CN101212463A - 动态分配ip地址的方法、系统、移动结点及接入点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态分配IP地址的方法，在移动结点进行跨网切换时，包括下述步骤：(a)移动结点向待连接的接入点发送包含请求分配IP地址信息的重新关联请求；(b)待连接的接入点接收到上述重新关联请求后，从其预先申请且存储的IP地址中确定一个可以分配的IP地址，并向上述移动结点发送包含上述确定的IP地址信息的关联响应；(c)上述移动结点提取接收到的关联响应中的IP地址信息，进行IP地址配置。本发明还公开了一种动态分配IP地址的系统，移动结点和接入点。本发明能够使得移动结点在跨网切换时较快地获取IP地址。

Description

动态分配IP地址的方法、系统、移动结点及接入点

技术领域

本发明涉及一种分配网际协议(Internet Protocol，IP)地址的方法和系统，特别地涉及一种无线网络中动态分布IP地址的方法、系统以及移动结点(Mobile Node，MN)、接入点(Access Point，AP)。

背景技术

在无线Internet网络中，每个移动结点(Mobile Node，MN)被分配一个持久的IP地址(家乡地址)，而当该MN漫游到一个外地网络时，为了访问外地网络，还要分配给该MN一个临时IP地址，该临时IP地址在Mobile IP协议中称为转交地址(care-of address)。根据RFC2131的要求，当MN和访问接入点(Access Point，AP)建立关联(Associate)以后，动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)服务器为每一个漫游移动结点MN分配IP地址时，其流程图如图1所示，包括下述步骤：

步骤101，MN广播DHCPDiscover消息；

步骤102，收到DHCPDiscover消息的所有DHCP服务器向该MN发送含有分配的IP地址等信息的DHCPOffer消息；

步骤103，该MN收到DHCPOffer消息后，选择其中一个DHCP服务器，并向其发送DHCPRequest消息；

步骤104，被选定的DHCP服务器收到该MN发送的DHCPRequest消息后，向MN发送DHCPAck应答消息；

步骤105，该MN收到DHCPAck消息后，首先检查IP地址是否冲突，在确认无IP地址冲突的的条件下，开始配置使用该IP地址。

上述步骤105中，检查IP地址是否冲突可以通过多种方法来实现，例如MN可以向网络广播ARP Request消息来判断IP地址是否冲突，如果在规定的时间内没有收到ARP应答则认为IP地址不冲突。

说明一点：上述MN与DHCP服务器之间的原语交互都是通过AP实现的。

现有技术中，一般认为当MN需要进行IP地址的冲突检测时，MN通过DHCP服务器获得IP地址的时间大约为2s；而MN不进行IP地址冲突检测时，MN获得IP地址的时间也需要100ms，如果再加上链路层的切换时间，MN的整个切换时间会很长，而较长的切换时间对于那些要求传输时间比较敏感的业务，如VoIP(Voice over Internet Protocol)应用，是很不利的，因此如何在无线Internet网络中缩短动态获取IP地址的时间是一个急待解决的问题。

针对上述问题，部分WLAN设备厂商在AP中集成了DHCP服务器功能，该DHCP服务器专门对移动结点MN进行IP地址的分配，每个DHCP服务器负责特定范围的IP地址分配。这种方法中，MN发送的DHCPDiscover消息直接由AP中的DHCP服务器来处理，省去了网络中其它DHCP服务器对该消息的处理时间，但是该方法并没有完全消除IP地址的获取时间，MN和AP在链路层成功关联以后，在网络层仍然需要执行4个原语的消息交互和IP地址冲突检测过程，除此之外，该方法中一个子网内，每个AP中的DHCP服务器IP地址范围大小是不能动态调整的，且对每一个移动结点MN而言，IP地址的分配并不区分是在新建连接还是切换连接过程中的IP地址分配。

