CN100574252C - 用于移动路由器之间拓扑更新的部署 - Google Patents

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Abstract

将移动路由器配置来用于基于从接收到的路由器通告消息中标识出的集群网络(例如，移动自组织网络)的网络拓扑模型，附接到在集群网络中选择的路由器，其中所述路由器通告消息包括指定网络拓扑模型的属性的树信息选项字段。移动路由器基于关联相对于标识出的优先权的路由器通告始发者的属性，选择要附接到的路由器通告始发者，并且基于标识出的优先权，对默认路由器列表中的路由器通告始发者进行排序。如果移动路由器从第二集群网络检测到路由器，则移动路由器向附接路由器通告第二集群网络是可达的，使得两个集群网络能够使用在各自的附接路由器之间的点到点链路通信。

Description

用于移动路由器之间拓扑更新的部署
技术领域
本发明涉及用移动路由器建立并管理移动网络，其中移动网络能够改变它的到广域网(例如因特网)的附接点，并且从而改变在它的关联拓扑中的可达性。
背景技术
在提供连续的基于因特网协议(IP)的连通性的努力中，因特网工程任务组(IETF)已经提出了对基于因特网协议(IP)的移动设备(例如，膝上型电脑、IP电话、个人数字助理等)的移动性支持进行改进的建议。例如，IETF有一个移动IP工作组，该工作组已经开发了准许IP节点(主机和路由器)使用IPv4或IPv6来在IP子网之间无缝“漫游”的路由支持。另外，移动网络(MONET)组(更名为网络移动性(NEMO)组)已经发布了不同的因特网草案，在位于地址http://www.nal.motlabs.com/monet/的网络移动性主页处的万维网上能够得到该草案。在位于地址http://www.nal.motlabs.com/monet/drafts/draft-ernst- monet-terminology-01.txt处的万维网上能够得到由Thierry Ernst于2002年2月起草的名为“Network Mobility Support Terminology”的示例性因特网草案，将它的公开通过参考整体结合于此。
例如，Ernst描述了可以被部署到机场的示例性移动网络，在机场中，乘客建立他们各自的IP主机设备(例如，膝上型电脑、数字电话、个人数字助理等)到机场中的这样的移动路由器的IP连接，该移动路由器用于飞机上的因特网接入；在飞行期间，飞机中的移动路由器可以改变它的经由不同因特网服务供应商(ISP)到因特网的附接点，例如通过改变经由各自的用于越洋飞行的无线电链路或者地球同步卫星链路的连接。注意，在移动网络中乘客也可以具有他自己的网络(即，个人区域网)。
根据NEMO工作组，移动网络可以由一个或多个IP子网组成，并且经由一个或多个移动路由器(MR)被连接到全球的因特网。移动路由器至少具有两个网络接口：向广域网去的出接口和从移动网络的内部来的入接口。移动网络节点可以包括本地固定节点(LFN)(在维持正在进行的会话时不能改变它们的附接点的节点)、本地移动节点(LMN)(属于该移动网络，并且能够在移动网络中或者移动网络外改变它们的附接点的移动节点)和访问移动节点(VMN)(不属于该移动网络，并且可以将它们的附接点从移动网络外改变到移动网络内的节点)。每个节点可以是主机或路由器。
因此，移动路由器是这样的路由器，将该路由器配置来在移动网络与诸如因特网之类的广域网的附接路由器之间建立通信链路、并且提供用于移动网络到广域网的连通性。从而，移动路由器充当在移动网络与因特网之间路由分组的网关。
IETF也有一个移动自组织网络(MANET)工作组，该工作组正在研究开发(多个)标准化的MANET路由规范，以由IETF采用。根据MANET工作组，“移动自组织网络”(MANET)是由无线链路连接的移动路由器(和关联的主机)的自治系统-形成任意图的联合。路由器可以随机移动，并且任意地组织它们自己；从而，网络的无线拓扑可以快速、不可预知地改变。这种网络可以以独立的方式运行，或者可以被连接到更大的因特网。
MANET系统尤其适于可能表现出不稳定的拓扑的低功率无线电网络，在这种网络中，难以对无线发射源和接收机之间的无线传播特性和信号质量进行建模和量化。在MANET中，将设备的地址捆绑到设备，而不是拓扑位置，因为没有固定的网络基础设施。因此，当捆绑有地址的设备移动时，该运动就改变了路由基础设施。因此，如在Baker起草的名为“An Outsider’s View of MANET”的因特网草案(该草案可以从地址http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-baker-mannet-review-01.txt处的万维网上的IETF获得，它的公开通过参考整体结合于此)中所述，MANET的基本行为是路由节点自己携带有地址或地址前缀，并且当它移动时，它就移动实际的地址；当此发生时，必须根据新的拓扑计算路由。例如，每个移动路由器保留它的地址前缀；因此，在MANET中相邻的移动路由器可以具有不同的地址前缀。
尽管现存的MANET协议集中于移动设备之间不稳定的拓扑中的连通性，但是现存MANET协议也遭受这样的不利情况，即，它们提供拙劣的模型用于连接到诸如因特网之类的广域网。具体地说，MANET主动式协议(proactive protocol)允许移动节点建立用于MANET空间的不同于路由基础设施的路由表。另外，诸如开放式最短路径优先(OSPF)协议(如IETF请求评论(RFC)1583所阐明的)或者中间系统-中间系统(IS-IS)协议(由国际标准化组织文件ISO 10589阐明)之类的现存路由协议可能要求多至一分钟来汇聚(即，建立连接所必需的完整协议通信)，并且因此对于从一个节点正移动到另一个节点的移动路由器不能足够快地汇聚。例如，在每个都具有移动路由器的两辆车错车而过时，可能存在大约10秒的时间用于移动路由器建立连接；因此，需要多至一分钟来汇聚的路由协议就不能建立连接。
