移动IP技术的展望
发布时间: 2006-7-3
来源:
无线电话正在全球迅速发展，这给我们的生活和工作带来了极大的方便，但随着Internet对日常生活影响的不断扩大，更多的工作需要在室外来完成，因此，对无线数据业务的需求也日趋增加。使用蜂窝数据服务的用户已达相当规模，我们需要无线Internet，需要能随时、随地获取信息。但目前蜂窝系统的数据通信能力远不能满足这样的需求。实际上，通过适当的应用配置、中间组件的应用以及新的无线优化协议，现有的蜂窝系统可提供更强大的数据通信服务。但对未来的移动用户，下一代无线数据技术将有可能解决目前所有的问题，它可以是现有第2代蜂窝网络的补充，也可以是全新的下一代蜂窝技术。
一. 移动数据业务的发展
1999年，基于蜂窝技术的数据业务有蜂窝数字分组数据（CDPD）、GSM、CDMA。今天的蜂窝系统，其语音编码器（Vocoder）在8-13kb/s的速率范围内对语音进行数字化，而数据被分配到与语音呼叫相同的无线带宽上，这也就是数据可以获得的容量。因此，所有这些数据业务的速率都在9.6kb/s-14.4kb/s之间，这个速率相当低。此外，现在的数字技术和个人通信技术是五年以前的技术，那时9.6kb/s的速率已经足够了。而今，对于基本文本应用来说，它或许够用，但对于图形和多媒体信息来说，这一速率则无法令人满意。
目前，蜂窝技术以两种方式提供数据业务：
一个是通过具有微测览器的蜂窝电话（智能电话）访问特定的Internet信息；
另一个是通过无线Modem，可以是PC卡方式，也可以是连接到计算机的蜂窝电话。
这两种方式都可以访问Internet站点或公司的网络系统，但用户都不得不考虑吞吐量和网络时延问题。而下一代网络则为用户解决了吞吐量、全球覆盖、应用的简便性等许多重要问题。
从用户的角度来看，不同网络所提供的业务是可以比较的，这些业务的引入期可以相差一到二年，数据速率也可能相差2O-30%，但是，正如当今的语音用户很难对不同的蜂窝系统作出区分一样，数据用户将发现，蜂窝数据业务之间也存在着很大的相似性。
为了发展下一代业务，现有的网络将会增加哪些特性，而新的网络设施最需要哪些功能？
由于我们将现有的蜂窝系统称为第2代，那么增加到现有网络的特性就称为第2.5代（2.5G）。2.5G 技术是第3代（3G）网络应用发展的过渡，但却应用在现有的网络技术平台上。 3G标准规定，以车速移动时，数据速率为144kb/s；室外静止或步行时速率为384kb/s；而室内为2Mb/s，但这并不意味着用户可用的速率就可达到2Mb/s，因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及建筑物业主与运营商协作的紧密程度。然而，由于无线LAN一类的高速业务的速率已可达54Mb/s，在3G网络全面铺开时，很难预测2Mb/s业务的市场需求将会如何。而令人感兴趣的是室外应用的384kb/s速率，这一基于IP协议的分组业务将会在全球范围内得到广泛应用。
IP技术向无线技术领域发展的三个目标：
1．允许用户从专有网络（以太网、无线LAN等）到公共网络的无缝漫游，这样的漫游需要利用一些标准，如移动IP。
2．简化通过个人区域网络（PAN）技术（如蓝牙技术）实现的移动计算机与无线设备之间的连接。
3．IP语音，当地面网络开始利用IP协议传送语音和多媒体信息时，IP语音通信延伸到无线设备显得非常重要。
二. 移动IP在CDMA系统中的应用
日前，众多的运营商已经可以提供数据业务，采用电路交换技术提供14.4kb/s的业务。将电话连接到手提电脑，手提电话就成为一个无线Modem，建立拨号连接到Internet或公司的远程RAS 服务器。CDMA的另一个业务是快速网络连接（Quick Net Connet），它可以迅速将用户连接到Internet（约为5秒），运营商就如同提供Internet拨号的ISP。
目前的CDMA业务基于IS-95A标准，它的改进版IS-95B允许将8个时隙结合在一起，以提供高达64kb/s的分组数据业务，IS-95B之后，CDMA将发展为cdma2000。 cdma2000分为两个阶段，即1XRTT和 3X RTT（其中1X和3X指的是1.25MHz载波信道的个数， RTT意为无线电传输技术）。
与IS-95A相比，cdma2000做了相当大的改进，包括更为复杂的功率控制、新的反向链路调制技术以及改进的数据编码技术等。其改进的结果是，频谱带宽相同，容量却有了相当大的提高，室内数据速率达到 2Mb/s，巳经可以满足IMT-2OOO的要求。当CDMA 3XRTT 满负荷应用时，其前向链路和后向键路都需要5MHz的带宽保证，但1X RTT可以应用在现有的CDMA 信道中，因其采用了相同的带宽：1.25MHz。