此外，为了减少MN和AP之间的DHCP交互信息，在上述IP地址分配的基础上，公开日为2006年3月8日、公开号为CN1744613A、发明名称为“获得互联网协议地址的方法和设备”的中国专利申请公开了一种获得IP地址的方法，其中把交互的DHCP原语消息由4条改为1条，即MN与AP成功关联以后，AP只向MN发送含有IP地址的DHCPAck消息。该方法的流程图如图2所示。可见，与图1所示的IP地址动态分配方法相比，该方法只是减少了DHCP交互原语，且MN和AP关联成功后，仍然需要执行DHCP的请求和分配阶段，IP地址的通告DHCPAck仍然在MN和AP之间传递，也就是说，在上述发明申请中并没有提出如何缩短获取IP地址的时间的解决办法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动态分配IP地址的方法、系统、移动结点和接入点，能够使得移动结点在跨网切换时较快地获取IP地址。

本发明一方面提供一种动态分配IP地址的方法，在移动结点进行跨网切换时，包括下述步骤：

(a)移动结点向待连接的接入点发送包含请求分配IP地址信息的重新关联请求；

(b)待连接的接入点接收到上述重新关联请求后，从其预先申请且存储的IP地址中确定一个可以分配的IP地址，并向上述移动结点发送包含上述确定的IP地址信息的关联响应；

(c)上述移动结点提取接收到的关联响应中的IP地址信息，进行IP地址配置。

进一步地，所述的移动结点进行跨网切换是这样判定的：

当移动结点的当前接入点所在的网络标识信息与待连接的接入点所在的网络标识信息不同时，或者当移动结点的当前接入点所在的网络标识信息与待连接的接入点所在的网络标识信息相同、但是两者的IP网络前缀信息不同时，判定该移动结点进行跨网切换。

更进一步地，对所述的移动结点进行跨网切换的判定是在移动结点从当前接入点接收到的信号强度低于预先设定的门限值时进行的。

更进一步地，所述待连接的接入点所在的网络标识信息和IP网络前缀信息是所述移动结点对待连接的接入点进行扫描后，根据所述待连接的接入点发送的探询响应帧和信标帧中包含的信息得到的。

进一步地，待连接的接入点预先申请并存储IP地址是通过下述步骤实现的：

上述的接入点广播DHCPDiscover消息；

收到DHCPDiscover消息的所有动态主机配置协议服务器向上述接入点发送含有分配的IP地址信息的DHCPOffer消息；

上述接入点接收到DHCPOffer消息后，选择其中一个动态主机配置协议服务器，并向其发送DHCPRequest消息；

被选定的动态主机配置协议服务器收到上述接入点发送的请求消息后，向上述接入点发送DHCPAck应答消息；

上述接入点接收到DHCPAck消息后，将没有冲突的IP地址进行存储。

更进一步地，所述待连接的接入点预先申请且存储的IP地址的数量是通过接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率确定的，包括：

当接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器申请分配新的IP地址，并存储上述新的IP地址；

当接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率小于设定的最小失败率设定值时，减少存储的IP地址数量。

进一步地，所述待连接的接入点是在IP地址链表中存储预先申请的IP地址的。

更进一步地，所述的IP地址链表的每个表项中包括：IP地址和客户端身份。

再进一步地，所述的客户端身份为接入点的MAC地址与当前系统时间的组合。

进一步地，该方法还包括：在移动结点设定一个新连接标识，以该标识的一个确定状态来标识所述移动结点所进行的切换是新建切换，以该标识的另一个确定状态来标识所述移动结点所进行的切换不是新建切换。

本发明的另一方面是提供一种动态分配IP地址的系统，包括：移动结点和接入点，而移动结点包括：网络检测模块；接入点包括IP地址分配模块、IP地址存储模块；其中：

网络检测模块，用于判定移动结点处于跨网切换时，向待连接的接入点发出包含IP地址分配请求的重新关联请求；

IP地址分配模块，用于接收到移动结点发送的包含请求分配IP地址信息的重新关联请求后，从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址，并将该分配的IP地址信息追加到关联响应中发送给上述移动结点；

