CN101213770A - 用于在无线网络中执行快速切换的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了在无线网络中执行快速切换的方法和装置。该网络装置包括：分组生成单元，当网络设备加入新的子网时，其生成包括快速切换指令信息的路由器请求(RS)消息；分组发送单元，其发送生成的路由器请求消息到子网内的路由器；分组接收单元，其根据快速切换指令信息从路由器接收包括生成地址必要的切换信息的路由器公告消息；以及确定单元，其利用切换信息生成子网所需要的地址。

Description

用于在无线网络中执行快速切换的方法和装置
技术领域
本发明的各方面涉及快速切换(handover)。更具体地，本发明的各方面涉及在无线网络环境中执行快速切换的方法和装置。
背景技术
最近在无线网络技术中的进步已经增加了移动无线计算的应用范围和使用频率。在无线网络中，通常通过基础结构(infrastructure)网络和自组织(adhoc)网络来执行通信。基础结构网络类似于传统的有线局域网(LAN)，其中基础结构网络被配置为在固定区域内(如办公室或家庭)使用。基础结构网络包括连接到有线网络的基础结构(如接入点或基站)，以及能与基础结构通信的多个无线节点。
相反，自组织网络被配置为通过确保各无线设备(下文中称为“节点”)之间的无线信道来通信，而不使用能够连接到有线网络的基站或接入点。传统的自组织网络典型地没有能被连接到有线网络的基础结构(如接入点)，因此每个节点利用路由功能发送数据分组到目的地节点。就是说，当节点发送数据分组到目的地节点时，该数据分组经由能够将该数据分组中继到目的地节点的各节点发送。为了在各节点间交换数据分组，每个节点构造一个网络，给自身分配因特网协议(IP)地址，验证所分配的IP地址在网络内是唯一的，然后基于该验证的IP地址与另一个移动节点通信。
给无线设备分配IP地址的两种方法包括因特网协议版本4(IPv4)和因特网协议版本6(IPv6)。IPv4采用32位地址系统，其能分配232个地址或大约40亿个地址。然而，由于移动通信技术的发展，即使有的话，也只存在相对少的IPv4地址。为了处理IPv4地址中的该不足，已经引入了IPv6地址系统。IPv6用128位表示地址，其能产生2128个地址。
与传统的因特网地址系统IPv4相比较，IPv6地址系统能产生实质上更多的地址。在这方面，预期IPv6地址系统能处理IPv4的IP地址缺乏。IPv6地址系统能提供几何级数上更多的地址字段。此外，因为IPv6地址系统典型地具有集成安全功能，所以因特网协议的可能不能分配网络地址到个体的缺点能够被处理。所期望的是，IPv6将会被应用于安全市场的发展中。因此，作为IPv4地址系统的替代品，对于在传统无线网络中使IPv6地址系统商业化的研究正在进行中。
图1图示了传统的无线网络环境。如图所示，该环境包括存在于无线网络中的接入路由器(AR)以及接入点(AP)，以及存在于预定无线网络中的移动节点(MN)。移动节点1指在多个无线网络间移动的网络设备。接入点A21、B22和C23将移动节点1连接到每个接入点分别所属的子网络(“子网”)，以允许移动节点1访问有线网络，如因特网。接入路由器A31和B32为移动节点1提供接入路由器所属的各个子网中的路由服务，并且运行为沿最佳路径将移动节点1连接到子网中的任意节点。
该传统无线网络环境在一种假设下被描述：如图1所示，在由接入点A21所管理的基础服务组(BSS)中存在的移动节点1，依次经过由接入点B22管理的BSS以及由接入点C23管理的BSS。BSS是用于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准中的术语，并且BSS表示由单个接入点管理的无线网络区域。接入点A21、B22和C23的每个周期性地发送表示其BSS的信标信号以通知移动节点1可使用哪个接入点来访问有线网络。在由接入点A21管理的BSS中存在的移动节点1接收来自接入点A21的信标信号，这表示为通信211。基于所接收的信标信号，移动节点1变得意识到其位于接入点A21所管理的BSS中。就像其之前所做的那样，移动节点1经由接入点A21访问有线网络。
位置已经改变的移动节点1接收来自接入点B22的信标信号。基于所接收的信标信号，移动节点1变得意识到其所处的BSS已经改变。因此，移动节点1由于BSS改变而执行切换(即，链路层中的切换)。移动节点1知道其位于由接入点B22管理的BSS中，并且将到接入点A21的链路层连接改变为到接入点B22的链路层连接。根据开放系统互连(OSI)参考模型，因为链路层对应于第二层，所以链路层中的切换表示第二层中的切换或“L2切换”。移动节点1经由其当前连接到的新的接入点B22访问有线网络。
此后，移动节点1经由接入点B22将用于包括信息的代理公告(RtSolPr)帧的路由器请求发送到接入点A31，这表示为通信222，所述信息为该移动节点所处的BSS已经被改变。未经由其他接入路由器接收该信息的接入路由器A31变得意识到移动节点1位于其管理的子网中。此后，接入路由器A31将包括子网未改变的信息的代理路由器公告(PrRtAdv)帧经由接入点A22发送到移动节点1，这表示为通信223。接收到该帧的移动节点1变得意识到其位于由接入路由器A31管理的子网内。因此，移动节点1不因为子网的改变而执行切换，即因特网协议(IP)层中的切换。参照OSI参考模型，因为IP层对应于第三层，所以IP层中的切换就表示为“第三层中的切换”或“L3切换”。
此后，移动节点1接收来自接入点B22的信标信号，这表示为通信224。基于所接收的信标信号，移动节点1变得意识到其位于由接入点B22管理的BSS内。移动节点1经由接入点B22访问有线网络，就像它之前所做的那样。移动节点1接收来自接入点C23的信标信号，这表示为通信231。基于所接收的信标信号，移动节点1变得意识到其所处的BSS已改变。因此，移动节点1因为BSS的改变而执行切换，即链路层中的切换。移动节点1变得意识到其位于由接入点C23管理的BSS中，并将到接入点B22的链路层连接改变为到接入点C23的链路层连接。移动节点1经由与其形成新连接的接入点C23访问有线网络。
