CN101127727B - 一种用于移动ip的ip地址配置和移动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于移动IP的IP地址配置和移动检测的方法，接入设备获得IP前缀和对应的接入区域标识列表；终端获得各接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表；针对每个IP前缀，终端根据IP前缀和接入区域标识获得能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识之间的对应关系。终端采用有状态或者无状态的方法预先获得了＜IP地址，接入区域标识列表＞二元组列表并实时更新该列表，从而保证了终端存储的该列表均是最新且有效的，进一步地，在终端进行切换到新接入点时，终端依据新接入点的接入区域标识选择一个IP地址，就无需在切换时进行IP地址生成和地址重复检测等过程，从而降低了切换过程中地址配置的时延。

Description

一种用于移动IP的IP地址配置和移动检测方法

技术领域

本发明涉及移动IP的IP切换中的IP地址配置和移动检测技术，特别是指实现切换中的一种IP地址配置和移动检测的方法。 

背景技术

随着无线技术、终端技术的发展，移动终端可以采用多种接入技术接入到IP网络。随着移动终端的移动，终端可以采用不同的接入技术、通过不同的网络接入点接入到IP网络。互联网工程任务组(IETF)提出了移动IP协议，使得终端因移动而改变网络接入点后，仍能保持基于IP的通信业务的连续性。 

当移动终端的网络接入点发生改变，即移动终端在不同网络接入点之间切换时，为保证IP通信业务的连续性，一般要执行以下三步操作：第一步是移动检测，用于发现网络接入点的改变；第二步是IP地址配置，用于改变网络接入点后终端获得新的转交IP地址(CoAIP，Car of Address IP)并进行相关配置；第三步是位置更新，移动终端将新的CoA IP配置信息等通知相关节点，如家乡代理和相关通信节点。上述三个操作所需的时间总和，构成了切换所需的时间延迟，该切换时间延迟的长短直接影响移动终端正在进行的通信业务的质量，特别是对传输时延、丢包率有较高要求的话音、视频、在线游戏等对实时性要求较高的业务。 

在上述过程中，移动终端的移动检测、IP地址配置等过程按照IETF的RFC2461(Neighbor Discovery for IP Version 6)，RFC2462(IPv6 Stateless AddressAutoconfiguration)和RFC 3315(Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6)定义的过程执行，整个切换过程的时间延迟较大。为降低这一切换时延，IETF等研究机构主要提出以下两类实现方案。 

一类方案是针对现有移动IP协议的改进，如分层移动IP(HMIP)等，将移动性管理域层次化，并以此来减少IP地址改变过程所需信令消息的传输距离，从而缩短了上述时间。这种方案仅仅减少了位置更新所需的时间。 

一类方案是快速切换方案，即快速切换的移动IP(FMIP，Fast Handovers forMobile)。其工作原理是终端通过二层机制检测到新的网络接入点后，仍通过其当前的网络接入点所连接的切换前路由器(PAR)，向新的网络接入点所连接的切换后路由器(NAR)提供新的网络接入点的标识来请求该NAR的IP子网前缀信息，并根据获得的IP子网前缀信息完成接入到NAR所需的新的转交IP地址(即NCoA地址)的生成、地址重复检测等相关转交地址配置操作；然后，移动终端可以通过PAR和NAR完成第三步的位置更新过程。这种方式不能保证实现较低的切换时间延迟。移动终端需要向网络提供它所检测到的新接入点的标识来获得网络的配置信息，这就要求终端必须先检测到新接入点，才能发起切换所需要的IP地址预配置等准备工作。考虑到上述的地址重复检测过程需要较长的时间(按照RFC2462的规定，至少需要1秒)，而由于终端在临近切换时，才发起上述的转交地址配置操作，因此无法保证终端连接到新的接入点之前，成功完成整个转交地址的配置操作，特别时终端移动速度较快的情形。当移动终端获得了新接入点标识，如果终端过早地发起地址预配置过程，则在PAR处预先完成地址配置信息可能在连接到NAR时已经失效，则终端需要重新发起地址配置过程。如果终端在将要切换发生时，开始地址配置过程，那么终端在切换到新的接入点之前收不到地址配置的应答，甚至在切换到新的切入点后，收到地址配置失败的应答，这种情况也需要终端重新发起地址配置过程。考虑到重新进行的转交地址配置需要较长的时间(如前述，地址重复检测至少需要1秒)，所以切换的时间延迟也会较长。此外，FMIP还支持网络控制和发起的切换，即网络判决需要终端立即进行切换时，网络通过PAR向移动终端发送终端将要切换到的NAR的IP子网前缀、链路层地址等信息，移动终端可根据获得的信息，完成IP地址配置和切换等过程。考虑到前面的原因，这种网络发起的切换方式同样无法保证较低的切换时延，并且无法满足终端进行切换判决的场景。 

