ＣＤＭＡ網絡引入移動ＩＰ的需求分析及技術實現

梅承力

[摘要]文章提出了CDMA網絡引入移動IP需求，主要為滿足數據業務的連續性、固定IP地址的業務、歸屬地特色業務和特色計費以及不同網絡的融合的互操作，分析了移動IP的技術實現方案，比較CMIPv4和PMIPv4的技術特點，針對移動IP的網絡部署和后續的研究提出相應的建議。

[關鍵詞]CDMA移動IPCMIPv4PMIPv4

1概述

中國的CDMA網絡分組域目前采用簡單IP的網絡架構。主要通過PDSN(分組數據服務節點)、RADIUS(遠端認證撥號接入服務)服務器等即可實現。在簡單IP模式下，數據業務在承載層面終結在PDSN，通過PDSN可接入Internet、WAP GW等不同應用。在簡單IP網絡模型下，移動臺的IP地址一直保持到該移動臺移出該PDSN的服務范圍(或者移動臺終止簡單IP)，當移動臺跨PDSN間切換時。該移動臺的所有通信將重新建立，通信中斷。

為解決簡單移動IP模式的跨PDSN的數據業務的不連續性，以及CDMA與WLAN的融合網絡架構下CDMA和WLAN數據業務切換的連續性要求，有必要引入移動IP技術。移動IP實現中，通過HA(歸屬代理)負責向用戶分配IP地址，將分組數據通過隧道技術發送給移動用戶，并實現PDSN之間的宏移動管理，保證了業務在IP層面的連續性。

此外，通過移動IP技術引入，運營商也可以簡化WAP等歸屬地業務的組網模式。在運營商引入內容計費業務后，也可利用移動IP的回歸屬地的特點，開展差異化的業務計費。對與一些安全性要求較高的業務以及需要歸屬地IP地址的客戶業務需求，也可通過移動IP技術滿足。如果考慮未來的CDMA網絡演進，移動IP更是網絡演進的關鍵技術，可用于解決異質網絡的接入問題。

國外運營商如KDDI、SKT、SPRINT、Verizon等部署了移動IP技術，部署的出發點主要也是利用移動IP的業務連續性、路由回歸屬地便于開展特色業務、以及和WLAN等網絡的互操作等。

2移動IP業務需求分析

在CDMA分組域引入移動IP本質的需求來自滿足用戶跨PDSN的切換的會話連續性。通過在移動IP技術，由歸屬地為用戶提供接入的IP地址，從而實現了切換過程中的IP地址不變，保證了業務在IP層面的連續性。

CDMA網絡與WLAN的融合是目前CDMA運營商關注的重點之一，在業務推廣中存在CDMA和WLAN網絡切換中保持會話連續性的需求，為滿足此需求，一種可能的技術方案就是利用移動IP技術實現CDMA和WLAN數據業務的IP連續性。

對于運營商增值業務，由于運營商的特色業務智能由歸屬業務網提供，這就要求承載網絡盡可能提供路由回歸屬網絡的能力，便于使用運營商增值業務。在目前的網絡實現中，用戶在拜訪地使用WAP業務時，分組承載網絡無法直接提供路由到歸屬地的WAP網關，導致了WAP網關組網復雜，承擔很多路由功能。如有采用移動IP后，可以實現分組網接入歸屬地WAP GW，簡化業務網絡。

在運營商開展了內容計費業務后，由于拜訪地的內容計費策略和歸屬地的計費策略的配置及策略都不可能完全一致，為了保證業務體驗的一致性，需要承載網絡具備路由回歸屬的能力，如果網絡支持了移動IP，也可利用移動IP開展內容計費業務。

由于移動IP技術的用戶IP地址由歸屬地提供，可以開展固定IP地址的業務，如企業高端客戶的特殊業務、高安全性要求的業務等

此外，CDMA網絡未來向3GPP EPS系統演進的國際標準中，移動IP協議也是CDMA網絡與EPS系統互操作的主要協議，通過移動IP協議支持HSGW接入PDN GW。

當然，移動IP引入后，并非所有業務都需要通過移動IP實現，例如Internet業務、電子郵件、FTP、WWW瀏覽等均可采用目前簡單IP的模式在照拜訪地接入。這需要在分組網絡中根據運營商的需求，識別不同業務類型決定是否發起移動IP。

3移動IP全球開展情況

移動IP的全球開展情況見表1，移動IP的引入主要用于PUSH MAIL、內容計費、CDMA和WLAN的互操作等。

4移動IP技術實現

CDMA分組子系統移動IP與簡單IP相比，除了包括PDSN和RADIUS服務器外還包括HA。HA負責向用戶分配IP地址，將分組數據通過隧道技術發送給移動用戶，并實現PDSN之間的宏移動管理。PDSN之間的P-P接口用于支持快速切換，一般為可選接口。

雖然移動IP的參考模型和簡單IP參考模型不同，但是分組核心網能夠使用同一個PPP會話向一個終端提供移動IP業務和簡單IP業務。

移動IP按照網絡部署模式，可以分為CMIP(Client MIP)及PMIP(Proxy MIP)。在CMIP模式下，PDSN應增加FA(拜訪代理)的功能，負責提供隧道出口，并將數據解封裝后發往移動臺：在PMIP模式下。PDSN還應支持移動IP Proxy的功能。代替移動終端發起移動IP的注冊請求。

