作者：和令  任三軍  王芙蓉

    隨著Internet及GSM的巨大成功，將二者融合的MobileInternet已成為新的研究熱點。

    為了適應(yīng)Internet移動性，提出以移動ip為代表的宏移動，因其良好的擴展性和適用性獲得廣泛應(yīng)用。然而，對于切換頻繁的個人通信用戶而言，微移動技術(shù)已成為較好的解決方法。文章就目前的微移動協(xié)議進行探討，并比較它們的優(yōu)劣。

    要害詞移動InternetIP微移動快速切換

    無線技術(shù)的發(fā)展將Internet的推廣和應(yīng)用推上一個新臺階。不久的將來，Internet無線接入將比其他接入方式更廣泛。在切換頻繁的無線環(huán)境下，需要策略保持與有線Internet相同的服務(wù)質(zhì)量。目前，使用最廣泛的無線口協(xié)議？？基本移動IP并不足以解決未來無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)需求。因此，對基本移動IP已有一些增強方案，目標是解決網(wǎng)絡(luò)的QoS，其中一項要害技術(shù)就是快速切換。另一些研究者將移動性治理問題分成宏移動和微移動兩部分來完成。宏移動通過移動IP實現(xiàn)，考慮的是Internet不同廣域無線接入網(wǎng)之間的移動性治理問題。微移動要解決的是一個特定的無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的本地移動性治理。為了在最小包丟失率的情況下達到快速切換和減少功耗，必須減少注冊或控制消息的信令，開發(fā)出較好的IP微移動協(xié)議來解決這些性能和擴展性要求。

    1  移動IP簡介

    移動IP在節(jié)點的歸屬網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)引入兩個新的功能實體：歸屬代理（HA）和外部代理（FA），其功能分別集成在歸屬網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的路由器等設(shè)備上。

    移動IP可以保證終端從一個子網(wǎng)移動到另一子網(wǎng)時所有正在進行的通信的連續(xù)性。移動IP通過隧道機制路由到達改變IP地址的移動端的包。HA攔截發(fā)往移動終端（MH）的包，通過隧道發(fā)給可能是FA或MH自己的MH轉(zhuǎn)交地址。然而，對于頻繁快速移動的用戶來說，這并不是一個很好的解決方案。當移動節(jié)點在子網(wǎng)間移動時，需要進行位置更新，即使移動節(jié)點在移動過程中并未與其它節(jié)點通信，移動IP仍然要求移動節(jié)點向HA發(fā)送位置更新消息。當移動節(jié)點數(shù)目增加時（如3G中的MH），位置更新消息所帶來的信令傳輸量是驚人的。當移動節(jié)點的拜訪網(wǎng)絡(luò)與歸屬網(wǎng)絡(luò)之間距離較大時，位置注冊消息的信令時延也將變得非常大。

    2  微移動協(xié)議

    微移動協(xié)議是在切換頻繁的小區(qū)域內(nèi)的移動。IP微移動協(xié)議與移動IP形成互補，以提供快速無縫切換策略。Columbia和愛立信公司提出的蜂窩球、朗訊科技公司提出的切換優(yōu)化無線因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)（Hawaii）、愛立信和諾基亞公司提出的分層移動IP，以及愛立信公司提出的快速切換是IP微移動協(xié)議中的顯著例子。本文將討論蜂窩口、Hawaii、分層移動IP和快速切換的路由及切換機制。

    2.1蜂窩IP

    蜂窩IP支持尋呼和切換技術(shù)。位置治理和切換支持在蜂窩口接入網(wǎng)絡(luò)中整合起來。MH定時發(fā)送數(shù)據(jù)包，刷新主機位置信息，使控制信息最少。蜂窩IP將IP網(wǎng)絡(luò)擴展至無線電話應(yīng)用，它將蜂窩網(wǎng)與IP網(wǎng)結(jié)合起來，通過尋呼和切換技術(shù)，達到低時延切換和有效治理。

    基于MH的主機路由通過所有有MH主網(wǎng)關(guān)的節(jié)點（蜂窩IP節(jié)點），這些節(jié)點通過無線網(wǎng)絡(luò)相連，其中一個通過IP網(wǎng)關(guān)與有線網(wǎng)相連。這些蜂窩IP節(jié)點也可作為無線接入點，每個蜂窩IP節(jié)點有一個上行鄰居和一個下行鄰居。為了減少控制信息，MH周期性發(fā)送數(shù)據(jù)包，以更新位置信息。蜂窩IP通過源數(shù)據(jù)包給主方向返回路徑路由。蜂窩IP節(jié)點檢查源移動數(shù)據(jù)包，以保持一個分布式、逐跳的位置數(shù)據(jù)庫，它是用來將數(shù)據(jù)包路由給MH的。

    在動態(tài)傳輸過程中改變接入點時，需要進行切換。蜂窩IP支持兩種類型的切換機制。蜂窩IP切換應(yīng)通過一種切換算法，以一些包丟失的損失來達到減少切換信令的目的，而非試圖達到零包丟失率。蜂窩IP半軟切換試圖在實際切換前預先通知新接入點。半軟切換減少了包丟失，同時又提供了比硬切換更高的TCP/UDP服務(wù)質(zhì)量。

