CN100359878C - 一种移动ip终端无配置随遇接入的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动IP终端无配置随遇接入的方法，当移动IP终端接入到外地代理节点时，向外地代理发送移动终端注册消息，外地代理获得IP地址；外地代理收到移动终端注册消息，外地代理向所有节点发送移动终端添加消息，该消息包括移动IP终端的IP地址、外地代理处的接入端口IP网络地址；各网络节点上建立有移动用户信息表，将该消息内容存入到移动用户信息表中；根据移动用户信息表中的移动IP终端的IP地址与接入端口IP网络地址的对应关系，建立访问端直接到移动IP终端的通信通道。这样避免了家乡代理和外地代理之间的中继信道流量十分的集中，出现通信瓶颈的问题，提高了网络的使用效率及性能。

Description

一种移动IP终端无配置随遇接入的方法

技术领域

本发明涉及一种移动IP终端无配置随遇接入的方法。

背景技术

目前，针对IP终端移动的标准移动IP协议主要是由IETF制定的相关文档，主要有：RFC2002、RFC2003、RFC2005、RFC2006等，其可以实现移动IP终端在网络中的随意移动，而不需要对移动IP终端进行任何配置，移动IP终端的IP地址不进行修改，包括手动或自动的修改。

家乡代理：有一个端口与移动IP终端未移动之前相连的路由器或交换机，它一直保存有移动终端的当前位置信息。外地代理：有一个端口与移动IP终端移动后相连的路由器或交换机。在现有的标准移动IP协议中，移动IP终端无配置随遇接入的接入流程见图1，具体步骤如下：

第一步S1：家乡代理和外地代理周期性地广播一种代理广播消息，链路上的所有IP终端都会接收到该消息；

第二步S2：移动IP终端检查代理广播消息，并通过它判断自己是连接在家乡代理还是外地代理上；

第三步S3：如果移动IP终端不是连在外地代理上的，则进行第四步S4，按照普通通信方式进行；如果移动IP终端是连在外地代理上的，其将从代理广播消息中得到在随后的数据传送中需要使用的转交地址，即家乡代理向外地代理传送数据的隧道出口IP地址，进入第五步S5；

第五步S5：移动IP终端向家乡代理注册上述转交地址；

第六步S6：家乡代理和其他网络节点广播对移动IP终端家乡地址的可达性，因此吸收发往移动IP终端家乡地址的包，家乡代理截取送往移动IP终端家乡地址的包，并通过查询在家乡代理处维护的一张移动IP终端位置信息表，判断出当前移动IP终端所在的具体位置，然后通过隧道送往它的转交地址，即指外地代理处；

第七步S7：外地代理从隧道取出原始数据包并发送给移动IP终端，完成移动IP终端移动后的网络通信。

目前，无线中继信道的使用越来越多，对于以无线信道为主的一些专用IP网络来说，其各交换机节点之间的互连中继线的带宽十分有限，一般不超过为2M比特/秒。在采用目前的标准移动IP协议的这类网络中，其它终端需要与某个移动IP终端通信的所有数据业务均需要通过家乡代理以隧道方式进行转发，再通过外地代理转发给移动终端。这样将不可避免地导致家乡代理和外地代理之间的中继信道流量十分的集中，出现通信瓶颈。然而，此时其他中继信道却还是显得比较空闲，出现虚假的网络拥塞现象。因此，网络的使用效率及性能均会下降、IP服务质量保证的实施也变得十分困难。如图2所示，家乡代理为交换机SW1，外地代理为交换机SW4，当IP终端T1～T4同时访问移动IP终端MT时，网络通过交换机SW3、SW2、SW1，对中继链路L1提出集中带宽要求，图中需要4条业务通道，图中的4点划线表示业务通道，而中继链路L2、L3却没有使用，从而导致虚假的网络繁忙情况的出现。

发明内容

本发明的发明目的在于克服上述不足，提供一种消除上述标准移动IP协议，在中继信道带宽有限的无线信道网络环境中出现的虚假的网络拥塞，保证通信最大限度的通畅，并保留无配置随遇接入功能的方法。

