移动IP技术应用的展望

2019-11-03 09:06:40

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来源：转载

供稿：网友

吕文辉1 崔国升2 刘忠华2

1 广东移动通信有限责任公司韶关分公司

2 中国通信建设北京咨询设计有限公司

　　摘要本文从介绍移动ip技术的概念入手，阐述了移动IP技术发展的客观必然性，讨论了3G时代移动IP技术的应用将展示出其独特魅力，未来的4G时代，移动IP更将成为应用极其普及的主流技术。

　　关键词移动IP技术移动通信 IP 3G 4G

　　当今世界，飞速发展的IT产业中，最引人注目的当属移动通信和互联网业务，移动通信网和互联网编织的天罗地网，使人深感世界之大，莫非“网”土。移动通信技术和IP网相融合的结晶——移动IP技术，更是容纳了全球通信领域业务。本文从以下几个视角着眼，探讨一下移动IP技术在未来时期的应用前景。

　　1 移动IP技术的概念

　　移动IP技术从广义上讲，就是移动通信技术和IP技术的有机结合，即移动通信网和Internet网的融合，它不只是简单的叠加，而是一种深层的融合。即对IP协议进行扩展，支持终端的移动性,拥有固定的IP地址，而且不论移动到什么地区或者通过什么方式连接到Internet上都是如此。简单说来，移动IP是一种计算机网络通信协议，它能够保证计算机在移动过程中，在不改变现有网络IP地址、不中断正在进行的网络通信及不中断正在执行的网络应用的情况下，实现对网络的不间断访问。移动IP的首要目标就是解决节点的移动性问题。传统的IP选路机理只适用固定主机的路由管理，而移动节点的路由是一种动态路由，因此，移动数据网中的移动性管理必须具备对移动节点动态链路上的管理机制。目前使用三种隧道技术，即IP的IP封装、最小封装和通用路由封装来解决移动节点的移动性问题。目前实现的技术主要有两种，第一种方法是RFC 2002+区域注册形成层次化的FA树状结构。这种方法由HUT进行了实施，该项目是作为学校的软件工程课的一个题目逐步扩展而来，形成了Lifix!Go商品化方案。第二种方法是RFC 2002+路由优化，这种方法的优势在于升级容易，即IPv4状态下的HA、FA、MN, CN已经是IPv6下的工作方式，只要加入IPv6的支持即可完成。使用PC机、笔记本电脑不受固定位置的限制，可移动、漫游等上网，已越来越明显的成为人们的广泛愿望和业务需求。

　　由于移动IP技术的应用有着广阔前景，它的开发已成为业界研究的热点，此前，一些相关规定也相继出台，许多商家已经出台了应用技术方案和设备，移动IP的应用已经悄然开始。

　　2 移动IP技术的产生与发展是通信发展的客观必然

　　2.1 市场的驱动

　　移动通信和Internet以其市场潜力最大、应用领域最广、吸纳用户最多而成为两大支柱产业。全球移动用户已超过10亿，我国移动用户已跃居全球第一,预计至2004年底用户数将达到3亿；全球互联网用户已超过6.65亿，我国互联网用户突破5450万，仅次于美国和日本，居世界第三。目前两网用户仍显高速增长趋势。预计到2004年全球移动互联网用户达4300万，2006年后，移动互联网用户将占移动用户的50%。其前景之诱人，令业内运营商、设备制造商、内容供应商、技术开发商、接入服务商和工程设计安装业顿感商机无限，纷纷投入。谁把握住商机，谁就拥有财富。由此可见，巨大的市场需求，是移动IP技术发展的第一动力。

