題目：使用標籤堆疊的方法建立以標籤交換為基礎 之微區域移動網路

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：使用標籤堆疊的方法建立以標籤交換為基礎 之微區域移動網路

An Overlay Network Architecture for MPLS-based Micro-mobility with Labels Stack Support

系 所 別：資訊工程學系碩士班 學號姓名：M09102015 陳俊安 指導教授：王俊鑫 博士

中華民國 九十三 年 七 月

論文摘要

在這篇論文中，我們提出了一個以 MPLS 為基礎的微區域移動網路。我們 根據移動主機移動的區域性，將管理網域劃分成多個區域(Zone)，每一個區域 是由多個基地台的無線電波涵蓋所成的範圍，而為了管理區域中移動主機的正 確位置，我們新增了一個新元件，稱之為區域移動管理伺服器（Zone Mobility Agent；ZMA），其主要功能為管理移動主機目前位於區域內的那個基地台。而 網域閘道器則負責維護移動主機目前位於那個區域。在這篇論文中，我們將網 域閘道器稱呼為根節點移動管理伺服器（Root Mobility Agent；RMA），而基地 台則稱呼為細胞移動管理伺服器（Cell Mobility Agent；CMA）。為了降低移動 主機換手時所需花費的時間，在管理網域內的標籤交換路徑是使用事先建立的 靜態標籤交換路徑。從網域閘道器（RMA）到最底層的基地台（CMA）必須經 過兩段靜態的標籤交換路徑，分別是從 RMA 到 ZMA 所經過的標籤交換路徑和 ZMA 到 CMA 的靜態標籤交換路徑。為了能夠在 ZMA 將兩條靜態標籤交換路 徑整合成一條靜態標籤交換路徑，我們採用了 MPLS 中標籤堆疊(Label Stack) 的概念，讓每一個封包在到達 RMA 時加上兩層標籤，當封包到達 ZMA 時只要 根據標籤的資訊即可判斷下一次的路由資訊。

最後我們則利用電腦模擬的方式，分析在階層式完整二元樹的網路架構 下，區域(ZONE)範圍大小與位置更新成本(Location Update Cost) 之間的關係。

然後利用數學推導的方式，推導出區域 (ZONE)範圍大小與位置更新成本 (Location Update Cost) 之間的數學關係，以求得在階層式完整二元樹的網路架 構下，較佳的區域(ZONE)範圍大小。

誌謝

將這篇論文獻給我的家人、師長、實驗室的夥伴以及我的朋友，謝謝你們。

生命的成長是一種學習的過程，也許是緣份讓我來到這麼好的環境，而研究所 的生活對我而言是一個全新而未有的體驗，在這裏我得到很多，也感謝這段日 子以來的一切！雖然這不是一部完美的論文，但這部論文的完成，要感謝的人 真的很多，僅以此文表達我的誠摯謝意。

首先要感謝我的指導教授王俊鑫博士的諄諄教誨並包容我的怠惰，在論文 撰寫過程中，老師不辭辛勞的細心教導，費心指出我論文中的許多問題，讓我 論文的基礎得以成型，感謝老師的用心，讓我能夠順利完成研究所的學業。誠 摯感謝兩位口試委員劉懷仁教授和林文宗教授在百忙之中蒞臨指導，在論文上 給予指正和協助，使我獲益良多並讓論文內容更加完善。還要感謝系上師長們 的教導和實驗室夥伴們，吳志仁、謝幸洲、徐志良及陳昱光，這兩年來的互相 砥礪及鼓勵，使我順利地完成這篇論文。最後要感謝在楊梅的舅舅和舅媽在研 究所的最後半年所給予的照顧和鼓勵，同時感謝我的父母與家人，若不是你們 長久以來的支持，不可能有我今天的小小成果。

陳俊安 謹致 中 華 民 國 九 十 三 年 七 月 於 新 竹

目錄

論文摘要 ...I

誌謝 ...II

目錄 ...III

圖目錄 ...V

第 1 章 緒論 ...1

1.1 背景簡介 ... 1

1.2 研究動機 ... 3

1.3 論文組織架構 ... 6

第 2 章 文獻探討 ...7

2.1 多重協定標籤交換技術概述 ... 7

2.2 移動式 IP (M^OBILE IP) ... 10

2.3 階層式移動 IP（HIERARCHICAL M^OBILE IP）... 14

2.4 微區域移動（M^ICRO-M^OBILITY）支援移動式 IP ... 16

2.4.1 HAWAII ... 16

2.4.2 蜂巢式 IP (Cellular IP) ... 18

2.5 以 MPLS 為基礎支援移動式 IP ... 20

第 3 章 標籤堆疊支援移動式 IP...25

3.1 網路架構 ... 27

3.2 資料結構 ... 29

3.3 移動主機的註冊程序 ... 33

3.4 資料的傳送 ... 39

3.5 移動主機的換手過程 ... 41

3.5.1 內部區域換手(Intra-Zone Handoff) ... 43

3.5.2 跨區域換手過程 (Inter-Zone Handoff) ... 46

第 4 章 模擬與分析 ...51

4.1 電腦模擬 ... 51

4.2 數學分析 ... 56

第 5 章 結論 ...60

參考文獻 ...61

圖目錄

圖 2.1-1 MPLS 之標籤格式 ... 7

圖 2.1-2 MPLS 的網路架構與運作模式 ... 8

圖 2.2-1 移動式 IP 的架構與運作 ... 10

圖 2.2-2 移動式 IP 的換手過程 ... 12

圖 2.3-1 階層式移動 IP 網路架構 ... 14

圖 2.4-1 HAWAII 網路結構 ... 16

圖 2.4-2 Cellular IP 網路結構 ... 18

圖 2.5-1 直通執行過程 ... 21

圖 3.1-1 標籤交換樹的網路架構 ... 27

圖 3.3-1 移動主機的註冊過程 ... 33

圖 3.3-2 移動主機的註冊過程範例... 35

圖 3.4-1 資料傳送過程 ... 39

圖 3.5-1 內部區域換手過程 ... 43

圖 3.5-2 內部區域換手過程範例... 44

圖 3.5-3 外部區域換手過程 ... 46

圖 3.5-4 外部區域換手過程範例... 48

圖 4.1-1 二元樹網路架構 ... 51

圖 4.1-2 電腦模擬結果一 （Height 5~7）... 53

圖 4.1-3 電腦模擬結果二 （Height 8 ~10）... 54

圖 4.1-4 電腦模擬結果三 （Height 11 ~13） ... 54

圖 4.2-1 數學分析之網路模型範例... 57

圖 4.2-2 成本函式圖，H=11，N＝10000... 58

圖 4.2-3 成本函式圖，H=12，N＝10000 ... 58

圖 4.2-4 成本函式圖，H=13，N＝10000... 59

第1章 緒論

1.1 背景簡介

近幾年來，以網際網路為主的資料服務（Internet-based data service）已經成了最熱 門的通訊技術，例如全球資訊網（WWW）、檔案傳輸（FTP）、遠端登入（Telnet）和 電子郵件（e-mail）。而在全球資訊網的豐富資訊及多元的應用服務下，人們更希望能 夠如同獲得氧氣般吸收到資訊。因此行動上網的概念隨之而產生。

然而網際網路通訊協定（IP）並不支援移動式的無線網路環境，因為傳統的 IP 位 址及路由通訊協定都是為了靜態的主機所設計的。因為 IP 位址被設計成兩階層的架 構，網路 ID（network id）和主機 ID（host id）位址，目的是為了減少網路中路由器 的負擔，路由器只需記錄網路 ID 即可。但這卻成了 IP 無法支援行動網路的最大障礙。

因為封包的傳送會先根據 IP 中的網路 ID 將封包傳送到屬於這個網路 ID 的位置，之 後再經由主機 ID 傳送給個別的通訊裝置。所以只要移動主機離開原本的網路就無法 利用原先的 IP 位址繼續進行通訊，除非使用者能夠獲得新的 IP 位址。無法利用同一 個 IP 位址傳輸資料，意謂著如果使用者在資料傳輸其間，移動到其他網域，使用者將 無法繼續接收資料，如此一來就會造成傳輸中斷。例如使用者如果正在利用 FTP 接收 資料，此時移動至其他網域，就會中斷傳輸，而必須重新連線續傳資料。

所以為了讓傳統的網際網路協定支援移動式的網路環境，C. Perkins 提出了移動 IP (Mobile IP) 的概念[1]，藉由這個概念讓行動上網成為可行，並且無須修改原本的 IP 位址及路由通訊協定的設計。

在無線網路的環境下，由於移動主機(Mobile Host; MH)的高移動性(Mobility)和網 路的低頻寬(Low bandwidth)、高傳輸錯誤率(High Bit Error Ratio)，讓無線網路比有線 網路的資料傳輸速度慢的多。因此對於如何提高無線網路的傳輸速率及減少資料的延 遲是目前重要的研究議題。再則現今的網路發展已經到了多媒體影音服務的時代。多

媒體影音資料的傳輸需求增加會造成網路上的路由器負擔增加，使得封包在網路上傳 輸延遲增加。

最近，多重協定標籤交換[2][3](multi-protocol label switching; MPLS)已經被廣泛的 部署與應用在網路骨幹上以提供流量工程(Traffic Engineering)與服務品質(QoS )的服 務。利用 MPLS 中標籤交換路由器(Label Switch Router)可以從標籤表(Label Table)中，

快速找出簡短表頭(Label)的能力，取代傳統路由器必須根據較長的 IP 表頭(IP header) 的內容來傳送封包，可以大大的提升整的網路得運作效能，加速封包傳送的效率。

