文摘

在无线传感器网络移动性管理是最重要的因素被认为是医疗系统等应用程序。最近,标识符(ID) /定位器(LOC)基于分离的移动性管理方案已经提出了无线传感器网络。然而,它并不表现良好在身体的无线区域网络组的移动性管理,因此它往往诱发大登记,包送货,交接延误。为了克服这些限制,我们提出一个关于流动性管理方案基于ID / LOC分离概念基于ID的通信与定位控制消息的路由减少。在该方案中,每个传感器设备有一个全球唯一的设备标识符(GDID),包含家庭网络域的信息。交接支持,每个访问网关维护国内GDID寄存器(HGR)和访问GDID寄存器(VGR)用于保持GDID-locator (LOC)映射为主要以分布式的方式移动设备。除此之外,在该方案,只有协调器将路由器征集和路由器广告消息进一步减少控制消息。通过数值分析,我们表明,该方案可以显著降低注册,包送货,和交接延误,而现有的方案。

1。介绍

无线身体区域网络(WBANs)正在成为一个重要的环境辅助生活的日常生活的一部分。WBAN通常由轻量级、低功率传感器,在人体的距离。这些传感器可以被附加到人体或衣服1- - - - - -3),可以用来测量与人体相关的参数,通常观察生理信号来自不同的身体器官,身体动作,和周围的环境。测量值可以收集和传输到主服务器通过使用IPv6在低功率无线个人区域网(6 lowpan) (4,5),可以将无线传感器节点连接到IPv6网络。在移动环境中,应提供这些传感器节点移动性管理、移交等控制。

许多基于ipv6的移动性管理协议6 lowpan网络吸引了很多兴趣。我们可以分类的协议基于主机的方案和基于网络的计划。例如,移动IPv6 (MIPv6)是一种基于主机的协议6)和代理移动IPv6 (PMIPv6)是一种基于网络的协议7]。在基于主机的移动性方案,传感器交流绑定更新(BU)和绑定确认(BA)信息与国内代理(HA),当它从一个流动域到另一个地方。另一方面,在基于网络的流动性计划,当传感器变化域时,协议不需要任何mobility-related信号。相反,一个移动访问网关(MAG)负责检测运动和交换信令消息代表传感器。指出PMIPv6可以被认为是最合适的流动性计划6 lowpan-wban。然而,传统的PMIPv6 [7方案的缺点很多代理绑定更新(试译)和代理绑定(PBA)消LMA和杂志之间交换的消息应该身体传感器。加强这一传统PMIP方案,PMIP-Group [8),提出了一个注销登记(DeReg)消息是由聚合相关的杂志和LMA之间交换消息从所有的传感器。PMIP-Coordinator方案(9)提出了进一步增强组的流动性支持6 lowpan-based WBAN网络。在这个方案中,协调员将与玛格代表身体的传感器。PMIP-Coordinator仍有大量登记和交接延迟。

标识符(ID) /定位器(LOC)提出了基于移动性管理方案6 lowpan无线传感器网络(10]。在这种方案每个主要移动设备(PMD)或6 lowpan传感器有一个128位的全球唯一的设备标识符(GDID),这是用于端到端通信,链路层地址可以用作标识符(援助)的访问。每个本地网络域将有一个当地的家庭移动代理和本地访问移动代理配置基于逻辑覆盖网络,支持分布式映射管理。然而,这个计划不执行在组的无线区域网络,因为每个传感器发送路由器征集(RS)和路由器广告(RA)PMD的消息。此外,对于位置更新和发现,额外的控制消息之间交换访问网关和代理分布式局部映射。这往往会引起大的登记和交接延误。出于这个原因,如何减少交换控制信息的时代,大量的传感器连接在一个PMD是一个重要的问题。

为了克服这些限制,我们提出一个关于流动性管理方案基于ID / LOC分离的概念。在该方案中,每个传感器和每个主要移动设备都有一个全球唯一的设备标识符(GDID),包含家庭网络域的信息。交接支持,每个访问网关维护“家GDID登记”和“访问GDID寄存器”,是用来保持GDID-global定位器(GLOC)映射为主要以分布式的方式移动设备。该方案也减少了控制消息的数量,包括RS / RA。这是因为只有协调员交换RS / RA与PMD的消息,而不是每个传感器。

