移动技术论文范文

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第1篇

类似于固定中继系统，移动中继系统由基站、移动中继和用户终端组成。其中，基站和移动中继之间的链路为回程链路(BackhaulLink)，移动中继和用户终端之间的链路为接入链路(AccessLink)。若基站和用户设备之间的信道状况良好，还可以考虑直连链路(DirectLink)。移动中继可以选择放大转发和解码转发等模式。由于移动中继具有运动性和随机性，而这种特点与性能密切相关，如何建立合理的移动中继运动模型是移动中继系统研究领域的首要问题。当前研究中有的采用较简单的随机游动模型，或采用二维泊松过程来表示用户终端的放置位置，使用M/M/∞排队模型来表示用户终端的移动性。在实际部署移动中继系统时，需要考虑不同的应用场景。在3GPPR11版本中，高铁是主要应用。在文献［8］中，主要考虑以下两种典型场景:场景1移动中继服务静止用户场景说明如图1所示。在该场景下，中继被安装在交通工具的顶部，中继天线被分别放置在车辆的内外，分别用于和基站与用户终端通信。若不使用中继辅助传输，该场景下的通信将会面临许多问题，如严重的车体损耗，多普勒频移，小区换带来的大量开销等。反之，则可以将较差的信道分为两段传输条件较好的链路，从而很好地解决了该场景下的通信问题。与直接传输相比，中继辅助传输的掉话率明显降低，为车内用户提供较高的吞吐量和较低的小区切换失败率，从而提高了通信质量，改善了用户体验。场景2移动中继服务非静止用户场景说明如图2所示。在该场景下，中继也被部署在车辆顶部，不过其目的不是为了为车内乘客提供服务，而是为街道和公园提供覆盖。闹市区的街道和公园，是行人比较集中的地方，通信业务量大，属于“热点”地区。在经过这些地方的公交车上部署中继，则可以增强覆盖，提高吞吐量，具有实际意义。

2移动中继系统中的关键技术

2.1信道建模与估计对于移动中继来说，由于其移动的特点，而且可能是高速移动，因此研究的首要问题是移动中继的信道建模问题，主要包括回程链路和接入链路的建模。不同链路的信道模型与各网络节点采用的天线数目、中继的转发模式和中继的运动模型密切相关，信道建模的准确度会极大地影响系统性能。如文献［9］分析了不准确的路径损耗模型对移动中继系统性能的影响。此外，基站到移动中继的信道会随着车辆的运动而急剧变化，同时车辆的运动会引起多普勒频移问题，因此在实际的移动中继系统中采用合适的信道预测和估计方法也是非常必要的。如文献提出了一种采用在车辆顶部使用预测性天线的信道预测和估计方法，从而较好地解决了移动中继的信道估计问题。

2.2中继选择在实际的移动中继系统中，可能会存在多个移动中继。现有研究表明，根据信道状态信息选择一个最好的中继进行协作，可以较低的复杂度获得满分集增益。因此，机会中继选择技术是移动中继系统中的关键技术。信令开销是中继选择算法的首要考虑因素。对于快速移动的用户，基于信噪比的方案会产生大量的信令开销，而基于位置或距离的选择方案在高速场景下开销较小，因而适用性更强。上述方案都是基于单个参数的选择，实际信噪比和时延等参数会同时影响中继选择，为此，文献［13］提出了一种具有服务质量(QoS)保证的多参数联合中继选择算法。由于信令开销和系统复杂度与每个目标用户的候选中继的数量成正比，文献［14］考虑了如何减少候选中继的数量而不影响使用中继带来的系统性能增益。文中所提算法限制了每个目标用户的数量从而减少了反馈开销。文献［15］提出了一种三步选择算法。该算法在保持中继增益的同时可以使中继信令开销维持在较低水平。虽然中继选择可以提高系统性能，但是不适宜的选择会引起频繁的中继切换，从而影响系统的整体性能。文献［16］从这个角度出发，提出了使中继活动时间最长和中继切换率最小的两种中继选择算法。研究结果表明，与现有方案相比，所提方案在不降低系统吞吐量的情况下可以获得较低的中继切换率和较长的中继活动时间。