接下来，移动节点1经由接入点C23和接入路由器B32发送RtSolPr帧到接入路由器A31，这表示为通信232，该帧包括详细表示其所在的BSS已改变的信息。经由不同的接入路由器B32接收到该帧的接入路由器A31变得意识到移动节点1已离开其子网。接入路由器A31经由接入路由器B32和接入点C23发送PrRtAdv帧到移动节点1，这表示为通信233，该帧包括详细表示移动节点1所在的子网已改变的信息。接收到该帧的移动节点1变得意识到其所在的子网已改变。因此，移动节点1由于子网的改变而执行切换(即IP层中的切换)。
如上所述，因为移动节点1不能知道其所连接到的子网是否已改变，所以移动节点1与接入路由器通信以便获得有关子网改变的信息。就是说，移动节点1与接入路由器通信以便确定仅在链路层中执行切换，或在链路层和IP层中都执行切换。
当根据通信结果在链路层和IP层中都执行切换时，移动节点1在操作S200生成并在操作S210发送路由器请求(RS)消息到相关无线网络中的接入路由器B32，如图2中所示，以便请求生成IP地址所需的信息。在操作S220已接收到路由器请求消息时，在操作S230接入路由器B32生成包括自动地址设置所需信息的路由器公告(AD)消息，并在操作S250将其发送到相关的移动节点1。当在操作S260已接收到来自接入路由器B32的路由器公告消息时，在操作S270移动节点1利用包括在路由器公告消息中的信息设置地址。
发明内容
技术问题
在传统的基于IPv6的无线网络环境中，路由器公告消息通常只能在预定延迟时间之后被发送。在这点上，路由器生成预定时间范围N1内的随机数，并且路由器公告消息在对应于该随机数的延迟时间之后被发送到相关的移动节点，以减少网络内的消息或业务之间的冲突。然而，当生成移动节点的地址时该随机延迟能够导致不必要的时间延迟，这可能成为在实现快速切换中的重要问题。
技术方案
因此，本发明的各方面促进处理上述及其他问题。本发明的若干示例实施例和各方面提供在基于IPv6的无线网络环境中通过减少不必要的随机延迟执行快速切换的方法和装置。
根据本发明各方面中的一个方面，提供一种网络设备以执行快速切换，该网络设备包括：分组生成单元，当网络设备加入新的子网时其生成包括快速切换指令信息的路由器请求(RS)消息；分组发送单元，其将生成的路由器请求消息发送到子网内的路由器；分组接收单元，其根据该快速切换指令信息从路由器接收包括生成地址所需信息的路由器公告消息；以及确定单元，其利用该消息生成子网所需要的地址。
根据本发明各方面中的另一个方面，提供一种网络设备以执行快速切换，该网络设备包括：分组接收单元，其从加入子网的网络设备接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；分组生成单元，其响应于接收路由器请求消息而生成包括注册移动节点的地址所需信息的路由器公告消息；确定单元，其检查快速切换指令信息的值并选择性地执行随机延迟；以及分组发送单元，其发送路由器公告消息到该移动节点。
根据本发明各方面中的另一个方面，提供一种无线网络系统，其包括：至少一个移动节点，其加入一个新的子网，该移动节点生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息并发送该快速切换指令信息，并且该移动节点响应于路由器请求消息接收包括生成地址所需信息的路由器公告消息，并生成子网中的地址；以及路由器，其接收来自移动节点的路由器请求消息，检查快速切换指令信息的值并响应于正被发送到移动节点的路由器公告消息选择性地执行随机延迟。
根据本发明各方面中的另一个方面，提供一种在无线网络中执行快速切换的方法，该方法包括：生成包括快速指令信息的路由器请求消息；发送生成的路由器请求消息到子网内的路由器；根据该快速切换指令信息从该路由器接收包括生成地址所需信息的路由器公告消息；以及利用该信息生成地址。
根据本发明各方面中的另一个方面，提供一种在无线网络中执行快速切换的方法，该方法包括：从加入新子网中的移动节点接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；响应于该路由器请求消息生成包括注册该移动节点地址所需信息的路由器公告消息；以及检查该快速切换指令信息，并响应于发送路由器公告消息选择性地执行随机延迟。
本发明的其他方面和/或优点在说明书中被阐明，其遵循说明书或从说明书可显见，或者能通过本发明的实践被知晓。
附图说明
结合附图，本发明的这些和/或其他方面和优点将从以下各实施例的描述而变得明显和更易于理解，附图中：
图1图示传统的无线网络环境；
图2图示图1的传统无线网络环境中直到地址被分配给移动节点为止的操作；
图3图示根据本发明的示例性实施例的无线网络环境；
图4是示意性地图示根据本发明的示例性实施例的移动节点的配置的框图；
图5图示根据本发明的示例性实施例的、由移动节点生成的路由器请求消息的格式；
图6是示意性地图示根据本发明的示例性实施例的路由器的配置的框图；
图7图示根据本发明的示例性实施例、由路由器生成的路由器公告消息的格式；
图8图示根据本发明的示例性实施例所执行的快速切换的概念；
图9是图示根据本发明的示例性实施例、由在快速切换中的移动节点生成路由器请求消息的流程图；
图10是图示根据本发明的示例性实施例、由在快速切换中的路由器发送路由器公告消息的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的各实施例，其示例在附图中被图示，其中的相同参考标号始终指相同的元件。下面通过参照各附图描述了各实施例以解释本发明的各方面，公知的功能或结构不需要被详细描述。
根据本发明的示例性实施例，本发明及其各示例性方面参照执行快速切换的方法和装置的框图或流程图图示被描述，虽然本发明不限于此。可以理解，每个流程图图示的方框，以及流程图图示中的各方框的组合，能够通过计算机程序指令，或其他适当的软件和/或固件来实现。这些计算机程序指令或软件，能通过一个或多个通用计算机处理器、专用计算机或其他可编程数据处理装置，而被提供或实现，如生产一台机器，使得经由计算机的处理器或其他适当的可编程数据处理装置或处理器所执行的该指令或软件能够实现本发明的示例性或其他实施例或本发明的各方面的功能，如在流程图方框或各方框中所图示的或这里所描述的那样。
