在移动IPv6中，移动节点的切换可以分为移动检测和信令重建两个阶段。在移动检测阶段，移动节点利用ICMPv6路由器发现机制来判定移动节点当前的位置是位于家乡链路" title="链路">链路还是外地链路，从而判断移动节点是否发生了链路切换。如果发生了链路切换，移动节点就需要进行信令重建。在信令重建阶段，移动节点通过IPv6邻居发现机制，以无状态的地址自动配置方式获得一个或多个转交地址，然后向家乡代理发送“绑定更新”消息，得到家乡代理的应答消息后，将一个转交地址注册到家乡代理上。
　　当前对移动节点切换的研究主要集中在信令重建阶段，例如层次化移动IPv6^[1]减少了切换时需要重建的链路长度和在移动停靠点MAP(Mobility Anchor Point)域外发送信令的数量，而快速切换^[2]机制更是提前进行了信令重建。虽然现有的提高切换性能的方案可以减少切换对移动节点通信的影响，但是在切换时仍然会丢包。这必然会对业务性能产生影响，尤其对使用传输控制协议TCP的业务影响较大。
　　当前大多数对移动IPv6中移动节点切换的分析都是基于模拟仿真来进行的。为了更真实、更准确地分析切换时信令重建过程对业务性能的影响，本文在移动IPv6实验床上对移动节点和通信对端之间的ICMPv6业务和TCP业务进行了测试。从测试数据可以看出：移动节点切换时信令重建延迟具有非对称性；随着无线信道" title="无线信道">无线信道速率的提高，信令重建延迟有所减少；切换时移动节点和无线接入点" title="无线接入点">无线接入点的距离与信令重建延迟没有明显的联系。
1 测试环境和测试方案
1.1 移动IPv6实验床
　　本测试中使用的移动IPv6环境是安装了芬兰赫尔辛基技术大学开发的基于Linux操作系统的移动IPv6 MIPL(Mobile IPv6 for Linux)实验床^[3]，使用的MIPL系统版本为mipv6-1.1-v2.4.26，配套使用的Linux操作系统的内核版本为Linux 2.4.26。实验床的拓扑结构如图1所示。

　　节点CN、HA和AR是安装了MIPL软件的Linux主机，它们之间通过纯IPv6有线网络互联。AP1和AP2为无线接入点AP(Access Point)，型号为Linksys Wap11。移动节点MN安装了Linux操作系统和MIPL软件的Acer Notepad，它通过使用802.11b协议的无线网卡与AP1、AP2进行通信。
1.2 测试方案
1.2.1 切换过程
　　在正常的切换过程中，移动节点发生切换是因为移动节点移出了原来的无线接入点的信号覆盖范围，或是移动节点检测到了信号更好的无线接入点。这样的切换过程包括本文前面提到的移动检测和信令重建两个过程。为了单独分析移动节点切换时的信令重建过程，本测试中通过在移动节点上执行iwconfig命令，将移动节点的无线网卡连接到新的无线接入点。之后，移动节点就可以从新的无线接入点处接收路由器通告，获得转交地址，向家乡代理进行注册，从而完成切换。整个切换过程排除了移动检测阶段，因此测试中所有涉及到的切换过程均只包括信令重建过程。
1.2.2 测试业务
　　本文对使用ICMPv6协议和TCP协议的业务进行了测试。选择这两种业务，主要是基于如下考虑：
　　(1)ICMPv6中的PING6命令被用于检测远程节点是否可达，以及测试本地节点与远程节点间的通信延迟。在本文的实验中，节点CN使用PING6命令连续向移动节点MN发送ICMPv6 回显请求(Echo Request)消息，通过对ICMPv6消息中断时间的观测给出移动节点MN切换时信令重建过程的延迟。
　　(2)在有线网络中，由于误码率非常低，TCP协议将数据包丢失看作是网络发生拥塞的信号，启动拥塞控制机制。但是，在无线移动网络中，数据包丢失主要是由无线信道高误码率和移动节点的切换造成的。当移动节点发生切换时，TCP 协议误认为网络发生了拥塞而采取拥塞控制措施。这样不但不能改善性能，反而降低了吞吐量，导致性能下降。本文通过对TCP拥塞窗口CWND(Congestion Window)的观测，尝试对TCP业务在信令重建过程中受到的影响进行分析。
1.2.3 通信速率
　　本文测试中通过设定无线网卡固定传输速率的方法来限定无线信道的传输速率。由于移动节点MN的无线网卡是使用802.11b协议，因此本文的测试中只使用1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四种速率。
1.2.4 测试内容
　　ICMPv6业务测试分为两种情况：一种是移动节点MN由家乡链路切换到外地链路，另一种是移动节点MN从外地链路切换回家乡链路。节点CN使用PING6命令检测移动节点MN的家乡地址是否可达，通过tcpdump命令收集数据包，并分析移动节点切换对于ICMPv6业务的影响。
　　TCP业务的测试过程与ICMPv6业务基本相同，所不同的是节点CN使用TCP协议与移动节点MN进行通信。为了得到TCP连接的拥塞窗口大小，使用getsockopt命令来得到TCP连接的详细信息。
2 实验数据及分析
2.1 切换对ICMP业务的影响
　　表1给出了从tcpdump命令收集的数据中得到的移动节点切换延迟。

