（电磁场与微波技术专业论文）cdma20001x和wlan互联互通研究.pdf

c d m a 2 0 0 0 。1x 和w l a n 互联互通研究 c d m a 2 0 0 0 1 x 和w l a n 互联互通研究 摘要 在过去的十年里，移动通信和互联网技术已经改变了通信和信息接 入的方式，从而改变了人们的生活和工作形态。无线移动互联网 ( w i r e l e s sm o b i l ei n t e r n e t ) 的发展已经成为当今全球的重要研发课题 了。 不同的无线接入技术有不同的应用价值，当前的2 5 g 以及未来的 3 g 等无线蜂窝通信应用于全覆盖范围、中等比特率的应用；无线局域 网( w i r e l e s sl a n ) 可用在热点地区，提供局部覆盖范围的、多用户、 宽带无线移动互联网接入，与蜂窝通信完美互补。因此，局部网络覆 盖的、可提供高接入速率的无线局域网和灵活实用、广域覆盖范围的 c d m a 2 0 0 0 1 x 蜂窝网络互联互通，在无线移动互联网的发展上将起到 积极的作用，对这个问题的研究，具有良好的理论意义和实践意义， 且具有广阔的市场前景。 无线蜂窝网络c d m a 2 0 0 0 1 x 和无线局域网w l a n 之间互联互通 能充分利用两者的互补能力，提供更加全面的无线服务。本文针对 c d m a 蜂窝网络和无线局域网现有的互联互通技术的不足，提出了一 种新的基于移动i p 技术的松耦合移动性管理方案，不但实现了 c d m a 2 0 0 0 1 x 网络和无线局域网w l a n 两个无线网络之间的数据通 信的无缝移动，而且实现了两网之间的语音通信的无缝移动，这将有 利于移动通信网路的升级和演迸发展。 关键词： 移动i p ( m o b il ei p ) 、c d m a 2 0 0 0 - 1 x 、无线区域网( w l a n ) 无缝移动( s e a m l e s sm o b i l i t y ) 、切换( h a n d o f f ) 第1 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 s e a m l e s s m o b i l i t y b e t w e e nc d m a 2 0 0 0 i xa n dw l a n a bs t r a c t o v e rp a s tf e wy e a r s ，m o b i l et e l e p h o n ya n di n t e r n e th a v eb e e nc h a n g i n g t h em o d eo fc o m m u n i c a t i o na n da c c e s s i n gi n f o r m a t i o n a si si m p r o v i n gt h e l i f ea n dw o r ke m c i e n c yo fp e o p l e w i r e l e s sm o b i l ei n t e m e th a sb e e no n eo f t h em o s ti m p o r t a n tr di s s u e sa l lo v e rt h ew o r l d d i f f e r e n tw i r e l e s sa c c e s s t e c h n o l o g i e s h a v ed i f f e r e n t a p p l i c a t i o n v a l u e s f o re x a m p l e t h ec e l l u l a rc o m m u n i c a t i o n st h a ti n c l u d ec u r r e n t2 5 g a n dc o m i n g3g e t c m a yp r o v i d ea 1 1 c o v e r a g ea n dm i d b i t sa p p l i c a t i o n s ， w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ( w l a n 、lm a yp r o v i d es h o r t - c o v e r a g el o c a l m o b i l i t y 、m u l t i u s e r sa n db r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s st oi n t e m e tw h i c hc a n b e t t e rc o m p l e m e n tt h ec e l l u l a r t h er e s e a r c ho nt h ec o n n e c t i o no fw i r e l e s s c e l l u l a ra n dw l a nw i l lr e s u l to n ea c t i v ep r o g r e s st ot h ed e v e l o p m e n to f w i r e l e s