CN101223809A - 网络节点 - Google Patents

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CN101223809A CNA200680025563XA CN200680025563A CN101223809A CN 101223809 A CN101223809 A CN 101223809A CN A200680025563X A CNA200680025563X A CN A200680025563XA CN 200680025563 A CN200680025563 A CN 200680025563A CN 101223809 A CN101223809 A CN 101223809A
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吴振华
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Abstract

公开了这样的一种技术，即，高效地将关于移动节点的、与位置和移动性相关的信息传递到网络，以便于与位置和移动性相关的功能和服务。根据该技术，为了检测移动节点的位置和移动性(例如，运动速度)，在相邻网络节点之间执行包括移动节点的标识信息和指示到移动节点的距离的计数度量的信息的传播。网络节点一旦接收到该消息，就将存储该消息中的信息，并通过减小计数度量来产生新的计数度量。网络节点然后将包括移动节点的标识信息和该新生成的计数度量的消息发送到其它的网络节点。例如，网络节点基于每个移动节点的计数度量，确定每个移动节点的资源预留的优先级。

Description

网络节点
技术领域
本发明涉及分组交换数据通信网络中的电信领域。更具体地，本发明涉及关于具有无线通信功能的移动节点的位置和移动性信息的更新。
背景技术
如今，包括接入运动中的因特网的移动计算正变得越来越流行。移动性是指即使在节点运动时网络连接也可用的事实。具有使用诸如第三代(3G)蜂窝网络、通用分组无线电业务(GPRS)、IEEE(电气和电子工程师协会)802.11a/b/g以及蓝牙之类的较广范围的接入技术连接到因特网的能力的多模终端也正在变得越来越流行。
诸如手持移动电话、膝上型计算机和个人数字助理(PDA)之类的具有增强的网络连接能力的各种便携式计算设备增加了在有线和无线网络中对于无缝通信的需要。诸如视频会议之类的多媒体内容的增加的使用使得无缝通信成为移动连接中的必要的和要求的特征。实际的移动性管理应当提供其中用户观察不到通信中断的无缝切换，。当今的移动数据网络一般由支持不同数据速率和地理覆盖的几个无线重叠网络组成，并且可以仅经由媒介专用空中接口接入。
[专利文献1]美国专利公开号20050020280A1
[专利文献2]美国专利公开号20050036476A1
[专利文献3]美国专利公开号20050048990A1
[专利文献4]美国专利公开号20050059413A1
[专利文献5]美国专利公开号20050064879A1
每当移动节点改变小区、子网或网络时，覆盖响应能力必须在相应的服务接入节点之间进行切换。为了提供这些网络之间的无缝漫游，必须进行网络节点之间的通信，以便请求移动节点的资源的预留。然而，随着移动节点的运动速度的增加，这变成更为复杂的问题，诸如：用户在公共交通中访问因特网，使得测量移动节点的期望的运动方向以便推理地(a priori)预留资源更为困难。
已知移动节点的位置和预计移动性(运动速度和预计方向)也可能具有商业上的兴趣，诸如沿着预计运动的路径提供基于位置的服务。例如，旅行者在他走过街道时可能得到不同景象或吸引物的一些指示，并且当他转过拐角时将动态更新并刷新信息(即，当他运动的运动方向改变时)。
