ＣＤＭＡ网络引入移动ＩＰ的需求分析及技术实现

梅承力

[摘要]文章提出了CDMA网络引入移动IP需求，主要为满足数据业务的连续性、固定IP地址的业务、归属地特色业务和特色计费以及不同网络的融合的互操作，分析了移动IP的技术实现方案，比较CMIPv4和PMIPv4的技术特点，针对移动IP的网络部署和后续的研究提出相应的建议。

[关键词]CDMA移动IPCMIPv4PMIPv4

1概述

中国的CDMA网络分组域目前采用简单IP的网络架构。主要通过PDSN(分组数据服务节点)、RADIUS(远端认证拨号接入服务)服务器等即可实现。在简单IP模式下，数据业务在承载层面终结在PDSN，通过PDSN可接入Internet、WAP GW等不同应用。在简单IP网络模型下，移动台的IP地址一直保持到该移动台移出该PDSN的服务范围(或者移动台终止简单IP)，当移动台跨PDSN间切换时。该移动台的所有通信将重新建立，通信中断。

为解决简单移动IP模式的跨PDSN的数据业务的不连续性，以及CDMA与WLAN的融合网络架构下CDMA和WLAN数据业务切换的连续性要求，有必要引入移动IP技术。移动IP实现中，通过HA(归属代理)负责向用户分配IP地址，将分组数据通过隧道技术发送给移动用户，并实现PDSN之间的宏移动管理，保证了业务在IP层面的连续性。

此外，通过移动IP技术引入，运营商也可以简化WAP等归属地业务的组网模式。在运营商引入内容计费业务后，也可利用移动IP的回归属地的特点，开展差异化的业务计费。对与一些安全性要求较高的业务以及需要归属地IP地址的客户业务需求，也可通过移动IP技术满足。如果考虑未来的CDMA网络演进，移动IP更是网络演进的关键技术，可用于解决异质网络的接入问题。

国外运营商如KDDI、SKT、SPRINT、Verizon等部署了移动IP技术，部署的出发点主要也是利用移动IP的业务连续性、路由回归属地便于开展特色业务、以及和WLAN等网络的互操作等。

2移动IP业务需求分析

在CDMA分组域引入移动IP本质的需求来自满足用户跨PDSN的切换的会话连续性。通过在移动IP技术，由归属地为用户提供接入的IP地址，从而实现了切换过程中的IP地址不变，保证了业务在IP层面的连续性。

CDMA网络与WLAN的融合是目前CDMA运营商关注的重点之一，在业务推广中存在CDMA和WLAN网络切换中保持会话连续性的需求，为满足此需求，一种可能的技术方案就是利用移动IP技术实现CDMA和WLAN数据业务的IP连续性。

对于运营商增值业务，由于运营商的特色业务智能由归属业务网提供，这就要求承载网络尽可能提供路由回归属网络的能力，便于使用运营商增值业务。在目前的网络实现中，用户在拜访地使用WAP业务时，分组承载网络无法直接提供路由到归属地的WAP网关，导致了WAP网关组网复杂，承担很多路由功能。如有采用移动IP后，可以实现分组网接入归属地WAP GW，简化业务网络。

在运营商开展了内容计费业务后，由于拜访地的内容计费策略和归属地的计费策略的配置及策略都不可能完全一致，为了保证业务体验的一致性，需要承载网络具备路由回归属的能力，如果网络支持了移动IP，也可利用移动IP开展内容计费业务。

由于移动IP技术的用户IP地址由归属地提供，可以开展固定IP地址的业务，如企业高端客户的特殊业务、高安全性要求的业务等

此外，CDMA网络未来向3GPP EPS系统演进的国际标准中，移动IP协议也是CDMA网络与EPS系统互操作的主要协议，通过移动IP协议支持HSGW接入PDN GW。

当然，移动IP引入后，并非所有业务都需要通过移动IP实现，例如Internet业务、电子邮件、FTP、WWW浏览等均可采用目前简单IP的模式在照拜访地接入。这需要在分组网络中根据运营商的需求，识别不同业务类型决定是否发起移动IP。

3移动IP全球开展情况

移动IP的全球开展情况见表1，移动IP的引入主要用于PUSH MAIL、内容计费、CDMA和WLAN的互操作等。

4移动IP技术实现

CDMA分组子系统移动IP与简单IP相比，除了包括PDSN和RADIUS服务器外还包括HA。HA负责向用户分配IP地址，将分组数据通过隧道技术发送给移动用户，并实现PDSN之间的宏移动管理。PDSN之间的P-P接口用于支持快速切换，一般为可选接口。

虽然移动IP的参考模型和简单IP参考模型不同，但是分组核心网能够使用同一个PPP会话向一个终端提供移动IP业务和简单IP业务。

移动IP按照网络部署模式，可以分为CMIP(Client MIP)及PMIP(Proxy MIP)。在CMIP模式下，PDSN应增加FA(拜访代理)的功能，负责提供隧道出口，并将数据解封装后发往移动台：在PMIP模式下。PDSN还应支持移动IP Proxy的功能。代替移动终端发起移动IP的注册请求。

