基于Mobile IP的WLAN/GPRS融合网络 |
| 作者：解觯 徐国鑫 强平 来源：世界电信 发布时间：2005-7-20 16:47:34 |
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摘 要：首先比较了ＷＬＡＮ和ＧＰＲＳ两种技术的特点；接着提出了一种基于Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ的支持ＷＬＡＮ／ＧＰＲＳ网络无缝漫游的融合方案它利用ＷＬＡＮ网络与ＧＰＲＳ网络在技术上的互补性可快速为用户提供支持无缝漫游的数据业务。此方案基于如下基本思想：尽量不对ＧＰＲＳ网络做任何修改，而主要通过对ＷＬＡＮ网络结构进行调整来实现两者的融合。在描述此方案的主要工作流程时，包括以下方面的内容：移动接点接入／附着、ＷＬＡＮ到ＧＰＲＳ的漫游，ＧＰＲＳ到ＷＬＡＮ的漫游、ＷＬＡＮ网络可用性的判断、计费等。
主题词：无线局域网 ＧＰＲＳ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ 无缝漫游 移动接点 计费 ＷＬＡＮ与ＧＰＲＳ提供数据业务的特点具有很大的互补性，如果能以一种机制融合二者的优点，就可以为用户提供广覆盖、保证一定数据速率且在热点地区可无缝切换至高速率的统一移动数据业务。 相关技术 １． ＷＬＡＮ ＷＬＡＮ技术既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而在一定程度上解决移动接入网络的问题。ＷＬＡＮ主流的物理层技术标准有蓝牙、ＩＥＥＥ ８０２．１１系列、ＨｉｐｅｒＬＡＮ几种。但现在大多数的ＷＬＡＮ产品遵循ＩＥＥＥ ８０２．１１ ｂ标准。当用于提供热点地区的公共接入服务时，ＷＬＡＮ网络结构见图１。 ＷＬＡＮ用户终端是支持８０２．１１系列标准的无线网卡；访问接入点（ＡＰ）为终端用户提供物理接入信道并提供接入认证和计费服务；接入控制器（ＡＣ）为终端用户分配临时ＩＰ地址并提供Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入，也可以在ＡＣ提供接入认证和计费服务；认证服务器（ＡＳ）与运营商的归属位置寄存器（ＨＬＲ）交互，完成认证和计费功能。 ２． ＧＰＲＳ 在需要引入移动数据业务时，ＧＳＭ这一传统的交换方式已经显得力不从心了，主要表现在对带宽资源的利用率不高。因此，出现了基于动态分配无线资源的ＧＰＲＳ，其特点是用户始终保持与网络的连接，但只有传递数据的时候才占用无线资源，即根据用户的需要动态地分配物理信道，从而提高了数据传送率和带宽利用率。ＧＰＲＳ采用分组交换机制，实现了按流量计费。但采用ＧＰＲＳ提供数据业务并没有真正增加物理信道，另外还存在着与话音业务争抢信道资源的问题。理论上ＧＰＲＳ最多可以同时捆绑８个物理信道，提供速率为１１５．２ ｋｂｉｔ／ｓ的移动数据业务。但实际运营中运营商为保证话音用户的使用，一般只允许一个ＧＰＲＳ用户同时捆绑３个物理信道，最高数据速率只能达到４３．２ ｋｂｉｔ／ｓ。而且在热点地区，运营商会采用话音业务优先的方式。在ＧＳＭ系统上实现的ＧＰＲＳ系统的网络结构见图２。 基站子系统（ＢＳＳ）即ＧＳＭ移动接入网络；ＧＰＲＳ业务支持节点（ＳＧＳＮ）完成接入控制功能，并对用户提供认证和鉴权服务；ＧＰＲＳ网关支持节点（ＧＧＳＮ）提供与分组数据网ＰＤＮ的接口。ＳＧＳＮ，ＧＧＳＮ和ＨＬＲ组成了ＧＰＲＳ网络的交换系统，承担用户的移动性和路由管理。 ３． Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ ＩＰ协议并不能有效支持跨子网的主机移动，这是因为ＩＰ地址与特定网段相关联，终端的移动破坏了这种关联使得通信无法正常进行。制定Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ协议的主要目的是提供一种允许把ＩＰ数据报透明地发送到移动节点的机制，它由ＩＥＴＦ的ＲＦＣ２００２所定义。与特定主机路由技术和数据链路层方案不同，Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ还解决了安全性和可靠性问题，并与传输媒介无关。Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ的可扩展性使其可以在多个异构网络间应用。 为实现以上的目标，Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ引入了新的网络实体： ·移动节点Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ：其接入点从一个网络或子网变化到另一个网络或子网的主机； ·归属代理（ＨＡ：Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ）：位于移动节点家乡网络上的一个路由器，该路由器在移动节点不在家乡时为数据报创建隧道以把数据报传送到移动节点，并负责维护移动节点当前位置信息； ·外部代理（ＦＡ：Ｆｏｒｅｉｇｎ Ａｇｅｎｔ）：位于被移动节点访问网络上的一个路由器，该路由器为注册移动节点提供路由服务。 当移动节点离开自己所属的 ＩＰ 子网段之后，它就必须将自己目前所在 的ＩＰ 子网为其提供的隧道服务的转交地址（ｃａｒｅ－ｏｆ ａｄｄｒｅｓｓ）进行注册登记。这个转交地址如果是ＦＡ分配给移动节点的地址，就称为联合转交地址；如果是ＦＡ的地址，则称为外部代理转交地址。当ＨＡ知道移动节点当前的转交地址后，即可以隧道的方式将ＨＡ收到的数据包转发给转交地址，在转交地址处，原始数据包从隧道中被取出并传送到移动节点。当移动节点发出数据包时，如果使用 三角路由（Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）方式，ＦＡ就提供路由功能，数据包直接发送给目的节点，源地址是ＨＡ的ＩＰ地址；如果使用反向隧道（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｔｕｎｎｅｌ）方式，则数据包仍以隧道方式发送给ＨＡ，再由ＨＡ对外转发。 Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ 的认证与鉴权由注册（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）消息支持，注册消息又包括注册请求与注册应答。在Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ 的整体结构中，只定义了用于认证的消息的基础格式和扩充的基本功能要求，但是并没有定义认证与鉴权的处理方式与架构。因此，每一个 Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ 产品都可以有自己的认证与鉴权方式。对于移动运营商，可以在此基础上采用远程拨号用户协议（ＲＡＤＩＵＳ）提供认证与鉴权服务。在Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ协议中，并没有针对有关计费信息处理的设计，但是从ＨＡ和ＦＡ均可以收集到关于隧道使用流量、使用时间、漫游经过的ＩＰ子网等信息，可以把这些信息经过一定的处理之后以ＲＡＤＩＵＳ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ 消息报告给远程拨号用户服务器。 基于Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ的ＷＬＡＮ／ＧＰＲＳ融合网络 ＧＰＲＳ和ＷＬＡＮ的优点与缺点具有很大的互补性。目前，ＧＰＲＳ和ＷＬＡＮ的技术都已经成熟。如果能开发出使两者兼容的设备，充分发挥ＧＰＲＳ具有的网络广覆盖性和成熟的运营经验、能够真正支持用户移动与漫游、拥有可靠的安全机制和计费模式等优势，同时发挥ＷＬＡＮ具有的相对较高的接入速率、快速灵活的接入 |
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