IP地址存储模块，用于存储允许进行分配的IP地址的信息。

进一步地，所述的网络检测模块进一步地包括：强度接收比较单元、信道扫描单元、比较单元、连接单元，其中：

强度接收比较单元，用于判断从当前接入点接收到的信号强度是否低于其中存储的设定门限值，当低于设定门限值时，向信道扫描单元发出信道扫描信号；

信道扫描单元，接收到信道扫描信号后，按照设定的信道扫描的方法对待连接的接入点进行信道扫描，并从接收到的探询响应帧或者信标帧中获取上述接入点的网络标识信息和IP网络的前缀信息；

比较单元，判断信道扫描单元获取的待连接接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息与当前接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息是否相同，当网络标识信息不同、或者网络标识信息相同但IP网络前缀信息不同时，向连接单元发送切换请求信号；

连接单元，用于接收到切换请求信号后，向待接入的接入点发出包含IP地址请求标识的重新关联请求。

进一步地，所述的接入点还包括：

IP地址申请和维护模块，用于向动态主机配置协议服务器申请IP地址，请获得的IP地址的信息存入IP地址存储模块；并按照设定的策略对IP地址存储模块中存储的IP地址数量进行增加或者减少。

更进一步地，所述的IP地址申请和维护模块进一步地包括：

动态主机配置协议服务器客户端单元，用于接收到申请IP地址信号后，向动态主机配置协议服务器进行IP地址申请，并将申请获得的IP地址的信息存入IP地址存储单元；

计算单元，用于根据接收到的成功信息和失败信息计算接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率，当其大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器客户端单元发送申请IP地址信号，当其小于设定的最小失败率设定值时，向维护单元发送删除IP地址信号；

维护单元，接收到删除IP地址信号后，任意删除IP地址存储单元中设定数量的IP地址信息；

此时，IP地址分配模块，还用于在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址成功时，向计算单元发送分配成功信息，在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址失败时，向计算单元发送分配失败信息。

本发明还提供一种移动结点，包括：

网络检测模块，用于判定移动结点处于跨网切换时，向待连接的接入点发出包含IP地址分配请求的重新关联请求。

进一步地，所述的网络检测模块进一步地包括：强度接收比较单元、信道扫描单元、比较单元、连接单元，其中：

强度接收比较单元，用于判断从当前接入点接收到的信号强度是否低于其中存储的设定门限值，当低于设定门限值时，向信道扫描单元发出信道扫描信号；

信道扫描单元，接收到信道扫描信号后，按照设定的信道扫描的方法对待连接的接入点进行信道扫描，并从接收到的探询响应帧或者信标帧中获取上述接入点的网络标识信息和IP网络的前缀信息；

比较单元，判断信道扫描单元获取的待连接接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息与当前接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息是否相同，当网络标识信息不同、或者网络标识信息相同但IP网络前缀信息不同时，向连接单元发送切换请求信号；

连接单元，用于接收到切换请求信号后，向待接入的接入点发出包含IP地址请求标识的重新关联请求。

本发明还提供一种接入点，包括：

IP地址分配模块，用于接收到移动结点发送的包含请求分配IP地址信息的重新关联请求后，从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址，并将该分配的IP地址信息追加到关联响应中发送给上述移动结点；

IP地址存储模块，用于存储允许进行分配的IP地址的信息。

进一步地，所述的接入点还包括：

IP地址申请和维护模块，用于向动态主机配置协议服务器申请IP地址，请获得的IP地址的信息存入IP地址存储模块；并按照设定的策略对IP地址存储模块中存储的IP地址数量进行增加或者减少。

更进一步地，所述的IP地址申请和维护模块进一步地包括：

动态主机配置协议服务器客户端单元，用于接收到申请IP地址信号后，向动态主机配置协议服务器进行IP地址申请，并将申请获得的IP地址的信息存入IP地址存储单元；

计算单元，用于根据接收到的成功信息和失败信息计算接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率，当其大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器客户端单元发送申请IP地址信号，当其小于设定的最小失败率设定值时，向维护单元发送删除IP地址信号；

维护单元，接收到删除IP地址信号后，任意删除IP地址存储单元中设定数量的IP地址信息；

此时，IP地址分配模块，还用于在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址成功时，向计算单元发送分配成功信息，在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址失败时，向计算单元发送分配失败信息。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)MN的IP地址获取过程提前由AP完成，期间MN和DHCP服务器没有消息交互和IP地址冲突检测过程，MN得到IP地址的时间大大降低；

