無線接入網(wǎng)關(guān)終端保持接入設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　(1)接入初始階段：包括用戶預(yù)附著、接入認(rèn)證、附著、數(shù)據(jù)通道的建立和初始業(yè)務(wù)流的建立。此階段完成用戶的認(rèn)證策略協(xié)商、用戶的初始認(rèn)證鑒權(quán)以及用戶注冊(cè)信息的協(xié)商存儲(chǔ)。
終端所屬的家鄉(xiāng)AAA服務(wù)器會(huì)通過接入認(rèn)證消息下發(fā)家鄉(xiāng)代理地址、認(rèn)證授權(quán)相關(guān)密鑰、Proxy Mobile IPv4連接建立相關(guān)密鑰以及DHCP服務(wù)器地址。
圖3中：
(2)~(12)為IP地址分配以及移動(dòng)IP注冊(cè)階段：在成功鑒權(quán)和授權(quán)以及BS與ASN之間建立數(shù)據(jù)鏈路之后，終端會(huì)通新建立的數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送一個(gè)DHCP discover消息。在Stage 2/3中提供了兩種PMIP4模式:DHCP Proxy和DHCP Relay。如果是DHCP Relay模式,則DHCP代理服務(wù)器根據(jù)終端的標(biāo)識(shí)符將其DHCP discover消息轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的DHCP服務(wù)器；如果是DHCP Proxy模式,則DHCP代理服務(wù)器將會(huì)直接給終端返回家鄉(xiāng)地址及相關(guān)IP配置信息。
對(duì)于既支持PMIP4模式又支持CMIP4模式的接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其中的DHCP代理服務(wù)器需要通過一個(gè)R3_Mobility_Context消息通知網(wǎng)絡(luò)特定的相關(guān)功能實(shí)體(例如專門存放終端相關(guān)信息的服務(wù)器)終端的R3移動(dòng)模式為DHCP代理服務(wù)器選定的R3移動(dòng)模式。對(duì)于僅僅支持PMIP4模式的接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，此步驟可以省略。
當(dāng)PMIP代理客戶端收到終端的家鄉(xiāng)地址后，PMIP代理客戶端會(huì)向外地代理發(fā)送一個(gè)移動(dòng)IPv4注冊(cè)消息并且在最后的DHCP消息交互之前完成移動(dòng)IPv4注冊(cè)。移動(dòng)IPv4注冊(cè)消息包含以下信息：
①終端的家鄉(xiāng)地址：該家鄉(xiāng)地址可能由前面步驟所獲取DHCP服務(wù)器分配，也可能在接入認(rèn)證完成后由AAA服務(wù)器下發(fā)。
②轉(zhuǎn)交地址：一般為外地代理的IP地址。
?、郯踩嚓P(guān)信息。
　在連接建立流程的最后階段，終端最終獲取了其家鄉(xiāng)地址并且在家鄉(xiāng)代理上進(jìn)行了移動(dòng)IPv4注冊(cè)。
　(13)~(15)為DHCP應(yīng)答階段：當(dāng)移動(dòng)IPv4注冊(cè)完成之后，PMIP Client把 MIP注冊(cè)的結(jié)果通知給DHCP relay,DHCP relay把MIP 注冊(cè)的結(jié)果封裝到request中發(fā)送給DHCP server。選定的DHCP server回復(fù)DHCP Ack消息。DHCP relay中繼DHCP Ack消息給BS。BS發(fā)送DHCP Ack消息給MS,DHCP Ack消息才會(huì)伴隨著家鄉(xiāng)地址發(fā)送給終端。
