CN101199214B - 促进切换的方法及装备 - Google Patents

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Abstract

在此提供了一种用于从源接入点向目标接入点切换移动节点的方法和装备。在操作期间，所述源接入点代表所述移动节点将创建切换消息。当源接入点检测到正在发生切换时，所述源接入点将向移动节点的锚节点发射合适的切换消息。因为源接入点可能不具有用于代表所述移动节点创建消息的必要安全证书，因而在本发明的替换实施例中，该消息由移动节点创建并被存储在源接入点处直到需要为止。

Description

促进切换的方法及装备
发明领域
本发明通常涉及对于给定移动节点具有多个潜在存在点的通信网络，更特别地涉及移动节点在这些存在点之间的切换。
发明背景
具有多个存在点(有时称为基站或接入点)的通信网络是已知的。例如，在通信网络具有多个无线接入点时，多个层2存在点是可用的。作为另一个例子，当通信网络具有多个接入路由器时，多个层3存在点是可用的，这在本领域也是已知的。
在多种情况下，这些网络被设计为适应随时间(包括在当前的通信会话期间)改变其位置的移动节点。结果，给定的移动节点可改变其相对于该网络的存在点。例如，当移动节点在层2基站或相同因特网协议(IP)子网上的接入点间运动时，可发生相对于层2存在点的变化，而在当移动节点在不同的锚节点(anchor node)间运动时，或者当移动节点在连接到不同子网的接入点间运动时，可典型地发生相对于层3存在点(以及相对于层2存在点)的变化。
如本领域公知的，当具有IP能力的移动节点从一个子网运动到另一个时，其需要获得新的拓扑修正地址。在应用移动因特网协议(MIP)的系统中，移动节点通过目标子网向其归属代理(有时称为归属锚节点)发送其转交地址(CoA)，从而使得归属代理为该移动节点进行代办，并且将目的地为移动节点归属IP地址的分组隧道传送到当前位置，即其CoA移动节点。
当在多个存在点间运动时，通常期望以最小的可能时间量来进行运动，从而保证移动节点和其锚节点或归属代理间的连续通信。促进子网间的这种运动所需的消息传递通常要花费比期望更长的时间段。由于此，存在对于用于在这些存在点间切换移动节点的方法和装备的需要，其可最小化切换节点的时间量。
附图的简要说明
图1是通信系统的框图。
图2是更详细的移动节点及接入点的框图。
图3是表示在节点切换期间接入点操作的流程图。
图4是表示在节点切换期间接入点操作的流程图。
图5是表示移动节点操作的流程图。
具体实施方式
为了解决上述需要，在此提供了一种用于从源接入点向目标接入点切换移动节点的方法和装备。在操作期间，该源接入点将代表移动节点创建切换消息。当源接入点检测到正在发生切换时，该源接入点将向移动节点的锚节点发送合适的切换消息。由于源接入点可能不具有用于代表移动节点创建消息的必要安全证书，因此在本发明的替换实施例中，该消息可由移动节点创建并被存储在源接入点处直到需要为止。
本发明包括一种用于促进切换的方法。该方法包括以下步骤：由源接入点确定移动节点正在从该源接入点切换到目标接入点，有源接入点创建消息，向移动节点的锚节点通知该切换，并向该移动节点的锚节点发射该消息；引发该锚节点向目标接入点路由该移动节点的业务。
本发明还包括一种用于促进从源接入点向目标接入点切换的方法。该方法包括以下步骤：确定潜在的目标接入点，向移动节点提供涉及该潜在目标接入点中至少一个的信息，并且从该移动节点接收多个切换消息，其中每个切换消息包括验证码，该验证码是在移动节点和归属代理间使用共享保密密钥创建。
本发明还包括一种用于促进从源接入点向目标接入点切换的方法。该方法包括以下步骤：接收有关潜在目标接入点的信息，创建指出目标接入点处转交地址的至少一个切换消息，其中该切换消息包括使用共享保密密钥创建的验证码，并向该源接入点发射至少一个切换消息。
