ＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)引入移動ＩＰ的需求分析及技術(shù)實現(xiàn)

梅承力

[摘要]文章提出了CDMA網(wǎng)絡(luò)引入移動IP需求，主要為滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性、固定IP地址的業(yè)務(wù)、歸屬地特色業(yè)務(wù)和特色計費以及不同網(wǎng)絡(luò)的融合的互操作，分析了移動IP的技術(shù)實現(xiàn)方案，比較CMIPv4和PMIPv4的技術(shù)特點，針對移動IP的網(wǎng)絡(luò)部署和后續(xù)的研究提出相應(yīng)的建議。

[關(guān)鍵詞]CDMA移動IPCMIPv4PMIPv4

1概述

中國的CDMA網(wǎng)絡(luò)分組域目前采用簡單IP的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。主要通過PDSN(分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點)、RADIUS(遠(yuǎn)端認(rèn)證撥號接入服務(wù))服務(wù)器等即可實現(xiàn)。在簡單IP模式下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在承載層面終結(jié)在PDSN，通過PDSN可接入Internet、WAP GW等不同應(yīng)用。在簡單IP網(wǎng)絡(luò)模型下，移動臺的IP地址一直保持到該移動臺移出該PDSN的服務(wù)范圍(或者移動臺終止簡單IP)，當(dāng)移動臺跨PDSN間切換時。該移動臺的所有通信將重新建立，通信中斷。

為解決簡單移動IP模式的跨PDSN的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不連續(xù)性，以及CDMA與WLAN的融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下CDMA和WLAN數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換的連續(xù)性要求，有必要引入移動IP技術(shù)。移動IP實現(xiàn)中，通過HA(歸屬代理)負(fù)責(zé)向用戶分配IP地址，將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術(shù)發(fā)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN之間的宏移動管理，保證了業(yè)務(wù)在IP層面的連續(xù)性。

此外，通過移動IP技術(shù)引入，運營商也可以簡化WAP等歸屬地業(yè)務(wù)的組網(wǎng)模式。在運營商引入內(nèi)容計費業(yè)務(wù)后，也可利用移動IP的回歸屬地的特點，開展差異化的業(yè)務(wù)計費。對與一些安全性要求較高的業(yè)務(wù)以及需要歸屬地IP地址的客戶業(yè)務(wù)需求，也可通過移動IP技術(shù)滿足。如果考慮未來的CDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，移動IP更是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，可用于解決異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的接入問題。

國外運營商如KDDI、SKT、SPRINT、Verizon等部署了移動IP技術(shù)，部署的出發(fā)點主要也是利用移動IP的業(yè)務(wù)連續(xù)性、路由回歸屬地便于開展特色業(yè)務(wù)、以及和WLAN等網(wǎng)絡(luò)的互操作等。

2移動IP業(yè)務(wù)需求分析

在CDMA分組域引入移動IP本質(zhì)的需求來自滿足用戶跨PDSN的切換的會話連續(xù)性。通過在移動IP技術(shù)，由歸屬地為用戶提供接入的IP地址，從而實現(xiàn)了切換過程中的IP地址不變，保證了業(yè)務(wù)在IP層面的連續(xù)性。

CDMA網(wǎng)絡(luò)與WLAN的融合是目前CDMA運營商關(guān)注的重點之一，在業(yè)務(wù)推廣中存在CDMA和WLAN網(wǎng)絡(luò)切換中保持會話連續(xù)性的需求，為滿足此需求，一種可能的技術(shù)方案就是利用移動IP技術(shù)實現(xiàn)CDMA和WLAN數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IP連續(xù)性。

對于運營商增值業(yè)務(wù)，由于運營商的特色業(yè)務(wù)智能由歸屬業(yè)務(wù)網(wǎng)提供，這就要求承載網(wǎng)絡(luò)盡可能提供路由回歸屬網(wǎng)絡(luò)的能力，便于使用運營商增值業(yè)務(wù)。在目前的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)中，用戶在拜訪地使用WAP業(yè)務(wù)時，分組承載網(wǎng)絡(luò)無法直接提供路由到歸屬地的WAP網(wǎng)關(guān)，導(dǎo)致了WAP網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)復(fù)雜，承擔(dān)很多路由功能。如有采用移動IP后，可以實現(xiàn)分組網(wǎng)接入歸屬地WAP GW，簡化業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