这些计算机程序指令或软件，也能被存储在载波、计算机可用或计算机可读存储器或其他适当的存储器中，其能指导计算机或其他适当的可编程数据处理装置或处理器操作，使得存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令或软件提供制造的物品，其包括实现本发明的示例性或其他实施例或各方面的功能的指令装置，如在流程图方框或各方框中所图示的或这里所描述的那样。
计算机程序指令或软件，也能被载入计算机或其他适当的可编程数据处理设备或处理器中，以使在计算机或其他适当的可编程设备或处理器上能够执行的一系列操作，以提供计算机实现的操作，使得在计算机或其他适当的可编程设备或处理器上执行的指令或软件提供实现本发明的示例性或其他实施例或各方面的功能的操作，如在流程图方框或各方框中所图示的或这里所描述的那样。同样，例如流程图图示的每个示例性方框能代表一个模块、片段或代码的一部分，并能包括一个或多个可执行指令以实现所描述和/或图示的逻辑功能。此外，根据本发明的多个方面，在本发明的可替代的实现和实施例中，各方框中图示的示例性功能可以次序颠倒或以不同的次序发生，且本发明不限于此。例如，根据本发明的各方面，取决于所涉及的功能，接连图示的两个方框能够实质上同时被执行，或者能以相反的次序或其他次序被执行。
这里所使用的术语“单元”表示或指，但不限于，软件或硬件组件，举例来说，如现场可编程门阵列(FPGA)或特定用途集成电路(ASIC)，其根据本发明的各方面执行某些任务。同样，单元能够被配置为存在于可寻址存储介质上并在例如一个或多个处理器上执行。根据本发明的各方面，举例来说，单元可包括各组件，如软件组件、面向对象(object-oriented)软件组件、分类组件和任务组件、进程、功能、属性、程序、子程序、程序代码片段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、阵列和变量、以及其他适当的组件。此外，根据本发明的各方面，各组件和单元的操作和/或功能能够通过较少的组件和单元被组合或实现，或能够通过额外的组件和单元被进一步分离或实现，且本发明不限于此。另外，根据本发明的各方面，组件和/或单元能被提供，以便复制或实现设备或安全多媒体卡内的一个或多个中央处理单元(CPU)或其他适当的处理器的操作。
根据本发明的示例性实施例，图3图示无线网络环境。参照图3，无线网络环境包括：移动节点4、接入点A51、接入点B52、接入点C53、接入路由器A61、以及接入路由器B62。在这点上，移动节点4表示从一个网络移动到另一个网络的设备。当离开本地链路而进入外部链路时，移动节点4通过新的链路被分配因特网协议(IP)地址，从而维持通信。根据本发明的各方面，移动节点4可以是蜂窝电话，笔记本电脑，个人数字助理(PDA)，或因特网协定语音(VoIP)电话，但本发明不限于此。
如图3中所示，通过示例的方式，本发明及其各方面将关于一种情况被描述，其中移动节点4相继通过由接入点A51(下文中称为“第一无线网络”)管理的基本服务组(BSS)、由接入点B52(下文中称为“第二无线网络”)管理的BSS以及由接入点C53(下文中称为“第三无线网络”)管理的BSS。接入点A51、B52和C53周期性地发送相邻信息以通知该移动节点4哪个接入点为移动节点4提供最佳无线网络环境。在这点上，相邻信息表示从相邻接入点获得的无线资源信息。例如，尽管不在所有方面都需要，但相邻信息可以包含表示BSS的信息，和/或表示子网的信息，并且可以包含其他信息。
第一无线网络中的移动节点4接收来自接入点A51的相邻信息，这表示为通信511。在这点上，相邻信息表示接入点A51从接入点B52获得的信息。移动节点4选择能够基于所接收的相邻信息而提供最佳无线网络环境的接入点。在图3中，因为移动节点3到接入点A51比到接入点B52近，所以移动节点4因为通信质量通常将会更好而选择接入点A51。移动节点4能经由接入点A51加入有线网络中，如同它之前所做的那样。然而，可以理解是的，最佳无线网络环境的选择能够以别的方式确定，例如，如通过信号强度、接入费用、保密性以及安全考虑和/或通过用户选择。
如果移动节点4被移动到第二无线网络，则移动节点4接收来自接入点B52的相邻信息，这表示为通信521。在这点上，相邻信息指的是接入点B52从接入点A51和C53获得的信息。基于所接收的相邻信息，移动节点4选择能够提供最佳无线网络环境的接入点。在图3中，因为移动节点4到接入点B52比到接入点A51近，所以移动节点4因为通信质量通常将会更好而选择接入点B52。因此，移动节点4由于BSS改变(即由于层二或链路层(L2)切换)而执行切换。在这点上通过示例的方式，移动节点4选择能提供最佳无线网络环境的接入点B52，并将到接入点A51的连接改变为到接入点B52的连接。移动节点4能经由接入点B52加入到有线网络，这不同于以前的情况，在以前的情况中，移动节点4使用接入点A51。
当移动节点4移动到第二无线网络中时，移动节点4从接入点B52接收相邻信息，这表示为通信522。在这点上，相邻信息表示接入点B52从接入点A51和C53获得的信息。基于所接收的相邻信息，移动节点4选择能提供最佳无线网络环境的接入点。在这点上通过示例的方式，移动节点4选择通常能提供更好的通信质量的接入点B52，因为移动节点4到接入点B52比到接入点C53相对更近。移动节点4经由接入点B52加入到有线网络，如同它之前所做的那样。
当第二无线网络内的移动节点4移动到第三无线网络时，移动节点4从接入点C53接收相邻信息，这表示为通信531。在这点上通过示例的方式，相邻信息表示接入点C53从接入点B52获得的信息。基于所接收的相邻信息，移动节点4选择能提供最佳无线网络环境的接入点。在这点上通过示例的方式，移动节点4选择通常能提供更好的通信质量的接入点C53，因为移动节点4到接入点C53比到接入点B52相对更近。因此，移动节点4由于BSS改变而执行切换(即链路层中的切换)。在这点上，移动节点4选择接入点C53是因为它通常能提供最佳无线网络环境，并且移动节点4将到接入点B52的链路层连接改变为到接入点C53的链路层连接。移动节点4经由接入点C53加入有线网络，这不同于以前的情况。