还有一些加速移动检测、邻居发现的方案，如快速路由发现(FRAD，“Fast Router Discovery with L2 support”，IETF Draft<Draft-ietf-dna-frd-02.txt>)和L2层触发(L2-TRIGER，“Link-layer Event Notifications for Detecting Network Attachments”，IETF Draft<draft-ietf-dna-link-information-06>)等，这些方案使得终端切换至新的接入点后快速发现新的IP地址前缀。还有一些能够优化IP地址的配置过程的方案，如采用增强邻居发现优化的重复地址检测(END，“Duplicate Address Detection Optimization Using Enhanced Neighbor Discovery”，IETF Draft<draft-xia-16ng-end-01>)、ADAD(“Design and Evaluation of an Address Configuration and Confirmation Scheme for IPv6 Mobility Support”，in Proceding of WCNC 2004.1270-1275)、ODAD(Optimistic Duplicate Address Detection for IPv6”，IETF RFC 4429)等，但是END、ODAD不能完全避免IP地址配置的冲突，而ADAD采用网络侧预留地址的方法，但应用到MIPV6/FMIPV6，切换后终端仍需要和网络设备进行信令交互才能获得地址，交互的时间增加了切换时延。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于移动IP的IP地址配置和移动检测的方法，缩短切换时延。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种用于移动IP的IP地址配置和移动检测的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤： 

A、接入设备获得IP地址前缀和对应的可以使用该前缀的所有接入设备的用于连接终端的接入区域标识的列表信息； 

B、终端获得各接入设备的IP地址前缀和对应的用于连接终端的接入区域标识的列表信息； 

C、针对每个IP地址前缀，终端根据IP地址前缀和接入区域标识的列表信  息获得能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系；所述终端根据目标接入设备的接入区域标识从其存储的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系中检索出终端连接到该接入设备时可用的IP地址，切换至目标接入设备后直接使用该IP地址。 

所述接入设备包括具备路由功能的接入路由器设备和具备无线接入功能的无线接入设备。 

所述步骤A包括：所述接入设备中的接入路由器设备通过与其下连的各无线接入设备进行交互，获得并存储该接入路由器设备的IP前缀和对应的无线接入设备的接入区域标识列表信息，接入路由器设备并与相邻的接入路由器设备进行交互，获取相邻的接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储；或者，接入路由器设备通过手工配置获得该接入路由器设备、与该接入路由器设备相邻的接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储。 

网络拓扑发生改变后，所述步骤A之后进一步包括：所述接入设备中的接入路由器设备与其下连的无线接入设备进行交互，获得并存储该接入路由器设备的IP前缀和对应的无线接入设备的接入区域标识列表信息，接入路由器设备与相邻的接入路由器设备进行交互，获取相邻的接入路由器设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储；或者，通过手工配置所述接入设备相邻的接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储。 

步骤C中所述获得能够使用的IP地址方法，为：采用无状态的方法，终端为每个IP前缀生成IP地址；或者，采用有状态的方法，终端通过DHCP服务器获取能够使用的IP地址和对应的接入区域标识列表信息。 

终端通过DHCP服务器获取能够使用的IP地址时，所述步骤C之前进一步包括：DHCP服务器依据终端提供的当前接入设备的接入区域标识，生成用于该当前接入设备及用于与该当前接入设备相邻的接入设备的IP地址和对应的接入区域标识列表信息。 

所述步骤B包括：终端接入的接入设备向终端发送该接入设备的、与该接入设备相邻的接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息。 

所述步骤C之后进一步包括步骤D：终端需要进行切换时，从所述IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系中检索出终端连接到该接入设备时可使用的IP地址，再切换至目标接入设备后直接使用该IP地址。 

所述步骤D之后进一步包括：终端删除步骤C中所述的通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系。 

所述步骤D之后进一步包括步骤E：终端获得各接入设备的IP前缀和对应的接入区域标识列表信息，针对每个IP前缀，终端根据IP前缀和接入区域标识列表信息生成能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系。 

所述对所述IP地址进行重复检测，包括：网络中当前接入设备之外的接入设备为终端代理执行对应的属于其IP前缀范围的IP地址的重复检测过程，并将检测结果发送给终端，进一步的，为终端代理应答针对已通过重复检测的IP地址的来自其它设备的重复检测请求。 

当网络拓扑发生改变后，采用无状态的方法时，该无状态的方法进一步包括：接入设备通知终端网络拓扑发生改变，终端收到通知后，获得各接入设备的IP前缀和对应的用于连接终端的接入区域标识列表信息；终端根据IP前缀和接入区域标识列表信息获得能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系；或者，DHCP服务器通知终端网络拓扑发生改变，终端收到通知后，终端采用有状态的方法，重新获得并存储IP地址和对应的接入区域标识列表信息。 

所述步骤C之后进一步包括：移动终端检测到多个无线接入设备时，可以根据各个无线接入设备提供的接入区域标识从其存储的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系中检索出对应的用于该各个无线接入区域的IP地址，终端将所述IP地址分别与终端现在使用的IP地址进行比较，并将比较的结果作为终端进一步的切换决策的输入。 

在802.11网络中，所述接入区域标识是无线接入点用于连接终端的空中接口的数据链路层的MAC地址，或者是服务集标识SSID，或者是扩展服务集标识ESSID，或者是基本服务集标识BSSID；在802.16网络中，所述接入区域标识是基站的标识；在移动通信网络中，所述接入区域标识是无线小区的标识，或者是路由区标识，或者是跟踪区标识，或者是基站的标识。 