4.1协议栈结构

(1)CMIP协议栈

在CMIP方式下，要求终端支持MIPv4，与HA之间建立移动IP会话，协议栈模型如图1所示。

(2)PMIP协议栈

在PMIP方式下，用户终端仍然是简单IP终端，PDSN将为其代理发起移动IP的流程。PMIP的协议栈如图2所示。

4.2实现流程

(1)CMIP会话流程

CMIP方式终端和HA之间建立移动IP会话，PDSN作为FA的流程如图3所示。

a、MS接入PDSN，并与PDSN成功协商LCP。

b、MS与PDSN成功协商IPCP，并且MS不请求PDSN分配IP地址。

c、PDSN检测该用户为MIP用户，发送MIP Agent Advertisement给MS。

d、MS发送MIP RRQ，请求MIP会话的注册。

e、PDSN收到该MIP RRQ后，向HAAA请求鉴权。

f、HAAA鉴权通过后，向PDSN应答RADIUS Access-Accept，并携带用户的授权信息，如用户使用动态分配HA地址，将携带用户的HA地址；PDSN检测到用户鉴权通过。

g、PDSN建立与HA使用的IKE相关联的IP安全通信。可以包括由AAA授权响应或在IKE范围内经由证实交易送来的IKE先期共享密钥。如果归属一外部鉴权扩展密钥和SPI由AAA返回，那么PDSN不建立与HA使用的IKE相关联的IP安全通信。

h、当鉴权通过，或者IKE协商完成，PDSN将来自MS的MIP RRQ发送给HA。

i、HA对该MIP RRQ进行鉴权，发送RADIUS Access-Request报文给

HAAA。

i、HAAA鉴权通过后，向PDSN应答RADIUS Access-Accept，并携带用户授权信息。

k、HA在鉴权通过后。为用户建立MIP会话，并且应答MIP RRP给PDSN。

I、PDSN将HA的MIP RRP报文转发给MS。

m、MIP用户接入成功。PDSN开始计费，发送Acct-Request(start)报文给HAAA。

n、HAAA应答Acct—Response报文，MS开始传输数据报文。

(2)PMIP会话流程

PDSN支持简单IP用户的代理MIP功能，即PMA(Proxy Mobility Agent)。简单IP用户实现PMIP的流程如图4所示。

a、Simple IP用户接入PDSN。完成LCP协商，该过程同Simple IP的接入过程。

b、AT和PDSN开始鉴权过程，PDSN向AAA发起鉴权请求，并携带PMA能力指示属性。

c、AAA响应鉴权成功，并携带Home Agent与PMIP Indicator，指示HA地址与本次会话采用PMIP。

d、PDSN为AT构造PRRQ报文，发送至HA。

e、HA响应PRRP。

f、AT与PDSN协商IPCP，其中IP地址为PRRP中HA分配的地址。

g、PDSN开始计费过程。

h、PMIP服务建立，AT和HA开始数据传输。

5CMIP和PMIP的技术比较

CMIP和PMIP技术都是标准化组织规定的移动IP解决方案，表2从标准情况、开展情况、终端要求、网络要求、IP地址要求、业务灵活性等方面进行比较。PMIP与CMIP相比，虽然标准化程度较低(即将发布)，没有商业应用但在终端要求、IP地址要求、业务灵活性方面具有一定的优势，已取得了业界主流运营商的支持。

6移动IP的部署策略

参考国外运营商的部署经验，移动IP的核心网元HA建议按照省部署，目前和PDSN一起部署在省会城市。后期，随着EV-DO的数据流量增加后，目前的PDSN设备有可能不能满足性能要求，或者为了节省RAN到PDSN之间跨本地网的A10的链路的传输资源和降低时延，PDSN设备有可能在本地网或多个本地网的区域进行部署，HA仍然以省为单位集中，直至后期业务量进一步增大后，再考虑省内区域部署的可行性。

此外，为了考虑HA的容灾备份，可采用HAGR(HA Geographic Redundancy)／ICSR(Inter-chassis sessionrecovery)的部署方式。省内的HA在异地进行备份，HA设备本身实现多机备份。

在移动IP业务开展过程中，由于移动IP呼叫后可能带来路由迂回、呼叫建立时间长、占用IP地址等问题，需规划好使用移动IP和不使用移动JP的业务类型，并通过网络或者终端机制控制呼叫发起的类型，节省不必要的资源浪费。

7结论

CDMA运营商对于移动IP还是有比较明确的需求，如何利用移动IP技术优化目前的网络路由、如何选择移动IP技术、如何利用移动IP开展各类运营商特色的归属业务以及培育移动IP的产业链，为后续的网络演进积累经验都非常重要。此外，在移动IP中如何规划NAI、移动IP的计费方式、移动IP的PDSN和HA与内容计费功能如何结合等技术问题也需要尽快考虑。