本文的其余部分组织如下。节2,我们审查现有的ID / LOC方案6 lowpan-wban网络。节3,我们详细描述该ID /疯狂的计划。现有的和拟议的表演计划分析了部分4注册延迟、数据包传输的延迟,交接延迟。我们提供数值结果和讨论部分5。最后,我们总结本研究的部分6。

2。相关的工作

在传统PMIPv6方案7),很多代理绑定更新(试译)和代理绑定(PBA)消LMA和杂志之间交换的消息体传感器。加强这一传统PMIP方案,PMIP-Group [8),提出了一个注销登记(DeReg)镁之间的消息交换和LMA身体传感器。

PMIP-Coordinator方案(9)提出了进一步增强PMIP-Group方案。在这个方案中,协调员将与玛格代表身体的传感器。

如图1,当协调员脱离以前的MAG (p-MAG),是单身吗DeRegLMA p-MAG之间交换消息和从所有传感器通过聚合相关的消息。

当协调员连着n-MAG,然后发送一个单身吗路由器征集(RS)消息,其中包含相关的组信息,MN-IDs,和链路层地址n-MAG PMD的方式。在接待RS消息从身体传感器,n-MAG将发送Authentication-Authorization-Accounting (AAA)查询所有的身体传感器信息进行身份验证。身份验证后,AAA服务器响应AAA回复消息,包含LMA地址,n-MAG。然后,n-MAG将聚合代理绑定更新(试译)信息为所有身体LMA传感器。现在,LMA将执行交换的AAA与AAA服务器查询操作AAA查询和回复为每个传感器信息。在那之后,LMA发送聚合代理绑定(PBA)消消息n-MAG为了应对各自的聚合试译消息。然后,n-MAG与响应路由器广告(RA)消息协调员为了应对RS消息。

如果PMD想与相应的PMD (C-PMD),然后PMD会发送一个数据包直接LMA和LMA将数据包转发到相应的杂志(c-MAG)和进一步C-PMD。

ID / LOC-based移动性管理方案提出了6 lowpan无线传感器网络(10]。在本文中,我们将考虑6 lowpan-based无线区域网络。在ID / LOC方案,每个主要移动设备(PMD),如智能手机或平板电脑和6 lowpan传感器,有一个128位的全球唯一的设备标识符(GDID),用于端到端通信,链路层地址可以用作标识符(援助)的访问。每个本地网络域的家里访问分布式本地移动性管理代理,这是基于逻辑覆盖网络,支持分布式映射管理。设备ID可以通过生成密码的生成地址(注册会计师)。

如图2,当身体传感器连接到PMD,那么所有的身体传感器生成的id和发送路由器征集(RS)PMD的消息。在接待RS消息从身体传感器、PMD会发送位置更新请求访问网关(索引)。然后,索引将更新其GDID-global定位器(GLOC)映射表以及GDID-access标识符(援助)映射表。在那之后,索引与响应位置更新响应PMD的消息。位置更新后,索引也执行位置更新请求和响应消息代理(DLMA)与当地分布式映射添加GDID-GLOC映射为全球通信。

当PMD从之前的访问网关(p-AGW)到一个新的访问网关(n-AGW), PMD会发送附件触发n-AGW。后附件触发,n-AGW发送设备上下文请求p-AGW消息。然后,p-AGW将发送位置更新请求消息回家DLMA (H-DLMA)。H-DLMA更新信息和响应位置更新响应p-AGW消息。在收到位置更新响应,p-AGW将发送设备上下文的回复n-AGW消息。

如图3PMD想与一个特定的PMD驻留在相应的网关(c-AGW)。PMD会发送一个设备ID请求信息索引。在收到设备ID请求从PMD,索引将查找其映射表,是否存在请求ID。如果没有信息,然后索引发送一个位置发现请求消息到相应DLMA (C-DLMA)。C-DLMA将查找其映射表和回复位置发现响应信息索引。的收据位置发现响应消息从CDLMA,索引将增加其映射表中的信息。然后,索引发送路线设置请求c-AGW消息。在那之后,c-AGW执行GDID发现查询并回复信息与相应的PMD (C-PMD)。在那之后,c-AGW响应路线设置完成信息索引。在那之后,索引与响应设备ID响应PMD的消息。现在,数据包将被转发到C-PMD通过索引和c-AGW。