此外，移动节点4能知道移动节点4基于相邻信息正迁移到新的子网中，这表示为通信531。因此，移动节点4由于子网的改变而执行切换(即IP层中的切换)。为了获得设置新的IP地址所需的新信息，移动节点4发送路由器请求消息到接入路由器B62，这表示为通信532。尽管并非所有方面都需要，但移动节点4所发送的路由器请求消息可包括执行快速切换的信息，以及询问接入路由器B62的请求以发送路由器公告消息，这些将参照图4和5作进一步描述。
从移动节点4接收路由器请求消息的接入路由器B62响应于该请求消息生成路由器公告消息，并将其发送到移动节点4，这表示为通信533。作为检查包含在路由器请求消息中的快速切换指令信息的结果，接入路由器B62选择性地执行随机延迟，然后发送该路由器公告消息到发送路由器请求消息的移动节点4，这将参照图6和7作进一步描述。
根据本发明的示例性实施例，图4示意性地图示移动节点4的配置。参照图4，移动节点4包括：消息生成单元410、消息发送单元420、消息接收单元430、以及地址生成单元440。当移动节点4加入新的网络时(即当子网已改变时)，作为分组生成单元的示例，移动节点4的消息生成单元410生成路由器请求(RS)消息5000(图5)以请求信息从而生成地址。例如，路由器请求消息5000能够包括：源地址、目的地地址、和/或快速切换指令信息。
由消息生成单元410生成的路由器请求消息5000的示例性格式参照图5来解释。根据本发明的示例性实施例和各方面，图5图示由消息生成单元410生成的路由器请求消息5000的格式。参照图5，路由器请求消息5000通常包括：报头字段5100、选项字段5200、以及有效载荷字段5300。然而，路由器请求消息5000的各字段不需要被这样特定地限制。
例如，报头字段5100具有合计40个字节，并且包括：4位的版本字段5110、8位的优先级字段5120、20位的流标签字段5130、16位的有效载荷长度字段5140、8位的下一个报头字段5150、8位的跳跃限制字段5160、128位的源地址字段5170、128位的目的地地址字段5180、逐跳选项扩展报头字段5190、路由报头字段5191、片段报头字段5192、鉴别报头字段5193、封装安全有效载荷报头字段5194、以及目的地选项报头字段5195。
因为路由器请求消息通常采用IPv6，所以版本字段5110的值通常总是6。该值被记录在优先级字段5120中，并且从非源分组中辨别出支持流控制的源分组。记录在流标签字段5130中的值设置源和目的地的特性和需要。有效载荷长度字段5140记录40字节报头字段5100后的数据大小或报头长度。
下一个报头字段5150能够记录识别选项字段扩展报头5200的出现的值。跳跃限制字段5160能够阻止分组的持久出现。源地址字段5170记录发送路由器请求消息5000的网络设备的地址(例如移动节点的地址，如移动节点4或其他适当的网络设备)，并且接收路由器请求消息5000的网络设备(如路由器或其他适当的网络设备)的地址(例如路由器地址)被记录在目的地地址字段5180中。
各种类型的路由器信息被记录在扩展报头5200中所表示的逐跳选项扩展报头字段5190中。证明或确认信源身份的信息被记录在鉴别报头字段5193中，并且有关加密内容的信息被记录在封装安全有效载荷报头5194中。有效载荷字段5300表示记录请求来自路由器的信息的消息的字段。有效载荷5300的大小通常记录在报头字段5100的有效载荷长度字段5140中。
选项字段5200能够被插入上描的报头字段5100之后，以而形成扩展报头。根据本发明的各方面，图5还图示能够被添加到路由器请求消息5000的报头5100中的选项字段5200的典型格式。此外，例如，选项字段5200通常包括：选项类型字段5210，选项长度字段5220和保留字段5230。
例如，选项报头的8位能够被分配为选项类型字段5210记录快速切换指令信息。快速切换指令信息表示请求路由器执行快速切换功能的信息。在这点上，当路由器生成路由器公告消息时，响应于路由器请求消息5000，快速切换指令信息通常允许接收该路由器请求消息5000的路由器选择性地执行随机延迟，并且发送路由器公告消息。例如，当选项类型字段5210的值为100时，快速切换被请求，而当选项类型字段5210的值为200时快速切换不被请求，虽然本发明不限于此。根据本发明的各方面，当移动节点4为适当网络设备示例时，选项类型字段5210能够被用来识别网络设备的类型，其发送路由器请求消息5000(例如从固定节点中辨别出移动节点，如移动节点4)。在这点上，例如固定节点和移动节点4有关，并且表示预定网络内的网络设备。
在这点上，例如当发送路由器请求消息5000的网络设备为移动节点(如移动节点4)时，则值100能够被记录在选项类型字段5210中。然而，当发送路由器请求消息5000的网络设备为固定节点时，值200能够被记录在选项类型字段5210中。通过依据网络设备的类型改变选项类型字段5210的值，路由器请求消息5000被发送到的路由器(例如路由器A61或路由器B62)该路由器根据网络设备的类型而应用随机延迟。选项长度字段5220通常为8位，并记录选项字段报头5200的大小。
作为分组发送单元的示例，移动节点4的消息发送单元420将在消息生成单元410中生成的路由器请求消息5000发送到相关网络中的路由器。例如，消息发送单元420将路由器请求消息5000发送到第三无线网络中的路由器B62。作为分组接收单元的示例，移动接点4的消息接收单元430接收来自相关网络内的路由器(如路由器B62)的路由器公告消息，或接收从其他移动节点或其他适当的网络设备发送的数据分组。例如，没有随机延迟时间或在预定随机延迟时间之后，消息接收单元430接收来自路由器B62的路由器公告消息。
作为确定单元的示例，移动节点4的地址生成单元440处理通过消息接收单元430所接收的路由器公告消息，并生成IP地址。在这点上，例如合计128位的IP地址利用包含在所接收的路由器公告消息中的前缀信息和移动节点4的媒体接入控制(MAC)地址来生成。
此外，移动节点4能够还包括：接收用户的命令输入的输入单元(未显示)、或显示通过输入单元所输入的命令或处理命令的结果的显示单元(未显示)。同样，输入单元和显示单元可独立或组合地实现。移动节点4能够还包括存储从路由器接收的信息或从其他移动节点接收的数据的存储单元(未显示)。