(2)采用跨层消息传递，漫游结点MN和AP之间的网络层信息交互追加到链路层现有的原语传递中，MN与AP之间的信息交互过程减少，省电、省时；

(3)区分是新建连接还是跨子网切换连接，新建连接的IP地址获取过程采用传统的DHCP分配过程，避免了和跨子网切换结点获取IP地址的处理竞争，使切换连接在获取IP地址资源方面有更高的优先权，掉线率得到了保证；

(4)AP维护的IP地址列表能够根据网络状况动态调整，避免了资源浪费；

(5)保留了与传统DHCP过程、链路连接过程的兼容性，使接入设备具有广泛的兼容性。

附图说明

图1为现有技术中DHCP服务器为每一个MN分配IP地址的方法流程图；

图2为现有技术中公开号为CN1744613A的中国申请专利文件中获得IP地址的方法流程图；

图3为本发明具体实施例中IP地址链表的示意图；

图4为本发明具体实施例中实现动态分配IP地址的流程图；

图5为本发明具体实施例中带IP地址信息参数的关联响应帧结构图；

图6为本发明具体实施例中动态分配IP地址的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明的设计思想是：AP首先作为DHCP的客户端代表切换节点提前向DHCP服务器申请并存储若干IP地址，当MN跨网申请IP地址时，AP直接将其存储的一个IP地址发送给MN。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。

在AP内建立一个IP地址链表IP_Table，AP代表跨网切换的移动节点提前向DHCP服务器申请若干IP地址，并保存在IP地址链表IP_Table，其实现步骤如下：

步骤201，AP广播DHCPDiscover消息；

步骤202，收到DHCPDiscover消息的所有DHCP服务器向该AP发送含有分配的IP地址等信息的DHCPOffer消息；

上述的分配的IP地址等信息可以通过在DHCPOffer消息帧中插入相关项实现，；

步骤203，该AP收到DHCPOffer消息后，选择其中一个DHCP服务器，并向其发送DHCPRequest消息；

步骤204，被选定的DHCP服务器收到该AP发送的请求消息后，向MN发送DHCPAck应答消息；

步骤205，该AP收到DHCPAck消息后，首先检查IP地址是否冲突，在确认无IP地址冲突的的条件下，在IP地址链表IP_Table中存储该IP地址；

......

重复上述步骤201-205，并将申请到的IP地址及其相关信息在IP地址链表IP_Table中记录并存储，直至该IP地址链表IP_Table中的IP地址表项数在预先设定的范围内。上述的IP地址链表IP_Table如图3所示，其中的IP地址表项最少个数预先设定为IP_Count_Min。每个IP地址表项可以包括IP地址+客户端身份ClientID，ClientID的选用可以采用多种方式，例如：(AP的MAC地址+当前系统时间)的组合，即：“apMAC+sysTime”；在AP与DHCP服务器进行交互时，利用RFC3261中交互原语中的option字段以上述的ClientID来标识客户端身份，可以保证每次申请时身份字段和IP地址字段的唯一性。

AP端还需要根据网络的实际情况对上述的IP地址链表IP_Table进行维护，为了更好地对IP地址链表IP_Table进行动态调整，使其满足系统的设计要求，可以进一步地通过以下方法：

首先对单位时间内IP地址分配失败率IP_Allocate_Fail_Rate作如下定义：IP_Allocate_Fail_Rate＝IP_Fail_Count/IP_Total_Count，其中：IP_Fail_Count为单位时间内MN请求分配IP地址的失败次数；IP_Total_Count为单位时间内MN请求分配IP地址的总次数；

再设定IP_Allocate_Fail_Rate的允许范围为(Rate_min，Rate_max)，Rate_min和Rate_max的数值由用户进行确定；

进而，如果IP_Allocate_Fail_Rate小于Rate_min，则减少IP地址链表IP_Table中IP地址的个数，向网络发送DHCPRelease消息，释放一个IP地址；反之，如果IP_Allocate_Fail_Rate大于Rate_max则向DPCH服务器申请分配新的IP地址并存储，以增加IP_Table中IP地址的个数；如果在IP_Allocate_Fail_Rate在范围之内，则IP地址个数不变。