1X RTT是一种3G技术，是CDMA运营商迈向3G最理想的基石。它只需很小的网络设施投资，就可以用于现有网络，从而使语音容量加倍。它也将提供基于IP的、速率为144kb/s的分组数据业务。1X RTT业务2O01年预计在美国展开，如果有新的频率可用，3X RTT业务也将在1至2年后展开。 基于不同CDMA技大的数据业务互连互通的一个重要障碍是：WCDMA基于GPRS协议（非IP），它利用GPRS隧道协议（GTP）转发IP分组到达移动终端，移动性能管理也由特定的GPRS协议来处理； 而cdma2000基于移动IP标准。最理想的是，任何被协调的CDMA标准都基于同一个隧道和标准集， 因此，欧洲电信标准化组织（ETSI）巳开始研究在GPRS/EDGE中集成移动IP的方案。
三. 移动IP在移动计算网络中的应用
移动计算网络允许计算机在网中自由移动，并且对用户是完全透明的。网络中增加了移动主机（MH）、接入点（AP）以及漫游服务 路由器（RSR），而其他设备，如路由器、固定主机等，则与现有 Internet网络完全相同。
其中，一个小区由一个无线局域网（WLAN）网段组成，小区中的MH经过AP与有线LAN相连并 接入Internet。MH可在不同小区间移动，也可在不同IP子网间移动，AP除了完成WLAN/LAN桥接 外，还负责本小区的管理，包括登录、主机认证、移动性能管理等。主机MH在同一IP子网内的移动称为“散步”，散步的处理由AP完成，主要涉及MH在不同小区间的切换；在不同IP子网间的移动称为“漫游”，RSR为MH提供漫游服务，MH跨越IP子网后，输入/输出该主机的分组数据包（IP 包）的路由处理由RSR来完成。 移动计算网络向用户提供了两方面的透明性，即操作透明性和性能透明性。操作透明性指MH 移动前后，用户不需要进行特殊的操作，而性能透明性是指通信性能不因主机的移动而受影响。 为了完成上述功能，必须有一种协议来支持，移动IP（RFC2OO2）是应用前景最为广泛的一种。
移动IP的应用使主机可以在不同的网络之间用唯一的IP地址来标识，无论其物理位置移动到哪里，数据包都能够透明地传输到这一地址。不管用户在不同的网络中移动到何处，都不需要对其IP地址做出任何改变，因此，移动IP提供了独一无二的、维持会话的能力。从一个连接点到另一个连接点的无缝转移，不需要用户干预和用户资料，移动IP是第一个提供这种透明移动性的协议。从有线网络到无线或WAN的漫游也非常方便，因此，移动IP为用户提供了广泛连接，无论他是处于企业网内部还是远离归属地。从用户的角度来看，访问企业内部资源没有什么区别。对于所有与移动节点通信的设备及网络内的中间设备而言，这一协议提供了真正完全透明的移动性。
移动IP的另7个优点是，无论用户处于何地，用户接入企业网和接入Internet的方式完全相同。移动IP提供了一个可工作于任何连接条件的解决方案，使用户可连接于任何种类的媒介，自动确定 移动代理，并向归属网关注册其当前位置，随后归属网关将所有发往该移动用户的流量转发到其 日前位置。移动IP将自动监测用户的移动情况并通知归属网关。这样，无论用户如何移动，会话 都可以无缝地得以继续。当用户回到其归属地后，移动IP将通知归属网关，用户已经回来，用户 设备将恢复原状。
四. 市场展望
未来无线网络业务的发展依赖于运营商提供不同业务的能力和更好地满足不同用户个性化需求的能力。当分组数据逐步取代电路交换数据时，移动运营商将不得不寻求新的低成本解决方案，以IP作为其主要的传输手段；而对于Internet来说，增强IP协议的移动性已经成为不可避免的大趋势。
因此，移动IP协议的发展，无论是对移动通信运营商、ISP、还是企业网的拥有者，都是一个好消息。 内容服务的引入为运营商提供了机会，使他们拥有了比以前更为宽广的价值链，对发展3G业务的运营商来说，与内容提供商、ISP、应用服务提供商及金融机构建立移动入口和灵活的合作伙伴关系将非常重要。3G业务的领导者将是那些充分理解移动性、IP及端到端应用的运营商，它们 需要广泛地发展合作伙伴关系，以形成具有吸引力的网络应用。 随着内容的膨胀性发展，分组数据流量将迅速增长，据预测，到2O02年底，全球移动用户将达到10亿，到2OO4年，分组数据及IP电话的流量将占无线网络总流量的一半。
据预测：移动数据用户的发展要远快于语音用户及固定PC互连网用户的发展，这将是未来市场争夺的焦点。运营商要在竞争异常激烈的无线领域中处于领先地位，就必须采用低成本的IP无线接网络。
为了满足这样的市场需求，诺基亚已经引入了基于IP的无线接入网络（IP-RAN），这一解决方案将使包括2G、3G、IS136HS、EDGE、WLAN以及宽带无线网络（BRANs）等在内的RAN技术集成在一起。而Cisco也在其IOS中提供了对移动IP的支持，以增强网络的扩展性、灵活性以及网络的安全性，这将使用户在不改变其IP地址的情况下在企业网内外灵活漫游，为Internet提供全面的可移动性。诺基亚和Cisco也将在移动通信网络和IP网络的互连上展开全面合作，基于这一业界最强者之间的合作，诺基亚将提供包括其IP移动核心网络和Cisco骨干路由技术在内的全方位互操作系统解决方案。由此可以推断，IP网络与移动通信网络走向融合和统一将成为网络发展的必然趋势。 毫无疑可利用下一代无线数据网络可以开展许多新的应用，但应记住，这些都是相当复杂的网络，需要大量的时间和投资。