2.3资源分配在中继系统中进行功率和带宽等资源的分配可以有效提高系统资源利用率和系统吞吐量，目前得到了广泛的研究。(1)功率分配。最简单的功率控制方法是开关算法。所谓开关功率控制算法就是给中继分配一定功率或者不分配功率。该算法可以提高小区吞吐量和覆盖范围。文献［17］根据不同的数据速率要求提出了一种最优的功率分配算法。该文献考虑了中继的移动性，建立了移动模型，使用所提出的最优功率分配方案可以提高数据速率。仿真结果表明，在一些实际的数据速率下该算法可以带来3dB增益。文献［18］提出了一种分布式的功率控制算法用以提高平均小区吞吐量。文章考虑了在多小区环境中，通过使用分布式移动中继功率分配方案，与传统的系统相比，平均小区吞吐量得到了改善。同时，也提升了小区边缘吞吐量，因此对小区边缘用户来说，该方案有助于改善其用户体验，是一种较好的解决方案。(2)带宽分配。对于不同的运营商分别安装不同的中继显然并不是高效的，文献［19］基于此提出了共享频谱分配算法来解决此问题。该方案中不同运营商使用相同的移动中继为某一区域内的用户服务，并根据链路质量为不同运营商分配相应的带宽，从而实现了无线资源的有效利用。借助于纳什均衡理论，该方案可以将吞吐量提升近20%。文献［20］以IEEE802.16j系统为研究对象，研究了子信道分配对系统性能的影响。文中提出了重叠子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)两种方案。研究结果表明，所提方案的小区吞吐量高于不使用中继情况下的吞吐量。文献［21］则利用博弈论理论联合考虑了动态服务选择和带宽分配的问题。为了获得更好的服务质量，移动中继执行基站选择和传输模式的选择，基站则为不同传输模式分配不同的带宽。当移动中继和基站的策略相互影响并且需要作出动态决定时，这将面临着挑战。为解决这个问题，该文提出了一个两层的基于进化博弈和微分博弈的博弈结构。在下层，动态服务选择可以建立为一个进化博弈模型;在上层，基站端的动态带宽分配可以形成一个微分博弈模型，最后得到了一个闭环纳什均衡。数值仿真结果表明了动态博弈带宽分配策略的有效性，并且系统性能和覆盖范围的优势得到了加强。

2.4小区切换在移动中继系统中，由于中继的移动性以及中继一般为多个用户同时服务等原因，如何设计中继高速移动情况下的小区切换策略便成为了一个关键问题，文献此进行了深入研究。在高速运动场景，大量用户很可能需要进行频繁的小区切换，因而如何保证较低的链路失败率和较高的切换成功率，将直接影响用户的通信服务质量和通信体验。对于移动中继系统的小区切换问题，现在比较好的一种方案是使用具有两根分布式天线的移动中继，即在车辆首尾分别装有天线。移动中继通过选择具有较好接收信号质量的天线作为接收天线。当车辆进入重叠区域时，前置天线执行切换至目标基站，后置天线将和服务基站保持连接。当前置天线完成切换后，再由后置天线将工作频率转移至目标基站。如果切换失败，后置天线将执行第二次切换。因此，这种切换方案使通信在切换过程中不会被中断，实现了通信的无缝体验，而且降低了切换失败率，是一种简单实用的方案。

2.5移动中继的其他问题使用移动中继来改善车辆用户的服务质量和吞吐量的效果明显，除了以上提到的关键问题外，仍然有其他的一些问题和挑战需要解决。首先是移动中继的移动性管理问题。这主要包括不同基站间移动中继的切换和不同移动中继间用户的切换。但是，现有LTE系统中没有针对移动中继的移动性支持，因此有必要修改当前的系统结构用以提供有效、可靠的移动性管理。目前，为了支持移动性管理，是在当前的固定中继架构上修改还是提出新的架构尚在讨论中。其次，由于移动中继的使用，干扰管理也是一个新的挑战。中继技术的优势在理论上已获得共识，但在实际部署中中继节点的引入必然导致更加严重的干扰问题。尽管接入链路干扰较小，但对于回程链路来说，不同移动中继间以及中继与宏小区用户间的干扰使问题变得复杂。预测性天线的使用将提高CSI的准确性，从而可以在回程链路中使用高级的干扰避免和干扰消除方案。

3结束语

第2篇

关键词：移动技术；创客；STEM；高职；课程设计

1研究背景

随着物联网、智能软硬件的发展，移动技术正逐渐渗透到人们的日常生活中，改变着人们的学习、工作以及生活方式，加快了我国由制造型国家向创造型、创新型国家转变的步伐。然而我国的教育模式仍然以应试教育为主，以考试分数的高低来评价学生的能力。因此学生的创新、创造能力不能得到很好的培养，而构建创造型国家的关键在于培养创新、创造型人才，而创新型人才的培养关键在于创新教育模式。2016年教育部的《教育信息化“十三五”规划》中提出要“积极探索信息技术在‘众创空间’，跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识、创新能力，促进学生的全面发展”。创客教育的出现到风起云涌，为教育的改革创新提供了新的契机，正逐渐改变传统的教育理念、模式以及方法。他能更好地培养学生的创新意识，综合实践能力，让学习变得更有意义。基于上述原因作为一线教师在教学中对高职媒体设计类课程进行了创客教育理念下的教学设计并进行了应用，对课堂教学进行改革。