在由Johnson等起草的名为“Mobility Support in IPv6”的因特网草案(该草案可以在地址http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip- ipv6-18.txt处的万维网上获得，它的公开通过参考整体结合于此)中公开了“移动IPv6”协议。根据Johnson等，移动IPv6协议使得移动节点能够从一个链路移动到另一个链路，而不改变移动节点的IP地址。因此，移动节点总是可以用它的“归属地址”(即，在关于它的归属链路的它的归属子网前缀中分配给移动节点的IP地址)寻址的。可以使用这个地址将分组路由至移动节点，而不用考虑移动节点的到因特网的当前附接点。在移动到新的链路之后，移动节点也可以继续与其他节点(固定或移动)通信。从而，移动节点离开它的归属链路的移动对于传输层和更高层协议以及应用是透明的。
另外，Johnson等假设使用移动IPv6消除了下述需求：部署与在移动IPv4中使用的“外部代理”一样的专门的路由器。在移动IPv6中，移动节点利用IPv6的特性来在任何位置运行，而不从本地路由器要求任何专门的支持。
在Wakikawa等起草的名为“Global Connectivity for IPv6Mobile AdHoc Networks”的因特网草案(该草案可以在地址http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-wakikawa-MANET-globalv6-01.txt处的万维网上获得，它的公开通过参考整体结合于此)中还建议了另一种协议。根据Wakikawa等，MANET节点可以从因特网网关获得全局地址，并且使用指定网关的IPv6路由头部向因特网发送数据。
然而，要求所有移动路由器都利用移动IPv6可能在移动路由器上施加额外的处理需求，增加成本和复杂性。
因此，由于MANET中的移动路由器可以相互围绕快速漫游，所以传统的路由协议不能足够快地汇聚来维护用于移动路由器的连接。另外，由于MANET中的移动路由器不共享可以被聚集(即，分组)的地址前缀，所以到诸如因特网之类的广域网的连通性变得有问题。最后，除非施加了第2层访问限制(例如，使用802.1x认证)，否则就不能精确地定义用于给定的MANET的边界。
发明内容
需要一种布置，使得移动路由器能够在移动自组织网络中以下述方式建立通信链路，其中所述方式使用现存的路由协议向移动路由器提供最优的通信性能。
本发明满足这些和那些需求，在本发明中，将移动路由器配置来基于从接收到的路由器通告消息中指定的集群网络的网络拓扑模型，附接到在集群网络中选择的路由器，其中所述路由器通告消息包括指定网络拓扑模型的属性的树信息选项字段。移动路由器基于关联相对于标识出的优先权的路由器通告始发者的属性，选择要附接到的路由器通告始发者，并且基于标识出的优先权，对默认路由器列表中的路由器通告始发者进行排序。移动路由器附接到排序后的默认路由器列表中一个具有较高优先权的路由器，并且在将之作为它的附接路由器附接到其后，移动路由器传送它自己的相应的路由器通告消息，该路由器通告消息包括指定网络拓扑模型中的移动路由器属性的相应的树选项字段，使得其他路由器能够基于它们各自的标识出的偏好，在移动网络中有选择地连接和/或重连接。如果移动路由器从第二集群网络检测到路由器，则移动路由器向附接路由器通告第二集群网络是可达的，使得两个集群网络能够使用在各自的附接路由器之间的点到点链路通信。
本发明的一个方面提供了一种在被配置来用于在至少具有两个路由器的集群网络中建立通信的移动路由器中使用的方法。该方法包括：在集群网络中检测包括源地址和树信息选项字段的路由器通告消息，源地址指定发送了该路由器通告消息的相应的路由器，树信息选项字段具有指定相应的路由器的网络拓扑模型的属性。该方法还包括确定相对于标识出的优先权的网络拓扑模型的优先权，并且基于确定的相应的网络拓扑模型的优先权，有选择地附接到发送了路由器通告消息的路由器。该方法也包括从第二集群网络检测新路由器，并且向发送了所述路由器通告消息的路由器通告第二集群网络是可达的，使得能够在所述集群网络和第二集群网络之间通信。
在下面的描述中部分阐明了本发明的其他优点和新特性，并且本领域的技术人员仔细阅读了下面的描述后，本发明的部分其他优点和新特性将变清楚，或者可以通过实施本发明来学习本发明的其他优点和新特性。依靠在所附权利要求中具体指出的工具和组合物可以实现或获得本发明的优点。
附图说明
下面参考附图，其中在所有附图中，具有相同标号的元件代表相同的元件，其中：
图1是图示了根据本发明实施方式的自组织移动网络的图，其中每个自组织网络具有顶层移动路由器(TLMR)和至少一个边界路由器，用于与其他用于互连通信的相应的边界路由器通信。
图2是图示了图1的移动路由器之一的图。
图3是详细图示了具有树信息选项字段的路由器通告消息的图。
图4是详细图示了默认路由器列表的图，该默认路由器列表被配置来用于存储包括来自接收到的路由器通告消息的树信息选项在内的默认路由器列表条目。
图5是图示了根据本发明实施方式在MANET中附接路由器的方法的图，包括经由边界路由器建立在两个MANET之间的连接。
图6是图示了根据本发明实施方式建立横跨重叠MANET的虚拟隧道的图。
具体实施方式
图1根据本发明的实施方式，图示了在集群网络14a和14b中的移动路由器12的连接方法。公开的实施方式集中于下述布置：将移动路由器12附接到集群中的另一个路由器12(例如象在移动自组织网络(MANET)(例如14a)中那样)，以便在集群网络中建立优化的通信。具体地说，在集群(例如14a)中的路由器12通常基于在给定的时间点处的全部可能的网格创建路由。公开的实施方式动态地将第2层集群组装成基于树的拓扑模型16，以便优化移动IP操作。具体地说，公开的实施方式利用在下述申请中描述的附接技术，所述申请是于2002年8月15日提交的名为“ARRANGEMENT FOR OPTIMIZING CONNECTIONSBETWEEN ROAMING MOBILE ROUTERS IN A MOBILE NETWORK”的共同转让未决申请10/218,515(律师案卷95-484)，它的公开通过参考整体结合于此。