通过上述的方法，即可实现对IP地址链表的维护，其中需要说明的一点是：IP_Allocate_Fail_Rate的计算是根据MN向AP申请IP地址时的有效次数决定的，当MN向AP进行IP地址申请时，如果IP地址链表IP_Table为空，则记为MN申请分配IP地址失败。

为了能够标识MN与AP的连接是新建连接还是切换连接，在MN端设定一个新连接标识，当AP代表跨网切换的移动节点已经提前向DHCP服务器申请并存储若干IP地址后，MN上电开机，其动态获取IP地址的过程，如图4所示，包括以下的步骤：

步骤301，MN开机，将其新连接标识设置为真，即标识此次连接为建立新连接；

该步骤中新连接标识可以是在其驱动程序的相关数据结构中增加一个字段来实现；

步骤302，MN与欲与之建立连接的AP执行传统的连接过程，具体地完成以下步骤；

(a)MN广播DHCPDiscover消息；

(b)收到DHCPDiscover消息的所有DHCP服务器向该MN发送含有分配的IP地址等信息的DHCPOffer消息；

(c)该MN收到的DHCPOffer消息后，选择其中一个DHCP服务器，并向其发送DHCPRequest消息；

(d)被选定的DHCP服务器收到该MN发送的请求消息后，向MN发送DHCPAck应答消息；

(e)该MN收到DHCPAck消息后，首先检查IP地址是否冲突，在确认无IP地址冲突的的条件下，开始配置使用该IP地址；

步骤303，判断从当前已经连接的AP收到的信号强度SSID是否低于设定的门限值，如果是，执行步骤304，如果否，继续执行步骤303；

步骤304，MN扫描新的AP，此时将新连接标识置为假，即标识为该MN为移动切换；

在IEEE802.11协议中，上述的扫描可以分为主动扫描(Active Scan)和被动扫描(Passive Scan)，其中：在主动扫描方式中，MN向AP发出探询请求帧(Probe Request)，AP以探询响应帧(Probe Response)来通告MN自己的一些能力信息；在被动扫描方式中，MN通过监听AP定期广播的信标帧(Beacon)来获知AP的信息；

在上述的AP发送的探询响应帧和信标帧中包括网络标识BSSID信息和IP网络前缀信息，由此当AP发送探询响应帧和信标帧时，将AP所在的网络标识BSSID信息和IP网络的前缀信息也同时告诉了MN；

步骤305，MN判断自己当前的网络标识BSSID是否与欲与之建立连接的AP的网络标识BSSID相同，如果相同，执行步骤306，如果不相同，执行步骤307；

步骤306，MN判断自己当前的IP网络前缀是否与欲与之建立连接的AP的IP网络前缀相同，如果相同，表明为MN是在同一子网内漫游移动时需要进行切换，返回执行步骤302，如果不同，执行步骤307；

步骤307，MN向AP发送重新关联请求帧，且在该帧中，增加IP地址分配请求标识IP_Request，并且置IP_Request为真，即表明MN要求对其分配IP地址；

步骤308，AP接收到上述重新关联请求帧后，判断该帧里是否有IP地址分配请求标识，如果是，执行步骤309，如果否，按照现有技术中的方法进行后续连接操作；

步骤309，查询IP地址链表IP_Table中是否为空，如果是，置IP地址分配失败标志no_IP为真，标识本次申请失败，按照现有技术进行后续连接操作，如果否，置IP地址分配失败标志no_IP为假，标识本次申请成功，执行步骤310；

步骤310，从IP地址链表IP_Table中取出一个IP地址MN_IP，将取到的IP地址及其相关信息等参数追加到关联响应帧(Re-Association Response)中发送给MN，该帧体结构如图5所示；

