【導(dǎo)讀】近兩年得到了快速發(fā)展。在移動(dòng)IP技術(shù)的研究中，需要掌握移動(dòng)IP的工作機(jī)制，移動(dòng)IPv4. 義及應(yīng)用；學(xué)習(xí)、了解移動(dòng)IPv4以及IPv6的工作原理和它們之間的比較，發(fā)展趨勢(shì)。法、定性研究相結(jié)合的方法、信息研究法、文獻(xiàn)研究法。隨著移動(dòng)電話智能化的發(fā)展，移動(dòng)用戶數(shù)量的增加，3G用戶在中國(guó)近兩年的發(fā)展，移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的功能的快速。發(fā)展，新技術(shù)的產(chǎn)生為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供了巨大的發(fā)展平臺(tái)。IPv6協(xié)議改善了IPv4自身缺陷。本文基于國(guó)內(nèi)外移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的概念，移動(dòng)互。定義，世界網(wǎng)絡(luò)的三大通信標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA和TD-SCDMA、CDMA2020。WCDMA技術(shù)及我國(guó)自主創(chuàng)新的TD-SCDMA技術(shù)的比較。架，代理移動(dòng)IP以及移動(dòng)IP的概念和基本原理，移動(dòng)性管理機(jī)制。它們之間的比較，下一代移動(dòng)IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)安全性問(wèn)題的解決。

　　

【正文】 Node B Rnc Node B PSTN/ISDN PDN MSC/VLR GMSC SMCGMSC SMCIWMSC AUC HLR SGSN GGSN BG 無(wú)線接入系 統(tǒng) 電路域 核心網(wǎng) 基本實(shí)體 分組域 核心網(wǎng) 電路域 /分組域 核心網(wǎng) 17 扇區(qū) 1 扇區(qū) 3 載波 1 載波 2 載波 3 圖 TDSCDMA 組網(wǎng)示意圖 TDMA 的優(yōu)點(diǎn)在 TDSCDMA 中也有體現(xiàn)，靈活設(shè)置的上行和下行時(shí)隙的比例是調(diào)整上行和下行的 數(shù)據(jù)速率的比例的前提，特別適用于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中上行數(shù)據(jù)少而下行數(shù)據(jù)多的情況。但是這種上行下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)的可變性給同頻組網(wǎng)增加了一定的復(fù)雜性。 TDSCDMA 是時(shí)分雙工，頻帶的成對(duì)不在需要。一般認(rèn)為， TDSCDMA 由于采用的是智能天線和同步 CDMA 技術(shù)，可以大大簡(jiǎn)化該系統(tǒng)的復(fù)雜性，采用的適合軟件的無(wú)線電技術(shù)。因此，移動(dòng)設(shè)備造價(jià)將會(huì)更低。但是，由于時(shí)分雙工體制存在自身的缺點(diǎn)， TDSCDMA被認(rèn)為在終端允許移動(dòng)速度和小區(qū)覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。同時(shí)由于其相對(duì)其他 3G 系統(tǒng)的窄帶寬，導(dǎo)致出現(xiàn)的擾碼短、少，由 于網(wǎng)絡(luò)基本是通過(guò)擾碼來(lái)識(shí)別小區(qū)成為了理論可能?，F(xiàn)以只能通過(guò) 9 個(gè)頻點(diǎn)來(lái)做小區(qū)的區(qū)分，每個(gè)載波僅 帶寬，導(dǎo)致空口速率遠(yuǎn)低于 WCDMA 和 CDMA2020。 根據(jù)有關(guān)的測(cè)試，目前中國(guó)移動(dòng)通信所部署的 TDSCDMA 在網(wǎng)絡(luò)下載速度、穩(wěn)定性方面不如中國(guó)聯(lián)通的 WCDMA 和中國(guó)電信的 CDMA2020 系統(tǒng)。 [1全面對(duì)比移動(dòng)、電信、聯(lián)通3G 上網(wǎng)同步實(shí)際測(cè)試。 另外兩種頻的分雙工的 3G 標(biāo)準(zhǔn)相比，在頻率資源的劃分上更加的靈活。 二、 WCDMA 與 TDSCDMA 主要關(guān)鍵技術(shù)的比較 WCDMA、 TDSCDMA、 CDMA2020 是目前世界上流行的三大新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。