CN101112058A - 组播数据的隧道 - Google Patents

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CN101112058A CNA2006800038375A CN200680003837A CN101112058A CN 101112058 A CN101112058 A CN 101112058A CN A2006800038375 A CNA2006800038375 A CN A2006800038375A CN 200680003837 A CN200680003837 A CN 200680003837A CN 101112058 A CN101112058 A CN 101112058A
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Abstract

一种将组播数据包路由到移动节点(1)的方法。移动节点(1)构成数据传输系统的一部分，该数据传输系统包括用于从至少一个数据源(4)提供数据的至少两个接入路由器(2，3)，接入路由器(2，3)被设置成能够与移动节点(1)进行无线通信。该方法包括以下步骤：确定移动节点(1)将开始与新的接入路由器(3)进行通信并将停止与原接入路由器(2)通信；将当前正由移动节点接收的组播地址连同与其相关的过滤规则一起报告给原地址路由器(2)；将新的接入路由器地址(3)提供给移动节点(1)；将下一个接入路由器(3)的地址通知原接入路由器(2)；控制原接入路由器(2)以启动到新的接入路由器的切换，该启动包括表示组播地址的数据和移动节点(1)当前正在使用的相关过滤规则；控制原接入路由器(2)以获取和缓冲符合地址和过滤规则的数据组播包；将所缓冲的组播包从原接入路由器转发到新的接入路由器(3)；确认新的接入路由器(3)和移动节点(1)之间的连接；以及将所缓冲的组播包从新的接入路由器转发到移动节点。

Description

组播数据的隧道
技术领域
本发明涉及移动通信，具体地，涉及用于转发组播包的隧道的使用。
背景技术
已知的标准移动IPv6(MIPv6)使移动节点在从一个接入路由器向另一个接入路由器移动时能够保持当前通话(被称为切换的过程)。在切换过程中，存在移动节点由于链路交换延迟和IP协议操作而不能发送或接收包的一段时间。该切换等待时间起因于标准移动IPv6程序(即，移动检测、新的转交地址配置和绑定更新)，这对于诸如IP语音的实时话务(traffic)通常是不能接受的。
FMIPv6已规定一种协议以改善移动IPv6切换等待时间。通过路由器请求代理(RtSolPr)消息和代理路由器公告(PrRtAdv)消息，在仍存在于原接入路由器的链路上时，移动节点确认预期的新的转交地址。当移动节点在其移动之前已接收到快速绑定确认消息时，可以在连接(attach)到新的子网链路(即，新的接入路由器的链路)之后立即使用该预期地址。
如果移动节点在没有接收到快速绑定确认的情况下移动，则移动节点仍可以在通过快速邻居公告消息通知其连接(attachment)之后使用新的转交地址。新的转交地址可能已经在使用，在这种情况下，否定确认将被接收并且另一个新的转交地址将被生成。
为了在从一个接入路由器转移到另一个接入路由器的过程中避免数据包丢失，协议规定在原转交地址和新的转交地址之间的隧道(tunnel)。移动节点将快速绑定更新消息发送到其原接入路由器，以建立该隧道。如果可行，则移动节点从原接入路由器的链路发送快速绑定更新。否则，移动节点在一检测到到新的接入路由器的连接之后就发送该快速绑定更新。在任何情况下，快速绑定更新引发新的接入路由器和原接入路由器之间的隧道的产生。原接入路由器开始将到达原转交地址的包通过隧道传送到新的转交地址。直到移动节点完成与其通信者的绑定更新为止，该FMIPv6隧道都仍是起作用的。在相反方向上，直到移动节点完成绑定更新并且原接入路由器将隧道中的内部数据转发到其目的地(即，到移动节点的通信者)，移动节点才将包反向通过隧道传送给原接入路由器。