　　2.2 技术的驱动

　　移动通信技术发展的目标是实现宽带化、智能化、个人化。使无线语音、数据、图像、多媒体信息、网上娱乐等能够在一个统一的网络平台上高速接入。在移动环境下提供因特网服务正是第三代移动通信系统的主要业务特征。ITU在IMT-2000中规定，第三代移动通信以IP网络作为核心网络，必须支持IP分组业务，美国T1、日本ARIB、TTC、欧洲ETSI、韩国TTA以及UMTS成立的3GPP(3rd Generation Partnership PRoject)，目的在于解决提供多媒体业务和下一代移动因特网等问题。著名的移动通信设备制造商摩托罗拉公司同著名计算机厂商SUN公司共同开发基于IP的无线网络，AT&T、EriCSSon、Lucent、Nokia等9大公司合作，专门研究开发基于采用第三代移动通信技术的无线网络的IP协议，这个组织被命名为3G.IP。这些公司支持基于全IP网络结构的下一代无线业务，例如语音、高速数据和因特网接入以及图像和视频会议等。这种全IP网络结构将由基于通用分组无线系统（GPRS）的通用核心网络逐渐过渡。3GPP在Releass 4规定了基于IP网络的传输标准，3GPP在Releass 5中还对IP多媒体系统进行了定义。近几年来，GPRS、WLAN、cdma 1x技术正在得到广泛的发展与完善，都推动着移动IP技术的发展，并为移动IP业务的技术实现提供了平台。

　　IP网络技术也在不断升级，逐步迈向更高的台阶。IP技术向无线技术领域发展的3个目标如下。

　　（1）允许用户从专有网络（以太网、无线LAN等）到公共网络的无缝漫游，这样的漫游需要利用一些标准，如移动IP；

　　（2）简化通过个人区域网络（PAN）技术（如蓝牙技术）实现的移动计算机与无线设备之间的连接；

　　（3）IP语音，当地面网络开始利用IP协议传送语音和多媒体信息时，IP语音通信延伸到无线设备显得非常重要。

　　IP协议对底层承载技术有广泛的适应性，IP核心网络由数年前的软件路由器加窄带中继发展到吉比特甚至太比特IP路由交换机加宽带传输网络。IP接入网络由传统的低速调制解调器、ISDN发展到ADSL和Cable Modem，特别是ADSL的简化版G.Lite是一种实用的低成本宽带IP接入网，目前已完成的技术协议有RFC 2002（IP移动性支持）、RFC 2003（IP内的IP封装）、RFC 2004（IP内的最小封装）、RFC 2290（用于PPP IPCP的移动IPv4配置选项）、IPv6协议。诺基亚已经引入了基于IP的无线接入网络（IP-RAN），这一解决方案将使包括2G、3G、IS136HS、EDGE、WLAN以及宽带无线网络（BRAN）等在内的RAN技术集成在一起。而Cisco也在其IOS中提供了对移动IP的支持，以增强网络的扩展性、灵活性以及安全性，这将使用户在不改变其IP地址的情况下在企业网内外灵活漫游，为Internet提供全面的可移动性。诺基亚和Cisco也将在移动通信网络和IP网络的互联上展开全面合作，基于这一业界强者之间的合作，诺基亚将提供包括其IP移动核心网络和Cisco骨干路由技术在内的全方位互操作系统解决方案。由此可以推断，IP网络与移动通信网络走向融合和统一将成为网络发展的必然趋势。由此可见，技术的发展与进步，是移动IP得以发展的又一动力。

　　人们一直梦想着，使自己的PC机等网络终端，不受固定位置的限制，随时随地都能快速便捷地获取网络信息，人们的理想与需求推动着通信技术的进步。市场需求和技术发展的双重动力，使得移动IP技术的产生与发展成为客观必然。