HSDPA 終端 扇區(qū) 2 18 WCDMA 及 TDSCDMA 是基于 GSM 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)的， CDMA2020 是基于 IS95 系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。我國(guó)為了滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，選擇了 WCDMA、 TDSCDMA 在現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)上的部署，從而實(shí)現(xiàn)第二代到第三代的平滑演進(jìn)。 我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的第三代移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) TDSCDMA， ETSI 提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) WCDMA。二者在技術(shù)上成熟，前者移動(dòng)通信環(huán)境適用范圍廣，頻譜利用率、靈活性高，后者市場(chǎng)的商用完整系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了時(shí)間的考驗(yàn)。 TCSCDMA 采用低碼率速率 ，增益的擴(kuò)頻比較小， JD 算法的引入解決了多用戶的智能天線主波束內(nèi)的干擾問(wèn)題和多徑時(shí)延干擾問(wèn)題。 JD 算法的核心問(wèn)題是利用智能天線空域?yàn)V波的結(jié)果、信號(hào)估計(jì)的結(jié)果、用戶的已知信息。 TDSCDMA 和 WCDMA 他們的核心網(wǎng)是完全相同的，而它們的主要區(qū)別在空中接口的不同，如下表 表 TDSCDMA 和 WCDMA 關(guān)鍵技術(shù)的比較 項(xiàng)目 TDSCDMA WCDMA 多址方式 CDMA/TDMA CDMA 雙工方式 TDD FDD 每載波寬帶 5MHz 天線技術(shù) 智能天線 空間分集 擴(kuò)頻 系數(shù) 116 4512 碼片速率 切換方式 接力切換 軟切換 信道分配 CDA 技術(shù) DBA 技術(shù) 多址干擾消除 聯(lián)合檢測(cè) 多用戶檢測(cè) 在雙工方式、天線技術(shù)、切換方式、多址干擾消除技術(shù)、信道分配技術(shù)等主要技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)比較。 （一）雙工模式 TDSCDMA 采用 TDD 模式，利用上、下行信道的互惠性，即基站對(duì)上行信道估計(jì)的信道參數(shù)應(yīng)用于智能天線的下行波束成型。 WCDMA 采用 FDD 模式。 19 （二）智能天線技術(shù) 智能天線由若干空間分隔的同心圓形天線陣列組成，每 個(gè)天線的輸出通過(guò)多輸入接收機(jī)組合在一起，采用數(shù)字波束成型技術(shù)的自適應(yīng)天線陣，通過(guò)反饋控制自動(dòng)去調(diào)整天線波束成型模式的自適應(yīng)天線陣。優(yōu)點(diǎn)：增加系統(tǒng)容量和覆蓋范圍、減少多徑效應(yīng)克服了多徑傳播引起數(shù)字無(wú)線通信性能的惡化，抑制其他移動(dòng)臺(tái)干擾和多徑干擾。 （三）多用戶檢測(cè) 多址干擾是由多個(gè)用戶的隨機(jī)接入，使用的擴(kuò)頻碼集并非嚴(yán)格正交，非零互相關(guān)系數(shù)引起個(gè)用戶之間的相互干擾。 WCDMA 采用多用戶檢測(cè)技術(shù)消除多址干擾。該檢測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：減弱和消除多徑干擾、多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)、簡(jiǎn)化功率控制。減少正交擴(kuò)頻碼互相性所帶來(lái)的消極影響 ，提高系統(tǒng)性能、系統(tǒng)容量，從而增加覆蓋范圍。缺點(diǎn)：增加了設(shè)備的復(fù)雜性、系統(tǒng)延遲。 （四）聯(lián)合檢測(cè) 該檢測(cè)技術(shù)是在多用戶檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上所提出來(lái)的。 TDSCDMA 在 CDMA 上首次采用JD 算法，實(shí)現(xiàn)了智能天線與 JD 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。