基于MIH的異構移動集成架構

尚玉偉　陳桂芬

摘 要：在無線異構環境中，無線接入網絡的融合將會實現無縫切換，其中包含完成像服務的移動性，垂直切換，共同認證，統一計費/賬單，安全機制，服務質量和服務提供等一系列挑戰。朝著這個方向，我們的研究旨在為異構網絡架構提供完全的集成，并支持合適的網絡無縫切換的移動性管理。該文提出的HIP是基于異構無線網絡的垂直切換的架構。

關鍵詞：MIH HIP 移動性管理 異構無線網絡

中圖分類號：TP915 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0029-02

下一代移動網絡將包括多種無線接入技術，如WiMAX，WLAN和無縫集成的蜂窩系統。在未來，無線設備將具有多個異構接口，因此移動用戶將能夠在這些異構無線網絡中實現不間斷連接。當移動用戶從一個無線接入網絡移動到另一個無線網絡，這種網絡交換服務就會發生。為了通過促進異構無線網絡之間的切換，以提高移動用戶的體驗，IEEE802.21工作組批準了媒體獨立切換（MIH）標準[1]。MIH框架提供了通用的接口，并提供鏈路層和其他相關的網絡信息給上層。此外，移動性管理是移動通信中最重要的問題之一，它影響到整個移動網絡的效率。要達到真正的移動性，可以通過移動性管理協議來實現，包含應用層的會話發起協議（SIP）和網絡層的移動IP（MIP）協議。同時，該協議能提高異構無線網絡集成的效率。然而，使用SIP需要更多的切換信息。此外，MIP將導致通信延遲。由于SIP和MIP存在這些缺點，所以，由互聯網工程任務組（IETF）定義的主機標識協議（HIP）已成為提供移動服務的可行解決方案[2]。

該文提供了異構移動集成架構和利用MIH的異構無線網絡的基于HIP的垂直切換思想。此外，Diameter協議被用于注冊用戶的身份驗證。

1 相關工作

1.1 MIH（Media Independent Handover）

MIH（媒體獨立切換）是由IEEE為了便于越區切換和互操作，在IEEE802技術中引入的，它包括有線網絡和無線網絡。它也支持IEEE802和非IEEE802技術之間的越區切換。用戶可以通過它的配置文件設置網絡環境，然后啟用網絡選擇機制來選擇合適的環境。MIH功能提供了三種類型的服務：MIES（媒體無關的事件服務），MICS（媒體無關的命令服務）和MIIS（介質無關信息服務）。此外，MIH為移動性管理協議棧和現有媒體特定的鏈路層用戶提供了一個統一的接口[3]。

MIH功能（MIHF）是MIH框架的主要組成部分。MIHF為上層提供獨立于底層接入技術的統一的接口。MIHF定義異步和同步服務，以提高異構接入鏈路和服務接入點（SAPs）之間的切換。它是下層和上層之間的接口。

1.2 HIP（Host Identity Protocol）

在當前的因特網中，主機通過IP地址被標識。IP地址描述了主機在網絡中的拓撲位置，并在主機標識。HIP是一項為解決IP地址的這種過載行為的協議。HIP引入了一個新的加密空間，主機標識的命名空間。IP地址，只用于路由目的，不用于識別該主機。此外，每當移動用戶改變訪問網絡時，它們必須在新的接入網絡中被認證和授權訪問資源[4]。出于這個原因，Diameter協議是由IETF開發并提供的一個AAA（認證，授權和計費）的相關機制。相對于早期的AAA協議，Diameter協議具有幾個優點。例如，RADIUS提供改進的可靠性，安全性，可擴展性和靈活性等方面。Diameter協議包括基本協議和各種應用協議，如NAS（網絡接入服務器）應用程序，移動IP和CMS（加密消息語法的安全性）等。

Diameter基礎協議定義了在各種應用中使用的相同功能，并提供了可靠的信息傳輸和錯誤處理服務的基本機制。為了保護信息，它支持IPSec（Internet協議安全性）或TLS（傳輸層安全）。另一方面，Diameter NAS應用描述了Diameter服務器和網絡訪問服務器認證過程的細節[5]。我們在該架構中利用Diameter基礎協議為AAA運作提供服務。

為了能夠到達移動主機，HIP移動主機可以修改自己的IP地址。最初的IP地址必須存儲在某個地方。RVS（會合服務器）就是為解決這個問題而被設計的。為了具有可移動性，每個主機都必須注冊到自己的RVS服務器。該服務器必須對移動主機的最新IP地址進行更新[6]。

2 異構型移動集成架構

為了滿足異構無線網絡的無縫的移動性，我們提出了利用HIP移動性管理協議中的MIH構成的新型的移動異構集成架構[7]，如圖1所示。

移動節點（MN）具備WiFi，WiMAX和E-UTRAN網絡接口，支持MIHF和移動性。通信節點（CN）具有IEEE802.3標準的網絡接口。此外，許多不同的接入網絡，如WiFi，WiMAX和E-UTRAN，通過不同的接口被連接到基于IP技術的一個共同的核心網。所有3GPP網絡通過服務網關S-GW1連接，并且所有的非3GPP網絡通過S-GW2連接。

