CN100421509C - 移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法。该方法是在移动通信网络中，根据同一链路上的家乡代理当前的负载参数，动态调整家乡代理的优先级，根据优先级的调整，家乡代理在家乡代理列表中的顺序变化，将会影响移动节点对家乡代理的选择，这样，便可以实现各家乡代理负荷均衡分担。本发明有效避免了众多移动节点同时选择同一家乡代理而导致的家乡代理负荷不均衡的问题。因此，本发明的实现，使得在移动通信网络中实现了动态调整各个家乡代理上负荷情况，而无需再通过网络管理员人工进行繁琐的配置维护操作。

Description

移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法。

背景技术

目前，移动IPv6是一种应用于移动通信网络中的通信协议。基于该协议可以实现移动节点在IPv6网络中的移动性。例如，当IPv6节点从家乡网络移动到外地网络时，仍可以在不改变其家乡地址的情况下保持可达性。

在移动IPv6网络环境中下，通常包括三种实体，如图1所示，分别为：移动节点、家乡代理和通信节点，下面将分别对三种实体进行说明。

所述的移动节点为可以从一个链路接入改变为另一个链路接入，但仍可以保持其家乡地址的可达性的节点。

所述的家乡代理为移动节点家乡链路上的路由器；移动节点需要向其注册当前的转交地址，这样，在移动节点离开了家乡链路的情况下，家乡代理截获发送到家乡链路上的发往移动节点家乡地址的报文，封装后通过隧道发到移动节点注册的转交地址。

所述的通信节点为和移动节点正在通信的对端，通信节点可以是移动的，也可以是固定的。

在移动IPv6网络中，需要通过家乡代理发现、注册和数据发送等处理过程保证移动节点的移动通信正常进行。

在家乡代理发现过程中，当移动节点移动出了家乡链路，移动节点会试图发现家乡链路上的家乡代理。

在注册过程中，移动节点会向发现并选定的家乡代理进行注册，以将自己的家乡地址和转交地址信息注册到相应的家乡代理中，并可以基于所述地址信息建立移动节点与家乡代理间的数据传送隧道。

在数据发送过程中，移动节点和通信节点通过移动节点和发现的家乡代理间的隧道进行数据的交换。

为支持第一阶段的动态家乡代理发现，所述的家乡代理上需要维护家乡链路上所有家乡代理的全局地址列表，所述列表称为家乡代理列表。当移动节点发送请求到家乡代理的任意播地址，任意一个收到请求的家乡代理可以发送全部的家乡代理列表给移动节点。

收到所述家乡代理列表的移动节点需要从该列表中选择家乡代理地址，之后，则向相应的家乡代理进行注册。当然，如果注册失败，移动节点还会从该家乡代理列表中选择下一个家乡代理地址进行注册，也就是说移动节点是在家乡代理列表中依次选择需要注册的家乡代理。

在移动IPv6网络中，家乡代理的优先级是可配置的，在家乡代理列表中按照各家乡代理的优先级降序排列。具体的处理方式为：针对每个家乡代理都设置有优先级，所述的优先级值通过路由器宣告报文中的家乡代理信息选项进行传播，在家乡代理列表中，将优先级最高的家乡代理的全局地址排在列表的第一个。

由于移动节点通过家乡代理发现过程获得家乡代理列表，并从中依次选择家乡代理地址，因此，如果优先级设置方式为静态配置，那么优先级高的家乡代理总是排在最前面，必将导致所有的移动节点会总选择同一个家乡代理，使得该家乡代理的负载会不断增加，进而成为移动IPv6系统的瓶颈。

家乡链路上通常有多于一个的家乡代理存在，当其中某一个(位于家乡代理列表中的第一个)已经达到了所能支持的移动绑定数目的上限，但是在家乡代理发现过程中，移动节点得到家乡代理列表，该家乡代理仍排在第一个，那么移动节点仍旧会选择这个家乡代理进行注册，发送绑定更新报文。因为移动绑定表已经满了，所以收到这个注册消息的家乡代理会拒绝这个注册请求。移动节点收到绑定确认后会向家乡代理列表中的下一个地址提出请求。这个地址有可能仍旧是同一个家乡代理的其他全局地址或者是其他一个家乡代理。如果是同一个家乡代理，那么注册消息仍旧会被拒绝，如果是其他家乡代理，那么注册会成功。

