移動IP在TETRA系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

萬民

摘? 要：介紹了移動IP的工作機(jī)制，分析了在TETRA集群系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式，并簡要分析了在集群移動通信中使用移動IP的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：移動IP;泛歐集群系統(tǒng);分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

中圖分類號：TN929.5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）08-0181-02

Abstract： This paper introduces the working mechanism of mobile IP， analyzes the implementation in TETRA （Trans European Trunked Radio）， and briefly analyzes the advantages of using TETRA mobile IP in mobile communication.

Keywords： mobile IP; TETRA （Trans European Trunked Radio）; packet data service

引言

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和我國政府對發(fā)展數(shù)字集群通信所給予的支持，以及數(shù)字集群通信系統(tǒng)作為高效應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)所發(fā)揮的重要作用，數(shù)字集群通信系統(tǒng)在我國得到了較快的發(fā)展。移動IP技術(shù)是移動通信和IP技術(shù)的深層融合，它使人們能夠隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)，也是對現(xiàn)有移動通信方式的深刻變革。人們希望將集群移動通信和IP技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)、用任何一種媒體與任何一個人進(jìn)行通信的夢想。在作為數(shù)字集群系統(tǒng)之一的TETRA系統(tǒng)中就體現(xiàn)了這樣的發(fā)展方向，它不僅能夠向用戶提供基于傳統(tǒng)的簡單的IP的數(shù)據(jù)接入方式，更引入了本文中將要介紹的移動IP技術(shù)。

1 移動IP技術(shù)

因特網(wǎng)通過節(jié)點(diǎn)的IP地址進(jìn)行彼此間的通信。全球因特網(wǎng)的可擴(kuò)展性依賴于網(wǎng)絡(luò)前綴路由，而不是特定主機(jī)路由，這要求接在同一網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)IP地址具有相同的網(wǎng)絡(luò)前綴部分。當(dāng)節(jié)點(diǎn)從一個網(wǎng)絡(luò)切換到另一個網(wǎng)絡(luò)時，它的IP地址的網(wǎng)絡(luò)前綴就與新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)前綴不同了。所以當(dāng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)外地不能用以前的IP地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時，就利用移動IP技術(shù)來解決這個問題。

移動IP是一種在全球因特網(wǎng)上提供移動功能的方案，它具有可擴(kuò)展性、可靠性和安全性，適用于各種媒介，并使節(jié)點(diǎn)在切換網(wǎng)絡(luò)時仍可保持正在進(jìn)行的通信。在TETRA系統(tǒng)中，移動IP業(yè)務(wù)是一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的解決方法，它為移動用戶提供到公共IP網(wǎng)絡(luò)或預(yù)先定義的專用IP網(wǎng)絡(luò)的IP路由服務(wù)的業(yè)務(wù)。移動IP引入了三種必須實(shí)現(xiàn)的協(xié)議功能實(shí)體：

（1）移動節(jié)點(diǎn)

移動節(jié)點(diǎn)可以將其因特網(wǎng)接入點(diǎn)從一個網(wǎng)絡(luò)切換到另一個網(wǎng)絡(luò)，仍然保持所有正在進(jìn)行的通信，并且只使用它的家鄉(xiāng)地址的主機(jī)或者路由器。

（2）家鄉(xiāng)代理

家鄉(xiāng)代理負(fù)責(zé)維護(hù)移動節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置信息，并且當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)不在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時，為發(fā)送給移動節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包創(chuàng)建隧道，以把數(shù)據(jù)包傳送到外地網(wǎng)絡(luò)中的移動節(jié)點(diǎn)。

（3）外地代理

外地代理為通過它注冊的移動節(jié)點(diǎn)提供路由服務(wù)，它把家鄉(xiāng)代理通過隧道傳送過來的數(shù)據(jù)報進(jìn)行拆封后，送給移動節(jié)點(diǎn)。對于從移動節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包，外地代理作為該注冊移動節(jié)點(diǎn)的缺省路由器。

上述三個功能實(shí)體僅是實(shí)現(xiàn)移動IP必備的實(shí)體，缺一不可。但是，TETRA集群系統(tǒng)有著自身的特點(diǎn)。

在TETRA集群系統(tǒng)中，應(yīng)有HA（歸屬代理），由移動終端所在的SwMI的GGSN作為HA，HA負(fù)責(zé)向用戶分配IP地址，將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術(shù)發(fā)送給移動用戶，移動終端使用由其歸屬IP網(wǎng)絡(luò)的HA分配的IP地址，該地址可以是靜態(tài)IP地址，也可以是動態(tài)分配的IP地址。無論使用靜態(tài)還是動態(tài)IP地址，移動終端都應(yīng)配置一個靜態(tài)的歸屬代理地址。另外對于移動終端訪問的SwMI中還應(yīng)有FA（拜訪代理）的功能，可由移動終端訪問的SwMI的GGSN作為FA，負(fù)責(zé)提供隧道出口，并將數(shù)據(jù)解除封裝后發(fā)往移動終端。

移動終端在不同的SwMI所屬的無線網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行切換時，可以保持IP地址不變，使業(yè)務(wù)不發(fā)生中斷，移動終端在不同SwMI中發(fā)送IP數(shù)據(jù)時的傳輸面如圖1所示。

