移動IP技術應用的展望

2019-11-03 09:06:40

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供稿：網友

呂文輝1 崔國升2 劉忠華2

1 廣東移動通信有限責任公司韶關分公司

2 中國通信建設北京咨詢設計有限公司

　　摘要本文從介紹移動ip技術的概念入手，闡述了移動IP技術發展的客觀必然性，討論了3G時代移動IP技術的應用將展示出其獨特魅力，未來的4G時代，移動IP更將成為應用極其普及的主流技術。

　　關鍵詞移動IP技術移動通信 IP 3G 4G

　　當今世界，飛速發展的IT產業中，最引人注目的當屬移動通信和互聯網業務，移動通信網和互聯網編織的天羅地網，使人深感世界之大，莫非“網”土。移動通信技術和IP網相融合的結晶——移動IP技術，更是容納了全球通信領域業務。本文從以下幾個視角著眼，探討一下移動IP技術在未來時期的應用前景。

　　1 移動IP技術的概念

　　移動IP技術從廣義上講，就是移動通信技術和IP技術的有機結合，即移動通信網和Internet網的融合，它不只是簡單的疊加，而是一種深層的融合。即對IP協議進行擴展，支持終端的移動性,擁有固定的IP地址，而且不論移動到什么地區或者通過什么方式連接到Internet上都是如此。簡單說來，移動IP是一種計算機網絡通信協議，它能夠保證計算機在移動過程中，在不改變現有網絡IP地址、不中斷正在進行的網絡通信及不中斷正在執行的網絡應用的情況下，實現對網絡的不間斷訪問。移動IP的首要目標就是解決節點的移動性問題。傳統的IP選路機理只適用固定主機的路由管理，而移動節點的路由是一種動態路由，因此，移動數據網中的移動性管理必須具備對移動節點動態鏈路上的管理機制。目前使用三種隧道技術，即IP的IP封裝、最小封裝和通用路由封裝來解決移動節點的移動性問題。目前實現的技術主要有兩種，第一種方法是RFC 2002+區域注冊形成層次化的FA樹狀結構。這種方法由HUT進行了實施，該項目是作為學校的軟件工程課的一個題目逐步擴展而來，形成了Lifix!Go商品化方案。第二種方法是RFC 2002+路由優化，這種方法的優勢在于升級容易，即IPv4狀態下的HA、FA、MN, CN已經是IPv6下的工作方式，只要加入IPv6的支持即可完成。使用PC機、筆記本電腦不受固定位置的限制，可移動、漫游等上網，已越來越明顯的成為人們的廣泛愿望和業務需求。

　　由于移動IP技術的應用有著廣闊前景，它的開發已成為業界研究的熱點，此前，一些相關規定也相繼出臺，許多商家已經出臺了應用技術方案和設備，移動IP的應用已經悄然開始。

　　2 移動IP技術的產生與發展是通信發展的客觀必然

　　2.1 市場的驅動

　　移動通信和Internet以其市場潛力最大、應用領域最廣、吸納用戶最多而成為兩大支柱產業。全球移動用戶已超過10億，我國移動用戶已躍居全球第一,預計至2004年底用戶數將達到3億；全球互聯網用戶已超過6.65億，我國互聯網用戶突破5450萬，僅次于美國和日本，居世界第三。目前兩網用戶仍顯高速增長趨勢。預計到2004年全球移動互聯網用戶達4300萬，2006年后，移動互聯網用戶將占移動用戶的50%。其前景之誘人，令業內運營商、設備制造商、內容供應商、技術開發商、接入服務商和工程設計安裝業頓感商機無限，紛紛投入。誰把握住商機，誰就擁有財富。由此可見，巨大的市場需求，是移動IP技術發展的第一動力。