MPLS 也在下一代無線存取網路中被提出作為傳輸的選擇[4]。而在行動網路中較 關鍵的問題是移動管理(mobility management)的部分，也就是說，如何在以 MPLS 為 基礎的無線存取網路中處理移動管理是非常重要的。

在這篇論文中，我們所要研究的範圍是如何整合 IP 微區域移動( IP micro-mobility ) 於 MPLS 的環境上，提供有品質服務的網路環境，並達到加速傳送封包速率，提供移 動主機快速換手(fast handoff)的需求。

1.2 研究動機

要如何讓 MPLS 的架構與 IP 微區域移動( IP micro-mobility )成功整合，以達到 無間隙的移動、快速換手和服務品質的提供是我們所要研究的問題。

目前行動上網的解決技術主要為移動 IP[1]的技術，移動 IP 的設計目的是使移動 主機在各網域移動時仍可以保持網路連線，並且無需改變該移動主機的設定。移動 IP[1]定義了 Home Agent 和 Foreign Agent 兩個元件以提供移動主機的移動性支 援。Home Agent 會分發給移動主機ㄧ個永久的 IP 位址，稱之為 Home IP Address，

而 Foreign Agent 會給予移動主機一個跟目前位置有關係的暫時位址，稱之為 care-of-address，簡稱 CoA。而要傳送給移動主機的封包會先被 Home Agent 接收，

然後 Home Agent 會使用 IP-in-IP[5]的方法，以 CoA 為目的地位址將封包重新封裝 (Encapsulation)後再轉送封包給 Foreign Agent，而 Foreign Agent 收到後只須將封 包解封裝(Decapsulation)後轉送給移動主機即可。所以移動 IP 提供了一個良好的架 構，讓移動主機能夠在不同的網域間漫遊而不中斷連線。

移動 IP 的主要問題包括換手(Handoff)時間過長和缺乏品質服務(Quality of Service)的缺點。換手時間過長的主要原因是當移動主機移到新的網域時，從 Foreign Agent 得到的 CoA，必須與移動主機的 Home Agent 註冊以登記其 CoA，然後 Home Agent 會將送給該移動主機的封包轉送給所在網域的 Foreign Agent。所以當移動主機快速 移動時，將會發生頻頻和 Home Agent 註冊的情形，也就是位置更新訊號傳送頻繁 (Signaling Overhead)的缺點，因而造成網路不必要的負擔，並且使移動主機的換手時 間拉長，所以並不適用於作為即時性應用的行動管理協定，例如在 3G 常見的影像傳 輸、視訊會議、互動溝通等即時性應用。由於傳統的網路架構是以盡力式服務 (Best-effort service) 來提供基本的資料傳送服務，所以對即時性服務的支援性較差及 無法提供頻寬的保證。而在移動式 IP 的架構下並沒有對品質服務提出良好的解決方 案。

所以為了解決位置更新訊號傳送頻繁(Signaling Overhead)的缺點，多種 IP 微區

域移動( IP micro-mobility )的企劃被提出來，例如階層式移動 IP（Hierarchical Mobile IP） [6]、 換 手 無 線 存 取 網 際 網 路 架 構 (Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure ,HAWAII)[7]以及蜂巢式 IP (Cellular IP)[11]。

IP 微區域移動企劃的基本精神是，當移動主機在進入管理網域（Administrative Domain）內，移動主機只需要使用移動 IP 的協定向 Home Agent 註冊一次，因此而改 善位置更新訊號傳送頻繁(Signaling Overhead)的問題。

然而大部分的 IP 微區域移動企劃都必須將管理網域內的所有路由器更新以支援 該企劃，因而使得網路架設成本提高，另外對於品質服務的問題並未獲得較佳的解決 方案。

因此利用 MPLS 的優勢並結合 IP 微區域移動企劃的基本精神，最近以 MPLS 為基礎 的 IP 微區域移動企劃逐漸被提出來。如文獻[16]中，在以 MPLS 為基礎的 IP 微區域移 動環境下對於 QoS 機制使用「差別化服務 (diff-serv)」和「整合式服務（inter-serv）」

分別提出了不同的移動主機的管理方法。但是這兩種方法在移動主機每次在區域內換 手時都必須通知區域閘道器以重新設定路由資訊。

而在文獻[17]中，作者 F.A. Chiuss 提出了一個加強標籤邊記路由器（Label Edge Router）的元件，作者稱之為 LEMA（Label Edge Mobility Agent），並在原本的網路上 建立以 LEMA 為兩端點的標籤交換路徑而形成階層式的覆蓋網路（hierarchical overlay network）。在管理網域中由於送給移動主機的封包會經由標籤交換路徑到達 LEMA，

而 LEMA 會將封包的標籤脫去，使得 LEMA 必須分析封包的 IP 表頭資訊才能決定繞路 選擇，因此導致封包無法完全經由標籤的交換而完成傳送。另外作者說明移動主機會 經由廣播訊息收到 LEMA 的階層排列並與移動主機的移動模式(mobility pattern)做 比較，然後選擇對移動主機而言較佳的 LEMA 集合，然後移動主機會向所選擇適合的 LEMA 註冊。因此為了能夠讓移動主機能夠向所選擇適合的 LEMA 註冊，移動主機中關 於移動式 IP 的通訊協定勢必要有適當的修改才能支援作者的方法。而我們認為移動 主機只需懂得標準的移動 IP 通訊協定即可，因為在真實的網路環境下，各個管理網 域有可能使用不同的移動網路架構，因此如果移動主機必須修改其移動 IP 通訊協定，

將導致移動主機無法漫遊於各個網域間。

在 文 獻 [19] 中 ， 作 者 Tai Won Um 和 Jun Kyun Choi 提 出 了 「 LSP re-establishment」、「Dynamic re-routing」和「Multicast base re-routing」

三種移動主機在階層式 MPLS 網路下的換手策略，並利用模擬分析的方式比較了三種 方法，認為「Multicast base re-routing」是最佳的方法，因為其具有較低的換手 延遲，而且換手時通訊中斷時間較短，但是使用「Multicast base re-routing」的 方法，每一次封包都必須傳送到多個基地台，因此無疑是浪費頻寬。

所以我們認為要在 MPLS 的環境下建立 IP 微區域移動的架構需符合以下幾點要求：

一、 移動主機只需懂得移動式 IP[1]標準所提出的通訊協定。

二、 只需要升級部分的路由器為移動管理伺服器(mobility Agent)，不需要整個區域 的路由器全面升級。

三、 提供品質服務（Quality of Service）。

四、利用最少的註冊訊息達到快速換手的目的。

1.3 論文組織架構

這篇論文一共有五章，第一章介紹無線網路的發展，以及目前技術上的困難。第 二章則是相關文獻的介紹，內容包含 MPLS 通訊協定，以及移動 IP 的概念，並說明 在移動 IP 下三角繞路和註冊頻繁而使得封包遺失的問題。然後介紹為了解決上述問題 所提出來的微區域移動 IP 的方法。而在第三章，我們提出一個在 MPLS 的無線網路 環境下提供微區域移動管理的網路架構，並且會說明在所提出的網路架構下，如何提 供移動主機的移動性管理。最後介紹以 MPLS 為基礎的移動 IP，並說明其缺失。而考 慮到移動管理伺服器在網路上的位置與位置更新訊號的成本是否有關係，我們在第四 章以電腦模擬的方式驗證其相對關係。第五章則是結論與未來的發展。

第2章 文獻探討

2.1 多重協定標籤交換技術概述

多 重 協 定 標 籤 交 換 （ Multi-Protocol Label Switching; MPLS ） [2][3] ， 是 由 IETF(Internet Engineering Task Force)所提出的新一代IP高速骨幹網路交換標準，目的是 提供一個能夠整合標籤交換架構與網路層路由機制的技術以改善封包在傳統IP路由傳 送的效率。

MPLS的運作原理是利用封包(Packet)進入MPLS網路時，MPLS網路進入點的邊際 標籤交換路由器(Label Edge Router；LER)會根據轉發等價類（Forwarding Equivalence Class；FEC）將封包分類並加入適當的標籤(Label)，然後再傳送出去。所謂的FEC即 是將具有相同轉發處理方式的封包歸為一類，例如使用的轉發路徑相同、具有相同服 務等級的封包分組歸為一類。

標籤(Label)就如同IP位址在傳統IP路由所扮演的角色，負責選擇傳送的路徑。當路 由器接收到封包之後，會針對封包的標籤內容作檢查，以確定下一個傳送的路徑。當 一個封包被貼上標籤後，網路上的標籤交換路由器 (Label Switch Router; LSR)就只需 對此封包作標籤交換並轉發的動作即可，而不需再檢視IP Header來查詢路由表以決定 路由方向。

圖 2.1-1 MPLS 之標籤格式

標籤是被附加在封包的第二層資料鏈結層與第三層網路層的表頭之間，參考圖 2.1-1。標籤的長度是4Byte。一個標籤包含四個欄位：一個20位元的標籤欄位，主要記 錄MPLS 的Label實際值，一個3位元的實驗用欄位或經由IP表頭的TOS內容所設定 Class of Service以提供QoS的服務，一個1位元的標籤堆疊欄位支援階層性的標籤，以 及一個8位元的Time-to-live(TTL) 欄位，表示封包在網路上可以經過多少的LSR，就如 同IP表頭中的TTL一樣，封包每經過一個LSR，其值會減一，當TTL的值為零時，封包 就會被丟棄。