2 移動IP在TETRA系統(tǒng)中的應(yīng)用

在敘述移動IP在TETRA系統(tǒng)應(yīng)用還需要了解下列相關(guān)術(shù)語：

家鄉(xiāng)SwMI：指的是MS沒有遷移前所在的SwMI。

訪問SwMI：指的是MS遷移后所在的SwMI。

GGSN：用于支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并通過GTP與SwMI連通。

2.1 遷移

移動IP在TETRA集群系統(tǒng)中的應(yīng)用是在移動終端出現(xiàn)遷移情況時使用的。在TETRA集群系統(tǒng)中，當(dāng)MS從一個SwMI遷移到另一個SwMI中時，稱為遷移。MS遷移后，本身的地址ITSI并不變化，但對于進(jìn)行IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IP地址會與不遷移有些不同，這里就引用了移動IP的概念。如何判斷用戶是否遷移？當(dāng)用戶從SwMI1進(jìn)入到一個SwMI2之后，它需要向SwMI2注冊，在SwMI2收到注冊信息之后，將該用戶的ITSI中的NNC域與SwMI2的NNC域相比較，發(fā)現(xiàn)二者不同，由此判斷該用戶是遷移過來的。

2.2 尋址

當(dāng)MS從SwMI1進(jìn)入到一個SwMI2之后，進(jìn)行IP數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時，需要知道該用戶的IP地址，此時就需進(jìn)行尋址。MS在SwMI1中時，由SwMI1中的GGSN給用戶分配一個靜態(tài)或動態(tài)的IP地址，該地址分配后記錄在SwMI1中的HDB。當(dāng)MS遷移后，SwMI2利用ISI 向SwMI1的HDB請求關(guān)于MS的一些數(shù)據(jù)，包括APN、靜態(tài)/動態(tài)IP地址，QoS等，家鄉(xiāng)SwMI的HDB給予應(yīng)答，被訪問的SwMI利用這些數(shù)據(jù)在VDB中建立關(guān)于遷移的MS的數(shù)據(jù)記錄，就可知GGSN是否給MS分配IP地址以及所分配的IP地址。

2.3 IP數(shù)據(jù)發(fā)送

當(dāng)MS遷移到一個新的SwMI時，要進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送只需在激活PDP上下文之后，獲得IP地址，選擇外地代理作為缺省路由器或者依靠得到配置轉(zhuǎn)交地址的方法得到路由器的地址，然后直接發(fā)送IP數(shù)據(jù)即可。當(dāng)MS處于激活狀態(tài)時，再進(jìn)行PDP上下文激活時，可獲得外地代理轉(zhuǎn)交地址或配置轉(zhuǎn)交地址。此時IP數(shù)據(jù)是通過訪問SwMI的GGSN傳送到外網(wǎng)的。

2.4 IP數(shù)據(jù)接收

當(dāng)MS遷移到一個新的SwMI時，要進(jìn)行數(shù)據(jù)接收要分兩種情況，一種是MS的IP地址是靜態(tài)地址，另一種是MS的IP地址是動態(tài)地址。

（1）MS的IP地址是靜態(tài)地址

當(dāng)MS的IP地址是靜態(tài)地址時，分為兩種情況，一種是在家鄉(xiāng)SwMI PDP上下文激活時獲得的，并且在激活狀態(tài)下MS遷移到訪問SwMI。另一種是處于去激活后MS遷移到訪問SwMI，在訪問SwMI中激活獲得的靜態(tài)地址。

（2）MS的IP地址是動態(tài)地址

當(dāng)MS的IP地址是動態(tài)地址，也分為兩種情況，一種是在家鄉(xiāng)SwMI PDP上下文激活時獲得的，并且在激活狀態(tài)下MS遷移到訪問SwMI。另一種是處于去激活后MS遷移到訪問SwMI，在訪問SwMI中激活獲得的動態(tài)地址。這兩種情況不同，接收數(shù)據(jù)也有所不同。不管哪一種情況，對應(yīng)能在使用動態(tài)地址期間向外界廣播該地址的可達(dá)性， 在相應(yīng)的HDB和VDB中記錄，并隨著動態(tài)地址的使用情況改變HDB和VDB中記錄。

3 使用移動IP的優(yōu)點(diǎn)

在TETRA系統(tǒng)中使用移動IP技術(shù)主要有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

（1）提供無縫遷移，不中斷現(xiàn)有的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。當(dāng)MS在進(jìn)行IP分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時，MS此時從一個SwMI遷移到另一個SwMI，它利用移動IP技術(shù)使原有的分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收繼續(xù)進(jìn)行，而無需中斷，從而大大提高了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的效率，也使MS在移動過程中可進(jìn)行IP數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

（2）提高安全性。移動IP的認(rèn)證機(jī)制相對于簡單IP要復(fù)雜一些，安全性也就高一些。

（3）IP地址。在TETRA系統(tǒng)中，移動IP可以使用動態(tài)地址也可以使用靜態(tài)的IP地址，這由用戶的歸屬網(wǎng)絡(luò)配置。這樣，即使沒有給MS分配靜態(tài)IP地址，也可由被訪問的SwMI分配一動態(tài)IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

4 結(jié)束語

利用移動IP技術(shù)使集群系統(tǒng)中的用戶可以隨時隨地上網(wǎng)，進(jìn)行IP數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，使得人們一直夢想的MS與多媒體全球網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。移動IP技術(shù)和TETRA系統(tǒng)相結(jié)合，是集群用戶可以隨時隨地上網(wǎng)，享受各種各樣豐富多彩的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]ETSI EN 300-392-2-2005，TErrestrial Trunked Radio（TETRA）;Voice plus Data（V+D）;Part 2： Air Interface （AI）[Z].