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移动IP的多层次位置管理及路由优化

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摘 要 移动IP采用三角路由机制，其切换时延大，分组丢失较严重 。本文提出了多层次位置治理的方法，取得了快速平滑的切换，并结合VPN技术，安全地优化了路由，从而改善了业务的QoS 。
要害词 移动IP 局部注册 移动猜测治理 路由优化 虚拟专用网
1 引言
移动IP [ RFC 2002 ] 定义了移动节点（MN）、本地代理（HA）和外地代理（FA）三种功能实体 。MN是一台主机或路由器，每台MN有两个地址：本地地址和外地地址（CoA） 。本地地址是指永久的分配给该节点的地址，当MN在Internet上移动时，其本地地址是不变的；CoA是连接HA和MN（或CoA）的隧道的出口，当切换链路时，CoA地址也随之改变 。
传统移动IP的路由机制采用三角路由，即当MN作为被叫时，CN（通信对端）发出的数据分组必须先MN的HA，再由HA隧道给CoA，在CoA处解隧道封装后送往MN 。
为了保证数据移动通信QoS，移动IP需要优化路由并取得快速平滑切换，这需要有高效的位置治理机制 。江虹等人在比较分析了当前的位置治理系统的优缺点的基础上，提出了二层HLR（Home Location Registration）法的位置治理策略 。该策略定义了归属域HLR及切换域HLR，通过将移动用户的信息暂存于切换域HLR，当移动用户在归属域HLR内切换时，系统在执行相关位置治理操作时能最大限度地减小长途登记、注销信令负荷，但增加了移动用户的呼叫时延和开销 。从而二级HLR法很适合于入呼移动比较小的移动用户 。本文提出的多层次位置治理机制在二级HLR法的基础上，可根据需要采用多级（包括二级）HLR，并通过猜测机制设法减小切换时延 。
由于安全机制的限制，人们一般认为优化移动IP的路由机制意义不大，从而对这个问题也是避而不谈 。本文通过构建远程访问VPN，在通信双方相互认证的基础上，建立两者之间的安全的优化路由，从而解决了路由优化的安全性问题 。
2 多层次位置治理
多层次位置治理的核心是切换域局部注册及位置猜测 。
2.1 局部注册协议
采用多层次位置治理方法能尽可能地减少注册时延及切换时延 。在固网边缘，基站为MN提供接入接口 。一个基站覆盖一定地理区域，若干这种地理区域（或基站）构成一个注册域RA（Registration Area） 。一个MSC（Mobile Switching Center）与多个注册域相关联 。切换域HLR和VLR（Visitor Location Registra- tion）为保存着移动用户的位置及服务等信息的数据库 。其中HLR保存着HLR区域（局部注册域）内所有已注册移动用户的位置及地址信息，而VLR保存着与它相关联的MSC的RA中的移动用户的信息 。切换域HLR上一级HLR保存着该上级HLR域内所有已注册移动用户的位置及地址信息；更上一级的HLR（直至归属域HLR）亦然 。
当MN在一个RA内由一个基站移动到另一个基站时，MN可通过当前基站向RA注册 。RA具有HA的一部分功能，若MN已在RA注册，则RA向当前基站返回注册应答 。发往MN的数据由RA隧道给当前基站，在当前基站处解隧道封装将数据送到MN 。
当MN从一个RA移动到另一个RA时，MN向HLR1注册其当前RA中的CoA 。如图1所示，当MN由MSC2下的RA2移动到MSC3下的RA3时，MN通过当前MSC向HLR2发出局部注册请求，注册其当前RA中的CoA：（1）VLR3收到MN的注册请求，产生临时注册；（2）切换域HLR2收到VLR3的注册请求，确定其为切换进来的新用户 。若HLR2专用存储区中无该用户的记录信息，则HLR2在其专用存储区中生成临时记录，并向VLR3发确认信息（含MN的合法性检查）；（3）VLR3向RA3 并从而向MN确认 。然后，HLR2通知MSC2 MN已弃之而去，从而MSC2在VLR2中为MN进行注销，而MSC3由于MN的注册而更新VLR3中的相关信息，保存MN的地址和位置信息，直至MN又弃之而去并注销为止 。注册请求得到应答后，发往MN的数据分组在HLR2处隧道给当前RA，RA知道MN的当前BS位置，解隧道封装后再隧道给当前BS，由BS转发分组给MN 。

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