基于網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)的快速組網(wǎng)通信

摘要以移動IP為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)實現(xiàn)了IP子網(wǎng)的任意移動性，將有助于推進未來全IP移動的實現(xiàn)。文章從軍事應(yīng)用的角度出發(fā)，探討了通過利用網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)為機動部隊實現(xiàn)快速組網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對實現(xiàn)這種方案的安全性、穩(wěn)健性的技術(shù)改進進行了詳細闡述。

IP技術(shù)向移動通信領(lǐng)域延伸產(chǎn)生了移動IP技術(shù)，使運動中的用戶能自動保持在網(wǎng)絡(luò)資源的不間斷接入，而以移動IP技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)，則可以使一些攜帶一個或多個局域網(wǎng)的大型移動平臺保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接，它對于交通運輸、搶險救災(zāi)和軍事作戰(zhàn)等都有非常好的應(yīng)用前景。例如，飛機、艦船等大型移動平臺可能會攜帶一個或多個子網(wǎng)，在其移動過程中，會改變到地面骨干網(wǎng)的接入，位于移動平臺內(nèi)的移動路由器將利用網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)來支持平臺內(nèi)用戶的不間斷通信[1]。

許多機構(gòu)都對移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行了相關(guān)研究，如歐洲的OverDRiVE項目、Cisco和波音公司的移動路由器和空間研究項目[2]、日本Keio大學(xué)的WIDE項目等，使網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)在近兩年成為國際研究和應(yīng)用的熱點。

1、網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)由一組通過本地路由器互聯(lián)的子網(wǎng)組成，它們合在一起形成一個移動單元，通過一個或多個路由器與IP骨干網(wǎng)互聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)移動（NEMO）就是指一個移動網(wǎng)絡(luò)能夠改變到一個IP骨干網(wǎng)的連接點，這與我們熟知的單一移動節(jié)點（MN）相比，情況要復(fù)雜得多。此時，移動路由器（MR）作為一個移動節(jié)點，支持整個網(wǎng)絡(luò)平臺的移動。在移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，所有以有線或無線方式連接到MR的終端可以不作為一個移動節(jié)點，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)移動中，每個移動平臺都可以向IP骨干網(wǎng)發(fā)起連接，也可以接收來自IP骨干網(wǎng)絡(luò)的連接。同時，無論移動網(wǎng)絡(luò)位于本地網(wǎng)絡(luò)中還是位于外地網(wǎng)絡(luò)中，該移動網(wǎng)絡(luò)都可以支持單個移動節(jié)點或其他移動網(wǎng)絡(luò)的接入。網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)的具體實現(xiàn)方案有基于移動IPv4和基于移動IPv6兩種。

基于移動IPv4的實現(xiàn)方案[3]與單一主機的移動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所在移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端的數(shù)據(jù)包進行二次封裝后，通過隧道發(fā)往MR所注冊的外地代理，外地代理將收到的報文執(zhí)行第一次解報后，送往MR，MR執(zhí)行第二次解報，最后將數(shù)據(jù)包遞交給移動網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。當MR移動時，通過附近的FA向其FA注冊。

基于移動IPv6的實現(xiàn)方案需要在MR與HA之間建立雙向隧道，這與移動節(jié)點到HA的雙向隧道本質(zhì)相同，只是根據(jù)需要在MR和HA中增強了綁定緩存和路由表管理功能。MR通過向HA進行綁定申請，對本地地址（包括骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口）和轉(zhuǎn)交地址進行綁定。MR發(fā)往HA的數(shù)據(jù)流由MR封裝報文，直接通過MR-HA隧道發(fā)往HA，然后由HA解報后轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。在相反的方向，HA截取所有發(fā)往MR的報文，通過隧道發(fā)往MR，由MR進行解報后再發(fā)送到移動網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。

2、基于網(wǎng)絡(luò)移動技術(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)場通信，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了戰(zhàn)場上從指揮中心到前方士兵的無縫數(shù)據(jù)網(wǎng)。基于移動IP的網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)可為分布在戰(zhàn)場上各個移動的作戰(zhàn)部隊提供靈活、簡易、快速的網(wǎng)絡(luò)接入和互聯(lián)，為作戰(zhàn)部隊帶來了易于實現(xiàn)的快速反應(yīng)和部署能力[2]，它與ATM技術(shù)一起，將成為未來戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)（BITS）的核心內(nèi)容。利用網(wǎng)絡(luò)移動技術(shù)實現(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)場外任何位置，負責收集偵查衛(wèi)星所獲取的各種戰(zhàn)場圖像和其他戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)等，通過衛(wèi)星鏈路將其傳送給位于戰(zhàn)場上的作戰(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都會失去連接。

c）移動指揮站（MCP）

作戰(zhàn)部隊中至少設(shè)有一個移動指揮站，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（BG）

各作戰(zhàn)分隊配備MR，能動態(tài)連接到外地代理，并且都將通往移動指揮站的路由設(shè)置為默認優(yōu)選路由，在作戰(zhàn)過程中，它可以根據(jù)實際需要和鏈路狀態(tài)選擇合適的外地代理進行注冊，以保證服務(wù)的高可用性，充分展示了網(wǎng)絡(luò)移動所帶來的靈活應(yīng)變性。

在作戰(zhàn)部隊部署前，首先需要建立移動指揮站與作戰(zhàn)指揮中心的連接（MCP-BGCC），當這個連接建立好后（即FA-HA），各個作戰(zhàn)分隊中的其他MR就可通過外地代理向本地代理注冊，保證與本地代理的互通。注冊非常迅速，注冊完成后，各MR就可動態(tài)連接各外地代理。在以后的部隊遷徙中，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網(wǎng)絡(luò)所耗費的時間，而且為各個移動中的作戰(zhàn)分隊提供了透明、不間斷的連接。