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UMTS核心網中MobileIP技術的研究

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1　UMTS核心網的現狀與演進
3G（第三代移動通信系統(tǒng)）的網絡結構包括用戶SIM卡、移動終端、接入網和核心網四大部分 。無線接入標準中存在五種技術：WCDMA技術、cdma2000技術、TD-SCDMA技術、UWC-136技術和DECT技術 ， 寬帶CDMA技術已經成為3G技術的主流 。3GPP和3GPP2兩大組織現在主要致力于核心網部分的標準化工作 。3G的核心網GSM/MAP、窄帶CDMA的核心網IS-41開始演進 。
GSM網絡是世界上最大的第二代移動通信網絡 ， 中國擁有世界上最大的GSM網絡 ， 而且正在啟動GPRS網絡的建設 。3GPP組織提出的UMTS的3G標準 ， 可以確保GSM核心網平滑過渡到3G核心網 。因此跟蹤和分析研究UMTS核心網的演進有著十分重要的意義 。
UMTS核心網可以支持URTAN（采用WCDMA的接入技術）、ERAN（支持EDGE技術 ， 從GSM的接入網演進而來）等多種接入網絡 ， 分成電路交換域和分組交換域兩大部分 。電路交換域從GSM的電路交換網絡開始演進 ， 分組交換域從GPRS網絡開始發(fā)展 。在3GPP的Rel99標準中 ， 核心網采用ATM技術作為用戶數據和信令的傳輸技術 。在Rel00的制定過程中 ， 3GPP明確提出未來的核心網基于分組技術和IP話音 ， 支持實時和非實時業(yè)務 ， 具有以下一些技術特征：
*基于GPRS的演進
*對于各種不同的無線接入技術 ， 核心網的網絡單元相同 。
*數據包的傳輸基于IP技術
*支持數據、話音和實時多媒體業(yè)務
*盡可能多地引用現有的成熟的IP協議 。
*盡可能減少對于接入網無線資源的消耗 。
*由于同時支持IPv4和IPv6協議 ， 而IPv4的地址不足 ， 因此要最大程度減少占用的IP地址 。
*減小對現有GSM和GPRS網絡結構的影響 。
2　Mobile IP協議
2.1 Mobile IP協議的基本工作原理
Mobile IP協議通過引入了歸屬代理（Home Agent,HA ， 又譯為家鄉(xiāng)代理）、漫游地代理（Foreign Agent,FA又譯為外地代理）兩個新的功能實體和隧道（tunnel）技術 ， 不改變因特網路由規(guī)則的前提下 ， 解決了移動主機漫游時的路由問題 ， 無需改變移動節(jié)點的IP地址 ， 同時保持上層的通信連接 。也就是解決了主機在移動時與整個因特網如何保持無縫通信的問題 。
網絡中存在移動節(jié)點、歸屬代理和漫游地代理三種功能實體 。Mobile IP的基本工作原理是：歸屬代理和漫游地代理通過廣播的方式進行代理通告（Agent Advertisement,AA）；移動節(jié)點判定處于歸屬局范圍內還是在漫游人 ， 假如在外地網絡上 ， 移動節(jié)點通過代理通告程獲取漫游代理轉交IP地址 ， 或者通過DHCP協議獲取同轉交地址；移動節(jié)點通過漫游地代理進行鑒權 ， 并且于歸屬代理注冊 ， 從而綁定移動節(jié)點的永久IP地址和在外地網絡中獲取的轉交地址 ， 在歸屬代理和漫游地代理或者移動節(jié)點之間建立隧道；歸屬代理吸引網絡內發(fā)給移動節(jié)點的數據包 ， 并且用隧道傳到轉交地址處；在轉交地址處 ， 解隧道封裝 ， 轉給移動節(jié)點；移動節(jié)點發(fā)出去的數據包用漫游地代理作為默認路由器 。Mobile IP有三個主要的過程：代理發(fā)現、注冊和路由數據包 。
在Mobile IP協議提出以后 ， 人們針對其一些固有的缺點和在實際網絡中使用時面臨的實際問題 ， 提出了一系列的草案 ， 以完善Mobile IP協議 。3GPP把改進后的Mobile IP協議叫做MIP 協議 。本文正是從MIP 開始分析的 ， 考慮到IPv6協議還沒有開始廣泛使用 ， 本文的分析主要針對IPv4協議 ， 其主要原理同樣適用于IPv6協議 。2.2　Mobile IP協議在3G演進過程中的作用分析
Mobile IP是一種網絡層移動性治理的方案 ， 與鏈路層和物理層傳輸技術無關 ， 實現了移動主機跨區(qū)域、跨網絡的漫游 。這些網絡既包括固定的有線和無線網絡 ， 也包括移動網絡 。可以用于不同運營商但是采用相同技術的移動通信網絡之間 ， 也可以用于2G、2.5G和3G的混合網絡中 。因此在向全IP核心網的演進過程中 ， Mobile IP協議有助于綜合各種網絡的優(yōu)勢 ， 具有很重要的作用 。

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