1 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 (Internet Protocol) 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 (TCP, Transmission 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 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, 利用基于缓存和转发机制的平滑切换来解决这个问题。另外利用快速切换的方法来降低组件之间的切换时延解决组件延迟的问题。
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
参考文献
[1] 林勇.移动IP概述[J].邮电设计技术, 1995 (7) :27～38.
[2] 邱翔鸥.移动IPv6与移动IPv4技术优势比较[J].高技术通讯, 2001 (8) :45～58.