WiMAX網絡被認為是信任的非3GPP接入，直接連接到S-GW2。另一方面，WiFi網絡，被認為是不可信的訪問先連接到演進的分組數據網關（ePDG），然后再連接到S-GW2。對E-UTRAN來說， S-GW1直接連接到它。移動性管理實體（MME）在結構中被結合，用于處理控制功能。對于不信任的非3GPP接入，ePDG通過它自身和MN之間的IPSec通道保護MN到EPC的接入。接入網的所有數據路徑都與P-GW相連接，其中集成了如包過濾，QoS監管，截留，收費和IP地址分配和路由流量控制的功能。此外，EPC還包含網絡控制實體用以保存用戶簽約信息，確定用戶的身份和權限，并跟蹤他/她的活動，并執行經由策略計費和QoS策略和計費規則功能（PCRF）。endprint

為了實現該架構的無縫切換，在網絡元素中需要基于IEEE802.21協議的額外的功能。MIH功能放置在移動節點（MN），無線接入網絡（MIH POSS），和運營商的IP網絡（MIIS服務器）。此外，由于移動性管理是基于HIP的，為了處理MN的IP地址，會合服務器（RVS）放置在操作者的IP網絡中。

3 結語

在該文中，我們提出了一個綜合的體系結構來實現異構無線網絡之間的無縫移動性。我們的想法是基于MIH的HIP移動性管理協議。MIH提供異構無線網絡之間的通用接口和協商機制。我們用HIP的移動管理解決移動性和多歸屬的問題。此外，Diameter協議被用于注冊用戶的身份驗證。我們希望該架構可實現異構無線網絡和性能的改善之間的無縫移動性。

今后，我們應該在異構無線網絡中設計一個完整的切換執行機制。切換過程將利用MIH框架和復合HIP協議。Diameter協議將解決AAA問題。

參考文獻

[1] IEEE P802.21/D14.Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks：Media Independent Handover Services.2008.

[2] R.Moskowitz.Host Identity Protocol.RFC 5201，2008.

[3] R.Moskowitz.Host Identity Protocol（HIP） Architecture.RFC 4423，2006.

[4] P.Calhoun.Diameter base protocol.RFC 3588，2003.

[5] P.Calhoun.Diameter Network Access Server Application.RFC 4005，2005.

[6] J.Laganier.Host Identity Protocol（HIP）Rendezvous Extension.RFC 5204，2008.

[7] George Lampropoulos.Media-Independent Handover for Seamless Service Provision in Heterogeneous Network.IEEE Commun.Mag.，2008.endprint

為了實現該架構的無縫切換，在網絡元素中需要基于IEEE802.21協議的額外的功能。MIH功能放置在移動節點（MN），無線接入網絡（MIH POSS），和運營商的IP網絡（MIIS服務器）。此外，由于移動性管理是基于HIP的，為了處理MN的IP地址，會合服務器（RVS）放置在操作者的IP網絡中。

3 結語

在該文中，我們提出了一個綜合的體系結構來實現異構無線網絡之間的無縫移動性。我們的想法是基于MIH的HIP移動性管理協議。MIH提供異構無線網絡之間的通用接口和協商機制。我們用HIP的移動管理解決移動性和多歸屬的問題。此外，Diameter協議被用于注冊用戶的身份驗證。我們希望該架構可實現異構無線網絡和性能的改善之間的無縫移動性。

今后，我們應該在異構無線網絡中設計一個完整的切換執行機制。切換過程將利用MIH框架和復合HIP協議。Diameter協議將解決AAA問題。

參考文獻

[1] IEEE P802.21/D14.Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks：Media Independent Handover Services.2008.

[2] R.Moskowitz.Host Identity Protocol.RFC 5201，2008.

[3] R.Moskowitz.Host Identity Protocol（HIP） Architecture.RFC 4423，2006.

[4] P.Calhoun.Diameter base protocol.RFC 3588，2003.

[5] P.Calhoun.Diameter Network Access Server Application.RFC 4005，2005.

[6] J.Laganier.Host Identity Protocol（HIP）Rendezvous Extension.RFC 5204，2008.

[7] George Lampropoulos.Media-Independent Handover for Seamless Service Provision in Heterogeneous Network.IEEE Commun.Mag.，2008.endprint

為了實現該架構的無縫切換，在網絡元素中需要基于IEEE802.21協議的額外的功能。MIH功能放置在移動節點（MN），無線接入網絡（MIH POSS），和運營商的IP網絡（MIIS服務器）。此外，由于移動性管理是基于HIP的，為了處理MN的IP地址，會合服務器（RVS）放置在操作者的IP網絡中。

3 結語

在該文中，我們提出了一個綜合的體系結構來實現異構無線網絡之間的無縫移動性。我們的想法是基于MIH的HIP移動性管理協議。MIH提供異構無線網絡之間的通用接口和協商機制。我們用HIP的移動管理解決移動性和多歸屬的問題。此外，Diameter協議被用于注冊用戶的身份驗證。我們希望該架構可實現異構無線網絡和性能的改善之間的無縫移動性。

今后，我們應該在異構無線網絡中設計一個完整的切換執行機制。切換過程將利用MIH框架和復合HIP協議。Diameter協議將解決AAA問題。

參考文獻

[1] IEEE P802.21/D14.Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks：Media Independent Handover Services.2008.

[2] R.Moskowitz.Host Identity Protocol.RFC 5201，2008.

[3] R.Moskowitz.Host Identity Protocol（HIP） Architecture.RFC 4423，2006.

[4] P.Calhoun.Diameter base protocol.RFC 3588，2003.

[5] P.Calhoun.Diameter Network Access Server Application.RFC 4005，2005.

[6] J.Laganier.Host Identity Protocol（HIP）Rendezvous Extension.RFC 5204，2008.

[7] George Lampropoulos.Media-Independent Handover for Seamless Service Provision in Heterogeneous Network.IEEE Commun.Mag.，2008.endprint