步骤311，MN接收到的上述关联响应帧后，提取其中的IP地址信息，并进行IP地址的配置。

说明一点：在上述动态分配IP地址的过程中，根据步骤309获知单位时间内MN请求分配IP地址的失败次数IP_Fail_Count，以及单位时间内单位时间内MN请求分配IP地址的总次数IP_Total_Count，从而利用IP_Allocate_Fail_Rate＝IP_Fail_Count/IP_Total_Count计算出IP地址分配失败率IP_Allocate_Fail_Rate，以此作为维护IP地址链表IP_Table的基础。

对应地，如图6所示，本发明提供一种动态分配IP地址的系统，包括：MN的网络检测模块以及AP的IP地址分配模块、IP地址分配模块、IP地址申请和维护模块，其中：

MN端的网络检测模块，用于当移动结点MN跨网切换时，通过接收到的扫描信息判断当前已经建立连接的AP与当前欲与之建立连接的AP所在的网络是否是同一子网，当不在同一网络时，向当前欲建立连接的AP发出包含IP地址分配请求的重新关联原语；该网络检测模块进一步地包括：强度接收比较单元、信道扫描单元、比较单元、连接单元，而：

强度接收比较单元，判断从当前已经连接的AP接收到的信号强度是否低于其中存储的设定门限值，当低于设定门限值时，向信道扫描单元发出信道扫描信号；

信道扫描单元，接收到信道扫描信号后，按照设定的信道扫描的方法对新的欲与之建立连接的AP进行信道扫描，并从接收到的探询响应帧或者信标帧中获取上述AP的网络标识信息和IP网络的前缀信息；

比较单元，判断信道扫描单元获取的AP所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息与当前连接的AP所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息是否相同，当网络标识信息不同，或者网络标识信息相同但IP网络前缀信息不同时，向连接单元发送切换请求信号；

连接单元，用于接收到切换请求信号后，向当前欲建立连接的AP发出包含IP地址请求标识的重新关联原语。

AP端的IP地址分配模块，用于接收到MN发送的包含IP地址请求标识的重新关联原语后，从IP地址存储模块中分配一个IP地址，并将该分配的IP地址及其IP地址对应的信息追加到关联响应帧中发送给MN；该IP地址分配模块可以为一个IP地址链表；还用于在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址成功时，向计算单元发送分配成功信息，在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址失败时，向计算单元发送分配失败信息。

AP端的IP地址存储模块，用于存储已经申请、但还未进行分配的IP地址信息；

AP端的IP地址申请和维护模块，用于代理移动结点MN提前执行IP地址的申请和冲突检测过程，并根据网络状况对IP地址存储模块中存储的IP地址信息进行维护，以保证IP地址存储模块中的IP地址数，该模块进一步包括：DHCP客户端单元、计算单元以及维护单元，其中：

DHCP客户端单元，用于接收到申请IP地址信号后，向DHCP服务器发出IP地址申请和检测，并将申请到的IP地址及其相关信息存储在IP地址存储单元中；

计算单元，用于根据接收到的成功信息和失败信息，利用IP_Allocate_Fail_Rate＝IP_Fail_Count/IP_Total_Count计算单位时间内IP地址分配失败率IP_Allocate_Fail_Rate，其中：IP_Fail_Count为单位时间内MN请求分配IP地址的失败次数；IP_Total_Count为单位时间内MN请求分配IP地址的总次数；当IP_Allocate_Fail_Rate大于设定的最大值时，向DHCP客户端单元发送申请IP地址信号，当IP_Allocate_Fail_Rate小于设定的最小值时，向维护单元发送删除IP地址信号；

维护单元，接收到删除IP地址信号后，任意删除IP地址链表中设定数量的IP地址表项。

对于上述方法和系统需要说明一点：AP端的IP地址申请和维护可以不仅仅利用上述单位时间内IP地址分配失败率来实现，还可以按照其他的预定策略。

通过上述的实施例可见，本发明的实施例具有以下优点：

(1)MN的IP地址获取过程提前由AP完成，期间MN和DHCP服务器没有消息交互和IP地址冲突检测过程，MN得到IP地址的时间大大降低；

(2)采用跨层消息传递，漫游结点MN和AP之间的网络层信息交互追加到链路层现有的原语传递中，MN与AP之间的信息交互过程减少，省电、省时；

(3)区分是新建连接还是跨子网切换连接，新建连接的IP地址获取过程采用传统的DHCP分配过程，避免了和跨子网切换结点获取IP地址的处理竞争，使切换连接在获取IP地址资源方面有更高的优先权，掉线率得到了保证；

