CN101102284A - 用于控制移动节点的层3切换的设备与方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制移动节点的层3切换的系统与方法。移动因特网协议网络包括：多个移动节点，适于向多个用户提供数据服务；多个路由器和切换控制系统，多个路由器适于在由多个路由器管理的多个基站的覆盖区域内，向多个移动节点中的若干个提供数据服务，并周期性地向切换控制系统报告多个基站和多个路由器的状态信息，切换控制系统适于接收多个基站和多个路由器的状态信息，以生成切换拓扑图，将多个移动节点中若干个的当前位置映射到切换拓扑图，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，并向多个移动节点中的若干个发送搜索到的多个目标路由器的状态信息。因此，L3切换时间可以被缩短到几十ms或更少，即使终端移动也可以实现无缝实时地多媒体服务。

Description

用于控制移动节点的层3切换的设备与方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制移动节点的层3(L3)切换的系统与方法。

背景技术

目前，因特网基于因特网协议版本4(IPv4)。在IPv4中，源节点将源地址和目的地址合并到一个分组内，以将该分组通过因特网发送到目的地。IPv4中使用的IP地址由32个比特组成，允许大约40亿台主机连接到因特网。然而，由于特殊地址的使用、子网、网络地址分配等，实际可以连接到因特网的主机数目受到了较大的限制。此外，随着因特网的扩张和多媒体业务的增长，移动通信终端、用户信息装置等以及计算机，都适于连接到因特网。由于可用的IPv4地址不足，大量的用户信息装置，包括移动通信终端、电视和冰箱，无法全部连接到因特网。通过使IPv4更高效，以解决可用IP地址不足的问题并实现高性能的因特网，已开发了IPv6技术。

因特网协议版本6(IPv6)基于128比特的地址体系，与32比特的IPv4相比提供了流畅的IP地址。由于128比特的地址体系增大了路由器用于确定路由的路由表中的内容量，搜索合适路由的时间增加了。幸好IPv6地址体系比IPv4地址体系具有更多的层，可以缩短搜索合适路由所用的时间。

利用先进的IPv6，可以提供高性能因特网，其有能力应对因特网业务的快速增长和多媒体业务的传播。同时，分配给主机的IP地址由网络标识符和主机标识符组成。网络标识符是用于识别主机所连接的网络的唯一信息，主机标识符是用于识别网络中的主机的唯一信息。已分配有IP地址的主机利用IP地址和传输层端口号生成套接字地址，并利用套接字地址与其它主机建立连接。

一旦一个主机(第一主机)连接到另一个主机(第二主机)，当连接被保持时，第一主机的IP地址应当保持不变。在移动的环境中，当连接到第二主机的第一主机移动到另一个网络时，必须改变网络标识符。这就改变了分配给第一主机的IP地址。由于IP地址的改变导致套接字地址改变，现有连接被释放。因此必须尝试重连接。

为了解决主机向另一个网络的移动所引起的连接释放问题，因特网工程任务组(IETF)提出移动IPv6(以下称为“MIPv6”)协议。即使移动节点(MN)移动到另一个网络，MIPv6协议也能够保持现有连接。换句话说，MIPv6协议提供了一种机制，即使因特网中连接到对应(correspondent)节点的移动节点移动到另一位置，和因特网上另一主机(“对应节点(CN)”)的连接也能保持不变。

同时，通信技术的发展包括建设无线网络，例如蜂窝网、无线LAN、Wibro网等等。无线网络使用户能够在无线环境下使用各种多媒体服务，例如因特网语音协议(VoIP)、视频电话、IP-TV、视频点播(VoD)。然而，如果服务基站由于用户在无线环境中的移动而发生改变，服务就被阻挡。因此，即使当用户移动时，也需要切换技术来提供无缝服务。切换可分成层2(L2)切换和层3(L3)切换。当用户移动到另一基站时发生L2切换，当用户移动到另一IP子网时发生L3切换。L2切换通过蜂窝网、无线LAN、Wibro网来进行，L3切换通过使用分配给用户的相同IP地址的上述移动IP(MIP)来进行。

MIPv6网络包括归属代理(HA)、MIPv6移动节点、多个路由器、基站、以及对应节点(CN)。移动节点是一种使用户能够接收因特网服务的终端，路由器将分组中继到移动节点。归属代理管理移动节点的IP地址，对应节点是因特网中为移动节点提供多媒体服务的任意主机。当移动节点移动到另一基站时发生切换。

为了描述MIPv6网络中的切换过程，假设移动节点从属于归属代理的第二基站移动到属于第二路由器的第三基站。首先，用作归属代理的第一路由器的覆盖区域内移动节点向对应节点发送数据并从对应节点接收数据。如果移动节点的用户从第一路由器的覆盖区域移动到第二路由器的覆盖区域，移动节点感测到第二基站的移动。这里，当移动到第二路由器的覆盖区域时，移动节点通过已有的接入到达检查来感测在L3状态下的移动。

在意识到L3切换的必要性后，移动节点向第二路由器发送路由器邀请(RS)消息。当接收到RS消息时，第二路由器生成包含其自身前缀信息之类信息的路由通告(RA)消息，并将其发送到移动节点。响应路由通告消息，移动节点提取前缀信息并生成其自身的转发地址(CoA，Care-of-Address)。

移动节点向归属代理发送绑定更新(BU)消息，报告预先生成的转发地址。归属代理把绑定更新(BU)消息中包含的转发地址注册到其数据库中，并通过向移动节点发送绑定更新肯定应答消息来进行响应。

在完成绑定更新过程后，对应节点还通过归属代理向移动节点发送数据。归属代理将来自对应节点的数据封装成移动节点的新转发地址，并将其隧穿(tunnel)到移动节点。

同时，移动节点可以通过第二路由器向对应节点发送数据。然而，因为路由器最优化，移动节点执行与对应节点的绑定更新过程，从而去除了隧道处理。通过交换绑定更新消息和绑定更新肯定应答消息来执行这种绑定更新过程。在绑定更新后，移动节点和对应节点直接通信据，而不通过归属代理。

L3切换过程包括移动感测过程、转发地址生成过程和绑定更新过程。移动感测过程费时300ms，转发地址生成过程费时约1秒。最后，绑定更新过程费时10ms。

如上所述，在MIPv6中，L3切换发生在L2切换后，L3切换可费时1.3秒或更多。因此，必须缩短转发地址生成时间，这段时间大约需要1秒，占用了切换的大部分时间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种切换控制系统和方法，通过预先搜索移动节点可能移动到的路由器，并通过组合路由器地址和移动节点地址来生成转发地址(CoA)，使得移动节点能够更快地切换。

根据本发明的一个方面，提供了一种移动因特网协议(MIP)网络，包括：适于向多个用户提供数据服务的多个移动节点、多个路由器和切换控制系统，多个路由器适于在多个路由器管理的多个基站的覆盖区域内，为多个移动节点中的若干个提供数据服务，并周期性地向切换控制系统报告多个基站和多个路由器的状态信息，切换控制系统适于接收多个基站和多个路由器的状态信息以产生切换拓扑图，从而将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，并向多个移动节点中的若干个发送搜索到的多个目标路由器的状态信息。