圖 2.1-2 MPLS 的網路架構與運作模式

MPLS的網路架構與運作模式可以參考圖2.1-2。MPLS網路是由多個標籤交換路由 器(Label Switch Router)所組成的。根據LSR所負責的工作可將其分成三種類型，Ingress LSR、Intermediate LSR 和 Egress LSR。

z Ingress LSR：也可稱為Ingress LER (Label Edge Router )，為MPLS網路的進入點，

其功能是負責將進入MPLS網路的封包根據FEC貼上標籤(Push Label)。當收到封包 時，Ingress LSR會根據IP表頭的資訊查詢 LFIB (Label Forwarding Information Base)

（如圖2.1-2中的LFIB A），若有此封包的相關資訊，則Ingress LSR會於IP封包前加 上相對應的Outgoing Label，然後將之傳送到下一個LSR；反之若LFIB中查不到該 IP表頭的相關資訊，則依傳統路由器的操作方式將封包傳送出去。

z Intermediate LSR : LSR位於MPLS網路的核心，負責作封包中標籤的交換(Swap Label)和轉發。Intermediate LSR 根據所收到封包的標籤(或稱 Incoming Label)搜 尋LFIB（如圖2.1-2中的LFIB B），再由所查到的資料，將此封包的Incoming Label 置換成相對應的Outgoing Label，然後將之傳送給下一個LSR。

z Egress LSR : 或稱Egress LER，當封包要離開MPLS網路時，負責將標籤去除( Pop Label)。Egress LSR將根據所收到封包的標籤查詢LIB。若LIB內相對應的Incoming Label無Outgoing Label，則Egress LSR便會將此IP封包的標籤移除，再檢查封包的 IP表頭的目的地位址，然後根據傳統路由器的操作方式將封包傳送出去。

由於 Egress LSR 不但要查看 LFIB 中的資料以便移除封包中的標籤，而且還要查 看路由表（Routing Table）中的資料以決定將封包往 IP 網路的下一個節點傳送，這樣 的作法會使 Egress LSR 的負擔太重，而且對傳送有標籤的封包也不是最有效的方式。

所以在 RFC3031 中利用「Penultimate Hop Popping」的解決方式，在 Egress LSR 的前 一個節點就把封包的標籤移除，而 Egress LSR 只要做 IP lookup 即可，所以就能夠減 輕 Egress LSR 的負擔。

2.2 移動式 IP (Mobile IP)

由於可攜式資訊設備的發展與普及，例如手機、個人數位助理(PDA)、筆記型電 腦，以及現今大多數的資訊服務均以 IP 作為主要的網路傳輸通訊協定。如何將網際 網路及行動通訊做完美整合，便成為當今最熱門的技術趨勢。

在以 IP 為基礎的通訊環境之下，每一部通訊裝置都必須要有一個 IP 位址才能連 上網際網路。但是目前的 IP 通訊協定並無法支援移動式的主機，因為當主機移動位置 時原本的路由路徑並不會跟著改變，所以就無法與原本正在通訊中的其他主機繼續通 訊。因此移動式 IP 的概念因此而產生。移動式 IP 是由 IETF 所提出的路由通訊協定 (Routing Protocol )，可以在目前的 IP 架構之下，提供行動通訊之用，其功能是讓移動 主機（Mobile Host）能夠保留原有的 IP 位址，而當移動主機在不同網段的網路中移動 時，仍能保持連線通訊持續不中斷。

移動式IP[1]是由IETF所制定的RFC 2002, "IP Mobility Support" 作為標準，其主要 組成包括移動主機(Mobile Host ;MH)、本地代理伺服器(Home Agent；HA)、外地代理 伺服器(Foreign Agent；FA；) 三個元件，如圖2.2-1所示。除此之外，還包含通信主機 (Correspondent Node；CN)，指在Internet 上任一與移動主機通信的裝置。

圖 2.2-1 移動式 IP 的架構與運作

移動 IP 的運作方式相當複雜，在此僅做概略性介紹。以運作過程來說，可分三個 階段：

I. 發現代理伺服器(Agent Discovery)：MH尋找Home Agent及Foreign Agent。

II. 註冊(Registration)：MH向Home Agent及Foreign Agent登記現有位置。

III. 建立隧道(Tunneling)[5]：Home Agent建立與Foreign Agent之間的通道。

當MH收到代理伺服器廣播訊息（Agent Advertisement）時，MH會判斷是處於家 鄉網路（Home Network）或外地網路（Foreign Network）。如果在家鄉網路那麼只要經 由原本的IP選擇路徑的方法，就可以了。如果MH是在外地網路，那麼MH可以取得一 個暫時位址(Care-of Address ;CoA：一個在外地網路上的IP 位址)。暫時位址的取得方 法有兩種，一種是外地網路有Foreign Agent存在，所以由Foreign Agent指定暫時位址，

稱之為「Foreign Agent CoA」；另一種則是外地網路無Foreign Agent存在，所以MH透 過DHCP通訊協定，動態取得一個IP位址稱之為「Co-located CoA」。兩種方法的差異 點在於隧道(Tunneling)的終點不同，使用「Foreign Agent CoA」則隧道的兩端是Home Agent和Foreign Agent，使用「Co-located CoA」則隧道的兩端是Home Agent和MH。

MH透過Foreign Agent或DHCP取得暫時位址在進入新的網路的時候皆可以跟網路相 連，只是透過DHCP會先斷線重新註冊，再重新建立連線；而透過Foreign Agent則提供 了讓MH保有原本在家鄉網路得到的IP而繼續連線，MH只要跟Foreign Agent註冊即 可。而我們在這篇論文中所探討的環境是外地網路必須有Foreign Agent的存在，所以 論文中所提到的暫時位址都是「Foreign Agent CoA」。

在註冊階段時，MH可透過Foreign Agent向Home Agent註冊其暫時位址（Foreign Agent CoA），此時Home Agent在記憶體中建立一個移動連結表 (mobility binding table) 以記錄MH的原始IP與現在的暫時位址；若在註冊時透過Foreign Agent，則Foreign Agent同時會在記憶體中建立一個主機參訪表 (visitor list)，以記錄需服務哪些移動主機。

參考圖2.2-1，當在網際網路上有CN欲與MH通訊時，CN會將封包傳送至MH的家 鄉網路，而Home Agent會根據移動連結表得知MH所在的外地網路，然後將封包封裝

（Encapsulation）後，依照註冊時所建立的IP隧道將封包轉送至Foreign Agent，當Foreign

Agent從收到封包後，Foreign Agent會將封包解封裝（Decapsulation），之後再將資料 傳給MH。但若MH欲與CN通信，則MH可將資料封包以CN的IP位址為目的地位址傳送 出去即可。

圖 2.2-2 移動式 IP 的換手過程

MH 由原本的外地網路移到其他的外地網路，我們稱之為換手，參考圖 2.2-2，

MH 由 Foreign Agent 1 的管理範圍移到 Foreign Agent 2 的管理範圍，移動主機經由收 到 Foreign Agent 2 的伺服器廣播(Agent Advertisement;圖 2.2-2 STEP 1 )得知已經進入 新的外地網路。之後 MH 會得到一個新的暫時位址並向 Home Agent 重新註冊。

雖然移動式 IP 解決了移動主機改變 IP 位址時無法維持通訊的問題，但是移動式 IP 仍然有著以下的缺點：

1. 三角路由(Triangle Routing)：由圖 2.2-1 的資料傳送路徑來看，當 CN 與 MH 在不 同的網路中，CN 送給 MH 的封包必須先送給 Home Agent，再轉送給 Foreign Agent，然後由 Foreign Agent 送給 MH。而 MH 要送資料給 CN 時，只要直接送 給 CN 就可以了。這樣的傳送路徑造成了所謂的三角路由的問題。而三角路由會 增加資料延遲傳送。因此路由最佳化(Routing Optimization)[18]被提出來解決三角 路由的問題。當有 CN 要跟 MH 通訊時，根據路由最佳化的方法，MH 會通知 CN 其暫時位址。之後 MH 便可直接與 CN 通訊，而不再經由 Home Agent 的轉送。

2. 位置更新訊號傳送頻繁(Signaling Overhead)：當 MH 每次移到新的 Foreign Agent 時，就必須向 Home Agent 註冊。如果 MH 如乒乓球般在一直在同兩個 Foreign Agent 之間重覆來回的移動，則一定會重覆向 Home Agent 註冊，而在註冊尚未完 成的同時，一定會造成大量的封包遺失。為了解決頻繁註冊的問題，已經有多種 方法被提出，如階層式移動 IP（Hierarchical Mobile IP）、微區域移動企劃 (Micro-mobility Scheme)。

3. 服務品質的缺乏：傳統的網路架構是以盡力式服務(Best-effort service) 來提供基本 的資料傳送服務。所以對即時性服務的支援性較差及無法提供頻寬的保證。而在 移動式 IP 的架構下並沒有對品質服務提出良好的解決方案。所以利用 MPLS 為基 礎的移動 IP 方法被提出來改善 QoS 的支援。

2.3 階層式移動 IP（Hierarchical Mobile IP）

圖 2.3-1 階層式移動 IP 網路架構

為了減少移動式 IP的位置更新訊號傳送頻繁(Signaling Overhead)，區域註冊

（regional registration）[6]的概念被提出來加強移動式IP。其基本的概念是將Foreign Agent以階層的方式連接管理（參考圖2.3-1）。當MH第一次進入所參觀的網域時（參 考圖2.3-1 GFA所管理的區域），MH會向Home Agent註冊其暫時位址，我們將此動作 定義為 「Home Registration」。如果此網域支援區域註冊（regional registration）則註 冊於Home Agent的暫時位址是GFA的IP位址。當MH在GFA所管理的網域內活動時，