根据本发明的示例性实施例，例如当路由器600为适当网络设备的示例时，图6图示路由器600的配置，如路由器A61或路由器B62。参照图6，路由器600包括：消息接收单元610、确定单元630、消息生成单元620、存储单元670、随机数生成单元660、计数单元650、以及消息发送单元640。当路由器请求消息(如路由器请求消息5000)通过作为分组接收单元的示例的路由器600的消息接收单元610被接收时，作为分组生成单元的示例的路由器600的消息生成单元620生成包括当移动节点4生成地址时的信息的路由器公告消息700(图7)。例如，路由器公告消息可包括：如源地址、目的地地址、路由器生命时间、可到达时间和前缀的信息。
参照图7，描述了如路由器600的消息生成单元620生成的路由器公告消息700的示例性格式。参照图7，例如路由器公告消息700包括：记录发送路由器公告消息700的路由器的本地链路地址的源地址字段710、记录移动节点(如接收路由器公告消息的移动节点4)的地址的目的地地址字段720、以秒为单位纪录发送者作为路由器期间的时间的路由器生命时间字段730、以秒为单位记录路由器公告消息700到达移动节点4的时间的到达时间字段740、以及记录路由器的链路层地址或前缀信息的选项字段750。
路由器600的消息接收单元610接收来自移动节点4的路由器请求消息5000，并将其发送到确定单元630。作为确定单元的示例，路由器600的确定单元630确定路由器请求消息5000是否已被收到。当路由器请求消息5000已被收到时，确定单元630检查包含在接收的消息5000中的快速切换指令信息的值。作为结果，当确定快速切换未被请求时，确定单元630使得当路由器公告消息700通过消息发送单元640被发送时，随机延迟被执行。然而，当快速切换已被请求时，确定单元630执行快速切换，以允许路由器公告消息被发送到移动节点4而不执行随机延迟。在这点上，路由器公告消息700被发送到移动节点4而没有随机延迟。
路由器600的存储单元670能够存储由消息生成单元620生成的路由器公告消息700或从移动节点4接收的路由器请求消息5000。存储单元670能够通过非易失性存储器(如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM))、易失性存储器(如随机存取存储器(RAM))、或存储介质(如硬盘驱动器)、或其他适当的存储器来实现，并且存储单元670能够是可移除的或内部的，但本发明不限于此。
路由器600的随机数生成单元660生成适当范围内的随机数，如0到n的范围(如0到500)。当路由器公告消息700被发送时，随机数生成单元660中生成的数字能够被用作随机延迟或延迟，但是本发明不限于此，因为其他适当的设备也能够根据本发明的各方面提供时间延迟。例如，当时间单位为毫秒(ms)时并且随机数为200时，200毫秒的延迟被用于发送路由器公告消息700的过程中。路由器600的计数单元650对随机数生成单元660中所生成的随机数倒计数。例如，当由随机数生成单元660生成的随机数为200时，计数单元650从200倒计数。当计数到达0时，即已发生200毫秒的延迟时，路由器公告消息700能够通过作为分组发送单元的示例的路由器600的消息发送单元640被发送到移动节点4。
根据本发明的示例性实施例，图8图示执行快速切换的方法。参照图3至8，为了通过第一无线网络和第二无线网络加入第三无线网络，在操作S810，移动节点4首先通过消息生成单元410生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息5000。例如，移动节点4生成在选项类型字段5200中具有100的值的路由器请求消息5000。在操作S820，移动节点4通过消息发送单元420将路由器请求消息5000发送到相关网络内的路由器600。
在操作S830，路由器600(如路由器A61或路由器B62)通过消息接收单元610接收从移动节点4发送的路由器请求消息5000。响应于所接收的路由器请求消息5000，在操作S840，路由器600通过消息生成单元620生成路由器公告消息700。路由器600检查包含在路由器请求消息5000中的快速切换指令信息的值。在操作S850，根据快速切换指令信息的值选择性地执行随机延迟之后，在操作S860，路由器600将路由器公告消息700发送到移动节点4。例如，因为快速切换指令信息的值被设置为100，例如，正如之前所述，在操作S860，路由器600通过消息发送单元640将路由器公告消息700发送到移动节点4，而没有执行随机延迟。
在操作S870，在已经从路由器600(如路由器A61或路由器B62)接收路由器公告消息700之后，在操作S880，移动节点4利用包括在接收的路由器公告消息700中的信息生成IP地址。在这点上，例如通过如组合包括在路由器公告消息700中的前缀信息和移动节点4的MAC地址来生成128位的IP地址。
根据本发明的示例性实施例，图9是图示快速切换中通过移动节点4的路由器请求消息5000的生成的流程图。参照图3至7和9，在操作S910，移动节点4从通过消息接收单元430接收的信息中确定是否其位于新的子网中。当移动节点4确定其未连接到新的子网时，即移动节点4存在于相同的子网中时，在操作S920，移动节点4通过接入点(如接入点A51、B52或C53)或路由器600(如路由器A61或路由器B62)与相关网络内的其他移动节点通信。
在操作S910，当移动节点4确定其位于新的子网中时(例如，当移动节点4通过第二无线网络移动到第三无线网络时，如图3中所示)，在操作S930，移动节点4利用消息生成单元410生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息5000。例如，移动节点4生成具有被设置为100的快速切换指令信息的路由器请求消息5000。在操作S940，移动节点4通过消息发送单元420将路由器请求消息5000发送到新子网内的路由器600(如路由器B62)。