多个路由器的状态信息可以包括多个路由器的ID、多个路由器的接口信息、多个路由器的前缀、属于多个路由器中的若干个的多个基站的ID、多个基站的位置信息以及多个基站的覆盖范围信息之一。此外，切换控制系统还适于将多个目标路由器中的若干个的前缀信息和多个移动节点中的若干个的介质访问控制(MAC)地址进行组合，以生成候选转发地址，并将所生成的候选转发地址发送到多个移动节点中的若干个。多个移动节点中的每一个适于执行层2(L2)切换，然后将其因特网协议(IP)地址设置为从切换控制系统接收到的候选转发地址。切换控制系统还适于在生成候选转发地址后，向多个移动节点发送候选转发地址，并检查候选转发地址相对于搜索到的多个目标路由器是否为副本。切换控制系统还适于向多个目标路由器发送包含候选转发地址的副本地址检测(DAD)请求消息，其中候选转发地址用于检查候选转发地址是否是副本。多个路由器中的每一个适于向属于所述多个路由器中的每一个的多个基站发送邻节点邀请消息，以便检查包含在DAD请求消息中的候选转发地址是否为副本，并检查是否接收到作为响应的邻节点通告消息。切换控制系统还适于将多个路由器的前缀和任意地址进行组合，以再次重新生成候选转发地址，并在重新生成的候选转发地址为副本时，将这些重新生成的候选转发地址发送到多个移动节点。该切换控制系统还适于针对多个基站中的每一个所支持的每个MIP版本来生成切换拓扑图。切换控制系统还适于检查多个移动节点中的每一个支持的MIP版本，并将多个移动节点中的每一个的当前位置映射到与多个移动节点中的若干个所支持的MIP版本相对应的切换拓扑图上，以便搜索多个目标路由器。

根据本发明的另一方面，提供了一种切换控制系统，包括：拓扑发现模块，适于收集多个路由器和多个基站的拓扑信息；和切换管理模块，适于利用多个路由器和多个基站的拓扑信息来生成切换拓扑图，在将多个移动节点的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，并向多个移动节点发送搜索到的多个目标路由器的状态信息。

所述系统还包括切换拓扑表，包括从包括以下内容的组中选择的至少一个要素：多个路由器的ID、多个路由器的接口信息、多个路由器的前缀、属于多个路由器中的若干个的多个基站的ID、多个基站的位置信息以及多个基站的覆盖范围信息。所述系统还包括转发地址表，包括从包括以下内容的组中选择的至少一个要素：多个移动节点的介质访问控制MAC地址、多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个基站的ID、候选转发地址、冲突转发地址和条目截止时间。切换管理模块还适于响应拓扑请求信息，向多个移动节点发送多个拓扑响应消息，以请求多个目标路由器和多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个基站的信息，多个拓扑响应消息包括多个目标路由器的ID、候选转发地址和候选转发地址副本信息。所述系统还包括副本地址检测(DAD)处理模块，适于请求多个目标路由器中的若干个检查候选转发地址是否为副本。所述系统还适于针对多个基站中的若干个所支持的每个移动因特网协议(MIP)版本，来生成切换拓扑图。切换管理模块还适于检查多个移动节点中的若干个所支持的MIP版本，并将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到与多个移动节点中的若干个所支持的MIP版本相对应的切换拓扑图上，以搜索多个目标路由器。

根据本发明的另一方面，提供了一种路由器，包括：网络接口模块，适于通过IP网络与多个网络组件进行通信；拓扑信息收集模块，适于收集路由器所管理的多个基站的拓扑信息；和副本地址检查模块，适于通过网络接口模块向路由器管理的多个基站发送包含候选转发地址信息的邻节点邀请消息，并基于是否接收到作为所述邻节点邀请消息的响应的邻节点通告消息，确定候选转发地址信息是否为副本。副本地址检查模块还适于在接收到邻节点通告消息时，确定候选转发地址信息是否为副本。所述路由器还包括候选转发地址表，适于存储从包括转发地址条目ID、候选转发地址和截止时间的组中选择的至少一个要素。

根据本发明的另一方面，提供了一种移动节点，包括：切换拓扑请求单元，适于从切换控制系统请求候选转发地址和多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器的信息；层2(L2)触发感测单元，适于当多个移动节点中的若干个移动到多个目标路由器中的若干个时，感测L2切换的终止；转发地址CoA设置单元，适于在L2触发感测单元感测到L2切换的终止时，将多个移动节点中的若干个的IP地址设置为从切换管理系统接收到的候选转发地址。所述移动节点还包括绑定更新单元，适于在IP地址被设置为候选转发地址后，执行与对应节点的绑定更新。切换拓扑请求单元还适于在请求多个目标路由器和候选转发地址的信息时，向切换控制系统发送所期望的移动因特网协议MIP版本。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：基于多个路由器和属于多个路由器中的若干个的基站的状态信息，切换控制系统生成切换拓扑图；请求切换控制系统提供多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器的信息；切换控制系统将所述多个移动节点中的若干个的当前位置映射到切换拓扑图，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器；和向所述多个移动节点中的若干个发送搜索到的目标路由器的状态信息。

多个路由器的状态信息可以是多个路由器的ID、多个路由器的接口信息、多个路由器的前缀、属于多个路由器中的相应若干个的多个基站的ID、多个基站的位置信息、多个基站的覆盖范围信息之一。切换控制系统将多个移动节点的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，以及向多个移动节点发送搜索到的多个目标路由器的状态信息的步骤包括：将多个目标路由器的前缀信息和多个移动节点的介质访问控制(MAC)地址组合，以生成候选转发地址；以及向多个移动节点发送生成的候选转发地址。所述方法还包括：多个移动节点进行层2(L2)切换，然后将各自的IP地址设置为从切换控制系统接收到的候选转发地址。所述方法还包括：切换控制系统生成候选转发地址，并检查候选转发地址相对于搜索到的多个目标路由器是否为副本。切换控制系统生成候选转发地址，以及相对于搜索到的多个目标路由器检查候选转发地址是否为副本的步骤包括：切换控制系统向多个目标路由器中的每一个发送包含候选转发地址的副本地址检测(DAD)请求消息，多个目标路由器中的每一个针对候选转发地址向属于多个路由器中的若干个的多个基站发送邻节点邀请消息；以及多个目标路由器基于是否从多个基站接收到了邻节点通告消息，检查候选转发地址是否为副本。多个目标路由器基于是否从多个基站接收到邻节点通告消息，检查候选转发地址是否为副本的步骤包括：当在周期时间期间接收到邻节点通告消息时，目标路由器确定候选转发地址为副本。所述方法还包括：如果候选转发地址是副本，多个目标路由器将多个目标路由器中的若干个前缀和任意IP地址组合，再次重新生成候选转发地址，并将这些重新生成的候选转发地址发送到切换控制系统。切换控制系统接收多个路由器和属于多个路由器中的若干个的多个基站的状态信息，生成切换拓扑图的步骤包括：针对每个移动因特网协议(MIP)版本，生成表示多个基站的覆盖区域的切换拓扑图。搜索多个目标路由器的步骤包括：检查多个移动节点中的若干个支持的MIP版本和多个移动节点中的若干个的当前位置；和相应于多个移动节点所支持的MIP版本，将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个目标路由器。