这样，不仅可能导致移动节点在较长时间内无法选择到合适的家乡代理，还使得移动网络中可能会引入了大量额外的消息交换，加重了网络和网络设备的负担。

因此，在家乡代理列表中各个家乡代理的次序就显得很重要了，因为其顺序决定了移动节点在众多的家乡代理中选择一个家乡代理的选择结果。为有效调整家乡代理在列表中的顺序，相应的网络管理员通常是通过手工检查以发现家乡代理负担不均衡的情况，并通过重新配置家乡代理的优先级来避免某个家乡代理超负荷工作。

然而，通过手工配置家乡代理优先级的方式一方面配置过程较为烦琐，另外，这种手工配置的方式无法及时调整列表中各家乡代理的顺序设置，因而，目前仍然无法有效保证各个家乡代理负荷均衡分担。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，使得家乡代理列表中各家乡代理顺序位置合理，从而有效保证了各个家乡代理负荷均衡分担。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，包括：

A、确定家乡代理的负荷量信息，并在所述负荷量超过预定的值时，获取同一家乡链路上的其他家乡代理的负载参数信息；

B、根据所述的其他家乡代理的负载参数信息，以及自身的负载参数信息调整家乡代理的优先级；

C、移动节点根据各个家乡代理的优先级选择相应的家乡代理。

所述的负荷量信息包括：

家乡代理的负载百分比信息，所述的负载百分比为：家乡代理上已经支持的移动节点的数量除以家乡代理上可以支持的最大移动节点数目所获得的百分比值。

所述的负载参数信息包括：

家乡代理的优先级信息和家乡代理的负载百分比信息。

所述的步骤A包括：

A1、计算获取家乡代理的负载百分比信息；

A2、判断所述的负载百分比是否超过预定的警戒值，如果超过，则执行步骤A3，否则，执行步骤A1；

A3、向该家乡代理所在的家乡链路上的其他家乡代理请求获取其负载百分比信息。

所述的步骤A3包括：

向该家乡代理所在的家乡链路上的其他家乡代理发送多播路由宣告消息，所述的路由宣告消息中设置请求负载百分比信息的请求标志位；

其他家乡代理收到所述路由宣告消息后，将其负载百分比信息承载于路由宣告消息中发送给发出路由宣告消息的家乡代理。

所述的步骤B包括：

B1、在所述的家乡代理中，将其他家乡代理的负载百分比信息和优先级与自身的负载百分比信息和优先级信息进行比较，确定需要调整优先级的各个家乡代理；

B2、对确定需要调整优先级的各个家乡代理分别进行优先级的调整。

所述的步骤B1包括：

当该家乡代理的优先级和负载百分比高于其他家乡代理的优先级和负载百分比时，则需要将该家乡代理的优先级设置为最小；

当该家乡代理的优先级和负载百分比低于其他家乡代理的优先级和负载百分比时，则需要将该家乡代理的优先级提高到预定的值；

当该家乡代理的负载百分比不低于其他家乡代理的负载百分比，且该家乡代理的优先级不为零时，则需要将该家乡代理的优先级降低到预定的值。

所述的步骤B1还包括：

当该家乡代理的优先级不大于其他家乡代理的优先级，且该家乡代理的优先级为零，同时，该家乡代理的负载百分比高于其他家乡代理的负载百分比时，则确定需要将其他家乡代理中负载百分比最低的家乡代理的优先级提高到预定的值。