在運營商開展了內(nèi)容計費業(yè)務(wù)后，由于拜訪地的內(nèi)容計費策略和歸屬地的計費策略的配置及策略都不可能完全一致，為了保證業(yè)務(wù)體驗的一致性，需要承載網(wǎng)絡(luò)具備路由回歸屬的能力，如果網(wǎng)絡(luò)支持了移動IP，也可利用移動IP開展內(nèi)容計費業(yè)務(wù)。

由于移動IP技術(shù)的用戶IP地址由歸屬地提供，可以開展固定IP地址的業(yè)務(wù)，如企業(yè)高端客戶的特殊業(yè)務(wù)、高安全性要求的業(yè)務(wù)等

此外，CDMA網(wǎng)絡(luò)未來向3GPP EPS系統(tǒng)演進(jìn)的國際標(biāo)準(zhǔn)中，移動IP協(xié)議也是CDMA網(wǎng)絡(luò)與EPS系統(tǒng)互操作的主要協(xié)議，通過移動IP協(xié)議支持HSGW接入PDN GW。

當(dāng)然，移動IP引入后，并非所有業(yè)務(wù)都需要通過移動IP實現(xiàn)，例如Internet業(yè)務(wù)、電子郵件、FTP、WWW瀏覽等均可采用目前簡單IP的模式在照拜訪地接入。這需要在分組網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)運營商的需求，識別不同業(yè)務(wù)類型決定是否發(fā)起移動IP。

3移動IP全球開展情況

移動IP的全球開展情況見表1，移動IP的引入主要用于PUSH MAIL、內(nèi)容計費、CDMA和WLAN的互操作等。

4移動IP技術(shù)實現(xiàn)

CDMA分組子系統(tǒng)移動IP與簡單IP相比，除了包括PDSN和RADIUS服務(wù)器外還包括HA。HA負(fù)責(zé)向用戶分配IP地址，將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術(shù)發(fā)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN之間的宏移動管理。PDSN之間的P-P接口用于支持快速切換，一般為可選接口。

雖然移動IP的參考模型和簡單IP參考模型不同，但是分組核心網(wǎng)能夠使用同一個PPP會話向一個終端提供移動IP業(yè)務(wù)和簡單IP業(yè)務(wù)。

移動IP按照網(wǎng)絡(luò)部署模式，可以分為CMIP(Client MIP)及PMIP(Proxy MIP)。在CMIP模式下，PDSN應(yīng)增加FA(拜訪代理)的功能，負(fù)責(zé)提供隧道出口，并將數(shù)據(jù)解封裝后發(fā)往移動臺：在PMIP模式下。PDSN還應(yīng)支持移動IP Proxy的功能。代替移動終端發(fā)起移動IP的注冊請求。

4.1協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

(1)CMIP協(xié)議棧

在CMIP方式下，要求終端支持MIPv4，與HA之間建立移動IP會話，協(xié)議棧模型如圖1所示。

(2)PMIP協(xié)議棧

在PMIP方式下，用戶終端仍然是簡單IP終端，PDSN將為其代理發(fā)起移動IP的流程。PMIP的協(xié)議棧如圖2所示。

4.2實現(xiàn)流程

(1)CMIP會話流程

CMIP方式終端和HA之間建立移動IP會話，PDSN作為FA的流程如圖3所示。

a、MS接入PDSN，并與PDSN成功協(xié)商LCP。

b、MS與PDSN成功協(xié)商IPCP，并且MS不請求PDSN分配IP地址。

c、PDSN檢測該用戶為MIP用戶，發(fā)送MIP Agent Advertisement給MS。

d、MS發(fā)送MIP RRQ，請求MIP會話的注冊。

e、PDSN收到該MIP RRQ后，向HAAA請求鑒權(quán)。

f、HAAA鑒權(quán)通過后，向PDSN應(yīng)答RADIUS Access-Accept，并攜帶用戶的授權(quán)信息，如用戶使用動態(tài)分配HA地址，將攜帶用戶的HA地址；PDSN檢測到用戶鑒權(quán)通過。

g、PDSN建立與HA使用的IKE相關(guān)聯(lián)的IP安全通信?？梢园ㄓ葾AA授權(quán)響應(yīng)或在IKE范圍內(nèi)經(jīng)由證實交易送來的IKE先期共享密鑰。如果歸屬一外部鑒權(quán)擴展密鑰和SPI由AAA返回，那么PDSN不建立與HA使用的IKE相關(guān)聯(lián)的IP安全通信。