附图说明

当结合附图进行考虑时，通过参考下文详细的描述，本发明更完整的理解及其所附的优点更加显而易见，并且更易于理解，其中附图中同样的附图标记代表相同或相似的组件，图中：

图1是示出了MIPv6网络的框图；

图2是示出了MIPv6网络中切换过程的流程图；

图3示出了图2中MIPv6网络的切换时间；

图4是示出了本发明典型实施例的MIPv6网络的框图；

图5是示出了图4所示根据本发明典型实施例的切换控制系统的框图；

图6是示出了本发明中切换控制系统中收集切换拓扑信息过程的流程图；

图7示出了根据本发明由切换管理模块管理的切换拓扑图；

图8是示出了使用根据本发明另一典型实施例的切换控制系统进行切换的流程图；

图9是示出了根据本发明另一典型实施例用于执行副本地址检查过程的网络的框图；

图10是示出了使用图9中的切换控制系统执行副本地址检查过程的流程图；

图11是示出了根据本发明另一典型实施例的路由器的结构的框图；

图12是示出了图11所示路由器中的副本地址检查过程的流程图；

图13是根据本发明另一典型实施例的移动节点的结构的框图；

图14是示出了图13所示移动节点的L3切换的流程图；

图15示出了根据本发明的切换控制系统中的切换时间；

图16是示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv4和MIPv6组合网络的框图；

图17是示出了根据本发明另一典型实施例的切换控制系统的框图；

图18是示出了根据本发明另一典型实施例的切换控制系统收集切换拓扑信息过程的流程图；

图19A示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv4切换拓扑图；

图19B示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv6切换拓扑图；

图20是根据本发明另一典型实施例使用切换控制系统进行MIPv4切换的流程图；和

图21示出了根据本发明另一典型实施例的切换控制系统中的切换时间。

具体实施方式

现在转向图1，图1是示出了MIPv6网络的框图。参照图1，MIPv6网络包括归属代理(HA)2、MIPv6移动节点1、多个路由器2和3、基站5至8、对应节点(CN)4。移动节点1是一种使用户能够接收因特网服务的终端，路由器2和3将分组中继到移动节点1。归属代理2管理移动节点1的地址，对应节点4是因特网上向移动节点提供多媒体服务的任意主机。如图1所示，当移动节点移动到另一基站时发生切换。

现在转向图2，图2是MIPv6网络的切换过程的流程图。假设移动节点1从属于归属代理2的第二基站6移动到属于第二路由器3的第三基站7。

首先，在用作归属代理的第一路由器2的覆盖区域内，移动节点1向对应节点4发送数据并从对应节点4接收数据(S201)。如果移动节点1的用户从第一路由器2的覆盖区域移动到第二路由器3的覆盖区域(S202)，移动节点1感测到第三基站7的移动(S203)。此时，当移动到第二路由器3的覆盖区域内时，移动节点1通过已有的接入到达检查，感测到L3状态下的移动。

意识到必须进行L3切换后，移动节点1向第二路由器3发送路由邀请(RS)消息(S204)。当接收到RS消息时，第二路由器3生成包含其前缀信息之类信息的路由通告(RA)消息，并将其发送到移动节点1(S205)。响应路由通告消息，移动节点1提取前缀信息并生成其自身的转发地址(CoA)(S206)。

移动节点1向归属代理2发送绑定更新(BU)消息，报告S206中生成的转发地址(S207)。归属代理2把绑定更新(BU)消息中的转发地址注册到其数据库中，并通过向移动节点1发送绑定更新肯定应答消息来进行响应(S208)。

在执行绑定更新过程(S207和S208)后，对应节点4还通过归属代理2向移动节点1发送数据(S209)。归属代理2将来自对应节点4的数据封装到移动节点1的新转发地址，并将其隧穿到移动节点1(S210)。

同时，移动节点1可以通过第二路由器3向对应节点4发送数据(S211)。然而，因为路由器最优化，移动节点1进行与对应节点4的绑定更新过程以去除S210中的隧道处理(S212)。通过交换S207中的绑定更新消息和S208中的绑定更新肯定应答消息来执行这种绑定更新过程。在绑定更新后，移动节点1和对应节点4直接通信数据，而不通过归属代理2(S213)。

图3示出了图2的MIPv6网络中实现切换过程所花费的时间。参照图3，L3切换过程包括移动感测过程、转发地址生成过程和绑定更新过程。移动感测过程费时300ms，转发地址生成过程费时1秒。最后，绑定更新过程费时10ms。

如上所述，在MIPv6中，L3切换发生在L2切换后，并且L3切换可费时1.3秒或更多。因此，必须缩短转发地址生成时间，这段时间大约需要1秒，占用了实现切换的大部分时间。

图4是示出了根据本发明典型实施例的MIPv6网络的框图。参照图4，MIPv6网络包括：包含L2交换机和L3交换机的IP网络；用作归属代理的第一路由器20；第二路由器30；多个无线基站21、22、31和32；移动节点10；对应节点40；切换控制系统50。

这里，可以修改所示的除切换控制系统50之外的任何组件的拓扑。例如，归属代理20可以设置与如图4所示不同的位置。由于图4所示的路由器、基站、移动节点、对应节点的基本操作与图1的MIPv6网络中的相似，这里就不再详述。

图5是示出了根据本发明实施例的图4的网络中切换控制系统40的框图。切换控制系统50可以包括网络接口模块(NIM)51、拓扑发现模块(TDM)52、切换管理模块(HMM)53、副本地址检测(DAD)处理模块(DPM)54。网络接口模块51执行与网络设备的连接。网络接口模块51可以使用如SNMP、CLI、TCP/IP之类的协议向网络设备发出控制命令，向网络设备发送数据并从网络设备接收数据。拓扑发现模块52收集并管理IP网络和无线网络的拓扑信息。拓扑发现模块52可以通过网络接口模块51和网络设备通信，获取拓扑信息。拓扑发现模块52可以存储并管理独立的网络拓扑表(未示出)中的信息。

切换管理模块53针对移动节点10的切换建立并管理拓扑，DAD处理模块54执行DAD处理过程，以检查移动节点10预生成的转发地址是否为副本。然而，本发明的目的是通过预生成转发地址来减少切换时间。DAD处理模块54是更有效地减少切换时间的组件，而并非必要的。

以下将说明图4所示MIPv6网络的各个组件的操作。拓扑发现模块52通过如SNMP的网络接口模块51的协议，周期性地收集第一、第二路由器20和30、基站21、22、31和32的信息。拓扑发现模块52可以收集IP网络的拓扑以用于网络管理。以这种方式收集网络拓扑后，拓扑发现模块52建立网络拓扑表，并仅将与切换相关的路由器和基站的信息发送到切换管理模块53。

切换管理模块53建立如表1所示的切换拓扑表。如表1所示，切换拓扑表包括路由器信息(路由器ID)、路由器接口信息(路由器接口ID)、IPv6前缀信息、基站ID、基站位置、基站覆盖范围等。当然，切换拓扑表还可以包括包含在切换确定算法等内的信息。这里描述收集切换拓扑信息时组件之间的数据流。

[表1]

路由器ID	接口ID	前缀	基站ID	坐标	覆盖范围	其它
							路由器1(HA)	if1	pf1	基站1	(x1，y1)	K1	-
基站2	(x2，y2)	K2	-
				路由器2(访问)	if2	pf2				基站3	(x3，y3)	K3	-
基站4	(x4，y4)	K4	-

图6是示出了本发明的切换控制系统中收集切换拓扑信息过程的流程图。图6中切换拓扑信息收集由切换控制系统50预先完成，因此预先执行由于移动节点10移动所引起的L3切换。

首先，切换控制系统50的拓扑发现模块52从IP网络的多个路由器中收集拓扑信息(S601和S602)。在这种情况下，拓扑发现模块52可以使用如SNMP、CLI、TCP/IP等之类的协议。拓扑发现模块52可以利用收集到的拓扑信息建立用于整个网络的拓扑表(S603)。

拓扑发现模块52向切换控制系统50的切换管理模块53发送切换相关拓扑信息(S604)。切换相关信息包括路由器ID、前缀、接口信息、基站信息等。切换管理模块53利用接收到的切换拓扑信息生成切换拓扑表(S605)。

