對于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們應(yīng)該怎樣去設(shè)置呢？IPV6在無線網(wǎng)絡(luò)中是如何影響的呢？下面文章就為我們揭開神秘面紗。

1、 介紹

3G網(wǎng)絡(luò)運營商希望能為潛在的客戶提供大量的應(yīng)用服務(wù)，這些服務(wù)將包括傳統(tǒng)的語音服務(wù)和一些難以想像的服務(wù)。3G網(wǎng)絡(luò)能處理大量的流量需求，可能將促使移動Internet的實現(xiàn)。

當前在Internet中使用的協(xié)議是TCP/IP，它在處理突發(fā)的、不對稱的和難以預(yù)測的數(shù)據(jù)是非常有效的和成功的。所以，IP將在未來的3G網(wǎng)絡(luò)中扮演重要的角色，即所謂的全IP網(wǎng)絡(luò)，這是不爭的事實。但在3G網(wǎng)絡(luò)中使用IP還有些問題，例如IP不支持實時的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，3G網(wǎng)絡(luò)中的多媒體數(shù)據(jù)是要有實時性支持的，這些需要由別的協(xié)議來完成。另外，在數(shù)據(jù)傳輸期間IP也不支持移動終端在蜂窩單元間移動。

盡管IPv4仍是許多固定網(wǎng)絡(luò)中主要的IP版本，一些網(wǎng)絡(luò)運營商卻已經(jīng)開始考慮在其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中使用IPv6，3GPP已經(jīng)將IPv6作為3G網(wǎng)絡(luò)中的標準協(xié)議。

2、 IP在3G網(wǎng)絡(luò)中

出于經(jīng)濟的原因，網(wǎng)絡(luò)運營商一般都會選擇IP協(xié)議，因為IP無處不在。從工程技術(shù)的角度來說，IP結(jié)構(gòu)簡單，既可用于固定網(wǎng)絡(luò)，也可以用于移動網(wǎng)絡(luò)，便于實施和管理。從端用戶的角度來說，他們需要的是在訪問數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的完整性和一致性得到保證，這些IP也能完成。但在3G網(wǎng)絡(luò)中，對于IP有著特殊的要求：

*數(shù)據(jù)的傳輸

*電路交換和包交換網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換

3、 全IP網(wǎng)絡(luò)

3GPP標準引入了全IP網(wǎng)絡(luò)，但這個全IP的網(wǎng)絡(luò)究竟是什么樣的。對此，人們有著不同的觀點。有人認為是端到端的本地IP方案，有人認為只涉及核心網(wǎng)絡(luò)。拋開這些細節(jié)，筆者認為可以把網(wǎng)絡(luò)分成三部分來討論，這三部分包括：

*核心網(wǎng)絡(luò)

*無線網(wǎng)絡(luò)

*無線接口

3.1 全IP網(wǎng)絡(luò)的高級需求

3G網(wǎng)絡(luò)運營商由于要處理兩個基本的通信域：電路交換網(wǎng)絡(luò)和包交換網(wǎng)絡(luò)。而將兩者合二為一，會促成一個更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。對于一個全IP網(wǎng)絡(luò)，一些基本的高級需求有：

*對于語音和其他實時數(shù)據(jù)的端到端的QoS，至少要達到電路交換網(wǎng)絡(luò)的級別。

*呼叫控制和電話類型服務(wù)，比如呼叫轉(zhuǎn)移，呼叫人身份等。

*移動性支持

*有效使用無線頻譜

3.2 語音和實時服務(wù)

語音服務(wù)是3G提供的基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但語音服務(wù)有著特殊的質(zhì)量要求，例如在PSTN中，語音在延遲、回響、清晰度等方面有著很嚴格的要求。在VoIP中，還會有別的因素對語音產(chǎn)生影響，比如由抖動造成的延遲和由丟包產(chǎn)生的清晰度衰減，以及帶寬限制和數(shù)據(jù)壓縮等。在語音和實時數(shù)據(jù)傳輸時，遲到的包即是丟失的包。語音的QoS依靠端到端的性能，這意味著網(wǎng)絡(luò)中的每個實體都必須分配有充足的資源，目前，由于使用了像RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)這樣的協(xié)議或像MPLS(多協(xié)議流標記交換)這樣的流分類方案，因此需要對流進行管理。如果運營商可以管理所有的網(wǎng)絡(luò)，這些機制可以運行的很好，但事實上卻不能。

不過如果使用IPv6，情況可能有所改觀。在IPv6中定義了流標記域，該域可以被RSVP利用。在RSVP信息中有一個過濾器，用它可以定義傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型。例如，當一個應(yīng)用程序要傳輸一個文件和語音流時，用過濾器可以定義一個TCP端口用于文件傳輸，一個UDP端口用于語音傳輸。而在IPv6中，報頭可以深藏在眾多控制報頭之后，那么接收方就無須定義端口，而可以使用流標記。