为实现上述发明目的，本发明一种移动IP终端无配置随遇接入的方法，包括以下步骤：

(1)、当移动IP终端移出家乡代理，接入到外地代理节点时，移动IP终端向外地代理发送移动终端注册消息，外地代理获得移动IP终端的IP地址，并建立外地代理与移动IP终端的连接关系；

(2)、外地代理收到移动终端注册消息，外地代理向包括家乡代理在内的所有节点发送移动终端添加消息，移动终端添加消息包括移动IP终端的IP地址、外地代理处的接入端口IP网络地址；

(3)、各网络节点上，建立有移动用户信息表；除外地代理以外的其他网络节点接收到移动终端添加消息后，将该消息内容存入到移动用户信息表中；

(4)、当各网络节点相连接终端需要访问移动IP终端时，根据移动用户信息表中的移动IP终端的IP地址与接入端口IP网络地址的对应关系，建立访问端直接到移动IP终端的通信通道。

本发明的发明目的是这样实现的，由于建立了访问端直接到移动IP终端的通信通道，就不再需要通过家乡代理转发，这样避免了家乡代理和外地代理之间的中继信道流量十分的集中，出现通信瓶颈问题的发生。因而，提高了网络的使用效率及性能。

附图说明

图1是标准移动IP协议中无配置随遇接入流程图；

图2是标准移动IP协议中无配置随遇接入导致网络瓶颈过程示意图；

图3是本发明在MPLS交换机中具体实施流程图；

图4是本发明对移动IP终端访问的通信通道建立后的访问过程示意图；

图5是本发明移动IP终端移动后移动用户信息表维护示意图；

图6是图5所示移动IP终端再次移动用户信息表维护示意图；

图7是图6所示移动IP终端移回家乡代理用户信息表维护示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明移动IP终端无配置随遇接入的方法作进一步详细的说明和描述。

图1是标准移动IP协议中无配置随遇接入流程图，图2是标准移动IP协议中无配置随遇接入导致网络瓶颈过程示意图。图中，其它终端需要与某个移动IP终端通信的所有数据业务均需要通过家乡代理以隧道方式进行转发，再通过外地代理转发给移动终端。这样将不可避免地导致家乡代理和外地代理之间的中继信道流量十分的集中，出现通信瓶颈。

以下是本发明移动IP终端无配置随遇接入的方法，在基于ATM的专用MPLS交换机中的具体实施方案，MPLS为多协议标记交换的英文缩写，包括以下步骤：

(1)、移动IP终端移动出原所在本属网络，即家乡代理后，在接入新的网络节点，即外地代理时，需要移动IP终端主动向当前MPLS交换机，即外地代理发送移动终端注册消息，具体为发送组播UDP报文，同时与当前MPLS交换机建立连接关系；

(2)、本地MPLS交换机收到该注册消息后，通过传送MPLS协议消息的信令通道向网络中其他MPLS节点发送移动终端添加消息。包括家乡代理在内的所有节点均可以获知该移动IP终端的具体信息；该消息包括：移动IP终端的IP地址、终端当前所在IP网络地址；

(3)、其他MPLS节点接收到该添加消息后，首先在自己维护的移动用户信息表中查找是否已经有该IP地址终端的登记信息。如果有，表示该移动IP终端曾经移动过，直接覆盖该信息，这样便实现了移动IP终端再次移动后需要对在前次位置处的注销操作；如果没有，直接将移动终端添加消息的内容添加到移动用户信息表；

移动终端添加消息在MPLS网络中的传送过程：

接收到移动终端注册消息的MPLS节点产生此消息，同时向运行MPLS协议的所有中继端口发送此消息；

中间MPLS节点收到此消息后，判断是否收到过与该消息中的移动终端IP地址、其当前所在地子网号完全相同的用户移动消息。如果没有收到过，在移动用户信息表中记录这些信息，同时向除收到该消息的端口外的所有中继端口转发此消息。该记录过程如下：首先判断表中是否已经有与当前移动IP终端IP地址相同的记录，如果有，需要覆盖原来的记录，实际完成了对移动终端在前一个节点处的注销工作；如果没有，直接记录；如果已经收到过该消息，将其直接丢弃；