4.1協議棧結構

(1)CMIP協議棧

在CMIP方式下，要求終端支持MIPv4，與HA之間建立移動IP會話，協議棧模型如圖1所示。

(2)PMIP協議棧

在PMIP方式下，用戶終端仍然是簡單IP終端，PDSN將為其代理發起移動IP的流程。PMIP的協議棧如圖2所示。

4.2實現流程

(1)CMIP會話流程

CMIP方式終端和HA之間建立移動IP會話，PDSN作為FA的流程如圖3所示。

a、MS接入PDSN，并與PDSN成功協商LCP。

b、MS與PDSN成功協商IPCP，并且MS不請求PDSN分配IP地址。

c、PDSN檢測該用戶為MIP用戶，發送MIP Agent Advertisement給MS。

d、MS發送MIP RRQ，請求MIP會話的注冊。

e、PDSN收到該MIP RRQ后，向HAAA請求鑒權。

f、HAAA鑒權通過后，向PDSN應答RADIUS Access-Accept，并攜帶用戶的授權信息，如用戶使用動態分配HA地址，將攜帶用戶的HA地址；PDSN檢測到用戶鑒權通過。

g、PDSN建立與HA使用的IKE相關聯的IP安全通信。可以包括由AAA授權響應或在IKE范圍內經由證實交易送來的IKE先期共享密鑰。如果歸屬一外部鑒權擴展密鑰和SPI由AAA返回，那么PDSN不建立與HA使用的IKE相關聯的IP安全通信。

h、當鑒權通過，或者IKE協商完成，PDSN將來自MS的MIP RRQ發送給HA。

i、HA對該MIP RRQ進行鑒權，發送RADIUS Access-Request報文給

HAAA。

i、HAAA鑒權通過后，向PDSN應答RADIUS Access-Accept，并攜帶用戶授權信息。

k、HA在鑒權通過后。為用戶建立MIP會話，并且應答MIP RRP給PDSN。

I、PDSN將HA的MIP RRP報文轉發給MS。

m、MIP用戶接入成功。PDSN開始計費，發送Acct-Request(start)報文給HAAA。

n、HAAA應答Acct—Response報文，MS開始傳輸數據報文。

(2)PMIP會話流程

PDSN支持簡單IP用戶的代理MIP功能，即PMA(Proxy Mobility Agent)。簡單IP用戶實現PMIP的流程如圖4所示。

a、Simple IP用戶接入PDSN。完成LCP協商，該過程同Simple IP的接入過程。

b、AT和PDSN開始鑒權過程，PDSN向AAA發起鑒權請求，并攜帶PMA能力指示屬性。

c、AAA響應鑒權成功，并攜帶Home Agent與PMIP Indicator，指示HA地址與本次會話采用PMIP。

d、PDSN為AT構造PRRQ報文，發送至HA。

e、HA響應PRRP。

f、AT與PDSN協商IPCP，其中IP地址為PRRP中HA分配的地址。

g、PDSN開始計費過程。

h、PMIP服務建立，AT和HA開始數據傳輸。

5CMIP和PMIP的技術比較

CMIP和PMIP技術都是標準化組織規定的移動IP解決方案，表2從標準情況、開展情況、終端要求、網絡要求、IP地址要求、業務靈活性等方面進行比較。PMIP與CMIP相比，雖然標準化程度較低(即將發布)，沒有商業應用但在終端要求、IP地址要求、業務靈活性方面具有一定的優勢，已取得了業界主流運營商的支持。

6移動IP的部署策略

參考國外運營商的部署經驗，移動IP的核心網元HA建議按照省部署，目前和PDSN一起部署在省會城市。后期，隨著EV-DO的數據流量增加后，目前的PDSN設備有可能不能滿足性能要求，或者為了節省RAN到PDSN之間跨本地網的A10的鏈路的傳輸資源和降低時延，PDSN設備有可能在本地網或多個本地網的區域進行部署，HA仍然以省為單位集中，直至后期業務量進一步增大后，再考慮省內區域部署的可行性。

此外，為了考慮HA的容災備份，可采用HAGR(HA Geographic Redundancy)／ICSR(Inter-chassis sessionrecovery)的部署方式。省內的HA在異地進行備份，HA設備本身實現多機備份。

在移動IP業務開展過程中，由于移動IP呼叫后可能帶來路由迂回、呼叫建立時間長、占用IP地址等問題，需規劃好使用移動IP和不使用移動JP的業務類型，并通過網絡或者終端機制控制呼叫發起的類型，節省不必要的資源浪費。

7結論

CDMA運營商對于移動IP還是有比較明確的需求，如何利用移動IP技術優化目前的網絡路由、如何選擇移動IP技術、如何利用移動IP開展各類運營商特色的歸屬業務以及培育移動IP的產業鏈，為后續的網絡演進積累經驗都非常重要。此外，在移動IP中如何規劃NAI、移動IP的計費方式、移動IP的PDSN和HA與內容計費功能如何結合等技術問題也需要盡快考慮。