其註冊於Home Agent的暫時位址是不會更改的。如果MH移動到其他GFA所管理的網 域時才會執行「Home Registration」。如果位於同一個GFA所管理的網域，則移動到 另外的Foreign Agent只需執行區域註冊（Regional registration）即可。例如在圖 2.3-1 中，最底層的FA會收集其上層的FA有哪些，並以階層的方式排列廣播給MH知道。MH 第一次進入GFA所管理的網域時，MH會跟FA4註冊則FA4同時會在記憶體中建立一個 移動主機參訪表 (visitor list)，然後轉送註冊訊息給上層FA（FA2），此時FA2會記錄 MH的原始IP與下一階層FA（FA4）位址，然後再轉送註冊訊息GFA，GFA會記錄MH

的原始IP與下一階層FA(FA2)位址，之後就執行「Home Registration」。如果MH從FA4 移動到FA5時，MH根據由FA5所廣播的新的FA階層排列（FA1->FA2->FA5）和舊的 FA階層排列（FA1->FA2->FA4），知道只要向FA2註冊其位置資訊就可以了。

當通訊主機要送封包給MH時，封包首先會送給Home Agent，然後再轉送給GFA。

GFA收到封包後會解封裝（Decapsulation），然後再一次封裝後送給FA2，同樣地FA2 也會先解除封裝後再封裝封包送給FA4，如此的先解除封裝後再封裝封包的過程會一 直反覆執行一直到傳送到最底層的FA。最底層的FA只要解封裝封包後傳送給MH即 可。

2.4 微區域移動（Micro-Mobility）支援移動式 IP

微區域移動（Micro-Mobility）的目的是希望移動主機在管理網域（Administrative Domain）內只需要向 Home Agent 註冊一次，因此而改善位置更新訊號傳送頻繁 (Signaling Overhead)的問題。在這一節，我們將分別介紹 HAWAII 以及蜂巢式 IP (Cellular IP)這兩種比較知名的微區域移動（Micro-Mobility）支援移動式 IP 的方法。

2.4.1 HAWAII

HAWAII[7][8][9][10]全名為換手無線存取網際網路架構(Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure )，主要是解決移動式 IP 在換手(Handoff)時，必須向 Home Agent 重新註冊的問題，並且讓有即時性需求的資料能夠在換手時馬上能夠收到資 料。HAWAII 的網路架構圖如圖 2.4-1 所表示，此架構是以區域網路根路由器(Domain Root Router)作為根節點的樹狀架構。其中區域網路根路由器必須擔任 Home Agent 或 者是 Foreign Agent 的角色。

圖 2.4-1 HAWAII 網路結構

當MH在同一個區域漫遊時，由一個基地台(Base Station)移到另一個基地台時如圖

2.4-1中由BS2移到BS3，會執行內部換手(intra-domain handoff)。當Mobile Host由BS2 移到BS3時，Mobile Host會送出一個註冊訊息給他的新基地台；BS3。這個註冊訊息會 通知BS3它的前一個基地台是BS2。此時BS3會傳送一個HAWAII 換手訊息(HAWAII handoff message)給BS2。BS2收到訊息後 送一個HAWAII 訊息至R3。R3 改變其傳送 資料表(forward entry table)，然後傳送一個HAWAII 訊息至BS3。BS3 更新其傳送表然 後送一個移動式IP註冊回應給MH，此時就完成換手的過程。

當在進行內部網路換手時，因為註冊訊息上傳至區域網路根路由器機會較小，故 平均換手的時間會減少，加上路由器通常會有暫存器(buffer)可以暫時儲存封包，故可 以有效解決換手所造成的封包遺失並加快換手的速度。

2.4.2 蜂巢式 IP (Cellular IP)

圖 2.4-2 Cellular IP 網路結構

蜂巢式IP[11][12][13]網路的結構為樹狀圖，如圖2.4-2，包含一個執行移動式IP的 區域閘道器( domain Gateway)扮演Home Agent或Foreign Agent的角色，在蜂巢式IP網路 中，每一個節點(node)都可以透過無線介面(wireless interface)傳送封包至MH。

在移動式IP和 HAWAII 的通訊協定中，所有的換手的程序都是經由移動式IP訊號 的觸發才進行動作。但是蜂巢式IP並沒有針對換手程序設計任何的控制訊號。蜂巢式 IP是利用資料的上傳與下載來做路徑的更新。

在蜂巢式IP網路中的每一個節點都可以維持及路由快取( routing cache)，而路由快 取是用來選擇路徑傳送資料給MH。路由快取的維持是利用MH向CN傳送資料時，更 新關於MH的快取存活時間，也可利用路由更新封包(routing-update packet)更新快取的 存活時間。如果關於MH快取內容的存活時間到期時，路由器就將其快取內容移除掉。

而蜂巢式IP的部分節點可以維持及呼叫快取( paging cache)，而呼叫快取是被用來追蹤

定位正在漫遊的MH，利用MH的呼叫更新封包訊息(paging update message)或上傳之資 料封包來更新快取的內容，並設有存活時間，當時間到期時就將快取移除掉。

當MH在一個蜂巢式網路移動時，從一個基地台移至另一個新基地台時，例如圖 2.4-2，MH由BS8移到BS9，位置的更新可以利用MH送一個呼叫更新封包訊息(paging update message)給區域閘道器或經由傳送資料給通訊主機更新從區域閘道器到新基地 台之間所經過的所有基地台或路由器（如圖2.4-2的BS9、BS6和FA2）中關於MH的路 由資訊，此時繞路選擇會指向新的基地台，這時候就會有兩條路徑會傳送相同封包給 MN，別是從舊的路徑FA2->BS6->BS9和新的路徑FA2->BS6->BS8，必須等到舊的路 徑的的路由器的快取過期，其路由資訊才會被移除，此時封包才會只經由新的路徑繞 送至MH。當MH從一個蜂巢式網路移動到另一個蜂巢式網路，例如MH由BS5移到 BS8，也就是外部網路換手(inter-domain handover)，這時的蜂巢式IP就不適用了，必須 利用原本的移動式IP機制，將新網域的區域閘道器的當作Foreign Agent重新向Home Agent註冊。

2.5 以 MPLS 為基礎支援移動式 IP

由於 MPLS (Muliti-protocol Label Switching )具有改善傳送封包效率使網路資源更 能有效利用的能力，尤其能夠提供 QoS 的保證。所以我們認為未來網路技術的發展潮 流會藉由結合 MPLS 的機制與移動式 IP 可以達到高傳輸能力與高移動性。

在文獻[14][15]中，首先提出了整合 MPLS 和移動式 IP 的網路架構以避免利用 IP-in-IP 隧道化[5]傳送封包的方式。其作者 Ren Z. Tham 等人在 Linux 平台上實做，證 明了結合 MPLS 和移動式 IP 的方法明顯的增加了封包轉送的效率。其主要概念是在 MPLS 的網路環境下，當通訊主機和移動主機通訊時，會動態建立兩條標籤交換路徑

（Label Switching Path），分別是由 CN 到 Home Agent 以及由 Home Agent 到 Foreign Agent。當 Home Agent 收到要送給移動主機的封包時，必須先將封包脫去標籤並儲存 於緩衝區，之後分析其目的地位址判斷下次出口及路徑，然後再轉送封包到正確的標 籤交換路徑。由於 Home Agent 每收到一個封包都需執行相同的程序：儲存、分析、

轉送，這樣重複的程序既不適宜又非常沒有效率，就如同傳統的路由運作。所以作者 就設計出直通（cut-through）的方式取代了上述的儲存再轉送的封包傳送方式，已減 少 Home Agent 處理封包的延遲。

所謂的直通方式，就是利用由 CN 到 Home Agent 的動態標籤交換路徑（Dynamic Label Switch Path）以及 Home Agent 到 Foreign Agent 的動態標籤交換路徑，兩條動態 標籤交換路徑在 Home Agent 整合成單一條動態標籤交換路徑，參考圖 2.5-1。

圖 2.5-1 直通執行過程

當在 Home Agent 加上直通的方法後，所有從 CN 送到移動主機的封包在經過 Home Agent 時，再也不用進行儲存、分析、轉送這樣的程序了，也因此當 Home Agent 所服務的移動主機增加時，更可以明顯的減少 Home Agent 處理封包時的延遲。

而在文獻[16]中，作者 Heechang Kim 提出了移動主機在以 MPLS 為基礎的微區域 移動（MPLS-based Micro-mobility）管理，並說明基本的標籤交換路徑的設定以及換 手過程。這個方法將原本的網路切割成數個區域（Domain），每一個區域內由具有 MPLS 功能的區域閘道器負責管理所有對外的通訊，並且也負責 Foreign Agent 的角 色，管理在這個區域內活動的所有移動主機。而對於 QoS 機制使用「差別化服務 (diff-serv)」和「整合式服務（inter-serv）」分別提出了不同的移動主機管理方法。

首先，我們先針對文獻[16]中，說明在 MPLS 環境下，QoS 機制使用「差別化服 務 (diff-serv)」的移動主機管理方法。使用「差別化服務 (diff-serv)」的 MPLS 環境下，

