CN100452733C - 公众无线局域网中接入点控制器作为移动ip代理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及该公众无线局域网中的移动IP方法，其中该公众无线局域网包含多个用户终端和多个接入点控制器，在接入点控制器中设置移动IP代理模块，所述方法包括：接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端登记注册，接入点控制器的移动IP代理模块将为此用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，移动IP代理模块根据移动IP标准定义代理此用户终端发起移动IP位置登记请求；登记成功之后，此终端的位置信息将保留在家乡代理和外地代理之中。本发明所公开其优点表现在：可以在保证对用户终端透明的前提下，在PWLAN中引入Mobile IP的解决方案。同时由于不需要用户终端的参与，这可以尽可能吸引更多的潜在终端用户。

Description

公众无线局域网中接入点控制器作为移动IP代理
技术领域
本发明涉及公众无线局域网(PWLAN，Public.Wireless Local AreaNetwork)解决方案中移动IP(Mobile IP，Mobile Internet Protocol)。尤其是提出了一种不需要终端参与的移动IP的处理机制。
背景技术
不同于固定接入网，在PWLAN(公众无线局域网)中终端用户应该被允许在整个网络的覆盖范围内自由切换。并同时要求保持当前的连接，而不会因为各种切换中断当前正在进行的应用。因此对于PWLAN解决方案来说，用户的无缝切换应该是一个必须提供的基本功能。在PWLAN中，切换将根据其机制的不同被分为基于2层的切换和基于3层的切换。
而PWLAN(公众无线局域网)解决方案中通常使用Mobi le IP来解决跨3层的切换问题。根据标准的TCP/IP定义，当一个终端用户进行跨3层切换的时候，由于其源地址无法在新的网段中进行正确路由，此终端用户必须在新的网段中获得正确的可路由地址，才能正确工作。而在此跨3层的切换过程中，用户的当前连接将不得不被中断。
互联网工程师组(IETF，Internet Engineers Task Force)提出并制定了一系列的关于Mobile IP标准来解决移动终端的跨3层的切换问题。根据Mobile IP的定义，当终端用户切换进入一个新的网段后，其不需要修改其在家乡网络的IP地，而直接在新的网段中正常工作。当终端用户切换到一个新的网段之后，其将获得一个代理地址。此代理地址可以是终端用户切换到的新网段的一台路由器的IP地址，也可以是为此终端用户单独分配的一个专用的IP地址。Mobile IP机制将在这个代理地址和其家乡代理路由器之间建立隧道，并通过此隧道将发往此终端用户数据正确送到此用户终端上。这也是标准的Mobile IP的定义和实现方式。
根据IETF标准的定义，为了实现Mobile IP，需要在现有网络结构中增加一些新的网元，如家乡代理(HA，Home Agent)，外地代理(FA，ForeignAgent)；同时也对一些现有的网元提出新的要求，如Mobile IP标准要求用户终端具有切换检测、代理发现、位置登记等功能，这些都需要用户终端能否主动或被动参与。如果终端不具备这些能力，其将无法在一个Mobile IP网络中进行切换等操作，即使这个网络已经具备支持Mobile IP的能力。
但目前市场上提供的用户终端真正支持Mobile IP功能非常少，因此终端的缺乏将极大的限制Mobile IP在PWLAN中的应用，从而也进一步限制PWLAN方案的推广和实施。
发明内容
本发明将在接入点控制器(AC，Access point controller)上引入一个新的处理模块一AC的移动IP代理模块，作为用户终端的Mobile IP的代理，而承担Mobile IP标准中定义的需要用户终端进行的相关操作。如位置登记请求，切换发现，代理发现等工作。本发明提出一种在PWLAN解决方案中利用其他网元代替用户终端进行相关Mobile IP的操作。从而使得PWLAN解决方案在支持Mobile IP的前提下，而不需要用户终端的参与。整个MobileIP的处理机制对于用户终端来说将是完全透明的。本发明的提出将可以在最大化利用现有用户终端设备的前提下，而有效的推广Mobile IP处理机制在PWLAN解决方案中的尽早大规模应用。这也可以同时保护用户和PWLAN网络运营商的现有投资。