　　3 3G时期移动IP的应用将显示出独特魅力

　　移动通信技术正由第二代向第三代平滑过渡，目前处于2.5G时期，在这一时期，移动IP技术虽以轻盈的步履登场，但它的应用尚属起步阶段，移动IP首先在企业网中得到应用，因为企业网中划分有许多不同的子网，在不同的子网间漫游是经常发生的事，所以移动IP大有用武之地。在更大的区域或不同的ISP之间实现移动IP，正是移动IP发展的方向，移动数据网制式的不同，提供的移动性解决方案也不同，它们之间都是不兼容的，这对移动IP的实现是不利的，因而需要一种统一的移动性管理方案，以方便网络之间的互通，实现真正的网络之间的无缝漫游。GSM网的电路交换模式，满足不了高速接入互联网的需要，再加之目前IP网络带宽有限，这些因素都限制了移动IP接入速度和功能发挥。

　　进入3G时期，随着制约因素的逐步消除，移动IP的应用会越来越广泛，3G时期主要特性有3个，其一就是可以使用同一部手机实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任何人之间的交流成为可能; 其二是具有高速传输速率，在静止或步行情况下，数据传输速率能达到2Mbit/s，在车速情况下，数据传输速率达到384kbit/s;其三就是能提供各项标准的通信业务。移动通信技术的更新换代，将产生多方面的改进。

　　（1）网络的改进：第三代移动通信的核心网络采用宽带IP网，第三代移动通信的发展是在通信网络全面向宽带IP网络发展的大背景下进行的。IP协议对底层承载技术有广泛的适应性， IP核心网络发展为吉比特甚至太比特宽带传输网络。承载着从实时语音、视频到Web浏览、电子商务等多种业务，成为电信级的多业务统一网络。宽带的IP网络将是分层的: 物理承载可以是IP over DWDM、IP over SDH、IP over ATM等多种方式，IP协议是主导的网络路由与寻址协议，网络控制由呼叫服务器实现，而网上的业务则由众多的第三方智能业务提供商提供。实现了传输网络、网络控制、业务提供的分离。相对于传统网络，提高了网络安全性、业务质量保证、新业务提供的便利性、业务种类的丰富性以及开放系统，第三代移动通信网络开发了一个开放的无线数据接入平台。该平台可以为任何的设备（如PDA、笔记本电脑等）提供IP和数据服务，为移动IP的发展与应用带来了广阔的前景。

　　（2）交换模式的改进：第三代移动通信的核心网络交换模式最突出变化就是由电路交换为主转向分组交换，第三代移动通信的核心网络由分组交换机SGSN和GGSN组成。CSCF起到呼叫控制服务器的作用；MRF提供必要的网络业务资源; 网络业务由应用服务器提供和控制；全IP网络和PSTN/ISDN以及移动网络使用媒体网关（MGW）和媒体网关控制（MGCF）互通; IP网络和七号信令网络使用信令网关（R-SGW）互通。

　　移动通信在世界上有两大阵营。一是以欧洲GSM为代表的TDMA阵营，另一个是以美国cdma One为代表的CDMA阵营。前者通过WCDMA走向3G，后者通过cdma 2000走向3G。两者的性能目标基本相同。就是把语音和数据都融入IP网络环境。第三代移动通信的IP化和分组交换，是一个以包交换为基础的无线网络，这种新型网络结构正是移动IP未来的结构。使得移动IP的包交换数据的传输特性和分组交换特性如鱼得水，更容易实现。

　　（3）传输速率的改进：在第三代移动通信系统中，要求移动通信系统能够达到的数据传输能力为高速移动（对FDD：500km/h；对TDD：120km/h）:144kbit/s; 室外至室内，手持机环境（速度30km/h）:384kbit/s; 室内环境（速度3km/h）：2Mbit/s; 下行高速包交换数据的传输技术。在传输较高速率的业务数据时，通过在一定时隙使用较高调制方式（8PSK、16QAM甚至64QAM）来进行传输,在TD-SCDMA RTT中，已经使用8PSK来传输2Mbit/s的业务。HDR技术在cdma 2000 1x中的某时隙使用16QAM传输高速数据，在1.25MHz的带宽下可能传输2Mbit/s的数据速率。其实质上就是将TDD技术使用到FDD系统中。 3GPP也在研究类似的技术，来解决FDD传输上、下行不对称业务的问题。