2创客和创客教育

在以学科整合为核心的STEM教育出现之后，随着互联网和信息技术的高速发展，以创造为主要目的的创客运动悄然兴起，创客、创客空间等相关新名词在教育领域相继出现。创客起源于美国，源自英文单词Maker。创客是指不以赢利为目的，借助网络技术、智能软硬件设备努力把各种创意转为现实的人群。他们没有年龄、性别、种族之分，任何人都可以成为创客，创客们所从事的创造活动都是在创客空间亲自动手实践完成的，在此过程中由学生担任创造者的角色，教师仅仅是支持者。创客、创客空间的兴起使得创客教育应运而生。创客教育指通过制定制度鼓励学生开展创客活动，将理想变为现实，从而培养学生发现问题、解决问题以及独立创造能力的一种教育方式。随着创客教育的发展，创客不仅局限于在学校拥有创客空间，同时鼓励在家里构建家庭创客空间，在社区创建社区创客空间，从而培养学生创造意识，营造创新氛围，通过网络将学校、社区、家庭创客空间相互连接，形成创客网络共同体。在创客网络共同体中创客们可以分享自己的作品、产品，可以交流自己的创意。

2.1移动技术支持下创客课程设计

创客教育是一种将移动技术与教育相融合，以“做中学”为基本理念的一种培养创新人才教育模式。在“网页设计”课堂教学中培养学生的创新意识、艺术设计能力和创作思维，以实现每一位同学的创意能够实现。

2.1.1课程教学目标

“网页设计”是计算机专业学生必修的一门专业课程，该课程的教学目标是学生在掌握网页设计的理论基础和软件基本操作后，通过自主探究、小组合作完成每一个项目的制作，使学生通过将理论与实践相结合，根据自己的创意最终能独立设计并制作出一个完整的网站。

2.1.2课程教学内容

“网页设计”是一门综合性较强的课程，它涉及多种学科知识的融合。其内容主要划分为3个模块：界面设计、页面布局、网站制作实战，课程共72个学时。（1）“界面设计”这一部分的主要内容是学生通过阅读教材或上网查阅资料，了解网页设计的理论基础，网站建设的流程、发展趋势、色彩搭配以及网页设计的流行趋势。最后教师将学生收集到的资料进行归纳，对学生自己所吸收的知识观点进行积极地引导并提升。界面设计这部分内容涉及艺术欣赏，学生之前多欣赏优秀的网页，多了解网页设计的流行趋势这对学生的动手操作打下了基础。（2）“网页布局”，布局指网页文字、图片、表格等元素等内容如何设置才能吸引浏览者的注意力。对于这部分内容学生通过上网浏览或阅读书籍了解网页布局的常见类型以及优秀的网页布局的特点，教师对学生收集的内容进行总结，然后针对常用的页面布局类型用CSS语句进行实现。（3）“网站制作实战”这部分主要锻炼学生对网页设计知识的综合应用。由于网页设计是一门实践性很强的课程所以这一部分是不可缺少的。主要以真实情景中问题需要为项目来源，利用小组合作的方式来提升学生们的创新能力、实践动手能力和合作能力，最后学生们创作出一个体现自己创意的网站。