(4)当其他IP终端需要访问移动IP终端时，首先在移动用户信息表中查找该目标IP地址是否登记；如果没有，表示是对固定用户的呼叫，按标准MPLS协议过程处理即可；如果有，取出移动用户信息表中移动用户当前所在的本地子网号，按照该地址进行路由，然后按标准MPLS过程处理，建立源端直接到移动IP终端的通信通道。

(5)、当移动IP终端再次移动到其他子网时，进行同样的注册操作，同时再次按照步骤2继续处理；

(6)、当移动IP终端移回原网络时，由当前所连的MPLS节点向所有MPLS中继端口发送“移动终端删除消息”，其他节点收到该消息后，在本地的移动用户信息表删除对应表项，并继续向其他节点转发该消息。

图3是本发明在MPLS交换机中具体实施流程图。图中：

第一步ST1：移动IP终端发送移动终端注册消息；

第二步ST2：当前所连的MPLS交换机检测到该移动IP终端；

第三步ST3：判断该终端是否在本属网络中？如果不在，则转入第四步ST4，如果在，则转入第八步ST8；

第四步ST4：该交换机产生移动终端添加消息，并向所有中继端口发送，同时在本地维护一张移动用户信息表；

第五步ST5：收到该添加消息的中间节点在移动用户信息表中记录相关信息，并继续转发；

第六步ST6：最终全网每个交换机上将维护一张统一的移动用户信息表；

第七步ST7：其后，当其他终端与移动终端通信需要建立通信通道时，将根据移动用户信息表，通过MPLS建立移动终端与其他用户的直接通信通道。

第八步ST8：交换机产生移动终端删除消息，并向所有中继端口发送，同时删除本地移动用户信息表中的对应表项。

第九步ST9：收到该删除消息的中间节点在移动用户信息表中清除相关记录信息，并继续转发；

第十步ST10：最终全网每个交换机上将清除该移动IP终端对应的移动信息记录；

第十一步ST11：该移动IP终端恢复非移动状态和其他终端的通信按正常流程进行。

图4是本发明对移动IP终端访问的通信通道建立后的访问过程示意图。图中，由于访问端与移动IP终端建立了直接的通信通道，网络拓扑结构中的各终端T1、T2、T3、T4与移动IP终端MT通信时，便可以实现业务流量的合理分布，与交换机SW4相连的链路L1、L2、L3均有流量分布，这样避免了家乡代理和外地代理之间的中继信道流量十分的集中，出现通信瓶颈问题的发生。因而，提高了网络的使用效率及性能。

图5是本发明移动IP终端移动后移动用户信息表维护示意图；

图6是图5所示移动IP终端再次移动用户信息表维护示意图；

图7是图6所示移动IP终端移回家乡代理用户信息表维护示意图。

为进一步理解本发明，在图5、图6、图7中展示了本发明在MPLS交换机上具体实施过程中，移动IP终端移动后，移动用户信息表维护过程示意图。

(1)、在本实施例中，使用的几个消息及数据结构

■移动终端注册消息

由移动IP终端发送给交换机，采用向特定组播IP地址(如224.1.1.1)发送UDP数据包的方式实现，UDP数据域的具体格式是：

0  1  2  3  4  5  6  7  0  1  2  3  4  5  6  7  0  1  2  3  4  5  6  7  0  1  2  3  4  5  6  7

消息类型(0x88)	消息长度	保留
			移动IP终端IP地址
移动IP终端子网掩码
			移动IP终端网关地址
保留域(校验)

表1

■移动终端添加消息

采用MPLS协议的标准格式及传送方式，由接入移动终端的MPLS交换机产生，并在交换机之间转发。

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

1	消息类型(0x3E01)	消息长度
			消息ID
消息始发时的消息ID
			消息的始发节点LSR ID
移动IP终端IP地址
			移动IP终端子网掩码
移动IP终端当前所在IP网络地址