现在转到附图，其中相同的数字表示相同的部件。图1是通信系统100的框图。如所示的，通信系统100包括：移动节点(MN)104、锚节点101、路由器105、以及多个接入点(仅标出了接入点102、106及109)。移动节点104附连到第一存在点元件，或者通过基站103附连到接入点102。所有基站使用载波介质或选择协议通过无线连接与移动节点104通信。出于这些目的，协议可包括802.16e族协议，但本领域技术人员可理解，实际上也可使用现有的或未来开发的任何通信协议。此外，虽然图1中仅表示了一个锚节点、路由器及移动节点，本领域技术人员可认识到，典型的通信系统可具有比图1所示更多的锚节点、路由器及移动单元。此外，尽管图1中所示的是分离的实体，但接入点和基站可以是共址的。
在操作期间，移动节点104和锚节点101间的通信在从移动节点向锚节点发射控制信息时可利用安全证书(例如共享密钥)。为了使通信被锚节点合适地验证，需要使用该密钥。因此，当从移动节点向锚节点发送控制信息(例如CoA)时，使用共享密钥来合适地散列(hash)该控制信息，从而创建附加到控制消息的消息验证码。
如上所述，在多种情况中，网络100可被设计为适应随时间改变其位置的移动节点。结果，给定的移动节点可在网络100内改变其存在点。例如，移动节点104可通过基站103，利用锚节点101在当前与对端节点108通信，但可在基站107的方向上行进。当移动节点104接近基站107时，它需要切断与基站103的通信，并通过基站107经过锚节点101继续与对端节点108通信。这将导致数据被路由到移动节点的转交地址，使数据经过锚节点105、接入点106及基站107。
如所述的，当在多个存在点间运动时，通常期望以最低的可能时间量来完成这种运动(明确的说，就是尽可能早地将分组传递给移动节点的新存在点)，从而保证继续在移动节点及其锚节点或归属代理间的通信，并且减小从老BS重定向到新BS所需的分组数目。为了完成该任务，在本发明的优选实施例中，源基站路由器102自身可代表移动节点将新的转交地址登记到锚节点101。一旦进行了登记，锚节点101将向该新的转交地址转发所有接收到的数据。在第一实施例中，使用正确的证书(安全密钥)配置基站及锚节点，从而进行直接通信(BS具有MN-HA密钥，或者BS锚节点自身共享密钥，该密钥可用于代表可连接到BS的所有MN进行通信并使用AN的服务)。在第二实施例中，MN-锚共享不能用于BS的密钥。在这种情况下，MN创建消息并提前将其提供给BS，从而BS在需要时(即当移动节点切换或将要切换时)可发送该消息。
应当注意，向移动节点104发送数据的设备将继续使用锚定在归属代理101上的移动节点的地址。这是由于域内的本地移动性(其典型地由接入点及具有安全关联的锚节点管理进行定义)，移动节点即使在移动节点运动经过属于不同子网的接入点时，该移动节点的L3移动性也被完全隐藏。这保证了具有移动IP栈的移动节点没有检测运动并开始移动IP进程。
当在单一锚下的接入点间运动时，源接入点(例如基站路由器102)向锚节点通知有关到节点104向目标接入点(例如基站路由器109)的运动。源接入点将使用公知的技术来知晓该节点向新接入点的运动。在一个实施例中，这基于移动节点104周期性性的扫描近邻并向源(即当前的服务基站)报告接收到的信号强度来实现。如果新的接入点信号被移动节点104接收的更好，则服务基站可判定启动切换过程。作为该过程的一部分，源基站可为移动节点104确定(创建/获取)新的连结点(point of contact)。该连结点可以是新基站的IP地址、新基站的MAC地址、或者在新基站子网中对于该移动节点唯一的IP地址。当源基站确定移动节点确实要切换到新(目标)基站时(例如在802.16e情况下，基于接收到基站HO_REQ消息内的HO-IND或动作时间字段)，源基站向锚节点发射消息，指出用于该移动节点的新连结点。如果该锚节点是归属代理，则该消息将采用从代表移动节点的源基站发送的移动IP登记消息的形式。在锚节点是接入路由器或者以太网交换机的其它实施例中，该消息可采用Ipv6近邻通告消息或ARP(地址解析协议)消息的形式。
