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1、蜂窝IP技术概述(一)摘要：本文首先介绍蜂窝IP技术的协议机制，接着详细分析其路由、切换和寻呼等关键技 术，并通过性能分析，证明蜂窝IP技术能很好地利用MobilelP的全局移动性支持和蜂窝系 统的移动切换等功能，支持频繁切换下的高速分组数据传输，适应下一代无线分组数据通信 发展的需要。关键词：蜂窝IP；分组数据传输；数据通信随着移动通信和Internet的迅猛发展，移动通信和Internet相互融合正逐渐成为研究开发的 热点。在第三代移动通信系统中，提供高达2Mb/s的无线分组数据速率，蜂窝的范围从宏 蜂窝进一步缩小到微蜂窝，甚至是微微蜂窝，对于无线接入Internet而言，要求更高效的无
2、线分组路由机制和快速的无缝移动切换控制技术。传统的MobileIP协议只是在较大范围的 蜂窝间简单地解决Internet主机移动性。本文介绍一种新的Internet移动主机协议一蜂窝IP (CellularIP)，它继承了 MobileIP的优点，并且充分利用蜂窝移动通信系统的移动性管理功 能和移动切换技术，从而支持快速运动的移动主机无线接入Interneto一、蜂窝IP协议蜂窝IP技术充分利用了蜂窝移动通信系统的移动性管理功能和连接切换控制，来实现蜂窝 IP网络内部的路由和切换。蜂窝IP网络由蜂窝IP基站(BS)和蜂窝IP网关(Gateway)两大部分 组成。蜂窝IP基站，作为网络的无线接入
3、点，也集成了传统蜂窝系统的移动交换中心MSC) 和基站控制器(BSC)的功能。它建立在IP分组转发的基础上，其IP路由的功能由蜂窝IP路由 和位置管理实体来完成。许多个基站组成一个蜂窝IP网络，通过蜂窝IP网关接入到Internet， 蜂窝IP网关起到路由和网络互联的功能。在蜂窝IP网关之间，网络的全局移动性由MobileIP 协议来支持，而在蜂窝IP网关内部，采用蜂窝移动系统的移动性管理和切换功能来支持网 络的局部移动性。蜂窝IP网络内的移动主机将网关的IP地址作为它的MobileIP转交地址，当有IP数据包发往 移动主机时，首先通过MobileIP协议原理，到达该主机所在网络的蜂窝IP网关
4、，在网关处 解封装，并向基站转发。在蜂窝IP网络内，移动主机的地址就是其归属地址，数据可以直 接转发给移动主机。当移动主机发送数据分组时，将分组通过无线方式传输到所在的基站， 然后通过hop-by-hop方式路由到网关，通过该网关发送到Internet上。在蜂窝IP中，位置 管理和切换支持都集成在路由功能中。基站定时发送导引信号，其中包含所在网关的IP地 址，移动主机通过该导引信号进行定位，支持广域的移动性。蜂窝IP节点维护一个路由缓 存，存储移动主机的IP地址和相邻的下一个节点，通过hop-by-hop方式，构成一条上行链 路(基站到网关)的路由。下行链路(网关到基站)也可以利用这条路由缓存
5、链，将数据分组转 发到移动主机。当主机在基站间移动时，由于上行数据分组不断更新路由缓冲，所以下行分 组可以准确转发到移动主机处，很好地解决了蜂窝IP网内部的位置更新问题。在有些节点 处还设置寻呼缓存，对路由缓存的起到一定弥补作用。二、关键技术1.移动主机。在蜂窝IP网络中，移动主机有两种状态：激活(active)和空闲(idle)。当移动主 机收到或准备发送数据分组时，它的状态从空闲转为激活，而且，只要主机在发送或接收数 据分组，就一直保持激活状态。当主机经过一段时间没有收到或发送任何数据分组，激活状 态超时，主机重新回到空闲状态。当移动主机从空闲转为激活状态时，它发送路由修改分组， 同时启动
6、一个定时器，初始值为路由修改时间。只要主机发送数据分组，定时器就会重新初 始化为路由修改时间，这样就确保了在激活状态下，间隔时间不大于路由修改时间的数据分 组都可以发送。如果发送的数据分组足够快，移动主机可以不产生路由修改分组。在空闲状 态下，移动主机定时发送寻呼修改分组，间隔为寻呼修改时间。当发送数据分组时，移动主 机就停止发送寻呼修改分组。当主机移动到一个新的基站或无线信道阻塞的情况下，如果主 机处于激活状态，就立即发送路由修改分组，否则就立即发送寻呼修改分组，保持主机与网 络的连接。2. 路由。在蜂窝IP节点维护路由缓存和寻呼缓存，存储移动主机IP地址和相邻下一节点的 映射表。利用该映射
7、表，通过hop-by-hop方式，构成上行路由；下行路由也利用该映射表 转发数据分组；映射表由传输的数据分组创建和更新，因此，路由随着移动主机位置更新而 自动调整，很好地解决主机移动性问题。在上行链路方向（基站到网关），其路由算法为：当 分组到达一个节点时，节点检查分组类型，如果是数据分组，就创建或修改节点的路由缓存， 然后转发到上行链路的下一节点；如果是寻呼修改分组，就创建或修改节点的寻呼缓存，同 样也转发到上行链路的下一节点。在下行链路方向（网关到基站），其路由算法为：节点首先 检查路由缓存中是否有分组的目的地址，如果存在，则将分组转发到下一节点；如果没有该 地址的映射，则检查节点处是否有
8、寻呼缓存，若没有寻呼缓存，就向所有下行链路的节点广 播该分组；如果存在寻呼缓存，且其中有该分组的目的地址，就将分组转发到对应的下一节 点，否则就丢弃该分组。3. 切换。蜂窝IP硬切换算法直接来源于蜂窝通信系统，当移动主机进入新的基站时，发送 路由修改分组来改变路由映射表链，使其指向新的基站。这种切换造成切换完成后到达原基 站的分组被丢弃，对分组丢失率等性能存在较大影响。为提高切换性能，引入新的切换机制 一准软切换。准软切换的具体过程为:准软切换开始，移动主机向新基站发送路由修改分组， 同时也侦听原基站；路由修改分组在新基站创建路由缓存和寻呼缓存，当路由修改分组到达 新老基站路由交汇节点时，在其路由缓存中增加新的映射，而不是替代原有的映射；移动主 机从原基站和新基站同时接收分组;当移动主机完全进入新基站后，发送新的路由修改分组， 清除路由缓存映射，仅保留到新基站的路由，这样就切换到新的基站上，完成准软切换。