　　高速移动数据的传输能力，满足了IP业务的高速接入，可实现移动终端的网络化、智能化，如从手机上获得高速网络信息、多媒体业务等; 因特网和移动通信的逐步融合突破时间和空间的限制，让人们随时随地接入因特网，是个人通信的目标，而移动IP技术正是实现这一目标的技术之一。移动IP提供了一种有效的、可扩展的机制来解决因特网内的节点移动性问题，即利用移动IP技术可以在移动的过程中不用重新启动计算机，无需重新配置系统，就可以随时随地接入因特网，甚至不要中断当前的通信连接，这也正是移动IP的优势所在。移动IP作为移动互联网的基础技术，必将大显身手。

　　可以预计，随着3G技术的发展，移动IP的功能将得到充分发挥，移动互联网和移动IP技术，将在3G时代竞合共赢。互为条件互相促进，将极大地改变人们的工作方式和生活方式。在未来信息无所不在的时代，网络将依靠其无法比拟的灵活性、可移动性和极强的可扩容性、建网迅速、维护方便等优势，使人们真正享受到简单、方便、快捷的连接。必为广大用户群体所青睐，移动IP将使网络真的动了起来，以其独特的优势，强大的功能显示出其独特的魅力。

　　4 4G时代，移动IP将作为主流技术得到普及应用

　　移动通信技术发展至此，伴随着3G技术的日趋成熟，有超前意识的战略家们，已将目标转向4G技术的开发研究，当前4G技术已经问世，虽然标准尚未定论，但其发展方向和目标是明确的，就是提高移动设备无线访问Internet的速率、提高Internet的主干带宽，4G技术系统的无线连接速率，初期就可达到目前拨号调节器的90倍，是目前移动上网速率的300倍。下载速率可达5～10Mbit/s, 4G技术这一目标的实现，将开创移动通信和IP的再度融合，移动IP和移动互联网实现统一，在将来从宽带的CDMA向全IP演进的网络，在未来的全IP的移动通信中，运营商提供给用户的内容将更加丰富，费用也更加低廉。首先，在全IP网络中，语音、短信和其它一些通信业务基于IP包交换技术，这无疑将导致通信成本的降低。用户可以支付更少的费用来享受同等质量的服务。

　　其次，通过IP，用户可以非常容易地把新型通信业务和传统的语音业务结合在一起，这样就可以通过这个网络来同时传输各种信息，满足通信双方多方面的需要，让用户交流起来更加方便和生动。比如用户在通话期间需要和其他的用户共享一份文件、一张图纸或者是其它的一些重要信息，可以不中断话音，通过全IP网络来传输这些信息和资料。同时人们也可以通过全IP网络来动态追踪某个用户当前所处的状态，把这些状态的值返回给网络中其他的用户，让用户对被呼叫的用户所处的状态有全面的了解。最后是业务的可移动性。当所有的业务（包括语音和短信）都是基于IP时，基于IP的同一种业务可以在任意的接入网络、终端为人们提供高速便利、廉价、实时、实用的活的网络世界，可以展望，到那时移动用户的高速接入、网络用户的灵活移动将成为通信的最主要最普遍的业务途径，毫无疑问，移动IP将发展成为通信产业应用最为普及的主流技术。

　　5 结束语

　　移动IP技术集成了移动通信网络和IP通信网络的优势，将开创通信产业发展的新纪元。

　　未来的3G及4G时代，在一个统一的IP通信网络平台传输语音、数据、视频、图像、消息等为大势所趋。而移动终端所能提供的“Information anytime，anywhere；Internet in your pocket”将使互联网的作用发挥到极点; 两者的结合将创造难以估计的产业机会和商业前景。以移动通信网络和IP信息业务为主题的信息化社会，将深远地影响到整个社会、经济和人们日常工作和生活的方方面面，为人类的工作、生活带来丰富色彩。

----《电信工程技术与标准化》