移動IP是實現網絡終端設備在全球漫游的關鍵技術，移動IP技術使用戶(移動終端)接入外地網絡時，不修改其原有IP地址即可實現原有網絡的應用，突破TCP/IP協議不支持網絡設備移動的限制，實現移動終端在全球網絡范圍內自由移動。本文主要分析了移動IP技術在CDMA 2000通信中的應用和關鍵技術實現，介紹了代理移動IP技術和內容計費等新技術。

　　1 移動IP在CDMA2000中的應用

　　1.1 基于移動IP的網絡參考模型

　　CDMA2000為三大3G標準之一，除傳統的語音通信外，還支持高速數據業務。CDMA2000核心網可向移動用戶提供基于簡單IP的公網/專網接入業務和基于移動IP的公網/專網接入業務。圖1為基于移動IP的網絡參考模型。

　　1.2 網絡關鍵設備介紹

　　基于移動IP的CDMA2000分組核心網絡包括分組控制功能(PCF)、分組數據服務節點(PDSN)、認證授權和計費(AAA)以及本地代理(HA)。

　　PCF主要用于建立、維護和終止鏈路層到PDSN的連接，與無線資源控制共同請求和管理無線資源，以便在移動臺之間轉發數據包：

　　PDSN主要用于建立、維護和終止鏈路層與移動臺的PPP會話，執行對移動用戶分組數據會話的認證、授權和計費，將移動臺的IP地址映射成唯一的鏈路層連接或標識，按照QoS要求標記并處理數據包。PDSN還增加FA功能，負責提供隧道出口，并將數據解封裝，發往移動臺;

　　AAA負責管理用戶，包括用戶權限、開通業務等信息。目前AAA采用的主要協議為RADIUS，因此也可以成為RADIUS服務器;

　　HA負責將分組數據通過隧道技術發送給移動用戶，并實現PDSN之間的宏移動管理。PDSN通過R-P接口連至無線網絡(RN)。移動終端與PDSN之間的鏈路層協議采用PPP協議，網絡層協議則采用IP。

　　1.3 代理移動IP引入

　　移動IP解決了簡單IP在移動尋址、跨PDSN切換等方面的缺陷，但對移動終端有較高的要求。移動終端要支持移動IP，則需要增加額外的軟件來處理移動IP相關信令以完成移動IP注冊，基于以上考慮，各CDMA2000通信設備生產商和運營商開始考慮代理移動IP(Proxy Moblle IP，簡稱PMIP)方案，這使得只支持簡單IP的移動終端也可以使用移動IP業務。

　　當用戶接入PDSN時，在PPP Session建立階段，由PDSN通過去AAA鑒權或本地配置來判斷用戶是否為代理移動IP用戶，并收集進行移動IP注冊所需要的信息，然后由PDSN代替移動終端向HA發起移動IP注冊請求，向HA注冊，如果注冊成功，則在IPCP協商階段將HA或者AAA分配的地址分配給用戶，在PDSN和HA之間會建立一個隧道，進行下行數據的轉發，根據需要也可以建立反向隧道，代理移動IP用戶的數據面處理和普通移動IP用戶一致。

　　在代理移動IP場景下，PDSN將代替手機移動終端完成移動IP的注冊、更新和維護操作，無須移動終端介入處理移動IP信令。

　　代理移動IP比普通移動IP本身有著更多的優勢，是在網絡部署時需要考慮的一種方案。

　　2 移動IP關鍵技術

　　2.1 NAI的使用

　　網絡接入標識NAI在RFC2486中定義，目的是支持撥號用戶的漫游，其格式為NAI=username/(usemame“@”realm)。NAI用于確定用戶的本地鑒權服務器，簡單IP中應用于PPP的鑒權階段。

　　在Mobile IP中，一般PPP無CHAP過程，使用注冊請求消息中的MN NAI擴展來標識用戶。RFC2794定義了一種移動IP擴展：Mobile Node NAI Extension，此擴展也是在移動IP注冊請求消息中必須要攜帶的擴展。PDSN在收到移動IP注冊請求后，從中提出MN NAI擴展，然后使用Radius協議對移動終端進行鑒權。

　　對于代理移動IP，用戶的屬性在AAA上基于NAI或者realm配置，簡單IP用戶到AAA鑒權時，AAA鑒權應答返回用戶授權信息，PDSN設備可以處理移動IP業務。

　　由于不同的移動終端可以使用相同的NAI，NAI不是唯用戶的標識，可以配合IMSI擴展共同標識用戶。

　　2.2 鑒權認證

　　移動IP用戶在PPP協商階段不到AAA鑒權，移動IP注冊請求消息中攜帶各種認證擴展來實現各種安全認證。

　　PDSN設備可以集成FA功能，移動IP用戶入網時，FA可以強制通過FAAA到HAAA對用戶進行安全認證(此種場景出現在用戶處于外地網絡時，當處于歸屬網絡時，PDSN可以直接將認證消息發送給HAAA，不需要通過FAAA做代理)，HA設備在處理移動IP注冊請求信令時，可以選擇到HAAA進行二次認證，移動IP信令刷新時，可以不再去HAAA進行認證，重復認證對HAAA的信令處理能力要求較高，并且多次認證對用戶的接入時延也有一定的影響，所以，配置用戶的認證策略時需要綜合考慮。

　　代理移動IP用戶在PPP協商階段的流程同普通的簡單IP用戶，PPP階段需要對AAA進行認證，PDSN/FA根據AAA鑒權應答授權的信息或者本地配置的策略為移動終端直接發送移動IP注冊消息給HA，此時，HA設備可以選擇到AAA進行二次認證，處理機制同普通的移動IP用戶。

