【YD通讯标准】 基于代理移动 IP 协议的公众无线局域网支持 IP 移动性的技术要求

中国通信标准化协会标准
YDB139—2013
基于代理移动IP协议的公众无线局域网支持IP移动性的技术要求
Technical requirement of WLAN IP mobility2013-12-11印发
中国通信标准化协会发布
1范围
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
5场景：
组网类型，
用户场景。
5.3无线局域网热区
基本需求
业务需求
系统及网元需求
6.3.1系统需求
6.3.2网元需求，
6.4终端需求，
6.5其他需求
6.5.1IPv4/IPv6共存支持.
6.5.2NAT穿越支持
系统架构
7.2IP移动性协议选择
协议选择
PMIP架构..
IPv4MN接入和离开PMIPv6域流程.7.2.4MN接入和离开PMIPv6域流程.17.3网络架构
7.4主要网元功能.
LMA与MAG.
7.5信令面与用户面协议栈
7.5.1信令面.
7.5.2数据面.
8各子系统解决方案
8.1改进的方向与原则，
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8.2AP/AC架构
8.3WMS-无线局域网移动性服务器流程快速认证，.
8.4.1场景说明
网元改进：
8.4.3实现流程.
8.5Portal支持方案
8.6IPv4/IPv6共存
8.6.1场景说明
网元改进.
支持方案.
8.7NAT穿越支持
场景说明。
网元改进.
支持方案
预期达到的性能.
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本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。YDB139—2013
为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，由中国通信标准化协会组织制定“中国通信标准化协会标准”，推荐有关方面参考采用。有关对本标准的建议和意见，向中国通信标准化协会反映本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中兴通讯股份有限公司、中国移动通信集团公司、中国电信集团公司、中国联合网络通信集团有限公司、大唐电信科技产业集团。本标准主要起草人：魏元、田甜、潘云波、严为、刘大鹏、梁鹏、邱勇、李凤。III
TiiKAoNiKAca
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基于代理移动IP协议的公众无线局域网支持IP移动性的技术要求1范围
本标准规定了公众无线局域网支持IP移动性系统架构、接口协议、技术需求及关键技术。本标准适用于我国大规模部署的公众无线局域网热区覆盖的前提下的AP及AC设备，及需要此网络支持IP移动性的业务。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEEE802.11-2012：Part11：无线局域网媒体访问控制及物理层规范（WirelessLANMediumAccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications)IEEE802.1ln：修正5：高吞吐量增强（Amendment5：EnhancementsforHigherThroughput）IETFRFC2002：IPv4移动性支持（IPMobilitySupport）IETFRFC3376：因特网组管理协议（InternetGroupManagementProtocol，Version3）IETFRFC3810:IPv6多播监听者发现（MulticastListenerDiscoveryVersion2（(MLDv2）forIPv6）IETFRFC5213：代理移动IPv6（ProxyMobileIPv6）IETFRFC5415/5416（CAPWAP）无线接入点控制和配置协议规范（ControlAndProvisioningofWireless AccessPointsProtocol Specification)IETFRFC5555：双栈IP移动性支持（MobileIPv6SupportforDualStackHostsandRouters）IETFRFC5844：代理移动IPv6的IPv4支持（IPv4SupportforProxyMobileIPv6）IETFRFC5949：代理移动IPv6的快速切换（FastHandoversforProxyMobileIPv6)IETFRFC6224：PMIPv6域支持组播接受者基础部署（BaseDeploymentforMulticastListenerSupport in PMIPv6 Domains)