根据公开的实施方式，将基于树的拓扑模型16组织成集群，其中每个最高层移动路由器(TLMR)(根据具有其他移动路由器可见的最高相对偏好值来确定)充当集群头(即，树的根)。可以使用主动式优化的路由协议(ORA)MANET协议优化集群14a或14b中的内部通信。所有的移动节点12向TLMR注册，使得TLMR能够知道到集群中的所有前缀的源路由路径。随后，基于树的拓扑模型可以仿真源路由LAN(例如，IEEE 802.5LAN)，对于源路由LAN，TLMR充当网关，并且其他移动路由器充当源路由网桥。
另外，当来自各个集群的边界路由器(例如12c和12d)相互检测到时，两个集群14a和14b重叠。在这种情形中，边界路由器(例如12c)响应于检测来自对等边界路由器(例如12d)的路由器通告消息，将路由器通告消息发送到它的相应的TLMR(例如12a)，指示第二集群14b可达。TLMR(例如12a)通过解析来自接收到的路由器通告消息的源路由头部，来存储路径18。
每个TLMR(例如12a)检测可用的系统间链路20，其中将每个链路20实现为单向源路由路径。如下面对图6的详细描述，每个TLMR(例如12a)基于选择用于以重叠集群(例如14b)为目的地的数据报的路由的单个链路20，建立到重叠集群(例如14b)的相应的TLMR(例如12b)的虚拟隧道22。
一旦TLMR基于多个边界系统间链路20的可用性，已经建立了虚拟隧道22，TLMR 18a和18b就使用路由器通告消息，经由虚拟隧道22交换关于在它们各自的集群16中的移动网络的路由信息。对于与重叠集群(例如，14b)的任何通信，集群(例如14a)的每个TLMR(例如12a)代表该集群(例如14b)的成员。因此，TLMR 12a和12b可以使用虚拟隧道22，经由各自的边界路由器(例如，12c和12d，或者12e和12f)通信，使得每个集群14a和14b能够仿真基于源路由的由IP网关互连的局域网(LAN)，其中虚拟隧道22仿真跨越所选择的边界系统间链路20的点到点链路。
如下面的详细描述，每个移动路由器通过选择默认的路由器作为附接路由器而“附接”到附接路由器，并且注册到附接路由器以成为树的成员的。已经向因特网工程任务组(IETF)提交了各种建议，以用于根据包括下述内容在内的IPv6协议将移动路由器附接到移动网络：Thuber等的“IPv6 Reverse Routing Header and its Application to Mobile Networks”，2002年6月19日，可以在http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-thubert- NEMO-reverse-routing-header-00.txt处的万维网上获得它的公开，并且它的公开通过参考整体结合于此。通过提供用于将移动路由器附接到附加路由器来在集群网络中提供连通性的方法，公开的实施方式扩展了在上面结合的Thubert等的公开。
具体地说，移动路由器12从它的默认路由器列表中选择附接路由器，并且将其用作它的默认路由器；使用已知的路由器发现技术，并且通过检测未经请求的路由器通告消息，获得内部默认路由器列表中的路由器信息。路由器通告消息可以包括在上面结合的Thubert等人的文档中描述的树信息选项，使得移动路由器能够在默认路由器列表中存储每个检测到的路由器的属性，以及检测到的路由器被附接到的树的属性。移动路由器基于可配置的网络接口和组选项，并且基于基于偏好的附接层次结构，从内部默认路由器列表中选择它的附接路由器，下面将对此进行描述。
一旦移动路由器选择了要被用作附接路由器的默认路由器，移动路由器就经由在集群内部使用的路由协议(例如，MANET协议或移动IP的扩展)将注册请求发送到TLMR。如果附接路由器认为它自己就是TLMR，并且具有到诸如因特网之类的广域网的接入，TLMR就代表在它的集群系统中的路由器12充当网关。例如，TLMR可以将它的IP地址作为更新后的转交地址(care of address)发送，使得能够基于更新后的转交地址，经由在TLMR处终止的隧道，将数据报发送到移动路由器。在于2002年9月20日提交的名为“ARRANGEMENT IN A GATEWAY FORREGISTERING MOBILE ROUTERS OF A MOBILE AD HOC NETWORKTO RESPECTIVE HOME AGENTS”的共同转让未决申请No.10/247,512(律师案卷95-486)中公开了关于TLMR代表路由器12充当网关来注册的其他详细描述，该申请的公开通过参考整体结合于此。
因此，TLMR可以在它们的路由表中存储：经由它们的附接路由器到广域网(例如，因特网)的默认路由器(如在上面结合的申请10/218,515中所述)；到它们的集群内部的前缀的路径(如在上面结合的申请10/247,512中所述)；以及根据标准路由协议，经由虚拟隧道22通过各自的TLMR 12a和12b到连接的集群中的移动网络的传统路由。
下面的正文和附图将提供额外的细节，以阐明用于将移动节点附接到移动网络的改进的布置。
图2图示了根据本发明实施方式的下述移动路由器12(例如，“MR3”)：基于具有指定移动网络拓扑模型的树信息选项字段的路由器通告消息(例如，34a、34b)，配置该路由器以经由链路(例如，802.11无线链路)附接到集群(例如，14a)中的另一个移动路由器12。公开的路由器12使得基于移动IP的节点能够基于IPv6协议，根据所选择的路由限制，自动建立提供优化的网络拓扑模型16的动态移动网络。
具体地说，每个移动路由器(例如，12a、12c等)输出路由器通告(RA)消息(例如，34a)，使得其他路由器能够基于对应的RA消息，独立地确定是否与也被称作路由器通告(RA)始发者的对应路由器相关联(即，附接)。因此，一旦从路由器12a(或12c)接收RA消息34a(或34b)，移动路由器12(例如，“MR3”)就基于由RA消息提供的属性，选择是否附接到输出RA消息的对应的路由器通告始发者12a(或12c)，下面将对此进行描述。移动路由器12通过将RA消息中的消息存储到它的默认路由器列表55中，并且选择RA消息的源作为它的附接路由器，与路由器通告始发者(例如，12a)相关联；然后，移动路由器12向附接路由器发送注册消息，以请求它将成为树的成员。
