CN100401816C - 基于IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法。本发明所述方法：搜索所有接口，得到设备所有接口的集合；根据实际网络环境和接入控制，将所有虚拟接口和不可用接口从集合中去除，得到一个可用接口的集合；以接口优先级为主要依据，从该集合中选择一个最佳接口；使用选定的接口接入网络。从该接口通过自动地址配置生成的地址列表中选择一个最佳IPv6地址作为转交地址。本发明所述方法，综合考虑了信号特征、网络能力、成本以及用户喜好等诸多因素，同时具有易于实现的优点。

Description

基于IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法

技术领域

本发明涉及IP网络，具体地说，涉及一种基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，特别涉及在不同的接入子网之间漫游切换时，实现多模移动终端选择最佳转交地址的方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，出现了越来越多的无线网络接入技术，包括红外网络、蓝牙网络、802.11无线局域网、通用分组无线业务网络(GPRS)、通用移动通信系统(UMTS)等。它们各自在接入带宽、覆盖范围、接入费用等方面有鲜明的特点，各自能够适用了一些特定的场合。

如802.11无线局域网技术能提供比UMTS更高的带宽、更低的费用，但因成本原因，其只能在热点地区覆盖；而相反UMTS属于广域覆盖技术，其理想状态能达到全球无缝覆盖。

目前主流的技术发展方向是这些接入技术可以在采用同一核心网络的基础上互相融合，互相补充，而不是试图以其中的某一种技术来取代另外一种技术。可以通过不同的无线接入技术连入核心网络的移动终端称为多模移动终端。

当同时具有多种无线接入接口的移动终端位于某一场合时，使用适合这种场合的一种接入技术，当其移动到另一场合的时候，则试图去采用更加适合另一场合的接入技术来与外部网络保持连续通信。这就带来了移动终端在不同接入网络之间移动时进行切换并保持连续通信的需要。当在某一场合存在两种或者两种以上的多模移动终端所支持的无线接入技术都可用的时候，终端需要在各种接入方式中选择一种最佳接入方式接入核心网络。

当前主流的网络层的移动性管理解决方案是移动IP技术，移动IP可以使移动节点总是通过家乡地址寻址，不管它是连接在家乡链路还是移动到外地网络。移动IP在网络层加入了新的特性，使得网络节点改变网络连接点时，运行在节点上的应用程序不需修改或配置仍然可用。这些特性使得移动节点总能够通过家乡地址通信。这种机制对于IP层以上的协议层是完全透明的。使用移动IP协议，移动终端就可以在各种不同的接入网络之间自由地无缝切换，使用相同的IP地址与核心网络保持始终连续的通信，而不必考虑这些接入网络具体是采用哪一种链路层的接入技术来实现的。

现在的互联网协议是IPv4，它原本不提供任何移动性支持。针对这一情况，IETF于1996年制定了支持移动互联网设备的协议，称为移动IPv4。但移动IPv4技术继承了IPv4协议的全局地址面临耗光的弱点，不能满足移动终端需要庞大的全局IP地址的要求。IPv6的出现是移动计算的一个重要里程碑。IPv6的主要特性对于未来的移动无线网络的发展至关重要，这些特性包括：足够多的IP地址，要求安全数据包头的实现，目的选项提高了路由效率，地址自动配置，避免入口过滤，错误恢复没有软状态“瓶颈”。移动IPv6与移动IPv4相比优势明显，主要是其设计吸收了移动IPv4的发展经验，并且抓住了设计新版本IP协议(IPv6)的大好时机，结合了IPv6的很多新特性。移动IPv6协议将成为未来移动信息社会的重要基石。

移动IPv6的工作机制如图1所示。图中有3条链路和3个系统。链路A上有一个路由器提供本地代理服务，这个链路是移动节点的本地链路，移动节点在该链路上获得其家乡地址。移动节点从链路A移动到链路B。链路C上有一个通信节点，可以是移动的或者静止的。