IETFRFC6275：IPv6的移动性支持（MobilitySupportinIPv6）3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
无线接入点accesspoint（AP）
负责终端的无线接入。AP分为胖AP（相当于一个无线路由器）和瘦AP（相当于一个无线网关，需要和AC一起用）；本标准中的AP均指瘦AP。3.2
接入控制器accesscontrol（AC)TiiKAoNiKAca
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管理AP、终端以及用户，与瘦AP组成无线网络。3.3
本地移动锚localmobilityanchor（LMA)终端在PMIPv6域中的家乡代理。它是用于终端家乡网络前缀的拓扑锚点，和管理终端绑定状态的实体。
移动接入网关mobileaccessgateway(MAG)PMIPv6域中的接入网关。负责终端移动信令。跟踪终端的移动，与LMA间有信令交互。3.5
中低移动速度
80公里时速以下车行、或5公里时速以下步行速度。3.6
切换handover
终端由前AP变更到后AP的过程。3.7
热区覆盖
在此区域内无线局域网信号普遍覆盖，且各AP的无线信号覆盖适度重叠，其重叠度及信号强度，保证用户以中低速移动可及时接入邻近AP。3.8
当前位置
终端当前所在AP位置。
历史位置
在当前AP位置之前，终端曾所处AP位置。3.10
代理移动IPv6域
proxymobileIPv6domain(PMiPv6Domain)使用PMIPv6协议对MN的移动性管理进行处理的网络域。PMIPv6域包含LMA和MAG，它们之间建立安全关联。
移动节点mobilenode(MN）
个IP主机或者路由器。
本地移动锚地址LMAaddress（LMAA）2
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LMA接口上配置的全球地址，并且是MAG=LMA双向通道的终结点。此地址也是MAG发送PBU的目的地址。如果MAG与LMA间是IPv4网络，则此地址将是一个IPv4地址。称为IPv4-LMAA。3.13
代理对端地址proxycare-ofaddress（PCoA）配置在MAG出接口上的一个全球地址。也是双向隧道的终结点。LMA将此地址视为MN的转交地址。如果MAG与LMA间是IPv4网络，则此地址将是一个IPv4地址。称为IPv4-PcoA。3.14
移动节点家乡网络前缀mobilenode'shomenetwork prefix(MN-HNP）MN-HNP分配至MN与MAG间的链路。此链路上可以分配多个前缀。MN在其接口上使用一个或多个前缀配置地址。如果MN同时通过多接口连接至PMIP域，则每个接口将会分配一组唯一的HNPs，并且所有分配至一指定接口的前缀将会被在一个移动性会话下进行处理。例如，P1和P2被分配至接口I1，则P1和P2在一个移动性会话下进行处理。在一些配置中，分配的前缀可以是128bit长度。3.15
移动节点家乡地址mobilenode's home address（MN-HoA）MN-HoA是MN家乡前缀生成的地址。MN接入的接入网络如果仍在PMIP域中，MN将使用此地址。如果MN使用多个地址，任何一个地址都是MN的家乡地址。3.16
移动节点家乡链路mobilenode'shomeIink在PMIP域中，MN获得其3层地址的链路。网络保证MN在任何接入的链路上。3.17
移动节点标识mobilenode'sidentifier（MN-ldentifier）MN的一个稳定的标识符，移动实体使用此标识符预先标识MN。可以NAI或者MAC地址等。3.18
移动节点链路层标识mobilenode'slink-layer identifier（MN-LL-ldentifier）用来标识MN连接接口。可以由MN生成，并且传送至MAG。这个标识必须是稳定的。ALL_ZERO不能视为一个有效的标识，并且不能用作一个接口标识。3.19
策略属性policyprofile
一组用于MN的配置参数，PMIP域中的移动实体需要获取这些参数，用于提供移动性管理至一个指定MN。如果获取profile不在本规范规定范围内。3.20
代理绑定更新消息proxybindingupdate（PBU）由MAG发送至LMA，用于建立分配至MN某接口的家乡前缀与PCoA的绑定。3.21
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代理绑定响应消息proxybindingacknowledgement（PBA）用于响应PBU的消息。
每移动节点前缀与共享前缀模式per-MN-prefixandshared-prefixmodelsPer-MN-Prefix：每MN使用不同前缀：Shared-Prefix：MN可以共用前缀。PMIPv6协议支持前者。3.23