　　2.3 隧道技術及數據路由

　　隧道技術在移動IP中非常重要。移動IP使用IP in IP封裝，最小封裝和通用路由封裝(GRE)3種隧道技術。

　　1)IP in IP封裝 由RFC2003定義，用于將IPv4包放在另一個IPv4包的凈荷部分。它在原始IPv4數據包的現有報頭前插入了一個外層IP報頭，外層IP報頭中的源地址和目的地址分別標識隧道中的兩個邊界節點。內層IP報頭(即原始IPv4數據包頭)中的源地址和目的地址分別標識原始數據包的發送節點和接收節點。采用IP in IP封裝的隧道對穿過的數據包來說，猶如一條虛擬鏈路。移動IP要求本地代理和外地代理IP in IP封裝，以實現從歸屬代理到轉交地址的隧道。

　　2)IP的最小封裝 由RFC2004定義，是移動IP中的一種可選隧道方式。目的是減少實現隧道所需的額外字節數，通過去掉IP in IP封裝中的內層IP報頭和外層IP報頭的冗余部分完成。與IP in IP相比，它可節省字節(一般8字節)。但使用這種隧道技術有一個前提，就是原始的數據包不能已經被分片，因為IP的最小封裝技術在新的IP報頭和凈荷之間插入了一個最小轉發報頭，它不保存有關分片的情況。在隧道內的每臺路由器上，由于原始包的生存時間閾值都會減小，以使得本地代理采用最小封裝時，移動終端不可到達的概率增大。故最小封裝為不推薦使用。

　　3)通用路由封裝 由RFC170l定義，是移動IP采用的最后一種隧道技術。除了IP協議外，GRE還支持其他網絡層協議，它允許一種協議的數據包封裝在另一種協議數據包的凈荷中。在某些應用中，GRE防止遞歸封裝的機制也非常有競爭力。由于GRE為一種三層VPN協議，CRE頭可以攜帶擴展的Keyr和Sequence Number對數據報文進行標識，所以此種數據封裝方式靈活性較高，在代理移動IP應用場景中，設備可以直接使用這種數據封裝(代理移動IP也可以根據配置決定使用哪種數據封裝方式，普通移動IP還是需要通過協商使用某種數據封裝)。

　　4)數據路由 移動IP用戶下行數據必須經過HA進行轉發，移動IP用戶的上行數據轉發分為2種情況：普通路由和反向隧道。①普通路由方式：移動終端訪問業務服務器，上行數據由PDSN/FA轉發至業務服務器;②反向隧道方式：移動終端訪問業務服務器，上行數據由PDSN/FA轉發至HA，HA再轉發給業務服務器。這兩種數據轉發方式的使用取決于移動IP信令協商的結果，在大多數的應用場景中，移動終端獲取的IP地址均為私網地址，所以數據轉發必須使用反向隧道方式。不同的數據轉發方式對計費點的選擇也有一定的影響。

　　2.4 計費方案

　　2.4.1 3GPP2后付費

　　由RFC2868和3GPP2 X.S0011-005協議定義的后付費計費方式是比較簡單的一種方式，分組計費數據的采集分為兩部分：無線數據的采集，通過RN;IP網絡數據的采集，通過PDSN。在一個用戶會話期間(或者一個A10連接期間)，PDSN匯總兩部分計費數據形成UDR(User Data Record)，通過計費消息發往AAA服務器，AAA服務器只是負責將這些信息進行記錄，產生話單，對計費信息本身不做任何修改。

　　2.4.2 3GPP2預付費

　　3GPP2 X.S0011-005-C協議定義了預付費處理機制，目前應用比較廣泛的有以下幾種方式：基于流量的預付費，基于時長的預付費;基于流量或時長的預付費。預付費在普通簡單IP和移動IP應用場景下處理比較簡單，但是在多業務應用場景下，涉及到對A10連接和多流進行預付費處理，實現比較復雜。

　　2.4.3 內容計費

　　內容計費作為一種靈活的計費方式，基于diameter承載，在WCDMA核心網中應用比較廣泛，它亦可以應用在CDMA2000系統中，需要在網絡環境中增加在線計費系統OCS(Online Charging System)設備，PDSN/FA和HA設備可以作為內容計費網關，增加內容計費處理能力。

　　內容計費網關能夠有效實施按內容區分的業務流計費功能，參考3GPP/3GPP2標準基于數據流(data traffic flow)的計費功能(區分數據流中所屬的業務類型)，大大增強了傳統的簡單基于承載層計費的方法。

　　內容計費網關應能夠對終端用戶的流量進行分析，能夠根據分析得到不同的信息，譬如3層的IP地址，協議類型：4層的端口以及7層的URL，協議類型等。內容計費網關需要支持在線計費和離線計費2種方式。對于在線計費內容計費網關要與上層計費系統(0CS)進行交互，并根據上層計費系統(0CS)的指示觸發不同的計費方式(流量或者時長)，以及根據指示對用戶做相應的在線計費會話控制，并生成在線計費內容計費UDR話單定時上報給AAA;對于離線計費內容計費網關要支持基于流量和時長在本地生成離線計費內容計費UDR話單文件，并定時上報給AA-A。

　　3 結束語

　　無線網絡技術和IP技術的融合是一個必然的發展趨勢，CDMA2000也不例外，移動IP的最大優勢在于移動用戶在PDSN切換時，網絡通信不會中斷。考慮到移動IP的復雜度，大多數運營者初期都采用簡單IP，但移動IP是必然的發展方向。隨著新業務的推廣，移動IP技術在CDMA的分組接入中的比重將越來越大。