专利文献1的一个解决方案提出一种利用跟踪系统和定位器系统的方案。该解决方案主要使用GPS(全球定位服务)来确定位置，并且经由蜂窝网络传送信息。当GPS不可用时，使用诸如蓝牙或蜂窝的辅助系统。然而，该解决方案需要使用诸如GPS接收机之类的昂贵和笨重的装备，并且可能对于广泛采用而言不是成本有效的。
另一解决方案利用智能网络接入点(Smart Network Access Point SNAP)来存储位置信息(参考专利文献2)。然后，移动节点可以从SNAP请求信息。该解决方案要求移动节点主动地从每个网络接入点请求信息，并且当所述移动节点是小的手持单元时，在功率方面该解决方案证明是昂贵的。
此外，另一解决方案通过在关联过程期间使来自网络接入点的信息相关来计算其位置，以类似地利用网络接入点(参考专利文献3)。该解决方案在计算方面是昂贵的，并且也要求存在几个可用的附近接入点(这通常是不可能的)，因此，该解决方案在不存在几个可用的附近接入点的情况下将是无效的。
此外，另外的一些解决方案通过测量各个周围用户的信号强度和其它报告的信息来利用中央服务器收集关于所述各个周围用户的位置的信息(参考专利文献4和5)。然而，这些解决方案要求终端不断地向网络发出报告，其在功率方面被证明是昂贵的。
发明内容
因此，本发明的一个目标是克服或者至少实质上改进上述缺点和现有技术的短处。具体地，本发明的一个目标是有效地将关于移动节点的、与位置和移动性相关的信息传递给网络，以便于与位置和移动性相关的功能和服务。
为了实现本发明的目标，本发明提供一种用于传播与位置和移动性相关的信息的网络节点，包括：
消息接收部件，用于从相邻的网络节点接收包括移动节点的标识符和指示到该移动节点的距离的计数度量的消息；
信息存储部件，用于存储在所述消息中包括的移动节点的标识符和计数度量；
计数度量改变部件，用于改变计数度量并产生新的计数度量，以便指示接下来接收消息的网络节点和该移动节点之间的距离比所述网络节点和所述移动节点之间的距离要长；以及
消息发送部件，用于将包括移动节点的标识符和新的计数度量的消息发送给相邻的网络节点。
此外，优选的是，除了上述结构之外，网络节点包括优先级确定部件，其用于确定移动节点的资源预留的优先级。
此外，优选的是，除了上述结构之外，优先级确定部件基于依据在信息存储部件中存储的计数度量估计的距离来确定移动节点的资源预留的优先级。
此外，优选的是，除了上述结构之外，优先级确定部件基于依据在信息存储部件中存储的计数度量的更新频率估计的移动节点的运动速度来确定移动节点的资源预留的优先级。
此外，优选的是，除了上述结构之外，标识连续消息传播的标识信息包括在从相邻网络节点接收的消息中和被发送到相邻网络节点的消息中，以便防止消息的重复传播。
此外，优选的是，除了上述结构之外，计数度量改变部件基于网络节点所属的网络类型将计数度量改变一个值。
此外，优选的是，除了上述结构之外，相对于基站的通信覆盖区域范围较广的网络类型，被加到计数度量的值较大，所述移动节点与所述基站相关联。
包括以上结构的本发明具有以下优点：有效地将关于移动节点的、与位置和移动性相关的信息传递到网络，以便于与位置和移动性相关的功能和服务。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的网络组成的图，其中移动节点运动并经过许多网络；
图2是示出跨越图1的网络组成中的相邻网络节点传播位置和移动性信息的更新消息中需要的信息元素的图；
图3是示出利用图2的更新消息来进行有效的位置和移动性信息传播的网络节点的功能结构的图；以及
图4是示出当移动节点漫游经过图1中的位置A、B、C和D时网络节点的优先级表的图。
具体实施方式
下文中参考附图进行描述。图1是示出根据本发明实施例的网络组成的图，其中移动节点运动并经过许多网络。图1描述了移动节点101在邻域中漫游的典型情况，其中存在多个重叠的网络覆盖区域，诸如WAN(广域网)基站和WLAN(无线LAN)接入点。图1中图示了：多个WAN覆盖区域(WAN覆盖区域1(111)至WAN覆盖区域7(117))以及多个WLAN覆盖区域(WLAN覆盖区域1(121)至WLAN覆盖区域16(136))相互混合。