sm o b i l ei n t e m e t ，h a sb e t t e rt h e o r e t i ca n dp r a c t i c a lv a l u e s ，a n d e x p a n s i v em a r k e t i n gf u t u r e t h ec o n n e c t i o no fw i r e l e s sc e l l u l a rc o m m u n i c a t i o n sa n d 、池a nc a n t a k ef u l l a d v a n t a g e o f e a c ho t h e r ，a n d p r o v i d e s c o n s u m e r sm u c h c o m p r e h e n s i v ew i r e l e s ss e r v i c e f o rt h es c a r c i t yi nt h ec u r r e n ts e a m l e s s m o b i l i t yt e c h n o l o g yo ft h i sa s p e c t ，t h i sp a p e rp r o p o s e s an e wm o b i l i t y m a n a g e m e n ts c h e m eb a s e do nm o b i l ei pt e c h n o l o g y i tw i l lm a k ef o rn o t o n l ys e a m l e s sd a t ac o m m u n i c a t i o n sb u ta l s ov o i c ec o m m u n i c a t i o n sb e t w e e n c d 【a 2 0 0 0 1xa n d 几a n k e y w o r d s ： m o b i l ei p ，a n c d m a 2 0 0 0 1x s e a m l e s sm o b i l i t y 第2 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 第一章：概述 1 1 前言 信息和通信技术( i c t i n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ) 的飞速发展 使得i c t 产业极大的繁荣，它改变了人们的工作、生活的形式。通信在人们的生活 中变得越来越重要，传统的固定通信已经无法满足人们的需求，移动中的通信成为 人们追逐的时尚。 无线局域网( w l a n w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) 网络技术做为传统计算机有 线网络的扩展，成为i c t 产业中无线通信发展的热点之一。w l a n 网络技术的特 点是在小范围内实现移动通信，为多用户提供m b p s 数量级的传输速率。 第三代( 3 g ) 移动通信网络在优化传统的话音业务基础上，也迅速地发展出了 高速移动数据传输业务，并成为近些年的i c t 技术热点之一。c d m a 2 0 0 0 ，1 x 网络 是移动通信行业中发展比较早、技术比较成熟、商用化比较成型的高速数据通信网 络。c d m a 2 0 0 0 一i x 网络技术的特点是在广域范围内实现移动通信，为大量用户提 供百k b p s 数量级的传输速率。 移动计算机技术与移动通信网络技术都已经商用并拥有各自的庞大用户群， 但二种技术都存在着各自的优势和缺点，而它们各自的特点正好存在着互补性。在 对数据传输的支持上，移动计算机技术与移动通信网络技术正朝着同一方向发展， 并且在技术上越来越多地使用了相同的技术；两种网络中用户之间的无缝的互联互 通成为近年的应用需求。 1 2 无线局域网( w l a n ) 的特点 w l a n 作为一种灵活的数据通信系统，正越来越受到运营商和制造商的关 注。 与有线局域网络( l a n ) 相比，w l a n 具有以下优点：安装便捷、使用灵活、 经济节约、易于扩展等。由于其不可替代的优点，w l a n 将会迅速地应用于需要 在移动中联网和在网间漫游的场合，并在不易布线的地方和远距离的数据处理节点 第5 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 提供强大的网络支持。特别是在一些行业，比如：展览、会议、旅游服务、金融服 务、移动办公系统等方面，w l a n 有着非常大的发展机会。 尽管w l a n 具有多方面的优点，发展迅速，但是不可否认，w l a n 自身的局 限性也越来越突出，并制约了其发展速度，包括： 1 w l a n 的覆盖范围较小。一般在室内5 0 米，室外1 0 0 米左右。如果想要实 现漫游功能，必须设置足够多的a p ( a c e e s sp o i n t ) ，即使不考虑成本问题，a p 之间 的相互干扰，也将影响w l a n 的传输质量。 2 不能提供对用户的鉴权认证机制。w l a n 本身仅能提供物理传输层的鉴权 认证，w l a n 目前常用的认证技术包括服务集标识符( s s i d ) 、物理地址( m a c ) 过 滤、e a p 鉴权等。