表2

■移动终端删除消息

采用MPLS协议的标准格式及传送方式，由接入移动终端的MPLS交换机产生，并在交换机之间转发。

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

1	消息类型(0x3E02)	消息长度
			消息ID
移动IP终端IP地址
			移动IP终端子网掩码
移动IP终端原属IP网络地址

表3

■移动用户信息表

由每个交换机维护的“移动用户信息表”结构如下：

struct mplsMobileHostTable       /*移动用户信息表*/

{

      unsigned char flag；       /*＝TRUE表示记录有效*/

      unsigned int routeInfId；  /*收到的注册消息ID：用于对同一条消息的

                      重复接收识别*/

      unsigned int hostAdr；      /*移动终端IP地址*/

      unsigned int newSubsetAdr； /*移动终端当前网络地址*/

}；

(2)、移动终端在网络中移动时的处理示例

■移动IP终端第一次移动

即移动IP终端从本属网络，即本地代理移动到当前网络，即外地代理。如图5所示，指移动IP终端MT从本属网络，即交换机SW1的a端口移动到当前网络，即交换机SW4的a端口上。

交换机SW4：从端口a上接收到移动终端注册消息Re，将移动IP终端MT的IP地址192.168.1.2添加进交换机SW4的“移动用户信息表”当中，交换机SW4与移动IP终端MT建立的连接关系。“移动用户信息表”的数据结构，如表4所示。然后产生“移动终端添加消息Am”，从交换机SW4端口b、c、d发送出去。

标志位	消息ID	移动终端IP地址	当前网络IP地址
				TRUE	具体ID	192.168.1.2	192.168.4.0
……	……	……	……

表4

交换机SW1、SW2、SW3：将分别从与交换机SW4相连的各自的端口b、c、d上收到移动终端添加消息Am，各交换机将相关信息记录到“移动用户信息表”中，“移动用户信息表”数据结构如表4所示。同时分别向未收到该消息的端口转发该消息，具体是：交换机SW1向端口c发送、交换机SW2向端口b及d发送、交换机SW3向端口b发送。

重复消息处理：交换机SW1、SW2、SW3可能会再次收到移动终端添加消息Am，但是通过消息中带的“消息始发时的消息ID”字段可以简单判断是否已经收到过，如果收到直接丢弃，不再进行转发处理。

数据通道建立处理：现在假设IP终端T2需要与移动IP终端MT通信，交换机SW2接收到用户的通道建立申请，该申请要求建立到192.168.1.2的通道。交换机SW2首先在“移动用户信息表”中查找，发现是要与移动过的用户通信，即通过MPLS协议的流程建立直接到移动IP终端当前网络192.168.4.0的通信通道，而不是到192.168.1.0网络的迂回通道。从而使通信可以直接进行，而不需要家乡代理的转发。其它的IP终端T1、T3、T4与移动IP终端的通信过程类似。

■移动IP终端再次移动

即移动IP终端从一个外地代理继续移动到另一个外地代理。即如图6所示，移动IP终端从交换机SW4的a端口继续移动到交换机SW3的a端口上。

交换机SW3：从端口a上接收到移动终端注册消息Re，交换机SW3将在“移动用户信息表”中查找发现192.168.1.2的终端用户信息已经存在，但是移动IP终端所连接的当前网络地址已经改变，变成为192.168.3.0，所以交换机SW3将修改“移动用户信息表”中“当前网络IP地址”的地址为192.168.3.0，此时“移动用户信息表”的数据内容，如表5所示。然后产生移动终端添加消息Am，从其端口c、d发送出去。

标志位	消息ID	移动终端IP地址	当前网络IP地址
				TRUE	具体ID	192.168.1.2	192.168.3.0
……	……	……	……

表5

交换机SW2、SW4：将分别从与交换机SW3相连的各自的端口d、c上收到移动终端添加消息Am，交换机SW2和SW4将在“移动用户信息表”中查找发现192.168.1.2的移动终端用户信息已经存在，但是移动终端所连接的当前网络地址已经改变，变成为192.168.3.0，所以将修改各自“移动用户信息表”中“当前网络IP地址”的地址为192.168.3.0。此时各交换机的“移动用户信息表”将如表5所示。同时分别向未收到该消息的端口转发该消息，具体是：交换机SW2向端口b及c发送、交换机SW2向端口b及d发送。