2.2课程教学资源的设计

“网页设计”是一门综合实践性较强的课程，所以在这门课的教学中尝试了创客教育模式，教室不是传统的固定座椅的教室而是创客空间，教师不再是主讲者而是支持者、引导者，学生不是参与者而是创造者。因此这门课程的教学资源教师会根据小组的实践情况，推荐或提供相应的资源，如微视频、创客空间等。2.3课程教学过程的设计“网页设计”这门课程需要在掌握基本的理论基础后，通过进行大量的动手实践才能制作出好的网站，所以在这门课程的教学过程中，将分配大量的时间在设计和制作这两部分。首先，好的创意和功能模块是网站的灵魂，有好的创意理念才能制作出好的网站。其次，制作部分涉及，的实践有PS界面制作、html+css页面布局以及后台数据库，这些都是要通过反复实践练习才能充分掌握的。在实践过程中，学生通过自己发现问题、解决问题从而完善巩固自己的知识，激发学生的创新思维。以学生小组合作制做主题网站为例，运用创客教育模式，开展教学，培养学生的创新思维以及创造能力。学生小组合作制作网站，不仅锻炼了学生网站设计与制作的能力，还能培养学生的创新思维，团队合作。在这部分的课程内容设计具体过程如下：（1）构建创客团队。由于这门课程的综合性比较强，所涉及的具体内容有PS设计、html+css页面布局和数据库这3个方面，因此首先通过调查了解学生对这几块内容的兴趣特长，然后对学生进行分组3~4人为1组，每一组中的学生都分别具备相关的特长。（2）确定创作的内容主题。教师结合真实问题情景确定主题，如某公司的企业网站、学校的网站或供大家学习交流的网站等，这些网站都是存在于学生周围，并且比较熟悉的内容。学生可以根据教师给予的主题自己构思、调查，相互讨论将自己的创意想象得以充分发挥。（3）开始创作。创客们通过阅读书籍，查阅网络资源，相互交流动手将自己的实践将创意进行创作，创客们在发现问题解决问题的过程中，学会思维，学会将知识融会贯通，从而一步将自己的创意转变成自己的作品。教师在此过程中给学生提供所需要的资源、创客空间。当然在此过程中教师要给学生一个具体完成作品的时间，否则学生容易拖拉。（4）评价。在开展创客教学评价时，以过程评价为主，教师将从学生的学习过程、作品、小组间的互评来进行展开。对于作品的评价首先由小组成员进行展示作品并陈述作品的创意，以及在创作的过程中遇到的问题以及解决的方式方法，然后教师从审美、功能、创新性、完成程度等给予点评。

3结语

在传统教学中，老师以讲授为主，学生只是参与者被动地接受知识，在创客教学中教师仅仅是支持者，学生是主角创造者。由于受传统教学的影响，在本次开展创客教学改革的过程中，有收获同时也遇到了挑战。学生的学习积极性有所提高，学生思考问题的能力、解决问题的能力显著提升，自主学习的能力有所加强，当然也遇到了一些挑战。开展创客教学的初衷是以学生学习、思考、实践为主。对于成绩好的学生而言，他们很乐意接受；而对于学习能力较弱，学习积极性不高的学生，他们感觉茫然，不知从何处入手。再者由于高职学生学习的主动性不强，所以只有2~3组的同学能主动开展创作，而其他的组采取被动、敷衍了事，甚至抱怨老师的态度。通过引导和转变观念，学生的学习情况虽然有好转，但从最终作品来看仍然不够理想。

作者:王英彦 单位:义乌工商职业技术学院

[参考文献]

第3篇

关键字移动IP；多协议标签交换；转发等价类；邻居发现

1引言

未来的移动Internet是支持移动性管理和服务质量保证的网络，因此，移动性管理和服务质量保证机制需要结合起来考虑，才能够更好地为Internet用户提供各种各样的网络服务。目前的移动IP网络拥有许多支持移动性管理的新特性（如地址自动配置，邻居发现机制，动态归属地址发现机制），这些新特性使Internet的移动性得到了较好的发挥。但与其他网络一样，移动IP网络也面临着安全威胁，尽管已经采用了源路由技术，IPsec和AH（AuthenticationHeader：认证报头）技术，提高了移动数据传送过程中的安全性，但仍旧缺乏令人满意的QoS保证。MPLS是当前固定网络上提供服务质量保证的最好的技术。目前已经被推广为GMPLS，在下一代网络中将得到广泛的应用。MPLS是IP网络中非常有前途的一项技术，它以可扩展的方式将路由与交换技术的优势结合起来，大大提高了网络的性能，便于实施流量工程（TrafficEngineering）和服务质量保证。MPLS是一个主流的2.5层技术，移动IP是一个3层的重要技术，二者同为下一代移动Internet的重要协议，可以紧密有机地结合在一起，为未来IP网络上移动业务提供更好的服务质量保证。近年来，两种技术的融合已经在学术界和工业界得到了广泛的关注和认可，并取得了令人满意的成果。

2移动IP技术

移动IP技术的产生和发展，是技术和市场两方面推动的结果。移动IP技术是为了支持节点在IP网络中移动时的连接性而提出的，它实际上反映了移动通信和Internet技术的融合，体现着IP技术向无线通信领域的拓展。具体的说，就是当移动节点（MN：MobileNode）在网络中移动时，总是用移动节点的归属地址来标识，不因为所访问的外地网络不同而有所改变。