为了会话连续性和更好的用户体验，经常要求在移动节点101从一个网络覆盖区域过渡到另一个网络覆盖区域之前进行一些形式的切换准备。切换准备的示例将包括(但不限于)带宽的资源预留、上下文传递(context transfer)或服务的预认证。网络节点还可以希望给移动节点101提供基于位置的服务，诸如关于附近吸引物或操作者(携带者)热点的位置的信息。在该描述中，与移动节点相关联的接入点或基站被称为网络节点，具有相邻网络覆盖区域的网络节点被称为相邻网络节点。此外，1-跃距(hop)表示消息(要描述的更新消息)递送的一个单元。例如，1-跃距消息传递表示如下事实：消息在相邻网络节点之间传递。
为了实现移动节点的位置和移动性到周围网络节点的简单通信，本发明提出使用一些附加字段构成更新消息以被网络节点通过专门的消息分组或搭载(piggy-backed)传播到在网络节点之间交换的现有消息帧。提出的附加字段在图2中示出。
图2是示出跨越图1的网络组成中的相邻网络节点传播位置和移动性信息的更新消息中需要的信息元素的图。ID字段201被用来标识该更新所指的移动节点。一个示例是使用移动节点101的MAC(媒介访问控制)标识符(在遵守IEEE 802标准的终端中找到的值)。
Count字段202是描述移动节点当前离开更新的资源多远的度量。在Count字段202中使用的值可以简单地是取决于实现而向上计数或向下计数的整数。对于其他的实施例，将Count字段202中的值假设为从正整数开始，并且随着更新消息进一步传播而减少。更新消息的始发地可以将Count的初始值设置为预计值，以适当地调节更新消息可到达的范围(这对应于更新消息要被传递的跃距数目)。依据该Count度量，可以估计移动节点101相对于网络节点301的移动的特性。从其他网络节点接收到的移动节点101的更新消息的Count字段202中的值的连续增加可以暗示着移动节点201正在接近网络节点301并且正在变得越来越近。
Count字段202度量的改变速率将给出移动节点101移动的速度的暗示。网络节点可以记录每个移动节点的Count度量以及其接收时间。在这种情况下，网络节点可以知道Count度量的变化值(这是前一时间接收的和这一时间接收的关于移动节点的Count度量之间的差值)。通过计算每个单位时间该变化值改变了多少值，网络节点也可以获得移动节点接近该网络节点(或离开该网络节点)的接近速度(或退回速度)的知识。更精确地，网络节点一接收到更新消息，就可以通过计算更新消息中的Count度量与前一时间接收的同一移动节点的Count度量之间的差、以及将该计算的值除以该接收时间和前一接收时间之间的差，来计算每个单位时间的Count度量的改变速率。Count度量对应于移动节点和该网络节点之间的距离，因此，每个单位时间的Count度量的改变速率可以被看作移动节点接近该网络节点的接近速度(或退回速度)。
SN字段203是包括有助于检测更新消息传送的重复的序列号的字段。序列号的一个示例可以是一旦其达到最大值就翻转且从最小值再次开始的整数，或者其可以简单地包括取决于实现的时间戳。
Option字段204是包括可以包含关于移动节点101的附加信息或参数的选择参数的字段。Option字段204的实现可以是定义各个选项的Type(类型)、Length(长度)和Value(值)字段。选项的一个示例可以是移动节点101的优选操作者。因此属于特定操作者的网络节点可以授予移动节点较高的服务优先级。