每一個基地台到區域閘道器之間都會預先建立好傳輸不同服務品質需求資料用的標 籤交換路徑和傳輸控制訊號用的標籤交換路徑，稱之為「訊號標籤交換路徑（Signaling Label Switch Path ）」。當移動主機首次進入到區域內時，它會使用傳輸控制訊號用的

標籤交換路徑，轉送註冊訊息給區域閘道器以設定移動主機的位置。當移動主機換手 到屬於同一個區域的其他基地台時，移動主機會送出「路徑更新（route update）」的 訊息通知區域閘道器以改變移動主機的位置。

而對於文獻[16]中，MPLS 環境下 QoS 機制使用「整合式服務（inter-serv）」的的 移動主機管理方法，是使用「資源保留通訊協定 (RSVP)」來設定標籤交換路徑。不 同於使用「差別化服務 (diff-serv)」的 MPLS 環境，在「整合式服務（inter-serv）」的 MPLS 環境下每一條標籤交換路徑都是動態設定的。當移動主機換手到屬於同一個區 域的其他基地台時，移動主機會送出 RSVP 的「預約訊息(reservation message )」到區 域閘道器。區域閘道器收到「預約訊息(reservation message )」後就送出 RSVP 的「路 徑訊息(Path message )」給服務移動主機的基地台，同時會建立一條符合移動主機傳輸 品質服務需求的標籤交換路徑，標籤交換路徑的建立是從區域閘道器到服務移動主機 的基地台。

在文獻[16]中，其缺點為移動主機換手時，必須將路徑更新的訊息傳送到區域閘 道器，而使得換手時間因而增加。

而在文獻[17]中，作者 F.A. Chiuss 提出了一個加強標籤邊記路由器（Label Edge Router）的元件，作者稱之為 LEMA（Label Edge Mobility Agent），並在原本的網路 上建立以 LEMA 為兩端點的標籤交換路徑而形成階層式的覆蓋網路（hierarchical overlay network）。在管理網域中由於送給移動主機的封包會經由標籤交換路徑到達 LEMA，而 LEMA 會將封包的標籤脫去，因而必須分析封包的 IP 表頭資訊才能決定繞 路選擇，所以導致無法完全經由標籤的交換而完成封包的傳送。事實上 LEMA 的階層 式架構就如同階層式移動 IP（Hierarchical Mobile IP）管理移動主機的架構。所以作者 說明移動主機會經由廣播訊息收到 LEMA 的階層串列並與移動主機的移動模式 (mobility pattern)做比較，然後選擇對移動主機而言較佳的 LEMA 階層串列，然後 移動主機會向所選擇適合的 LEMA 註冊。當移動主機換手時，如果新的 LEMA 階層串 列與舊的串列沒有交集時，移動主機就必須向 Home Agent 註冊。而為了減少封包的 遺失，移動主機在換手將「封包導向訊息（redirect message）」送給舊的 LEMA，然後

舊的 LEMA 收到後會將封包送給新的 LEMA。而文獻[17]的作者指出，這個架構最吸 引人的地方在於移動主機可以根據頻寬需求和移動型式（mobility pattern）或其他任何 相關的因素，比較有彈性的選擇建立屬於自己的 LEMA 階層串列。所以移動主機的移 動 IP 通訊協定必須經過適當的修改才有辦法根據基地台所提供的訊息和自己的移動 型式來判斷該選擇向哪些 LEMA 註冊。而我們認為移動主機只需懂得標準的移動 IP 通訊協定即可，因為在真實的網路環境下，各個管理網域有可能使用不同的移動網路 架構，因此如果移動主機必須修改其移動 IP 通訊協定，將導致移動主機無法漫遊於 各個網域間。而另一缺點是由於 LEMA 和 LEMA 之間的標籤交換路徑是事先建立好 的，所以當封包傳送到 LEMA 時，LEMA 必須執行儲存、分析、轉送的程序，以致於 增加了整個網路延遲的時間。

在文獻[19]中，作者 Tai Won Um 和 Jun Kyun Choi 提出三種移動主機在階層式 MPLS 網路下的換手策略，其換手策略為以下三項：

¾ LSP re-establishment

¾ Dynamic re-routing

¾ Multicast base re-routing

「LSP re-establishment」的方法是當移動主機每一次換手時，移動主機的 Home Agent(Home Agent)和新的基地台之間必須重新建立新的標籤交換路徑，這個方法的優 點是能夠建立最佳的傳輸路徑，而缺點是換手時間太長。「Dynamic re-routing」的方 法就如同 2.3 節中所討論的「階層式移動 IP」，它是利用階層式 MPLS 網路的優點，

當移動主機移動到新的基地台時，移動主機會收到新的 FA 階層排列，然後比較和舊 的 FA 階層排列做比較，找出相同的 FA 稱之為 RFA(Regional Foreign Agent)，然後在 RFA 和新的基地台之間建立新的標籤交換路徑，這個方法的優點是只須重新建立部分 的標籤交換路徑，因而減低換手時的時間延遲。「Multicast base re-routing」的方法是 從階層式 MPLS 網路的入口路由器即 GFA（Gateway Foreign Agent）到移動主機目前 的基地台必須建立一條標籤交換路徑，而 GFA 和移動主機目前基地台的鄰近基地台 之間也必須建立標籤交換路徑，由 GFA 到移動主機目前基地台以及鄰近基地台之間

建立的標籤交換路徑稱之為「multicast LSP group」，所以傳送給移動主機的封包會經 由「multicast LSP group」傳送到多個基地台，所以當移動主機換手時，就不須要重新 建立標籤交換路徑，也可以避免封包的遺失，但其缺點為浪費頻寬。作者利用模擬分 析的方式，比較了三種方法，認為「Multicast base re-routing」是最佳的方法，因為其 具有較低的換手延遲，而且換手時通訊中斷時間較短。

第3章 標籤堆疊支援移動式 IP

在這一章，將說明我們如何在 MPLS 的無線網路環境下提供微區域移動管理。我 們利用 MPLS 中標籤堆疊(Label Stack) 的概念提出兩階層覆蓋網路（two-layers hierarchical overlay network），並利用事先建立的靜態的標籤交換路徑 (Static Label Switched Path) 加速換手時的路徑更新速度，而且讓資料的傳輸能夠在 MPLS 的環境 下完成。

使用兩層式的階層架構是為了能夠分散管理網域(Administrative Domain)中網域 閘道器管理移動主機的負擔，如果只有一個階層，則移動主機每次換手都必須向網域 閘道器更新位置資訊，使得位置更新成本增加，同時也會增加換手的時間。所以根據 移動主機移動的區域性，我們將管理網域劃分成多個區域(Zone)，每一個區域是由多 個基地台的無線電波涵蓋所成的範圍，而為了管理區域中移動主機的正確位置，我們 新增了區域移動管理伺服器（Zone Mobility Agent；ZMA）的元件以管理移動主機目 前的位置為區域內的那個基地台。而網域閘道器則負責維護移動主機目前的位置為網 域內的那個區域。在這篇論文中，我們將網域閘道器稱呼為根節點移動管理伺服器

（Root Mobility Agent；RMA），而基地台則稱呼為細胞移動管理伺服器（Cell Mobility Agent；CMA）。

在我們所提出的網路架構中，標籤交換路徑的建立是使用事先建立的靜態的標籤 交換路徑，其主要原因是為了降低移動主機換手時所需花費的時間。如果是採用動態 的方式建立標籤交換路徑，則每次換手都必須重新建立標籤交換路徑，這明顯地增加 了換手的時間。雖然可以經由預測移動主機的移動路徑，事先動態建立標籤交換路徑 以達到快速換手的目的，但是這在實做上並不易設計，所以在此我們不採用預測的方 法。

採用靜態的標籤交換路徑最大的問題在於如何確保封包都能夠利用標籤交換的方 法完成轉送。因為從網域閘道器（RMA）到最底層的基地台（CMA）必須經過兩段

靜態的標籤交換路徑，分別是從 RMA 到 ZMA 所經過的標籤交換路徑分和 ZMA 到 CMA 的靜態標籤交換路徑。為了能夠在 ZMA 將兩條靜態標籤交換路徑整合成一條靜 態標籤交換路徑以達成直通（Cut-through）的效果，我們採用了 MPLS 中標籤堆疊(Label Stack) 的概念，讓每一個封包在到達 RMA 時加上兩層標籤，當封包到達 ZMA 時只 要根據標籤的資訊即可判斷下一次的路由資訊。

而詳細的網路架構和網路元件的定義在 3.1 節中我們會詳細的說明。而在 3.2 節 中，我們會說明管理移動主機所需的資料結構。而移動主機在管理網域內的移動管 理，則分別會在 3.3 節中說明註冊的初始過程以及在 3.4 節中我們會說明資料在兩階 層覆蓋網路中如何傳送，最後在 3.5 節中說明移動主機的換手處理過程。

3.1 網路架構

圖 3.1-1 標籤交換樹的網路架構

我們所提出的網路架構可以參考圖 3.1-1 中由虛線所組成的兩階層覆蓋網路

（two-layers hierarchical overlay network）。在這個網路架構中，我們將無線基地台稱 呼為細胞移動管理伺服器 （Cell Mobility Agent；CMA ），網域閘道器稱呼為根節點 移動管理伺服器 （Root Mobility Agent；RMA）。我們將原本的管理網域劃分成多個 區域（Zone），每個區域是由多個以 CMA 為葉節點以及 ZMA 為根節點以及靜態標籤 交換路徑為分枝(branch)所形成的子樹，例如由圖 3.1-1 中以 ZMA1 為根節點的子樹。