所述的步骤B2包括：

根据确定需要调整的优先级，直接调整家乡代理自身的优先级，并通过路由宣告消息设置的优先级调整标志通知其他需要进行优先级调整的家乡代理进行优先级的调整。

所述的路由宣告消息中包括负载选项，且所述的负载选项中承载的信息包括：

负载百分比信息：用于承载传送家乡代理的负载百分比信息；

和/或，

请求标志：用于请求获取家乡代理的负载百分比信息；

和/或，

优先级调整标志：用于通知家乡代理进行优先级的调整。

所述的负载选项包括以下字段：

类型字段：用于标识是否为负载选项；

长度字段：用于记录负载选项的长度；

请求标志位字段：用于通知同一链路上的其他家乡代理发送带负载选项的路由器宣告消息；

优先级调整标志字段：用于通知所述其他家乡代理增加其优先级；

负载百分比信息字段：用于记录家乡代理当前的负载百分比信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实现使得在移动通信网络中，各家乡代理列表中的家乡代理可以自动地根据其负荷情况调整自身的优先级，从而便于移动节点的选择。有效避免了众多移动节点同时选择同一家乡代理而导致的家乡代理负荷不均衡的问题出现。因此，本发明的实现，使得在移动通信网络中实现了动态调整各个家乡代理上负荷情况，而无需再通过网络管理员人工进行繁琐的配置维护操作。

附图说明

图1为移动IPv6网络的结构示意图；

图2为本发明所述的方法的流程图；

图3为本发明所述的负载选项的格式示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是在移动通信网络中，根据同一链路上的家乡代理当前的负载参数动态调整家乡代理的优先级，从而调整各家乡代理在家乡代理列表中的顺序位置，这样，当移动节点进行家乡代理选择时，便可以选择不同的家乡代理，实现各家乡代理负荷均衡分担。所述的负载参数包括家乡代理的优先级和负荷量信息，所述的负荷量信息可以采用家乡代理的负载百分比衡量。

本发明所述的方法中，家乡代理的优先级决定了其在家乡代理列表中的顺序位置，即优先级最高的家乡代理位于家乡代理列表中的第一位。

通常，决定家乡代理的优先级的参数信息包括：

1、家乡代理自身的优先级；

2、家乡代理自身的负载百分比，所述负载百分比为当前已经选择该家乡代理的移动节点数和家乡代理可以支持的移动节点数的百分比值；

3、其他家乡代理自身的优先级；

4、其他家乡代理自身的负荷。

上述优先级参数中，除了其他家乡代理的负荷之外，其他的各参数均为家乡代理中的已知参数信息，因此，本发明在此基础之上只需要能够获取其他家乡代理的负荷即可。

本发明为获取所述其他家乡代理的负荷信息，便在路由器宣告消息中增加了一个新的负荷选项，通过所述的负荷选项可以获取到其他家乡代理的负载参数信息，从而方便确定家乡代理的优先级。

由于在RFC2461中提到：在路由器宣告中增加一个新选项不会影响已有的功能，要求协议的后续版本可能会定义新的选项类型，接收者必须忽略任何不能识别的选项，继续处理该消息。因此，移动通信网络中的路由器可以在路由器宣告中包括所述负荷选项。对于支持动态优先级配置的家乡代理收到带有该选项的路由器宣告应该进行本发明规定的处理过程；对于不支持家乡代理功能的路由器或者是不支持动态优先级配置的路由器，收到包含这个选项的路由器宣告消息，该选项会被忽略。

本发明中，在所述的路由器宣告消息中增加的负载选项的作用包括：

1、用于宣告当前家乡代理的负载参数信息，即通知其他家乡代理自己的负载参数信息；

2、请求其他路由器携带该选项以获取对应的负载参数信息；

3、要求其他路由器调整优先级。

为此，所述的的负载选项的格式如图3所示，包括以下字段：

Type字段：类型字段，通过该字段确认是否为负载选项；

长度字段Length：8位无符号整数，用户记录选项的长度，包括类型和长度域，这个域的值必须是1；

S字段：请求标志位，用于通知网络中的其他家乡代理发送带负载选项的路由器宣告消息；

M字段：M位，优先级调整标志，用于通知网络中的其他家乡代理增加其优先级；

保留字段Reserved：该域暂没有定，发送者必须初始化为0，接收者忽略该位；

负载因素字段Load Factor：即负载百分比信息字段，用于记录家乡代理当前的负载百分比信息，具体为：(家乡代理上已经支持的移动节点的数量/家乡代理上可以支持的最大移动节点数目)×100。

本发明所述的方法中，对于移动通信网络中的任何一个家乡代理，一旦其负载百分比达到了相应的警戒值，则触发动态家乡代理优先级配置过程。在该过程中，家乡代理便可以利用所述路由宣告消息中的负荷选项，向该家乡链路的其他家乡代理请求负载参数信息，并可以基于设定的算法规则调整该家乡代理的优先级。

