下一代无线移动通信IP协议:Mobile,IPv6:移动通信技术是什么

　　摘要：随着全球对无线移动通信的研究不断升级，下一代必将向全IP网络方向发展，因此Mobile IPv6 将成为下一代无线移动通信的核心技术。本文从多方面分析了现有IP协议下的无线移动通信网络存在的弊端，最终通过Mobile IPv6来解决相关的问题。
　　关键词：下一代无线移动通信；Mobile IPv6；IP协议
　　1 引言
　　IPv4在设计之初并没有考虑到终端设备的移动性，所以连网设备移动时需要从互联网上断开，而在另外一个地方重新连接时，还需要重新配置系统的新的IP地址、正确的子网掩码和新的默认路由器（网关）才能继续通信。
　　这种新的IP地址就是Mobile IP（移动IP）。Mobile IP有两种：一种是移动Mobile IPv4（简写MIPv4），另一种是Mobile IPv6（简写MIPv6）。为了支持互联网上的移动设备，IETF（Internet Engineering Task Force：Internet工程任务组）推出了移动IP的新标准（Mobile IPv6）来使用户保留不变的永久IP地址，而不管他们是否连接在网上。
　　2 工作原理
　　2.1 MIPv4工作原理
　　基于IPv4的移动IP定义三种功能实体：移动节点（Mibile Node）、归属代理（Home Agent，也可称之家乡代理或本地代理）和外埠代理（Foreign Agent也可称为外地代理）。归属代理和外埠代理又统称为移动代理。MIPv4技术的基本通信流程如下：
　　
　　（1）远程通信实体通过标准IP路由机制，向移动节点发出一个IP数据包；
　　（2）移动节点的归属代理截获该数据包，将该包的目标地址与自己移动绑定表中移动节点的归属地址比较，若与其中任一地址相同，继续下一步，否则丢弃；
　　（3）归属代理用封装机制将该数据包封装，采用隧道操作发给移动节点的转发地址；
　　（4）移动节点的拜访地代理收到该包后，去其包封装，采用空中信道发给移动节点；
　　（5）移动节点收到数据后，用标准IP路由机制与远程通信实体建立连接。
　　在MIPv4协议中，每个移动节点在“归属链路”上都有一个唯一的“归属地址”。与移动节点通信的节点称为“通信节点” CN（Correspondent Node），通信节点可以是移动的，也可以是静止的。与移动节点通信时，通信节点总是把数据包发送到移动节点的归属地址，而不考虑移动节点的当前位置情况。一个归属代理可同时为多个移动节点提供服务。
　　在MIPv4网络中，MN移动到外地网络时要使用外地代理的IP地址作为MN的转交地址。这样，当通信对端（CN）向MN发送分组时，分组按IPv4 的寻路机制首先到达MN的归属本地网络。本地代理（HA）拦截后用隧道技术将分组转发给MN的转交地址，外地代理解隧道封装后再将分组转发给MN，而MN发给CN的分组通过标准的IP寻路机制直接转发给CN，形成CN与MN通信中的“三角路由”问题，严重影响了分组转发的效率。
　　2.2 MIPv6工作原理
　　移动IPv6（MIPv6）在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址（home address），这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时，通过一个转交地址（care-of address）来提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置，都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。在家乡以外的地方，移动设备传送数据包时，通常在IPv6报头中将转交地址作为源地址。
　　移动节点在家乡以外的地方发送数据包时，使用一个家乡地址目标选项。目的是通过这个选项把移动节点的家乡地址告诉给包的接收者。由于在该数据包里包含家乡地址的选项，接收方通信节点在处理这个包时就可以用这个家乡地址替换包内的转交地址。因此发送给移动节点的IPv6包就透明地选路到该节点的转交地址处。对通信节点和转交地址之间的路由进行优化就使网络的利用率更高。
　　通信过程则如图2所示。
　　
　　（1）MN采用IPv6版的路由器搜索确定它的转交地址。
　　（2）MN将它获得的转交地址通知给HA。
　　（3）MN将它的转交地址通知它的CN。
　　（4）MIPv6采用隧道和源路由技术向连接在外地链路上的MN传送数据包
　　（5）在相反方向，MN送出的数据包采用特殊的机制被直接路由到它们的目的地。
　　在转交地址和归属代理的帮助下，MN经过以上过程，将数据发送到目的地，从而完成了数据发送的全部过程。
　　3 两者比较
　　3.1概念比较
　　如表1所示：
　　
　　3.2 技术比较
　　从技术层面上对比，主要有以下方面：
　　（1）地址数量
　　IPv4地址空间为32位，地址数量有限，而IPv6为128位，IPv6有着巨大的地址空间，将为全球用户提供足够多的地址，网络地址转换（NAT）将不再使用，这将使MIPv6的部署更加直接简单。IPv6网络中IP地址将会实现实名制。
　　（2）安全性更好
　　IPv4是通过叠加的解决方案来实现安全。而IPv6是将安全作为标准的有机组成部分，其中IPv6中的IPsec（IP安全协议）可以对IP层上（也就是运行在IP层上的所有应用）的通信提供加密/授权。
　　（3）地址自动配置
　　MIPv6通信节点采用邻居发现机制自动获取独一无二的全球可路由地址，这种即插即用的地址配置方式不需要用户或者运营商进行人工干预，非常符合移动设备的上网要求。
　　（4）服务质量(QoS)
　　IPv6与IPv4相比，增加的优点是能提供差别服务，前者能够确定并区别对待某个IP地址的数据流，还可以通过提供永远连接、防止服务中断以及提高网络性能，而更好的网络和服务质量将改善客户的满意度。
　　（5）移动IPv6的移动性更好
　　移动IP需要为每个设备提供一个全球唯一的IP地址。IPv4没有足够的地址空间可以为在公共互联网上运行的每个移动终端分配一个这样的地址。从另外的角度讲，MIPv6能够通过简单的扩展，实现了完整的IP层的移动性，满足大规模移动用户的需求，能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题。
　　（6）MIPv6的结构部署比MIPv4更加简单并且容易
　　由于每个IPv6的主机都必须具备通信节点（CN）的功能，当与运行MIPv6的主机通信时，每个MIPv6主机都可以执行路由的优化，从而避免“三角路由” 问题。另外，与MIPv4不同的是，MIPv6中不再需要外地代理(FA)。IPv6地址的自动配置还简化了移动节点Care-of-Address(CoS)的分配。
　　4 结论
　　伴随IPv6与移动技术密切结合，MIPv6技术必将给我们带来更加广阔的应用前景，使人们更好地利用移动设备通信办公娱乐。MIPv6还有很多的关键技术，如移动无缝切换、移动安全、移动管理和AAA问题等都还需要进一步的研究。相信不用多久，IPv6 能与移动通信更好的结合来解决移动性应用的一些关键问题，使我们尽情地享受移动的有效可靠性和便捷性。
　　参考文献
　　[1] 邱翔鸥.移动IPv6与移动IPv4的技术优势比较[J].移动通信,2005.08
　　[2] 马建.IPv6原理及在移动通信中的应用[J].科学出版社，2004
　　[3] 卢东昕，丁岩军.移动IPv4与移动IPv6技术的比较[J]. 广东通信技术，2006.01

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