仅一次迭代之后，没有结束这些处理(S601到S605)。相反，为了应对路由器、基站等拓扑的变化，切换控制系统周期性地执行切换拓扑信息收集过程(S606)。

建立切换拓扑表后，切换管理模块53形成切换拓扑图。切换拓扑图包括基站的位置坐标、覆盖范围等。

切换拓扑图用于切换控制系统50定位移动节点10所处的基站，并搜索移动节点10可能移动到的相邻基站。具体地，切换控制系统50确定与移动节点10所处基站具有重叠的覆盖的相邻基站，是移动节点10可能移动到的基站，并且还向终端提供每个基站的信息。此外，由于周期性地执行切换控制系统50的网络拓扑收集过程，即使网络拓扑进行了修改，切换控制系统50也可以更新切换拓扑图。以下将更详细地说明由切换管理模块53形成的切换拓扑图。

图7示出了根据本发明的切换管理模块管理的切换拓扑图。图5的切换管理模块53参照表1中的基站ID、每个基站ID的位置坐标和覆盖，来绘制每个基站的覆盖区域。通过绘制每个基站的覆盖区域来获得图7的切换拓扑图。

例如，为了绘制第一基站21的图，切换管理模块53将第一基站21的坐标识别为(x1，y1)。切换管理模块53在坐标(x1，y1)处标记一个点，并指示这个点表示第一基站21。

切换管理模块53还检查第一基站21的覆盖范围是K1。切换管理模块53以第一基站21的坐标(x1，y1)为圆心，以K1为半径画圆。切换管理模块53在第二、第三和第四基站22、31和32上重复进行相同的工作，结果形成如图7所示的切换拓扑图。

使用切换拓扑图，切换管理模块53可以检查移动节点10可能移动到的区域。例如，阴影区域A1是移动节点10可能从第一基站21移动到第三基站31的区域。

已经描述了一种利用基站的坐标和覆盖范围信息简单形成切换拓扑图的方法。然而，本发明并不局限于这种拓扑图形成方法。形成切换拓扑图可以考虑周围建筑、环境之类的信息。如前所述，表1中的切换拓扑图可以包括这些信息。

图8是示出了根据本发明另一典型实施例的切换控制系统的切换处理的流程图。图4的移动节点10执行和第一基站21的初始连接过程(S801)。当连接建立后，移动节点10开始向对应节点40发送数据，并从对应节点40接收数据(S802)。移动节点10向切换控制系统发送切换拓扑请求消息，以获取移动节点10可能移动到的周围节点的信息、前缀信息等(S803)。切换拓扑请求消息包括移动节点10的MAC地址、移动节点10所连接的基站的ID等。

当接收到切换拓扑请求信息时，切换控制系统50的切换管理模块53在图7所示的切换拓扑图中识别移动节点10的位置，并搜索移动节点可能移动到的候选路由器的坐标(S804)。切换管理模块53从表1的切换拓扑表中提取基站的前缀信息、用于副本地址检查的路由器地址、路由器的接口信息等。

例如，参照图4的MIP网络，移动节点10可能切换到的基站是第二基站22和第三基站31。然而，如果移动节点10处于图7的A1区域内，则切换管理模块53选择第三基站31作为候选路由器。选择候选路由器后，切换管理模块53提取第三基站31的前缀信息等。

这里，切换管理模块53生成候选转发地址，并请求DAD处理模块54检查候选转发地址是否为副本(S805)。切换管理模块53可以将搜索到的路由器的前缀和移动节点10的MAC地址组合，以生成候选转发地址。切换管理模块53提供用于副本检查的候选转发地址(CoA)、用于执行副本地址检查的路由器的ID、路由器的接口信息(接口ID)等。

然后，DAD处理模块54向切换管理模块53所请求的路由器和接口发送DAD请求消息(S806)。DAD请求消息包括用于副本检查的转发地址(CoA)、进行副本地址检查的路由器的接口信息(I/F ID)等。

在示例中，DAD处理模块向第三基站发送DAD请求消息。响应DAD请求消息，第二路由器30进行副本地址检查处理(S807)。参照图10，将更详细地说明副本地址检查过程。

在完成副本地址检查过程后，第二路由器30生成并更新候选转发地址表(S808)。候选转发地址表使路由器能够管理将要移动的移动节点的候选转发地址，并如表2所示构成。

[表2]

CoA条目ID

候选CoA

截止时间

1	pf1::X	t1
			2	pf2::Y	t2
3	pf1::Z	t3
			4	pf3::K	t4
5	pf4::P	t5
			6	pf3::H	t6

如表2所示，候选转发地址(CoA)表包括候选地址条目ID、候选转发地址和截止时间。当在截止时间内没有收到用于转发地址的DAD请求消息时，DAD处理模块54从候选转发地址表中删除转发地址条目。这是因为移动节点10移动到其它位置，而不可能再移动到该路由器。此外，当新连接的移动节点的地址与候选地址表中的转发地址相同时，路由器从转发地址表中删除转发地址条目。

通过上述处理更新转发地址表后，第二路由器30向切换控制系统50中的DAD处理模块54发送DAD响应消息(S809)。DAD响应消息包括候选转发地址、路由器接口ID、副本地址检查结果。

响应DAD响应消息，DAD处理模块54向切换管理模块53发送DAD结果(S810)。如果没有发现副本地址，DAD处理模块54向切换管理模块53发送DAD结果，该结果包括DAD请求ID和表示没有副本地址的标志等。如果发现了副本地址，DAD处理模块54向切换管理模块53发送DAD结果，该结果包括DAD请求ID、表示存在副本地址的标志、候选转发地址等。

当接收到DAD结果时，切换管理模块53向移动节点10发送切换拓扑响应消息，该消息包括候选基站的ID、前缀、副本地址检查结果、候选转发地址等(S811)。根据图4中的网络，移动节点10从切换拓扑响应消息中识别移动节点10可以移动到的基站是第三基站，所连接的路由器的前缀是pf2，并且没有终端使用地址pf2::MAC1。

由于移动节点10当前连接的路由器的前缀是pf1，移动节点可能移动到的基站所连接的路由器的前缀是pf2，移动节点10预先进行移动感测，以检查是否需要L3切换(S812)。移动节点10可以利用切换拓扑响应消息内包含的信息，预先生成pf2::MAC1的转发地址(CoA)(S812)。由于对于这个转发地址的副本地址检查已经完成，就不需要额外的副本地址检查。与图1的MIPv6不同，这减少了移动感测、转发地址生成和副本地址检查过程所花费的时间。因此，L3的切换时间能大大缩短。

即使执行上述过程后，移动节点10也在预定的时间段T1内向切换管理模块53发送切换拓扑请求消息(S813)。通过周期性的副本地址检查，可应对拓扑变化并防止地址冲突。

以下将说明移动节点实际执行的L3切换过程。移动节点10的L2向L3和更上层发送L2切换发起触发，以表示发起切换(S815)。响应触发，移动节点10准备L3切换。进入第三基站31的覆盖区域时，移动节点10进行L2切换(S817)。在L2切换完成后，移动节点10的L2向L3和更上层发送L2切换结束触发信号(S818)。

响应L2切换结束触发信号，移动节点10将其转发地址(CoA)设置为pf2::MAC1(S819)，并向归属代理20发送绑定更新消息(S820)。当然，归属代理20响应绑定更新消息向移动节点10发送绑定更新肯定应答消息(S821)。由于移动节点10和对应节点40之间的绑定过程还没有完成，来自对应节点40的数据由归属代理20进行封装，并隧穿到移动节点10(S822)。

同时，移动节点10通过第三基站向对应节点40发送数据(S823)。在通过向对应节点40发送绑定更新消息来完成和对应节点40的绑定过程(S824)之后，移动节点10可以直接向对应节点40发送数据，并接收来自对应节点40的数据(S825)。