3所示。提出了方案

在本节中,我们描述该ID / LOC-based 6 lowpan-wban移动性管理方案。为此,首先我们需要指定网络模型。

3.1。网络模型

该ID / LOC-based 6 lowpan身体无线区域网络移动性管理方案图所示4。在模型中,我们考虑一组6 lowpan传感器连接到人体,其中一个作为协调员,只有协调员可以交换控制信号与主移动设备(PMD)的消息。在该方案中,每个传感器或PMD有128位全球唯一的设备标识符(GDID) [10]。链路层地址可以用作标识符(援助)的访问。GDID包含它的家庭网络域的信息。至于定位器,pmd的位置标识由当地定位器(LLOC)和全球定位器(GLOC)。当地的定位器是pmd的艾滋病,这是家庭内使用的域。GLOC代表访问网关的IP地址(索引),和用于interdomain通信。每个索引使家里GDID寄存器(HGR)和访问GDID寄存器(VGR)。HGR GDID-LOC映射信息的跟踪pmd和VGR维持GDID-LLOC列表访问了pmd的映射信息。

在该方案中,只有一次路由器征集(RS)和路由器广告(RA)消息被发送,协调员,从而减少大量的控制消息。

最初,PMD与记者PMD (C-PMD)在前面的索引(p-AGW)域。现在,PMD移动到一个新的索引(n-AGW)交接。此外,我们假设每个PMD围绕只在本国领域内。

3.2。比较现有的和拟议的计划

详细描述该方案之前,我们比较了考虑移动性管理方案在建筑透视表1。

在流动性管理的角度,PMIP-Coordinator集中式架构,所有的控制和数据流量的处理集中LMA等代理。数据包发送到集中代理转发到相应的主机。在PMIP-Coordinator标识符对应,阿花和定位器- CoA。在PMIP-Coordinator,协调员交换RS / RA消息只有一个时间与移动访问网关(MAG)代表身体的传感器。

在ID-LOC-based方案中,GDID用作标识符,援助和GLOC用于定位器。DLMA和索引用于管理pmd的流动。在ID-LOC-based方案中,人体传感器交换RS / RAPMD的消息。

另一方面,提出方案,GDID用作标识符和LLOC GLOC用于定位器。pmd的索引管理流动性。在该方案,协调员交流RS / RA消息与PMD只有一次代表身体传感器。在随后的章节描述的建议方案。

3.3。初始登记

该方案的初始注册程序如图5。

在图中,当协调员与PMD,协调员发送一个路由器征集(RS)消息包含信息集团MN-IDs (GDID)和链路层地址(艾滋病)PMD(步骤1)。在接待RS消息从协调员PMD的回应类风湿性关节炎消息协调员(步骤2)。然后,PMD发送位置更新请求信息索引。在此消息的接收,索引将更新国内GDID注册(HGR)维护GDID-LOC映射表如表所示2。然后,索引与响应位置更新响应PMD(步骤3和步骤4)。

3.4。包交付操作

在图6PMD想与一个特定的PMD驻留在相应的网关(c-AGW)。PMD会发送设备ID请求信息索引(步骤1)。接下来,索引将检查GDID是否属于同一个域与相应的PMD与否。注意,一个索引可以确定,基于GDID,因为GDID包含国内信息域。然后,索引发送位置发现请求c-AGW消息。c-AGW将查找其HGR映射表和应答位置发现响应信息索引(步骤2和3)。收到位置发现响应消息从c-AGW,索引将增加其映射表中的信息。在那之后,索引与响应设备ID响应消息PMD(步骤4)。现在,数据包将被转发到C-PMD通过索引和c-AGW。

3.5。交接操作

当PMD从之前的访问网关(p-AGW)到一个新的访问网关(n-AGW)在同一家庭网络域,PMD会发送附件触发n-AGW(步骤1)。后附件触发,n-AGW将更新其访问GDID寄存器(VGR)维护GDID-LLOC(援助)映射表如表所示3。然后,n-AGW发送位置更新请求消息之前的索引(p-AGW)。p-AGW将更新其HGR和响应位置更新响应消息n-AGW(步骤2和3)。位置更新响应消息的信息应包括corresponding-AGW (c-AGW)地址,这是记录在p-AGW的映射表。

现在,n-AGW发送一个位置更新请求消息c-AGW路线优化。的接待位置更新请求消息,c-AGW将更新其映射表和发送位置更新响应n-AGW。n-AGW c-AGW现在将使用优化的路线(步骤4和5)。

4所示。性能分析

在本节中,我们分析的表演candiate移动性管理方案:PMIP-Coordinator, ID-LOC-based方案,并提出方案。作为性能指标,我们考虑与注册相关的延迟、数据包交付,和交接延迟,因为这样的延迟非常impormant移动性管理。