但这些鉴权方式不能满足电信级应用时针对用户的鉴权认证。 3 不能提供针对终端用户的计费机制，这在很大程度上限制了w l a n 电信级 的应用。 1 3c d m a 2 0 0 0 - 1x ( 3 g p p 2 ) 的特点 c d m a 2 0 0 0 一i x ( 3 g p p 2 ) 作为第三代( 3 g ) 移动通信网络技术，已经大规模地投 入商业运营，并拥有大量的用户群。 做为蜂窝移动通信网络，c d m a 2 0 0 0 1 x 网络的优点是显而易见的： 1 实现大区域的覆盖；在中国，几乎覆盖了中国所有的大中小城市，并在不 断地扩大覆盖范围。 2 提供大容量的话音业务；c d m a 2 0 0 0 i x 网络的容量是以千万或亿为单 位，并且还根据用户需求不断地扩大系统容量。 3 提供完善的移动性管理和计费；c d m a 2 0 0 0 1 x 网络是成熟的商业运营网 络，它有着几十年的运营经验，有可靠的互连互通的技术，有完善的计费管理系 统。 4 为大量用户提供数据传输服务。 尽管c d m a 2 0 0 0 i x 网络具有多方面的优点，但是也存在着自身的局限性， 如： 第6 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 1 c d m a 2 0 0 0 1 x 网络建设成本高。投资巨大，通常是以百亿人民币为单位的 投资；并且维护难度大，运营成本高。 2 c d m a 2 0 0 0 一l x 网络提供的几十到一百多k b p s 的突发传输速率，无法满足 连续、高速率、大数据量、多用户共同传输应用的需求。 1 4c d m a 2 0 0 0 1 x 与w l a n 的接入方式 在c d m a 2 0 0 0 1 x 的网络体系中，陆地网络的设备p d s n ( p a c k e td a t as e r v i n g n o d e ) 与p c f ( p a c k e t c o n t r o lf u n c t i o n ) 之间是通过有线连接的。p d s n 为 c d m a 2 0 0 0 1 x 网络的移动用户提供接入服务，移动用户通过p d s n 与a a a 服务 器进行鉴权、计费。移动用户与p d s n 之间建立p p p 连接，p p p 包采用异步h d l c 的组帧方式。 在非独立的w l a n 的网络体系中，a p 与有线网络之间通过无线接入服务器 ( a s ) 相连。a s 完成接入多路无线网络以及有线网络的转发，在实现桥接功能的同 时，提供路由功能，可以通过有线的网口把其它a p 接入到一个统一的网络中，完 成终端用户的认证、计费、授权功能，对无线用户的接入提供多种安全机制。在 a p 与无线网卡之间，遵循的是i e e e8 0 2 1 x 等规范。在a s 与a p 之间，采用的是 p p p o e ( p o i n tt op o i n tp r o t o c o lo v e re t h e r n e t ) 方式。a p 只是作为一个无线与有线之间 的网桥，提供二层的接入能力。 如果将p d s n 与a s 合二为一，不仅在于省去一个网络结点，节约了成本，更 重要的是p d s n 支持大流量、多用户，并且有着完善的鉴权、计费体系，这样正好 弥补了无线局域网的不足。同时，由于用户的p p p 连接信息在p d s n 中保存，这 也为w l a n 与c d m a 2 0 0 0 1 x 之间的无缝切换提供了可能。 1 5c d m a 2 0 0 0 - 1 x + w l a n 的优势 c d m a 2 0 0 0 1 x 与w l a n 两种网络有效结合，一方面将充分发挥w l a n 本身 固有的特点：在w l a n 覆盖的范围内，可以为用户提供比目前c d m a 2 0 0 0 1 x 更 高的带宽；另一方面，c d m a 2 0 0 0 i x 网络的覆盖范围广，将填充以往w l a n 覆 盖的空白区，同时c d m a 2 0 0 0 i x 完善的鉴权与计费体系又很好地弥补了w l a n 在这些方面的不足。这样，不仅能推动c d m a 2 0 0 0 1 x 业务的发展，也可促进 w l a n 业务的推广，使二者互为补充，为用户带来更好的移动互联网体验。 第7 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 - 1x 和w l a n 互联互通研究 目前包括摩托罗拉、北电、中兴、思科在内不少厂商提出了相关的解决方 案，将更好地推动移动互联网的发展。 1 6 移动lp 技术实现了三层移动性 c d m a 2 0 0 0 1 x 与w l a n 网络的整合应该主要体现在下面两个方面： 1 在两种模式下，用户的身份是惟一的，即用户可以在w l a n 模式下使用其 在c d m a 2 0 0 0 1 x 网络中的认证和计费。 2 w l a n 和c d m a 2 0 0 0 1 x 在用户的无线接入层面上互相补充，但用户进行 数据呼叫时在网络层面上应保持协议的一致性，并保证两种模式下的平滑切换。 “移动m 技术”在o s i 的第三层提供了连续通信的解决方案 思科提出的w a l n 与c d m a 2 0 0 0 1 x 整合的网络连接方面，其基本出发点是 充分发挥c d m a 2 0 0 0 1 x 网络的分组域功能，在热点地区部署w l a n 来对 c d m a 2 0 0 0 1 x 形成有效的补充。热点地区的w l a n 网络可使用户通过传统 i e e e 8 0 2 1 1 的a p 接入到a z r ( a c c e s sz o n er o u t e r ) ，a z r 应具有m o b i l ei p 的 f a ( f o r e i g na g e n t ) 功能，在c d m a 2 0 0 0 - 1 x 和w l a n 整合网络中、在逻辑上处于 与p d s n 同样的位置，起到同样的的功能。 但要在w l a n 中开通m o b i l ei p 服务，实现移动用户从w l a n 所覆盖的区域 移动到w l a n 所不能覆盖的区域时，c d m a 2 0 0 0 1 x 无缝地接管用户的数据，从 而实现业务的不中断，这就需要在w l a n 网络中增加移动的功能，而目前 w l a n 中的a p 尚不能支持m o b i l ei p 的功能，这就需要在w l a n 网络中增加能够 实现m o b i l ei p 的设备，我们将这种设各称为a z r ，由它来实现m o b i l ei p 中的 f a ，从而实现m o b i l e i p 的功能。a z r 可采用的平台包括：c i s e o1 7 0 0 、c i s c o 2 6 0 0 、c i s c o3 6 0 0 、c i s c o7 2 0 0 、c i s c o7 5 0 0 ，i o s 版本为1 2 0 或更高。 和p d s n 中的p r o x yi p 一样，对于不支持m o b i l ei p 的用户，可采用a z r 上 的p r o x y i p 的功能，来实现m 0 b i l e 口功能。 可以预见，w l a n 和c d m a 2 0 0 0 1 x 的推出，必将成为数据业务领域新的亮 点。而两网的统一，不只是终端的统一，其相近的接入方式，为其网络接入设备的 第8 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1 x 和w l a n 互联互通研究 合二为一提供了足够的保证。反过来，网络接入设备的合二为，又将作为新业 务、新服务的基础，带来无限商机。 本文研究的方向就是利用移动i p 技术实现w l a n 网络和c d m a 2 0 0 0 1 x 网络 两个无线网络之间的数据通信的无缝移动；并且实现在两个网络之间的话音业务的 无缝移动；这种方向符合社会的需求，同时具有理论意义与实践意义，并且市场前 景广阔。 第9 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1 x 和w l a n 互联互通研究 2 1 移动ip 2 1 1 移动l p 综述 第二章：关键技术 i e t f ( i n t e m e t 工程任务组) 为了适应社会需求，制定了移动i p ( m i p m o b i l e 口) 协议，从而使i n t e r n e t 上的移动接入成为可能。 目前i e t f 的移动m ( m m ) 技术规范主要包括：r f c 2 0 0 2 ( 移动口协议) 、 r f c 2 0 0 3 ( i p 内的m 封装) 、r f c 2 0 0 4 ( i p 内的最小封装) 、r f c l 7 0 1 ( g r e 封装) 、 r f c 2 0 0 5 ( 移动口的应用) 、r f c 2 2 9 0 ( 用于p p pi p c p 的移动i p v 4 配置选项) 。 移动m 主机在通信期间可能需要在网络上移动，主机的口地址也许会经常发 生变化。若采用传统方式，口地址的变化会导致通信中断。为解决这一问题，移动 口技术引用了处理蜂窝移动电话呼叫的原理，使移动节点采用固定不变的i p 地 址，一次登录即可实现在任意位置上保持与i p 主机的单一链路层连接，使通信持 续进行。 移动m ( m m ) 解决方案，使用隧道技术将移动用户口数据包转发到用户当前 的移动位置，该隧道对用户的透明性使得移动可以不改变上层的协议，而单独 在d 层次支持用户移动性。 作为网络层协议，移动口与承载技术没有关系。其实，与底层的链路特性无 关也是口协议的设计宗旨之一。 使用移动口技术的移动节点可以从一种承载移动到另一种承载上，同时保证 p 地址不换，p 传输不断。我们将这种在不同承载间移动又仍然保持传输不断的 功能称为移动节点的异质移动功能( h e t e r o g e n e o u sm o b i l i t y ) ；与此相对应移动节点 从一条链路移动到另一条相同媒介的链路上，并保持连接，被称作同质移动功能 ( h o m o g e n o u sm o b i l i t y ) 。 