　綜上所述，MS接入時(shí)，可采用以下幾種方式獲得IP地址：(1)AGW承擔(dān)DHCP proxy,為MS分配IP地址；(2)AGW承擔(dān)DHCP relay 的功能，通過DHCP server為MS獲得IP地址。在MS下線后，AGW釋放該MS所占用的資源,此時(shí)與MS相關(guān)的連接信息及資源已經(jīng)被釋放。此時(shí)若該MS再次接入時(shí)，就有可能獲得與斷開連接前不同的IP地址。若為AGW承擔(dān)DHCP proxy為MS動(dòng)態(tài)分配IP地址的情況，AGW每次為MS分配一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，這樣終端MS 在兩次接入過程中，得到的IP地址也是不同的。這種情況對(duì)MS所進(jìn)行的相關(guān)業(yè)務(wù)，會(huì)因?yàn)镮P地址的改變?cè)斐蓸I(yè)務(wù)中斷。例如：①在MS瞬斷的情況下，會(huì)選擇重新接入，此時(shí)若分配到一個(gè)與斷開連接前不同的IP地址，MS的業(yè)務(wù)也將中斷;②BS錯(cuò)誤診斷MS掉網(wǎng)時(shí)，BS發(fā)起MS退網(wǎng)通知給AGW，此時(shí)AGW刪除了與MS相關(guān)的資源，MS需重新注冊(cè)、重新開始數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
3 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
針對(duì)以上情況，本文提出了一種減少接入時(shí)延的方案,接入網(wǎng)關(guān)AGW的MS_STATE模塊在終端入網(wǎng)時(shí)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)終端MS所獲得的IP地址和相關(guān)的配置信息,當(dāng)MS掉網(wǎng)時(shí)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)對(duì)此信息繼續(xù)保存不予刪除。當(dāng)用戶在短時(shí)間內(nèi)再次接入時(shí)，AGW則將保存的IP地址和配置信息一同發(fā)給終端MS,終端接收到此信息后使用相同的IP地址和相關(guān)信息繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流傳輸。若超出時(shí)限，MS_STATE刪除相關(guān)信息資源并通知其他功能實(shí)體MS退網(wǎng)。
3.1 系統(tǒng)組成
此方案是基于WiMax無線接入網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)可以分為控制平面(信令處理部分)和數(shù)據(jù)平面(業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理部分)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。控制平面根據(jù)WiMax定義的信令類型可以分為：MS_STATE模塊、數(shù)據(jù)通道模塊、PMIP Client模塊、FA模塊、認(rèn)證密鑰模塊。數(shù)據(jù)平面可以分為WiMax數(shù)據(jù)通道模塊、用戶過濾和數(shù)據(jù)采集模塊(內(nèi)核空間)。數(shù)據(jù)平面中，WiMax數(shù)據(jù)通道以內(nèi)核模塊的方式加載，針對(duì)每個(gè)終端都有一條隧道。圖中各實(shí)體功能及外部接口描述如下： (1)MS_STATE模塊：維護(hù)MS狀態(tài)信息表。負(fù)責(zé)終端的狀態(tài)消息處理，主要包括終端在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)的預(yù)附著、附著、終端授權(quán)策略的協(xié)商等；終端切換時(shí)，負(fù)責(zé)終端相關(guān)信息的更新；網(wǎng)絡(luò)退出時(shí)根據(jù)接入網(wǎng)關(guān)所處的角色，判斷是否執(zhí)行退網(wǎng)，并提供網(wǎng)絡(luò)退出函數(shù)接口或者調(diào)用相關(guān)函數(shù)接口釋放資源。

(2)MS狀態(tài)信息表：記錄終端相關(guān)信息，如認(rèn)證策略、配置信息等。
(3)PMIP Client模塊：負(fù)責(zé)代替不支持移動(dòng)IP終端進(jìn)行移動(dòng)IP注冊(cè)（PMIP模式下使用）。
(4)FA模塊：移動(dòng)IP外地代理模塊。
(5)DP(Data Path)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通道的建立和刪除。
(6)認(rèn)證和密鑰模塊：負(fù)責(zé)終端的認(rèn)證、密鑰協(xié)商、密鑰下發(fā)和輔助移動(dòng)等功能。