本发明的目的在于将AC的移动IP代理模块通过地址解析协议(ARP，Address Resolution Protocol)代理机制作为用户终端的Mobile IP代理，而使得在对终端完全透明的前提下在PWLAN解决方案引入Mobile IP机制来解决PWLAN中用户终端跨3层切换的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中该公众无线局域网包含多个用户终端和多个接入点控制器，在接入点控制器中设置移动IP代理模块，所述方法包括：
a.接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端登记注册，
b.接入点控制器的移动IP代理模块将为此用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，
c.移动IP代理模块根据移动IP标准定义代理此用户终端发起移动IP位置登记请求；
d.登记成功之后，此终端的位置信息将保留在家乡代理和外地代理之中。
根据本发明的另一个方面，提供一种公众无线局域网，该公众无线局域网包含：
多个用户终端，
多个接入点控制器，和
接入点控制器中的移动IP代理模块，接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端登记注册后，为此用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，根据移动IP标准定义代理此用户终端发起移动IP位置登记请求，登记成功之后，此终端的位置信息将保留在家乡代理和外地代理之中。
本发明所公开其优点表现在：可以在保证对用户终端透明的前提下，在PWLAN中引入Mobile IP的解决方案。同时由于不需要用户终端的参与，这可以尽可能吸引更多的潜在终端用户。并帮助运营商减少网络投资和运营成本，尤其避免额外的对用户终端所需的维护工作。同时本发明也将在遵循标准的前提下，有效的简化了传统Mobile IP解决方案的处理流程。从而能够有效的减少切换所带来延迟，而提高切换效率。
附图说明
图1为用户终端在注册登记和切换的过程中，AC的移动IP代理模块的处理流程。
具体实施方式
本发明将定义所有终端用户将永远处于外地网络中，其家乡网络将只是一个逻辑概念。AC的移动IP代理模块在发现一个用户终端开机注册之后，就将其当前的位置登记到相应的FA和HA中，同样的当AC的移动IP代理模块发现一个用户终端从另外一个AC切换过来之后，也会将其用户的当前位置登记到相应的FA和HA。不同的AC之间将有机制来保证同一个用户终端在切换过程中将一直对应同一个HA。本发明定义当用户终端从一个AC切换到另外一个AC为3层切换从而触发Mobile IP切换处理流程。
以下结合图1对本发明的流程进行详细说明，图1中：
AP(Access Point，接入点)：用户终端在开机注册时所关联的AP。
新AP：用户终端在切换后所关联的AP。
AC：用户终端在开机注册时所处在的AC。
新AC：用户终端在切换后所处在的AC。
FA：用户终端在开机注册时所对应的FA。
新FA：用户终端在切换后所对应的FA。
1)当AC的移动IP代理模块发现用户终端开机注册后：
如图1所示，当AC的移动IP代理模块发现一个用户终端开机注册后，AC的移动IP代理模块将为此用户终端选择相应的FA和HA，该FA也就是用户终端在切换前所对应的FA。之后，AC的移动IP代理模块根据Mobile IP标准定义将代理此用户终端通过FA向HA发起Mobile IP位置登记请求，HA通过FA向AC的移动IP代理模块进行移动IP登记应答。成功之后，此终端的包括IP地址、媒体访问控制(MAC，Media Access Control)地址等信息的位置信息将保留在HA和FA之中。在移动IP登记成功后，用户终端通过AC正常工作。
2)新的AC的移动IP代理模块发现一个用户终端从其他AC切换过来：
如图1所示，当新的AC的移动IP代理模块发现一个用户终端从其他AC切换过来的时候，新的AC的移动IP代理模块将为此用户终端选择相应的FA和HA，即新的FA，并根据Mobile IP标准定义代理此用户终端通过新的FA向HA发起Mobile IP位置登记请求，HA通过新的FA向新的AC的移动IP代理模块进行移动IP登记应答。成功后，此用户的位置信息将被保留在相应的HA和新的FA之中。注意在用户终端切换过程中，不同AC上的移动IP代理模块所选择的FA可能是不同的。但其选择的HA将总是一个，或者一个逻辑实体。在移动IP登记成功后，用户终端通过新的AC正常工作。
按照如上所述，AC使用其内部的移动IP代理模块来为移动终端执行移动代理功能。同时所引入的机制将完全对终端是透明的，而不需要终端执行任何额外的操作。因此需要AC能够截获移动终端的数据包，而进行相应的处理。另外当一个移动终端从一个AC的服务范围切换到另外一个AC的服务范围后，移动终端不需要了解AC的改变。在本方案中，将引入ARP Proxy机制来实现以上要求。实施上无论是移动IP代理模块的提出，还是ARP Proxy机制的引入都是为了让所有移动终端在完全不需要专门参与的情况下，实现移动IP功能。这也可以使得此方案能够完全兼容现有的各种移动终端。