4.1。分析模型

我们定义一些符号符号分析和总结他们的部分。我们说明了考虑网络模型图8。

在图8,我们表示消息的传输延迟和大小从节点到节点通过一个无线链接。它可以表示为。与此同时,我们表示消息的传输延迟和大小从节点到节点通过一个《连线》杂志链接,表示节点之间的连线跳数到节点。注意,表示为。

4.2。分析注册延迟(RD)

4.2.1。准备PMIP-Coordinator

如图1,当协调员与杂志,然后发送吗RS消息PMD镁的方法。之后,玛格执行Authentication-Authorization-Accounting (AAA)查询和回复操作所有的身体传感器与AAA服务器进行身份验证。然后,杂志执行AAA查询操作与AAA服务器,然后杂志执行聚合试译和LMA操作。然后,LMA执行AAA查询和回复操作与AAA服务器为每个身体传感器。身份验证后,LMA和聚合反应PBA玛格。现在,杂志和聚合反应类风湿性关节炎消息协调员。因此,我们得到的RD PMIP-Coordinator如下:

4.2.2。ID-LOC-Based方案

如图2,当身体传感器连接到PMD,然后执行RS和类风湿性关节炎PMD的消息协调员。之后,PMD执行位置更新请求和响应与索引操作。然后,索引也执行位置更新请求和响应与H-DLMA操作。因此,我们得到的RD ID-LOC-based方案如下:

4.2.3。提出了方案

如图5,当协调员与PMD,然后执行聚合吗RS和类风湿性关节炎PMD的消息。之后,PMD执行位置更新请求和响应与索引操作。因此,我们的采访方案如下:

4.3。分析数据包交付延迟(PDD)

4.3.1。PMIP-Coordinator

当PMD想与特定的C-PMD, PMD会将数据包转发到LMA和LMA将数据包转发到c-AGW C-PMD并进一步。因此,我们得到的PDD PMIP-Coordinator如下:

4.3.2。ID-LOC-Based方案

当PMD想与特定的C-PMD, PMD会发送设备ID请求信息索引。如果没有信息,然后索引执行位置发现请求和响应与C-DLMA消息。然后,索引发送路线设置请求c-AGW消息。在那之后,c-AGW执行GDID发现查询并回复信息与相应的PMD (C-PMD)。在那之后,c-AGW响应路线设置完成信息索引。在那之后,索引与响应设备ID响应PMD的消息。现在,数据包将被转发到C-PMD通过索引和c-AGW:

4.3.3。提出了方案

当PMD想与特定的C-PMD, PMD会发送设备ID请求信息索引。如果没有信息,然后索引执行位置发现请求和响应与c-AGW消息。在那之后,索引与响应设备ID响应PMD的消息。现在,数据包将被期待C-PMD通过索引和c-AGW:

4.4。回归分析延迟(高清)

4.1.1。PMIP-Coordinator

如图1,当协调员是脱离p-MAG,那么p-MAG将聚合吗DeRegLMA消息。当协调员连着n-MAG,然后发送吗RS消息n-MAG PMD的方式。在那之后,n-MAG执行AAA查询和回复操作所有的身体传感器与AAA服务器进行身份验证。然后,n-MAG执行AAA查询操作与AAA服务器,然后n-MAG执行聚合试译和LMA操作。然后,LMA执行AAA查询和回复操作与AAA服务器为每个身体传感器。身份验证后,LMA和聚合反应PBAn-MAG。建立了交接隧道n-MAG和LMA之间。隧道建立后,n-MAG与聚合反应类风湿性关节炎消息协调员。因此,我们的高清PMIP-Coordinator如下:

10/24/11。ID-LOC-Based方案

如图2PMD与n-AGW附加时,那么PMD会发送附件触发n-AGW。在那之后,n-AGW执行设备上下文请求和回复与p-AGW消息。然后,p-AGW执行位置更新请求和响应与H-DLMA消息。因此,我们的高清ID-LOC-based方案如下:

4.4.3。提出了方案

如图7PMD与n-AGW附加时,那么PMD会发送附件触发n-AGW。在那之后,n-AGW执行位置更新请求和响应与p-AGW消息。因此,我们的高清方案如下:

