),(1/5))=0.2子网2的吞吐量(x33=x38=x31=x32)=min((3/1),(1/1))=1。子网3的吞吐量(x34=x35=x23(x38)=x39=x31=x32)=min((3/5+1+1),(1/5))=0.2。
由于子网1的吞吐量小于子网2和子网3的吞吐量，忽略子网2、子网3的作用。删除与p1以及相联系的弧,并且用单一的变迁tg(D=1)来替代公共通路。
在化简后的网中还存在与p3相关联的两个子网：
由于子网2的吞吐量小于子网1的吞吐量，所以忽略子网1的作用。剩下的网中不存在控制标记。原方法的吞吐量上界=min((1/2+5*4),(1/5))≈0.045，改进方法的吞吐量上界≈0.059。
求解吞吐量的下界，同样首先考虑p1的三个子网，假设αi=αj则三个等效变迁的实施速率为1/7,1和1/7。再考虑与p3相关的两个子网的等效实施速率。子网1显然为1/13(7+1+5)。子网2在使用原来的方法时(走上面的通路)速率为1/29，在使用改进的方法时(使用下面的通路)为1/24。在剩余的网中不含控制标记，吞吐量下界在使用原来的方法时为1/45，在使用改进方法时为1/40。
综上所述，改进方法的吞吐量上、下界较原来的方法都有提高。这证明了改进方法的有效性。
4 结束语
移动IP的切换机制除了需要考虑效率问题之外，另一个主要问题是移动节点与外部节点以及本地节点之间的认证。如何在不损失性能的前提下，加入安全认证机制是一个很需要深思的问题。从模型仿真分析角度看，如何通过对现有的无线协议，比如IEEE 802.11b等进行复杂系统进行精细建模和仿真也是一个重要的课题。
来源：维库开发网