在本发明的技术方案中，AC的移动IP代理模块作为ARP代理而终结用户终端的ARP请求。AC的移动IP代理模块将一个自己的逻辑MAC地址作为回应而响应用户终端的任何ARP目的地址请求。同时AC的移动IP代理模块能够发现用户终端的跨3层切换，而按照Mobile IP标准定义的处理机制为此切换用户进行Mobile IP登记请求并完成相关处理流程。作为用户终端的Mobile IP代理，AC的移动IP代理模块将能够自动发现并维护所在网段的一个或多个FA的地址列表。AC的移动IP代理模块将可以根据一定的选择机制为每个用户终端选择相应的FA，同时AC的移动IP代理模块也可以根据特定的选择机制为每个用户终端选择相应的HA。
在本发明的方案中，所有目的地址为此用户终端的数据将通过HA和FA之间的隧道被转发到AC之上，并由AC发送到此用户终端；而由此用户终端发出的数据将通过AC移动IP代理模块的ARP proxy机制首先发送到AC上，再由AC根据其具体的目的IP地址通过反向隧道或者三角路由发往正确的目的地址。因为AC移动IP代理模块作为ARP代理，其(AC移动IP代理模块)将使用自己维护的一个逻辑的MAC地址来响应用户终端的ARP请求。通过此机制，用户终端将总是将此逻辑MAC地址作为其请求的对方主机的MAC地址。而将所有需要发送的数据的目的MAC填写为AC的逻辑MAC地址。因此这些数据包都将被发送到AC上面，而AC再根据数据的目的IP地址进行路由或者转发。
对于用户终端来说，其并不知道也不需要参与以上处理流程。同时本发明定义在同一个网络中，所有AC的移动IP代理模块将维护同一个逻辑MAC地址。这样当用户终端在进行跨AC切换的时候，将不需要刷新ARP表，就可以保持当前的操作正常进行。
本发明中AC的移动IP代理模块将可以通过自动发现或者手工配置一个或者多个FA，并能够自动更新和维护这些FA的状态。AC的移动IP代理模块可以根据一定的条件为每个用户终端选择特定的FA。当AC移动IP代理模块判断需要为一个用户终端代理Mobile IP登记请求的时候，其将立即从其维护的所有FA中选择一个合适的FA。而不需要为每个用户终端重新发现相应的FA。这样可以减小切换的延迟。

Claims (16)

1.一种公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中该公众无线局域网包含多个用户终端和多个接入点控制器，在接入点控制器中设置移动IP代理模块，所述方法包括：
a.接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端登记注册，
b.接入点控制器的移动IP代理模块将为此用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，
c.移动IP代理模块根据移动IP标准定义代理此用户终端发起移动IP位置登记请求；
d.登记成功之后，此终端的位置信息将保留在家乡代理和外地代理之中。
2.如权利要求1的公众无线局域网的移动IP代理的方法，进一步包含：
e.接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端从其他接入点控制器切换过来，
f.接入点控制器的移动IP代理模块将为从其他接入点控制器切换过来的用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，
g.移动IP代理模块根据移动IP标准定义代理从其他接入点控制器切换过来的用户终端发起移动IP位置登记请求；
h.登记成功之后，从其他接入点控制器切换过来的终端的位置信息将保留在相应的家乡代理和外地代理之中。
3.如权利要求2的公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中不同接入点控制器上的移动IP代理模块所选择的外地代理不同，但其选择的家乡代理将总是一个，或者一个逻辑实体。
4.如权利要求1或2的公众无线局域网的移动IP代理的方法，所有目的地址为通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端的数据将通过家乡代理和外地代理之间的隧道被转发到接入点控制器之上，并由接入点控制器发送到通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端；而由通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端发出的数据将通过接入点控制器移动IP代理模块的ARP代理首先发送到接入点控制器上，再由接入点控制器根据其具体的目的IP地址通过反向隧道或者三角路由发往正确的目的地址。