　　2.2 技術的驅動

　　移動通信技術發展的目標是實現寬帶化、智能化、個人化。使無線語音、數據、圖像、多媒體信息、網上娛樂等能夠在一個統一的網絡平臺上高速接入。在移動環境下提供因特網服務正是第三代移動通信系統的主要業務特征。ITU在IMT-2000中規定，第三代移動通信以IP網絡作為核心網絡，必須支持IP分組業務，美國T1、日本ARIB、TTC、歐洲ETSI、韓國TTA以及UMTS成立的3GPP(3rd Generation Partnership PRoject)，目的在于解決提供多媒體業務和下一代移動因特網等問題。著名的移動通信設備制造商摩托羅拉公司同著名計算機廠商SUN公司共同開發基于IP的無線網絡，AT&T、EriCSSon、Lucent、Nokia等9大公司合作，專門研究開發基于采用第三代移動通信技術的無線網絡的IP協議，這個組織被命名為3G.IP。這些公司支持基于全IP網絡結構的下一代無線業務，例如語音、高速數據和因特網接入以及圖像和視頻會議等。這種全IP網絡結構將由基于通用分組無線系統（GPRS）的通用核心網絡逐漸過渡。3GPP在Releass 4規定了基于IP網絡的傳輸標準，3GPP在Releass 5中還對IP多媒體系統進行了定義。近幾年來，GPRS、WLAN、cdma 1x技術正在得到廣泛的發展與完善，都推動著移動IP技術的發展，并為移動IP業務的技術實現提供了平臺。

　　IP網絡技術也在不斷升級，逐步邁向更高的臺階。IP技術向無線技術領域發展的3個目標如下。

　?。?）允許用戶從專有網絡（以太網、無線LAN等）到公共網絡的無縫漫游，這樣的漫游需要利用一些標準，如移動IP；

　　（2）簡化通過個人區域網絡（PAN）技術（如藍牙技術）實現的移動計算機與無線設備之間的連接；

　?。?）IP語音，當地面網絡開始利用IP協議傳送語音和多媒體信息時，IP語音通信延伸到無線設備顯得非常重要。

　　IP協議對底層承載技術有廣泛的適應性，IP核心網絡由數年前的軟件路由器加窄帶中繼發展到吉比特甚至太比特IP路由交換機加寬帶傳輸網絡。IP接入網絡由傳統的低速調制解調器、ISDN發展到ADSL和Cable Modem，特別是ADSL的簡化版G.Lite是一種實用的低成本寬帶IP接入網，目前已完成的技術協議有RFC 2002（IP移動性支持）、RFC 2003（IP內的IP封裝）、RFC 2004（IP內的最小封裝）、RFC 2290（用于PPP IPCP的移動IPv4配置選項）、IPv6協議。諾基亞已經引入了基于IP的無線接入網絡（IP-RAN），這一解決方案將使包括2G、3G、IS136HS、EDGE、WLAN以及寬帶無線網絡（BRAN）等在內的RAN技術集成在一起。而Cisco也在其IOS中提供了對移動IP的支持，以增強網絡的擴展性、靈活性以及安全性，這將使用戶在不改變其IP地址的情況下在企業網內外靈活漫游，為Internet提供全面的可移動性。諾基亞和Cisco也將在移動通信網絡和IP網絡的互聯上展開全面合作，基于這一業界強者之間的合作，諾基亞將提供包括其IP移動核心網絡和Cisco骨干路由技術在內的全方位互操作系統解決方案。由此可以推斷，IP網絡與移動通信網絡走向融合和統一將成為網絡發展的必然趨勢。由此可見，技術的發展與進步，是移動IP得以發展的又一動力。

　　人們一直夢想著，使自己的PC機等網絡終端，不受固定位置的限制，隨時隨地都能快速便捷地獲取網絡信息，人們的理想與需求推動著通信技術的進步。市場需求和技術發展的雙重動力，使得移動IP技術的產生與發展成為客觀必然。

　　3 3G時期移動IP的應用將顯示出獨特魅力

　　移動通信技術正由第二代向第三代平滑過渡，目前處于2.5G時期，在這一時期，移動IP技術雖以輕盈的步履登場，但它的應用尚屬起步階段，移動IP首先在企業網中得到應用，因為企業網中劃分有許多不同的子網，在不同的子網間漫游是經常發生的事，所以移動IP大有用武之地。在更大的區域或不同的ISP之間實現移動IP，正是移動IP發展的方向，移動數據網制式的不同，提供的移動性解決方案也不同，它們之間都是不兼容的，這對移動IP的實現是不利的，因而需要一種統一的移動性管理方案，以方便網絡之間的互通，實現真正的網絡之間的無縫漫游。GSM網的電路交換模式，滿足不了高速接入互聯網的需要，再加之目前IP網絡帶寬有限，這些因素都限制了移動IP接入速度和功能發揮。