交换机SW1：将从端口b和c上收到移动终端添加消息Am，然后按照交换机SW2、SW4的方式修改“移动用户信息表”。根据从端口收到该消息的先后不同，可能还需要向端口b或c转发该消息。

重复消息处理及数据通道建立处理：均与上述过程相同。

■移动IP终端移回本属网络

即移动IP终端从当前所在网络继续移动回到本属网络。如图7所示，移动IP终端从交换机SW3端口a移动回到交换机SW1端口a上。

交换机SW1：从端口a上接收到移动终端注册消息Re，交换机SW1将发现移动终端的IP地址192.168.1.2与当前网络地址192.168.1.0已经在同一网段，表明移动IP终端已移回本属网络，需要将网络中其他的节点上的“移动用户信息表”中关于移动IP终端的信息删除。首先，其删除本地的“移动用户信息表”中关于该移动IP终端的信息，然后产生移动终端删除消息Dm，从端口b和c发送出去。

交换机SW2、SW4：将分别从与交换机SW1相连的端口c、b上收到“移动终端删除消息”，查找“移动用户信息表”后发现存在192.168.1.2终端的记录，将其删除。然后分别向未收到该消息的端口转发该消息，具体是：交换机SW2向端口c及d发送、交换机SW4向端口c及d发送。

交换机SW3：将从端口b和c上收到移动终端删除消息Dm，然后按照交换机SW2、SW4的方式删除“移动用户信息表”中关于192.168.1.2终端的记录。根据从端口收到该消息的先后不同，可能还需要向端口b或c转发该消息。

重复消息的处理：交换机SW2、SW3、SW4均可能收到重复的移动终端删除消息Dm，由于无法在“移动用户信息表”查找到相关信息，将丢弃该消息，不必进行任何操作。

数据通道建立处理：由于移动终端已经回到本属网络，其通信处理将与普通通信一样，没有任何特殊处理。

该方法解决以带宽有限的无线信道作为IP网络的主要组网方式中，如果采用标准移动IP协议实现移动IP终端的无配置随遇接入时，均需要通过家乡代理进行转发，从而可能导致虚假的网络拥塞的现象。该技术方案，在基于ATM的专用MPLS交换机中已经成功实现，移动IP终端通信效果简便、稳定，提高了网络的传送总容量。

本发明移动IP终端无配置随遇接入的方法，不限于具体实施方式的范围，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种移动IP终端无配置随遇接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、当移动IP终端移出家乡代理，接入到外地代理节点时，移动IP终端向外地代理发送移动终端注册消息，外地代理获得移动IP终端的IP地址，并建立外地代理与移动IP终端的连接关系；

(2)、外地代理收到移动终端注册消息，外地代理向包括家乡代理在内的所有节点发送移动终端添加消息，移动终端添加消息包括移动IP终端的IP地址、外地代理处的接入端口IP网络地址；

(3)、各网络节点上，建立有移动用户信息表；除外地代理以外的其他网络节点接收到移动终端添加消息后，将该消息内容存入到移动用户信息表中；

(4)、当各网络节点相连接终端需要访问移动IP终端时，根据移动用户信息表中的移动IP终端的IP地址与接入端口IP网络地址的对应关系，建立访问端直接到移动IP终端的通信通道。

2.根据权利要求1所述的一种移动IP终端无配置随遇接入的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当移动IP终端移回本属网络中后，交换机产生移动用户删除消息，并向所有中继端口发送，同时删除本地移动用户信息表中的对应表项；

收到该删除消息的中间节点在移动用户信息表中清除相关记录信息，并继续转发；

最终全网每个交换机上将清除该移动IP终端对应的移动信息记录，该移动IP终端恢复非移动状态，它与网络中其他终端的通信按正常流程进行。

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