利用 JD 技術(shù)算法提取所有用戶的信道編碼和信道信息，消除符號(hào)間干擾和用戶間多址干擾，能提高系統(tǒng)容量、覆蓋范圍及減少呼吸效應(yīng)和遠(yuǎn)近效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。 （五）軟切換 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要跟一個(gè)新的基站通信時(shí)，并不先中斷與原站的聯(lián)系，移動(dòng)臺(tái)在上行鏈路中發(fā)射的信號(hào)被兩個(gè)基站所接收，經(jīng)調(diào)節(jié)后轉(zhuǎn)發(fā)到基站控制器； 下行鏈路的信號(hào)也同時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)基站在傳送到移動(dòng)臺(tái)，故稱為軟切換。優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)基站覆蓋的交界處在業(yè)務(wù)信道上分集。缺點(diǎn)：同時(shí)占用多個(gè)信道資源。 為保證移動(dòng)用戶的通信的連續(xù)性或基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和操作維護(hù)等原因，用戶從當(dāng)前通信鏈路轉(zhuǎn)移到其它區(qū)域的過(guò)程。 WCDMA 采用軟切換技術(shù)。 （六）接力切換 TDSCDMA 采用的核心技術(shù)之一接力切換技術(shù)。切換成功率高的實(shí)現(xiàn)、高資源利用率。該切換技術(shù)是一種全新的切換方法，它是介于硬切換和軟切換之間。優(yōu)點(diǎn)：切換成功率高、掉話率低以及較小的上行干擾。缺點(diǎn)：占用的信道資源較多、信令復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng) 負(fù)荷較重、增加下行鏈路干擾。 20 （七）軟件無(wú)線電技術(shù) 將寬帶 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，采用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻和信號(hào)處理功能。優(yōu)點(diǎn)：給予可編程硬件平臺(tái)，通過(guò)編寫不同軟件，構(gòu)成適合不同標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)終端和基站；無(wú)線電通信的通用性、靈活性、便于系統(tǒng)引入新通信標(biāo)準(zhǔn)和升級(jí)；移動(dòng)通信設(shè)備之間的無(wú)縫集成；保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的利益和用戶利益。 TDSCDMA 的 TDD 模式和低碼率速率 ,可使數(shù)字信號(hào)的處理量大大降低，適于基站和終端采用軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)。采用無(wú)線電技術(shù)可使 TDSCDMA 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能天線、同步檢測(cè)和載波恢復(fù)等功能 。 （八）信道分配技術(shù) WCDMA 采用 DRA 技術(shù)只能對(duì)在碼域?qū)π诺赖卣{(diào)整、無(wú)線信道質(zhì)量或調(diào)度的判決、物理層資源進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)配。 TDSCDMA 采用 DCA 技術(shù)，對(duì)信道進(jìn)行四位調(diào)整，降低干擾，最大限度利用資源。該技術(shù)能較好地避免干擾、信道重用距離最小化，提高系統(tǒng)容量；能很好地適應(yīng) 3G 多種業(yè)務(wù)的需要，高速率的上、下行不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)。 DAC問(wèn)題在于計(jì)算和控制的復(fù)雜性，系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)， DCA 的效率不如固定信道分配。剩余信道資源不足， DCA 無(wú)法發(fā)揮作用。 三、 TDSCDMA 與 WCDMA 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃比較 無(wú)線組 網(wǎng)主要工作是小區(qū)規(guī)劃，衡量組網(wǎng)的效果主要考慮四個(gè)方面指標(biāo)：容量、覆蓋、質(zhì)量、成本。 