　　進入3G時期，隨著制約因素的逐步消除，移動IP的應用會越來越廣泛，3G時期主要特性有3個，其一就是可以使用同一部手機實現全球漫游，使任意時間、任意地點、任何人之間的交流成為可能; 其二是具有高速傳輸速率，在靜止或步行情況下，數據傳輸速率能達到2Mbit/s，在車速情況下，數據傳輸速率達到384kbit/s;其三就是能提供各項標準的通信業務。移動通信技術的更新換代，將產生多方面的改進。

　?。?）網絡的改進：第三代移動通信的核心網絡采用寬帶IP網，第三代移動通信的發展是在通信網絡全面向寬帶IP網絡發展的大背景下進行的。IP協議對底層承載技術有廣泛的適應性， IP核心網絡發展為吉比特甚至太比特寬帶傳輸網絡。承載著從實時語音、視頻到Web瀏覽、電子商務等多種業務，成為電信級的多業務統一網絡。寬帶的IP網絡將是分層的: 物理承載可以是IP over DWDM、IP over SDH、IP over ATM等多種方式，IP協議是主導的網絡路由與尋址協議，網絡控制由呼叫服務器實現，而網上的業務則由眾多的第三方智能業務提供商提供。實現了傳輸網絡、網絡控制、業務提供的分離。相對于傳統網絡，提高了網絡安全性、業務質量保證、新業務提供的便利性、業務種類的豐富性以及開放系統，第三代移動通信網絡開發了一個開放的無線數據接入平臺。該平臺可以為任何的設備（如PDA、筆記本電腦等）提供IP和數據服務，為移動IP的發展與應用帶來了廣闊的前景。

　?。?）交換模式的改進：第三代移動通信的核心網絡交換模式最突出變化就是由電路交換為主轉向分組交換，第三代移動通信的核心網絡由分組交換機SGSN和GGSN組成。CSCF起到呼叫控制服務器的作用；MRF提供必要的網絡業務資源; 網絡業務由應用服務器提供和控制；全IP網絡和PSTN/ISDN以及移動網絡使用媒體網關（MGW）和媒體網關控制（MGCF）互通; IP網絡和七號信令網絡使用信令網關（R-SGW）互通。

　　移動通信在世界上有兩大陣營。一是以歐洲GSM為代表的TDMA陣營，另一個是以美國cdma One為代表的CDMA陣營。前者通過WCDMA走向3G，后者通過cdma 2000走向3G。兩者的性能目標基本相同。就是把語音和數據都融入IP網絡環境。第三代移動通信的IP化和分組交換，是一個以包交換為基礎的無線網絡，這種新型網絡結構正是移動IP未來的結構。使得移動IP的包交換數據的傳輸特性和分組交換特性如魚得水，更容易實現。

　?。?）傳輸速率的改進：在第三代移動通信系統中，要求移動通信系統能夠達到的數據傳輸能力為高速移動（對FDD：500km/h；對TDD：120km/h）:144kbit/s; 室外至室內，手持機環境（速度30km/h）:384kbit/s; 室內環境（速度3km/h）：2Mbit/s; 下行高速包交換數據的傳輸技術。在傳輸較高速率的業務數據時，通過在一定時隙使用較高調制方式（8PSK、16QAM甚至64QAM）來進行傳輸,在TD-SCDMA RTT中，已經使用8PSK來傳輸2Mbit/s的業務。HDR技術在cdma 2000 1x中的某時隙使用16QAM傳輸高速數據，在1.25MHz的帶寬下可能傳輸2Mbit/s的數據速率。其實質上就是將TDD技術使用到FDD系統中。 3GPP也在研究類似的技術，來解決FDD傳輸上、下行不對稱業務的問題。