第l o 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 现有的技术，如：g p r s 、8 0 2 1 1 等等只提供同质移动功能。它们只允许移动 节点在本网络内部移动，而不能在采用不同媒介的网络间提供移动功能。移动 i p ( m i p ) 贝i 实现了异质移动功能，即不同媒介的网络间的移动功能。 移动网络终极的目标是为用户提供多业务的、不间断的、跨介质的端到端的 访问。在传统的移动话音业务已经实现了在同质媒质网络中的端到端解决方案，为 了进行一个实现异质媒质网络的网络层的端到端解决方案，需要借助移动i p ( m i p m o b i l ed ) 来实现这一点。 移动i p ( m i p ) 是c d m a 2 0 0 0 网络中的一种分组业务模式。m i p 借助了数据网 络中的p 隧道技术，使移动台( m s ) 在移动过程中保持单一地址，使得连接和传 输不断，从而实现了第三层的移动性。无线移动网络技术加上网络层的移动口技 术，达到了不间断的、跨介质的端到端的访问，真正地实现了p 移动。 2 1 2 移动i p 网络结构 基于移动口的c d m a 2 0 0 0 分组数据网的基本网络结构如图2 1 1 所示。 图2 1 1 实现移动p 业务的基本网络结构示意图 移动i p ( m i p ) 的分组域网络交换系统包括p d s n 、a a a 、h a 和f a 。 归属代理( h a h o m ea g e n t ) ：是指位于移动节点归属链路( h o m eu n k ) 上的路 由器，它至少有一个接口在归属网络上。当移动节点离开归属网络时，它负责把发 往移动节点的分组通过隧道转发给移动节点，并且维护移动节点当前位置的信息。 外地代理( f a f o r e i g na g e n t ) 是指移动节点当前所在网络上的路由器。它向 已登记的移动节点提供路由服务。当使用外地代理转交地址时，外地代理负责解除 第1 l 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 原始数据包的隧道封装，取出原始数据包，并将其转发到该移动节点。对于那些由 移动节点发出的数据包而言，外地代理可作为已登记的移动节点的缺省路由器使 用。 p d s n 除了具有路由功能外，还应增加外地代理( f a f o r e i g na g e n t ) 的功能， 负责提供隧道出口，并将数据解封装后发往移动台。 a a a 服务是选用了r a d i u s ( r e m o t ea u t h e n t i c a t i o nd i a l i nu s e rs e r v i c e ) 协议来 实现，因此a a a 服务器在实现的网络中是r a d i u s 服务器；r a d i u s 服务器用于 在建立呼叫时，对m s 进行鉴权和授权；以及在呼叫过程中，采集计费数据。 移动p 的协议模型分为控制平面和用户数据平面，分别如图2 1 2 和图2 1 3 所示。 im i p ，争1 ，? ，移：i ? t 托，能毪2 ：7 ，。管4 。材 一m i pl i k e i i i k e i m i p l ， i u d p l 二 i u d f ll ij d p l | 铭4 + 弧铲，7 币q 撕心* ，；? “? 、 帜 i i p li i i ， i 豳鹚鲤 懿日一 麟蒸萨鍪劁 黝一 d l l d l l l a ( i l ia c l m a in 赢1 r pr p u ” i ( d m ai x l j ) m i x l p ll i ) 1 ，l i p l lii q + i m 5r np b 5 n f ah a 图2 1 2 移动口i + 1 络控制平面协议参考模型 移动p 网络控制平面用来实现移动口，并在移动母数据使用过程中进行控 制。“m p ”是m s 与h a 之间建立的移动口的控制信令；m s 的口地址由h a 进行 分配，因此h a 与m s 都具有“m p ”控制信令，p d s n f a 做为m s 发送m 口信令的 接入点，也具有m 控制信令功能；m s 的m 地址在h a 的控制范围内有效；h a 通过隧道技术解决移动问题。 i k e ( i n t e m e tk e ye x c h a n g e ) 用于i ps e c 协议的安全参数协商。i k e 协商的安全 参数包括加密及鉴权算法、加密及鉴权密钥、通信的保护模式( 传输或隧道模式) 、 密钥的生存期等。i k e 将这些安全参数构成的安全参数集合称为安全关联( s e c u r i t y a s s o c i a t i o n ，简称s a ) 。i k e 还负责这些安全参数的刷新。 “m 口”控制信令在传输层选用u d p 传输协议，下层通过口承载；口包通过 p p p 协议，建立m s 到p d s n 之间的点到点的连接；p d s n 支持f a 功能，并先终 第1 2 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 结p p p 连接，并向h a 发送m s 的连接请求，建立移动i p 连接；p d s n f a 与h a 之间的连接是通过口网络进行互连，并通过i ps e c 实现安全保护。 