有一個值得注意的問題是，TCP最初是用于固定網(wǎng)絡(luò)的，用于可靠性傳輸。但對于無線網(wǎng)絡(luò)來說，可能不太適宜。因為在無線網(wǎng)絡(luò)中，有著更高的誤碼率，這包括很多因素：信號衰減、基站的信號移交和負載。在TCP中，包丟失被認為是網(wǎng)絡(luò)沖突的結(jié)果，而非數(shù)據(jù)位傳輸?shù)膯栴}，那么如果不作任何修正，只使用TCP，那么在無線網(wǎng)絡(luò)中大量的報文將被認為是丟失。所以，TCP的效率在無線網(wǎng)絡(luò)中不高。

除了流標記域，IPv6還定義了一個優(yōu)先級域，這個4位的域可以控制報文的發(fā)順序。優(yōu)先權(quán)在8以上的是對時間要求很嚴格的數(shù)據(jù)，優(yōu)先權(quán)在0~7是可以經(jīng)受延遲的數(shù)據(jù)，該域有助于3G網(wǎng)絡(luò)的QoS管理。#p#

3.3 移動性支持

3G中最重要的是對移動性的支持。移動性既存在于核心網(wǎng)絡(luò)，也存在于無線網(wǎng)絡(luò)中。在核心網(wǎng)絡(luò)中，移動性是在宏觀網(wǎng)絡(luò)上處理。在這個域中，移動主機被認為是做緩慢的移動，移動IP通過在合適的節(jié)點上建路由表，可以是IP報文發(fā)送到不在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)的移動節(jié)點上，一個節(jié)點的IP地址是唯一的標識其在Internet上的物理地址。因此一個通信伙伴節(jié)點發(fā)送報文到移動節(jié)點時，報文將被路由到移動節(jié)點的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上，而不管移動節(jié)點的當前位置。當移動節(jié)點在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時，它與通信伙伴節(jié)點的通信是按照一般方式進行的。當移動節(jié)點離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時，需要一個代理來為其工作，這個代理被稱為是家鄉(xiāng)代理，它與移動節(jié)點保持實時在線聯(lián)系。家鄉(xiāng)代理必須知道移動節(jié)點的物理位置。為此，移動節(jié)點在離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)并獲得一個外地網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)交地址后，必須立即通知家鄉(xiāng)代理，在IPv4中，移動節(jié)點是通過外地代理來獲取轉(zhuǎn)交地址。而在IPv6中，移動節(jié)點使用路由器發(fā)現(xiàn)協(xié)議(RDP)，來判斷當前位置。當移動節(jié)點在外地網(wǎng)絡(luò)時，利用RDP和地址自動配置機制，來獲取轉(zhuǎn)交地址，然后移動節(jié)點將此轉(zhuǎn)交地址通知家鄉(xiāng)代理。如果安全性能得到保證，還可通知通信伙伴節(jié)點。如果通信伙伴節(jié)點知道了移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址，可直接將數(shù)據(jù)發(fā)往移動節(jié)點。

通信伙伴節(jié)點如果并不知道移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址，則將報文發(fā)送到移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理，家鄉(xiāng)代理將報文封裝后，用通道方式發(fā)送到移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址。當移動節(jié)點轉(zhuǎn)移到新的位置時，它將發(fā)送一個綁定更新信息到家鄉(xiāng)代理。該信息中包含新的轉(zhuǎn)交地址。

移動IPv6對于固定網(wǎng)絡(luò)上有效的，但在無線網(wǎng)絡(luò)中，還有一些問題。因為移動節(jié)點在無線網(wǎng)絡(luò)中移動太快。盡管移動IPv6支持平滑數(shù)據(jù)移交，但移動節(jié)點在連接建立初期，會丟失報文，這種情況在移動節(jié)點行進在兩個有重疊的蜂窩單元時，發(fā)生的可能性最大。另外，按照早期的移動IPv6的要求，移動節(jié)點在外地網(wǎng)絡(luò)中每移動一個新的位置就要發(fā)一個綁定更新信息到家鄉(xiāng)代理或通信伙伴節(jié)點，而這個位置的變化可能相對來說很小，這個綁定更新的信息其實可以忽略，但按照要求卻必須發(fā)送出去，這樣很多冗余的綁定更新信息占據(jù)了帶寬、浪費了寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源，還會引發(fā)網(wǎng)絡(luò)沖突，減少了有效數(shù)據(jù)的傳輸。對此，IETF又提出了分級移動IPv6(Hierarchical Mobile IPv6)和蜂窩IPv6，從微觀移動性來解決這些問題，其核心是移動性管理，減少冗余信息，并將家鄉(xiāng)代理的移動性管理的能力下放一部分到代理。下面介紹一下分級移動IPv6的機制。