(4)AP维护的IP地址列表能够根据网络状况动态调整，避免了资源浪费；

(5)保留了与传统DHCP过程、链路连接过程的兼容性，使接入设备具有广泛的兼容性。

Claims (19)

1.一种动态分配IP地址的方法，在移动结点进行跨网切换时，包括下述步骤：

(a)移动结点向待连接的接入点发送包含请求分配IP地址信息的重新关联请求；

(b)待连接的接入点接收到上述重新关联请求后，从其预先申请且存储的IP地址中确定一个可以分配的IP地址，并向上述移动结点发送包含上述确定的IP地址信息的关联响应；

(c)上述移动结点提取接收到的关联响应中的IP地址信息，进行IP地址配置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的移动结点进行跨网切换是这样判定的：

当移动结点的当前接入点所在的网络标识信息与待连接的接入点所在的网络标识信息不同时，或者当移动结点的当前接入点所在的网络标识信息与待连接的接入点所在的网络标识信息相同、但是两者的IP网络前缀信息不同时，判定该移动结点进行跨网切换。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述的移动结点进行跨网切换的判定是在移动结点从当前接入点接收到的信号强度低于预先设定的门限值时进行的。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待连接的接入点所在的网络标识信息和IP网络前缀信息是所述移动结点对待连接的接入点进行扫描后，根据所述待连接的接入点发送的探询响应帧和信标帧中包含的信息得到的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，待连接的接入点预先申请并存储IP地址是通过下述步骤实现的：

上述的接入点广播DHCPDiscover消息；

收到DHCPDiscover消息的所有动态主机配置协议服务器向上述接入点发送含有分配的IP地址信息的DHCPOffer消息；

上述接入点接收到DHCPOffer消息后，选择其中一个动态主机配置协议服务器，并向其发送DHCPRequest消息；

被选定的动态主机配置协议服务器收到上述接入点发送的请求消息后，向上述接入点发送DHCPAck应答消息；

上述接入点接收到DHCPAck消息后，将没有冲突的IP地址进行存储。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待连接的接入点预先申请且存储的IP地址的数量是通过接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率确定的，包括：

当接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器申请分配新的IP地址，并存储上述新的IP地址；

当接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率小于设定的最小失败率设定值时，减少存储的IP地址数量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待连接的接入点是在IP地址链表中存储预先申请的IP地址的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的IP地址链表的每个表项中包括：IP地址和客户端身份。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的客户端身份为接入点的MAC地址与当前系统时间的组合。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在移动结点设定一个新连接标识，以该标识的一个确定状态来标识所述移动结点所进行的切换是新建切换，以该标识的另一个确定状态来标识所述移动结点所进行的切换不是新建切换。

11.一种动态分配IP地址的系统，包括：移动结点和接入点，其特征在于，移动结点包括：网络检测模块；接入点包括IP地址分配模块、IP地址存储模块；其中：

网络检测模块，用于判定移动结点处于跨网切换时，向待连接的接入点发出包含IP地址分配请求的重新关联请求；

IP地址分配模块，用于接收到移动结点发送的包含请求分配IP地址信息的重新关联请求后，从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址，并将该分配的IP地址信息追加到关联响应中发送给上述移动结点；

IP地址存储模块，用于存储允许进行分配的IP地址的信息。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述的网络检测模块进一步地包括：强度接收比较单元、信道扫描单元、比较单元、连接单元，其中：

强度接收比较单元，用于判断从当前接入点接收到的信号强度是否低于其中存储的设定门限值，当低于设定门限值时，向信道扫描单元发出信道扫描信号；

信道扫描单元，接收到信道扫描信号后，按照设定的信道扫描的方法对待连接的接入点进行信道扫描，并从接收到的探询响应帧或者信标帧中获取上述接入点的网络标识信息和IP网络的前缀信息；

