摘要：本文讨论一种在gprs上实现对mobilt ip支持的方法，并简单分析了演进策略。
关键词：gprs mobile ip ggsn
一、引言
ip协议并不能有效支持跨子网的主机移动，这是因为ip地址与特定网段相关联，终端的移动破坏了这种关联使得通信无法正常进行。ietf提出的mobile ip及etsi提出的gprs都是为了解决日益频繁的终端移动问题。无线移动接入ip网络的模式主要有两种：一种是无线lan；另一种是基于公众蜂窝移动系统的数据网络，比较典型的是叠加在gsm网络上的gprs。现在也不断有一些新的无线接入方式，如蓝牙和3g等。
各种系统在实现移动性管理上有各自的特点。移动性管理从本质上分为宏区域级与蜂窝级。相对而言宏区域级的管理对低层的差异性不太敏感，因此各种标准本质上非常类似；而蜂窝级的管理考虑到无线传输的工作模式，往往有不同的方法。ietf针对宏区域级的管理提出mobileip；针对蜂窝级的管理提出ce11ular ip。mobileip逐步被越来越多的系统所采用，原因是目前ip已经是主流的网络层协议，mobileip承载移动ip业务最通用最方便，能比较好地溶入现有ip体系；ce11ul。rip的推广则要困难一些，因为在蜂窝级采用基于第三层的管理势必会消耗无线带宽。
目前无线 lan、 cdpd、 is— 9 5包括以后的 3g都采用或基于mobileip，而gprs则是另外一套完整涵盖从宏区域级到蜂窝级规范。就本质而言，gprs中许多机制与mobileip非常接近；但是gprs最初的设计目标是一种通用的无线接入手段，可以承载各种网络层协议，而ip over everything是不可阻挡的。“通用”承载模式目前几乎没有实际商业意义，gprs的一些设想只能作为理论探讨。
我们希望无论采用哪种接入手段，如有线lan、无线lan或gprs，都能以相同的模式支持对ip的承载。即使终端在几种接入模式之间切换，仍能维持ip的连接性，这就是所谓“on the fly”。要实现这一点，首先要在支持终端移动的协议上取得一致。因此讨论在gprs上如何实现对mobileip的支持是向“on thefly”的ip跨出实质性的一步。
二、mobile ip
ietf提出一系列mobileip的建议。mobileip的基本概念是无论终端移动到何处，它始终采用相同的ip地址，并且维持处于激活状态的tcp连接，从而确保上层应用的透明。
mobile ip中提出了归属代理一home agent（ha、外部代理一foreign agent（fa）及转交地址（care of address）等概念。
每个移动终端都由ha永久分配一个ip地址。当终端移动到另一个子网，该子网的fa将给终端分配一个临时地址，即外部代理转交地址。临时地址可以由多个来访终端动态共享。ha与fa可以宣告它们的服务，新进入拜访地的终端可以发出探询以确认是否有合适的代理存在。移动终端漫游后，需要向其ha登记转交地址；登记可以由终端直接完成也可以通过fa完成，这取决于终端对fa的附着模式。登记完成后，在归属地收到的指向移动终端的数据由ha通过隧道方式传到fa。
传统的 mobile ip会形成所谓“三角”路由：因为数据包总是先到达归属地，然后由ha通过隧道转到fa，fa再将数据包发往终端。这种“兜圈子”的模式不利于ip网络上支持实时性较强的业务，于是有人提出若干种路由优化的mobileip，由发端将数据直接路由到fa的转交地址。ipv6中比较明确地提出了对终端移动性的支持。
三、mobileip overgprs的方法
mobile ip over gprs的原则是尽量不对现有的gprs系统作大的修改：对于不支持mobileip的终端仍然可以维持原先的工作模式而不受任何影响；对于支持mobileip的终端则可以在gprs的网络环境中获得移动ip的支持。
mobileip overgprs的方法是将外部代理功能集成到ggsn中。在漫游情况下，如果拜访地的ggsn能提供fa功能，那么可以通过拜访地的ggsn访问外网；当然如果拜访地ggsn无法提供fa功能时，那么只能使用归属地的ggsn。当然并不要求拜访地的所有ggsn都能提供fa，只要有一个ggsn具备此功能，移动终端就可选择该ggsn作为外部代理。