　　在表1中，距离指发生切换时MN距离无线接入点的距离；速率指设定的移动节点MN无线网卡的最高速率；OUT表示移动节点MN切换到外地链路时的切换延迟；IN表示移动节点MN切换回家乡链路时的切换延迟。
　　可以看出，移动节点切换时的信令重建延迟是非对称的，移动节点从家乡链路切换到外地链路时的信令重建过程延迟为2～2.5秒，而从外地链路切换回家乡链路时的信令重建过程延迟约为1～1.5秒。这是因为移动节点从家乡链路切换到外地链路时需要通过自动配置获得转交地址COA(Care-Of-Address)，而从外地链路切换回家乡链路时则没有地址自动配置过程。
　　受无线信道质量的限制，移动节点实际很难达到11Mbps的通信速率。在去掉11Mbps的测试数据后不难发现，在切换测试中，移动节点使用5.5Mbps的通信速率时信令重建延迟普遍较小，特别是在MN距离无线接入点距离较大时。可见，移动节点的信令重建延迟与无线信道速率有一定联系，随着无线信道速率的提高，信令重建延迟有所减少。由于实际测试中对无线信道的干扰因素较多，因此在测试数据中不可避免地会出现一些异常数据，例如1米距离的测试数据中5.5Mbps的延迟要高于2Mbps和1Mbps的延迟。为了保证数据的真实性，本文保留了这些数据。
　　受实验条件的限制，无法进行更远距离的切换测试。从现有的测试数据来看，移动节点与无线接入点间的距离和移动节点的信令重建延迟没有明显的联系。
2.2 切换对TCP业务的影响
2.2.1 相同通信速率和距离
　　图2是移动节点MN使用5.5Mbps的速率与节点CN进行通信时TCP拥塞窗口报文段个数(CWND)的变化曲线。发生切换时MN与无线接入点的距离为3米。
　　从图2中可以看出，在没有切换发生时，拥塞窗口CWND的变化较为规则，拥塞窗口最小为7，切换过程中拥塞窗口保持为1，而且在切换完成后重新启动了慢启动过程。可见TCP协议将移动节点的切换误判断为网络拥塞，启动了拥塞控制机制。其结果就是降低了TCP协议的性能。
　　OUT曲线中CWND值为1的时间为6.006秒，IN曲线中CWND值为1的时间为2.942秒。由于CWND保持值为1的时间包括切换的信令重建时间和TCP协议的操作时间，因此这一时间要长于表1中的切换时间。MN切换到外地链路时通信中断时间较长，对TCP业务性能的影响也较大。

2.2.2 相同距离不同通信速率
　　图3和图4分别是移动节点距离无线接入点3米处切换回家乡链路和距离无线接入点1米处切换到外地链路时拥塞窗口CWND的变化曲线。移动节点分别以1Mbps、2Mbps、5.5 Mbps和11 Mbps的速率与节点CN进行通信。