路由器技術在網(wǎng)絡通信中的具體應用
隨著我國的路由行業(yè)快速發(fā)展,路由器技術的應用也更加的廣泛,這里我們主要介紹路由器技術在網(wǎng)絡通信中的具體應用,IP技術向移動通信領域延伸產(chǎn)生了移動IP路由器技術,使運動中的用戶能自動保持在網(wǎng)絡資源的不間斷接入。
而以移動IP技術為基礎的網(wǎng)絡移動技術,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)絡連接,它對于交通運輸、搶險救災和軍事作戰(zhàn)等都有非常好的應用前景。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)的移動路由器技術將利用網(wǎng)絡移動技術來支持平臺內(nèi)用戶的不間斷通信。
許多機構(gòu)都對移動網(wǎng)絡技術進行了相關研究,如歐洲的OverDRiVE項目、Cisco和波音公司的移動路由器技術和空間研究項目、日本Keio大學的WIDE項目等,使網(wǎng)絡移動技術在近兩年成為國際研究和應用的熱點。
1、網(wǎng)絡移動技術
移動網(wǎng)絡由一組通過本地路由器技術互聯(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技術與IP骨干網(wǎng)互聯(lián)。網(wǎng)絡移動(NEMO)就是指一個移動網(wǎng)絡能夠改變到一個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,情況要復雜得多。此時,移動路由器技術(MR)作為一個移動節(jié)點,支持整個網(wǎng)絡平臺的移動。在移動網(wǎng)絡內(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)絡移動中,每個移動平臺都可以向IP路由器技術發(fā)起連接,也可以接收來自IP骨干網(wǎng)絡的連接。同時,無論移動網(wǎng)絡位于本地網(wǎng)絡中還是位于外地網(wǎng)絡中,該移動網(wǎng)絡都可以支持單個移動節(jié)點或其他移動網(wǎng)絡的接入。網(wǎng)絡移動技術的具體實現(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)絡中的節(jié)點。
2、基于網(wǎng)絡移動技術的快速組網(wǎng)通信
以IP路由器技術為基礎的互聯(lián)網(wǎng)技術已廣泛應用于戰(zhàn)場通信,戰(zhàn)術互聯(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)絡移動技術可為分布在戰(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)的快速反應和部署能力[2],它與ATM技術一起,將成為未來戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)(BITS)的核心內(nèi)容。
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)絡發(fā)生了變化,也不需要再重新配置這些設備,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。在實際應用中,戰(zhàn)場中的外地代理可由移動指揮站、無人機(UAV)或空中預警機(AWACS)共同擔任。圖1中的作戰(zhàn)分隊包括地面的3個作戰(zhàn)分隊A、B、C和1個空中分隊。每個作戰(zhàn)分隊都有各自的MCP,各個作戰(zhàn)單元都配備MR,優(yōu)選路由設置為各分隊所屬的MCP。各分隊根據(jù)實際情況,通過不同的外地代理連接到BGCC。
舉例來說,隨著戰(zhàn)役的推進,可能出現(xiàn)這樣的情況,B作戰(zhàn)分隊的一部分人員與該分隊的MCP共同執(zhí)行偵查任務,另一部分人員配合A分隊行動。這時,與B分隊MCP一起行動的B分隊成員自然將該分隊的MCP作為外地代理,加入到A分隊的B分隊成員則會選擇通過A分隊的MCP申請注冊。如果在偵查過程中,B分隊的MCP發(fā)生故障,分隊中的各MR將自動切換到非優(yōu)選路由的UAV鏈路,將UAV作為新的外地代理,以保證通信的繼續(xù)。可見,路由的優(yōu)化和網(wǎng)絡的穩(wěn)健性在快速靈活的組網(wǎng)前提下仍然是有保證的。