    2.2Hawaii

    Hawaii協(xié)議基于區(qū)域的策略實現(xiàn)微移動，它通過一個單獨的路由協(xié)議來處理本地移動。特定路徑建立機制用來將主機路由條目安裝到路由器的路由表或移動終端與根區(qū)域路由器間前轉(zhuǎn)代理中，從而支持本地移動。

    Hawaii采用一個單獨的路由協(xié)議來實現(xiàn)本地移動。當進入一個新的FA區(qū)時，MH被分配相應(yīng)的轉(zhuǎn)交地址，MH在這個FA域內(nèi)移動時轉(zhuǎn)交地址保持不變，除非MH又移動到另一個域，不需要HA進行處理。Hawaii節(jié)點處理相應(yīng)IP路由協(xié)議，每個主機路由都加入到繼續(xù)路由表中，以保持移動性路由信息。MH發(fā)送簡明信令消息，創(chuàng)建更新關(guān)于移動的路由登記項。

    在Hawaii中，從MH到根域路由器的下一跳IP地址發(fā)生改變時，需要進行切換。通過改變下一跳IP路由器的路由條目并使下一跳路由器原有的路由條目超時，即可完成路由更新。Hawaii切換時，支持MH監(jiān)聽一個或多個BS。前者采用前轉(zhuǎn)路徑建立策略，在切換過程中，新BS給原BS發(fā)消息，收到消息后，原BS通過新BS與MH之間建立前轉(zhuǎn)路由，因此切換過程中MH可以繼續(xù)接收正在傳送的包。MH有責任處理重復和亂序包；對于后者，MH在過渡時期同時從新老BSC處收包，直到原BS停止前轉(zhuǎn)包，MH同樣需要注重重復包。

    2.3分層移動IP（HMIP）

    HMIP采用一種不同的算法來處理移動IP的登記注冊過程。對FA分級，使登記過程本地化。協(xié)議用MH發(fā)出的登記消息建立從MH到網(wǎng)關(guān)FA路徑中FA之間的隧道。在代表IP上一個單獨路由網(wǎng)絡(luò)的隧道中傳送包。

    MH發(fā)送移動IP登記消息，以更新位置信息，協(xié)議通過這些登記消息建立從MH至網(wǎng)關(guān)FA的相鄰FA間的隧道。通過這些隧道網(wǎng)，把發(fā)往MH的包發(fā)出。這個隧道網(wǎng)可以看作是IP頂上的一個路由網(wǎng)，隧道通過網(wǎng)絡(luò)接入點連接網(wǎng)關(guān)FA和其他FA。

    HMIP采用分級隧道手段，網(wǎng)絡(luò)中FA以分布式方式保持位置信息。只有在登記消息到達網(wǎng)關(guān)FA時，協(xié)議才更新路由。當移動臺到達一個新接入點，它向網(wǎng)關(guān)FA發(fā)送一條控制消息，并產(chǎn)生按照新路徑的下行路由信息。由于HMIP采用單一層次的路由點分層來減少網(wǎng)絡(luò)中移動性治理節(jié)點的數(shù)目，相比其他專為移動性路由設(shè)計的移動協(xié)議而言，產(chǎn)生更高的切換時延。

    2.4快速切換

    快速切換通過與第二層的協(xié)調(diào)耦合，猜測MH的移動，向?qū)⒁苿拥綕撛诘呐R近FA發(fā)送消息的多份備份，因此可以達到低時延。與HMIP類似，快速切換采用分級隧道機制，網(wǎng)絡(luò)中的FA采用分布方式保存位置信息數(shù)據(jù)庫。每個FA讀取包的原目的地址，在條目列表中搜尋相應(yīng)的條目，這些條目由MH發(fā)送的注冊消息產(chǎn)生和保持。假如這條目在它的列表中，它就包含下一級的FA地址。MH地址信息及其下行業(yè)務(wù)路由是由條目列表的序列決定的。

    FA通過向潛在相鄰代理發(fā)多份備份數(shù)據(jù)包，猜測MH的移動。由于切換前已先獲取新接入點的相關(guān)信息，它通過雙向廣播技術(shù)支持將數(shù)據(jù)前轉(zhuǎn)給原FA和新FA。通過確定MH登記消息實現(xiàn)同步綁定，F(xiàn)A增加一個與MH的新綁定。快速切換在切換發(fā)生前猜測MH的運動，因此能夠在第二層連接建立之前完成移動IP切換。這樣，整個切換過程的時延就減少到第二層切換所需的時間。為了提高切換性能，支持雙向廣播的無縫切換擴展等技術(shù)也正在研究中。

    移動IP雖然是一種擴展性良好的宏移動解決方案，但卻造成網(wǎng)絡(luò)過重的信令負荷及較長的信令時延。可以預計，移動IP不能適應(yīng)未來的無線應(yīng)用，它在移動節(jié)點高速運動下的快速切換方面有局限性，低速率的路由和大量消息交換也增加了網(wǎng)絡(luò)負擔。IP微移動協(xié)議正是為了解決上述問題而提出的，它減少了信令開銷，能降低切換時延和包丟失率，從而可提高系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。