当移动节点连接到外地链路时，除了本地地址外，它还可以通过一个或多个转交地址进行通信。转交地址是移动节点在外地链路时的IP地址。移动节点本地地址和转交地址之间的关联称为“绑定”。移动节点的转交地址可以通过无状态或者有状态地址自动配置(如DHCPv6)获得。当移动节点离开本地时，要向本地链路上的一个路由器注册自己的一个转交地址，要求这个路由器作为自己的本地代理。本地代理需要用代理邻居发现来截获本地链路上发往移动节点本地地址的数据包，然后通过隧道将截获的数据包发往移动节点的主转交地址。为了通过隧道发送截获的数据包，本地代理要把数据包进行IPv6封装，外部的IPv6报头地址置为移动节点的主转交地址。当移动节点离开本地时，本地链路的一些节点可能重新配置，以至于执行本地代理功能的路由器被其他路由器所代替。在这种情况下，移动节点可能不知道自己本地代理的IP地址。移动IPv6提供了一种动态本地代理地址发现机制，移动节点可以动态发现本地链路上本地代理的IP地址，离开本地时，它在这个本地代理上注册转交地址。在IPv6中，移动节点能把自己的转交地址告诉每个通信节点，使通信节点和移动节点之间进行直接路由，避免了三角路由问题。由于未来互联网上会有大量的无线移动节点，因此，在路由效率上的大规模改善可能对互联网的扩展性产生本质的影响。

在移动IPv6技术中，移动终端的移动性检测和转交地址的选择是很关键的，只有完成移动性检测，并选择一个转交地址后，移动节点才能发起向家乡代理或通信节点注册，绑定其转交地址和家乡地址，完成移动IP的功能。

移动性检测和转交地址的选择可以由多种网络实体进行控制。可以是移动终端本身(类似与802.11网络中AP的选择控制方式)、接入网络(类似于GPRS网络基站的选择控制方式)、核心网中的某个实体、移动终端家乡网络中的某个实体(比如家乡代理)等。

D.Johnson C.Perkins和J.Arkko在[1]中提出了基于移动终端本身的移动性检测和转交地址选择的基本框架。E.Njedjou P.Bertin和P.Reynolds在[2]中提出了基于接入网络、核心网和家乡网络中的实体实现移动终端移动性检测和转交地址选择的基本框架。但在这些文献中都没有提出一个能简单有效地实现移动性检测和转交地址选择的具体方法，目前正在研究当中。其中由移动终端自身来选择转交地址是最基本的控制方式，其网络结构简明清晰，实现方便，也必将最先得到应用。移动终端在不同的接入网中拥有不同的IP地址，在同一接入网中也可能拥有多个不同的IP地址。因此在以移动IP为基本框架的以移动终端自身为控制主体的网络切换解决方案中，综合各种因素，为多模移动终端选择一个最佳的转交IP地址成为最关键的问题。

由于多模移动终端所处的接入环境的复杂性，如终端所在的地点可能同时被3G接入网和WALN接入网覆盖、3G接入网中可能有多个基站的信号能到达终端、WALN接入网中可能有多个基站的信号能到达终端等等实际情况的出现。在这些情况下，合理的选择转交地址对终端的通信质量、接入费用、网络上移动终端的注册信令的开销都有重要的影响。

本发明在综合考虑各种因素的前提下，提出一种供多模移动终端在复杂的接入环境下，选择最优转交地址的一个简单有效、方便实现的方法，在移动IPv6技术的实际应用中有较大的意义。

引文

[1]Johnson D.and Perkins C.Mobility Support in IPv6，draft-ietf-mobileip-ipv6-23.txt，2003

[2]E.Njedjou P.Bertin and P.Reynolds Orange SA.Motivation forNetwork Controlled Handoffs using IP mobility betweenheterogeneous    Wireless    Access    Networks，draft-njedjou-inter-an-handoffs-00.txt 2003

[3]Deering S.Hinden R.Internet Protocol，Version 6(IPv6)Specification，RFC 2460，December 1998

[4]Narten，T.Nordmark，E.and W.Simpson，Neighbor Discovery forIP Version 6(IPv6)，RFC 2461，December 1998

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，特别是一种多模移动终端在复杂的接入环境下选择最优转交地址的一个简单有效、方便实现的方法，以解决多模移动终端选择最优的接入技术和通信网络互动的问题。