该默认的FMIPv6依赖对移动节点的原转交地址寻址的单播包的隧道。单播包被传送到由该地址标识的唯一接口。默认的FMIPv6并不处理对组播地址(组播地址是多个接口的“标识符”)寻址的包的传送。因此，FMIPv6没有规定从原接入路由器到新的接入路由器的任何组播数据的隧道。因此，即使FMIPv6被使用，在切换发生时接收组播流量的移动节点也将经历丢包。中间通话丢包会降低组播应用(例如，视频会议)的质量。此外，丢失的组播包可以包含更新(re-keying)信息，从而在恢复这些键和检索所接收的包的内容时导致了冗长的延迟。因此，需要避免组播丢包。
已经提出了在移动节点移动时使用归属代理(home agent)来将组播包通过隧道传送到移动节点的新的转交地址。然而，当封装通过移动IP隧道的组播数据时，产生了多个问题。在接收相同的组播流量时，相同的外网中的多个用户将使用到其归属代理的不同隧道。因此，丧失了使用用于本地组播流量传输的共享组播树的好处。
其它的缺点是，通过隧道的组播流量的非最佳的路由可能导致较高的包传送延迟。
因此，MIPv6和FMIPv6都不适合提供支持组播应用的无丢包切换。本发明旨在解决这个问题。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于将组播数据包路由到移动节点的方法，移动节点构成数据传输系统的一部分，该数据传输系统包括用于从至少一个数据源提供数据的至少两个接入路由器，接入路由器被设置成能够与移动节点进行无线通信，该方法包括以下步骤：
确定移动节点将开始与新的接入路由器进行通信并停止与原接入路由器进行通信；
将当前正由移动节点接收的组播地址连同与其相关的过滤规则一起报告给原地址路由器；
将新的接入路由器的地址提供给移动节点；
将下一个接入路由器的地址通知原接入路由器；
控制原接入路由器以启动到新的接入路由器的切换，该启动包括表示组播地址的数据和移动节点当前正在使用的相关的过滤规则；
控制原接入路由器以获取和缓冲与地址和过滤规则相符的组播数据包；
将缓冲后的组播包从原接入路由器转发到新的接入路由器；
确认在新的接入路由器和移动节点之间的连接；以及
将缓冲后的组播包从新的接入路由器转发到移动节点。
在本发明的方法中，移动节点明确地使用协议(例如，FMIPv6协议)和从原接入路由器(PAR)到新的接入路由器(NAR)的相关隧道，以在移动节点执行切换时将被传送的组播包转发到移动节点，并且一旦已建立了到新网络的组播路由，就最小化传送到移动节点的组播包的复制。
移动节点(MN)检测到它可能很快从一个接入路由器切换到另一个接入路由器，并且通过FMIP信令将过滤规则和它正在接收的组播流量的组播地址通知给原接入路由器(PAR)。原接入路由器(PAR)开始倾听这些包并缓冲它们。
通过使用切换启动(HI)，关于移动节点(MN)正在倾听的组播包的信息可以被传递给新的接入路由器(NAR)。
新的接入路由器(NAR)将使用该信息，以当接收到快速邻居公告(FNA)且指定的组播包在新的接入路由器(NAR)的子网上流动时，通过请求原接入路由器(PAR)停止新组播包的缓冲来防止复制。通过等待直到指定的组播包在新的接入路由器上流动和已接收到快速邻居公告(FNA)时，可以确定在确保避免复制时没有数据丢失。
在到达新的接入路由器(NAR)时，移动节点(MN)可以将快速邻居公告消息发送到其新的接入路由器(NAR)。在NAR处，在接收到快速邻居公告(FNA)之后，并且新的接入路由器(NAR)一通过本地组播树接收用于移动节点(MN)的组播包，就开始停止转发FMIP隧道组播包。该技术减少了通过FMIP隧道和本地组播树的用于移动节点的复制组播包的数量。
降低切换等待时间和避免用于移动节点的组播包的复制的另一种方式是使新的接入路由器(NAR)检测在移动节点(MN)执行其切换之前指定的组播数据包是否已出现在其链路上。当由于另一节点已请求组播包，移动节点(MN)正在倾听的组播包已经在新的子网上流动时，这可能出现。如果新的接入路由器(NAR)检测到指定的组播包出现在其链路上，则其开始缓冲它们并通知原接入路由器(PAR)不要缓冲它们。