目前，无线通信领域的两种主流技术包括：①以3GPP和3GPP2为核心的蜂窝移动通信技术；②以IEEE802系列无线接入技术为主导的无线个域、局域、城域和广域网络技术。这两大技术的融合，引导着无线通信技术在目前和未来一段时期的潮流。

2.1移动IP技术的特点

移动IP技术使得移动节点（MN）在离开其归属网络时仍能保持与Internet的连接，这是因为移动节点在Internet上的连接点发生改变时，移动IP技术总是通过固定的归属地址来识别每个节点，移动节点离开归属网络时向其归属链路上的归属发送其当前位置的信息，归属截获发送到该移动节点的数据包并用隧道将数据包转发到移动节点当前的位置。这一过程对于IP层以上的所有网络层次是完全透明的，只是改变数据包的选路，不影响TCP/IP协议栈的其他部分。

移动IP技术在制定之初就考虑到要解决移动性问题，因此，它的许多基本理论就是为解决移动性问题而提出的，这就使得移动IP网络具有很多适应节点移动的新特征。主要表现在以下方面：

⑴地址自动配置：移动IP有足够的全球网络地址，而且实现了一种称为无状态地址自动配置的机制，任意节点可以根据当前所在链路的网络前缀以及自己的网络接口信息（主要是切入点的链路层地址）自动生成一个唯一的全球IP地址。这种地址自动配置机制使得移动节点可以很容易地得到转交地址，不需要人为参与，提高了节点在不同网络间的切换效率。

⑵邻居发现：邻居发现机制规定，路由器应该定期广播发送其前缀消息，移动节点根据这些前缀消息能够快速地判断自己是否发生了移动，若发生了移动则通过地址自动配置机制得到转交地址；邻居发现机制还定义了宣告（ProxyAdvertisement）的概念，使得归属（HA：HomeAgent）可以通过发送邻居宣告消息截获发送到MN归属地址的数据包，并通过隧道将这些数据包转发到MN的转交地址。

⑶黑洞检测：移动IP网络中的移动检测机制提供了MN和它的当前路由器之间的双向可到达的确认机制，即MN可以随时知道当前路由器是否继续可达，同时路由器也可以知道节点是否继续可达。如果MN检测到当前路由器不再可用，它就会去请求另一台路由器。

⑷路由报头：移动IP网络中定义了路由报头，报头中指定了数据包在从源节点到目的节点的过程中应该经过的节点的地址。大多数发送到MN的数据包都要使用路由报头，数据包的目的地址是MN的转交地址，并且包含一个路由报头，路由报头的下一跳就是这个MN的归属地址。

⑸动态归属地址发现机制：移动IP网络定义了一种称为任播（Anycast）的地址，它也是一个地址组，地址组中的所有的机器都会收到发往这个任播地址的数据包，但是只会有一台机器对这个数据包做出响应。MN链路上所有的路由器都配置为任播地址，MN把归属地址发现请求消息发到这个任播地址，所有的归属都收到了这条消息，但是有且仅有一个归属响应这条消息。

⑹透明性的实现：节点的移动对MN和CN上的应用程序是透明的。对于对端节点（CN：CorrespondNode）来说，MN发送数据包时使用归属地址选项，可以使其不必知道MN的转交地址；对于移动节点MN上的应用程序来说，CN发送数据包时采用路由报头，仍旧可以继续使用已启动的应用程序而不必知道MN的转交地址。

2.2移动IP技术的缺陷

尽管移动IP网络有很多的优点，在未来移动网络中占有非常重要的地位，但是它也有自身的不足之处。主要表现在切换性能不尽人意、数据包传输速率较低和低QoS保证的安全性通信。

⑴节点在移动IP网络中的切换性能无法满足Internet用户的需要。当移动节点从一个网络进入到另一个网络的时候就要发生切换。整个切换过程需要依次经过链路层切换、移动检测、配置转交地址以及对该转交地址的唯一性检测、发送绑定更新消息并注册新的转交地址等阶段，在新的连接建立前，通信对端发往移动节点的数据包被家乡截获，然后通过隧道转发到移动节点。这种切换机制延迟较大，有大量的数据包丢失，不能满足实时业务的需求，切容易被中间人攻击。

⑵数据包在移动IP网络中的传输延迟较大。路由器采用的是非连续的逐跳转发机制，对于接收到的每一个数据包都要对IP分组头部进行解封，根据其中存储的目的地IP地址，并利用特定的算法获得下一跳的地址，从而决定用哪个出口将数据包传出。因此，使得数据包在网络中的传输延迟相对较大。