IP移动性
移动终端在移动网络的各个无线接入点之间切换时，切换时间小且IP地址不变，以保持业务连续，4
缩略语
下列缩略语适用于本文件。
MN-HNP
Portal
5场景免费标准下载网bzxz
5.1组网类型
接入点
接入控制器
绑定缓存条目
客户端移动IP
对端节点
动态主机配置协议
代理移动IPv6的快速切换
互联网协议的第4个版本。
是互联网协议的第6个版本。
本地移动锚
长期演进
媒体访问控制
移动接入网关
移动节点，一般指移动终端
移动节点家乡网络代理
网络地址翻译
PMIP绑定通告
PMIP绑定更新消息
代理移动IPv6协议
指基于WEB的认证
无线局域网
移动服务器
Access Point
Access Controller
Binding Cache Entry
Client Mobile IPv6
Correspondent Node
Dynamic Host Configuration ProtocolFast Handovers for Proxy Mobile IPv6Internet Protocol version 4
Internet Protocol version 6
Local Mobility Anchor
Long Term Evolution
Medium Access Control
Mobile Access Gateway
Mobile Node
Mobile Node' s Home Network PrefixNetwork Address Translation
PMIPBinding Acknowledgement
PMIP Bind Update
Proxy Mobile IPv6
Wireless Local Area NetworksWLAN Mobility Server WLAN
本标准适用的无线局域网类型为网络运营商自行建设并运维AP、AC以及连接到核心网所需的线路和路由设备，该网络用于公众服务。4
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5.2用户场景
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智能终端随用户移动：无线局域网作为高速宽带网络的的无线延伸，使得浏览网页，下载视频等数据业务已经随着智能移动终端（如：如智能手机、平板电脑等）的普及从游牧式场景向漫游式场景演进，该类数据业务需要无线局域网移动性支持。移动互联网数据量爆发性增长：近年来，移动互联网个人娱乐业务爆发式增长，用户将除日常工作、学习之外的碎片时间，如坐车、排队、步行等情况所用的时间，用于个人娱乐业务，如用户在旅游途中，希望与朋友们进行视频通话，或是观看朋友推荐的在线视频，亦或是需要通过在线游戏进行娱乐等，类似这样的碎片时间用户大多处于移动状态下。该标准提出支持移动性的无线局域网网络的技术要求，保证移动状态下的业务连续性，为现有用户场景的演进以及未来业务场景的实现提供关键性技术基础和保障。5.3无线局域网热区
目前，无线局域网主要采用无线信号热点覆盖、用户游牧接入。但随着无线局域网的大规模建设无线局域网热区的基础正在自然形成：a）热点越来越密集，热点之间正在自然地连成一片；b）以iPhone和iPad（美国苹果公司生产的手机和平板电脑）为代表的智能终端迅速普及：生活碎片时间增多、以及以社交网络、在线游戏等网络社会的普及，用户迫切需要随时随地使c)
用无线局域网。
针对移动终端，在人们的日常活动区域内，无线信号应无缝覆盖，并支持IP移动性。为了保证及时切换，各AP无线覆盖区应适当重叠。典型热区为商务/娱乐/人流区，如：中央商务区、风景区、商圈、机场车站等交通枢纽、大学城等。典型地理场景为室内、园区、街道、广场、桥隧、地铁等。部署无线局域网热区，将推动移动互联网的发展，提供更好的用户体验，为运营商带来更多的商业价值。
6需求
6.1基本需求
基本需求如下：
遵循IEEE802.11协议：
使用AP/AC架构：
对游牧用户和移动用户提供差异化服务，为移动用户提供IP移动性：c
移动用户的终端在热区内中低速移动时保持业务连续；d)
由于终端的软硬件及操作系统变化极快，所以无需终端参与，而仅由网络侧支持，以实现IPe)
移动的方案是最恰当和迫切的。6.2业务需求
以在线游戏和单向视频为代表的实时业务，采用适当的应用层技术，它们可适应丢包、乱序、时延等IP网络的特征，且能容忍终端在网络中移动时，IP连接瞬时中断。无线局域网支持IP移动性，可保证实时业务连续性，从而提高用户体验。6.3系统及网元需求
HiiKAoNiKAca
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6.3.1系统需求
为了支持IP移动性，无线局域网系统应满足以下几点：为了给用户提供业务连续性保障，采用的IP移动协议需满足以下几点：a）