本发明也提供使用上述方法的移动通信系统。
附图说明
现在参考附图，对本发明的实施例进行描述，其中：
图1是使用本发明的系统的示意性框图；和本发明的示意性方法；以及
图2示出了图1的方法的时间线。
具体实施方式
参考图1，构成根据本发明的系统的一部分的移动节点1被配置成通过接入路由器2(其可以是固定的或移动的)与组播数据源5(例如，该组播数据源可以通过互联网服务器或网络4被访问)进行通信。移动节点1可以是手持设备的一部分，或可以是固定在交通工具(未示出)中的移动通信设备的一部分。在任一情况下，随着移动节点1的移动，它移动到接入路由器2的范围之外，但在现在适合与其进行通信的另一个接入路由器3的范围之内。由于可能要求本发明的系统提供适当的覆盖等级，所以本发明的系统可以包括在一个或多个部件上实现的一个或多个移动节点1(例如，移动电话、便携设备、或其它的类似部件)，并还可以包括任何数量的接入路由器2、3。在该实例中，尽管将意识到可以使用其它协议，但系统被配置成使用FMIPv6标准协议。
参考图1，本发明的方法将在图1中被描述，带圆圈的数字按照顺序示出了步骤。在第一步骤中，组播数据包最初通过其与原接入路由器(PAR)2的链路在移动节点1处被接收。在第二步骤中，移动节点1发送路由器请求代理(RtSolPr)消息。作为该阶段的一部分，移动节点1正在倾听的任何组播地址连同相关的滤波规则一起被报告给原接入路由器(PAR)2。移动节点1接收包含新的接入路由器(NAR)3 IP地址的代理路由器公告(PrRtAdv)消息。移动节点将快速绑定更新(FBU)发送给原接入路由器2，其中，它报告它已生成的新的转交地址(新的转交地址(nCoA))。接着，原接入路由器2将切换启动(HI)消息发送给移动节点1的新的接入路由器3。该信息包含移动节点1正在倾听的组播地址和相关的过滤规则。新的接入路由器3通过发送切换应答(HACK)来答复。原接入路由器2获取移动节点1感兴趣的组播包，以将它们经隧道传送到移动节点的新位置。原接入路由器将快速绑定应答(FBACK)发送到移动节点1，以确认移动节点的新的转交地址(CoA)。然后，原接入路由器2将封装的组播包转发到新的接入路由器3。
紧接着，当建立了与新的子网的联系时，该移动节点1发送快速邻居公告(FNA)。新的接入路由器3将封装的缓冲数据包转发到移动节点1。移动节点1引发用于到移动节点的新子网的组播路由的程序，并且到新子网的组播路由被建立。新的接入路由器3接收移动节点1的本地组播流量，其满足在切换启动(HI)消息中发送的相关过滤规则中所指示的优选权(preference)。当在新的接入路由器3处已接收到快速邻居公告(FNA)并且本地组播流量已到达新的接入路由器3时，新的接入路由器3发送消息，以通知原接入路由器2停止缓冲组播流量。这使得来自FMIP隧道并沿着本地组播树的组播包复制最小化。
由新的接入路由器3发送给原接入路由器2的消息包含识别前往(destine for)移动节点的组播流量的信息。该信息被用于通知原接入路由器2停止FMIP缓冲。接着，原接入路由器2停止通过隧道传送组播包。最后，切换完成并且移动节点1接收来自新链路的本地组播流量。
在第二实例中，针对在移动节点1实际切换之前已在新的链路上建立了用于移动节点1的组播路由的情形而采用一种方法。例如，当已存在另一个对新的链路感兴趣的组播组的另一个收听者时或当协议已预先建立到新的链路的组播树时，这种情形发生。在该实例中，在新的接入路由器3接收到快速邻居公告(FNA)之后，新的接入路由器3立即将消息发送给原接入路由器2，以停止通过FMIP隧道的任何组播转发。
在该第二实例中，出现以下步骤。
第一，与第一实例相同，组播数据包最初在原接入路由器2的链路上的移动节点1处被接收。第二，移动节点1接收出现新链路的指示。移动节点1通过其接入路由器解析IP地址或其可能切换到的任意候选接入路由器的地址。
