移动IP的快速切换技术分析

1、移动 IP 的快速切换技术分析摘 要:CDMA网络中移动IP的快速切换技术，是目前移 动通信领域研究的热点之一。随着网络技术和无线通信设备 的迅速发展 ,人们迫切希望能够随时随地从互联网上获取信 息,而移动 IP 就是为了解决这种需求而产生 ,有很好的发展前 景,但移动 IP 作为一项新技术 ,本身也会存在一些问题。本课 题首先介绍了移动IP起源和定义，阐述了移动IP的工作原理 和它在工作中所用的一些关键技术 ,以及移动 IP 的一些特点 从这些方面对移动IP技术作了较详细的分析，通过对移动IP 在CDMA网络中工作的简单结构以及过程的研究 ，发现移动 IP在注册过程中所产生的延迟会带来通信中

2、断或者分组数据 丢失等问题 ,不能满足实时业务以及敏感业务的要求,因此快速切换技术将成为解决移动性问题的热点 ,在最后一章中介 绍了在移动 IP 工作过程中减少延时和丢包率的一些切换方 法。关键词 :移动 IP CDMA 快速切换中图分类号 :TN92 文献标识码 :A 文章编 号: 1672-3791(2011)05(b)-0005-011 本课题的研究背景移动发展通信发展的目标是实现宽带化 ,智能化和个人化,使数据话音多媒体信息等能够在统一的网络平台上高速 接入 ,在移动环境下提供网络服务是第三带移动通信的主要 特征 ,第三代移动通信的核心网络采用宽带IP（InternetProtocol

3、）网，这为移动IP技术在3G（第三代通信技术）系统中的 发展提供了契机。对于已经实现的全IP的CDMA网络来说，为了实现保证TCP/IP各种业务在移动环境中的使用 必然要 引入移动 IP 协议来达到移动主机在不断改变接入网络的状 态下还能够保持原来的通信的目的。但是，移动IP作为一项发展中的技术，必然存在着缺陷，通 过对移动 IP 的工作原理可以发现 ,这项技术的应用会带来切 换问题。切换问题是指从 MH 离开原先的外地网络开始 ,到 HA接收到MH的新的注册请求为止的这段时间内，由于HA（本地代理）不知道MH（移动节点）的最新的CoA转交地址），所以 它仍然将属于 MH的IP包通过隧道发送到

4、原先的外地网络，导致这些IP包被丢弃，使得MH与CH间的通信受到影响，特别 切换频繁或者从 MH到HA的距离很远时，这种情况更加严重。 整个切换的过程可以分为 2 个阶段。（1）移动检测阶段 ,在这个阶段中 MH 需要进行移动检测 以判断自己是否更换了接入的子网 ,这段时间称为移动检测 时延。（2）重新注册阶段 ,在这个阶段中 MH 判断出发生移动之 后，从MH向HA发送注册请求，到HA收到请求为止的这段时间,其长短取决于 MH到HA的距离。完成上述的 2个阶段 后,MH可以与CH继续通信，但是在这段时间内的丢包可能会 与高层协议相互作用 ,进一步恶化通信性能 ,最典型的是和传 输控制协议(T

5、CpTransmission Control Protocol)的相互作用。 TCP是目前Internet中事实上的可靠传输协议的标准，它的一个基本假设是所有的丢包都是由网络拥塞引起的,每次检测到丢包，TCP都要启动相应的拥塞控制机制。这个假设在固定 网络中工作的很好 ,但是在 Mobile IP 环境下 ,这个假设就不成 立，由切换导致的丢包和时间延迟会使得TCP连接的中断时间更长,使TCP性能恶化。会导致通信中断等情况，严重影响了通话的质量。所以，移动IP切换过程中所引发的问题是目前迫切需要 解决的问题 ,因此代表着低延时和低分组包丢失率的快速无 缝切换技术已经成为解决移动性问题的热点。2

6、 本课题研究的意义从3G提出到现在，国际上发展3G的呼声一直很高，但3G 仍不能进入商用化实施阶段。制约3G发展的因素有很多，首先 3G 标准形成过程相当漫长。 3G 系统 IMT-2000 系列标准的 形成就经历了 16 年的漫长过程。而它的技术体制仍存在缺 陷,IMT-2000系列标准至今仍然存在一些有违初衷不尽人意 之处 ,从信息通信技术的特点与发展趋势来分析,IMT-2000 技 术体制存在没有统一制式、不适应因特网发展的缺陷。目前 IMT-2000 的接入网有 5 种技术体制 ,核心网有 3 种技术体制 , 都没有统一制式 ,而且其系列建议与主流技术都不适应因特 网的发展需求。从当前

7、国际上 3G 的形势来看 ,在产业发展上 也出现了很多问题 ,比如 3G 标准版本太多 ,更新过于频繁 ,技 术和市场也并不是非常成熟。通过对移动通信技术所进行的了解 ,发现通信业务发展 仍然面临着许多困难和挑战 ,但顺应市场和用户需求 ,业界已 经在努力解决这些问题。现有的 2G/2.5G 无论是频谱资源还 是技术支持能力 ,都将难以满足数据业务大发展的需要。 所以 移动数据业务将是一个长期的发展过程,同时也必然会迎来其高速增长和快速发展的时代。 随着信息通信业的迅速发展 移动通信已经被越来越多的用户所接受。 其中 CDMA 以其在 覆盖、功率以及平滑演进等诸多方面的技术优势 ,已经成为当

8、前世界主要的移动通信技术制式之一。 CDMA 技术的快速发 展对推进3G的实现有很大的帮助作用，而目前CDMA技术目 前还处于 2.5G 阶段 ,对其进行研究还是有一定现实意义的。3 本课题所研究的内容通过对移动 IP 切换过程的了解可以知道 ,在切换过程中,MH与CH间的通信会受到影响。(1)一些数据包会丢失 ,同时与上层协议之间的相互作用 可能会使情况恶化 ,甚至使通信中断(2)注册过程中产生大量的开销,比如注册请求以及应答消息 ,消耗网络的带宽资源和计算资源。特别是当切换频繁或者从MH到HA的距离很远时，这2个问题更为突出。所以降低切换的时延和减少切换时丢包的 数目是切换中的2个关键的问题。因此，需要在移动IP中引 入无缝切换 (即低延时和低掉包率 )技术来解决以上问题 ,但移 动IP并不支持无缝切换，为此，本课题提出了一些改进方案，来 增强其性能。这些改进方案都以移动IP为基础，通过微小改进，利用无缝切换技术来解决移动IP在切换过程中会产生延时过大和分组包丢失的问题 ,针对分组包丢失的问题 ,利用基 于缓存和