1）采用业界现有成熟标准：
2）节省空中资源：
兼容存量终端：
为了支持移动性，无线局域网需要收集终端的位置、业务等各种相关信息，以及网络侧各4）
个网元的信息及传输线路信息。尽量减少终端变更接入路由器所耗时间：b)
尽量减少终端变更接入路由器时的报文丢失。6.3.2
网元需求
6.3.2.1AC功能需求
为支持无线局域网IP移动性，AC应具备以下功能：支持IP移动性相关协议：
支持快速切换：
支持终端在AC内、AC间切换时的快速认证；c）
在终端切换过程中，支持数据报文的丢包补偿：e）支持IPv4，IPv6双栈
6.3.2.2AP功能需求
为更好地支持IP移动性，AP可提供探测终端离开的功能6.3.2.3新网元需求
鉴于7.3.1中的系统需求在现有系统及网元中无法实现，因此须在系统中新增网元，需求如下：a）支持切换时的上下文交互；
b）简化切换后的入网认证流程
6.4终端需求
在无线局域网中支持IP移动性，对无线局域网终端无必须需求如需达到更佳性能，建议对终端作进一步优化。6.5其他需求
6.5.1IPv4/IPv6共存支持
PMIPv6域中的终端可能在IPv4-only、IPv6-only或双栈模式下进行操作，并且MAG与LMA间的网络可能是一个IPv4或IPv6的网络。在PMIPv6域中相同的移动性设施应该为IPv4-only、IPv6-only或双栈模式的终端提供移动性，并且不管传输网络是否为IPv4或IPv6网络。6.5.2NAT穿越支持
无线局域网IP移动性支持应支持NAT穿越。6
7系统架构
7.1概述
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遵循IEEE802.11系列协议，无线局域网的AP（无线接入点），负责将无线局域网终端接入有线网络。AC（接入控制器）集中管理一批AP，AP与AC之间采用CAPWAP协议通信，它们各司其责，这样有利于运营商建设和运行大规模无线局域网。7.2IP移动性协议选择
7.2.1协议选择
基于网络的移动性管理的优点在于无需终端支持、空口效率高，该方法由网络中的移动代理执行与本地锚点间的信令交互，代替终端进行移动性管理。所有数据均从移动代理转发，构成统一的数据锚点，利于IP业务移动。因此选择基于代理移动IP协议（PMIPv6）作为本标准的IP移动性协议：7.2.2PMIP架构
Backbone
PMIPv6域
图1PMIPv6域
PMIPv6的核心功能实体为LMA和MAG。LMA负责维护MN的可达性状态，并且是MN-HNP的拓扑锚点。MAG是代表MN执行移动性管理的实体，负责探测MN的移动，并且初始化绑定注册。在PMIPv6域中可能存在多个LMA用于服务不同的MN。
当MN进入PMIPv6域，并且连接至一个接入链路，MAG在识别出MN并且获得其身份后，将确定MN是否被授权基于网络的移动性管理服务。如果是，则网络将保证使用任何一种地址配置机制的MN，将能在其连接的接口上获得地址配置。获取的地址配置包括MN-HNP、链路上的缺省路由器地址和其他配置参数。从MN的角度来看，整个PMIP域就是一个单一的链路，即使MN改变了其连接点，网络也能保证MN探测不到其三层连接的变化。7
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如果MN通过多种接入网络和接口连接至PMIP域，则网络将为连接的每一个接口分配一组唯一的前缀。如果MN执行切换，将其地址配置从一个接口移动至另一接口，并且LMA收到来自于MAG的切换指示，LMA将分配与切换前相同的网络前缀。MN同样能使用同一接口，执行从一个MAG切换至另一MAG，并且将能保持连接接口的地址配置。
7.2.3IPv4MN接入和离开PMIPv6域流程MN
MN附着
MN附着事件
1.DHCP请求
3.接受PBU
分配IPv4地址和Port号组
5.接受PBA，建立隧道
6.双向隧道
7.DHCP答复
8.IP地址配置
无去附着过程
MN附着
11.IP地址配置
以下详解此流程：
MN进入PMIPv6域：
9.DHCP请求
注册过程同上
10.DHCP答复
图2IPv4MN接入和离开PMIPv6域
在MN连接至网络后，DHCP请求到达MAG1：MAG2
为更新LMA关于MN的当前位置，MAG1发送一个PBU至MN的LMA：收到PBU后，LMA创建一个BCE和建立至MAG1的双向隧道同时，LMA发送一个PBA消息至MAG1，其中包含MN的家乡网络前缀：MAG1收到PBA后，建立至LMA双向隧道，并且建立为MN业务转发的路由表项；MAG1与LMA之间的双向隧道建立完毕：MAG1发送DHCP答复给MN；
MN进行IP地址配置。
MN离开PMIPv6域，没有流程：
MN重新接入PMIPv6域：与上面的进入流程一致。MN接入和离开PMIPv6域流程
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