当MH在外地网络时。因为单播数据报的路由与源IP地址无关,所以它仍可按正常的IP协议来发送数据。但发送给它的数据报则先按照正常的IP路由协议被送给它的主网络中的HA,HA再以该MH的转交地址为目的地址,利用“隧道(Tunnel)”技术把它们送到“隧道”终点(“隧道”技术有多种,这里所用的“隧道”技术是IP-in-IP封装技术【4】,即把IP数据报作为数据部分,用新的源地址和目的地址对它进行封装。一般情况下,新的源地址是HA地址,新的目的地址是转交地址)。“隧道”终点可能是外地代理FA,也可能是MH本身。如果“隧道”终点是FA,再由FA把数据报转交给MH。
与固定IP相比,移动IP增加了移动性管理和额外的分组开销。移动性管理包括移动检测、向FA定期注册和向HA登记等。额外的分组开销主要来自“隧道”封装、三角路由(发送者→主代理→移动主机)等显开销。另外还有一些隐开销,例如若原数据报长度正好等于MTU(Maximum Transmission Unit),加上“隧道”封装后长度势必会超过MTU,分组将会被分成碎片后传输,增加了额外开销。由此可见,移动IP的效率和费用将比固定IP的大得多。
移动IP的路由还可以进行一些优化。例如主代理收到源发给MH的第一个分组后,在向MH转交分组的同时,将该MH的位置信息告诉源,然后源就可直接利用“隧道”技术将分组发给MH,不必再经过主代理来转交,避免了三角路由的低效。IPV6中已开始考虑对移动IP路由性能进行优化。【5】
4 无线传输层
传输层协议是端到端的控制协议。因特网内一个重要的传输层协议是TCP(传输控制协议)。TCP的主要功能是端到端纠错、排序、流量和拥塞控制等。把TCP直接应用到移动因特网中可能会遇到一些问题。例如TCP中的拥塞控制是基于窗口机制的。如果TCP检测到分组丢失,它会认为这是由拥塞引起的,就大幅度地降低发送窗口的大小甚至关闭发送窗口。但在无线环境中,分组丢失往往是由传输系统的高错误率或切换过程(MH从一个小区移到另一个小区)等原因引起的。TCP把分组丢失都当作拥塞情况来处理,会大大降低数据的传输效率【1】。
鉴于无线传输系统中的分组丢失不一定都是由拥塞引起的,无线传输层协议可以灵活地实施丢失分组的重传机制而不一定要等到分组重传计时器的溢出。另外移动IP也可以把切换等过程通知无线传输层,使传输层协议能针对分组丢失的原因而采取相应的措施。
传输层控制协议是面向端对端的。但在移动通信网络系统中,端到端之间有两个不同的网络段——有线网段和无线网段。这两个网段的传输性能、路由机制等都绝然不同,对它们实施统一的端到端传输控制并不是合理的。对移动因特网传输层协议的研究也许要打破端到端的限制,将这两个不同的网络连接分开处理。
5 无线应用层
在移动因特网中,可用网络资源的变化性和终端的移动性会直接影响到应用层的性能。例如通过无线链路上网的用户下载一个文件可能会因为无线链路的传输慢而需要更长的时间,还有可能由于区域切换等原因导致前功尽弃。鉴于这些情况,移动因特网的应用最好是能够自适应调整,也就是说,应用层能根据网络状态的变化来自适应地调整操作以最大程度地使用户满意,比如在网络性能不好时可以降低页面图片显示的分辨率以增加显示的速度。这个功能可以由源、中间结点或接收者来完成。应用调整可以是基于反馈的,也可以是基于代理的【1】。图2是应用层基于反馈自适应调整应用的一个例子。
6 结束语
本文就因特网协议的几个层次对移动因特网的特点进行了分析。第三代蜂窝网络将要提供无线数据业务并实现与世界范围内的数据网进行互联,因此可以说,移动因特网的到来已指日可待。在移动因特网中,核心仍然是网络层,无线网络层是决定移动因特网性能的一个重要因素,移动因特网的网络层和有线因特网的网络层相比,需要进行很多的修正。移动因特网中还有一些问题如蜂窝网络上的多媒体通信、移动IP路由的优化、更合适的传输层和应用层协议等还值得进一步研究。