GPRS与MobileIP的互通策略.doc

GPRS与M o b i 1 e I P的互通策略2002 年 02 月 01 Fl 11:19I P协议并不能有效支持跨了网的主机移动，这是因为I P地址与特定网段和关 联，终端的移动破坏了这种关联使得通信无法正常进行I ETF提出的Mo b i 1 e I P及ETS I提出的GPRS都是为了解决日益频繁的终端移动问题无线移动 接入I P网络的模式主要冇两种：一种是无线LAN；另一种是基于公众蜂窝移动系统 的数据网络，比较典型的是叠加在G SM网络上的G PRSo现在不断有一些新的无线 接入方式，如蓝牙和3 G等各种系统在实现移动性管理上有各口的特点移动性管理从本质上分为宏区域级与蜂 窝级相対而言，宏区域级的管理对低层的差界性不太敏感，因此各种标准本质上非常 类似：而蜂窝级的管理考虑到无线传输的工作模式，往往有不同的方法I ETF针对 宏区域级的管理提出Mo bile I P；针对蜂贞级的管理提岀C e I 1 u 1 a r I Po Mo b i 1 c I P逐步被越来越多的系统所采用，原因是目前I P已经是主流的 网络层协议，Mobile I P承载移动I P业务最通用最方便，能比较好地融入现 有I P体系；Cellular I P的推广则要闲难一些，因为在蜂窝级采用基于笫 三层的管理势必会消耗无线带宽。

目前无线LAN、CDPD、I S —9 5包括以后的3G都采用或基于Mobil e I P, KljG P R S则是另外一套完整涵盖从宏区域级到蜂窝级规范就本质而言， GPRS中许多机制与Mob i 1 e I P非常接近，但是GPRS最初的设计目标是 —•种通用的无线接入手段，可以承载各种网络层协议，而IPoverEveryl h i n g是不可阻扌当的通用”承载模式目前几乎没有实际商业意义，GPRS的一些 设想只能作为理论探讨我们希望无论采用哪种接入手段，如冇线LAN、无线LAN或GPRS,都能以相 同的模式支持对I P的承载即使终端在儿种接入模式之间切换，仍能维持I P的连接 性，这就是所谓的n t h e fly”要实现这一点，首先要在支持终端移动的协 议上取得一致因此讨论在GPRS上如何实现对Mo b i 1 c I P的支持是向“o n t h e f 1 y"的I P跨出实质性的一步M o b i 1 e I PI ETF提出一系列Mo b i 1 e I P的建议Mobile I P的基本概念是无 论终端移动到何处，它始终采用和同的I P地址，并且维持处于激活状态的T C P连接, 从而确保上层应用的透明。

Mobile I P小提出了归属代理一 H om e Agent (H A)＞外部代理一 F oreignAgent (FA)及转交地址(care o f address)等概 念每个移动终端都由HA永久分配一个I P地址当终端移动到另一个子网，该子网的 FA将给终端分配一个临时地址，即外部代理转交地址临时地址可以由多个来访终端 动态共享HAM FA nJ以宣告它们的服务，新进入拜访地的终端可以发出探询以确认 是否有合适的代理存在移动终端漫游后，必须向其HA背记转交地址背记可以山终 端直接完成也可以通过FA完成，这取决于终端对FA的附着模式登记完成后，在归 属地收到的指向移动终端的数据由H A通过隧道方式传到FAo传统的Mo b i 1 e I P会形成所谓“三角”路由：因为数据包总是先到达归属地，然后由H A通过隧道转到F A, F A再将数据包发往终端这种“兜圈子”的模式不利于I P网络上支持实时性较强的业务，于是有人提出若干种路由优化的Mo b i 1 e I P,由发端将数据直接路由到FA的转交地址I P v 6中比较明确地提出了对终端移 动性的支持M o b i 1 c IP over GPRS 的方法Mobile IP overGPRS的原则是尽量不对现有的G P R S系统进行 大的修改：对于不支持Mo b i 1 e I P的终端仍然可以维持原先的工作模式而不受 任何影响；对于支持Mo b i 1 e I P的终端则可以在GPRS的网络环境中获得移 动I P的支持。

Mobile I P o v e r G P R S的方法是将外部代理功能集成到G G S N中 在漫游情况下，如果拜访地的G G SN能提供F A功能，那么可以通过拜访地的G G S N访问外网当然如果拜访地GGSN无法提供FA功能时，那么只能使用归属地的G GSN当然并不要求拜访地的所有GGSN都能提供FA,只要有一个GGSN具备此功能，移动终端就可选择该G G SN作为外部代理GPRS与Mobile I P都采用隧道方式支持漫游时I P数据包的封装：GPR S 采用 GTP 协议，而 Mobile I P 采用 IP i n I Po M o b i 1 e I P 的隧 道终结于移动主机的转交地址(care o f address),在该地址从隧道中将 原先数据包収出并转发给移动主机转交地址有两种方式，即外部代理转交地址(指移 动主机登记的外部代理的地址)与联合位置转交地址(即移动主机在外部获得的木地地 址该地址与其归属的网络地址关联)在蜂窝坏境中，频率资源很宝贵，采川外部代 理转交地址方式意味着隧道建立到外部代理；而采用联合位置转交地址方式吋，隧道一 直要建立到移动主机在无线段也盂要I P封装，存在比较大的开销。