在本发明中，接入设备获得IP前缀和对应的可以使用该前缀的所有接入设备的用于连接终端的接入区域标识的列表信息；终端在初次登录网络时即获得当前接入设备和与之相邻的各接入设备的IP前缀和对应的用于连接终端的接入区域标识的列表信息；终端在初次登录网络时即可针对上述每个IP前缀和接入区域标识的列表信息获得能够使用的IP地址，对所述各个IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识之间的对应关系。 

无线接入设备(AP)向其连接的接入路由器(AR)上报其用于连接终端的接入区域标识，本文简称其为“层二标识”，即“L2_ID”，AR将其所有下联的所有AP的L2_ID和自己的IP地址前缀对应起来，形成IP地址前缀和L2_ID列表的对应关系信息。相邻的AR之间，通过协议消息交换这些对应关系。同时，AR还可以把这些信息发送给其连接的DHCP服务器。 

针对各个IP前缀，终端采用有状态或者无状态的方法预先获得了<IP地址，L2_ID List>二元组列表，并对其中的IP地址进行地址重复检测(DAD)过程，以保证终端存储的<IP地址，L2_ID List>二元组列表中的IP地址均是有效的，进一步地，在终端进行切换时，就无需在切换时进行新IP地址生成/地址重复检测等过程，终端只需依据将要切换到的无线接入点的L2_ID选取并直接使用相应的IP地址即可。 

当网络拓扑发生变化导致所述对应关系发生变化时，相邻AR之间交互这些对应关系信息，并把所述变化的对应信息发送给相应的DHCP服务器。AR需要把所述变化的对应关系信息发送给终端，终端跟据这些信息来更新其存储的通过重复检测的IP地址与接入区域标识之间的对应关系。DHCP服务器收到所述变化的对应信息后，需要更新终端存储的通过重复检测的IP地址与接入区域标识之间的对应关系。这样就可以保证终端存储的<IP地址，L2_ID List>二元组列表中的IP地址均是最新且有效的。 

本发明的方法简化了切换过程中地址配置的时延，解决了现有切换过程中可能存在的地址冲突、地址过时、地址配置时间长、切换时终端与网络交互过程复杂等一系列问题，提高了切换的成功率。 

本方法是一种用于IP层切换的地址配置和移动检测方法，可用于MIP/FMIP等需要IP层切换的场景中。另外，在FMIPV6中，利用本方法还可以提前建立切换时所需要的数据转发隧道，提高切换时的数据转发性能。 

附图说明

图1为本发明中<IP地址，L2_ID List>二元组列表结构示意图； 

图2为IPv6系统结构示意图； 

图3为本发明中AR和DHCP处存储的IP前缀和对应的L2_ID的列表示意图； 

图4为AP和AR之间的信息交互示意图； 

图5为AR和AR之间的信息交互示意图； 

图6为AR和DHCP服务器之间的信息交互示意图； 

图7为本发明无状态模式实施例一流程图； 

图8为本发明无状态模式实施例二流程图； 

图9为IPv6系统结构采用DHCP服务器的网络示意图； 

图10为IPv6本发明采用有状态模式的流程图。 

具体实施方式

本发明中，移动终端建立并实时维护IP地址与该IP地址能够使用的网络接入点的接入区域标识之间的对应关系，移动终端进行切换时，由要切换到的网络接入点的接入区域标识，根据IP地址与IP地址能够使用的网络接入点的接入区域标识之间的对应关系，选取并配置在切换到该接入点后可直接使用的IP地址。本发明的基本思想是：终端预先获得多个IP地址，并且其中每个IP地址均对应有一个接入区域标识的列表(L2_ID List)，当终端通过这个列表中  的接入区域标识所标识的接入设备接入网络时，终端可以直接使用该接入区域标识所对应的IP地址。 

以802.11无线局域网为例，本发明的具体实现步骤大致分为以下几步： 

步骤一：接入路由器(AR)获得IP前缀和对用的L2_ID列表信息。接入区域标识在802.11无线局域网中的表现形式有无线接入点(AP)空中接口的MAC层地址、无线接入点的服务集标识SSID、扩展服务集标识ESSID、基本服务集标识BSSID等。本实施例中采用AP的空中接口的MAC层地址。 

本发明中，当前接入路由器(cAR)需要形成并存储其自身的IP前缀、与其相邻的邻居接入路由器(neAR)的IP前缀、以及与这些IP前缀相对应的、连接在接入路由器的无线接入点的L2_ID之间的对应关系等信息。AR和连接到其上的众多AP交互，AR即可获得其下联AP的L2_ID，依据AR自己负责的IP前缀，AR可以构建自己的IP前缀和对应的L2_ID列表信息。相邻的AR之间，相互交换其自身的IP前缀和对应的L2_ID列表信息。这些信息在AR中的存储格式参见图3。无线接入点AP1和接入路由器AR1之间的动态交互流程，如图4所示。相邻的接入路由器AR1和AR2之间动态交互流程，如图5所示。在相邻AR之间交互这些信息时，各AR需要通过设置IP报头中的跳数限制参数为较小的值(设置为2或者是1)来实现只将自己的IP前缀和下联的AP的L2_ID之间的对应关系信息发布到和自己相邻的AR处。为支持有状态的地址配置方法时，AR还需要把其存储的上述对应信息以及相邻AR的对应信息，上报给其连接的DHCP服务器，DHCP服务器收到这些信息后，可以判断出哪些AR是相邻的。判断的方法很简单，如果来自AR1的对应消息中包含AR2的地址前缀，且来自AR2的对应消息中包含AR1的地址前缀，则AR1和AR2是相邻的。接入路由器AR1和DHCP服务器之间的这一流程如图6所示。 