移动节点4通过消息接收单元430(操作S950为是)接收来自路由器600(如路由器B62)的路由器公告消息700，或者移动节点4未接收路由器公告消息(操作S950为否)。在操作S950，移动节点4能够从路由器600(如路由器B62)接收路由器公告消息700，而没有时间延迟，因为路由器请求消息5000中的快速切换指令信息具有请求快速切换的值。在操作S960，从路由器600(如路由器B62)接收路由器公告消息700的移动节点4处理接收的路由器公告消息700，并生成IP地址。在这点上，例如移动节点4利用包括在路由器公告消息700中的前缀信息和移动节点4的MAC地址来生成128位IP地址。该IP地址的最初48位通常被用于MAC地址，并且该IP地址较高的64位通常被用于网络前缀。
根据本发明的示例性实施例，图10是图示通过快速切换中路由器600(如路由器A61或路由器B62)的路由器公告消息700的传输的流程图。参照图3至7和10，在操作S110，路由器600的确定单元630确定路由器请求消息5000是否通过消息接收单元610已被接收。
当确定路由器请求消息5000未被接收时(操作S110为否)，路由器600等待直到路由器请求消息5000从移动节点4被接收。当路由器请求消息5000已被接收时(操作S110为是)，在操作S120，路由器600利用消息生成单元620生成路由器公告消息700。路由器公告消息700能够包括用于路由器600和移动节点4的前缀信息以在第三无线网络内生成地址。响应于生成该路由器公告消息700，在操作S125，路由器600的确定单元630检查包括在接收的路由器请求消息5000中的快速切换指令信息的值，并且在操作S130，路由器600确定是否执行快速切换。
当确定包括在所接收的消息5000中的快速切换指令信息不包含指示快速切换的值时(操作S130为否)(例如，当路由器请求消息5000中的选项类型字段5210的值为200时)，在操作S140，路由器600的确定单元630执行随机延迟。在这点上，路由器600通过随机数生成单元660生成随机数，并且计数单元650对该随机数进行倒计数。例如，如果随机数生成单元660所生成的数为300，则执行从300到0的倒计数，作为延迟时间或随机延迟。即对应于生成的随机数的延迟由路由器600执行。例如，当时间单位为毫秒(ms)时，在路由器600发送路由器公告消息700之前将有300毫秒的延迟。当计数到达0时，在操作S150，路由器600通过消息发送单元640发送路由器公告消息700到移动节点4。
当确定包括在所接收消息5000中的快速切换指令信息具有指示快速切换的值时(操作S130为是)(例如，当路由器请求消息5000中的选项类型字段5210的值为100时)，在操作S150，路由器600的确定单元，不经过延迟时间或随机延迟，将利用消息生成单元620生成的路由器公告消息700通过消息发送单元640发送到移动节点4。
工业实用性
如上所述，根据本发明的各方面，根据本发明在无线网络中执行快速切换的方法和装置可提供以下或其他效果。根据本发明的各方面，各效果中的一个效果为，当移动节点移动到无线网络环境中的另一个子网时，通过最小化在获得信息以生成IP地址的过程中所生成的随机延迟，能够执行快速切换。根据本发明的各方面，各效果中的另一个效果为，通过利用相关搜索协议的选项字段，快速切换功能能够被支持，尽管网络管理员通常不对路由器作单独的设置。根据本发明的各方面，各效果中的另一个效果为，快速切换功能能够被选择性地提供给移动节点。
在以术语接入点、路由器和移动节点进行描述的同时，可以理解的是，接入点、路由器和/或移动节点能够是移动和非移动的其他网络设备或元件，因此，节点不必是移动的，例如也能够是固定节点。此外，根据本发明的各方面，与一个或多个网络设备或网络系统(如一个或多个接入点、路由器和/或子网)相关的、在其中执行用于网络设备(如移动节点)的快速切换的网络设备最佳无线网络环境的选择，能够以其他方式来确定，而不仅仅是通过经过或移动一个或多个基础服务组或子网的网络设备，如通过网络设备之间的相对运动或相对位置、信号强度、接入费用、保密性和安全考虑和/或由用户选择。
前述的实施例、各方面和优点只是示例性的且不被解释为限制本发明。同样，本发明实施例的描述是意在说明性的，而不限制权利要求的范围，并且各种其他替代、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本领域技术人员将理解，尽管已经显示和描述了本发明的若干实施例，但在各实施例中可进行改变，而不脱离本发明的原则和精神，其范围在权利要求及其等价物中定义。

Claims (58)

1.一种执行快速切换的网络设备，该网络设备包括：
分组生成单元，当网络设备加入新的子网时其生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
分组发送单元，其将生成的路由器请求消息发送到子网内的路由器；
分组接收单元，其根据该快速切换指令信息从路由器接收包括生成地址的信息的路由器公告消息；以及
确定单元，其利用该信息生成对应于新子网的地址。
2.根据权利要求1所述的网络设备，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
3.根据权利要求2所述的网络设备，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
4.根据权利要求3所述的网络设备，其中快速切换指令信息包括当路由器公告消息被路由器发送时、确定是否执行随机延迟的信息。
5.一种执行快速切换的网络设备，该网络设备包括：
分组接收单元，其从加入子网的网络节点接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
分组生成单元，其响应于接收路由器请求消息而生成包括注册移动节点的地址的信息的路由器公告消息；
确定单元，其确定快速切换指令信息的值，并基于该快速切换指令信息的值选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息；以及
分组发送单元，其发送路由器公告消息到该移动节点。
6.根据权利要求5所述的网络设备，还包括：
随机数生成单元，其根据快速切换指令信息的值生成预定范围内的随机数；以及
计数单元，其利用由随机数生成单元生成的随机数使路由器公告消息的发送延迟对应于该随机数的时间。
7.根据权利要求6所述的网络设备，其中路由器公告消息包括记录源地址的字段、记录目的地地址的字段、记录路由器生命时间的字段、记录可到达时间的字段、记录前缀的字段中的至少一个或其组合。