在图3中示出了构成本发明的网络节点301的功能组成。图3是示出利用图2的更新消息来进行有效的位置和移动性信息传播的网络节点的功能结构的图。假设网络节点301是实现本发明的任何节点，示例包括但不限于无线LAN接入点、基站和路由器。管理实体302表示网络节点中的实体，其监视节点活动性并对节点活动性行使控制。一检测到移动节点101，管理实体302就经由信号路径311通知更新管理器305出现移动节点101，并提供描述移动节点101的ID 201。该检测的示例可以是由于移动节点101在网络节点301注册或者与网络节点301相关联。更新管理器305继续利用关于移动节点101的信息更新节点数据库307。替换地，接口实体303可能已经接收到更新消息并经由路径312将其传递到更新管理器305，所述接口实体303可能是在网络节点301发现的各种网络接口或它们的控制实体。该更新消息可能源自移动节点101或其他的网络节点。网络节点可以根据来自移动节点的、对于发送的请求，而发送关于移动节点的更新消息；或者可以在检测到移动节点与其覆盖区域的关联的情况下自发地发送关于该移动节点的更新消息。
一旦经由路径312接收到更新消息，更新管理器305就应当经由路径313询问更新验证单元306，以便解决所述重复或其他错误情况。由于更新消息传播的属性(更新消息具有要被传播的属性)，可以想到的是：重复的消息可能在不同的定时到达或者可能接收到相冲突的Count字段202。更新验证单元306的功能就是确保接收到的更新消息是最近的。这可能优选地通过经由路径316将ID 201和SN 203相对于节点数据库307中最近记录的条目进行检查来验证。与在节点数据库中记录的值相比不是近期的SN字段203值将使得丢弃更新消息。如果SN字段203值与在节点数据库307中记录的值相同且Count字段202度量是相似的，则尽管这不是错误情况但仍不需进行任何操作，并且更新管理器305将选择传播该消息。如果SN字段203值与在节点数据库307中记录的值相同但Count字段202度量不同，则更新验证单元306将采取不同的动作。取决于实现策略，更新验证单元306可能选择简单地利用较低的或较高的Count字段202度量或基于在该策略中指定的规则计算一新的Count字段202度量。然后，将该新的更新消息经由路径313返回更新管理器305。更新验证单元306可以选择地执行与对提供服务的可能性的验证(或认证)等效的处理，这是因为其特征在于在接收的早期时刻验证更新消息。对提供服务的可能性的验证可以是，例如，认证该移动节点具有接收随后的服务的权限，或者验证已经在该移动节点和网络节点(传送源)或该移动节点属于的网络之间建立了漫游联系。
更新管理器305一从更新验证单元306接收到确认消息，就基于预先配置的或动态处理，继续将Count字段202度量修改预定量并经由路径315利用关于移动节点101的更新信息更新节点数据库307。更新管理器305然后决定是否应该传播该更新消息。新的更新消息可以经由路径312被发送到相应的接口实体303，以便使用相应接口的广播规则(如果可用的话)被传播到周围的网络节点。其还可以替换地通过单播将该更新消息发送到所有已知的相邻网络节点。此外，在该情况下，更新管理器305还可以记住之前已经发送过更新消息的网络节点(先前更新消息的源)，并且调整更新消息传送以便不将该新的更新消息发送到该记住的网络节点。
在更新消息包括要求未在更新管理器305或节点数据库307中发现的信息的附加参数的情况下，更新管理器305可以经由路径314访问外部信息服务304，以便获得必要的信息以执行其功能。示例可以是在Option字段204中给出的加速度或运动向量。移动节点可以例如通过利用GPS实际地测量加速度或运动向量。替换地，网络系统可以例如通过跟踪移动节点的运动来测量加速度或运动向量。更新管理器305将要求外部信息服务304以便适当地服务Count字段202并决定是否传播更新消息，并且如果传播更新消息，对Count字段202度量进行要求的改变。当Count字段202度量变为0或小于预定值时，网络节点优选地丢弃更新消息，而不进一步传递更新消息。