如果已经接收到注册消息的附接路由器位于树16的顶部(即，是TLMR)，则TLMR(例如，12a)将移动路由器12注册为已经发送注册消息的移动路由器，并且将地址前缀加上由源路由指定的路由路径进行存储。如果已经接收到注册消息的附接路由器不是TLMR，则附接路由器将注册消息“沿树向上”转发到它自己的附接路由器。
每个路由器独立选择是否附接到另一个路由器使得路由器能够动态建立基于树的网络拓扑模型，其中每个路由器可以连续确定是否优选树中的替换附接点。
路由器12包括例如利用无线802.11链路的IP网络接口40，例如IPv6或移动IPv4接口。IP网络接口40包括例如配置来在集群(例如，实现为MANET)中执行MANET协议通信的前摄发现资源41。可以被利用来标识移动路由器12的示例性前摄MANET协议资源41包括OSPF(版本3)资源41a，它被配置来监控由MANET中的每个移动路由器12所通告的链路连通性信息，并且也被配置来维护路由表33；可以使用的另一个路由协议是源树自适应路由(STAR)协议，在由J.J.Garcia-Luna-Aceves等人起草的因特网草案(可以从http://www.ietf.org/proceedings/99nov/I-D/draft- IETF-MANET-star-00.txt处的万维网获得该草案)中描述了该协议。将路由表33配置来存储移动路由器12的IP地址43和关联的连通性，以及源路由(SR)信息(例如，链路状态等)45。协议资源41也可以包括优化链路状态路由(OLSR)协议资源41b，它被配置以使用hello消息和链路状态泛滥来标识移动路由器16，以填充路由表33。在上面结合的由Baker起草的因特网草案中描述了关于MANET协议资源41的其他信息。
也将IP接口配置来检测来自路由器(例如，12a、12c等)的路由器通告消息(例如，34a、34b)。如下所述，选择资源46确定是否将来自路由器通告消息34的信息存储到默认路由器列表(DRL)55中。路由器12也包括优先权确定资源42，配置来基于从接收到的路由器通告消息(例如，34a)获得的信息，解析默认路由器列表55的每个条目来确定相对于标识出的优先权的相应的网络拓扑模型16的优先权，并且基于各自的属性和识别出的优先权对在默认路由器列表55中的条目进行排序，其中所述标识出的优先权包括存储在本地寄存器44中逻辑地存储的优先权在内。
如下所述，本地寄存器44可以包括：最小偏好寄存器44a，配置来存储最小偏好值；最大深度寄存器44b，配置来存储预先规定的最大深度值；安全寄存器44c，配置来存储任何预先规定的根据网络管理员用于连接所要求的安全属性；和最小带宽寄存器44d，配置来存储移动路由器12所需求的最小带宽。
路由器12也包括选择资源46，选择资源46被配置来基于所确定的对应的路由器(例如，12a)的优先权和来自对应的RA消息(例如，34a)的它的对应的网络拓扑模型(即，在树中它的位置)16，有选择地附接到路由器之一(例如，12a)。如下所述，可以将选择资源46实现为可执行的代码，配置来响应于接收路由器通告消息、或者树管理相关定时器、树跳定时器或路由器期满定时器的超时，发起选择操作。
路由器12也包括用于生成RA消息的资源48。例如，路由器12包括：配置来根据IP协议输出它自己的路由器通告消息34的路由器通告生成资源48a。另外，路由器通告生成资源48a包括树信息选项生成资源48b，配置来基于具有到集群(例如，14a)中的树(即，网络拓扑模型)的连接的路由器12生成树信息选项字段，见图3的描述。路由器12也包括绑定更新资源48c，配置来根据上面结合的下述文献向TLMR生成用于移动路由器12的绑定更新消息(即，注册请求)，所述文献是Thubert等人的文献(可以在http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-thubert-nemo- reverse-routing-header-00.txt处得到)和由IETF出版的请求评论(RFC)2461，Neighbor Discovery for IP version 6(IPv6)。
路由器12也包括附接路由器寄存器50，配置来指定用于由移动路由器12从默认路由器列表55中选择的当前附接路由器的IP地址，以访问由寄存器52中的对应的IP地址所指定的它的TLMR。或者，附接路由器寄存器50可以为选择的路由器指定指向默认路由器列表55中的条目的指针。
图3是详细图示了根据本发明实施方式由路由器通告消息发生器48a所生成的路由器通告消息34的图。RA消息34包括与在RFC 2461中描述的一样的路由器通告字段。根据公开的实施方式，树信息选项字段66被添加到RA消息34，RA消息34包括由树信息发生器资源48b所生成的多个属性，指定了由路由器通告始发者12利用的网络拓扑模型16，路由器通告始发者12由IPv6头部中的它的对应的IP源地址(SA)标识。
例如，树信息选项字段66包括树标识符68a、树组标识符68b、偏好字段68c、树深度字段68d、固定/移动字段68e和延迟定时器字段68f。将树标识符字段68a配置来存储顶层移动路由器的IP地址，例如基于IEEE的64位扩展唯一标识符(EUI-64)的链路本地地址。将树组字段68b配置来存储诸如连接到TLMR的移动路由器的IPv6地址之类的树组标识符，使得优先权确定资源42和选择资源46能够区分相同集群中的多个树组(即，分支)；因此，图1的移动路由器12c和12e应当具有相同的树标识符68a，但是具有不同的树组字段68b。将偏好字段68c配置来存储与在对应的偏好寄存器54中存储的一样的用于移动路由器12的偏好值，使得接收RA消息34的移动路由器决定是否关联到RA消息34的源。将树深度字段68d配置来存储移动路由器12由树信息生成资源48指定的在树16中的深度，使得接收RA消息34的其他路由器能够确定在树16中路由器通告始发者的相对位置。将固定/移动字段68e配置来指定对应的树16是接地树还是漂浮树。具体地说，如果顶层移动路由器被连接到固定的路由器，则认为树16是固定的。将延迟定时器字段68f配置来存储由其他路由器利用来延迟随后的拓扑变化的预先规定的延迟间隔，从而响应于RA消息34来延迟随后的RA消息的传播。