在GPRS系统 中，G T P隧道仅延伸到S G S N,与外部代理转交地址方式类似GGSN在移动终端I P地址与T ID (GPRS Tunne 1 I D)之间建立关 联，T I D起到了联合位置转交地址的作用，但它又不是FA本地的I P地址本着尽 量少修改现有G P R S系统的信令系统、保持无线带宽利用率高的特点1 )用户在终端上输入对应Mo b i 1 e I P功能的APNo例如该APN名字 为 M o b i 1 e I P v 4 F Ao(2 )终端收到用户服务请求后，向S G S N发起“激活P D P上下文请求，消息该 消息的A P N字段=M o b i 1 e IPv4 FA该请求中不包含P D P Add res s o(3 ) S G S N根据A PN,选择能够提供FA功能的GG S N,并向该G G S N发 送“创建P D P上下文请求”消息4 )如G G S N接受P D P上下文建立请求，则向SGS N发响应，但仍不分配P D P地址5 ) S G S N向终端发“激活P D P上下文接受”消息6) 此时GGSN开始扮演F A的角色，在创建的GPRS隧道上向终端发送“代 理宣告”消息。

从该消息中终端知道了FA转交地址注意GGSN无须像通常情况下 等待终端发送“代理请求”消息而后再发宣告消息，因为GGS N知道是漫游终端7) 在G T P环境中，终端也开始由信令平面转向传输平面，在创建的G PRS隧 道上向G G S N ( F A)发送登记请求消息8) GG S N得到了终端的I P地址，建立该I P地址与T I DZ间的关联，然后 向该终端的H A转发“代理请求”消息9 ) GGSN收到IIA的响应后，GGSN从IP I n I P隧道中取出“登记应答” 消息，分析终端地址，杳找出该地址对应的T I Do(10) 将该“登记应答”消息在G P R S隧道中转发给终端，完成M o b i 1 e I P的登记11) 进行正常的Mo b i 1 e I P数据包的传送1 2 )用户通过AT命令向终端发出终止服务，终端将向SGSN发“去激活PD P上下文请求”消息；S G S N向GGSN发“删除P D P下文请求”；GGSN响应 SGSN,同时关闭该GPRS隧道，取消终端地址与T I D的关联，并向SGSN发 “删除P D P上下文响应”；S G S N向终端发“去激活P D P上下文响应豐GPRS对M o b i 1 c I P的支持策略我们审慎地考察G P R S的体系结构，GPRS引入S G S N与GG S N两个网络实 体是有其深刻的背景的。

G P R S支持通川笫三层网络协议确实是一种“人而全”的思 想，电信史上大而全"的先例不少,如I SDN、ATM等,但这种模式未必获得商业 上的成功G P R S理论上可以支持X. 2 5、I P X等，但事实上儿乎没有这种产品人而全”的技术思路确也有其技术上的借鉴和可取之处，如A T M逐渐演化为M P L S ；而GPRS的S G S N与G G SN的分设也为引入新的网络层协议提供了很好的基 础增加新的网络层协议只需G G S N支持，S G S N无需进行任何修改Mobil e I P是一种特殊的网络层协议，因此在GGSN引入对Mo b i 1 e I P的支持非 常符合GPRS的体系结构：GGSN上只要用一•种特殊的A PN标识，Mobil e IP服务就可与提供的其它服务相区别在初期，每个地区只需个别GGSN支持Mo b i 1 c I P即可如果Mo b i 1 c I P的需求量增加，可逐步将GG SN升级另外可以引入一些路由优化的策略路由优 化包括两部分：一是指Mo b i 1 e I P范畴，主要是避免数据包总是经过HA转发 到FA,当然主机、HA、F A的功能都要进行一些改进；二是指SGSN与GGSN 之间，S G S N必须选择合适的能够捉供Mob i 1 e IP的GGSN。

在现有GPRS体系上实现对Mo b i 1 e I P的支持是一种“叠加”模式事实上 GPRS中有许多移动性管理的功能在Mo b i 1 e 1 P中是不支持的新一代的移 动数据通信如3G」E着手以Mo b i 1 e I P为基础，吸取GPRS的一些优点，建 立一种“集成”模式，这样才能高效地解决移动I P的问题。