5.如权利要求1或2的公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中接入点控制器移动IP代理模块将使用自己维护的一个逻辑的MAC地址来响应用户终端的ARP请求，用户终端将总是将此逻辑MAC地址作为其请求的对方主机的MAC地址，而将所有需要发送的数据的目的MAC填写为接入点控制器的逻辑MAC地址，使得这些数据都将被发送到接入点控制器上面，而接入点控制器再根据数据的目的IP地址进行路由或者转发。
6.如权利要求5的公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中在同一个网络中，所有接入点控制器的移动IP代理模块将维护同一个逻辑MAC地址，使得当用户终端在进行跨接入点控制器切换的时候，将不需要刷新ARP表，就可以保持当前的操作正常进行。
7.如权利要求1的公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中接入点控制器的移动IP代理模块自动发现或者手工配置一个或者多个外地代理，并能够自动更新和维护这些外地代理的状态，根据一定的条件为每个用户终端选择特定的外地代理。
8.如权利要求1的公众无线局域网的移动IP代理的方法，其中当接入点控制器移动IP代理模块判断需要为一个用户终端代理移动IP登记请求的时候，其将立即从其维护的所有外地代理中选择一个合适的外地代理，而不需要为每个用户终端重新发现相应的外地代理以减小切换的延迟。
9.一种公众无线局域网，该公众无线局域网包含：
多个用户终端，
多个接入点控制器，和
接入点控制器中的移动IP代理模块，接入点控制器的移动IP代理模块发现一个用户终端登记注册后，为此用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，根据移动IP标准定义代理此用户终端发起移动IP位置登记请求，登记成功之后，此终端的位置信息将保留在家乡代理和外地代理之中。
10.如权利要求9的公众无线局域网，其中：
当移动IP代理模块发现一个用户终端从其他接入点控制器切换过来时，将为从其他接入点控制器切换过来的用户终端选择相应的外地代理和家乡代理，据移动IP标准定义代理从其他接入点控制器切换过来的用户终端发起移动IP位置登记请求，登记成功之后，从其他接入点控制器切换过来的终端的位置信息将保留在相应的家乡代理和外地代理之中。
11.如权利要求10的公众无线局域网，其中不同接入点控制器上的移动IP代理模块所选择的外地代理不同，但其选择的家乡代理将总是一个，或者一个逻辑实体。
12.如权利要求9或10的公众无线局域网，其中所有目的地址为通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端的数据将通过家乡代理和外地代理之间的隧道被转发到接入点控制器之上，并由接入点控制器发送到通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端；而由通过登记注册的用户终端或者从其他接入点控制器切换过来的用户终端发出的数据将通过接入点控制器移动IP代理模块的ARP代理首先发送到接入点控制器上，再由接入点控制器根据其具体的目的IP地址通过反向隧道或者三角路由发往正确的目的地址。
13.如权利要求9或10的公众无线局域网，其中移动IP代理模块将使用自己维护的一个逻辑的MAC地址来响应用户终端的ARP请求，用户终端将总是将此逻辑MAC地址作为其请求的对方主机的MAC地址，而将所有需要发送的数据的目的MAC填写为接入点控制器的逻辑MAC地址，使得这些数据都将被发送到接入点控制器上面，而接入点控制器再根据数据的目的IP地址进行路由或者转发。
14.如权利要求13的公众无线局域网，其中在同一个网络中，所有接入点控制器的移动IP代理模块将维护同一个逻辑MAC地址，使得当用户终端在进行跨接入点控制器切换的时候，将不需要刷新ARP表，就可以保持当前的操作正常进行。
15.如权利要求9的公众无线局域网，其中移动IP代理模块自动发现或者手工配置一个或者多个外地代理，并能够自动更新和维护这些外地代理的状态，根据一定的条件为每个用户终端选择特定的外地代理。
16.如权利要求9的公众无线局域网，其中当接入点控制器移动IP代理模块判断需要为一个用户终端代理移动IP登记请求的时候，其将立即从其维护的所有外地代理中选择一个合适的外地代理，而不需要为每个用户终端重新发现相应的外地代理以减小切换的延迟。
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