图9是示出了根据本发明另一个典型实施例用于执行副本地址检查过程的网络的框图。图5的DAD处理模块54检查由切换管理模块53生成的候选转发地址是否为副本。检查候选转发地址是否为副本的过程将参照图9的网络进行说明。

图9的网络包括：切换控制系统50；对应节点40；移动节点10；第一、第二和第三路由器60至62；属于路由器的基站63至68。在本实施例中，假设移动节点10连接到第三基站65，并且根据检查切换拓扑的结果，移动节点10可能移动到第二基站64和第五基站67。

图10是示出了副本地址检查过程的流程图，该过程利用了图9网络中的切换控制系统。和处理S803相似，移动节点10向切换管理模块53发送切换拓扑请求消息(S1001)。切换管理模块53从切换拓扑表中搜索移动节点10可能移动到的候选路由器(S1002)。通过这个过程，切换管理模块53识别出移动节点10可能移动到的基站是第二基站64和第五基站67。如S805步骤所述，切换管理模块53生成候选转发地址，并请求DAD处理模块54检查候选转发地址是否为副本(S1003)。在这种情况下，切换管理模块53提供候选转发地址，该候选转发地址是候选路由器的前缀、移动节点10的MAC地址、路由器ID和接口信息的组合。在本实施例中，切换管理模块53提供[pf1::MAC1，路由器1，if1]和[pf3::MAC1，路由器3，if3]。DAD处理模块54发送DAD请求消息，要求第一和第三路由器60和62检查候选转发地址是否副本(S1004和S1008)。

首先，第一路由器60的副本地址检查过程如下所述。第一路由器60向连接到第一基站63和第二基站64的移动节点10发送邻节点邀请消息(S1005)。如果在预定时间内没有接收到邻节点通告消息，则第一路由器60确定地址pf1::MAC1在其接口上没有冲突。因此，第一路由器60按原样保持候选转发地址表中的转发地址条目，并更新截止时间(S1006)。第一路由器60还向DAD处理模块发送DAD响应消息来指示pf1::MAC1、if1和无副本地址(S1007)。

与第一路由器60相似，第三路由器62向连接到第五基站67和第六基站68的终端发送邻节点邀请消息(S1009)。当接收到来自第五基站67的邻节点通告消息时(S1010)，第三路由器62识别出在连接到第五基站67的终端中，有一个终端在使用pf3::MAC1地址。据此，第三路由器62从候选转发地址表中删除pf3::MAC1条目(S1011)。然后，第三路由器62向DAD处理模块54发送DAD响应消息，以便指示pf3::MAC1、if3和副本地址(S1012)。

当接收到指示地址冲突的消息时，DAD处理模块54确定候选转发地址，并将其添加到候选转发地址表以生成移动节点10的转发地址(CoA)(S1013)。在上述示例中，当移动节点移动到没有发现副本地址的第一路由器，DAD处理模块54确定pf1::MAC1为候选转发地址。另一方面，当移动节点移动到没有发现副本地址的第三路由器时，DAD处理模块54可以确定pf3::X为候选转发地址。

表3示出了DAD处理模块54利用候选转发地址生成的转发地址表的示例。

[表3]

推荐的CoA ID	MN MAC	基站ID	冲突的CoA	推荐的CoA	截止时间
						1	MAC1	A1	pf1::MAC1	pf1::MAC1	t1
2	MAC2	A3	pf2::MAC2	pf2::A	t2
						3	MAC3	A5	pf1::MAC3	pf1::B	t3
4	MAC1	A6	pf3::MAC1	pf3::X	t4
						5	MAC5	A5	pf4::MAC5	pf4::Y	t5
6	MAC7	A2	pf3::MAC7	Pf3::Z	t6

如表3所示，候选转发地址表包括移动节点的MAC地址、移动节点可能移动到的基站的ID、冲突转发地址、候选转发地址和条目截止时间。

当从切换管理模块53接收到用于副本地址检查的请求时，DAD处理模块54向切换管理模块53返回处理结果[请求ID＝第一路由器，DAD结果＝无副本地址，候选转发地址＝空]和[请求ID＝第三路由器，DAD结果＝副本地址，候选转发地址＝pf3::X](S1014)。

响应处理结果，切换管理模块53向移动节点10发送切换拓扑响应消息，以指示[A2，pf1，无副本地址，空]和[A5，pf3，副本地址，pf3::X](S1015)。当接收到切换拓扑响应消息时，移动节点10生成pf1::MAC1作为相对于第二基站64的候选转发地址，并将切换控制系统推荐的pf3::X，作为与第五基站67有关的候选转发地址(S1016)。通过这些处理，移动节点预先完成移动感测和转发地址生成。

切换控制系统50的DAD处理模块54推荐的候选转发地址pf3::X还没有进行地址复本的检查。这可以通过以下步骤解决：

与S813步骤相似，移动节点10在时间段T1内向切换管理模块53发送切换拓扑请求消息(S1017)。切换管理模块53搜索候选基站(S1018)并向DAD处理模块54发送DAD过程请求消息(S1019)。DAD处理模块54从表3的候选转发地址表中搜索候选转发地址(S1020)。参照候选转发地址表，pf3::MAC1被存储为相对于第一路由器60的候选转发地址，pf3::X被存储为相对于第三路由器62的候选转发地址。DAD处理模块54向第一和第三路由器60和62发送副本地址请求消息，检查pf3::MAC1和pf3::X是否被复制(S1021和S1022)。

DAD处理模块54从第一和第三路由器60和62接收利用邻节点邀请消息和对应响应消息反复进行副本地址检查步骤的结果，并将结果发送给移动节点10。由于这些处理和上述处理S1006、S1007、S1009至S1015一样，这里就不再详细描述。通过这些周期性进行的处理，切换控制系统可以检查任意生成的pf3::X是否为副本。

移动节点10可以通过将候选转发地址并入到切换拓扑请求信息中来进行副本地址检查过程。切换管理模块53请求DAD处理模块54检查移动节点10发送的切换拓扑请求消息中存储的候选转发地址是否是副本。DAD处理模块54检查转发地址是否是副本。在这种情况下，DAD处理模块54不必根据表3检查移动节点10的地址和候选转发地址之间的映射关系。

参照图10来更详细地说明图8中的步骤S803至S814。如果在截止时间内没有接收到来自切换管理模块53的检查转发地址是否是副本的请求，DAD处理模块54删除相关条目。

已经描述了根据本发明利用切换控制系统50来控制切换的方法。以下将描述根据本发明另一方面的路由器和移动节点的结构和操作。

图11是示出了根据本发明另一典型实施例的路由器的结构框图。参照图11，路由器70包括网络接口模块71、拓扑信息收集模块72、副本地址检查模块73和候选转发地址表74。

网络接口模块71用于与网络设备的连接。网络接口模块71通过如SNMP、CLI和TCP/IP之类的协议，向网络设备发出控制命令并发送和接收数据。路由器70通过网络接口模块71，向基站或切换控制系统50发送数据，并从基站或切换控制系统50接收数据。

拓扑信息收集模块72收集属于路由器的基站的拓扑信息。当从切换控制系统50接收到拓扑信息请求时，拓扑信息收集模块72控制网络接口模块71和基站通信并获取信息。

根据步骤S806，副本地址检查模块73利用从切换控制系统50接收到的DAD请求消息中包含的信息，控制副本地址检查过程。在完成副本地址检查过程后，副本地址检查模块73更新候选转发地址表74并同时向切换控制系统50返回DAD响应消息。当然，当在利用计时器(未示出)测量的预定的时间内没有接收到DAD请求消息时，副本地址检查模块73删除与候选转发地址相对应的条目。