m sr np d s n f a 图2 1 3 移动i p 网络数据平面协议参考模型 移动i p 网络数据平面是用来实现移动p 的数据传输。m s 与h a 之间建立移 动口连接后，事情已经变成了p 之间如何完成通信。在p d s n 上有多个层次的i p 地址：首先，是与m s 、h a 同层的业务通信p 地址，用于移动网络的业务通信， 移动i p 就是指这一层的p ，它可以在h a 的控制范围内，位置移动而通信又保持 不断。其次，是i p i ps e c 层的i p 地址，用于与h a 通信的承载，高层的口包被通 过隧道协议封装入i p i ps e c 包。移动i p 正是通过这些隧道来实现的i p 层的移动 性。p d s n f a 与h a 之间的连接是通过i ps e c 实现安全保护。 最后，是r p 接口的婵地址，用于r - p 接口上的通信承载。 2 1 3 移动i p 工作机制 移动i p ( m i p ) 的工作流程可以大致分为下述五个部分： 1 、归属代理( h a ) 和外地代理( f a ) 不停地向网上发送代理通告( a g e n t a d v e r t i s e m e n t ) 消息，以声明自己的存在。移动节点接到这些消息，确定自己是在 注册地网络( 归属网络) 还是访问地网络( 外地网络) 上。 如果移动节点发现自己仍在归属网络上，即收到的是归属代理( h a ) 发来的消 息，则其操作与固定主机一样，不启动移动功能。 第1 3 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1 x 和w l a n 互联互通研究 2 、如果是从外地重新返回到归属网络时，则向归属代理( h a ) 发出“注册取消” 的功能消息，声明自己已回到归属网络中。 如果移动节点检测到它移动到外地网络中，它则获得一个转交地址( c o a ) ，这 个地址有两种类型：一种是外地代理( f a ) 的口地址；另一种是通过某种机制为移 动节点暂时分配的网络地址，也即一个新的i p 地址。当移动到外地网络的移动节 点得到转交地址之后，移动节点要向归属代理发起注册流程 3 、如果移动节点是移动到外地网络时，移动节点向归属代理( h a ) 发出“注册 请求”消息，表明自己已离开归属网络，把所获的转交地址通知归属代理。注册完 毕后，归属代理( h a ) 会建立一个移动列表，建立与移动节点( m n ) 当前位置的映射 关系；外地代理( f a ) 也会建立一个访问者列表，建立移动节点与归属代理映射关系 4 、当移动节点接收数据包时，所有发往移动节点( m n ) 的数据包将由归属代理 ( h a ) 经过“口隧道”发往外地代理( f a ) ( 如使用第一类转交地址) 或移动节点本身( 如使 用第二类转交地址) ，外地代理收到后，再把数据包转给移动节点。这样，即使移 动节点已由一个子网移到另一个子网，移动节点的数据传输仍能继续进行。 5 、当移动节点发送数据包时，移动节点发往外网服务器的数据包按一般的m 路由方法送出，不必通过归属代理。 在介绍整个m 工作流程当中，有必要强调一下代理发现、位置登记、隧道 技术等三个重要步骤： 1 、代理发现( a g e n td i s c o v e r y ) 为了随时随地与其他节点进行通信，移动节点必须首先找到一个移动代理。 移动i p ( m i p ) 定义了两种发现移动代理的方法：一是被动发现，即移动节点等待本 地移动代理周期性地广播代理通告报文；二是主动发现，即移动节点广播一条请求 代理的报文。移动i p ( m i p ) 使用扩展的“i c m pr o u t e rd i s c o v e r y 机制作为代理发现 的主要机制。 要注意的是，使用以上任何一种方法都可使移动节点识别出移动代理并获得 转交地址，从而获悉移动代理可提供的任何服务，并确定其连至注册地网络还是访 问地网络上。使用代理机制发现可使移动节点检测到它何时从一个p 网络( 或子网) 漫游( 或切换) 到另一个口网络( 或子网) 。 第1 4 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 所有移动代理( 不管其能否被链路层协议所发现) 都应具备代理通告功能，并对 代理请求作出响应。所有移动节点必须具备代理请求功能，但是，移动节点只有在 没有收到移动代理的代理通告，并且无法通过链路层协议或其他方法获得转交地址 的情况下，方可发送代理请求报文。 代理发现由两条简单的消息构成。 第一条消息是代理通告消息( a g e n ta d v e r t i s e m e n t ) 。代理( 归属、外地) 利用这 个消息向移动节点宣布它们的功能。 当一个节点在一条链路上被配置成归属代理或外地代理，或同时被配置成这 两者时，它就在这条链路上广播或组播代理通告消息，这使得连到这条链路上的移 动节点可以判定该链路上是否有代理存在。如果有，则判定它们的标识( 口地址) 和 功能。 第二条消息是代理请求消息( a g e n ts o l i c i t a t i o n ) 。 当移动节点没有耐心等待下一个周期发送的代理通告消息时，它可以发送代 理请求消息。