树信息选项(TIO)66也可以包括路径校验和字段(图3未示出)，路径校验和字段使得移动路由器能够确定通过其上的树的路径是否已经改变；换句话说，路径校验和改变指示真实的路径改变。当传播TIO时，中间移动路由器使用它在TIO中接收到的校验和以及16字节的它的转交地址，建立字节字符串；然后，移动路由器利用该结果覆写TIO中的校验和。在树深度增加的同时执行这种操作。TLMR使用为0的校验和用于它的计算。
图4是详细图示图3的默认路由器列表55的图。具体地说，通过将IPv6默认路由器列表扩展为包括树信息来将已知树16存储在按照偏好排序的有序列表中。具体地说，默认路由器列表55的每个条目80包括：路由器地址字段81；从路由器通告消息34接收到的TIO选项字段66；路由器期满定时器字段82，它指定包括定时器ID在内的信息来确定条目的过期；以及树跳定时器字段84，指定包括对应的定时器ID在内的信息来延迟对接收到的RA消息的任何响应，以便提供树稳定性，将在下面描述。
将图2的定时器资源44e配置来根据存储在字段82、84中的定时器信息计算定时器值，以确定对应的定时器是否已经期满，从而要求优先权确定或者选择操作。与前述一样清楚，可以将任何资源42、46、48a、48b和48c实现为基于软件的可执行资源，或者硬件(例如，固件、状态机等)。
因此，每个路由器12基于RA消息34中的树信息段66，独立确定是否关联到已经输出RA消息(例如，34a、34b)的另一个路由器通告始发者：树信息段66指定关于路由器通告始发者被关联到的树的属性68，包括树标识符、树深度、树偏好和树移动性(即，该树是接地的还是漂浮的)。一旦存储为默认路由器列表55中的条目，优先权确定资源42可以在按照偏好排序的有序列表中维护已知树：维护每个条目80直到对应的路由器期满定时器字段82期满为止。
因此，RA消息的树信息段66使得移动路由器能够广播它们所属的网络拓扑模型16(即树)，并且选择并移动到可用树中的最佳位置。注意，具有到它的对应的归属子网的连接链路(即，在其上定义移动节点的归属子网前缀的链路)的固定路由器和移动路由器不参与树选择，并且不输出树信息段66。因此，移动路由器12可以基于确定在接收到的RA消息中不存在树信息段66，指定固定的路由器。
如下面更详细的描述，树的根和节点都是移动路由器，并且树的叶子是移动主机或固定主机。树的根是指定的顶层移动路由器(TLMR)，并且移动主机可以是本地移动节点或访问移动节点，并且也将固定主机称作本地固定节点。
每个没有被附接到(即，关联到)树的移动路由器是它自己的树的顶层移动路由器。因此，孤立的移动路由器是漂浮树的TLMR。被附接到固定的路由器(或者在归属处的路由器)是接地树的TLMR。因此，接地树具有附接到固定路由器的TLMR，并且漂浮树具有未被附接的TLMR。
如果移动路由器执行树状态改变(例如，加入树、在它的树中移动、或者当它从它的当前附接路由器接收到修改的树信息段时)，则移动路由器在它的所有移动网络上发送未经请求的RA消息，该RA消息包括反映改变的树信息(TI)段66(例如，发送从当前附接路由器接收到的TI段66，将树深度68d增加1)。因此，每个移动路由器知道它所附接到的树中的任何修改。然而，注意，为了避免过度数目的RA消息34传播过整个树，移动路由器12将把它对新TIO选项66的反应延迟与它的树深度成正比的延迟，延迟定时器字段68f中指定延迟时间，再加上比由延迟定时器字段68f所指定的树延迟时间短的随机时间间隔；因此，树的较高部分可以首先移动到新的连接，并且将它们的子树作为连接的子树向前“拖”。结果，子树中的移动路由器在延迟时间间隔之后将移动来基于新树配置优化连接。
如上所述，将每个移动节点12配置来独立地选择不同移动路由器之间的连接。根据公开的实施方式，可以由网络工程师单个地配置移动路由器来给出图1中图示的树喜好的构造，其中将TLMR(例如，12a)标识为对集群(例如，14b)中的其他移动路由器12可见的具有最高偏好值的移动路由器。如果必须强制采用给定的结构，例如在公共服务或者部署在诸如火车系统或一队海船之类的商业运输系统上的移动网络的情形中，则优选基于优先值的网络拓扑模型16。在这种情形中，集群头移动路由器(例如，12a、12b)具有最高的相对偏好值，例如，偏好值250；因此，移动路由器12a和12b相对于可以检测这些路由器(即，“可见”的路由器)的存在的移动路由器变成它们各自的集群14a和14b的TLMR。因此，树16的集群头(即，TLMR)是那些具有最高可见偏好值的移动路由器。注意，最初不能检测TLMR(例如，12a)的路由器(例如，12c)可以经由“看见”两个路由器(例如，12a和12c)的中间路由器12g附接到TLMR，以使得中间路由器12g充当树16中的两个路由器之间的“桥”。
因此，树16基于具有最高偏好值的TLMR 12a和12b维护更加一致的内部连通性。
移动路由器12基于标识出属于下述标识出的组接口的标识路由器条目80，执行附接路由器选择，所述标识出的组接口具有最高接口与组聚合优先权。具体地说，可以给每个移动路由器12配置有网络接口偏好(例如优选无线电无线而不是红外无线)，其中可以将标识出的访问接口类型标识为被优选的，或者要避免的。类似地，树组68b可以为具有最高偏好的、减少的偏好的、或者要被避免的树组指定IPv6地址。因此，移动路由器可以基于最高接口与组聚合优先权优选(或者避免)选择某些条目。因此，移动路由器12可以利用接口与组聚合优先权来确定是仍旧在集群14a中，还是移动到另一个集群14b。
移动路由器根据具有最高接口与组聚合优先权的条目80来确定在最高接口与组聚合优先权中是否有这样的任何其他条目，该条目具有比用于在AR寄存器50(注意，AR寄存器50仅仅可以包括指向下述路由器条目80的指针，路由器条目80存储用于当前选择的默认路由器的路由器信息)中指定为当前附接路由器的默认路由器的对应的偏好值高的偏好值68c。注意，如果没有具有最高接口与组聚合优先权的条目80可达，则路由器可以变成它自己的根。
另外，路由器(例如，12c或12e)可以检测未在它的路由表33中标识出的新路由器，表明新路由器是另一个集群(例如，14b)的一部分；在这种情形中，检测到新路由器的路由器更新它的路由表33，并且将指示新路由器(例如，12d)的存在的消息发送到它的TLMR 12a。