一個新的移動IPv6節(jié)點-移動錨接點(MAP)，它提供了一個可選的移動管理功能。該功能可以位于該分組的任一層。當移動節(jié)點移動到一個MAP域并連接到一個訪問路由器(AR)時，MAP就可獲取該MAP域的本地轉(zhuǎn)交地址(RCoA)，和AR上的在線轉(zhuǎn)交地址(LCoA)。然后，移動節(jié)點將一個綁定更新發(fā)送到該MAP。MAP將該綁定記錄與自己的綁定暫存中。移動節(jié)點也可發(fā)送綁定更新到家鄉(xiāng)代理和通信伙伴節(jié)點，但這些綁定更新是把移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址和移動節(jié)點的本地轉(zhuǎn)交地址(RCoA)綁定在一起。

MAP的作用就象家鄉(xiāng)代理。從家鄉(xiāng)代理和移動通信節(jié)點發(fā)送到本地轉(zhuǎn)交地址的報文由MAP接收后，經(jīng)過封裝然后發(fā)往移動節(jié)點的在線轉(zhuǎn)交地址。當移動節(jié)點收到報文后解包，并按照正常的方式處理報文。所以移動節(jié)點只需要在改變MAP域時再發(fā)送綁定更新到家鄉(xiāng)代理和移動節(jié)點。而在同一個MAP域中的訪問路由器間變換在線轉(zhuǎn)交地址，則無須再向家鄉(xiāng)代理和移動節(jié)點發(fā)送綁定更新。這樣，主干網(wǎng)絡(luò)中冗余的綁定更新報文就可以大大減少，從而減少網(wǎng)絡(luò)沖突，提高有效信息的發(fā)送。

這個方案是利用了IPv6的地址量大和鄰居發(fā)現(xiàn)機制的特點，并將整個結(jié)構(gòu)分為本地域和全球域，使得本地的數(shù)據(jù)信息移交對于移動節(jié)點是透明的。

另外，在蜂窩IPv6中要求：

*控制信息使用IPv6控制報頭

*認證頭用于所有的標記

*用IPv6的無狀態(tài)自動配置來獲取轉(zhuǎn)交地址

*加入一個間接的半軟的信息移交機制

半軟的信息移交機制允許移動節(jié)點與新的或老的基站間始終保持聯(lián)系，并能接收來自基站的報文。

3.4 無線頻譜效率

對于完全的端到端IP方案，需要在無線接口上實現(xiàn)IP通信。WCDMA已經(jīng)能為多媒體服務(wù)提供充分的支持，即可以在一個連接上實現(xiàn)多個服務(wù)。但在IP網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用層和傳輸層是分開的，這對于在3G無線負載上傳輸IP是個問題，因為在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用層和傳輸層是合在一起的。這就要為無線載體定義和設(shè)置一個屬性：流量分類。有兩種方法可以完成這個任務(wù)：

*顯式的，在應(yīng)用層和無線連接層間使用一個應(yīng)用程序接口

*隱式的，開發(fā)一個流分類算法，去檢查報頭，抽取流上的信息用于辨別和分類。IPv6中的流標記可以用于此目的。

在無線接口上傳輸IP的一個最大的困難是報頭長度。IPv6的報頭有40個8位組，在VoIP中，對于IPv6/UDP/RTP的報文序列，報頭甚至達到60個8位組，而真正的語音數(shù)據(jù)卻不過15~30個8位組。解決這個問題的辦法之一是壓縮報頭，由于在同一個流中，各報文的報頭有很多冗余信息，是可以壓縮的。比如基于報頭的健壯性校驗和法(ROHC)。

3.5 IPv6的其他方面

IPv6地址空間巨大，毫無疑問，這點對于3G運營商來說是一個很大的誘惑，IPv6可以為每個用戶和終端分配一個IP地址，這點對于始終在線的設(shè)備來說至關(guān)重要。而且IPv6引入了增強了的安全性，簡化了的報頭，更好的擴展性和泛播技術(shù)，這些對于3G網(wǎng)絡(luò)中的全IP的實施是很有用的。

4、 小結(jié)

3G網(wǎng)絡(luò)作為下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)，對于現(xiàn)有的無線通信和IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了新的要求。IPv6作為新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，具有比現(xiàn)有的IPv4協(xié)議更優(yōu)越的特性，比如龐大的地址空間、加強的安全性、移動性支持，從而能夠在許多方面滿足3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全IP網(wǎng)絡(luò)的要求。盡管還有許多工作要做，但我們還是有信心，期待著3G網(wǎng)絡(luò)在IPv6的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一片新的天地