移動互聯網體系結構及關鍵技術研究-資料下載頁

【導讀】近兩年得到了快速發展。在移動IP技術的研究中，需要掌握移動IP的工作機制，移動IPv4. 義及應用；學習、了解移動IPv4以及IPv6的工作原理和它們之間的比較，發展趨勢。法、定性研究相結合的方法、信息研究法、文獻研究法。隨著移動電話智能化的發展，移動用戶數量的增加，3G用戶在中國近兩年的發展，移動電話實現訪問互聯網的功能的快速。發展，新技術的產生為移動互聯網提供了巨大的發展平臺。IPv6協議改善了IPv4自身缺陷。本文基于國內外移動互聯網發展現狀的基礎上，介紹移動互聯網的概念，移動互。定義，世界網絡的三大通信標準：WCDMA和TD-SCDMA、CDMA2020。WCDMA技術及我國自主創新的TD-SCDMA技術的比較。架，代理移動IP以及移動IP的概念和基本原理，移動性管理機制。它們之間的比較，下一代移動IPv6協議的網絡安全性問題的解決。

　　

【正文】 Node B Rnc Node B PSTN/ISDN PDN MSC/VLR GMSC SMCGMSC SMCIWMSC AUC HLR SGSN GGSN BG 無線接入系 統 電路域 核心網 基本實體 分組域 核心網 電路域 /分組域 核心網 17 扇區 1 扇區 3 載波 1 載波 2 載波 3 圖 TDSCDMA 組網示意圖 TDMA 的優點在 TDSCDMA 中也有體現，靈活設置的上行和下行時隙的比例是調整上行和下行的 數據速率的比例的前提，特別適用于互聯網業務中上行數據少而下行數據多的情況。但是這種上行下行轉換點的可變性給同頻組網增加了一定的復雜性。 TDSCDMA 是時分雙工，頻帶的成對不在需要。一般認為， TDSCDMA 由于采用的是智能天線和同步 CDMA 技術，可以大大簡化該系統的復雜性，采用的適合軟件的無線電技術。因此，移動設備造價將會更低。但是，由于時分雙工體制存在自身的缺點， TDSCDMA被認為在終端允許移動速度和小區覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。同時由于其相對其他 3G 系統的窄帶寬，導致出現的擾碼短、少，由 于網絡基本是通過擾碼來識別小區成為了理論可能。現以只能通過 9 個頻點來做小區的區分，每個載波僅 帶寬，導致空口速率遠低于 WCDMA 和 CDMA2020。 根據有關的測試，目前中國移動通信所部署的 TDSCDMA 在網絡下載速度、穩定性方面不如中國聯通的 WCDMA 和中國電信的 CDMA2020 系統。 [1全面對比移動、電信、聯通3G 上網同步實際測試。 另外兩種頻的分雙工的 3G 標準相比，在頻率資源的劃分上更加的靈活。 二、 WCDMA 與 TDSCDMA 主要關鍵技術的比較 WCDMA、 TDSCDMA、 CDMA2020 是目前世界上流行的三大新一代移動通信標準。HSDPA 終端 扇區 2 18 WCDMA 及 TDSCDMA 是基于 GSM 系統進行升級的， CDMA2020 是基于 IS95 系統進行技術升級。我國為了滿足移動數據業務需求，選擇了 WCDMA、 TDSCDMA 在現有 GSM網絡上的部署，從而實現第二代到第三代的平滑演進。 我國自主創新研發的第三代移動通訊標準 TDSCDMA， ETSI 提出的第三代移動通信標準 WCDMA。二者在技術上成熟，前者移動通信環境適用范圍廣，頻譜利用率、靈活性高，后者市場的商用完整系統經過了時間的考驗。 TCSCDMA 采用低碼率速率 ，增益的擴頻比較小， JD 算法的引入解決了多用戶的智能天線主波束內的干擾問題和多徑時延干擾問題。 JD 算法的核心問題是利用智能天線空域濾波的結果、信號估計的結果、用戶的已知信息。 TDSCDMA 和 WCDMA 他們的核心網是完全相同的，而它們的主要區別在空中接口的不同，如下表 表 TDSCDMA 和 WCDMA 關鍵技術的比較 項目 TDSCDMA WCDMA 多址方式 CDMA/TDMA CDMA 雙工方式 TDD FDD 每載波寬帶 5MHz 天線技術 智能天線 空間分集 擴頻 系數 116 4512 碼片速率 切換方式 接力切換 軟切換 信道分配 CDA 技術 DBA 技術 多址干擾消除 聯合檢測 多用戶檢測 在雙工方式、天線技術、切換方式、多址干擾消除技術、信道分配技術等主要技術進行標準的關鍵技術比較。 （一）雙工模式 TDSCDMA 采用 TDD 模式，利用上、下行信道的互惠性，即基站對上行信道估計的信道參數應用于智能天線的下行波束成型。 WCDMA 采用 FDD 模式。 19 （二）智能天線技術 智能天線由若干空間分隔的同心圓形天線陣列組成，每 個天線的輸出通過多輸入接收機組合在一起，采用數字波束成型技術的自適應天線陣，通過反饋控制自動去調整天線波束成型模式的自適應天線陣。優點：增加系統容量和覆蓋范圍、減少多徑效應克服了多徑傳播引起數字無線通信性能的惡化，抑制其他移動臺干擾和多徑干擾。 （三）多用戶檢測 多址干擾是由多個用戶的隨機接入，使用的擴頻碼集并非嚴格正交，非零互相關系數引起個用戶之間的相互干擾。 WCDMA 采用多用戶檢測技術消除多址干擾。該檢測技術優點：減弱和消除多徑干擾、多址干擾和遠近效應、簡化功率控制。減少正交擴頻碼互相性所帶來的消極影響 ，提高系統性能、系統容量，從而增加覆蓋范圍。缺點：增加了設備的復雜性、系統延遲。 （四）聯合檢測 該檢測技術是在多用戶檢測技術的基礎上所提出來的。 TDSCDMA 在 CDMA 上首次采用JD 算法，實現了智能天線與 JD 技術的有機結合。利用 JD 技術算法提取所有用戶的信道編碼和信道信息，消除符號間干擾和用戶間多址干擾，能提高系統容量、覆蓋范圍及減少呼吸效應和遠近效應等優點。 （五）軟切換 當移動臺需要跟一個新的基站通信時，并不先中斷與原站的聯系，移動臺在上行鏈路中發射的信號被兩個基站所接收，經調節后轉發到基站控制器； 下行鏈路的信號也同時經過兩個基站在傳送到移動臺，故稱為軟切換。優點：兩個基站覆蓋的交界處在業務信道上分集。缺點：同時占用多個信道資源。 為保證移動用戶的通信的連續性或基于網絡負載和操作維護等原因，用戶從當前通信鏈路轉移到其它區域的過程。 WCDMA 采用軟切換技術。 （六）接力切換 TDSCDMA 采用的核心技術之一接力切換技術。切換成功率高的實現、高資源利用率。該切換技術是一種全新的切換方法，它是介于硬切換和軟切換之間。優點：切換成功率高、掉話率低以及較小的上行干擾。缺點：占用的信道資源較多、信令復雜導致系統 負荷較重、增加下行鏈路干擾。 20 （七）軟件無線電技術 將寬帶 A/D 和 D/A 轉換器盡可能靠近天線，采用軟件技術實現數字中頻和信號處理功能。優點：給予可編程硬件平臺，通過編寫不同軟件，構成適合不同標準移動終端和基站；無線電通信的通用性、靈活性、便于系統引入新通信標準和升級；移動通信設備之間的無縫集成；保護運營商的利益和用戶利益。 TDSCDMA 的 TDD 模式和低碼率速率 ,可使數字信號的處理量大大降低，適于基站和終端采用軟件無線電結構。采用無線電技術可使 TDSCDMA 系統實現智能天線、同步檢測和載波恢復等功能 。 （八）信道分配技術 WCDMA 采用 DRA 技術只能對在碼域對信道地調整、無線信道質量或調度的判決、物理層資源進行實時的調配。 TDSCDMA 采用 DCA 技術，對信道進行四位調整，降低干擾，最大限度利用資源。該技術能較好地避免干擾、信道重用距離最小化，提高系統容量；能很好地適應 3G 多種業務的需要，高速率的上、下行不對稱數據業務和多媒體業務。 DAC問題在于計算和控制的復雜性，系統負荷高時， DCA 的效率不如固定信道分配。剩余信道資源不足， DCA 無法發揮作用。 三、 TDSCDMA 與 WCDMA 無線網絡規劃比較 無線組 網主要工作是小區規劃，衡量組網的效果主要考慮四個方面指標：容量、覆蓋、質量、成本。 WCDMA 有干擾受限系統。 TDSCDMA 系統采用多種現有或創新技術來抗干擾，呼吸效應不明顯，覆蓋面積不足明顯。 21 第三節 移動 IP 技術的研究 一、移動 IP 的工作機制 傳統的 TCP/IP 協議上，計算機的主機分配一個唯一的 IP 地址，而且數據包是依據當前網絡前綴進行轉發， IP 數據分組首先路由到目的 IP 地址網絡前綴所對應的相關網段，再被轉發到目的主機上。