关键词:IPv6,3G,移动数据 一、移动数据需求强烈
据CNNIC统计,截至2004年6月30日,我国的上网用户总数为8 700万,与2003年底的调查结果相比增加了750万户,增长率为9.4%,与2003年同期相比增长了27.9%,与1997年10月的第一次调查结果(62万户)相比,现在的上网用户数已是当初的140.3倍。可以看出,在今天这样一个信息社会,人们的数据需求越来越强烈。人们不但对数据通信的需求量越来越大,同时也对数据通信的便利性提出了新的需求,要求可以在任何时间、任何地点获得任何所需的数据,这样就自然而然地提出了数据终端的移动性要求。为了使数据终端能够在移动的过程中进行通信,移动IP技术应运而生。从CNNIC近十次的调查数据来看,在使用计算机上网的同时使用移动终端、信息家电等设备上网的用户在逐渐增多,已从2000年1月调查的20万户增加到现在的260万户;与半年前相比增加了46万户,增长率为21.5%;与2003年同期相比增加了80万人,增长率为44.4%。由此可以看出,移动数据用户的增长速度要远远高于普通数据用户的增长速度。
随着数据应用的发展速度越来越快,IPv4协议逐渐暴露出了诸多弊端,具体表现为地址数量太少、路由表迅速膨胀、配置过于复杂、缺乏安全性保障、QoS和性能保障不足、对移动性支持不够等。因此,IPv4基本已经不能再满足人们对数据应用的需求。IPv6的出现给数据应用带来了福音,同时也为IPv4所暴露出来的各种弊端提供了良好的解决方案,尤其是其地址数量几乎无限,使得移动终端海量的地址需求得以满足,并且其移动性也比IPv4增强了许多。
人们对移动数据的需求如此强烈,目前的移动通信网络是否能够承受如此之大的数据通信任务?没问题,第三代移动通信(3G)技术已经诞生。与现有的移动通信系统相比,3G网络在核心网上全面采用IP包交换及控制技术,具有频谱利用率更高、通信容量更大、通信质量更好、数据传输速率更高和全球漫游等特点,能够提供许多全新的服务,包括网上购物、位置查询、银行业务、电子新闻等互联网服务,视像消息、电视新闻、电视会议、可视电话等无线视像服务,以及同时传输多媒体服务等。国际上现有三种3G标准:WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA,其中采用TDD技术的TD-SCDMA由于具有频谱利用率高、频谱灵活性高、接收灵敏度高、特别适合非对称移动应用等特点,尤其适合在我国这种城市用户数量、用户密度和用户数据通信量超大的环境中使用。
二、移动IPv6的通信原理
移动IPv6节点通过因特网控制消息协议(ICMP)路由器搜索消息(该消息在ICMPv6中进行了规定)来确定自己的位置。IPv6的路由器搜索包括两条报文:路由器请求和路由器广播。路由器广播由家乡代理和路由器在他们所连接的链路上周期性地进行广播,路由器请求则是由那些没有足够耐心等待下一个送到的路由器广播报文的移动节点发出的。路由器搜索报文不需要认证。
在ICMPv6路由器广播报文中,如果路由器的生存时间域非零,那么发送这个广播的路由器就可被移动节点当作缺省路由。移动节点检查接收到的广播中的网络前缀,如果其中的一个前缀与移动节点的家乡地址相匹配,移动节点就连接到它的家乡链路,此时移动节点直接向家乡代理进行注册。如果没有与移动节点的家乡地址相匹配的前缀,移动节点就连接到一个外地链路,此时移动节点向该路由器所在链路上的一个服务器申请一个地址作为自己的转交地址,将这个地址通知给自己的家乡代理并进行注册。
当移动节点采用移动IPv6进行通信时,如果它连接在家乡链路上,便与固定主机和路由器一样工作。如果移动节点连接在外地链路上,其通信过程如下:
·移动节点采用路由器搜索的方法,通过无状态自动配置、有状态自动配置或手工方式得到外地链路上的转交地址。
· 移动节点将其转交地址通知给家乡代理和几个通信伙伴(如果可以保证操作安全的话)。
·不知道移动节点转交地址的通信伙伴送出的数据包先被路由到移动节点的本地网络,从家乡代理那里再将这些数据包经过隧道送到移动节点的转交地址;知道移动节点转交地址的通信伙伴送出的数据包可以利用IPv6选路报头直接送到移动节点,选路报头将移动节点的转交地址作为一个中间目的地址。
·移动节点送出的数据包采用特殊的机制被直接路由到目的地。然而,当存在入口方向的过滤时,移动节点可以将数据包通过隧道送给家乡代理,隧道的源地址为移动节点的转交地址。
经过以上过程,移动节点就在转交地址和家乡代理的帮助下,将数据发送到了目的地,完成数据发送的全部过程。
与移动IPv4相比,移动IPv6做了许多改变。其中,最大的改变是消除了“三角路由”问题,集成了路由优化,允许任何通信节点和移动节点之间直接路由数据包。另外,原来移动节点的家乡地址被全球可路由的家乡地址和链路本地地址所代替;外地代理也被外地链路上的一个纯IPv6路由器所取代,并且所有地址都通过自动或手工方式配置了转交地址;向家乡代理的经过认证的注册被向家乡代理和其他通信伙伴的带认证的通知所取代;数据传送方式也在原来的隧道方式基础上增加了源路由的方式。这些变化都极大地提高了移动IPv6的性能和效率。