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移動(dòng)IP的多層次位置管理及路由優(yōu)化


摘 要 移動(dòng)IP采用三角路由機(jī)制,其切換時(shí)延大,分組丟失較嚴(yán)重 。本文提出了多層次位置治理的方法,取得了快速平滑的切換,并結(jié)合VPN技術(shù),安全地優(yōu)化了路由,從而改善了業(yè)務(wù)的QoS 。
要害詞 移動(dòng)IP 局部注冊(cè) 移動(dòng)猜測(cè)治理 路由優(yōu)化 虛擬專用網(wǎng)
1 引言
移動(dòng)IP [ RFC 2002 ] 定義了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(MN)、本地代理(HA)和外地代理(FA)三種功能實(shí)體 。MN是一臺(tái)主機(jī)或路由器,每臺(tái)MN有兩個(gè)地址:本地地址和外地地址(CoA) 。本地地址是指永久的分配給該節(jié)點(diǎn)的地址,當(dāng)MN在Internet上移動(dòng)時(shí),其本地地址是不變的;CoA是連接HA和MN(或CoA)的隧道的出口,當(dāng)切換鏈路時(shí),CoA地址也隨之改變 。
傳統(tǒng)移動(dòng)IP的路由機(jī)制采用三角路由,即當(dāng)MN作為被叫時(shí),CN(通信對(duì)端)發(fā)出的數(shù)據(jù)分組必須先MN的HA,再由HA隧道給CoA,在CoA處解隧道封裝后送往MN 。
為了保證數(shù)據(jù)移動(dòng)通信QoS,移動(dòng)IP需要優(yōu)化路由并取得快速平滑切換,這需要有高效的位置治理機(jī)制 。江虹等人在比較分析了當(dāng)前的位置治理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了二層HLR(Home Location Registration)法的位置治理策略 。該策略定義了歸屬域HLR及切換域HLR,通過(guò)將移動(dòng)用戶的信息暫存于切換域HLR,當(dāng)移動(dòng)用戶在歸屬域HLR內(nèi)切換時(shí),系統(tǒng)在執(zhí)行相關(guān)位置治理操作時(shí)能最大限度地減小長(zhǎng)途登記、注銷(xiāo)信令負(fù)荷,但增加了移動(dòng)用戶的呼叫時(shí)延和開(kāi)銷(xiāo) 。從而二級(jí)HLR法很適合于入呼移動(dòng)比較小的移動(dòng)用戶 。本文提出的多層次位置治理機(jī)制在二級(jí)HLR法的基礎(chǔ)上,可根據(jù)需要采用多級(jí)(包括二級(jí))HLR,并通過(guò)猜測(cè)機(jī)制設(shè)法減小切換時(shí)延 。
由于安全機(jī)制的限制,人們一般認(rèn)為優(yōu)化移動(dòng)IP的路由機(jī)制意義不大,從而對(duì)這個(gè)問(wèn)題也是避而不談 。本文通過(guò)構(gòu)建遠(yuǎn)程訪問(wèn)VPN,在通信雙方相互認(rèn)證的基礎(chǔ)上,建立兩者之間的安全的優(yōu)化路由,從而解決了路由優(yōu)化的安全性問(wèn)題 。
2 多層次位置治理
多層次位置治理的核心是切換域局部注冊(cè)及位置猜測(cè) 。
2.1 局部注冊(cè)協(xié)議
采用多層次位置治理方法能盡可能地減少注冊(cè)時(shí)延及切換時(shí)延 。在固網(wǎng)邊緣,基站為MN提供接入接口 。一個(gè)基站覆蓋一定地理區(qū)域,若干這種地理區(qū)域(或基站)構(gòu)成一個(gè)注冊(cè)域RA(Registration Area) 。一個(gè)MSC(Mobile Switching Center)與多個(gè)注冊(cè)域相關(guān)聯(lián) 。切換域HLR和VLR(Visitor Location Registra- tion)為保存著移動(dòng)用戶的位置及服務(wù)等信息的數(shù)據(jù)庫(kù) 。其中HLR保存著HLR區(qū)域(局部注冊(cè)域)內(nèi)所有已注冊(cè)移動(dòng)用戶的位置及地址信息,而VLR保存著與它相關(guān)聯(lián)的MSC的RA中的移動(dòng)用戶的信息 。切換域HLR上一級(jí)HLR保存著該上級(jí)HLR域內(nèi)所有已注冊(cè)移動(dòng)用戶的位置及地址信息;更上一級(jí)的HLR(直至歸屬域HLR)亦然 。
當(dāng)MN在一個(gè)RA內(nèi)由一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站時(shí),MN可通過(guò)當(dāng)前基站向RA注冊(cè) 。RA具有HA的一部分功能,若MN已在RA注冊(cè),則RA向當(dāng)前基站返回注冊(cè)應(yīng)答 。發(fā)往MN的數(shù)據(jù)由RA隧道給當(dāng)前基站,在當(dāng)前基站處解隧道封裝將數(shù)據(jù)送到MN 。
當(dāng)MN從一個(gè)RA移動(dòng)到另一個(gè)RA時(shí),MN向HLR1注冊(cè)其當(dāng)前RA中的CoA 。如圖1所示,當(dāng)MN由MSC2下的RA2移動(dòng)到MSC3下的RA3時(shí),MN通過(guò)當(dāng)前MSC向HLR2發(fā)出局部注冊(cè)請(qǐng)求,注冊(cè)其當(dāng)前RA中的CoA:(1)VLR3收到MN的注冊(cè)請(qǐng)求,產(chǎn)生臨時(shí)注冊(cè);(2)切換域HLR2收到VLR3的注冊(cè)請(qǐng)求,確定其為切換進(jìn)來(lái)的新用戶 。若HLR2專用存儲(chǔ)區(qū)中無(wú)該用戶的記錄信息,則HLR2在其專用存儲(chǔ)區(qū)中生成臨時(shí)記錄,并向VLR3發(fā)確認(rèn)信息(含MN的合法性檢查);(3)VLR3向RA3 并從而向MN確認(rèn) 。然后,HLR2通知MSC2 MN已棄之而去,從而MSC2在VLR2中為MN進(jìn)行注銷(xiāo),而MSC3由于MN的注冊(cè)而更新VLR3中的相關(guān)信息,保存MN的地址和位置信息,直至MN又棄之而去并注銷(xiāo)為止 。注冊(cè)請(qǐng)求得到應(yīng)答后,發(fā)往MN的數(shù)據(jù)分組在HLR2處隧道給當(dāng)前RA,RA知道MN的當(dāng)前BS位置,解隧道封裝后再隧道給當(dāng)前BS,由BS轉(zhuǎn)發(fā)分組給MN 。

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