步骤二，终端获得IP地址与移动终端可以使用该IP地址接入的所有AP的无线接口的MAC层地址信息之间的对应关系、即<CoA，L2_ID List>二元组列表。<CoA，L2_ID List>二元组列表如图1所示。 

在MIPV6中，终端通过两种方式获得CoA，一种方式是无状态的地址配  置方法，即由移动终端根据接入路由器发布的地址前缀信息自动生成CoA地址；另一种方式是有状态的地址配置方法，即移动终端向DHCP服务器请求CoA地址等配置信息。针对这两种方式，<CoA，L2_ID List>二元组列表的获得也可以分为无状态模式和有状态模式。 

对于无状态模式，当前接入路由器向移动终端发送IP前缀及可以使用该IP前缀的所有AP的无线接口的MAC层地址的列表信息；移动终端根据IP前缀和其无线接口的链路层标识可生成用于当前AR的转交地址(cCoA)并经过地址重复检测过程后，移动终端即可将cCoA和与该IP前缀对应的L2_ID列表绑定形成一个<cCoA，L2_ID List>二元组。采用同样的方法，当前路由器向移动终端发送相邻路由器的IP前缀及可以使用该IP前缀的所有AP的无线接口的MAC层地址的列表信息，移动终端即可生成用于与当前接入路由(cAR)地理位置相邻的多个邻居接入路由器(neAR)的<neCoA，L2_ID List>二元组。其中的neCoA地址为终端用于接入到neAR时使用的转交地址。<CoA，L2_ID List>二元组列表可为<cCoA，L2_ID List>二元组列表，也可为<neCoA，L2_ID List>二元组列表，本发明采用<CoA，L2_ID List>来泛指此类二元组列表。移动终端生成cCoA地址或neCoA后，需要进行DAD过程，确定所生成的地址唯一后，才会标明相应的地址是可用的。对于neCoA的DAD检测，移动终端请求对应的neAR为其代理执行，即neAR为移动终端代理执行neCoA的重复检测过程，并向移动终端返回检测结果。此外，由于通过检测的neCoA是预留地址，对应的neAR需要为这些已经预留的地址应答来自其它终端的针对这些预留地址的地址重复检测请求，通过否定的应答，保证这些地址在所述移动终端使用时的唯一性和有效性。neAR还可代理应答针对已通过重复检测的neCoA的来自其它设备的重复检测请求。 

对于有状态模式，DHCP服务器根据移动终端提供的其当前驻留AP的无线接口的MAC层地址，能够确定该AP所属的cAR，为MN指派一个可以在该cAR的IP子网内使用的cCoA地址，并查找出连接到该cAR的所有AP的MAC层地址的列表，这样就形成了一个用于cAR的<CoA，L2_ID List>二元组。  然后，DHCP服务器利用其保存地理范围相邻AR信息，查找出和cAR地理范围相邻的多个neAR(即cAR或neAR两者所连接的AP存在无线覆盖重叠)，生成用于neAR的<neCoA，L2_ID List>二元组。上述所有的<CoA，L2_ID List>组成一个移动终端接入到cAR时使用的二元组列表。 

步骤三，移动终端检测及CoA地址配置过程 

由于移动终端的不断移动，该移动终端在当前AP的覆盖范围内，也可以接收到其它AP的无线信号。在AP无线覆盖重叠的情况下，移动终端依据AP无线信号的强弱等物理层切换准则，可先选择将要切换到的目标AP并获得该AP的空中接口的MAC层地址，并据此从其缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表中找到与之对应的CoA地址。如果该CoA地址不同于MN当前使用的地址cCoA，则表明即将发生的切换是IP层切换，MN需要完成和该CoA相关的配置操作，并将CoA地址的改变通知AR。 

切换完成后，进一步地，可以包括步骤四：切换到新AR后的<CoA，L2_IDList>二元组列表的更新。 

由于与每个AR的地理位置相邻的AR是不可能完全相同的，因此，当移动终端切换到新AR后，需要更新移动终端缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表。此时，由新AR触发移动终端进行<CoA，L2_ID List>更新(此为CoA通过无状态方法配置)，或者移动终端向DHCP服务器请求，DHCP服务器向移动终端发送用于新AR的<CoA，L2_ID List>更新(此为CoA通过有状态方法配置)。 