为对本发明有进一步的理解，下面将结合附图对本发明所述的方法的具体实现方式作进一步说明。

本发明所述的方法的具体实现方式如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤21：家乡代理获取家乡代理自身的负载百分比；

所述的家乡代理的负载百分比的值为：(家乡代理上已经支持的移动节点的数量/家乡代理上可以支持的最大移动节点数目)×100；

在该步骤中，主要是检查家乡代理的负荷量信息是否超过预定的值，所述的负荷量信息可以为负载百分比，也可以为设定数量的移动节点数目(此时，各家乡代理负荷能力一致)，等等。

步骤22：家乡代理判断其负载百分比是否超过预定的警戒值，如果超过，则执行步骤23，否则，继续执行步骤21；

家乡代理的负载百分比的警戒值可以根据实际需要进行配置，例如，所述警戒值的默认值可以设置为75％；

假设，每个家乡代理上均设置一个默认的负载百分比警戒值上限值75％。当向其注册的移动节点和其能支持的最多移动节点数相比达到了75％，则触发相应的家乡代理的自动优先级调整机制，即执行步骤23。

步骤23：向该家乡代理所在的家乡链路上的其他家乡代理发送负载参数请求信息，以请求获取其他家乡代理的负载参数信息，以便于据此进行家乡代理优先级的调整；

在该步骤中，可以通过路由宣告消息获取其他家乡代理的负载参数信息，即触发动态优先级调整的家乡代理首先会发送携带新负载选项的非请求多播路由器宣告；

在所述负载选项中，设置“s”比特位(即请求比特)，设置了这个比特位后，其他收到该负载选项的家乡代理可以响应路由宣告消息；

对于接收该路由宣告的路由器，如果该路由器也是家乡代理，并且可以支持动态优先级调整机制，那么，该负载选项信息便可以被处理；

当收到这个路由器宣告消息，在家乡链路上的所有家乡代理都会处理所述负载选项，会查看“s”比特位，发送路由器宣告作为响应；在响应RA(路由宣告)中，会包含带有当前响应路由器的负载百分比的负载选项。

步骤24：获取所述的其他家乡代理的负载参数信息后，便可以根据其他家乡代理的负载参数信息(即家乡代理的优先级和负载百分比等信息)，对同一家乡链路上的各个家乡代理进行优先级的调整，对各个家乡代理进行优先级的调整是通过调整各个家乡代理的优先级实现的；

通常，对于发送请求消息触发优先级调整的家乡代理，在等待最大请求路由宣告延迟间隔时间MAX_SOLICITED_RA_DELAY_INTERVAL时长后，便可以启动相应的优先级调整处理过程，即对家乡代理的优先级进行调整；

具体的调整优先级的处理方法如下表所示：

	本家乡代理的优先级和收到的其他家乡代理的优先级相比较	本家乡代理的负载和其他家乡代理的负载百分比相比	调整处理方式
				1	高	高	将自身的优先级置为最小值，例如，最小值或者是所有家乡代理中的最小值。
2	高	相等	自身的优先级减1
				3	高	低	不用修改
4	相等(非0)	高	自身的优先级减1
				5	相等且为0	高	发送带负载选项的单播路由器宣告给负载最低的节点。选项中设置“M”比特。“S”比特不设置。如果许多有相同负载百分比(例如0％)的家乡代理，那么随机选择其中之一发送单播路由器宣告。
6	相等	相等	不用修改
				7	相等	低	不用修改
8	低(非0)	高	自身的优先级减1
				9	低(0)	高	发送带负载选项的单播路由器宣告给负载最低的节点。选项中设置“M”比特。“S”比特不设置。如果许多有相同负载百分比(例如0％)的家乡代理，那么随机选择其中之一发送单播路由器宣告。

10	低	相等	不用修改
				11	低	低	将自身的优先级加1

任何收到设置了M比特的负载选项的家乡代理都要把自己的优先级加1。在增加前还可以再进行一次检查，看是否自己的负载低于发送该选项的家乡代理的负载。只有当自己的负载低于发送该负载选项的家乡代理时，优先级再加1。