WCDMA 有干擾受限系統(tǒng)。 TDSCDMA 系統(tǒng)采用多種現(xiàn)有或創(chuàng)新技術(shù)來(lái)抗干擾，呼吸效應(yīng)不明顯，覆蓋面積不足明顯。 21 第三節(jié) 移動(dòng) IP 技術(shù)的研究 一、移動(dòng) IP 的工作機(jī)制 傳統(tǒng)的 TCP/IP 協(xié)議上，計(jì)算機(jī)的主機(jī)分配一個(gè)唯一的 IP 地址，而且數(shù)據(jù)包是依據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)前綴進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)， IP 數(shù)據(jù)分組首先路由到目的 IP 地址網(wǎng)絡(luò)前綴所對(duì)應(yīng)的相關(guān)網(wǎng)段，再被轉(zhuǎn)發(fā)到目的主機(jī)上。傳統(tǒng) IPv4 協(xié)議正逐漸的過(guò)渡到 IPv6 協(xié)議，而當(dāng)前 IPv4 協(xié)議的大眾化，使得人們對(duì)于移動(dòng) IPv4 網(wǎng)絡(luò)有了逐漸的認(rèn)識(shí)。以下所畫之圖 :移動(dòng) IPv4 網(wǎng)絡(luò) 移動(dòng)終端 家鄉(xiāng)代理 外地代理 歸屬網(wǎng)絡(luò) 外地網(wǎng)絡(luò) 對(duì)端節(jié)點(diǎn) 圖 移動(dòng) IPv4 網(wǎng)絡(luò) 在移動(dòng) IP 中，主要包括一下四種功能實(shí)體和兩種地址：移動(dòng)終端、 移動(dòng) 節(jié)點(diǎn)、家鄉(xiāng)代理、外地代理、家鄉(xiāng)地址、轉(zhuǎn)交地址。家鄉(xiāng)子網(wǎng)是家鄉(xiāng)代理中的一種，負(fù)責(zé)記錄移動(dòng)終端當(dāng)前的位置，發(fā)往移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)終端的當(dāng)前位置：而且對(duì)端節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)終 端通信的對(duì)端節(jié)點(diǎn)。每個(gè)移動(dòng)終端都設(shè)置了一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址，這個(gè)地址與當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的位置無(wú)關(guān)。如果移動(dòng)終端移動(dòng)到外地子網(wǎng)時(shí)，就需要配置一個(gè)具有外地網(wǎng)絡(luò)前綴的轉(zhuǎn)交地址，通過(guò)轉(zhuǎn)交地址提供移動(dòng)終端當(dāng)前所在的位置信息。從圖一可看出，移動(dòng)終端通過(guò)在家鄉(xiāng)代理的注冊(cè)，這樣家鄉(xiāng)代理就可以管理所在子網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)終端的最新位置，而當(dāng)其他的節(jié)點(diǎn)與該移動(dòng)終端通信時(shí)，就要先將數(shù)據(jù)包發(fā)往該移動(dòng)終端的所在的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)。又由相應(yīng)的家鄉(xiāng)代理接受并找到該家鄉(xiāng)代理的移動(dòng)終端注冊(cè)時(shí)的轉(zhuǎn)交地址，在做相應(yīng)的封裝并互聯(lián)網(wǎng)（ IP 網(wǎng)） 22 且以隧道方式將該數(shù)據(jù)包傳送到移動(dòng)終端，移動(dòng) 終端發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)刻直接發(fā)送給對(duì)端節(jié)點(diǎn)。 二、移動(dòng) IPv6 協(xié)議與移動(dòng) IPv4 協(xié)議的不同 IPv6 協(xié)議的基本思想與 IPv4 協(xié)議的基本思想相似，該 IPv6 協(xié)議完善和提升了協(xié)議的性能。與 IPv4 相比， IPv6 有以下主要兩點(diǎn)不同： ① 利用 IPv6 的地址自動(dòng)配置功能，省掉了外地代理設(shè)置； ② 利用 IPv6 增強(qiáng)的安全功能，實(shí)現(xiàn)路由優(yōu)化。 IPv4 向 IPv6 需要長(zhǎng)時(shí)間的、漫長(zhǎng)的過(guò)渡 。