而 ZMA 是區域移動管理伺服器（ Zone Mobility Agent；ZMA）的簡稱，主要功能是 維護移動主機是位於區域內的那個 CMA 內。

在管理網域(Administrative Domain)中的標籤交換路徑是採用事先建立的靜態標籤 交換路徑，靜態標籤交換路徑的建立分別是由RMA到ZMA之間以及ZMA到CMA之 間，在圖3.1-1中的虛線即代表靜態標籤交換路徑的存在於兩端點之間。

在詳細描述如何利用兩階層覆蓋網路的架構支援移動 IP 之前，我們先定義一些基 本的元件，並且詳細說明這些元件在兩階層覆蓋網路的架構中所扮演的角色。而部分

元件的所有功能都和移動式 IP 中的定義相同，例如移動主機(Mobile Host；MH)、家 鄉網路(Home Network)和 Home Agent(Home Agent；HA)的定義都與移動式 IP 中定義 的相同。然而在兩階層覆蓋網路的架構中我們對於移動式 IP 中定義的一些元件有做修 改或新增的動作。新增加的元件分別為 RMA (Root Mobility Agent )、ZMA(Zone Mobility Agent) 、CMA(Cell Mobility Agent)和識別標籤(Identification Label)，並修改 暫時位址(care-of-address) 的定義，下面為這些元件的定義及功能介紹：

z 識別標籤(Identification Label)：識別標籤是做為移動主機在管理網域內位置管 理的資訊，而移動主機的識別標籤在管理網域內是唯一值。

z 根節點移動管理伺服器(Root Mobility Agent；RMA)：RMA 位於管理網域中 網域閘道器的位置，也是管理網域的入口位置，其主要的功能如下：

„ 擔任標籤邊際路由器（Label Edge Router）的角色。

„ 分配一個識別標籤給移動主機。

„ 記錄移動主機目前位於哪一個 ZMA 所管理的區域。

z 區域移動管理伺服器(Zone Mobility Agent；ZMA)：ZMA 位於管理網域中內 部路由器的位置，其主要功能如下：

„ 擔任標籤邊際路由器（Label Edge Router）的角色。

„ 記錄移動主機目前位於哪一個 CMA。

„ 提供緩衝區儲存當移動主機換手時未接收的封包，並於移動主機換手完 成時將封包送給移動主機。

z 細胞移動管理伺服器(Cell Mobility Agent；CMA)：CMA 位於管理網域中最底 層的部分，其主要功能如下：

„ 擔任標籤邊際路由器（Label Edge Router）的角色。

„ 擔任 Foreign Agent 的角色。

„ 當移動主機換手時，將要送給移動主機的封包轉送給上層的 ZMA。

z 暫時位址(care-of-address)：在 Home Agent(Home Agent)中註冊的暫時位址為 RMA 的 IP 位址。

3.2 資料結構

在這一節，我們將說明管理移動主機所需的資料結構。而移動管理伺服器的資料 結構必須包含兩個部分，一個是管理移動主機的位置資訊所需的資料表，另一個是在 MPLS 中路由器繞送封包所需的標籤轉發資訊表（Label Forwarding Information Base ; LFIB）。

z RMA 和 ZMA 管理移動主機的位置資訊所需的資料結構：

在 RFC2002 中說明 Home Agent 為了管理移動主機的目前位置，所以 Home Agent 必須維護移動連結表（Mobility Binding Table）以管理移動主機的位置。而移動連結表 在 RFC2002 中所定義的內容如下所列：

¾ Mobile node’s Home IP address

¾ Mobile node’s care-of-address

¾ Identification field from the registration reply

¾ Remaining lifetime of the registration

由於 RMA 必須知道目前移動主機位於哪一個 ZMA 所管理的區域，以及 ZMA 必 須知道目前移動主機位於哪一個 CMA，所以我們參考了 RFC2002 所定義的 Home Agent 中的移動連結表（Mobility Binding Table）的內容，在 RMA 和 ZMA 中也定義 了一個與移動連結表相同的表格。

而為了在往後的論文中方便說明，我們整理移動連結表中的內容，並列出參考到 的項目並整理成表格 3.2-1。

# MH’s IP CoA Life Time

表格 3.2-1 移動連結表

在表格 3.2-1 中，「MH’s IP」代表移動主機的 Home IP Adress，在 RMA 中「CoA」

代表移動主機目前區域的 ZMA 的 IP 位址，在 ZMA 中「CoA」代表移動主機目

前所在 CMA 的 IP 位址，「Life Time」代表移動主機註冊的有效時間，當註冊的 有效時間到期時，RMA 或 ZMA 會將移動連結表和 LFIB 中關於移動主機的資料 刪除。

z CMA 管理移動主機的位置資訊所需的資料結構：

由於 CMA 必須擔任在 RFC2002 中所定義的 Foreign Agent 的角色，而 Foreign Agent 為了管理移動主機的資訊必須維護移動主機參訪表 (visitor list)的資訊，所 以 CMA 也必須維護相同的資訊，而 RFC2002 中所定義的移動主機參訪表的資料 內容如下：

¾ Link-layer source address of the mobile host

¾ IP source address (the mobile’s home address )

¾ IP destination address

¾ UDP source port

¾ Home agent address

¾ Identification field

¾ Request registration life time

¾ Remaining life time of the pending or current registration

而為了在往後的論文中方便說明，我們整理移動主機參訪表中的內容，並列出參 考到的項目整理成表格 3.2-2。

＃ MH’s IP HA’s IP Life Time

表格 3.2-2 移動主機參訪表

在表格 3.2-2 中，「MH’s IP」代表移動主機的 IHome IP Adress，「HA’s IP」代 表移動主機的 Home Agent 的 IP 位址，「Life Time」代表移動主機註冊的有效時間，

當註冊的有效時間到期時，CMA 會將移動主機參訪表中關於移動主機的資料刪 除。

z 標籤轉發資訊表 （ Label Forwarding Information Base ; LFIB ）

根據 RFC3031 中所定義的內容，標籤交換路由器中的標籤轉發資訊表的內容 主要是由以下三個資料表所組成：

¾ 下一節點標籤轉發項目表(Next Hop Label Forwarding Entry ; NHLFE)

¾ NHLFE 的轉發等價類(FEC-To-NHLFE ; FTN)

¾ 輸入標籤映射表(Input Label Map ; ILM)

„ 下一節點標籤轉發項目表(Next Hop Label Forwarding Entry ; NHLFE)

NHLFE 的記錄是構成所有 LFIB 表的基礎，它包含出口標籤（outgoing label ）、標籤堆疊的作業類型(Push or Pop)、出口介面(Outgoing Interface )以 及相關的 LSP 資訊等等，而我們將會參考到的項目整理成表格 3.2-3。

O/L 1 O/L 2 O/F LSP

表格 3.2-3 Next Hop Label Forwarding Entry

在表格 3-2.3 中，「O/F」是代表出口介面，「LSP」是一個虛擬的欄位，在 NHLFE 並不會有這個欄位，「LSP」主要是為了方便說明這筆資料是屬於哪一 條標籤交換路徑所增加的，「O/L 1」和「O/L 2」是代表出口標籤，在 RFC3031 中說明封包在標籤交換路由器中輸出時可以加入一個或多個標籤，因為在這 篇論文中由於要繞送給移動主機的封包必須在 RMA 輸出時同時加入兩個標 籤，所以在表格 3.2-3 中只列出兩個出口標籤以供參考，而出口標籤加入封包 的順序是先加入「O/L 1」再加入「O/L 2」。

„ NHLFE 的轉發等價類(FEC-To-NHLFE ; FTN)

FTN 使用在 Ingress LSR，當 Ingress LSR 收到未標籤的封包時，根據轉發 等價類（Forwarding Equivalence Class；FEC）將封包分類，並將有相同轉發

等價類的封包設定對應的 NHLFE 項目。FTN 的表格內容如表格 3.2-4。

FEC NHLFE Pointer

表格 3.2-4 FEC-TO-NHLFE

在表格 3.2-4 即為 FTN 的內容，其中「FEC」代表轉發等價類，而「NHLFE Pointer」為一指標指向該轉發等價類所對應的 NHLFE 表中的項目。

„ 輸入標籤映射表(Input Label Map ; ILM)

ILM 使用在 Intermediate LSR，當 Intermediate LSR 收到標籤封包時，會 根據封包的標籤的內容查尋 ILM 以得知封包的出口標籤以及出口介面。ILM 的表格內容可參考表格 3.2-5。

I/F I/L NHLFE Pointer

表格 3.2-5 Input Label Map

在表格 3.2-5 即為 ILM 的內容，其中「I/F」代表代表封包的入口介面 (Incoming Interface)，「I/L」代表代表封包的入口標籤（Incoming Label），而

「NHLFE Pointer」為一指標指向該入口標籤所對應的 NHLFE 表中的項目。。

而為了方便以後論文章節的說明，我們根據以上的說明將標籤交換路由 器中的 LFIB 整理成表格 3.2-6。

ILM FTN NHLFE

I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

表格 3.2-6 LFIB

當表格 3.2-6 使用在 Ingress LSR 時，ILM 的資料欄位「I/F」和「I/L」則不填 上內容，當使用在 Intermediate LSR，FTN 的資料欄位「FEC」則不填上內容。