一旦知道了新的接入点/基站，锚节点就开始向移动节点的新位置隧道传送或转发分组。锚节点可立即、或在规定的延迟之后、或在接入点和锚节点间协商后进行重定向。锚节点还可通过向新的接入点发信号来确认节点104确实已经开始与其通信，从而确认运动到新接入点。在从锚节点听到后，如果新接入点没有见到移动节点，则其将登记该移动节点。可替换地，如果新BS在规定的终止时间后没有对该移动节点进行登记，则锚节点可停止向新基站转发分组。此外，如果移动节点要运动到不同于初始判定的接入点的接入点，则锚节点将在当其直接从新基站或从源基站接收到当前的连结点时，向新接入点转发分组。
以上步骤对于移动节点是透明的，并可以两种方式之一执行。在第一实施例中，只要接入点具有正确的安全证书(例如共享密钥)，则接入点将代表移动节点向锚节点发送请求，而不需要来自移动节点的任何输入。换句话说，为了代表移动节点104通信，基站可能需要使用共享保密密钥来散列所有通信。在本发明的另一实施例中，当锚节点自身不具有用于代表移动节点创建登记请求的证书时，移动节点创建应被发送以促进切换的消息，并将其提供给接入点。在接入点中高速缓存该消息。当接入点确定移动节点将运动到新接入点时，其将该消息转发给锚节点。锚节点可验证该消息为由移动节点发出的，并开始将分组重定向到新的接入点。
为了使上述系统进一步对于移动节点透明，只要移动节点正在使用相同锚节点，则在该锚节点下的基站集合提供一直的移动性相关信息。例如，来自该基站的路由器通告将携带与指配给移动节点的前缀相同的前缀。如果具有不同前缀的多个移动节点在一个基站下面，则路由器通告可包括所有不同的前缀，或者路由器通告可以是到具有移动节点所使用前缀的每个移动节点的单播。相同锚节点下的基站集合可使用相同的源地址，从而移动节点不必改变默认的路由器。最后，系统可为移动节点提供用于所有基站的相同MAC地址，并为该MAC地址启用每个基站代办。
对于在单一锚节点下的多个接入点之间运动的节点，节点可运动到其他锚节点下的接入点。如果源接入点(基站)或源锚节点具有安全密钥，则其能够通知更高级别的锚节点或该移动节点的归属代理。但是，如果源接入点不具有安全密钥，则会发生以下情况：
●当移动节点运动并且存在锚节点变化的可能时，接入点为移动节点提供可能的目标锚节点集合。由“Low latency handoffs for MobileIP”(移动IP的低等待时间切换)(其是快速移动IP协议的一部分)中的IETF定义的“IP代办路由器通告”消息中的值可用于此。
●移动节点然后创建绑定更新消息(如果有多个潜在的目标则有多于一个绑定更新消息)。该绑定更新消息是简单的更新消息，其典型地从移动节点被发送到具有移动节点归属地址到转交地址映射的归属代理。当接入点不具有安全密钥时，移动节点可创建散列消息(其应另外已经从新接入点发送)并将其提供给源接入点。
●当源接入点确定移动节点已经离开或者正逼近时，该源接入点或者源锚节点可向归属代理发送消息。特别地，当移动节点切换时，源接入点或源锚节点确定是否存在锚节点的变化。例如，通过简单地接入具有近邻基站及其优选锚节点的近邻列表来进行确定，或者可替换地，基站可联系近邻来确定该近邻是否是优选的锚节点。
●如果锚节点正发送更新，则基站将向锚节点提供由移动节点创建的绑定更新消息。接入点还可向其它接入点传递该消息，作为上下文转移的一部分，从而移动节点不必向每个接入点提供同样的消息。