要想實(shí)現(xiàn) IPv6 協(xié)議的全球化，國(guó)外率先引領(lǐng)該協(xié)議的應(yīng)用。 IPv4 向 IPv6 過(guò)渡策略如下圖： IPv6 模式 IPv6PDP 雙 IPv4/IPV6 棧移動(dòng)終端 IPv4PDP IPv4 模式 圖 IPv4 向 IPv6 的過(guò)渡策略 當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在移動(dòng) IPv6 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中并且在各個(gè)接入路由器之間移動(dòng)時(shí)，它會(huì)以不變的家鄉(xiāng)地址作為標(biāo)識(shí)，并且可以通過(guò)家鄉(xiāng)地址進(jìn)行 IP 層的上層協(xié)議通信。 當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)交地址。而且該地址可以允 許提供當(dāng)前位置信息的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，MT MT SGSN SGSN GPRS 核心 AP1 IPv6 AP2 IPv6 AP3 IPv4 GI 骨干 網(wǎng) IPv6 GI 骨干網(wǎng) IPv4 互聯(lián)網(wǎng)（ IPv4） 運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù) /內(nèi)網(wǎng) IPV6 IPv6/IPv4 網(wǎng)關(guān) 雙棧主機(jī) IPv4 主機(jī) 內(nèi) 部 業(yè) 務(wù)IPv6 雙棧路由器 GIN 隧道 GIN4 隧道 邊界路由器 23 而目的地址是由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址生成的，并將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的 IPv6 數(shù)據(jù)包發(fā)送，被已知地傳送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。而且上層協(xié)議提供的 IPv6 數(shù)據(jù)包仍會(huì)將家鄉(xiāng)地址作為目的。要想達(dá)到此目的， IPv6 協(xié)議定義了若干移動(dòng)投保文以及選項(xiàng)格式，并且規(guī)定了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置更新、消息處理、數(shù)據(jù)路由等操作過(guò) 第四節(jié) 移動(dòng) IPv6 與移動(dòng) IPv4 的概念、主要特征 一、移動(dòng) IPv6 的概念 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下一代協(xié)議 IPv6，它將會(huì)替代傳統(tǒng)的 IPv4 協(xié)議，成為主要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。移動(dòng) IPv6 建立在 IPv6 協(xié)議的 體系結(jié)構(gòu)上，是 IPv6 不能缺失的一部分。移動(dòng) IP 提供一種IP 路由機(jī)制，使得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以一個(gè)永久的 IP 地址連接到任何大鏈路上。移動(dòng) IPv6 利用了IPv6 的新特性用來(lái)支持未來(lái)的移動(dòng) IP。 移動(dòng) IPv6 能夠使得 IPv6 棧的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在 IPv6 不同的網(wǎng)段之間移動(dòng)時(shí)，能夠使不變的IPv6 地址固定起來(lái)。并且該協(xié)議在移動(dòng)的過(guò)程中不再需要改變 IP 的地址，故而 IPv6 節(jié)點(diǎn)在不同的網(wǎng)段之間移動(dòng)時(shí)就可以保持原來(lái)的傳輸控制協(xié)議或者用戶數(shù)據(jù)協(xié)議的連接而不會(huì)致使通信的中斷。而且移動(dòng) IPv6 對(duì)于傳輸層及應(yīng)用層協(xié)議是完全透明的。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)信息并不會(huì)傳輸給應(yīng)用層和傳輸層，所以移動(dòng)性支持的功能完全是由 IP 層所提供的。相對(duì)于傳統(tǒng)的 IPv4，移動(dòng) IPv6 的性能有了大幅度的提高，并且簡(jiǎn)化