8.根据权利要求7所述的网络设备，其中快速切换指令信息包括当发送路由器公告消息时、确定是否执行随机延迟的信息。
9.一种无线网络系统，包括：
至少一个移动节点，其加入新子网，该移动节点生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息，发送该路由器请求消息，响应于该路由器请求消息接收包括用来生成移动节点的地址的信息的路由器公告消息，并且生成新子网中的移动节点的地址；以及
路由器，其从移动节点接收路由器请求消息，确定快速切换指令信息的值，基于该快速切换指令信息的值选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息到移动节点，并且发送路由器公告消息到移动节点。
10.根据权利要求9所述的系统，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
11.根据权利要求10所述的系统，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
12.根据权利要求11所述的系统，其中快速切换指令信息包括确定是否执行随机延迟以延迟由路由器发送路由器公告消息的信息。
13.一种在无线网络中执行快速切换的方法，该方法包括：
生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
发送生成的路由器请求消息到子网内的路由器；
根据快速切换指令信息从路由器接收包括生成地址的信息的路由器公告消息；以及
利用所接收的路由器公告消息中的信息生成地址。
14.根据权利要求13所述的方法，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
15.根据权利要求14所述的方法，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
响应于接收路由器请求消息，根据快速切换指令信息选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息。
17.一种在无线网络中执行快速切换的方法，该方法包括：
从加入新子网的移动节点接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
响应于所接收的路由器请求消息生成包括注册移动节点地址的信息的路由器公告消息；
检查接收的路由器请求消息中的快速切换指令信息；
基于检查的快速切换指令信息，选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息；以及
发送路由器公告消息到移动节点。
18.根据权利要求17所述的方法，其中移动节点利用包括在路由器公告消息中的信息生成因特网协议IP地址。
19.根据权利要求18所述的方法，其中当移动节点被移动到无线网络环境中的新子网时，通过最小化在获得生成IP地址的信息中生成的随机延迟，执行快速切换。
20.根据权利要求17所述的方法，其中快速切换指令信息包括确定是否执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息的信息。
21.根据权利要求17所述的方法，其中选择性地执行随机延迟还包括：
根据快速切换指令信息的值生成预定范围内的随机数；以及
计数延迟时间以延迟发送路由器公告消息对应于该随机数的时间。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括：
由移动节点生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
将生成的路由器请求消息发送到新子网内的路由器；
根据快速切换指令信息由移动节点从路由器接收包括注册移动节点地址的信息的路由器公告消息；以及
利用接收的路由器公告消息中的信息由移动节点生成移动节点的地址。
23.根据权利要求22所述的方法，其中选择性地执行随机延迟还包括：
根据快速切换指令信息的值生成预定范围内的随机数；以及
计数延迟时间以延迟发送路由器公告消息对应于该随机数的时间。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括：
利用相关搜索协议的选项字段支持快速切换。
25.根据权利要求17所述的方法，其中当移动节点被移动到无线网络环境中的新子网时，通过最小化在获得生成因特网协议IP地址的信息中生成的随机延迟，执行快速切换。
26.根据权利要求17所述的方法，还包括：
利用相关搜索协议的选项字段支持快速切换。
27.一种执行快速切换的网络系统，该网络系统包括：
第一网络设备，包括：
第一分组生成单元，其当第一网络设备加入新子网时，生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
第一分组发送单元，其将生成的路由器请求消息发送到新子网内的第二网络设备；
第一分组接收单元，其根据快速切换指令信息，从第二网络设备接收包括生成第一网络设备地址的信息的路由器公告消息；以及
第一确定单元，其利用该信息生成对应于新子网的第一网络设备的地址；以及
第二网络设备，包括：
第二分组接收单元，其从第一网络设备接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
第二分组生成单元，其响应于接收路由器请求消息，生成包括生成第一网络设备地址的信息的路由器公告消息；
第二确定单元，其确定快速切换指令信息的值，并基于该快速切换指令信息的值选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息；以及
第二分组发送单元，其将路由器公告消息发送到第一网络设备。
28.根据权利要求27所述的网络系统，其中第二网络设备还包括：
随机数生成单元，其根据快速切换指令信息的值生成预定范围内的随机数；以及
计数单元，其利用随机数生成单元生成的随机数延迟发送路由器公告消息对应于该随机数的时间。
29.根据权利要求27所述的网络系统，其中路由器公告消息包括记录源地址的字段、记录目的地地址的字段、记录路由器生命时间的字段、记录可到达时间的字段、记录前缀的字段中的至少一个或其组合。