图5图示了根据本发明实施方式，注册到集群网络中的TLM、并且有选择地与第二集群网络的边界路由器建立系统间链路的移动路由器的方法。可以将图5中描述的步骤实现为存储在计算机可读介质(例如，硬盘驱动器、软驱、随机存取存储器、只读存储器、EPROM、光盘等)上的可执行代码，或者可以经由计算机可读介质(例如，传输线、光纤、利用电磁载波的无线传输介质等)传播。
该方法在步骤200中开始，其中移动路由器(例如，12c)检测来自它的集群(例如，14a)中的另一个移动路由器的路由器通告消息(例如来自图1的移动路由器12g)，并且基于接收到的路由器通告消息，将条目80添加到它的默认路由器列表55中。然后，选择资源46在它的默认路由器列表55中选择移动路由器之一作为附接路由器。
一旦路由器12选择附接路由器，在步骤202中树注册资源48c就经由它的附接路由器把树注册消息发送到TLMR；如果附接路由器不是TLMR，则附接路由器将树注册消息发送到它的附接路由器，直到TLMR接收到树注册消息。由于TLMR接收到的树注册消息包括逆源路由路径，所以TLMR就将移动路由器IP地址43加上关联的源路由路径45存储在它的路由表33中。因此，TLMR能够知道到树中所有前缀的下述源路由路径16，所述源路由路径16具有分组频率的时间分辨率。
一旦移动路由器12已经选择了附接路由器，则在步骤204中移动路由器12经由它的附接路由器与其他集群节点通信，并且输出指定在树中路由器12的相对位置(即，深度)的周期性路由器通告消息。
在步骤206中，假设集群(例如，14a)的移动路由器(例如，12c)检测到来自另一个集群(例如，14b)的边界路由器(例如，12d)的路由器通告消息34。在这种示例中，移动路由器12c基于在来自边界路由器12d的路由器通告消息中提供的树标识符68a，将边界路由器12d标识为属于另一个集群14b，其中树标识符68a不同于移动路由器12c被附接到的树标识符68。因此，在步骤208中，移动路由器12c在它的路由表33中存储包括地址43和链路信息在内的边界路由器信息，并且将边界路由器通告消息34发送给它的附接路由器12g。在步骤210中，附接路由器12g将边界路由器通告消息34发送给充当集群14a的TLMR的它的附接路由器12a。
因此，定位来自第二集群14b的边界路由器的集群14a的任何移动路由器12发送边界路由器通告消息，使得TLMR 12a能够选择用于与重叠集群14b的相应的TLMR 12b通信的链路，下面结合图6对其进行描述。
图6图示了利用TLMR 12a和12b建立虚拟隧道22，用于对经由串行链路22上的两个IP网关(例如，12a和12b)互连的两个源路由LAN(例如，14a和14b)进行仿真，如图1所示。
如图6所示，集群14c包括移动路由器12h、12i、12j和12k，并且集群14d包括移动路由器12l、12m、12n和12o。如图6所示，集群14c和14d的TLMR分别是移动路由器12h和12l。
假设重叠集群14c和14从下面的过程开始：移动路由器12o(“MR-23”)检测到来自移动路由器12j(“MR-12”)和12k(“MR-13”)的路由器通告消息34；移动路由器12j(“MR-12”)检测到来自移动路由器12o(“MR-23”)和12m(“MR-21”)的路由器通告消息34；并且移动路由器12i(“MR-11”)检测到来自移动路由器12m(“MR-21”)的路由器通告消息34。
尽管通常检测到来自另一个集群14的路由器通告消息可以导致树16a和16b重组，但是为了便于讨论，假设图6的每个移动路由器决定仍旧在它的当前集群14c或14d中。已经从重叠集群(例如，14d)接收到路由器通告消息的每个移动路由器(例如，12j)将经由具有最高偏好的移动路由器(例如优选12m而不是12o)到重叠路由器的TLMR(例如，12l)的路由添加到它的相应的内部路由表33，并且经由它的相应的附接路由器(例如，12i)将边界路由器通告消息发送给它的TLMR(例如，12h)。因此，移动路由器12o(“MR-23”)添加用于经由边界路由器12j(“MR-12”)到达TLMR 12h(“TLMR1”)的路由条目，并且把TLMR 12h(“TLMR1”)的可达性通知给TLMR 12l(“TLMR2”)；路由器12j(“MR-12”)添加用于经由边界路由器12m(“MR-21”)到达TLMR12l(“TLMR2”)的路由条目，并且把TLMR 12l(“TLMR2”)的可达性通知给TLMR 12h(“TLMR1”)；路由器12i(“MR-11”)添加用于经由边界路由器12m(“MR-21”)到达TLMR 12l(“TLMR2”)的路由条目，并且TLMR 12l(“TLMR2”)的可达性通知给TLMR 12h(“TLMR1”)。
一旦每个TLMR 12h和12l已经接收到经由它的相应的边界路由器组的可达性信息，每个TLMR 12创建到重叠集群14的相应的单向虚拟隧道组件。因此，TLMR1创建包括选择分别经由边界网关MR-11和MR12的系统间链路20a或20b之一在内的单向组件。TLMR2从经由唯一可用的边界网关MR-23的系统间链路20c创建单向组件。随着时间的流逝，其他移动路由器也可以提供到远程集群的连通性，在这种情形中，它们将被添加到所述虚拟隧道。另一方面，现存边界网关可能失去到用于到达远程集群的相应的边界路由器的连通性；在这种情形中，边界网关告知它的TLMR失去连通性。边界网关也可以退出集群，在这种情形中，集群头将它从所有的虚拟隧道移除。
因此，由于任何单个连接20可能因为相应的边界路由器移动而是不稳定的，所以将虚拟隧道22抽象为可用于上层协议的更加稳定的串行链路。可以应用冗余信息或错误恢复过程来增大到另一端的可能性。例如，依赖于测量出的每条路径20的稳定性，实际上可以复制通过虚拟隧道22发送的分组，并且通过多于一条路径20传输。