gprs与 mobile ip都采用隧道方式支持漫游时ip数据包的封装：gprs采用gtp协议，而mobile ip采用ip in ip。mobile ip的隧道终结于移动主机的转交地址（care－of address），在该地址从隧道中将原先数据包取出并转发给移动主机。转交地址有两种方式，即外部代理转交地址（指移动主机登记的外部代理的地址）与联合位置转交地址（即移动主机在外部获得的本地地址，该地址与其归属的网络地址关联）。在蜂窝环境中，频率资源很宝贵，采用外部代理转交地址方式意味着隧道建立到外部代理；而采用联合位置转交地址方式时，隧道一直要建立到移动主机；在无线段也需要ip封装，存在比较大的开销。在gprs系统中，gtp隧道仅延伸到sgsn，与外部代理转交地址方式类似。
ggsn在移动终端ip地址与tid（gprs tunnel id）之；司建立关联，tid起到了联合位置转交地址的作用，但它又不是fa本地的ip地址。本着尽量少修改现有gprs系统的信令系统、保持无线带宽利用率高的特点。
（1）用户在终端上输入对应mobile ip功能的apn，例如该 apn名字为 mobileipv4fa。
（2）终端收到用户服务请求后，向sgsn发起“激活pdp上下文请求”消息，该消息的apn字段=mobileipv4fa，该请求中不包含 pdp address。
（3）sgsn根据apn，选择能够提供fa功能的ggsn，并向该ggsn发送“创建pdp上下文请求’消息。
（4）如ggsn接受 pdp上下文建立请求，则向sgsn发响应，但仍不分配pdp地址。
（5）sgsn向终端发“激活 pdp上下文接受”消息。
（6）此时 ggsn开始扮演 fa的角色，在创建的gprs隧道上向终端发送“代理宣告”消息，从该消息中终端知道了fa转交地址。注意ggsn无需象通常情况下等待终端发送“代理请求”消息而后再发宣告消息，因为ggsn知道是漫游终端。
（7）在 gtp环境中，终端也开始由信令平面转向传输手面，在创建的gprs隧道上向ggsn（fa）发送登记请求消息。
（8）ggsn得到了终端的ip地址，建立该ip地址与tid之间的关联，然后向该终端的ha转发“代理请求”消息。
（9）ggsn收到ha的响应后，ggsn从ip inip隧道中取出“登记应答”消息，分析终端地址，查找出该地址对应的tid。
（10）将该“登记应答”消息在gprs隧道中转发给终端，完成mobileip的登记。
（11）进行正常的 mobile ip数据包的传送。
（12）用户通过at命令向终端发出终止服务，终端将向sgsn发“去激活pdp上下文请求”消息；sgsn向ggsn发“删除pdp上下文请求”；ggsn响应sgsn，同时关闭该gprs隧道，取消终端地址与tid的关联，并向sgsn发“删除pdp上下文响应”；sgsn向终端发“去激活pdp上下文响应”。
四、 gprs对 mobile ip的支持策略
我们审慎地考察gprs的体系结构，gprs引入sgsn与ggsn两个网络实体是有其深刻的背景的。gprs支持通用第3层网络协议确实是一种“大而全”的思想，电信史上“大而全”的先例不少，如isdn、atm等，但这种模式求必获得商业上的成功。gprs理论上可以支持x.25、ipx等，但事实上几乎没有这种产品。
“大而全”的技术思路确也有其技术上的借鉴和可取之处，如 atm逐渐演化为 mpls；而gprs的sgsn与ggsn的分设也为引入新的网络层协议提供了很好的基础。增加新的网络层协议只需ggsn支持，sgsn无需作任何修改。mobileip也是一种特殊的网络层协议，因此在 ggsn引入对mobile ip的支持非常符合gprs的体系结构：ggsn上只要用一种特殊的apn标识mobileip服务就可与提供的其他服务相区别。
在初期，每个地区只需个别ggsn支持mobileip即可；如果mobile ip的需求量增加，可逐步将ggsn升级。另外可以引入一些路由优化的策略。路由优化包括两部分：一是指mobile ip范畴，主要是避免数据包总是经过ha转发到fa，当然主机、ha、fa的功能都要作一些改进；二是指sgsn与ggsn之间，sgsn需要选择合适的能够提供mobile ip的 ggsn。
五、结束语
在现有gprs体系上实现对mobileip的支持是一种“叠加”模式，事实上 gprs中有许多移动性管理的功能在mobileip中是不支持的。新一代的移动数据通信如 3g正着手以mobileip为基础、吸取gprs的一些优点，建立一种“集成”模式，这样才能高效地解决移动ip的问题。
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