30.根据权利要求29所述的方法，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
31.根据权利要求30所述的网络系统，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
32.根据权利要求27所述的网络系统，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
33.根据权利要求32所述的网络系统，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
34.根据权利要求27所述的网络系统，其中快速切换指令信息包括当发送路由器公告消息时确定是否执行随机延迟的信息。
35.根据权利要求27所述的网络系统，其中：
第一网络设备包括移动节点，以及
第二网络设备包括路由器。
36.一种执行快速切换的网络设备，该网络设备包括：
消息生成单元，当网络设备加入新的子网时，其生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
消息发送单元，其将生成的路由器请求消息发送到新子网内的第二网络节点；
消息接收单元，其根据快速切换指令信息从第二网络设备接收包括用于生成网络设备的地址的信息的路由器公告消息；以及
地址生成单元，其利用该信息生成对应于新子网的网络设备的地址。
37.根据权利要求36所述的网络设备，其中路由器公告消息包括记录源地址的字段、记录目的地地址的字段、记录路由器生命时间的字段、记录可到达时间的字段、记录前缀的字段中的至少一个或其组合。
38.根据权利要求37所述的网络设备，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
39.根据权利要求38所述的网络设备，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
40.根据权利要求38所述的网络设备，其中：
网络设备包括移动节点，以及
第二网络设备包括路由器。
41.根据权利要求36所的网络设备，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
42.根据权利要求41所述的网络设备，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
43.根据权利要求42所述的网络设备，其中：
网络设备包括移动节点，以及
第二网络设备包括路由器。
44.根据权利要求36所述的网络设备，其中：
网络设备包括移动节点，以及
第二网络设备包括路由器。
45.一种执行快速切换的网络设备，该设备包括：
消息接收单元，其从第二网络设备接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
消息生成单元，其响应于接收路由器请求消息生成包括生成第二网络设备地址的信息的路由器公告消息；
确定单元，其确定快速切换指令信息的值，并基于该快速切换指令信息的值选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息；以及
消息发送单元，其发送路由器公告消息到第二网络设备。
46.根据权利要求45所述的网络设备，其中：
网络设备包括路由器，以及
第二网络设备包括移动节点。
47.根据权利要求45所述的网络设备，其中路由器公告消息包括记录源地址的字段、记录目的地地址的字段、记录路由器生命时间的字段、记录可到达时间的字段、记录前缀的字段中的至少一个或其组合。
48.根据权利要求48所述的网络设备，其中路由器请求消息包括：
报头字段，其包括记录消息版本的字段、记录报头长度的字段、记录源地址的字段、记录目的地地址的字段中的至少一个或其组合；
选项字段，其包括记录选项类型的字段、记录选项长度的字段、保留字段中的至少一个或其组合；以及
记录消息信息的有效载荷字段。
49.根据权利要求48所述的网络设备，其中选项类型字段包括快速切换指令信息。
50.根据权利要求48所述的网络设备，其中：
网络设备包括路由器，以及
第二网络设备包括移动节点。
51.根据权利要求45所述的网络设备，其中该网络设备还包括：
随机数生成单元，其根据快速切换指令信息的值生成预定范围内的随机数；以及
计数单元，其利用随机数生成单元生成的随机数延迟发送路由器公告消息对应于该随机数的时间。
52.根据权利要求51所述的网络设备，其中：
网络设备包括路由器，以及
第二网络设备包括移动节点。
53.根据权利要求51所述的网络设备，其中该网络设备还包括：
存储单元，其存储路由器公告消息或路由器请求消息中的一个或多个。
54.根据权利要求53所述的网络设备，其中：
网络设备包括路由器，以及
第二网络设备包括移动节点。
55.一种具有包含在其上的计算机程序的计算机可读记录介质，以由处理器执行一种在无线网络中执行快速切换的方法，该包含在程序中的快速切换方法包括：
生成包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
发送生成的路由器请求消息到子网内的网络设备；
根据快速切换指令信息从网络设备接收包括生成地址的信息的路由器公告消息；以及
利用接收的路由器公告消息中的信息生成地址。
56.根据权利要求55所述的计算机可读记录介质，其中：
网络设备包括路由器。
57.一种具有包含在其上的计算机程序的计算机可读记录介质，以由处理器执行一种在无线网络中执行快速切换的方法，该包含在程序中的快速切换方法包括：
从加入新子网的网络设备接收包括快速切换指令信息的路由器请求消息；
响应于路由器请求消息生成包括注册网络设备地址的信息的路由器公告消息；
检查接收的路由器请求消息中的快速切换指令信息；以及
基于检查的快速切换指令信息选择性地执行随机延迟以延迟发送路由器公告消息；以及
发送路由器公告消息到网络设备。
58.根据权利要求57所述的计算机可读记录介质，其中：
网络设备包括移动节点。
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