可以使用启发式策略来对虚拟隧道22中的路径20的稳定性和容量进行评价，例如，尝试在每条路径20上传输来确定提供最佳连通性性能的路径。然后，可以应用统计路由来分发流量。在Gianni Di Caro和MarcoDorigo(1997)的文献“AntNet：Mobile Agents for Adaptive Routing”(可以在http://dsp.jpl.nasa.gov/members/payman/swarm/dicaro97-iridiia.pdf处得到，它的公开通过参考整体结合于此)中描述了额外的细节，
虚拟隧道22作为到在另一端处的远程TLMR的串行链路被呈现给上层协议。如上所述，经由可用边界路由器之一，隧道传送或者源路由通过虚拟链路22发送的分组。具体地说，实现虚拟隧道22的TLMR基于它自己的集群的源路由知识，将导向相应的选择的边界网关的路由报头添加到每个分组。
因此，传输的分组应当包括下述IP头部，所述IP头部在源字段中指定TLMR(例如，“TLMR2”)，并且在目的地字段中指定沿集群源向下的第一跳路由器(例如，“MR-21”)。路由头部应当包括用于第2跳到第N跳的IP地址序列(例如“MR-22”)、边界网关(例如，“MR-23”)，再后面是目的地TLMR(例如，“TLMR1”)。
因此，分组使用源路由头部到达边界网关MR-23。边界网关12o具有到远程TLMR目标12h的路由，并且将分组转发给另一个集群。然后，分组沿着默认路径沿树16a向上到达TLMR 12h。
因此，集群14a和14b可以建立多个系统间链路20，使得顶层移动路由器能够建立链路仿真，其中仿真的点到点链路22远比单个链路20稳定。因此，TLMR 12a和12b可以基于在边界路由器之间选择多个可用链路20建立点到点链路22。
根据公开的实施方式，可以将移动路由器配置来在例如实现为移动自组织网络的集群网络中以下述方式自动选择要附接到的路由器，所述方式使得能够根据预先规定的基于网络和拓扑的偏好进行选择。因此，可以将移动路由器配置来自动形成为集群网络中选择的不同优先权而优化的网络拓扑模型，并且建立用于对两个仿真的源路由器网络之间的点到点链路进行仿真的多个连接链路。因此，可以以比依赖于单个链路更稳定的方式维护集群之间的网络间通信链路。
尽管已经结合当前认为最实用并且优选的实施方式描述了公开的实施方式，但是应当理解，本发明不受限于所公开的实施方式，相反，而是要覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改和等同布置。

Claims (24)

1.一种在下述移动路由器中使用的方法，所述移动路由器被配置来用于在至少具有两个路由器的集群网络中建立通信，所述方法包括：
在所述集群网络中检测包括源地址和树信息选项字段的路由器通告消息，所述源地址指定发送了所述路由器通告消息的相应的路由器，所述树信息选项字段具有指定所述相应的路由器的网络拓扑模型的属性；
确定相对于标识出的优先权的所述网络拓扑模型的优先权；
基于确定的所述网络拓扑模型的优先权，有选择地附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器；
从第二集群网络检测新路由器；并且
向发送了所述路由器通告消息的所述路由器通告所述第二集群网络是可达的，使得能够在所述集群网络和所述第二集群网络之间通信。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：响应于已附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器，向发送了所述路由器通告消息的所述路由器输出针对于所述网络拓扑模型的顶层移动路由器的树注册请求。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述检测步骤包括将与所述新路由器相关联的连接信息存储到内部集群网络路由表中。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述通告步骤包括针对于所述顶层移动路由器输出边界路由器通告消息，所述边界路由器通告消息指定用于所述边界路由器的树标识符，所述树标识符不同于用于所述网络拓扑模型的标识的相应的树标识符。
5.一种在集群网络的移动路由器中使用的方法，所述方法包括：
在所述集群网络中建立网络拓扑模型，包括：
(1)输出具有树信息选项字段的第一路由器通告消息，所述树信息选项字段指定所述移动路由器作为顶层移动路由器，并指定相应的偏好值，
(2)接收包括各个源路由路径和树信息选项字段的第二路由器通告消息，所述源路由路径用于发送了所述第二路由器通告消息的各个其他移动路由器，所述树信息选项字段指定所述路由器作为顶层移动路由器，和
(3)在路由表中存储用于所述其他移动路由器中的每个的所述源路由路径；
从所述其他移动路由器之一接收下述边界路由器通告消息，所述边界路由器通告消息指定经由在所述边界路由器通告消息中指定的边界路由器的第二集群网络的可达性；并且
在路由表中存储所述边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络。
6.如权利要求5所述的方法，还包括，向所述第二集群网络的标识出的顶层移动路由器发送指定所述网络拓扑模型的第三路由器通告消息。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
从其他移动路由器中的第二个接收第二边界路由器通告消息，所述第二边界路由器通告消息指定经由在所述第二边界路由器通告消息中指定的第二边界路由器的所述第二集群网络的可达性；并且
在所述路由表中存储所述第二边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络。
8.如权利要求7所述的方法，还包括选择所述边界路由器和所述第二边界路由器之一，以用于到达所述第二集群网络。
9.一种配置来用于在至少具有两个路由器的集群网络中建立通信的移动路由器，所述移动路由器包括：
用于在所述集群网络中检测包括源地址和树信息选项字段的路由器通告消息的装置，所述源地址指定发送了所述路由器通告消息的相应的路由器，所述树信息选项字段具有指定所述相应的路由器的网络拓扑模型的属性；
用于确定相对于标识出的优先权的所述网络拓扑模型的优先权的装置；