经过上述调整过程可以重新为同一家乡链路上的各个家乡代理进行优先级的调整，并可以基于新的家乡代理的优先级调整家乡代理列表中的家乡代理的顺序。

步骤25：经过上述处理后，移动节点通过家乡代理发现过程获取所述的家乡代理列表后，根据家乡代理列表中各家乡代理的顺序位置依次选择相应的家乡代理。

综上所述，如果移动通信网络的路由器可以支持动态优先级调整，则本发明的实现可以有效动态调整作为家乡代理的路由器上的负荷，而不再需要网络管理员人工跟踪，通过重新配置家乡代理的优先级调整网络负荷。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1. 一种移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，包括：

A、确定家乡代理的负荷量信息，并在所述负荷量超过预定的值时，获取同一家乡链路上的其他家乡代理的负载参数信息；

B、根据所述的其他家乡代理的负载参数信息，以及自身的负载参数信息调整家乡代理的优先级；

C、移动节点根据各个家乡代理的优先级选择相应的家乡代理。

2. 根据权利要求1所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的负荷量信息包括：

家乡代理的负载百分比信息，所述的负载百分比为：家乡代理上已经支持的移动节点的数量除以家乡代理上可以支持的最大移动节点数目所获得的百分比值。

3. 根据权利要求2所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的负载参数信息包括：

家乡代理的优先级信息和家乡代理的负载百分比信息。

4. 根据权利要求1、2或3所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、计算获取家乡代理的负载百分比信息；

A2、判断所述的负载百分比是否超过预定的警戒值，如果超过，则执行步骤A3，否则，执行步骤A1；

A3、向该家乡代理所在的家乡链路上的其他家乡代理请求获取其负载百分比信息。

5. 根据权利要求4所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤A3包括：

向该家乡代理所在的家乡链路上的其他家乡代理发送多播路由宣告消息，所述的路由宣告消息中设置请求负载百分比信息的请求标志位；

其他家乡代理收到所述路由宣告消息后，将其负载百分比信息承载于路由宣告消息中发送给发出路由宣告消息的家乡代理。

6. 根据权利要求5所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、在所述的家乡代理中，将其他家乡代理的负载百分比信息和优先级与自身的负载百分比信息和优先级信息进行比较，确定需要调整优先级的各个家乡代理；

B2、对确定需要调整优先级的各个家乡代理分别进行优先级的调整。

7. 根据权利要求6所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤B1包括：

当该家乡代理的优先级和负载百分比高于其他家乡代理的优先级和负载百分比时，则需要将该家乡代理的优先级设置为最小；

当该家乡代理的优先级和负载百分比低于其他家乡代理的优先级和负载百分比时，则需要将该家乡代理的优先级提高到预定的值；

当该家乡代理的负载百分比不低于其他家乡代理的负载百分比，且该家乡代理的优先级不为零时，则需要将该家乡代理的优先级降低到预定的值。

8. 根据权利要求7所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤B1还包括：

当该家乡代理的优先级不大于其他家乡代理的优先级，且该家乡代理的优先级为零，同时，该家乡代理的负载百分比高于其他家乡代理的负载百分比时，则确定需要将其他家乡代理中负载百分比最低的家乡代理的优先级提高到预定的值。

9. 根据权利要求8所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的步骤B2包括：

根据确定需要调整的优先级，直接调整家乡代理自身的优先级，并通过路由宣告消息设置的优先级调整标志通知其他需要进行优先级调整的家乡代理进行优先级的调整。

10. 根据权利要求9所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的路由宣告消息中包括负载选项，且所述的负载选项中承载的信息包括：

负载百分比信息：用于承载传送家乡代理的负载百分比信息；

和/或，

请求标志：用于请求获取家乡代理的负载百分比信息；

和/或，

优先级调整标志：用于通知家乡代理进行优先级的调整。

11. 根据权利要求10所述的移动网络中均衡家乡代理负载的实现方法，其特征在于，所述的负载选项包括以下字段：

类型字段：用于标识是否为负载选项；

长度字段：用于记录负载选项的长度；

请求标志位字段：用于通知同一链路上的其他家乡代理发送带负载选项的路由器宣告消息；

优先级调整标志字段：用于通知所述其他家乡代理增加其优先级；

负载百分比信息字段：用于记录家乡代理当前的负载百分比信息。

Images