5。数值结果与讨论

基于分析方程给出了部分4的表演,我们比较考虑移动性管理方案。数值结果,每个参数的默认值配置如下,指的是(11];也就是说,,,,,,,,,,,,,,,在那里表示网络中传感器的数量。在各种参数中,我们注意到,,,可以依赖的网络条件。因此,我们评估考虑方案的性能通过改变这些参数的值。

5.1。注册延迟

我们展示的影响延迟的无线链接()注册延迟在图9。我们可以看到注册延迟线性增加变大在每一个计划。PMIP-Coordinator特别流动性计划的延迟更敏感比ID-LOC移动无线连接方案,因为他们交换信令消息登记还通过无线链接和执行每个身体AAA与AAA服务器查询操作传感器。PMIP-Coordinator也执行试译/ PBA操作和LMA绑定。虽然ID-LOC流动性计划执行比PMIP-Coordinator,这是因为没有AAA与AAA服务器查询操作,因为它执行RS / RA消息与PMD对每个身体传感器在无线连接。我们观察到该方案执行最佳候选方案之一。这是因为协调员执行RS / RA消息与PMD与DLMA还没有绑定操作,因为绑定操作的执行和索引。

图10比较候选方案的注册延迟通过改变平均排队延迟(在每个节点)。两个方案、PMIP-Coordinator和ID-LOC-based计划,注册延迟线性增加增加,因为这两个方案与AAA交换信令消息,LMA, DLMA有线网络。相比之下,方案不受平均排队延迟的影响,因为它交流信号信息仅供注册通过无线链接。我们可以看到,该方案比现有方案表现良好。

我们下一个说明注册延迟的不同数量的传感器网络()在图11。我们观察到PMIP-Coordinator给表演比ID-LOC-based方案。这是由于信号与AAA服务器进行身份验证的消息GW和LMA身体传感器。相比之下,该方案不影响传感器的数量。这是因为只有协调员可以交换RS / RA消息与PMD代表身体传感器。

5.2。包交付延迟

我们说明了包交付延迟不同跳数千瓦和LMA / DLMA ()在图12。我们可以看到,显著影响现有的流动性计划的表演。我们观察到ID-LOC-based计划执行不佳相比PMIP-Coordinator方案。这是因为有查询操作数据交付之前,而远处PMIP-Coordinator依赖LMA登记和数据传递。图中我们可以看到,该计划不受影响,因为索引维护HGR VGR。

5.3。交接延迟

无线链接(的延迟)给出了一个重大影响的交接延迟三个候选方案,如图13。PMIP-Coordinator特别流动性计划的延迟更敏感比ID-LOC移动无线连接方案,由于信号信息通过无线链接交换花太多的时间在配置一个新的care-of-address通过重复地址检测程序交接。PMIP-Coordinator也执行试译/ PBA操作和LMA绑定。虽然ID-LOC流动性计划执行比PMIP-Coordinator,这是因为没有AAA与AAA服务器查询操作,因为它执行RS / RA消息与PMD对每个身体传感器在无线连接。图中我们可以看到,方案执行最佳候选方案之一。

图14显示平均排队延迟的影响(在交接延迟)。延迟线性上升增加所有的计划。我们观察到PMIP-Coordinator表现糟糕而消耗太多时间在重复地址检测过程。

我们说明之间的交接延迟不同跳数千瓦和LMA / DLMA ()在图15。我们可以看到,显著影响现有的流动性计划的表现,因为他们依靠LMA / DLMA远处的登记和交付的数据。

表4总结了该方案的改进从现有方案的平均百分比基于参数。

6。结论

在本文中,我们提出了一个组的移动性管理方案,基于ID / LOC分离概念基于ID的通信与定位控制消息的路由减少。方案,传感器节点和PMD有全球唯一的设备标识符(GDIDs)。每个GDID包含家庭网络相关领域的信息。交接支持,每个访问网关维护本国GDID寄存器及其访问GDID登记。此外,只有协调员可以交换RS / RA每个传感器的消息与PMD相反。数值分析表明,该方案可以减少注册延迟、数据包交付延迟,和交接延迟明显,相比现有的流动性计划。

符号的数值分析

:	控制数据包大小(字节)
:	数据包的大小(字节)
:	无线带宽(Mbps)
:	无线链路延迟(女士)
:	有线链路带宽(Mbps)
:	有线链路延迟(女士)
:	节点之间的跳数和
:	平均排队延迟在每个节点(女士)
:	无线连接失效概率
:	传感器网络中。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。