3.3 移動主機的註冊程序

圖 3.3-1 移動主機的註冊過程

移動主機(Mobile Host;MH)的初始過程可以參考圖 3.3-1，在註冊過程中，每個移 動管理伺服器和 MH 所要執行的動作如下：

STEP 1 ： 根據 RFC 2002 ，CMA 會週期性的廣播 CMA 的註冊訊息給 MH。

STEP 2 ： MH 接收到廣播訊息後，會判斷是否需要向 CMA 註冊。在初始註冊過程 中，由於 MH 是第一次進入 CMA 所服務的範圍，所以會發出註冊訊息 給 CMA。

STEP 3 ： CMA 收到註冊訊息，查詢移動主機參訪表( visitor list)，因為查尋不到 MH 的資料，所以將註冊訊息轉送給上層的 ZMA，並等待註冊回覆。

STEP 4 ： ZMA 收到註冊訊息，查詢移動連結表，由於查尋不到 MH 的資料，所以 ZMA 會將註冊訊息中的暫時位址欄位更改為 ZMA 的位址，然後將註冊 訊息轉送給 RMA，並等待註冊回覆。

STEP 5 ： RMA 收到註冊訊息，查詢移動連結表，由於查尋不到 MH 的資料，所以 RMA 會將註冊訊息中的暫時位址欄位更改為 RMA 的位址，然後將註冊 訊息轉送給 MH 的 HA，並等待註冊回覆。

STEP 6 ： HA 收到註冊訊息後，然後更新移動連結表中 MH 的位置資訊，然後送出 註冊回覆。

STEP 7 ： RMA 收到註冊回覆後，在移動連結表中記錄移動主機的位於哪一個 ZMA 管理的區域。然後分配一個識別標籤給 MH，並在 LFIB 中的新增一筆 MH 的路由資訊，其內容為是在「O/L 1」記錄 MH 所分配到的識別標籤，

「FEC」記錄 MH 的 Home IP address，「O/L 2」和「O/F」記錄從 RMA 到 ZMA 的標籤交換路徑所需的出口標籤和出口介面，之後送出註冊回 覆給 ZMA。

STEP 8 ： ZMA 收到註冊回覆後，在移動連結表中記錄移動主機的位於哪一個 CMA。並在 LFIB 中的新增一筆移動主機的路由資訊，其內容是在「I/L 」 記錄 MH 所分配到的識別標籤，「FEC」記錄 MH 的 Home IP address，「O/L 1」和「O/F」記錄從 ZMA 到 CMA 的標籤交換路徑所需的出口標籤和出 口介面，之後送出註冊回覆給 CMA。

STEP 9 ： CMA 收到註冊回覆後，在移動主機參訪表中新增一筆移動主機的資料，

之後送出註冊回覆給 MH。

z 移動主機的初始註冊過程範例

圖 3.3-2 移動主機的註冊過程範例

參考圖 3.3-2 為移動主機的初始註冊過程範例，我們先說明移動主機未進入管理 網域時，移動管理伺服器中 LFIB 的內容為何，之後再說明移動主機的註冊過程。

# I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

1 -- -- ZMA1 11 -- b RMA->ZMA1 2 -- -- ZMA2 41 -- c RMA->ZMA2

表格 3.3-1 RMA’ s LFIB before registration

表格 3.3-1 為移動主機未註冊前，RMA 的 LFIB 內容，由於 RMA 和 ZMA 之間必 須事先建立靜態標籤交換路徑，所以在這個範例中，RMA 必須事先建立兩條靜態標 籤交換路徑，分別是由 RMA 到 ZMA1(參考表格 3.3-1 #1)和 RMA 到 ZMA2(參考表格 3.3-1 #2)。

# I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

1 -- -- CMA2 31 c ZMA1->CMA2 2 -- -- CMA1 21 b ZMA1->CMA1

表格 3.3-2 ZMA1’ s LFIB before registration

表格 3.3-2 為移動主機未註冊前，ZMA1 的 LFIB 內容，由於 ZMA 和 CMA 之間 必須事先建立靜態標籤交換路徑，所以在這個範例中，ZMA1 必須事先建立兩條靜態 標籤交換路徑，分別是由 ZMA1 到 CMA1(參考表格 3.3-2 #2)和 ZMA1 到 CMA2(參考 表格 3.3-2 #1)。

當 MH 第一次進入網域時，會收到 CMA1 所發出的廣播訊息（參考圖 3.3-2 STEP 1）

其中暫時位址為 CMA1 的 IP 位址，當 MH 收到後會發出註冊訊息給 CMA1（參考圖 3.3-2 STEP 2），CMA1 收到後會查詢移動主機參訪表，因為查尋不到 MH 的資料，所以將註冊 訊息轉送給 ZMA1（參考圖 3.3-2 STEP 3）。ZMA1 收到後，根據註冊訊息中的暫時位址 得知移動主機的位置是在 CMA1，然後根據移動主機的 IP 查詢移動連結表，查詢移動 主機是否註冊過，因為移動主機是第一次進入網域所以並未發現資料，然後將註冊訊 息中的暫時位址更改為 ZMA1 的 IP 位址，之後將註冊訊息轉送給 RMA（參考圖 3.3-2 STEP 4）。RMA 收到後根據註冊訊息中的暫時位址得知移動主機的位置是在 ZMA1，同 樣 RMA 也查詢移動連結表以得知移動主機是否註冊過，同樣也查不到資料，然後將註 冊訊息中的暫時位址更改為 RMA 的 IP 位址，之後將註冊訊息轉送給 HA（參考圖 3.3-2 STEP 5）。HA 收到註冊要求的訊息時，HA 會在移動連結表 (mobility binding table) 中記錄移動主機的位置資訊，其中必須記錄移動主機的原始 IP 與以及移動主機的暫 時位址，而暫時位址為 RMA 位址，之後會送出註冊回覆的訊息給 RMA（參考圖 3.3-2 STEP 6）。

# MH’s IP CoA Life Time 1 1.1.1.2 ZMA1 3600 Sec

表格 3.3-3 RMA’s mobility binding table

RMA 收到註冊回覆後，會在移動連結表中加入移動主機的位置資訊(參考表格

3.3-3 的#1)，然後分配一個識別標籤給移動主機，在這個範例中其值為「1111」，並 在 RMA 的 LFIB 加入路由資料 (參考表格 3.3-4 的#3) ，而 LFIB 中「FEC」的內容為 移動主機的 IP 位址，而移動主機的識別標籤記錄於「O/L 1」，由於移動主機位於 ZMA1 所管理的區域，所以查詢 LFIB 的內容， RMA 到 ZMA1 的出口標籤為「11」而出口 介面為「b」(參考表格 3.3-4 的#1)，所以「O/L 2」的欄位必須記錄「11」而「O/F」

的欄位必須記錄「b」。

# I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

1 -- -- ZMA1 11 -- b RMA->ZMA1 2 -- -- ZMA2 51 -- c RMA->ZMA2

3 -- -- MH 1111 11 b RMA->MH

表格 3.3-4 RMA’s LFIB after registration

當 RMA 在移動連結表以及 LFIB 新增完資料後會送出註冊回覆給 ZMA1（參考圖 3.3-2 STEP 7）。ZMA1 收到註冊回覆後會在移動連結表中加入移動主機的移動主機的 位置資訊(參考表格 3.3-5 的#1)，然後在其 LFIB 加入路由資料 (參考表格 3.3-6 的#3)，

其中「I/L」為為移動主機的識別標籤，由於移動主機位於 CMA1，所以查詢 LFIB 的 內容， ZMA1 到 CMA1 的出口標籤為「21」而出口介面為「b」(參考表格 3.3-6 的#2)，

所以「O/L 2」的欄位必須記錄「21」而「O/F」的欄位必須記錄「b」。

# MH’s IP CoA Life Time 1 1.1.1.2 CMA1 3600 Sec

表格 3.3-5 ZMA1’s mobility binding table

# I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

1 -- -- CMA2 31 -- c ZMA1->CMA2 2 -- -- CMA1 21 -- b ZMA1->CMA1

3 a 1111 MH 21 -- b RMA->MH

表格 3.3-6 ZMA1’s LFIB after registration

當 ZMA1 在移動連結表以及 LFIB 新增完資料後會送出註冊回覆給 CMA1（參考圖 3.3-2 STEP 8）。CMA1 收到後會在來訪移動主機表中加入移動主機的資料(參考表格 3.3-7 的#1)，之後再將註冊回覆轉送給 MH（參考圖 3.3-2 STEP 9），如此便完成了移 動主機的初始註冊過程。

＃ MH’s IP HA’s IP Life Time 1 1.1.1.2 1.1.1.1 3600 Sec

表格 3.3-7 CMA1’s visitor list

3.4 資料的傳送

圖 3.4-1 資料傳送過程

我們將圖 3.3-2 中，移動主機(Mobile Host; MH)註冊完成後的資料傳送過程整理 成圖 3.4-1，靜態標籤交換路徑的建立是使用 RFC3031 中所定義的 Penultimate Hop

Popping 的方式，在標籤交換路徑的倒數第二個 LSR 就先把封包的標籤脫去。而圖 3.3-2 中，當 CN 有資料要傳送給 MH 時，CN 會根據 MH 的原始 IP 為目的地位址將封包傳 送到 MH 的家鄉網路(Home Network)，由於 MH 並不在家鄉網路所以 HA 會根據移動 連結表中的內容將封包封裝後，根據暫時位址將封包傳送到 RMA，RMA 收到封包後 先將封包解封裝，之後再根據 MH 的 IP 查詢 LFIB 的 FEC，然後得知其第一層的出口 標籤「O/L 1」為「1111」，第二層的出口標籤「O/L 2」為「11」，所以依序將封包加 上兩層標籤，之後將封包根據出口介面的值「b」，將封包送往出口介面 b，封包在到 達 LSR1 時，因為 LSR1 為 RMA 到 ZMA1 的標籤交換路徑中，倒數第二個的 LSR，

