CN101237394A - 锚点设备、处理多接口移动台报文的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚点设备包括绑定维护模块，接口选择模块及报文封装模块。本发明还涉及一种处理多接口移动台报文的系统，包括锚点设备及接入设备。本发明又涉及一种处理多接口移动台报文的方法，包括：锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系，根据预先设置的转发规则选择接收该报文的移动台接口，根据所述绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；接入设备对封装报文进行处理并转发至移动台相应的接口。采用本发明，在转发报文时，锚点设备可以根据接口家乡地址和转交地址的绑定关系封装报文并转发至适合的接口，实现接口负载均衡，使网络得到更为有效合理的利用。

Description

锚点设备、处理多接口移动台报文的方法及系统

技术领域

本发明涉及数据通信技术，尤其涉及锚点设备、处理多接口移动台报文的方法及系统。

背景技术

基于网络的移动性管理协议是一种不需移动台参与任何移动信令，利用网络侧就可实现任何IPv6移动台移动性管理的协议。运营商为无线数据用户配置多种接入技术，不同的标准对应于移动台的不同需求。在现有情况下，统一不同接入技术下移动台的能力是不切实际的。理想状况是：核心IP网不用考虑移动台是否支持MIPv6(Mobile InternetProtocol，version 6，移动网际协议，版本6)能力，而是支持各种类型移动台的移动性管理。这样可以减少移动台大量的空口开销，节省空口资源。

下面以PMIPv6(Proxy Mobile Internet Protocol，version 6)为例进行阐述。如图1所示，PMIPv6协议过程如下：

步骤A1、移动台(Mobile Station，简称移动台)向作为接入设备的代理移动代理(Proxy Mobile Agent，简称PMA)发送接入初始化请求；作为接入认证过程的一部分，移动台通过网络接入标识符(NetworkAccess Identifier，简称NAI)向网络表明自己的身份；

步骤A2、PMA向认证、授权、计费(Authentication、Authorization、Accounting，简称AAA)服务器发送AAA请求(AAARequest，其中包含移动台的NAI；

步骤A3、AAA服务器向PMA返回AAA回答(AAA Reply)；PMA从AAA服务器得到移动台的简档(profile)，简档中包括标识移动台的家乡网络前缀、允许的地址配置模式、漫游策略和其它必需的用于提供移动性服务的参数；

步骤A4、PMA通知移动台接入认证过程完成；

步骤A5、PMA向作为锚点的家乡代理(Home Agent，简称HA)发送代理绑定更新(Proxy Binding Update，简称PBU)，PBU中包括移动台的NAI选项、备用转交地址选项(可选)、PMA的NAI选项(可选)等；

步骤A6、HA向AAA服务器发送AAA询问，对PMA进行认证，核查该PMA是否有代理权限；

步骤A7、AAA服务器返回AAA回答至HA；该AAA应答中携带有移动台的profile；

步骤A8、HA得到移动台的profile，创建一个绑定缓存条目，该条目记录移动台家乡前缀和PMA的转交地址(Care ofAddress，简称CoA)的绑定关系，表明家乡前缀通过至PMA的隧道可达；HA建立一个IPv6/IPv6封装的隧道，隧道的源地址是其自身地址，目的地址是PMA地址。如果已存在隧道至相同的PMA，则不需再建立隧道；HA返回PBU确认消息至PMA；PMA收到确认消息后将创建一个隧道指向HA，并将其设置为缺省路由。

对于移动台的家乡前缀，HA是锚点，因此其将收到所有发往移动台家乡地址(Home Address，简称HoA)/前缀的报文。HA收到发送至移动台的报文后，执行以下步骤：

步骤B1、查找报文目的地址的前缀；

步骤B2、根据绑定缓存条目确定PMA的CoA，对报文进行封装；封装报文的外层源地址为HA地址，目的地址为PMA的CoA；内层源地址为源节点地址，目的地址为移动台的HoA；

步骤B3、通过隧道将封装报文发送至相应的PMA的CoA。

PMA收到HA转发的报文后进行解封装，然后再将解封装报文转发至移动台。

现有的基于网络的移动性管理协议专注于解决支持MIPv6的多接口移动台的多转交地址注册，移动台与HA、源节点之间的流策略交互等问题，实现为多接口移动台提供无处不在的接入、可靠性、流的重定向、负载共享、负载平衡、优先级设置、聚合带宽等功能，但是仍存在如下缺陷：

