蜂窝IP技术概述

　　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Mobile IP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，要求更高效的无线分组路由机制和快速的无缝移动切换控制技术。传统的Mobile IP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――蜂窝IP（Cellular IP），它继承了Mobile IP 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Internet。 
　　 
　　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Mobile IP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Mobile IP 转交地址，当有IP 数据包发往移动主机时，首先通过Mobile IP 协议原理，到达该主机所在网络的蜂窝IP 网关，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。 

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