进一步的，还可以包括步骤五：网络拓扑变化后的<CoA，L2_ID List>二元组列表的更新。 

移动终端仍然接入到当前AR，但网络拓扑发生变化导致移动终端当前使用的<CoA，L2_ID List>二元组列表需要更新。依据CoA配置策略的不同，当前AR或者DHCP服务器需要监控网络拓扑的变化，由当前AR通知移动终端网络拓扑发生变化，移动终端收到该通知后，进行<CoA，L2_ID List>更新(此为CoA通过无状态方法配置)，或者DHCP服务器通知移动终端网络拓扑发生变化，移动终端收到该通知后，向DHCP服务器请求，DHCP服务器向移动终端  发送<CoA，L2_ID List>更新(此为CoA通过有状态方法配置)。 

AR处的网络拓扑变化的确认机制如下：如果在一段时间内没有收到某个AP周期性的报告消息，AR将从其存储的IP前缀和对应的L2_ID列表信息中找到该AP的L2_ID并将其删除后，即认为网络拓扑发生了变化；如果收到某个AP的报告消息后，发现该AP的L2_ID并没有在其存储的IP前缀和对应的L2_ID列表信息中，则将该L2_ID添加到其存储的IP前缀和对应的L2_ID列表信息中，即认为网络拓扑发生了变化。在上面两种情况中，AR需要将这上述变化以图5中的流程，用<IP前缀，L2_ID List>对应关系更新消息通知相邻的AR，相邻AR收到这个消息后，需要更新其存储的IP前缀和对应的L2_ID列表信息，并认为网络拓扑发生了变化。在某一确定的时间周期范围内，即使某个AR没有发生网络拓扑变化，该AR也需要周期性地向其相邻的AR发送其自身的IP前缀和对应的L2_ID列表信息。当相邻的AR在比该确定的时间周期范围稍长的一段时间内，仍没有收到某个AR的周期性发送的IP前缀和对应的L2_ID列表信息时，即认为该AR不再和自己相邻，并将属于该AR的IP前缀和对应的L2_ID列表信息从其自身存储的信息中删除，并认为网络拓扑发生了变化。采用有状态的方法时，当AR认为网络拓扑发生变化后，需要以图6中的流程，用<IP前缀，L2_ID List>对应关系更新消息上报给DHCP服务器，DHCP服务器收到该消息后，更新其存储的IP前缀和对应的L2_ID列表信息，并认为网络拓扑发生了变化。此外，AR需要采用类似的周期性的更新机制，周期性地更新其在DHCP服务器处的信息，当在比某个确定的时间周期范围稍长的一段时间内，仍没有收到某个AR的周期性上报的IP前缀和对应的L2_ID列表信息时，DHCP服务器删除其处存储的和该AR相关的信息，并认为网络拓扑发生了变化。 

MIPv6中，家乡代理(HA)和通信节点(CN)有其自己的绑定缓存，记录移动终端的家乡地址(HoA)和CoA的绑定关系。当移动终端移动至新的AR后，通过路由器发现协议完成新CoA的配置，然后更新HA和CN处的绑定缓存，其网络结构如图2所示。在MIPV6中，新CoA配置过程通过新接入设备完成，  其移动检测、DAD过程时延较大。当使用本发明提供的方法时，移动终端检测到子网改变后，可直接使用新的CoA与HA或CN通信，简化了移动检测过程、避免了DAD过程，降低了切换时延。如图7所示，本发明在无状态模式下，具体处理过程包括以下步骤： 

步骤301～步骤303：移动终端开机后，向当前接入路由器(cAR)发送路由器及邻居请求(RtSolNb，即Router Solicitation including Neighbor)消息，RtSolNb消息用于请求cAR的IP前缀、cAR相邻的邻居接入路由器(neAR)的IP前缀、以及与上述接入路由器处IP前缀下连的无线接入点的链路层地址列表的对应关系等信息，本文称这些信息为“IP前缀和MAC层信息”；cAR通过向移动终端应答路由器及邻居通告(RtAdvNb，即Router Advertisementincluding Neighbor)消息将上述信息提供给移动终端。 

步骤304：移动终端收到RtAdvNb消息后，如果处于归属网络，移动终端根据cAR的IP子网前缀成生一个HoA，该地址是移动终端的家乡地址；如果处于访问网络，移动终端根据cAR的IP前缀成生一个cCoA。上述地址用于接入到cAR，然后移动终端为相应地址发起DAD过程，保证相应地址是唯一的。无论移动终端位于归属网络还是访问网络，移动终端收到路由器及邻居通告(RtAdvNb)消息后，为各neAR的每个IP子网前缀生成对应的neCoA。这些地址是用于接入到与cAR地理位置相邻的AR、即neAR的，然后移动终端为这些地址发起DAD过程，保证相应地址是唯一的。因为neCoA只能在通过连接到neAR的AP处使用，而移动终端当前通过cAR接入，所以，需要neAR代理移动终端发起DAD过程，并将DAD的结果返回给移动终端。 

步骤305：当每个地址的DAD检测都成功后，移动终端根据RtAdvNb消息中的IP前缀和AP的链路层地址的对应关系，生成<HoA，L2_ID List>和<neCoA，L2_ID List>、或<cCoA，L2_ID List>和<neCoA，L2_ID List>二元组列表。相关的AR要记录相应地址已经该移动终端使用，并代替移动终端应答其它移动终端发来的针对这些地址的DAD请求。 