图12是示出了图11所示路由器中检查副本地址过程的流程图。首先，路由器确定是否接收到来自切换控制系统50的DAD请求消息(S1201)。路由器的副本地址检查模块73从DAD请求消息中提取候选转发地址(CoA)和接口ID(I/F ID)，并将它们发送给网络接口模块71(S1202)。

网络接口模块71针对接收到的候选转发地址向连接到接口的基站发送邻节点邀请消息(S1203)。副本地址检查模块73检查是否接收到作为邻节点邀请消息的响应的邻节点通告消息(S1204)。

如果接收到邻节点通告消息，副本地址检查模块73检查转发地址是否预存储在候选转发地址表74内，并删除相关条目(S1205)。同时，如果在预定时间段内没有接收到邻节点通告消息，副本地址检查模块73更新候选转发地址表74(S1206)。具体地，当存在转发地址条目时，副本地址检查模块73更新截止时间，当不存在转发地址条目时，注册新条目。然后，副本地址检查模块73向切换控制系统50返回DAD响应消息，终止副本地址检查过程，该响应消息中包括指示候选转发地址是否是副本的信息(S1207)。

图13是示出了根据本发明另一典型实施例的移动节点80的结构的框图。如图13所示，移动节点80可以包括L2和L3切换模块82和83、以及网络接口模块81。当然，移动节点80可以包括用户接口、应用程序等，以便向用户提供无线服务。然而，图13中只示出了移动节点80的切换相关组件。

网络接口模块81用于和基站的通信。L2和L3切换模块82和83分别进行L2切换和L3切换。具体地，L3切换模块83可以包括CoA设置单元84、L2触发感测单元85、切换拓扑请求单元86和绑定更新单元87。L2触发感测单元85感测L2切换的终止时间。当感测到来自L2切换模块82的L2切换结束触发信号时，开始进行L3切换。

切换拓扑请求单元86向切换控制系统50发送切换拓扑请求消息以进行L3切换，并从切换控制系统50接收响应。该响应包括候选转发地址。CoA设置单元84利用候选转发地址迅速进行L3切换。当CoA设置单元84改变了移动节点80的L3地址时，绑定更新单元87进行与基站和对应节点的绑定更新过程。

图14是示出了图13中所示的移动节点的L3切换的流程图。移动节点80可以向用户提供服务并移动(S1401)。切换拓扑请求单元86向切换控制系统50发送切换拓扑请求消息(S1402)，并接收包含候选转发地址的响应(S1403)。这使得移动节点80能够预先感测到它自身的移动，并确认要使用的转发地址(S1404)。

此时，移动节点80移动到新路由器的覆盖区域，进行L2切换(S1405)。L2触发感测单元85感测到表示L2切换终止的触发信号(S1406)。在S1407步骤中，当感测到L2切换结束触发信号时，CoA设置单元84将移动节点80的地址转换为确认的转发地址。

然后，移动节点的绑定更新单元87进行与对应节点的绑定更新(S1408)。执行与对应节点的绑定更新过程后，移动节点和对应节点之间直接发送和接收数据(S1409)。

图15示出了根据本发明的切换控制系统的切换时间。利用上述切换控制系统，移动节点预先进行移动感测、转发地址生成和副本地址检查过程。进行L2切换时，移动节点预先准备L3切换，将移动节点的IP地址设置为预生成的转发地址，并向归属代理和对应节点发送绑定更新消息。如图15所示，实验结果表明L3切换时间缩短到几十ms或更少，该时间在图1的MIPv6中为1.3秒以上。

图16是示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv4和MIPv6组合网络的结构的框图。参照图16，组合网络可以包括IPv4/IPv6核心网络、多个IPv4路由器114和115、多个IPv6路由器111和112、IPv4/IPv6路由器113、多个无线基站121至130、MIPv4移动节点101、MIPv4对应节点140、以及切换控制系统150。可以理解的是，除了切换控制系统150之外任意组件的拓扑都可以修改。例如，MIPv4归属代理和MIPv6归属代理可以设置在与图16所示不同的其它地方。IPv6路由器111和112可支持MIPv6功能，IPv4路由器114和115可用作MIPv4归属代理和MIPv4外地代理。IPv4/IPv6路由器113支持MIPv4和MIPv6功能

图17是示出了本发明图16的切换控制系统150的框图。切换控制系统150包括网络接口模块151、拓扑发现模块152、MIPv4切换管理模块153、MIPv6切换管理模块154和DAD处理模块155。图17所示的切换控制系统150和图5的切换控制系统50相似，除了前者还包括与相应IP版本相关的切换管理模块153和154之外。

拓扑请求消息通过网络接口模块151从移动节点101和102发送到拓扑发现模块152。在这种情况下，移动节点101和102发送的拓扑请求消息包括所期望的MIP版本信息。例如，MIPv4终端101发送包含MIPv4版本信息的拓扑请求消息，MIPv6终端102发送包含MIPv6版本信息的拓扑请求消息。

拓扑发现模块152检查包含在拓扑请求消息中的移动节点101和102的MIP版本信息，并选择性地请求MIPv6切换管理模块154或者MIPv4切换管理模块153来搜索与MIP版本信息相关的目标路由器。如果移动节点101支持MIPv4，拓扑发现模块152请求MIPv4切换管理模块153搜索目标路由器。

同时，MIPv4切换管理模块153和MIPv6切换管理模块154针对各个版本生成切换拓扑表和图。将通过表4和表5来详细描述切换拓扑表和图。MIPv4切换管理模块153和MIPv6切换管理模块154响应来自拓扑发现模块152的请求，针对每个移动节点版本来搜索目标路由器。

MIPv4切换管理模块153或MIPv6切换管理模块154向移动节点101和102发送搜索到的目标路由器的拓扑信息。拓扑信息可以包含在拓扑应答消息内，并通过网络接口模块151发送给移动节点。

图18是示出了根据本发明的切换控制系统中收集切换拓扑信息过程的流程图。切换控制系统150中的拓扑发现模块152利用例如SNMP的网络接口模块151的功能，周期性地收集IPv6路由器、IPv4路由器、IPv4/IPv6路由器和不同路由器所管理的无线基站的信息(S1801至S1805)。收集五个路由器111至115和属于路由器的十个基站121至130的拓扑信息的过程如图18所示。

切换控制系统150利用收集到的路由器111至115和无线基站121至130的信息，独立地生成IPv4网络拓扑表和IPv6网络拓扑表(S1806，S1807)。切换控制系统150向MIPv4切换管理模块153发送与MIPv4切换相关的路由器113至115和无线基站125至130的信息(S1808)，并向MIPv6切换管理模块154发送与MIPv6切换相关的路由器111至113和无线基站121至126的信息(S1810)。利用接收到的路由器和无线基站的信息，MIPv4切换管理模块153和MIPv6切换管理模块154分别生成以下切换拓扑表(S1809，S1811)。

[表4]

路由器ID	路由器性能	功能	I/FID	CoA标志	CoA	基站ID	坐标	覆盖范围	其它
										路由器3	IPv4/IPv6双堆栈	FA	if3	C-CoA	CoA1	BS5	(x5，y5)	K5	-
BS6	(x6，y6)	K6	-
				路由器4	仅IPv4	HA	if1	FA-CoA	CoA2							BS7	(x7，y7)	K7	-
BS8	(x8，y8)	K8	-
										路由器5	仅IPv4	FA	if2	FA-CoA	CoA3	BS9	(x9，y9)	K9	-
BS10	(x10，y10)	K10	-

[表5]