用于基于确定的所述网络拓扑模型的优先权，有选择地附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器的装置；
用于从第二集群网络检测新路由器的装置；和
用于向发送了所述路由器通告消息的所述路由器通告所述第二集群网络是可达的，使得能够在所述集群网络和所述第二集群网络之间通信的装置。
10.如权利要求9所述的移动路由器，还包括下述装置，所述装置用于响应于已附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器，向发送了所述路由器通告消息的所述路由器输出针对于所述网络拓扑模型的顶层移动路由器的树注册请求。
11.如权利要求10所述的移动路由器，还包括配置来用于存储与所述新路由器相关联的连接信息的集群网络路由表。
12.如权利要求11所述的移动路由器，其中，所述通告装置配置来用于针对于所述顶层移动路由器输出边界路由器通告消息，所述边界路由器通告消息指定用于所述边界路由器的树标识符，所述树标识符不同于用于所述网络拓扑模型的标识的相应的树标识符。
13.一种配置来用于在集群网络中建立通信的移动路由器，所述移动路由器包括：
用于通过下述操作来在所述集群网络中建立网络拓扑模型的装置：
(1)输出具有树信息选项字段的第一路由器通告消息，所述树信息选项字段指定所述移动路由器作为顶层移动路由器，并指定相应的偏好值，
(2)接收包括各个源路由路径和树信息选项字段的第二路由器通告消息，所述源路由路径用于发送了所述第二路由器通告消息的各个其他移动路由器，所述树信息选项字段指定所述路由器作为顶层移动路由器，和
(3)在路由表中存储用于所述其他移动路由器中的每个的所述源路由路径；
用于从所述其他移动路由器之一接收下述边界路由器通告消息的装置，所述边界路由器通告消息指定经由在所述边界路由器通告消息中指定的边界路由器的第二集群网络的可达性；和
用于在路由表中存储所述边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络的装置。
14.如权利要求13所述的移动路由器，还包括：用于向所述第二集群网络的标识出的顶层移动路由器发送指定所述网络拓扑模型的第三路由器通告消息的装置。
15.如权利要求14所述的移动路由器，其中：
所述接收装置被配置来用于从其他移动路由器中的第二个接收第二边界路由器通告消息，所述第二边界路由器通告消息指定经由在所述第二边界路由器通告消息中指定的第二边界路由器的所述第二集群网络的可达性；并且
所述存储装置被配置来用于在所述路由表中存储所述第二边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络。
16.如权利要求15所述的移动路由器，还包括用于选择所述边界路由器和所述第二边界路由器之一，以用于到达所述第二集群网络的装置。
17.一种配置来用于在至少具有两个路由器的集群网络中建立通信的移动路由器，所述移动路由器包括：
IP接口，配置来在所述集群网络中检测包括源地址和树信息选项字段的路由器通告消息，所述源地址指定发送了所述路由器通告消息的相应的路由器，所述树信息选项字段具有指定所述相应的路由器的网络拓扑模型的属性；
优先权确定资源，配置来确定相对于标识出的优先权的所述网络拓扑模型的优先权；
选择资源，配置来基于确定的所述网络拓扑模型的优先权，有选择地附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器；
前摄发现资源，配置来从第二集群网络检测新路由器；以及
路由器通告生成资源，配置来向发送了所述路由器通告消息的所述路由器通告所述第二集群网络是可达的，使得能够在所述集群网络和所述第二集群网络之间通信。
18.如权利要求17所述的移动路由器，还包括树注册资源，所述树注册资源配置来响应于已附接到发送了所述路由器通告消息的所述路由器，向发送了所述路由器通告消息的所述路由器输出针对于所述网络拓扑模型的顶层移动路由器的树注册请求。
19.如权利要求18所述的移动路由器，还包括配置来存储与所述新路由器相关联的连接信息的路由表。
20.如权利要求19所述的移动路由器，其中，所述移动路由器配置来向所述顶层移动路由器输出边界路由器通告消息，所述边界路由器通告消息指定用于所述边界路由器的树标识符，所述树标识符不同于用于所述网络拓扑模型的标识的相应的树标识符。
21.一种配置来在集群网络中建立通信的移动路由器，所述移动路由器包括：
路由器通告生成资源，配置来产生具有树信息选项字段的第一路由器通告消息，所述树信息选项字段指定所述移动路由器作为顶层移动路由器，并指定相应的偏好值；
IP接口，配置来接收包括各个源路由路径和树信息选项字段的第二路由器通告消息，所述源路由路径用于发送了所述第二路由器通告消息的各个其他移动路由器，所述树信息选项字段指定所述路由器作为顶层移动路由器；以及
路由表，配置来存储用于所述其他移动路由器中的每个的所述源路由路径；
所述IP接口配置来从所述其他移动路由器之一接收下述边界路由器通告消息，所述边界路由器通告消息指定经由在所述边界路由器通告消息中指定的边界路由器的第二集群网络的可达性；
所述移动路由器配置来在路由表中存储所述边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络。
22.如权利要求21所述的移动路由器，其中所述移动路由器配置来向所述第二集群网络的标识出的顶层移动路由器发送指定所述网络拓扑模型的第三路由器通告消息。
23.如权利要求22所述的移动路由器，其中：
所述IP接口配置来从其他移动路由器中的第二个接收第二边界路由器通告消息，所述第二边界路由器通告消息指定经由在所述第二边界路由器通告消息中指定的第二边界路由器的所述第二集群网络的可达性；并且
所述移动路由器配置来在所述路由表中存储所述第二边界路由器通告消息的所述源路由路径，以用于到达所述第二集群网络。
24.如权利要求23所述的移动路由器，其中所述移动路由器配置来选择所述边界路由器和所述第二边界路由器之一，以用于到达所述第二集群网络。
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