图2是更详细的移动节点及接入点的框图。如所示的，接入点102和移动节点104均分别包含发射和接收电路201和206、以及202和207。逻辑电路203和208分别被提供作为控制接入点102和移动节点104操作的装置。逻辑电路203/208优选地包括微处理器控制器，例如但不限于Motorola PowerPC微处理器。发射和接收电路201/206及202/207是本领域公知的用于利用公知的通信协议进行通信的普通电路，并且其作为发射和接收消息的装置服务。例如，所有接收机和发射机使用公知的空中传送协议，诸如蓝牙、IEEE 802.11、802.11e、或者HyperLAN协议。
图3是表示节点切换期间接入点102操作的流程图。图3中的逻辑流程假设接入点102具有到与锚节点101通信所需的安全证书的访问权。该逻辑流程在步骤301开始，这里逻辑电路203确定节点104的切换来临。如上所述，该确定可来自所报告的周围接入点的信号强度测量(由接收机202接收)，以及来自对其他接入点具有比接入点102更好的信号强度的确定。在步骤303，逻辑电路203确定新的连结点/地址。如所述的，该连结点可以是新基站的IP地址、新基站的MAC地址、或者对于新基站子网中的移动节点唯一的IP地址。在确定了连结点后，该逻辑流程继续到步骤305，这里源接入点确定节点104正切换到目标接入点。该逻辑流程然后继续到步骤307，这里逻辑电路203命令发射机201向锚节点发射消息，指出用于该移动节点的新的接入点。这引发锚节点将移动节点的业务路由到目标接入点。如所述的，可使用在节点104及其锚节点间共享的共享保密密钥来散列该消息。该进程用于验证消息。此外，如果锚节点是归属代理，则该消息将采用从代表该移动节点的源接入点发送的移动IP登记消息的形式。
应当注意，虽然上述逻辑流程在预期到要进行切换时使切换消息发射到锚节点，但是，在本发明的替换实施例中，源接入点可等待直到移动节点已经离开源接入点(即与源接入点的通信终止)才发射切换消息。
因为通过服务接入点102(而不是节点104或目标接入点)向锚节点发射连结点，因而可以比现有技术的系统更快的方式向锚节点传送连结点。这有助于保证移动节点及其锚节点或归属代理之间的连续的无中断的通信。
图4是表示节点切换期间接入点102操作的流程图。图4中的逻辑流程假设接入点102不具有对节点104在与其归属代理通信中所利用的共享保密密钥的访问权。该逻辑流程在步骤401开始，这里逻辑电路203访问近邻列表204，并确定节点104在从接入点102漫游时可利用的潜在目标锚节点。在步骤403，该列表被提供给节点104。作为响应，接收机202接收每个潜在候选接入点的切换消息。每个切换消息包括使用移动节点和归属代理间的共享保密密钥生成的验证码。更特别地，由于接入点102不具有安全密钥，因此，节点104必须使用提供给归属代理的消息验证码来创建切换消息。在步骤405，这些消息被接收并被存储在缓冲器205中。该逻辑流程继续到步骤407，这里逻辑电路203确定节点104正切换到目标接入点，并确定特定目标接入点的身份(步骤409)。可通过分析节点104报告的信号强度测量并假设节点104正切换到具有最大信号强度的接入点，来确定该目标接入点身份。在例如IEEE 802.16e系统中，还可通过检查诸如BS_HO_REQ(基站切换请求)、MS_HO_REQ(移动HO请求)或HO-IND(切换指示)的消息来获得它。
该逻辑流程继续到步骤410，这里确定所缓冲的消息是否需要被传递给移动节点的锚节点(归属代理)。基于移动节点的运动是否需要节点转交地址的改变来执行该确定，由此向仅有移动节点而不是接入点与之具有安全关联(例如移动节点的归属代理)的锚节点发出必要消息。如果需要该消息，则流程继续到步骤411，这里访问缓冲器205，并将合适的切换消息提供给锚节点。该消息指出了新的转交地址，并且可至少包括对应于服务目标接入点的锚节点子网的前缀。