步骤306：如果移动终端位于归属网络，则配置的是HoA。如果移动终端  位于访问网络，则移动终端配置的是cCoA，此后移动终端执行MIP的绑定更新过程、将cCoA和HoA的绑定关系通知HA或CN。 

步骤307：移动终端检测到新AP的无线接口的MAC层地址，并确定要切换到新AP。 

步骤308移动终端根据目标AP的无线接口的MAC层地址从其缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表中检索出对应于该L2_ID的CoA的地址：如果该地址与当前使用的地址相同，则本次切换为IP子网内切换，无需重新配置地址，结束当前流程；如果该地址与当前使用的地址不同，则本次切换为IP子网间切换，然后执行步骤309～步骤310。 

如果移动终端包含有进一步的切换决策机制，且当移动终端检测到多个AP时，可以根据各个AP的无线接口的MAC层地址从其缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表中检索出对应用于该各个AP的IP地址。终端可以将这些IP地址分别和终端现在使用的IP地址进行比较，并将比较的结果作为终端进一步的切换决策的输入。本实施例不讨论移动终端的进一步的切换决策的具体情况。 

步骤309～步骤310：切换完成后移动终端可立即使用新的地址。此时移动终端执行MIPv6的绑定更新过程，将移动终端当前的地址通知HA和CN。 

步骤311：移动终端切换至neAR后，可以继续通过步骤304和步骤305的方法，主动获得<CoA，L2_ID List>二元组列表的更新。此外，网络侧根据网络拓扑的变化情况，可以主动地、及时地发送带本方法所扩展的未经请求的路由器及邻居通告消息(UnRtAdvNb，即Unsolicited Router Advertisement includingNeighbor)，用以指示移动终端进行<CoA，L2_ID List>二元组列表的更新。如果原来缓存的neCoA不在更新后的<CoA，L2_ID List>二元组列表中，则移动终端需要通知相应的neAR不必再为该地址代理移动终端应答DAD请求。 

在FMIPV6中，现有的快速切换的发起是基于来自无线链路层二信号的指示的，该指示通知移动终端即将发生切换。为了启动快速切换，移动终端发送代理路由器请求(Router Solicitation for Proxy)消息给当前移动终端接入的切换前路由器(PAR，即Previous Access Router)，该消息中包含移动终端将要移  动到的目标AP的层二标识。PAR将该层二标识映射到对应的目标新路由器(NAR，即New Access Router)，移动终端则从PAR接收包含NAR地址前缀信息的代理路由器通告(PrRtAdv，即Proxy Router Advertisement)消息，基于该消息，移动终端生成相应的新转交地址NCoA，并立即发送带有NCoA的快速绑定更新(FBU，即Fast Binding Update)消息。PAR收到FBU后，立即向NAR发送初始切换(HI，即Handover Initiation)，该HI中包含NCoA，并触发PAR与NAR之间双向隧道的建立过程。NAR收到包含NCoA的HI后，立即启动NCoA确认过程。如果确认过程过长，则移动终端在和PAR断开之前，收不到FBack。这就意味着FMIPV6将回退到反应模式(reactive mode)，移动终端则应在其和NAR建立联系后，立即向NAR发送包含FBU的快速邻居通告(FNA，即Fast Neighbor Advertisement)消息。如果NAR收到FNA或FBU后，其后续的针对NcoA的重复检测过程发现该地址已经被其它移动终端使用，则移动终端需要重新执行地址配置过程，切换时延就更长了。 

但通过本发明提出的方法，不但可以在切换过程中避免AR发现、转交地址生成和DAD过程，还可以在切换开始之前就完成双向隧道的建立。在本发明中，cAR、neAR依次就是FMIP中的PAR、NAR。如图8所示，本发明提供的方法在FMIPV6、无状态模式下的具体处理过程包括以下步骤： 

步骤401～步骤402：移动终端获得<CoA，L2_ID List>二元组列表、当前使用的IP地址配置的过程与步骤301～步骤306相同。 

步骤403：移动终端获得<CoA，L2_ID List>二元组列表后，立即发起FMIPV6中转交隧道的建立过程。由于可能有多个NAR和移动终端当前接入的PAR相邻，所以每个NAR与PAR之间都需要建立隧道。具体过程通过移动终端向PAR发送Pre-FBU消息来触发，该Pre-FBU消息中包含移动终端获得的在所有地理位置相邻的NAR上有效的neCoA和cCoA。 

步骤404～步骤406：PAR收到Pre-FBU消息后，PAR向相关NAR发送Pre-HI消息。因为无需对neCoA进行DAD检测，相关neAR收到Pre-HI消息后，可立即建立转发隧道，并立即回复Pre-HACK消息给PAR。 