这个消息的唯一目的就是让链路上的所有代理立即发送一个代理通告 消息。有些时候，移动节点快速地切换链路，而代理发送广播消息的频率相比而言 就太慢了，这时代理请求消息就非常有用了。 移动i p ( m i p ) 定义的代理请求消息与i c m p 中路由器请求消息几乎一模一 样，只是有一个区别，即代理请求消息中的i p 包的生存时间域必须置成“1 。 2 、位置登记( r e g i s t r a t i o n ) 移动节点必须将其位置信息向其归属代理进行登记，以便被找到。在移动 i p ( m i p ) 技术中，进行位置登记的一个重要前提就是首先要判断移动，这就涉及到 移动检测技术。 移动检测的第一种方法是利用代理通告消息中i c m p 路由器广播部分的生存 时间域。 这个域告诉移动节点，每过多长时间它就可以从同一个代理那里收到一个广 播( 即代理通告) 。由于广播的消息有可能丢失，特别是在较容易出错的无线链路 上，因此，归属代理( h a ) 和外地代理( f a ) 通常更频繁地发送广播，根据 r f c2 0 0 2 】 中建议，大约比生存时间域中标示的要快二倍。 第1 5 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 如果一个移动节点( m 在生存时间域规定的时间内没有收到来自代理的代理 通告消息广播，那么移动节点就可以认为它已移动到另一链路上了，或那个代理已 经坏了。无论怎样，移动节点都要向下一个发来代理通告消息的外地代理注册，如 果没有收到任何代理通告消息广播，它就发出一个代理请求消息去询问。 移动检测的第二种方法是利用网络前缀。 假设移动节点( m n ) 向某条链路上的外地代理注册了，同时它又记录了发现那 个外地代理所用的代理通告消息。假设移动节点又收到了来自另一个外地代理的代 理通告消息，移动节点必须判定它收到的两个通告消息是否来自同一条链路。如果 是，它就不必再向新的外地代理注册了；如果不是，即代理通告消息来自另一条链 路，移动节点就肯定改变了位置，因此需要向在新链路上的外地代理进行注册。 如果移动节点( m n ) 连到了一条链路上但却收不到任何代理通告消息( 即使在发 送了一串代理请求消息后也不行) ，那么它可以想办法进行通信。它可以假设正连 在它的归属地链路上，而它的归属代理又正好有故障了( 否则，它会发送代理通告 消息) 。这时，移动节点只需简单地按它在归属链路上那样进行通信就可以了。 如果缺省路由器没有应答，那么移动节点可以认为它正连在一条外地链路 上。这时，移动节点可以设法通过动态主机配置协议( d h c p d y n a m i ch o s t c o n f i g u r a t i o np r o t o c 0 1 ) r f c2 1 31 】服务器得到一个地址，如果成功了，移动节点就 可以将这个地址作为配置转交地址，并向它的归属代理注册。 如果d h c p 服务器没有应答，那么使用移动节点的人可以为它手工配置一个 p 地址作为配置转交地址( c o a ) 。如果还不行，那么这个移动节点( m n ) 就无法工 作了。 依不同的网络连接方式，位置登记有两种不同的登记规程。一种是通过外地 代理进行登记。即移动节点向外地代理发送登记请求报文，外地代理接收并处理登 记请求报文，然后将报文中继到移动节点的归属代理；归属代理处理完登记请求报 文后向外地代理发送登记答复报文( 接受或拒绝登记请求) ，外地代理处理登记答复 报文，并将其转发到移动节点。另一种是移动节点直接向归属代理进行登记，即移 动节点向其外地代理发送登记请求报文，外地代理处理后向移动节点发送登记答复 报文( 接受或拒绝登记请求) 。登记请求和登记答复报文使用用户数据报协议( u d p ) 进行传送。当移动节点收到来自其归属代理的代理通告报文时，它可判断其已返回 第1 6 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 到归属网络。此时，移动节点应向归属代理撤销登记。在撤销登记之前，移动节点 应配置适用于其归属网络的路由表。 移动节点向归属代理注册有以下的功能： 1 ) 移动节点可以通过注册得到外地网络上的外地代理的路由服务。 2 ) 移动节点可以通知归属代理它的转交地址( c o a ) 。 3 ) 可以使一个要过期的注册重新生效。 4 ) 移动节点在回到归属网络时要进行注销。 5 ) 同时注册多个转交地址，归属代理将送往移动节点注册地址的数据包通过 隧道送往每个转交地址。 6 ) 可以在注销一个转交地址的同时保留其他转交地址。 7 ) 在不知道归属代理地址的情况下，移动节点可以通过注册动态地得到一个 可能的归属代理的地址。 m p 的注册过程在代理搜索之后。当移动节点发现它连在归属网络时，它就 向归属代理注销，并开始像固定主机或路由器那样进行通信，即不再启用m i p 功 能。 当移动节点发现它连在一条访问地网络上时，它就得到一个转交地址，并通 过外地代理( 如果在访问地网络上有一个访问地路由器的话) 向归属代理注册这个地 址。转交地址( c o a c a r eo f a d d r e s s ) 是指当移动节点离开归属链路后，它被赋予 的反映其当前链路接入点的i 临时地址。 