下面描述本发明的操作的示例。在图1中，当移动节点101首次进入WAN覆盖1(111)时，其将向提供覆盖区域的基站登记。因此，位于WAN覆盖1(111)的基站中的管理实体302将向其更新管理器305通知移动节点101的出现及其ID 201。更新管理器305检查节点数据库307并发现没有在先的条目，将移动节点101的ID 201添加到节点数据库307中，并将Count字段202条目设置为初始策略控制的值。取决于策略，WAN覆盖1(111)的基站决定将更新消息传播到其紧邻的相邻基站，即WAN覆盖2(112)至WAN覆盖7(117)的基站。
相应的基站然后将经由它们各自的接口实体303接收更新消息，接口实体303然后将消息传递到更新管理器305。更新管理器305首先在更新验证单元306的辅助下验证更新消息有效。更新验证单元306在节点数据库307中没有发现在先的条目，并且将更新消息返回到更新管理器305作为有效的更新消息。更新管理器305然后继续相应地调节Count字段202度量，并且随后更新节点数据库307。
当移动节点101进入WLAN 1(121)的网络覆盖时，其可以决定将更新消息发送到WLAN 1(121)的接入点。更新消息在WLAN网络中的更新和传播类似于上面描述的情况。
图4中给出了本发明的应用。图4是示出当移动节点漫游经过图1中的位置A、B、C和D时网络节点的优先级表的图。移动节点101运动经过位置A(421)、B(422)、C(423)和D(424)。更新消息分别经由消息路径411、412和413在基站401、402、403和404之间传递。图4中示出了在每个位置处，对于移动节点101的资源预留，每个基站401、402、403和404的各个优先级表431的状态的可能实现。以基站404为例，当移动节点101通过位置A(421)到B(422)然后C(423)并且最终D(424)逐渐运动接近时，对于任何要求的切换或业务，在准备中，对于资源预留的优先级相应地从最低到最高优先级变得越来越高。
在另一实施例中，假设控制基站的操作者还控制附近的WLAN网络，其然后可以决定在WAN网络和WLAN网络上同时传播关于移动节点101的信息。在该情况下，Count字段202度量从相同值开始，但是取决于更新消息穿过的网络的类型，其在每个跃距之后被修改不同的量。因此，与WLAN的接入点相比较，WAN基站将Count字段202度量降低大得多的量。不同的实现可能具有Count字段202度量的不同开始值，并且对于相应的网络线性地减小它。在该情况下，与WLAN接入点相比较，WAN基站将以Count字段202度量的小得多的值开始，尽管在每次传播之后两者可能将其减少相同的量。
在另一实施例中，如果以接口类型不可知的方式传播更新消息，则取决于诸如当前节点的类型或诸如从外部信息服务304而外部获得的位置信息之类的因素，在每个跃距传播之后Count字段202度量将被减少不同的值。接口类型不可知传播的示例将是在IP(因特网协议)分组或其他更高层协议上携带更新消息。
在另一实施例中，Count字段202度量中的改变的程度的确定可能受到移动节点101移动的速度的影响。这可能经由使用如上所述的Count字段202度量的改变速率来估计。因此，运动慢的移动节点的更新消息可能不能与以较高速度移动的移动节点的更新消息传播得一样远。
在上面的实施例中，根据关于移动节点101的Count度量(对应于移动节点101和网络节点之间的距离)来设置移动节点101的优先级。因此，有可能，当在网络节点附近有许多移动节点101时，网络节点将所有的许多移动节点101都设置为最高优先级。在这种情况下，该网络节点必须为所有的许多移动节点101预留必要的资源。考虑到该网络节点具有有限的资源，这在实践上是不可能的。
为了避免出现这种问题，除了关于移动节点101的Count值之外，考虑每个单位时间的Count值的改变速率，网络节点可以决定优先级。
此外，网络节点可以将多个移动节点排序，给它们相对次序并基于该相对次序确定移动节点101的优先级。在该情况下，网络节点将根据例如Count度量提高或降低移动节点的相对次序。在某个移动节点101的次序从100上升到50的情况下，已经被排序在50到99的其它移动节点的优先级次序降低1。