⑶移动IP网络中的节点缺乏有效的身份验证，面临严重的安全威胁。针对移动IP网络的典型网络攻击主要是拒绝服务攻击（DoS）。恶意主机通过向服务器发送大量数据包，使得服务器忙于处理这些无用的数据包而不能正常响应有用的信息。或者是直接对网络中相互通信的两个节点进行干扰，采取重定向的方法使合法的用户无法获得所需要的服务。

3MPLS技术

3.1MPLS的网络结构

MPLS起源于IPoverATM的思想，是分组交换网中通用的标签交换协议，是一种结合了二层交换与三层路由的具有良好可扩展性与广泛兼容性的转发技术。当分组进入MPLS域时，在入口处被分配了定长的标签，而分组在MPLS域内转发时只使用标签信息即可，无需再在每个节点处进行路由表查询等操作。在理想的情况下，只要在入口处根据分组所归属的FEC（转发等价类）分配一次标签，则在整个MPLS域内转发时只需要根据标签转发表进行简单快速的标签交换。图1MPLS网络结构示意图

3.2MPLS网络中重要的技术原理

(1)路由协议：路由协议（如RIP，OSPF）是一种机制，是网络中的每台设备都知道将一个分组送向其目的地时，决定从哪个出口可以把分组传送到下一跳。路由器使用路由协议构建路由表，当它们接收到一个分组而必须进行转发判决时，路由器用分组中的目的地IP地址作为索引（Index）查寻路由表，再利用特定算法获得下一跳的地址。路由表的构造和它们在转发时的查寻基本上是两个相互独立的操作。

(2)转发部件：转发部件执行分组转发功能。它使用转发表、分组所携带的IP地址等信息以及一系列的本地操作来进行转发判决。在传统路由器中，最长匹配算法将分组中的目的地址与转发表中的条项进行对比，直到获得一个最优的匹配。更为重要的是，从源到目的地的沿路节点都要重复这一操作。在一个标志交换路由器中，（最佳匹配）标志交换算法使用分组的标志和基于标志的转发表来为分组获取一个新的标志及输出端口。

(3)路由转发表：路由转发表包含若干条项，提供信息给转发部件，执行其交换功能。转发表必须将每个分组与一个条项（传统条项为目的地址）相关联起来，为分组的下一跳路由提供指引。

(4)转发等价类：转发等价类（FEC）定义了这样一类分组，从转发的行为来看，它们都具有相同的属性。一种FEC是一组单目广播分组，其目的地地址均与一个IP地址前缀相匹配。另一种FEC是分组的源及目的地地址都相同的一类分组。FEC可在不同的级别上进行定义。

(5)标签：标签的长度固定且无结构标识，可在转发进程中使用。标签通过一种绑定操作与一个FEC关联起来。标签的格式如图2所示。

正常情况下，对于一个单一的数据链路来说，标签仅具有本地意义，不具有全局意义。在某种事件驱动下，标签与FEC进行绑定，这种事件可分为以下两种类型：①数据驱动绑定：在数据流开始产生时进行绑定。标签绑定仅在需要时建立，在转发表中只存在很少的几个条项。标签被分配给不同的IP数据流。②拓扑驱动绑定：在控制平面激活时建立绑定，与数据流的产生无关。标签绑定可能与路由的更新或RSVP消息的接收有关。拓扑驱动绑定较数据驱动绑定更易于扩展，因此，在MPLS中较多采用拓扑驱动绑定。

(6)标签交换转发部件：在MPLS骨干网络边缘，边界标签交换路由器（LSR：LabelSwitchroute）对进来的无标签分组（正常情况下）按其IP头部进归类划分（Classification）及转发判决，这样IP分组在边界LSR被加上相应的标签，并被传送到目的地地址的下一跳。

在后续的交换过程中，由LSR所产生的固定长度的标签替代IP分组头部，大大简化了以后的节点处理操作。后续节点使用这个标签进行转发判决。一般情况下，标签的值在每个LSR中交换后才改变，这就是标签转发。

如果分组从MPLS的骨干网络中出来，出口边界LSR发现它们的转发方向是一个无标签的接口，就简单地移除分组中的标签。这种基于标签转发的技术，其最重要的优势在于多种交换类型只需要唯一一种转发算法，可以用硬件来实现，以达到非常高的转发速率。

(7)标签交换控制部件：标签由标签交换路径（LSP：

LabelSwitchedPath）的上游LSR节点来附加至分组中，下游LSR收到标签分组后进行判决处理，这由标签交换的控制部件来完成。它使用标签转发表中条项的内容作为引导。

