移动互联网技术综述

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1、移动互联网技术综述摘要移动性是互联网发展方向之一,移动互联网的基础协议能支持单一无线终端的移动和漫游功能,但这种基础协议并不完善,在处理终端切换时,存在较大时延且需要较大传输开销,此外它不支持子网的移动性。移动互联网的扩展协议能较好解决上述问题。文章首先介绍移动互联网的基本目标,然后介绍移动互联网的基础协议工作原理,最后介绍能提高移动互联网工作性能的扩展协议0、引言随着网络技术和无线通信设备的迅速发展,人们迫切希望能随时随地从Internet上获取信息。针对这种情况,Internet工程任务组(I

2、ETF)于1996年开始制定支持移动Internet的技术标准。目前,移动IPv6的正式标准(MIPv6-RFC3775[1])和相关标准:移动IPv6的快速切换(FMIPv6-RFC4068[2])、层次移动IPv6的移动性管理(HMIPv6-RFC4140[3])、网络移动(NEMO-RFC3963[4])已经出台,相关的各项开发工作都在进行中。下一代移动通信的核心网是基于IP分组交换的,而且移动通信技术和互联网技术的发展呈现出相互融合的趋势,故在下一代移动通信系统中,可以较为容易地引入移动互

3、联网技术,移动互联网技术必将得到广泛应用。1、移动互联网的目标传统IP技术的主机不论是有线接入还是无线接入,基本上都是固定不动的,或者只能在一个子网范围内小规模移动。在通信期间,它们的IP地址和端口号保持不变。而移动IP主机在通信期间可能需要在不同子网间移动,当移动到新的子网时,如果不改变其IP地址,就不能接入这个新的子网。如果为了接入新的子网而改变其IP地址,那么先前的通信将会中断。移动互联网技术是在Internet上提供移动功能的网络层方案,它可以使移动节点用一个永久的地址与互联网中的任何主机

4、通信,并且在切换子网时不中断正在进行的通信。达到的效果如图1所示。图1移动互联网的目标2、移动互联网的基础协议移动互联网的基础协议为移动IPv6协议(MIPv6),IETF已经发布了MIPv6的正式协议标准RFC3775[1]。MIPv6支持单一终端无需改动地址配置,可在不同子网间进行移动切换,而保持上层协议的通信不发生中断。在MIPv6体系结构中,含有3种功能实体:移动节点(MN)、家乡代理(HA)、通信节点(CN)。其中MN为移动终端;HA位于家乡子网,负责记录MN的当前位置,并将发往MN的数

5、据转发至MN的当前位置;CN为与MN通信的对端节点。MIPv6的主要目标是使MN不管是连接在家乡链路还是移动到外地链路,总是通过家乡地址(HoA)寻址。MIPv6对IP层以上的协议层是完全透明的,使得MN在不同子网间移动时,运行在该节点上的应用程序不需修改或配置仍然可用。每个MN都设置了一个固定的HoA,这个地址与其当前接入互联网的位置无关。当MN移动至外地子网时,需要配置一个具有外地网络前缀的转交地址(CoA),并通过CoA提供MN当前的位置信息。MN每次改变位置,都要将它最新的CoA告诉HA,

6、HA将HoA和CoA的对应关系记录至绑定缓存。假设此时一个CN向MN发送数据,由于目的地址为HoA,故这些数据将被路由至MN的家乡链路,HA负责将其捕获。查询绑定缓存后,HA可以知道这些数据可以用CoA路由至MN的当前位置,HA通过隧道将数据发送至MN。在反方向,MN首先以HoA作为源地址构造数据报,然后将这些报文通过隧道送至HA,再由HA转发至CN。这就是MIPv6的反向隧道工作模式。若CN也支持MIPv6功能,则MN也会向它通告最新的CoA,这时CN就知道了家乡地址为HoA的MN目前正在使用C

7、oA进行通信,在双方收发数据时会将HoA与CoA进行调换,CoA用于传输,而最后向上层协议递交的数据报中的地址仍是HoA,这样就实现了对上层协议的透明传输。这就是MIPv6的路由优化工作模式。建立HoA与CoA对应关系的过程称为绑定(Binding),它通过MN与HA、CN之间交互相关消息完成,绑定更新(BU)是其中较重要的消息。3、移动互联网的扩展协议3.1移动IPv6的快速切换基本的MIPv6解决了无线接入Internet的主机在不同子网间用同一个IP寻址的问题,而且能保证在子网间切换过程中保

8、持通信的连续,但切换会造成一定的时延。移动IPv6的快速切换(FMIPv6)针对这个问题提出了解决方法,IETF已经发布FMIPv6的正式标准RFC4068[2]。FMIPv6引入新接入路由器(NAR)和前接入路由器(PAR)两种功能实体,增加MN的相关功能,并通过MN、NAR、PAR之间的消息交互缩短时延。MIPv6切换过程中的实验主要是IP连接时延和绑定更新时延。决定要进行切换时,MIPv6首先进行链路层切换,即通过链路层机制首先发现并接入到新的接入点(AP),然后再进行IP层

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