步骤407：PAR收到Pre-HACK后，PAR即可向移动终端发送Pre-FBAck，指示移动终端双向隧道建立完毕。 

步骤408～步骤409：移动终端检测到新AP的空中接口的MAC地址，并确定要切换到新AP，根据目标AP的空中接口的MAC地址从其缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表中检索出对应于该MAC地址的转交地址，即neCoA。如果该地址与当前使用的地址相同，则本次切换为子网内切换，无需重新配置地址，结束当前流程；如果该地址与当前使用的地址不同，则本次切换为子网间切换，切换完成后移动终端即可使用该转交地址，继续执行后续步骤。 

步骤410：移动终端向PAR发送包含该转交地址neCoA的FBU消息，用于通知PAR在切换后移动终端要使用的neCoA。 

步骤411～步骤412：PAR收到FBU消息后，因为无需对neCoA进行DAD检测，也无需建立转发隧道，PAR可以在立即向移动终端回复FBack消息的同时，开始缓存网络向移动终端发送的数据包，并向NAR发送HI消息，指示其准备接收转发的CN到MN的数据包。PAR收到来自NAR的HACK应答消息后，通过隧道转发缓存数据包至NAR。 

步骤413～步骤415：移动终端收到FBAck消息后，即可切换到步骤408中新AP，并使用步骤409中确定的neCoA，向NAR发送FNA消息。NAR收到FNA消息后，即可将缓存的从隧道接收到的数据包，通过新AP发送给移动终端。 

步骤416：移动终端切换至NAR后，因为采用了新的转交地址，移动终端还需要执行移动IP所需的绑定更新过程；因为接入到新的AR，终端需要继续通过步骤401的方法，主动获得<CoA，L2_ID List>二元组列表的更新。如果原来缓存的neCoA不在更新后的<CoA，L2_ID List>二元组列表中，则移动终端需要通知相应的neAR不必再为该地址代理移动终端应答DAD请求，并释放相关的隧道。 

另外，移动终端获得<CoA，L2_ID List>二元组列表更新后，可以立即发起  针对CoA的转交隧道的建立过程。由于可能有多个NAR和移动终端当前接入的PAR相邻，所以每个NAR与PAR之间都需要建立隧道。具体过程和步骤403～407相同。 

在上面两个例子中，采用了无状态的地址配置方法进行扩展。也可对于有状态的地址配置模式进行扩展，以IPv6为例，网络配置如图9所示，具体的过程如图10所示。具体处理过程如下： 

步骤一：构建<CoA，L2_ID List>二元组列表。 

终端在初始登录网络时，需要构建<CoA，L2_ID List>二元组。终端在本文扩展的DHCP请求(DHCP REQUEST)消息中加入本文扩展的G选项和其当前接入的AP的链路层标识，DHCP服务器收到该请求后，依据该标识，可得知移动终端的当前接入路由器cAR，为移动终端指派一个可以在该cAR的IP子网内使用的cCoA地址，并查找出连接到该cAR下联的所有AP的链路层地址的列表L2_ID List，这样就形成了一个用于cAR的<CoA，L2_ID List>二元组。然后，DHCP服务器利用其保存地理范围相邻AR信息，查找出和cAR地理范围相邻的多个neAR，生成用于neAR的<neCoA，L2_ID List>二元组。上述所有的<CoA，L2_ID List>组成一个MN接入到cAR时使用的二元组列表。DHCP服务器将上述二元组列表通过本文扩展的DHCP回复(DHCP REPLAY)消息发送给终端。 

步骤二：CoA地址重复检测、neAR成为地址代理。 

移动终端获得CoA地址后，需要针对每一地址进行重复检测。对于属于当前接入路由器cAR的网络前缀的地址，移动终端按照RFC2462的方法进行检测即可。但对于属于其它相邻接入路由器neAR的网络前缀的地址，移动终端需要使用地址代理机制。移动终端发送Proxy DAD Request消息给cAR，cAR发送Proxy Neighbor DAD Solicitation消息给各neAR，然后neAR在其负责的网络范围内发起针对该neCoA地址的重复检测，当检测结果表明该地址未使用时，neAR通过cAR通知移动终端，然后neAR成为该地址的地址代理，应答其它终端发来的针对该地址的重复检测请求。 

步骤三：移动检测及CoA地址配置过程。 

由于移动终端的不断移动，虽然终端还在当前AP的覆盖范围内，但它可能进入由多个AP重叠覆盖的无线覆盖范围，依据AP无线信号的强弱等物理层切换准则，移动终端可先选择将要切换到的目标AP并获得该AP的neL2_ID，并据此从其缓存的<CoA，L2_ID List>二元组列表中找到与之对应的neCoA地址。如果该neCoA地址不同于移动终端当前使用的地址cCoA，则表明即将发生的切换是IP层切换，MN需要完成和该neCoA相关的配置操作，并将转交地址的改变通知HA和CN。 

步骤四：二元组列表的更新。 

有两种情况需要更新移动终端存储的二元组列表。一种情况是当移动终端切换到新AR时。因为每个AR的地理位置相邻AR不可能是完全相同的，移动终端需要按照步骤一和步骤二的描述，主动请求网络获得接入到当前AR所需使用的二元组列表更新。另一种情况是移动终端仍然接入到当前AR，但网络拓扑发生了变化导致移动终端当前使用的二元组列表可能需要更新。此时，DHCP服务器通过消息触发移动终端主动进行更新。 