如所述的，如果该锚节点是归属代理，则该消息将采用从代表移动节点的源接入点发送的移动IP登记消息的形式。如果到邻近接入点的运动不涉及锚节点的改变，则不向归属代理发送该消息。替代的是，其可选地被传递给移动节点已经运动到的目标接入点。公知的上下文转移(context transfer)方案可用于传递这些消息。这可使得在需要时目标接入点在随后的时间发送消息，而不必从移动节点直接获得该消息。
图5是表示移动节点104操作的流程图。图4中的逻辑流程假设接入点不具有到节点104与其归属代理间通信中使用的安全密钥的访问权。该逻辑流程在步骤501开始，这里接收机207接收有关能够与来自当前服务接入点的移动节点104通信的潜在目标接入点的信息。在步骤503，逻辑电路208创建至少一个切换消息，其包括使用安全密钥创建的消息验证码。该切换消息指出了目标接入点处的转交地址，以及使用共享保密密钥创建的验证码。如所述的，可存在对应于潜在转交地址而创建的单一消息，该潜在转交地址可在目标基站处获得。注意，在某些目标基站中，可使用相同锚节点，不需要新的CoA。此外，如果存在多个潜在CoA，则可创建对应于每个CoA的消息。可替换地，可创建单一的消息。源接入点可随后使用实际的CoA作为IP分组的源地址，由此使得归属代理(其执行NAT(网络地址转换)传播算法)能够使用源地址作为真正的转交地址。在步骤505，这些消息通过发射机206被发射给接入点102。如所述的，接入点102在其感测到节点104正切换到新的接入点时将利用这些消息。这些消息将被存储在缓冲器205中直到需要为止。
虽然已经参考特定的实施例特定地表示及描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可进行不超出本发明精神及范围的各种形式及细节上的改变。期望这种改变在以下权利要求的范围之内。

Claims (3)

1.一种用于促进从源接入点向目标接入点切换的方法，所述方法包括以下步骤：
所述源接入点接收目的地为锚节点并且包含对应于移动节点的转交地址的至少一个切换消息，所述切换消息是由所述移动节点创建的，其中所述至少一个切换消息包括验证码，该验证码是在锚节点处使用对应于所述移动节点的共享保密密钥创建的；以及
在所述源接入点处确定所述移动节点正在从所述源接入点切换到所述目标接入点；
在所述源接入点处确定所述移动节点的转交地址在所述目标接入点处将会发生改变；
在所述源接入点处发射从接收到的切换消息的列表取得的切换消息，所述所发射的切换消息向所述移动节点的锚节点指出了新的存在点。
2.一种用于促进从源接入点向目标接入点切换移动节点的方法，所述方法包括以下步骤：
所述源接入点接收有关潜在目标接入点的信息；
所述源接入点创建指出所述目标接入点处转交地址的至少一个切换消息，其中所述切换消息包括使用共享保密密钥创建的验证码；及
所述源接入点向锚节点发射所述至少一个切换消息，
其中，在从所述源接入点切换到所述目标接入点之前所述切换消息将被存储在所述源接入点处，并且所述切换消息随后由所述源接入点利用来促进从所述源接入点向所述目标接入点的切换。
3.一种用于促进从源接入点向目标接入点切换的方法，所述方法包括以下步骤：
所述源接入点接收目的地为锚节点并且包含对应于移动节点的转交地址的至少一个切换消息，所述切换消息是由所述移动节点创建的，其中所述至少一个切换消息包括验证码，该验证码是在锚节点处使用对应于所述移动节点的共享保密密钥创建的；
所述源接入点缓冲所述切换消息和所述验证码；以及
所述源接入点向目标接入点发射所述切换消息和所述验证码。
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