傳統 IPv4 協議正逐漸的過渡到 IPv6 協議，而當前 IPv4 協議的大眾化，使得人們對于移動 IPv4 網絡有了逐漸的認識。以下所畫之圖 :移動 IPv4 網絡 移動終端 家鄉代理 外地代理 歸屬網絡 外地網絡 對端節點 圖 移動 IPv4 網絡 在移動 IP 中，主要包括一下四種功能實體和兩種地址：移動終端、 移動 節點、家鄉代理、外地代理、家鄉地址、轉交地址。家鄉子網是家鄉代理中的一種，負責記錄移動終端當前的位置，發往移動終端的數據轉發到移動終端的當前位置：而且對端節點是移動終 端通信的對端節點。每個移動終端都設置了一個固定的家鄉地址，這個地址與當前接入互聯網絡的位置無關。如果移動終端移動到外地子網時，就需要配置一個具有外地網絡前綴的轉交地址，通過轉交地址提供移動終端當前所在的位置信息。從圖一可看出，移動終端通過在家鄉代理的注冊，這樣家鄉代理就可以管理所在子網內移動終端的最新位置，而當其他的節點與該移動終端通信時，就要先將數據包發往該移動終端的所在的家鄉網絡。又由相應的家鄉代理接受并找到該家鄉代理的移動終端注冊時的轉交地址，在做相應的封裝并互聯網（ IP 網） 22 且以隧道方式將該數據包傳送到移動終端，移動 終端發送數據包時刻直接發送給對端節點。 二、移動 IPv6 協議與移動 IPv4 協議的不同 IPv6 協議的基本思想與 IPv4 協議的基本思想相似，該 IPv6 協議完善和提升了協議的性能。與 IPv4 相比， IPv6 有以下主要兩點不同： ① 利用 IPv6 的地址自動配置功能，省掉了外地代理設置； ② 利用 IPv6 增強的安全功能，實現路由優化。 IPv4 向 IPv6 需要長時間的、漫長的過渡 。要想實現 IPv6 協議的全球化，國外率先引領該協議的應用。 IPv4 向 IPv6 過渡策略如下圖： IPv6 模式 IPv6PDP 雙 IPv4/IPV6 棧移動終端 IPv4PDP IPv4 模式 圖 IPv4 向 IPv6 的過渡策略 當移動節點在移動 IPv6 互聯網絡中并且在各個接入路由器之間移動時，它會以不變的家鄉地址作為標識，并且可以通過家鄉地址進行 IP 層的上層協議通信。 當移動節點不在家鄉網絡時，它會出現一個轉交地址。而且該地址可以允 許提供當前位置信息的移動節點，MT MT SGSN SGSN GPRS 核心 AP1 IPv6 AP2 IPv6 AP3 IPv4 GI 骨干 網 IPv6 GI 骨干網 IPv4 互聯網（ IPv4） 運營商業務 /內網 IPV6 IPv6/IPv4 網關 雙棧主機 IPv4 主機 內 部 業 務IPv6 雙棧路由器 GIN 隧道 GIN4 隧道 邊界路由器 23 而目的地址是由移動節點的家鄉地址生成的，并將移動節點的 IPv6 數據包發送，被已知地傳送到移動節點的轉交地址。而且上層協議提供的 IPv6 數據包仍會將家鄉地址作為目的。要想達到此目的， IPv6 協議定義了若干移動投保文以及選項格式，并且規定了移動節點的位置更新、消息處理、數據路由等操作過 第四節 移動 IPv6 與移動 IPv4 的概念、主要特征 一、移動 IPv6 的概念 移動互聯網下一代協議 IPv6，它將會替代傳統的 IPv4 協議，成為主要的網絡協議。移動 IPv6 建立在 IPv6 協議的 體系結構上，是 IPv6 不能缺失的一部分。移動 IP 提供一種IP 路由機制，使得移動節點以一個永久的 IP 地址連接到任何大鏈路上。移動 IPv6 利用了IPv6 的新特性用來支持未來的移動 IP。 移動 IPv6 能夠使得 IPv6 棧的網絡節點在 IPv6 不同的網段之間移動時，能夠使不變的IPv6 地址固定起來。并且該協議在移動的過程中不再需要改變 IP 的地址，故而 IPv6 節點在不同的網段之間移動時就可以保持原來的傳輸控制協議或者用戶數據協議的連接而不會致使通信的中斷。而且移動 IPv6 對于傳輸層及應用層協議是完全透明的。網絡節點的移動信息并不會傳輸給應用層和傳輸層，所以移動性支持的功能完全是由 IP 層所提供的。相對于傳統的 IPv4，移動 IPv6 的性能有了大幅度的提高，并且簡化