比较单元，判断信道扫描单元获取的待连接接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息与当前接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息是否相同，当网络标识信息不同、或者网络标识信息相同但IP网络前缀信息不同时，向连接单元发送切换请求信号；

连接单元，用于接收到切换请求信号后，向待接入的接入点发出包含IP地址请求标识的重新关联请求。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述的接入点还包括：

IP地址申请和维护模块，用于向动态主机配置协议服务器申请IP地址，请获得的IP地址的信息存入IP地址存储模块；并按照设定的策略对IP地址存储模块中存储的IP地址数量进行增加或者减少。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述的IP地址申请和维护模块进一步地包括：

动态主机配置协议服务器客户端单元，用于接收到申请IP地址信号后，向动态主机配置协议服务器进行IP地址申请，并将申请获得的IP地址的信息存入IP地址存储单元；

计算单元，用于根据接收到的成功信息和失败信息计算接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率，当其大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器客户端单元发送申请IP地址信号，当其小于设定的最小失败率设定值时，向维护单元发送删除IP地址信号；

维护单元，接收到删除IP地址信号后，任意删除IP地址存储单元中设定数量的IP地址信息；

此时，IP地址分配模块，还用于在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址成功时，向计算单元发送分配成功信息，在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址失败时，向计算单元发送分配失败信息。

15.一种移动结点，其特征在于，该移动结点包括：

网络检测模块，用于判定移动结点处于跨网切换时，向待连接的接入点发出包含IP地址分配请求的重新关联请求。

16.如权利要求15所述的移动结点，其特征在于，所述的网络检测模块进一步地包括：强度接收比较单元、信道扫描单元、比较单元、连接单元，其中：

强度接收比较单元，用于判断从当前接入点接收到的信号强度是否低于其中存储的设定门限值，当低于设定门限值时，向信道扫描单元发出信道扫描信号；

信道扫描单元，接收到信道扫描信号后，按照设定的信道扫描的方法对待连接的接入点进行信道扫描，并从接收到的探询响应帧或者信标帧中获取上述接入点的网络标识信息和IP网络的前缀信息；

比较单元，判断信道扫描单元获取的待连接接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息与当前接入点所在的网络标识信息和IP网络的前缀信息是否相同，当网络标识信息不同、或者网络标识信息相同但IP网络前缀信息不同时，向连接单元发送切换请求信号；

连接单元，用于接收到切换请求信号后，向待接入的接入点发出包含IP地址请求标识的重新关联请求。

17.一种接入点，其特征在于，该接入点包括：

IP地址分配模块，用于接收到移动结点发送的包含请求分配IP地址信息的重新关联请求后，从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址，并将该分配的IP地址信息追加到关联响应中发送给上述移动结点；

IP地址存储模块，用于存储允许进行分配的IP地址的信息。

18.如权利要求17所述的接入点，其特征在于，所述的接入点还包括：

IP地址申请和维护模块，用于向动态主机配置协议服务器申请IP地址，请获得的IP地址的信息存入IP地址存储模块；并按照设定的策略对IP地址存储模块中存储的IP地址数量进行增加或者减少。

19.如权利要求18所述的接入点，其特征在于，所述的IP地址申请和维护模块进一步地包括：

动态主机配置协议服务器客户端单元，用于接收到申请IP地址信号后，向动态主机配置协议服务器进行IP地址申请，并将申请获得的IP地址的信息存入IP地址存储单元；

计算单元，用于根据接收到的成功信息和失败信息计算接入点对移动结点在单位时间内进行IP地址分配的失败率，当其大于设定的最大失败率设定值时，向动态主机配置协议服务器客户端单元发送申请IP地址信号，当其小于设定的最小失败率设定值时，向维护单元发送删除IP地址信号；

维护单元，接收到删除IP地址信号后，任意删除IP地址存储单元中设定数量的IP地址信息；

此时，IP地址分配模块，还用于在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址成功时，向计算单元发送分配成功信息，在从IP地址存储模块中确定一个允许分配的IP地址失败时，向计算单元发送分配失败信息。

Images