标签交换控制部件除了基本的转发表的建立和维护外，还负责以一种连续的方式在LSR之间进行路由的分布以及进行将这些信息生成为转发表的操作。标签交换控制部件包括所有的传统路由协议（如OSPF、BGP、PIM等等）。这些路由协议为LSR提供了FEC与下一跳地址的映射。

(8)标签转发:标签转发表中条项的内容最少应能提供输出的端口信息和下一个新的标签，当然也可以包含更多的信息。例如，它可以为被交换的分组产生一种输出队列原则。输入分组必须在转发表中有唯一的条项与之对应。

每一个分配的标签必须与转发表中的一个条项相关联起来。这种绑定可以在本地LSR执行也可以在远端LSR执行。目前的MPLS版本使用下游绑定，这种情况下，本地关联的标签用作进入分组标签，而远端关联标签则用作输出标签。另一种方式为上游绑定，与下游绑定相反，也是一种可行的方法。在MPLS技术中，转发表又称为标签转发信息库（LFIB），LFIB的每一个条目中包括输入标签、输出标签、输入接口和输出端口MAC地址，由输入标签对条项进行检索查找。另外，LFIB既可以存在于一个标签交换路由器上也可以存在于一个接口上。

(9)标签交换路由器:MPLS的设备按其在MPLS路由网络中所处的位置可分为边界标签交换路由器和中间标签交换路由器。边界LSR除对分组的标签进行附加或移除外，还负责对流量进行分类。标签的分配除了基于目的地IP地址外还有很多其他因素。边界LSR判定流量是否为一个长持续流，采取管理政策和访问控制，并在可能的情况下将普通业务流汇聚成较大的数据流。这些都是在IP网络与MPLS的边界处所要具有的功能，因此边界LSR的能力将会是整个标签交换环境能否成功的关键环节。对于服务提供者而言，这也是一个管理和控制点。

MPLS技术是将第二层的交换与第三层的路由结合起来的一种L2\L3集成数据传输技术。它具有很高的可扩展性，将业务分类与FEC映射在网络的边缘进行，而在核心网络部分只进行简洁快速的标签交换。FEC的映射规则可以基于路由信息，即目的网络的前缀，也可以基于其他信息，如QoS信息等，这样使得MPLS能够非常灵活地支持QoS保证机制。

在核心网络中进行的标签交换操作，因为使用了定长的标签，便于高速交换技术的优势，转发效率得到了极大的提高。MPLS因此而成为一种将ATM技术与IP技术融合的杰出代表。MPLS的交换过程独立于路由协议，它将路由和交换独立开来，使得路由和交换技术可以各自灵活发展，并及时将二者的先进之处结合起来。MPLS对底层网络技术透明，即可以用于支持多种协议的网络。因此它被视为下一代骨干网络的主流技术。MPLS的标签交换路径可以方

便地支持资源预留，因此可以有力地支持面向连接的数据传输，流量工程和QoS保证机制。MPLS可以用LDP、RSVP或者路由协议来进行标签的分发，而目前最主流的是RSVP。这主要是因为RSVP已经在网络上得到了广泛的应用。

4基于MPLS的移动IP技术原理

MPLS与移动IP技术结合有两个层次，第一个层次是在宏观移动性管理时，在HA和CN之间、HA与移动节点之间建立LSP，来进行数据包的传输。第二个层次是基于MPLS来提供微观移动性管理。

4.1基于MPLS的移动IP网络体系结构

移动IP技术与MPLS技术进行结合，如图3所示。图中不再有FA（外地）这个实体，隧道的终点一般是移动节点本身。此时，移动节点具有两个地址：一个是归属地址，一个是转交地址。MPLS骨干网可以用来构建大范围的移动IP网络。移动节点可以通过边缘标签交换路由器（LER）与其他任何固定节点或者移动节点进行通信。LER能够转发和封装IP数据包。带有标签的分组可以根据其标签信息，在已经建立好的带有QoS保证的LSP上进行传输。MPLS面向连接的特点能够改善移动节点上应用程序的服务质量。

4.2基于MPLS的移动IP绑定更新

在MPLS基础上，运用移动IP的绑定更新程序缓存了MN的归属地址与转交地址的绑定信息，并且在移动IP网络中，入口LER和出口LER之间可以直接建立LSP，完成MN与CN之间的分组转发。图4清晰地展示了这一过程。

当MN向CN发送数据包时，将源地址设置为当前的转交地址，同时在归属地址选项中填入其归属地址。MN发送一个带有QoS对象的绑定更新消息给CN，当入口LER收到该消息时，将发起标签请求消息来建立LSP。建立LSP后，数据包将不需要再进行逐跳的IP地址转发而直接采用标签交换。