然后，移动节点1将它正在访问的组播地址报告给新的接入路由器3。第四，与第一实例相同，原接入路由器2通过切换启动(HI)将这些地址发送给候选接入路由器。
接着，新的接入路由器或多个路由器确定这些数据包是否已经在其链路上被发送，然后，新的接入路由器3开始缓冲数据包。然后，新的接入路由器3可以使用HACK消息，以要求原接入路由器2不执行FMIP缓冲。
在移动节点1到达新的链路之后，它发送快速邻居公告(FNA)。接着，新的接入路由器(NAR)将任何缓冲的组播包发送到移动节点1并停止进一步的缓冲。
在最后阶段，移动节点1直接接收其从新的接入路由器3接收的组播包。

Claims (7)

1.一种将组播数据包路由到移动节点(1)的方法，所述移动节点(1)构成数据传输系统的一部分，所述数据传输系统包括至少两个接入路由器(2，3)，用于从至少一个数据源(4)提供组播数据，所述接入路由器(2，3)被设置成能够与所述移动节点(1)进行无线通信，所述方法包括以下步骤：
确定所述移动节点(1)将开始与新接入路由器(3)进行通信并将停止与原接入路由器(2)进行通信；
将当前正由所述移动节点接收的所述组播地址连同与其相关的过滤规则一起报告给所述原地址路由器(2)；
将所述新接入路由器地址(3)提供给所述移动节点(1)；
将所述下一个接入路由器(3)的地址通知给所述原接入路由器(2)；
控制所述原接入路由器(2)以启动到所述新接入路由器的切换，所述启动包括表示所述组播地址的数据和所述移动节点(1)当前正在使用的相关过滤规则；
控制所述原接入路由器(2)以获取和缓冲与所述地址和过滤规则相符的数据组播包；
将所缓冲的组播包从所述原接入路由器转发到所述新接入路由器；
确认在所述新接入路由器(3)和所述移动节点(1)之间的连接；以及
将所缓冲的组播包从所述新接入路由器转发到所述移动节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，一旦已将所缓冲的组播包开始从所述新接入路由器(3)传送到所述移动节点(1)且所述新接入路由器正在接收来自所述至少一个数据源(4)的其他数据包，就将消息从所述新接入路由器(3)发送到所述原接入路由器(2)，以阻止它缓冲其他组播包。
3.一种用于将组播数据包路由到移动节点(1)的方法，所述移动节点(1)构成数据传输系统的一部分，所述数据传输系统包括用于从至少一个数据源(4)提供数据的至少两个接入路由器(2，3)，所述接入路由器(2，3)被设置成能够与所述移动节点(1)进行无线通信，所述方法包括以下步骤：
确定所述移动节点将开始与新接入路由器(3)进行通信并停止与原接入路由器(2)进行通信；
将当前正由所述移动节点(1)接收的所述组播地址连同与其相关的过滤规则一起报告给所述新接入路由器(3)；
确定所述新接入路由器(3)是否已在接收与当前正由节点(1)接收的所述组播地址相符的数据组播包，并且如果是这种情况，则在所述新接入路由器处缓冲所述数据包。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述方法符合所述FMIPv6通信协议。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过FMIPv6隧道将所缓冲的组播包转发到所述新接入路由器。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，利用所述FMIPv6协议的所述切换启动将与所述组播地址和相关的过滤规则有关的所述数据从所述原接入路由器(2)传递到所述新接入路由器(3)。
7.一种移动通信系统，包括至少一个移动节点1和至少两个接入路由器(2，3)，以及还包括被配置成用于控制所述移动节点1和接入路由器(2，3)的控制装置，用于执行任一项前述权利要求中所述的方法。
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