移动性管理

移动性管理是一组网络机制，旨在使设备在移动和改变其连接点时保持可达和连接活跃，定位设备并将流量路由到其当前所在的位置。

Definition

移动性管理是网络跟踪移动设备当前位置并相应地路由其流量的技术集合，以便设备在改变网络连接点时保持连接和正在进行的会话。

Scope

本主题涵盖网络如何独立于任何单一接入技术支持移动终端系统：寻址和定位移动主机的概念性问题、移动IP的家乡代理/外部代理/转交地址模型、使用间接寻址和隧道技术将流量传送到重新定位的主机、接入点或小区之间的切换，以及蜂窝核心如何管理移动性。它区分了移动性与单纯的无线连接。它不包括无线链路和Wi-Fi主题中处理的无线电链路细节。

Core questions

• 寻址移动主机的根本问题是什么？
• 移动IP如何使用家乡代理、外部代理和转交地址来传输流量？
• 间接寻址和隧道技术如何将数据包路由到重新定位的主机？
• 什么是切换，以及如何使其对正在进行的连接保持无缝？
• 蜂窝核心网络如何与IP层方案不同地管理移动性？

Key concepts

• 主机移动性与无线连接性
• 家乡地址和转交地址
• 家乡代理和外部代理
• 移动IP
• 间接寻址和隧道技术
• 切换（handover）
• 位置跟踪
• 蜂窝移动性管理

Key theories

通过家乡代理定位移动主机

移动IP为设备提供一个永久的家乡地址；当设备漫游时，它会向家乡代理注册一个转交地址，家乡代理会拦截流量并通过隧道将其发送到设备的当前位置，从而将家乡地址保留为稳定的标识符。

间接寻址和隧道技术

移动性支持依赖于一定程度的间接寻址：一个固定的锚点通过隧道将流量转发到设备的当前位置，因此通信方无需直接跟踪设备的移动。

切换连续性

当设备在接入点或小区之间移动时，切换会足够快地将其关联和连接状态转移到新的连接点，以确保正在进行的会话不中断，这是一个由网络协调的过程，在蜂窝系统中则由核心网协调。

Clinical relevance

移动性管理使得手机在蜂窝基站之间移动或从Wi-Fi漫游到蜂窝网络时，能够保持视频通话的运行而不中断连接。它支撑着无缝的移动体验、蜂窝核心的设计以及网络和运营商之间的漫游，其切换性能直接影响用户移动时移动应用的可靠性。

History

随着IP网络遇到移动主机，移动IP被开发出来，允许设备在移动时保持稳定的地址，使用家乡代理和转交地址，并随着时间进行了修订（IPv4在RFC 5944中，IPv6有单独的工作）。蜂窝系统在不同代际中将自己的移动性管理构建到核心网络中，智能手机的兴起使得无缝切换和漫游成为日常网络的核心。

Key figures

• Charles Perkins
• James F. Kurose
• Keith W. Ross

Seminal works

• rfc5944
• kurose2021

Frequently asked questions

无线网络和移动性有什么区别？

无线网络是指通过无线电链路而非有线方式进行单跳通信。移动性是指设备随时间改变其连接到网络的位置。设备可以是无线的但却是静止的；移动性管理专门在连接点改变时保持连接和寻址的完整性。

手机在蜂窝基站之间移动时如何保持连接？

蜂窝网络执行切换：当设备向新小区移动时，网络会将其连接和会话状态从旧基站转移到新基站，理想情况下不会中断。核心网络会跟踪设备的位置，以便将传入流量路由到其当前小区。