Mobile IP的基本原理是让移动主机(MH,Mobile Host)使用一对IP地址实现移动的功能,引入了本地代理(HA,Home Agent)和外地代理(FA,Foreign Agent)这两个网络实体。当MH在本地网络时,它使用正常的IP协议通信。当MH进入外地网络,它通过外部代理或者DHCP获得转交地址(COA,Care Of Address),并向HA发送消息注册其COA。对端通信主机(CH,Correspondent Host)发送给移动节点的数据包通过正常的IP路由到达MH的本地网络,HA截获这些数据包,通过隧道技术将他们转发到MH的当前FA或者MH本身,从MH到CH的数据包则采用正常的IP路由。Mobile IP主要存在以下问题,1)“三角路由”问题。CH发往MH的分组必须经过HA,而从MH发往CH的分组直接发送,这在MH远离HA,CH与MH相邻的情况下尤其的效率低下;2)切换问题。在切换过程中,MH远离HA时,那么HA与MH的隧道建立于过时的位置信息将引发严重的包丢失;3)域内移动问题:在小范围内MH的频繁移动,导致频繁的切换,导致网络中大量的注册报文的传输从而严重影响网络性能。针对上述问题,从Mobile IP衍生了许多新的方案,如解决三角路由问题的路由优化Mobile IP方案,优化切换性能的层次Mobile IP方案以及更多的方案。而Mobile IP应用到无线蜂窝网中,还需要根据网络和终端的情况做改动,这方面的解决方案有同时继承蜂窝系统中移动管理和Mobile IP的Cellular IP。
Mobile IPv6支持主机的思想和Mobile IP基本一致,MH在它的本地网络时与任何固定的主机和路由器一样工作,当MH进入外地网络时,采用IPv6定义的地址自动配置方法获得新的COA,MH将它的COA通知HA与CH,不知道MH的COA的CH送出的数据包先被路由到MH的本地网络,HA通过隧道将这些数据包送到MH,当MH收到HA转发过来的隧道分组后,它知道数据包的原始发送者没有MH的COA,MH将向CH发送一个绑定更新消息,通知CH它当前的COA,CH收到绑定更新消息后就可以直接把数据包发送给MH了。在相反方向, MH送出的数据包直接路由到CH。
个人移动性指的是用户通过个人标识可以使用任何终端访问同一业务,用户访问业务与终端无关,网络具有标识和定位用户的能力,目前已经实用的对个人移动性的支持主要是作为一种网络的业务实现的。通用个人通信(UPT,Universal Personal Telecommunication)就是这样一种支持个人移动性的业务,UPT用户使用一个唯一的个人通信号码,可以接入任何一个网络并能跨越多个网络发起和接受任意类型的呼叫,个人通信号码能按用户的要求,翻译成相应的通信号码并进行路由选择,将来话接到使用者所指定的地方。UPT实现方案一般是基于智能网的,UPT也是智能网支持的主要业务之一。由于智能网本身的特点和缺陷,UPT功能有限,对个人移动性的支持主要体现在电话呼叫类业务上,另外电子邮件等业务实际上也是一种支持个人移动性的业务。
下一代网络并不是一个新的网络,而是基于现有的多种网络演进融合而来的,正是由于下一代网络是融合的多种网络,所以全方位的移动性支持在下一代网络中成为可能而且也是必要的。我们认为在当前对移动性的研究基础上,下一代网络中移动性的研究将集中在两个方向。1)对各种移动性如终端移动性、个人移动性、会话移动性等的支持将进一步加强并且各种移动性将集成在一起给用户提供真正的无缝服务。2)移动性的含义进一步突破,下一代网络中将会出现由网络运营商和增值业务提供商(Vasp,Value Added Service Provider)提供的众多语音,数据,多媒体等丰富多彩的业务。业务形式多样化,终端多样化,用户对业务使用的个性化等导致产生个人业务环境这个概念,3GPP将个人业务环境定义为用户的业务订购和业务使用的个性化信息,个人业务环境可以用一个或者多个User Profiles来定义。个人业务环境随着终端移动和个人移动也需要相应的移动,这种移动性可以称之为个人业务环境移动性,对个人环境移动性的支持使得用户业务环境的改变仅限于终端和网络的能力,而不是因为移动。个人业务环境移动性是下一代网络中面临的需要支持的新的移动性。
虚拟归属环境(VHE,Virtual Home Environment)是下一代移动通信网业务提供研究中提出的一个概念。ITU/IMT2000,UMTS Forum等组织都给出了VHE的定义,3GPP将其定义为:“通过VHE用户不论在哪个网络中,不论使用哪个终端,不论处于何地,都可以始终如一的感受到相同的个人化特征、用户界面及业务”,并提出VHE作为下一代移动通信系统UMTS上的业务提供方式。VHE支持个人业务环境移动性,将实现个人业务环境在网络和终端间的移动,同时VHE也包含了终端移动性、个人移动性、会话移动性等,所以VHE是下一代网络中特别是移动通信网络中移动性支持的研究重点。目前国际上和VHE相关的主要研究项目包括:1)欧盟资助的IST(Information Society Technology)计划项目VESPER(Virtual home Environment for Service PErsonalization and Roaming users);2)欧盟资助的ACTS(Advanced Communications Technologies and Services)计划项目CAMELEON(Communication Agents for Mobility Enhancements in a Logical Environment of Open Networks);3)欧洲电信战略规划与研究协会(EURESCOM)支持的项目P920“UMTS Network Aspects”。
通过对VHE的研究,我们认为实现VHE的关键在于终端业务执行环境的标准化、User Profiles的分布式存储管理、媒体的适配这三个方面。VHE对个人业务环境移动性的支持也体现在这三方面。终端业务执行环境的标准化使得用户的个人移动性得到进一步增强,为个人业务环境在不同终端可以移植提供基础。User Profiles就是个人业务环境的信息定义,主要包括用户基本信息(姓名、性别、用户ID等),用户界面相关信息(终端屏幕字体和大小、语言设置等),业务相关信息(用户最喜欢的业务列表、业务状态),网络相关信息(网络配置和网络能力等),用户终端能力(屏幕大小、屏幕分辩率等)。User Profiles分布式存贮在网络、终端、VASP,无论用户使用什么网络和什么终端,保证用户可以访问User Profiles并且维护User Profiles的同步。媒体的适配就是保证业务的媒体流可以适应用户在网络和终端间的移动,业务环境可以平滑过渡而不至于中断。VHE的实现还没有被标准化,可能应用到的关键技术包括CAMEL,MExE,SAT/USAT,Parlay/OSA等。CAMEL(Customized application for Mobile Network Enhanced Logic)是解决移动通信网与智能网互联问题的建议,CAMEL为移动用户实现漫游的同时享受与归属网络同样的GSM业务提供了一种机制。MExE(Mobile Execution Environment)是为用户终端上提供标准的执行环境的一项技术。SAT/USAT是为储存在SIM或USIM上的业务逻辑提供标准的执行环境的一项技术。通过MExE/SAT/USAT技术,与具体终端无关的业务逻辑可以被下载到终端上并在那里得以执行。Parlay/OSA 是用于开放网络资源和能力的API规范,允许上层应用通过该API对网络资源和能力进行安全可控的接入,基于Parlay/OSA API开发的业务与具体承载网络无关。