本发明提供的方法，并不仅限于802.11网络中，也可用于其它的无线网络中，如基于IEEE 802.16的宽带无线接入网络、GSM/CDMA等移动通信网络、3GPP/3GPP2所定义的第三代移动通信网络等。本方法还可以应用到上述各种无线网络的互联网络中。本发明提供的方法在各种网络及其互联情况下的具体实现过程与以上描述基本相同，在此不再赘述。需要说明的是，由于各种无线网络的无线覆盖区域的标识方法各有不同，这样，本发明中的接入区域标识列表在不同的网络中为不同的格式，在基于IEEE 802.16的宽带无线接入网络中，接入区域标识是基站的标识，在移动通信网络中，接入区域标识可以是无线小区的编号、路由区ID、基站标识、跟踪区标识等。 

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 

Claims (12)

1.一种用于移动IP切换中的转交地址配置和移动检测的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

A、接入路由器形成并存储自身的IP地址前缀、与其相邻的接入路由器的IP地址前缀以及对应的使用这些IP地址前缀的无线接入点的用于连接终端的接入区域标识的列表信息；

B、终端获得各接入路由器的IP地址前缀和对应的用于连接终端的接入区域标识的列表信息；

C、针对每个IP地址前缀，终端根据IP地址前缀和接入区域标识的列表信息获得能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系；

D、所述终端根据目标无线接入点的接入区域标识从其存储的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系中检索出终端连接到该无线接入点时可用的IP地址，切换至目标接入无线接入点后直接使用该IP地址作为转交地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

所述接入路由器通过与其下连的各无线接入点进行交互，获得并存储该接入路由器的IP地址前缀和对应的无线接入点的接入区域标识列表信息，接入路由器并与相邻的接入路由器进行交互，获取相邻的接入路由器的IP地址前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储；或者，

接入路由器通过手工配置获得该接入路由器、与该接入路由器设备相邻的接入路由器的IP地址前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，网络拓扑发生改变后，所述步骤A之后进一步包括：

所述接入路由器与其下连的无线接入点进行交互，获得并存储该接入路由器的IP地址前缀和对应的无线接入点的接入区域标识列表信息，接入路由器与相邻的接入路由器进行交互，获取相邻的接入路由器的IP地址前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储；或者，

通过手工配置所述接入路由器相邻的接入路由器的IP地址前缀和对应的接入区域标识列表信息并进行存储。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中所述获得能够使用的IP地址方法，为：采用无状态模式，终端为每个IP地址前缀生成IP地址；或者，采用有状态模式，终端通过DHCP服务器获取能够使用的IP地址和对应的接入区域标识列表信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，终端通过DHCP服务器获取能够使用的IP地址时，所述步骤C之前进一步包括：DHCP服务器依据终端提供的当前接入点的接入区域标识，生成用于该当前接入路由器及用于与该当前接入路由器相邻的接入路由器的IP地址和对应的接入区域标识列表信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：终端接入的接入路由器向终端发送该接入路由器自身的、与该接入路由器相邻的路由器的IP地址前缀和对应的使用这些IP地址前缀的无线接入点的用于连接终端的接入区域标识列表信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D之后进一步包括：终端删除步骤C中所述的通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述步骤D之后进一步包括：

E、终端获得各接入路由器的IP地址前缀和对应的接入区域标识列表信息，针对每个IP地址前缀，终端根据IP地址前缀和接入区域标识列表信息生成能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，更新通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系。

9.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述对所述IP地址进行重复检测，包括：网络中当前接入路由器之外的接入路由器为终端代理执行对应的属于其IP地址前缀范围的IP地址的重复检测过程，并将检测结果发送给终端，进一步的，为终端代理应答针对已通过重复检测的IP地址的来自其它设备的重复检测请求。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当网络拓扑发生改变后，该方法进一步包括：

对于无状态模式，接入路由器通知终端网络拓扑发生改变，终端收到通知后，获得各接入路由器的IP地址前缀和对应的用于连接终端的接入区域标识列表信息；终端根据IP地址前缀和接入区域标识列表信息获得能够使用的IP地址，对所述IP地址进行重复检测，建立并存储通过重复检测的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系；或者，

DHCP服务器通知终端网络拓扑发生改变，终端收到通知后，终端采用有状态模式，重新获得并存储IP地址和对应的接入区域标识列表信息。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后进一步包括：移动终端检测到多个无线接入点时，可以根据各个无线接入点提供的接入区域标识从其存储的IP地址与接入区域标识列表信息之间的对应关系中检索出对应的用于该各个无线接入点的IP地址，终端将所述IP地址分别与终端现在使用的IP地址进行比较，并将比较的结果作为终端进一步的切换决策的输入。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在802.11网络中，所述接入区域标识是无线接入点用于连接终端的空中接口的数据链路层的MAC地址，或者是服务集标识SSID，或者是扩展服务集标识ESSID，或者是基本服务集标识BSSID；

在802.16网络中，所述接入区域标识是基站的标识；

在移动通信网络中，所述接入区域标识是无线小区的标识，或者是路由区标识，或者是跟踪区标识，或者是基站的标识。

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