路由器ID	路由器性能	功能	I/FID	前缀	基站ID	坐标	覆盖范围	其它
									路由器	仅IPv6	HA	if3	pf1	BS1	(x1，y1)	K1	-
BS2	(x2，y2)	K2	-
				路由器2	仅IPv6	访问	if2	pf2						BS3	(x3，y3)	K3	-
BS4	(x4，y4)	K4	-
									路由器3	IPv4/IPv6双堆栈	访问	if2	pf2	BS5	(x5，y5)	K5	-
BS6	(x6，y6)	K6	-

如表4所示，MIPv4切换拓扑表可以包括路由器ID、路由器IPv4/IPv6支持信息、HA/FA功能支持信息、基站接口、FA-CoA/C-CoA功能支持信息、CoA值、连接到路由器的基站的ID、基站位置、基站覆盖范围等。生成切换拓扑表后，MIPv4切换管理模块153利用该表生成MIPv4切换拓扑图。MIPv4切换拓扑图包括基站125至130的位置和覆盖范围，这些基站连接到支持MIPv4的路由器113至115。

当接收到来自移动节点101和102的切换拓扑信息请求时，切换控制系统150可以利用切换拓扑图，通过将移动节点101和102所在的基站的位置映射到拓扑图上来搜索移动节点101和102可能移动到的相邻基站。具体地，切换控制系统150可以确定移动节点可能移动与移动节点101和102所在基站具有重叠覆盖范围的相邻基站，并预先向移动节点101和102提供各个基站的信息。切换控制系统150可以周期性地进行网络拓扑收集过程，以更新发生变化的网络拓扑(S1812)。

图19A示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv4切换拓扑图，图19B示出了根据本发明另一典型实施例的MIPv6切换拓扑图。图17中的MIPv4切换管理模块153检查基站ID、与基站ID相对应的位置坐标、以及表4中存储的覆盖范围，以便绘制支持MIPv4的各个基站125至130的覆盖区域。

例如，为了绘制第五基站125的图，MIPv4切换管理模块153将第五基站125的坐标识别为(x5，y5)。切换管理模块153在坐标(x5，y5)上标记一个点，并指示这个点表示第五基站125。MIPv4切换管理模块153还检查第五基站125的覆盖范围是K5。切换管理模块153以第五基站125的坐标(x5，y5)为圆心，以K5为半径画圆。MIPv4切换管理模块153对于第六至第十基站125至130重复进行相同的工作，结果形成如图19A所示MIPv4基站的切换拓扑图。

同时，MIPv6切换管理模块154利用表5生成支持MIPv6的基站121至125的切换拓扑图。由于生成MIPv6基站121至125的切换拓扑图的过程实质上和MIPv4中的相同，此处就不再详细描述。

图20是示出了根据本发明另一典型实施例利用切换控制系统进行MIPv4切换过程的流程图。支持MIPv4的移动节点101进行与第七基站127的初始连接过程(S2001)。连接建立后，移动节点101开始向MIPv4对应节点140发送数据，并从MIPv4对应节点140接收数据(S2002)。

移动节点101向切换控制系统150发送切换(HO)拓扑请求消息，以获取移动节点101可能移动到的周围基站的信息、候选转发地址信息等(S2003)。切换拓扑请求消息包括移动节点的移动IP版本、移动节点的IP地址、移动节点的MAC地址、移动节点当前连接的基站的ID等。

当接收到切换拓扑请求消息时，切换控制系统150的拓扑发现模块152首先检查移动节点101的移动IP版本(S2004)。如果移动IP版本是MIPv4，则拓扑发现模块152向MIPv4切换管理模块153发送移动节点101的信息(S2005)。

MIPv4切换管理模块153在图19A的切换拓扑图中搜索移动节点101所连接的第七基站127，并发现与第七基站127具有重叠覆盖区域的基站(S2006)。在图19A中，可以看出与第七基站127具有重叠覆盖区域的基站是第五、第八和第九基站125、128和129。

然后，MIPv4切换管理模块153从切换拓扑表中提取搜索到的基站的信息，并将包含这些基站拓扑信息的切换拓扑响应消息发送到移动节点101(S2007)。包含在切换拓扑响应消息内的基站信息包括MIP版本、移动节点101可能移动到的基站的ID、基站的候选转发地址标志、候选转发地址值等。在本实施例中，由于搜索到的基站是第五、第八和第九基站125、128和129，所以切换拓扑响应消息包括(MIPv4，BS5，C-CoA，CoA1)、(MIPv4，BS8，FA-CoA，CoA2)和(MIPv4，BS9，FA-CoA，CoA3)信息。

从切换拓扑应答消息中，移动节点101可以识别出移动节点101可能移动到的基站是第五、第八和第九基站，可用的候选转发消息是CoA1、CoA2、CoA3，候选转发地址分别是C-CoA、FA-CoA和FA-CoA类型。

移动节点101将移动节点101当前连接的网络的子网与候选转发地址进行比较，以识别改变IP子网的必要性(S2008)。如果要改变每个IP子网，则移动节点101可以预先生成可用的候选转发地址(S2009)。在本发明的示例中，移动节点101连接到第七基站127，第七基站127连接到和第八基站128相同的IP子网。因此，当移动节点101移动到第五和第九基站125和129时，由于IP子网改变导致需要MIPv4过程，当移动节点101移动到第八基站128时，只需要进行L2切换过程。通过在预定的时间段T1内向切换控制系统150发送切换拓扑请求消息(S2010)，移动节点101重复进行S2004至S2009处理(S2011)。

现在，当移动节点101从第七基站127的覆盖区域移动到第九基站129的覆盖区域时，移动节点101首先生成L2 HO发起触发信号，指示L2切换的开始(S2012)。在这种情况下，移动节点101可以意识到它向第九基站129的移动，并准备设置预生成的FA-CoA＝CoA3。

移动节点101进行从第七基站127到第九基站129的L2切换(S2013)。然后，移动节点101从第七基站127的区域移动到第九基站129的区域(S2014)。完成L2切换后，移动节点101的L2层向L3或更高层发送L2 HO结束触发信号(S2015)。

移动节点101将新的CoA设置为CoA3(S2016)，并向作为FA的第五路由器115发送注册请求消息(S2017)。当接收到注册请求消息时，第五路由器115更新访问列表(S2018)，并向作为HA的第四路由器114发送RRQ(S2019)。当接收到RRQ时，第四路由器114向第五路由器115返回RRP(S2020)，同时还将RRP发送给移动节点101，完成MIPv4注册步骤(S2021)。

现在，来自对应节点140的业务被发送到作为归属代理的第四路由器114(S2022)。在本发明的示例中，由于第九基站120使用FA-CoA转发地址，建立了从作为归属代理的第四路由器114到作为外地代理的第五路由器115的隧道，因此，传输了来自对应节点140的数据(S2023)。当通过隧道接收到来自对应节点140的数据时，第四路由器114去除已建立的隧道，并向移动节点101发送数据(S2024)。来自移动节点101的数据可以直接发送到对应节点140，或根据移动节点101性能和外地代理功能通过反向隧道发送数据(S2025)。

已经参考图20描述了支持MIPv4的移动节点101的切换过程。由于支持MIPv6的移动节点102的切换过程与图8中的实质上相同，此处就不再详细描述。

图21演示了根据本发明的切换控制系统的切换时间。当如上所述使用切换控制系统150时，移动节点101和102预先进行移动感测和转发地址生成过程。其后，移动节点101和102进行L2切换，将移动节点101和102的IP地址设置为预生成的转发地址，并进行注册过程。

如图21所示，图1中MIPv4的L3切换过程所花费的时间包括大约1.5秒的移动感测和转发地址生成时间，以及50ms的绑定更新时间。然而，在本发明中，由于预先进行移动感测和转发地址生成过程，在L3层切换过程中只需要进行注册过程。因此，L3切换时间缩短到几十ms或更少。