　　高速移動數據的傳輸能力，滿足了IP業務的高速接入，可實現移動終端的網絡化、智能化，如從手機上獲得高速網絡信息、多媒體業務等; 因特網和移動通信的逐步融合突破時間和空間的限制，讓人們隨時隨地接入因特網，是個人通信的目標，而移動IP技術正是實現這一目標的技術之一。移動IP提供了一種有效的、可擴展的機制來解決因特網內的節點移動性問題，即利用移動IP技術可以在移動的過程中不用重新啟動計算機，無需重新配置系統，就可以隨時隨地接入因特網，甚至不要中斷當前的通信連接，這也正是移動IP的優勢所在。移動IP作為移動互聯網的基礎技術，必將大顯身手。

　　可以預計，隨著3G技術的發展，移動IP的功能將得到充分發揮，移動互聯網和移動IP技術，將在3G時代競合共贏?；闂l件互相促進，將極大地改變人們的工作方式和生活方式。在未來信息無所不在的時代，網絡將依靠其無法比擬的靈活性、可移動性和極強的可擴容性、建網迅速、維護方便等優勢，使人們真正享受到簡單、方便、快捷的連接。必為廣大用戶群體所青睞，移動IP將使網絡真的動了起來，以其獨特的優勢，強大的功能顯示出其獨特的魅力。

　　4 4G時代，移動IP將作為主流技術得到普及應用

　　移動通信技術發展至此，伴隨著3G技術的日趨成熟，有超前意識的戰略家們，已將目標轉向4G技術的開發研究，當前4G技術已經問世，雖然標準尚未定論，但其發展方向和目標是明確的，就是提高移動設備無線訪問Internet的速率、提高Internet的主干帶寬，4G技術系統的無線連接速率，初期就可達到目前撥號調節器的90倍，是目前移動上網速率的300倍。下載速率可達5～10Mbit/s, 4G技術這一目標的實現，將開創移動通信和IP的再度融合，移動IP和移動互聯網實現統一，在將來從寬帶的CDMA向全IP演進的網絡，在未來的全IP的移動通信中，運營商提供給用戶的內容將更加豐富，費用也更加低廉。首先，在全IP網絡中，語音、短信和其它一些通信業務基于IP包交換技術，這無疑將導致通信成本的降低。用戶可以支付更少的費用來享受同等質量的服務。

　　其次，通過IP，用戶可以非常容易地把新型通信業務和傳統的語音業務結合在一起，這樣就可以通過這個網絡來同時傳輸各種信息，滿足通信雙方多方面的需要，讓用戶交流起來更加方便和生動。比如用戶在通話期間需要和其他的用戶共享一份文件、一張圖紙或者是其它的一些重要信息，可以不中斷話音，通過全IP網絡來傳輸這些信息和資料。同時人們也可以通過全IP網絡來動態追蹤某個用戶當前所處的狀態，把這些狀態的值返回給網絡中其他的用戶，讓用戶對被呼叫的用戶所處的狀態有全面的了解。最后是業務的可移動性。當所有的業務（包括語音和短信）都是基于IP時，基于IP的同一種業務可以在任意的接入網絡、終端為人們提供高速便利、廉價、實時、實用的活的網絡世界，可以展望，到那時移動用戶的高速接入、網絡用戶的靈活移動將成為通信的最主要最普遍的業務途徑，毫無疑問，移動IP將發展成為通信產業應用最為普及的主流技術。

　　5 結束語

　　移動IP技術集成了移動通信網絡和IP通信網絡的優勢，將開創通信產業發展的新紀元。

　　未來的3G及4G時代，在一個統一的IP通信網絡平臺傳輸語音、數據、視頻、圖像、消息等為大勢所趨。而移動終端所能提供的“Information anytime，anywhere；Internet in your pocket”將使互聯網的作用發揮到極點; 兩者的結合將創造難以估計的產業機會和商業前景。以移動通信網絡和IP信息業務為主題的信息化社會，將深遠地影響到整個社會、經濟和人們日常工作和生活的方方面面，為人類的工作、生活帶來豐富色彩。

----《電信工程技術與標準化》