基于網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)的快速組網(wǎng)通信

摘要以移動(dòng)IP為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了IP子網(wǎng)的任意移動(dòng)性，將有助于推進(jìn)未來(lái)全I(xiàn)P移動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。文章從軍事應(yīng)用的角度出發(fā)，探討了通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)為機(jī)動(dòng)部隊(duì)實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)實(shí)現(xiàn)這種方案的安全性、穩(wěn)健性的技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

IP技術(shù)向移動(dòng)通信領(lǐng)域延伸產(chǎn)生了移動(dòng)IP技術(shù)，使運(yùn)動(dòng)中的用戶能自動(dòng)保持在網(wǎng)絡(luò)資源的不間斷接入，而以移動(dòng)IP技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)，則可以使一些攜帶一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)的大型移動(dòng)平臺(tái)保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接，它對(duì)于交通運(yùn)輸、搶險(xiǎn)救災(zāi)和軍事作戰(zhàn)等都有非常好的應(yīng)用前景。例如，飛機(jī)、艦船等大型移動(dòng)平臺(tái)可能會(huì)攜帶一個(gè)或多個(gè)子網(wǎng)，在其移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)改變到地面骨干網(wǎng)的接入，位于移動(dòng)平臺(tái)內(nèi)的移動(dòng)路由器將利用網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)來(lái)支持平臺(tái)內(nèi)用戶的不間斷通信[1]。

許多機(jī)構(gòu)都對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，如歐洲的OverDRiVE項(xiàng)目、Cisco和波音公司的移動(dòng)路由器和空間研究項(xiàng)目[2]、日本Keio大學(xué)的WIDE項(xiàng)目等，使網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)在近兩年成為國(guó)際研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

1、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由一組通過(guò)本地路由器互聯(lián)的子網(wǎng)組成，它們合在一起形成一個(gè)移動(dòng)單元，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)路由器與IP骨干網(wǎng)互聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)（NEMO）就是指一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能夠改變到一個(gè)IP骨干網(wǎng)的連接點(diǎn)，這與我們熟知的單一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（MN）相比，情況要復(fù)雜得多。此時(shí)，移動(dòng)路由器（MR）作為一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，支持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的移動(dòng)。在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，所有以有線或無(wú)線方式連接到MR的終端可以不作為一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，終端之間仍采用固定IP協(xié)議，由MR提供漫游特性。

在網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)中，每個(gè)移動(dòng)平臺(tái)都可以向IP骨干網(wǎng)發(fā)起連接，也可以接收來(lái)自IP骨干網(wǎng)絡(luò)的連接。同時(shí)，無(wú)論移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)位于本地網(wǎng)絡(luò)中還是位于外地網(wǎng)絡(luò)中，該移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)都可以支持單個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入。網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方案有基于移動(dòng)IPv4和基于移動(dòng)IPv6兩種。

基于移動(dòng)IPv4的實(shí)現(xiàn)方案[3]與單一主機(jī)的移動(dòng)IP操作類似，但需建立雙重隧道。隧道1建立在本地代理與外地代理之間（HA-to-FA），隧道2建立在本地代理與MR之間（HA-to-MR）。本地代理將發(fā)往MR所在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端的數(shù)據(jù)包進(jìn)行二次封裝后，通過(guò)隧道發(fā)往MR所注冊(cè)的外地代理，外地代理將收到的報(bào)文執(zhí)行第一次解報(bào)后，送往MR，MR執(zhí)行第二次解報(bào)，最后將數(shù)據(jù)包遞交給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)MR移動(dòng)時(shí)，通過(guò)附近的FA向其FA注冊(cè)。

基于移動(dòng)IPv6的實(shí)現(xiàn)方案需要在MR與HA之間建立雙向隧道，這與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到HA的雙向隧道本質(zhì)相同，只是根據(jù)需要在MR和HA中增強(qiáng)了綁定緩存和路由表管理功能。MR通過(guò)向HA進(jìn)行綁定申請(qǐng)，對(duì)本地地址（包括骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口）和轉(zhuǎn)交地址進(jìn)行綁定。MR發(fā)往HA的數(shù)據(jù)流由MR封裝報(bào)文，直接通過(guò)MR-HA隧道發(fā)往HA，然后由HA解報(bào)后轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。在相反的方向，HA截取所有發(fā)往MR的報(bào)文，通過(guò)隧道發(fā)往MR，由MR進(jìn)行解報(bào)后再發(fā)送到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。

2、基于網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)的快速組網(wǎng)通信

以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)通信，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了戰(zhàn)場(chǎng)上從指揮中心到前方士兵的無(wú)縫數(shù)據(jù)網(wǎng)�；�于移動(dòng)IP的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)可為分布在戰(zhàn)場(chǎng)上各個(gè)移動(dòng)的作戰(zhàn)部隊(duì)提供靈活、簡(jiǎn)易、快速的網(wǎng)絡(luò)接入和互聯(lián)，為作戰(zhàn)部隊(duì)帶來(lái)了易于實(shí)現(xiàn)的快速反應(yīng)和部署能力[2]，它與ATM技術(shù)一起，將成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸系統(tǒng)（BITS）的核心內(nèi)容。利用網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  利用網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)技術(shù)的快速組網(wǎng)示意圖

系統(tǒng)由以下幾部分組成：

a）總指揮中心（GCC）

它可以位于戰(zhàn)場(chǎng)外任何位置，負(fù)責(zé)收集偵查衛(wèi)星所獲取的各種戰(zhàn)場(chǎng)圖像和其他戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)等，通過(guò)衛(wèi)星鏈路將其傳送給位于戰(zhàn)場(chǎng)上的作戰(zhàn)指揮中心。

b）作戰(zhàn)指揮中心（BGCC）

它作為本地代理（HA）。必須配置為熱備份，否則一旦它發(fā)生故障，所有由其提供代理服務(wù)的MR都會(huì)失去連接。

c）移動(dòng)指揮站（MCP）

作戰(zhàn)部隊(duì)中至少設(shè)有一個(gè)移動(dòng)指揮站，它所配備的MR設(shè)置為外地代理（FA），并連接到作為本地代理的作戰(zhàn)指揮中心。

d）作戰(zhàn)分隊(duì)（BG）

各作戰(zhàn)分隊(duì)配備MR，能動(dòng)態(tài)連接到外地代理，并且都將通往移動(dòng)指揮站的路由設(shè)置為默認(rèn)優(yōu)選路由，在作戰(zhàn)過(guò)程中，它可以根據(jù)實(shí)際需要和鏈路狀態(tài)選擇合適的外地代理進(jìn)行注冊(cè)，以保證服務(wù)的高可用性，充分展示了網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)所帶來(lái)的靈活應(yīng)變性。

在作戰(zhàn)部隊(duì)部署前，首先需要建立移動(dòng)指揮站與作戰(zhàn)指揮中心的連接（MCP-BGCC），當(dāng)這個(gè)連接建立好后（即FA-HA），各個(gè)作戰(zhàn)分隊(duì)中的其他MR就可通過(guò)外地代理向本地代理注冊(cè)，保證與本地代理的互通。注冊(cè)非常迅速，注冊(cè)完成后，各MR就可動(dòng)態(tài)連接各外地代理。在以后的部隊(duì)遷徙中，即使接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化，也不需要再重新配置這些設(shè)備，只需重新建立MCP與BGCC的連接即可，這將大大縮短重新配置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所耗費(fèi)的時(shí)間，而且為各個(gè)移動(dòng)中的作戰(zhàn)分隊(duì)提供了透明、不間斷的連接。