图5和图6分别为MN发起数据传输和CN发起数据传输的流程图。在这两种情况下，都是由入口LER发起并建立LSP。

4.3基于MPLS的分级移动IP隧道

将分级的思想引入到基于MPLS的移动IP网络中，能改善网络的传输性能。相应的移动也位于分级的MPLS节点上。此时，MN进行移动时不需要向家乡（HA）进行注册，只需要向区域（LER/MAP）注册。

图7即为基于MPLS的分级移动IP网络的结构示意图。

MPLS固有的面向连接，可以建立具有QoS保证的LSP等能力，可以有效地提高业务流的服务质量。MPLS能够支持面向连接的应用。在MPLS网络上支持面向连接的应用非常容易实现，同时，LSP是一个虚连接，链路的带宽可以在多个LSP之间共享。LSP可以支持区分服务或者集成服务，并且，数据包的分类在MPLS域的边缘进行，网络核心只进行简单的、快速的标签交换。MPLS支持汇聚功能，通过为不同类别的业务设定DSCP和PHB，可以实现区分服务的功能。同时，在MPLS网络中支持VPN也很有前景。由于数据包的转发采用2.5层标签，在不同的VPN数据流之间能够提供较好的隔离，因此MPLS-VPN具有很好的安全性，同时带有QoS保证。这些优点都可以被移动IP网络很好地利用。

在MPLS网络中支持移动IP可以带来以下几方面的好处：①支持QoS保证；②支持平滑切换；③便于建立双向LSP；④在MN上不会有额外的信令，同时也不需要增加新的MPLS信令。目前，使用RSVP-TE携带标签分发消息，比采用LDP更为广泛。

4.4移动IP技术与MPLS技术相结合的优点

基于MPLS的移动IP技术可以有效地利用MPLS的技术特点，实现许多性能的改进。

⑴MPLS能够有效地支持路由优化，从而，更好地解决了移动IP网络中存在的三角路由问题。

⑵提高了数据包的传输性能，并提供了QoS保证。移动IP在MPLS机制下，无论是归属节点的处理时延还是整个传输过程的传输时延，都比传统移动IP网络中的时延小。

⑶基于MPLS的隧道机制，相比其他的隧道机制具有简洁高效的优势。MPLS架构下的移动IP技术集成了移动IP技术的高移动特性和MPLS技术的高速交换特性，使得这些技术在未来的核心网络中协调工作，并为MPLS提供移动性支持。

⑷基于MPLS的移动IP技术能够提高网络的安全性。各级均具有LER的功能，且工作在同一个MPLS域内。这种机制使得隧道技术中不再需要以IP-in-IP的方式传送数据包，取而代之的是通过LSP传送数据包的MPLS交换方式。整个传输过程都是在MPLS交换层进行，并且归属的处理过程也不涉及IP层的路由协议，从而提高了数据包的传输速率和移动IP的可扩展性，为网络的QoS提供了保障，并且网络的安全性能也得到了提高。

5结束语

本论文主要讲述了移动IP网络的特点以及其存在的一些不足之处，接着叙述了多协议标签交换（MPLS）的网络结构以及所采用的新技术，然后介绍了移动IP与MPLS相结合所产生的新网络体系结构，以及新网络体系结构下的移动IP绑定更新和隧道技术。在新网络体系结构中，数据转发采用MPLS标签转发，而不是基于IP头的转发。标签转发相比传统的IP头转发具有更高的速率，且标签头比IP头短，这就减少了传输延迟和对分组的处理开销，提高了网络的传输性能。另外，MPLS通过LSP传送数据包，整个传送过程都在MPLS层进行，并且归属的处理过程也不再涉及IP层的路由协议，这也提高了数据包的传输速率并支持了移动IP的可扩展性，为网络的QoS提供了保障，并且使网络的安全性能也得到了很大程度的提高。

MPLS和移动IP技术都是发展不久的新型网络技术，相应的标准和协议还不完善。目前，MPLS机制下的移动IP技术还不是很深入，大都处在实验阶段，并且相应的数学模型的建立也比较困难，还有许多问题需要深入讨论。

移动IP网络被认为是构建移动信息社会和未来Internet的重要基石，而MPLS为骨干网提供了具有快速转发能力的、QoS保障功能的和良好可扩展性的解决方案，因此，移动IP与MPLS的结合是适宜的，有着美好的前景的。IETF的SG13工作组正在抓紧进行MPLS支持移动IP的标准化制定工作，MPLS与移动IP的整合研究是MPLS研究的又一个热点。

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