本发明是这样实现的：

一种基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，至少包括以下步骤：

步骤一、搜索所有接口，得到网络设备所有接口的原始集合；

步骤二、根据实际网络环境和接入控制，将所有虚拟接口和不可用接口从原始集合中去除，得到一个可用接口的集合；

步骤三、以接口优先级为主要依据，从可用接口的集合中选择一个最佳接口；

步骤四、使用选定的接口接入网络，从该接口通过自动地址配置生成的地址列表中选择一个最佳IPv6地址作为转交地址。

还包括：

步骤五、如果在步骤四中，始终无法为终端选择一个有效的转交地址，则将这个接口从可用接口集合中去除，并转至步骤三进行处理。

所述步骤一中所有接口的原始集合是包含全部接口数据的一个链表或者数组，原始集合内包含了系统中所有接口的信息。

通过结构ifnet包含所有接口的通用信息，在系统初始化的时候，分别为每个网络设备分配一个独立的ifnet结构；

每一个ifnet结构有一个列表，包含该网络设备的一个或者多个协议地址，所有的地址用一个链表链接起来；

if_next指针把所有接口的ifnet结构链接成一个链表，if_name是一个短字符串，用于标志接口的类型，同时该值也决定了所述的接口优先级，if_flags表明接口的操作状态和属性，if_type指明接口支持的硬件地址类型；

所述每个接口的地址列表中包含地址的个数不同。

所述步骤二进一步包括：

如果接口是环回、隧道等虚拟接口，那么将这个接口从原始集合中去除，继续下一步处理；

如果接口没有信号，或者接口信号的性噪比低于其能够正常工作的门限值，那么将这个接口从原始集合中去除，并继续下一步处理。

所述步骤三中的接口优先级：

可以在程序中给定，接口优先级体现为依据接口的类型；

可以由网管进行动态配置，用户可以按照实际情况以及个人喜好等因素，人为地进行指定。

所述步骤四，从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的最佳地址，所述地址必须是一个实际可用的有效地址进一步包括：

从这个接口的地址中选出那些地址类型不是任意播、重复、非首选或者非连接的所有IPv6地址；

如果步骤一确定的地址范围中包含了原来使用的转交地址，那么优先使用原有的那个转交地址；

如果原来使用的那个转交地址已经不复可选，那么在从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的地址范围内另选一个最佳地址。

本发明所述方法，综合考虑了信号特征、网络能力、成本以及用户喜好等诸多因素，同时具有易于实现的优点。

附图说明

图1移动IPv6工作原理示意图；

图2本发明所述方法使用的接口数据结构ifnet；

图3本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示：图中有3条链路和3个系统。链路A上有一个路由器提供本地代理服务，这个链路是移动节点的本地链路，移动节点在该链路上获得其家乡地址。移动节点从链路A移动到链路B。链路C上有一个通信节点，可以是移动的或者静止的。

如图2所示：描述了本发明所述方法中接口的数据结构。

结构ifnet中包含所有接口的通用信息。在系统初始化的时候，分别为每个网络设备分配一个独立的ifnet结构。每一个ifnet结构有一个列表，包含了这个设备的一个或者多个协议地址。所有的地址用一个链表链接起来。在ifnet的各个成员中，if_next指针把所有接口的ifnet结构链接成一个链表；if_name是一个短字符串，用于标志接口的类型，同时该值也决定了方法中所述的接口优先级；if_flags表明接口的操作状态和属性；if_type指明了接口支持的硬件地址类型。每个接口的地址列表中包含地址的个数不同。例如，在802.11无线局域网中，移动节点根据接收到的网络前缀进行配置，如果接收到多个网络前缀，那么它就是配置多个地址。如果系统选择其作为转交接口，那么需要从这个接口的一个或者多个地址中选择一个地址作为转交地址；而在UMTS通用移动通信系统中，一个终端在与GGSN连接以后，只能够得到一个IP地址，如果系统选择它作为转交接口的话，在地址自动配置过程完成以后，这个地址便可以用作转交地址与核心网络进行通信。

如图3所示，为发明内容中所述的方法的流程图。

本发明所述最优转交地址的选择方法，包括以下步骤：

一、首先搜索所有接口，得到设备所有接口的集合A。

二、根据实际网络环境和接入控制，将所有虚拟接口和不可用接口从原始集合A中去除，得到一个可用接口的集合A’；

三、以接口优先级为主要依据，集合A’中选择一个最佳接口；

四、使用选定的接口接入网络。从该接口通过自动地址配置生成的地址列表中选择一个最佳IPv6地址作为转交地址。

五、如果在步骤四中，始终无法为终端选择一个有效的转交地址，则将这个接口从备选接口集合A’中去除，并转至步骤三；

最终被选出的那个IPv6地址就是新的转交地址。

所述步骤一中所有的接口的集合可以是包含全部接口数据的一个链表或者数组，它包含了系统中所有接口的信息，是本方法主要的选择依据。

所述步骤二进一步包括：

1)    如果接口是环回、隧道等虚拟接口，那么将这个接口从备选集合中去除，继续下一步处理；

2)    如果接口没有信号，或者接口信号的性噪比低于其能够正常工作的门限值，那么将这个接口从备选集合中去除，并继续下一步处理；

所述步骤三中的接口优先级可以在程序中给定，接口优先级体现为依据接口的类型。例如，在802.11无线局域网接口和GPRS通用无线分组网络接口同时可用的时候，802.11无线局域网接口优先使用。此外，接口类型的优先级也可以设计成可以由网管进行动态配置，用户可以按照实际情况以及个人喜好等因素，人为地进行指定。