h、當(dāng)鑒權(quán)通過，或者IKE協(xié)商完成，PDSN將來自MS的MIP RRQ發(fā)送給HA。

i、HA對該MIP RRQ進(jìn)行鑒權(quán)，發(fā)送RADIUS Access-Request報文給

HAAA。

i、HAAA鑒權(quán)通過后，向PDSN應(yīng)答RADIUS Access-Accept，并攜帶用戶授權(quán)信息。

k、HA在鑒權(quán)通過后。為用戶建立MIP會話，并且應(yīng)答MIP RRP給PDSN。

I、PDSN將HA的MIP RRP報文轉(zhuǎn)發(fā)給MS。

m、MIP用戶接入成功。PDSN開始計費，發(fā)送Acct-Request(start)報文給HAAA。

n、HAAA應(yīng)答Acct—Response報文，MS開始傳輸數(shù)據(jù)報文。

(2)PMIP會話流程

PDSN支持簡單IP用戶的代理MIP功能，即PMA(Proxy Mobility Agent)。簡單IP用戶實現(xiàn)PMIP的流程如圖4所示。

a、Simple IP用戶接入PDSN。完成LCP協(xié)商，該過程同Simple IP的接入過程。

b、AT和PDSN開始鑒權(quán)過程，PDSN向AAA發(fā)起鑒權(quán)請求，并攜帶PMA能力指示屬性。

c、AAA響應(yīng)鑒權(quán)成功，并攜帶Home Agent與PMIP Indicator，指示HA地址與本次會話采用PMIP。

d、PDSN為AT構(gòu)造PRRQ報文，發(fā)送至HA。

e、HA響應(yīng)PRRP。

f、AT與PDSN協(xié)商IPCP，其中IP地址為PRRP中HA分配的地址。

g、PDSN開始計費過程。

h、PMIP服務(wù)建立，AT和HA開始數(shù)據(jù)傳輸。

5CMIP和PMIP的技術(shù)比較

CMIP和PMIP技術(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的移動IP解決方案，表2從標(biāo)準(zhǔn)情況、開展情況、終端要求、網(wǎng)絡(luò)要求、IP地址要求、業(yè)務(wù)靈活性等方面進(jìn)行比較。PMIP與CMIP相比，雖然標(biāo)準(zhǔn)化程度較低(即將發(fā)布)，沒有商業(yè)應(yīng)用但在終端要求、IP地址要求、業(yè)務(wù)靈活性方面具有一定的優(yōu)勢，已取得了業(yè)界主流運營商的支持。

6移動IP的部署策略

參考國外運營商的部署經(jīng)驗，移動IP的核心網(wǎng)元HA建議按照省部署，目前和PDSN一起部署在省會城市。后期，隨著EV-DO的數(shù)據(jù)流量增加后，目前的PDSN設(shè)備有可能不能滿足性能要求，或者為了節(jié)省RAN到PDSN之間跨本地網(wǎng)的A10的鏈路的傳輸資源和降低時延，PDSN設(shè)備有可能在本地網(wǎng)或多個本地網(wǎng)的區(qū)域進(jìn)行部署，HA仍然以省為單位集中，直至后期業(yè)務(wù)量進(jìn)一步增大后，再考慮省內(nèi)區(qū)域部署的可行性。

此外，為了考慮HA的容災(zāi)備份，可采用HAGR(HA Geographic Redundancy)／ICSR(Inter-chassis sessionrecovery)的部署方式。省內(nèi)的HA在異地進(jìn)行備份，HA設(shè)備本身實現(xiàn)多機備份。

在移動IP業(yè)務(wù)開展過程中，由于移動IP呼叫后可能帶來路由迂回、呼叫建立時間長、占用IP地址等問題，需規(guī)劃好使用移動IP和不使用移動JP的業(yè)務(wù)類型，并通過網(wǎng)絡(luò)或者終端機制控制呼叫發(fā)起的類型，節(jié)省不必要的資源浪費。

7結(jié)論

CDMA運營商對于移動IP還是有比較明確的需求，如何利用移動IP技術(shù)優(yōu)化目前的網(wǎng)絡(luò)路由、如何選擇移動IP技術(shù)、如何利用移動IP開展各類運營商特色的歸屬業(yè)務(wù)以及培育移動IP的產(chǎn)業(yè)鏈，為后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)積累經(jīng)驗都非常重要。此外，在移動IP中如何規(guī)劃NAI、移動IP的計費方式、移動IP的PDSN和HA與內(nèi)容計費功能如何結(jié)合等技術(shù)問題也需要盡快考慮。