注册过程包括移动节点和它的归属代理之间一次注册请求和注册应答的交 互，可能还会牵扯到一个外地代理。三种可能的注册流程如下： 1 ) 移动节点用外地代理转交地址注册在一条外地链路上。 2 ) 移动节点用自身配置的转交地址注册在一条外地链路上( 可能在外地链路上 没有外地代理) 。 3 ) 移动节点在回到归属链路后进行注销。 第1 7 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 移动节点发送一条注册请求消息启动注册过程。有时注册请求消息直接发给 了移动节点的归属代理；有时，它要通过一个外地代理；这个外地代理要检查注册 请求消息，如果没有什么不对的地方，它就将消息转给移动节点的归属代理。 归属代理收到注册请求后向移动节点返回注册应答，告诉移动节点注册是否 成功。归属代理发送的注册应答经过的路径与发起这个应答的注册请求路径正好相 反。 如果移动节点在规定的时间内没有收到注册应答( 这个时间由它的注册请求决 定) ，它就多次重发注册请求消息，直到收到一个应答或超时。根据协议的设计原 则，移动节点每两次重发之间的时间间隔要比上一次重发间隔长，直到重发时间间 隔达到预先设定的最大值。 移动节点频繁的位置切换会引发大量的注册信息，对这种频繁切换的问题有 两种解决办法：一种是利用数据链路层机制；另一种采用移动i p ( m i p ) 提供的多重 绑定能力。 第一种解决方案，可以引入二层的移动管理能力解决三层的频繁注册问题， 类似于t c p i p 原理中介绍的网桥的概念和作用。 第二种解决方案，采用移动i p ( m i p ) 的多重绑定能力来减少注册次数。移动节 点将注册请求消息中的s 比特置1 ，通知归属代理它希望对一个特定的转交地址进 行绑定，而保持当前别的绑定不变。例如，如果移动节点对第一条链路上的转交地 址进行了注册，然后又注册了在第二条链路上的转交地址，它的归属代理就会有两 个有关该移动节点的绑定，对两个转交地址分别有一个绑定。 送往移动节点注册地址的数据包被归属代理截获，并通过隧道送到它的转交 地址。归属代理为移动代理注册的每一个转交地址制作了一份数据包的拷贝，并通 过隧道分别送往各个绑定的转交地址。 在r f c 2 0 0 3 中规定，为了实现在p 数据包中封装作为净负荷的原始p 数据 包，需要在原始数据包的现有包头前插入一个外层p 包头。外层包头中的源地址 和目的地址分别标识隧道的两个边界节点。内层口包头( 即原始口包头) 中的源地 址和目的地址则分别标识原始数据包的发送节点和接收节点。除了减小t t l 值之 外，封装节点不改变内层的p 包头。内层口包头在被传送到隧道出口节点期间保 持不变。从而使原始p 数据包原封不动地转发到处于隧道终点的转交地址。 第1 8 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1 x 和w l a n 互联互通研究 使用r f c 2 0 0 4 定义的口内最小封装有一个前提条件，就是当原始数据包被分 片时，不能使用这种封装技术，也就是说，数据包在封装之前不能被分片。因此， 对m i p 技术来讲，最小封装技术是可选的。为了使用最小封装技术来封装数据 包，m i p 技术需要在原始数据包经修改的i p 包头和未修改的净负荷之间插入最小 转发包头。显然，这种最小封装技术比r f c 2 0 0 3 定义的封装技术节省开销。 当拆装数据包时，隧道的出口节点将最小转发包头的字段保存到i p 包头中， 然后移走这个转发包头。 在拜访网络工作的移动节点可以直接使用路由的方法和对端通信，将口数据 包发往对端，这在理论上是没有问题的，因为因特网是按照目标口地址路由i p 数 据包的。 但是，为了限制源口欺骗攻击的发生，网络上很多路由器限制了非本网段源 口地址数据包的通过，这就使得口数据包的反向直接传送出现问题。该问题可以 通过反向隧道技术加以解决。 3 、隧道技术( t u n n e l i n g ) 当移动节点在外地网络时，归属代理需要将原始数据包转发给已登记的外地 代理。这时，归属代理使用口隧道技术，将原始p 数据包( 作为数据) 封装在转发 的m 数据包中，从而使原始i p 数据包原封不动地转发到处于隧道终点的转交地址 处。在转交地址处解除隧道，取出原始数据包，并将原始数据包发送到移动节点。 当转交地址为驻留主机的转交地址时，移动节点本身就是隧道的终点，它自身进行 解除隧道，取出原始数据包的工作。 第1 9 页共5 8 页 c d m a 2 0 0 0 1x 和w l a n 互联互通研究 2 2c d m a 2 0 0 0 1 x 蜂窝网络 2 2 1c d m a 2 0 0 0 1x 系统简介 为了统一移动通信系统的标准和制式，以实现真正意义上的全球覆盖和全球 漫游，并提供更宽带宽、更为灵活的业务，国际电信联盟( i n t e r n a t i o n a l t e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，i t u ) 提出了i m t 2 0 0 0 的概念。i m t 2 0 0 0 支持的网络称 为第三代移动通信系统，简称为3 g ，它将支持速率高达2 m b p s 的业务，而且业务 种类将涉及话音、数据、图像以及多媒体等业务。 经过多年