当网络节点记住关于每个移动节点101的Count度量以便获得每个Count度量的接收时间时，网络节点将根据Count度量的改变的变化值或者每个单位时间的Count度量的改变速率来提高或降低移动节点的相对次序。被提高或降低的相对次序的改变的程度可以是恒定的，或者是由包括诸如Count度量、Count度量的变化值、每个单位时间的Count度量的改变速率或者当前的优先级次序之类的变量作为参数的函数所确定的值。
这样，网络节点可以给每个移动节点101提供次序，根据该次序确定每个移动节点的优先级并基于该优先级预留资源。更精确地，例如，网络节点可以给排序在前20个的移动节点提供最高优先级，给排序在21到50的那些移动节点提供高优先级，给排序在51到100的那些移动节点提供低优先级，给排序在101及以后的那些移动节点提供最低优先级，并且网络节点可以根据所确定的优先级预留资源。因此，网络节点可以适当地将有限的资源分配到每个移动节点101。
尽管这里已经示出了并描述了本发明的被认为是最实际的和优选的实施例，但是本领域技术人员将懂得可以在设计和参数的细节上作出各种修改，诸如更新验证单元306或图3中的结构的其他部件的设计上的变化，而没有偏离本发明的范围和领域。
在本发明的上述实施例中使用的每个功能块都可以典型地被实现为一种集成电路-LSI(大规模集成电路)。功能块可以分别被处理成1个芯片，并且功能块的部分或全部可以被处理成1个芯片从而被包括在1个芯片中。上面的LSI根据其集成程度可以被称为IC(集成电路)、系统LSI或超级LSI。
此外，被处理成集成电路的方式不仅是制造LSI而且也可以是生产专用电路或通用处理器。在制造LSI之后，可利用FPGA(现场可编程门阵列)来编程、或者利用可重新配置的处理器来重新配置LSI中的电路单元的连接或配置。
此外，如果由于半导体技术的发展或另一技术的建立而出现替代LSI的集成的另一新技术，功能块当然可以通过使用该新技术来集成。例如，生物技术可以是该新技术。
工业应用
包括以上结构的本发明具有以下优点：高效地将关于移动节点的、与位置和移动性相关的信息传递到网络，以便于与位置和移动性相关的功能和服务。本发明可以应用于分组交换数据通信网络的通信技术，或者具体地用于执行关于具有无线通信功能的移动节点的位置和移动性信息的更新的技术。

Claims (7)

1.一种用于传播与位置和移动性相关的信息的网络节点，包括：
消息接收部件，用于从相邻的网络节点接收包括移动节点的标识符和指示到该移动节点的距离的计数度量的消息；
信息存储部件，用于存储在所述消息中包括的移动节点的标识符和计数度量；
计数度量改变部件，用于改变计数度量并产生新的计数度量，以便指示接下来接收消息的网络节点和所述移动节点之间的距离比该网络节点和所述移动节点之间的距离要长；以及
消息发送部件，用于将包括移动节点的标识符和新的计数度量的消息发送给相邻的网络节点。
2.如权利要求1所述的网络节点，包括优先级确定部件，其用于确定移动节点的资源预留的优先级。
3.如权利要求2所述的网络节点，其中，所述优先级确定部件基于依据在所述信息存储部件中存储的计数度量估计的距离来确定所述移动节点的资源预留的优先级。
4.如权利要求3所述的网络节点，其中，所述优先级确定部件基于依据在所述信息存储部件中存储的计数度量的更新频率估计的所述移动节点的运动速度来确定所述移动节点的资源预留的优先级。
5.如权利要求1所述的网络节点，其中，标识连续消息传播的标识信息包括在从所述相邻网络节点接收的消息中和被发送到所述相邻网络节点的消息中，以便防止消息的重复传播。
6.如权利要求1所述的网络节点，其中，所述计数度量改变部件基于所述网络节点所属的网络类型将所述计数度量改变一个值。
7.如权利要求6所述的网络节点，其中，相对于基站的通信覆盖区域范围较广的网络类型，被加到所述计数度量的值较大，所述移动节点与所述基站相关联。
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