所以根據「Penultimate Hop Popping」的方法 LSR1 會先脫去第二層標籤「11」之後再 送給 ZMA1，封包在到達 ZMA1 則直接根據標籤「1111」的內容查詢正確的路徑後，

ZMA1 再送出封包。當 LSR3 收到封包後，因為 LSR3 為 ZMA1 到 CMA1 的標籤交換 路徑中，倒數第二個的 LSR，所以根據「Penultimate Hop Popping」的方法，CMA1 會將封包的標籤脫掉後直接送給 CMA1，CMA1 收到封包後則直接將封包送給 MH。

3.5 移動主機的換手過程

在這一節，我們將說明移動主機換手時的處理程序以及為了避免封包遺失我們所 提出來的方法。在此移動主機的換手(Handoff)可分為兩個部份，一個是內部區域換手 (Intra-Zone Handoff)，另外一個是跨區域換手(Inter-Zone Handoff)。內部區域換手是指 當移動主機從一個 CMA 移到另外一個 CMA 時，而兩個 CMA 同屬於一個 ZMA 所管 裡。跨區域換手是指當移動主機從一個 CMA 移到另外一個 CMA 時，兩個 CMA 分別 屬於不同 ZMA 所管裡。

為了避免換手時的封包遺失，我們利用 802.11 無線網路[20]中訊框傳送採用正面 回應(positive acknowledgement)的機制。在 802.11 無線網路中，所有傳送出去的訊框 都必須得到正面回應。只要有任何一個訊框傳送出去沒有得到回應(ACK)，該訊框即 視為已經漏失。而為了避免在無線網路中，因為難以偵測隱藏節點所導致的碰撞問 題。所以在 802.11 中，工作站採用 RTS（Request To Send；要求傳送）、CTS(Clear To Send ；開始傳送)淨空傳送區域以避免碰撞的產生。

由於整個 RTS/CTS 傳輸過程會用到好幾個訊框，實際開始傳送資料之前的遲延也 會消耗相當的頻寬。因此，RTS/CTS 的訊框交換通常只使用在高用量的環境，以及傳 輸競爭比較顯著的場合。對於低用量的環境而言，通常無需使用 RTS/CTS 的訊框交 換。在實際的使用上，802.11 無線網路卡的驅動程式可以支援使用者透過調整 RTS 門 檻值( threshold )來控制 RTS/CTS 程序。只要大於此門檻值，訊框傳送就會透過 RTS/CTS 處理。小於此門檻值則訊框會直接傳送而不需使用 RTS/CTS 的訊框交換程 序。

利用 RTS/CTS/DATA/ACK 的訊框交換的方法 MAC Layer 可以維護資料是否成功 的送給移動主機，而我們則利用 MAC Layer 的特性，設計出一個避免在換手時封包遺 失的方法。在換手時封包遺失的原因是因為移動主機離開原本的基地台，基地台無法 將封包傳送給移動主機。而我們的方法是當基地台無法傳送封包給移動主機時，將基 地台的 MAC Layer 決定丟棄的資料，以封包的形式送往管理 CMA 的 ZMA，然後 ZMA

收到封包後會將封包暫存於的緩衝區（Buffer）內。如果移動主機的換手是屬於內部 區域換手，則當 LFIB 的路由資料更新後，ZMA 會將緩衝區（Buffer）內屬於移動主 機的封包送往新的 CMA。如果移動主機的換手是屬於跨區域換手，則當 ZMA 收到 RMA 送來的換手通知訊息(Handoff Notification )後，ZMA 會將緩衝區（Buffer）內屬 於移動主機的封包送往 RMA，RMA 再根據 LFIB 的資料將封包送給移動主機。

3.5.1 內部區域換手(Intra-Zone Handoff)

圖 3.5-1 內部區域換手過程

移動主機(Mobile Host; MH)的內部區域換手過程可以參考圖 3.5-1，在註冊過程 中，每個移動管理伺服器和 MH 所要執行的動作如下：

STEP 1 ： 根據 RFC 2002 ，CMA 會週期性的廣播 CMA 的註冊訊息給 MH。

STEP 2 ： MH 會根據廣播訊息中的 CMA 的 MAC Address，判斷已經換手到新的 CMA，然後送出註冊訊息給 NEW CMA，並等待註冊回覆。

STEP 3 ： NEW CMA 收到註冊訊息，查詢移動主機參訪表，查尋不到 MH 的註冊資 料，然後將註冊訊息轉送給上層的 ZMA，並等待註冊回覆。

STEP 4 ： ZMA 收到註冊訊息，查詢移動連結表，查詢到 MH 在 ZMA 的移動連結表 中註冊過，所以 ZMA 更新移動連結表的記錄，並更新 LFIB 中移動主機的 路由資訊，其更新內容是將「O/L 1」和「O/F」記錄從 ZMA 到 New CMA 的標籤交換路徑所需的出口標籤和出口介面，然後送出註冊回覆給 New CMA。

STEP 5 ： New CMA 收到註冊回覆後，在移動主機參訪表中新增一筆移動主機的資 料，之後送出註冊回覆給 MH。

z 移動主機的內部區域換手過程範例

圖 3.5-2 內部區域換手過程範例

參考圖 3.5-2，當移動主機 MH 由 CMA1 移動到 CMA2 時，移動主機收到 CMA2 所送的代理伺服器廣播(Agent Advertisement) （參考圖 3.5-2 STEP 1）時，移動主機會 發覺已經來到另外一個 CMA 所涵蓋的範圍了，所以會發出一個註冊需求訊息給 CMA2（參考圖 3.5-2 STEP 2）。CMA2 收到後會查詢移動主機參訪表，因為查尋不 到 MH 的註冊資料，所以將註冊訊息轉送給給 ZMA1（參考圖 3.5-2 STEP 3）。ZMA1 收到後，根據註冊訊息中的暫時位址得知移動主機的位置是在 CMA2，然後根據移動 主機的 IP 查詢移動連結表，查詢移動主機是否註冊過，然後得知移動主機註冊過，但 是之前的位置是在 CMA1 所以 ZMA1 會更新移動連結表中移動主機的位置資訊，參 考表格 3.5-1 #1，原本移動連結表中的「CoA」為 CMA1 的 IP，代表移動主機原本位 於 CMA1，而換手後「CoA」則更新為 CMA2 的 IP，代表移動主機目前位於 CMA2。

# MH’s IP CoA Life Time 1 1.1.1.2

CMA1 CMA2

表格 3.5-1 ZMA1’s Mobility Binding Table after intra-zone handoff

當 ZMA1 更新完移動連結表中移動主機的位置資訊後，就更新 LFIB 中的路由資

訊。參考表格 3.5-2 #3，原本移動主機是位於 CMA1，但是換手後，移動主機位於 CMA2，所以根據 LFIB 的資料，ZMA1 到 CMA2 的出口標籤為「31」而出口介面為

「c」，所以「O/L 1」的欄位必須記錄「31」而「O/F」的欄位必須記錄「c」。

# I/F I/L FEC O/L 1 O/L 2 O/F LSP

1 -- -- CMA2 31 c ZMA1->CMA2 2 -- -- CMA1 21 b ZMA1->CMA1 3 a 1111 MH

21 31

b c

表格 3.5-2 ZMA1’s LFIB after intra-zone handoff

ZMA1 更新完移動連結表和 LFIB 的資料後，會將註冊回覆送給 CMA2（參考圖 3.5-2 STEP 4），CMA2 收到註冊回覆後會在移動主機參訪表增加移動主機的資料(參 考表格 3.5-3 #1)，之後送出註冊回覆給 MH（參考圖 3.5-2 STEP 5），如此便完成了移 動主機的內部換手過程。

＃ MH’s IP HA’s IP Life Time 1 1.1.1.2 1.1.1.1 3600 Sec

表格 3.5-3 CMA3’s visitor list after intra-zone handoff

3.5.2 跨區域換手過程 (Inter-Zone Handoff)

圖 3.5-3 外部區域換手過程

移動主機的跨區域換手過程可以參考圖 3.5-3，在註冊過程中，每個移動管理伺服 器和移動主機所要執行的動作如下：

STEP 1 ： 根據 RFC 2002 ，New CMA 會週期性的廣播 CMA 的註冊訊息給 MH。

STEP 2 ： MH 會根據廣播訊息中的 New CMA 的 MAC Address，判斷已經換手到新 的 CMA，然後送出註冊訊息給 NEW CMA，並等待註冊回覆。

STEP 3 ： NEW CMA 收到註冊訊息，查詢移動主機參訪表，查尋不到 MH 的資料，

將註冊訊息轉送給上層的 ZMA，並等待註冊回覆。

STEP 4 ： New ZMA 收到註冊訊息，查詢移動連結表，查不到 MH 的資料，所以 New ZMA 會將註冊訊息中的暫時位址欄位更改為 New ZMA 的位址，然後將註 冊訊息轉送給 RMA，並等待註冊回覆。

STEP 5 ： RMA 收到註冊訊息，查詢移動連結表，查詢到 MH 在移動連結表中註冊 過，所以 RMA 更新移動連結表的記錄，並更新 LFIB 中移動主機的路由 資訊，其更新內容為是將「O/L 2」和「O/F」記錄更新從 RMA 到 New ZMA 的標籤交換路徑所需的出口標籤和出口介面，然後送出註冊回覆給 New