如上所述，利用根据本发明的控制移动节点的L3切换的系统和方法中，预先搜索移动节点将要移动到的路由器，通过路由器地址和移动节点地址的组合来生成转发地址(CoA)，预先检查生成的转发地址是否是副本。因此，L3切换时间可被缩短到几十ms或更少，即使终端移动也可向用户提供无缝的实时多媒体服务，例如VoIP、IP-TV、VoD等。

尽管已经参照其典型实施例对本发明进行了说明，本领域的技术人员可以理解到，在不脱离由权利要求所限定的本发明的范围的前提下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (24)

1.一种方法，包括：

基于多个路由器和属于多个路由器中的若干个的基站的状态信息，切换控制系统生成切换拓扑图；

请求切换控制系统提供多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器的信息；

切换控制系统将所述多个移动节点中的若干个的当前位置映射到切换拓扑图，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器；和

向所述多个移动节点中的若干个发送搜索到的目标路由器的状态信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中，多个路由器的状态信息包括至少一个从以下内容的组中选择的要素：

多个路由器的ID、多个路由器的接口信息、多个路由器的前缀、属于多个路由器中的相应若干个的多个基站的ID、多个基站的位置信息、多个基站的覆盖范围信息。

3.如权利要求1所述的方法，切换控制系统将多个移动节点的若干个的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，以及向多个移动节点发送搜索到的多个目标路由器的状态信息的步骤包括：

将多个目标路由器的前缀信息和多个移动节点的介质访问控制MAC地址组合，以生成候选转发地址；以及

向多个移动节点发送生成的候选转发地址。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：多个移动节点进行层2L2切换，然后将各自的IP地址设置为从切换控制系统接收到的候选转发地址。

5.如权利要求3所述的方法，还包括：

切换控制系统生成候选转发地址；和

检查候选转发地址是否为相对于搜索到的多个目标路由器的副本。

6.如权利要求5所述的方法，切换控制系统生成候选转发地址，以及检查候选转发地址是否为相对于搜索到的多个目标路由器的副本的步骤包括：

切换控制系统向多个目标路由器中的每一个发送包含候选转发地址的副本地址检测(DAD)请求消息；

多个目标路由器中的每一个向属于多个路由器中的若干个的多个基站发送针对候选转发地址的邻节点邀请消息；以及

多个目标路由器基于是否从多个基站接收到了邻节点通告消息，检查候选转发地址是否为副本。

7.如权利要求6所述的方法，其中，多个目标路由器基于是否从多个基站接收到邻节点通告消息，检查候选转发地址是否为副本的步骤包括：

当在周期时间期间接收到邻节点通告消息时，目标路由器确定候选转发地址为副本。

8.如权利要求6所述的方法，还包括，如果候选转发地址是副本，多个目标路由器的若干个将多个目标路由器中的若干个的前缀和任意IP地址组合，再次重新生成候选转发地址，并将这些重新生成的候选转发地址发送到切换控制系统。

9.如权利要求1所述的方法，其中，切换控制系统接收多个路由器和属于多个路由器中的若干个的多个基站的状态信息，生成切换拓扑图的步骤包括：

针对每个移动因特网协议(MIP)版本，生成表示多个基站的覆盖区域的切换拓扑图。

10.如权利要求9所述的方法，其中，搜索多个目标路由器的步骤包括：

检查多个移动节点中的若干个支持的MIP版本和多个移动节点中的若干个的当前位置；和

将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到相应于多个移动节点所支持的MIP版本的切换拓扑图上，以搜索多个目标路由器。

11.一种切换控制系统，包括：

拓扑发现模块，适于收集多个路由器和多个基站的拓扑信息；和

切换管理模块，适于利用多个路由器和多个基站的拓扑信息来生成切换拓扑图，将多个移动节点的当前位置映射到切换拓扑图上，以搜索多个移动节点中的若干个的最可能切换到的多个目标路由器，并向多个移动节点发送搜索到的多个目标路由器的状态信息。

12.如权利要求11所述的系统，还包括切换拓扑表，所述切换拓扑表包括至少一个从以下内容的组中选择的要素：多个路由器的ID、多个路由器的接口信息、多个路由器的前缀、属于多个路由器中的若干个的多个基站的ID、多个基站的位置信息以及多个基站的覆盖范围信息。

13.如权利要求11所述的系统，还包括转发地址表，所述转发地址表包括至少一个从以下内容的组中选择的要素：多个移动节点的介质访问控制MAC地址、多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个基站的ID、候选转发地址、冲突转发地址和条目截止时间。

14.如权利要求11所述的系统，其中，切换管理模块还适于响应拓扑请求信息，向多个移动节点发送多个拓扑响应消息，以请求多个目标路由器和多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个基站的信息，多个拓扑响应消息包括多个目标路由器的ID、候选转发地址和候选转发地址副本信息。

15.如权利要求14所述的系统，还包括副本地址检测(DAD)处理模块，适于请求多个目标路由器中的若干个检查候选转发地址是否为副本。

16.如权利要求11所述的系统，其中，所述系统适于针对多个基站中的若干个所支持的每个移动因特网协议(MIP)版本，来生成切换拓扑图。

17.如权利要求16所述的系统，其中，切换管理模块还适于检查多个移动节点中的若干个所支持的MIP版本，并将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到与多个移动节点中的若干个所支持的MIP版本相对应的切换拓扑图上，以搜索多个目标路由器。

18.一种路由器，包括：

网络接口模块，适于通过IP网络与多个网络组件进行通信；

拓扑信息收集模块，适于收集路由器所管理的多个基站的拓扑信息；和

副本地址检查模块，适于通过网络接口模块向路由器管理的多个基站发送包含候选转发地址信息的邻节点邀请消息，并基于是否接收到作为所述邻节点邀请消息的响应的邻节点通告消息，确定候选转发地址信息是否为副本。

19.如权利要求18所述的路由器，其中，副本地址检查模块还适于在接收到邻节点通告消息时，确定候选转发地址信息是副本。

20.如权利要求18所述的路由器，还包括候选转发地址表，适于存储从包括转发地址条目ID、候选转发地址和截止时间的组中选择的至少一个要素。

21.一种移动节点，包括：

切换拓扑请求单元，适于从切换控制系统请求候选转发地址和多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器的信息；

层2 L2触发感测单元，适于当多个移动节点中的若干个移动到多个目标路由器中的若干个时，感测L2切换的终止；

转发地址CoA设置单元，适于在L2触发感测单元感测到L2切换的终止时，将多个移动节点中的若干个的IP地址设置为从切换管理系统接收到的候选转发地址。

22、如权利要求21所述的移动节点，还包括绑定更新单元，适于在IP地址被设置为候选转发地址后，执行与对应节点的绑定更新。

23.如权利要求21所述的移动节点，其中，切换拓扑请求单元还适于在请求多个目标路由器和候选转发地址的信息时，向切换控制系统发送所期望的移动因特网协议MIP版本。

24.一种移动因特网协议MIP网络，包括：

多个移动节点，适于向多个用户提供数据服务；和

多个路由器和切换控制系统，多个路由器适于在多个路由器管理的多个基站的覆盖区域内，向多个移动节点中的若干个提供数据服务，并周期性地向切换控制系统报告多个基站和多个路由器的状态信息，切换控制系统适于接收多个基站和多个路由器的状态信息以生成切换拓扑图，将多个移动节点中的若干个的当前位置映射到切换拓扑图，以搜索多个移动节点中的若干个最可能切换到的多个目标路由器，并向多个移动节点中的若干个发送搜索到的多个目标路由器的状态信息。

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