所述步骤四的主要目的从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的最佳地址。这样的地址必须是一个实际可用的有效地址。进一步包括：

1)    从这个接口的地址中选出那些地址类型不是任意播、重复、非首选或者非连接的所有IPv6地址；

2)    如果步骤1确定的地址范围中包含了原来使用的转交地址，那么优先使用原有的那个转交地址；

3)    如果原来使用的那个转交地址已经不复可选，那么在从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的地址范围内另选一个最佳地址。

本发明所描述的转交地址选择过程，在当网络前缀的状态发生变化的时候被触发，为移动多模终端重新选择一个地址。当新选择的地址仍然是原来使用的那个转交地址的时候，说明移动多模终端所处的网络环境没有发生重大的改变，它仍然可以利用原来的那个转交地址与核心网络继续通信。一旦转交地址发生改变，不论节点的位置是否真的发生了改变，移动节点都必须进行移动处理，向家乡代理发送绑定更新报文重新进行注册，并向移动节点绑定更新列表中保存的所有通信节点发送绑定更新报文，通知转交地址的改变。

Claims (7)

1.一种基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，至少包括以下步骤：

步骤一、搜索所有接口，得到网络设备所有接口的原始集合；

步骤二、根据实际网络环境和接入控制，将所有虚拟接口和不可用接口从原始集合中去除，得到一个可用接口的集合；

步骤三、以接口优先级为主要依据，从可用接口的集合中选择一个最佳接口；

步骤四、使用选定的接口接入网络，从该接口通过自动地址配置生成的地址列表中选择一个最佳IPv6地址作为转交地址。

2.如权利要求1所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，还包括：

步骤五、如果在步骤四中，始终无法为终端选择一个有效的转交地址，则将这个接口从可用接口集合中去除，并转至步骤三进行处理。

3.如权利要求1或2所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，其特征在于：

所述步骤一中所有接口的原始集合是包含全部接口数据的一个链表或者数组，原始集合内包含了系统中所有接口的信息。

4.如权利要求3所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，其特征在于：

通过结构ifnet包含所有接口的通用信息，在系统初始化的时候，分别为每个网络设备分配一个独立的ifnet结构；

每一个ifnet结构有一个列表，包含该网络设备的一个或者多个协议地址，所有的地址用一个链表链接起来；

if_next指针把所有接口的ifnet结构链接成一个链表，if_name是一个短字符串，用于标志接口的类型，同时该值也决定了所述的接口优先级，if_flags表明接口的操作状态和属性，if_type指明接口支持的硬件地址类型；

所述每个接口的地址列表中包含地址的个数不同。

5.如权利要求1或2所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，其特征在于所述步骤二进一步包括：

如果接口是环回、隧道等虚拟接口，那么将这个接口从原始集合中去除，继续下一步处理；

如果接口没有信号，或者接口信号的性噪比低于其能够正常工作的门限值，那么将这个接口从原始集合中去除，并继续下一步处理。

6.如权利要求1或2所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，其特征在于所述步骤三中的接口优先级：

可以在程序中给定，接口优先级体现为依据接口的类型；

可以由网管进行动态配置，用户可以按照实际情况以及个人喜好等因素，人为地进行指定。

7.如权利要求1或2所述基于移动IPv6技术实现多模移动终端选择转交地址的方法，其特征在于所述步骤四，从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的最佳地址，所述地址必须是一个实际可用的有效地址进一步包括：

从这个接口的地址中选出那些地址类型不是任意播、重复、非首选或者非连接的所有IPv6地址；

如果步骤一确定的地址范围中包含了原来使用的转交地址，那么优先使用原有的那个转交地址；

如果原来使用的那个转交地址已经不复可选，那么在从接口的全部地址中选择出那些能够在实际网络环境中作为转交地址正常使用的地址范围内另选一个最佳地址。

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