由于缺少处理多接口移动台报文数据流的方案，因此并不能有效解决此类网络中多接口移动台报文数据的转发问题。假设移动台拥有两个接口，其地址分别为HoA1、HoA2。源节点发起至移动台的通信，目的地址是移动台的HoA1。对于移动台的家乡前缀，HA是锚点，报文到达HA后，由于接口选择、链路拥塞、链路中断、负载均衡等原因，为了较好的维持正常通信，HA根据报文特点和相应的流过滤规则，需要将报文转发至HoA2。但是由于没有相应的机制处理多接口移动台报文数据流的问题，从而HA无法将目的地址是HoA1的报文转发至移动台的HoA2，导致网络资源并不能得到有效合理的利用。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供处理多接口移动台报文的方法及系统以及锚点设备，实现多接口移动台各接口的负载均衡。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种处理多接口移动台报文的方法，包括：锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；锚点设备收到报文后，根据预先设置的转发规则选择接收该报文的移动台接口，根据所述绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；接入设备对封装报文进行处理并转发至移动台相应的接口。

在所述锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系之前，所述多接口移动台向接入设备发送设备标识信息及接口标识信息；认证服务器根据接入设备转发的设备标识信息及接口标识信息对多接口移动台进行认证。

在认证通过后，接入设备向锚点设备发送携带有多接口移动台设备标识及接口标识的代理绑定更新消息，在发送代理绑定更新消息是，还可发送多接口移动台接口的家乡地址。

封装报文可采用两层封装的方式或者单层封装与增加路由头相结合的方式。

为了解决上述技术问题，本发明实施例又提供了一种锚点设备，包括：绑定维护模块，用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；接口选择模块，用于根据预先设定的转发规则选择选择接收报文的移动台接口；报文封装模块，用于根据多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系对报文进行封装并转发。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种处理多接口移动台报文的系统，包括：锚点设备，用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系，根据预先设置的转发规则选择接收该报文的移动台接口，根据所述绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；接入设备，用于对封装报文进行处理并转发至移动台相应的接口。

本发明的实施例中，锚点设备维护移动台各接口地址和相应接入设备的转交地址的绑定，在转发分组时，根据绑定关系将报文转发至合适的接口，从而实现各接口的负载均衡，使网络资源能得到更为有效合理的利用；当多接口移动台接入网络时，各接口通过发送NAI/设备标识和接口标识选项表明自己的身份，避免了现有技术只通过NAI选项标识而产生的混淆。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术PMIPv6协议过程示意图；

图2为现有技术HA转发报文流程图；

图3为本发明的处理多接口移动台报文的系统一实施例结构示意图；

图4为本发明的处理多接口移动台报文的方法实施例一流程图；

图5为本发明的锚点设备的一实施例结构示意图；

图6为本发明的处理多接口移动台报文的方法实施例二流程图；

图7为本发明的处理多接口移动台报文的的方法的双层隧道方式封装报文的示意图；

图8为本发明的处理多接口移动台报文的方法的双层隧道方式封装报文的流程图；

图9为本发明的处理多接口移动台报文的方法的单层隧道结合增加路由头方式封装报文的示意图；

图10为本发明的处理多接口移动台报文的方法的单层隧道结合增加路由头方式封装报文的流程图。

具体实施方式

如图3所示，为本发明的处理多接口移动台报文的系统一实施例结构示意图。移动台具有多个接口；源节点为需要向移动台发送报文的节点；锚点设备将收到所有发往移动台各接口的报文，其维护移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定关系，在收到报文后，根据预先设置的转发规则选择接收报文的移动台接口，并根据绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；接入设备将移动节点接入网络，对封装报文进行处理并转发至移动台相应接口。

本实施例中，锚点设备维护移动台各接口家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定关系，并根据该绑定关系转发报文，从而实现了将目的地址是移动台一接口的报文转发至移动台的另一接口，实现接口负载均衡，使网络资源可以得到更为有效合理的利用。

如图4所示，为本发明的处理多接口移动台报文的方法实施例一流程图，包括如下步骤：

步骤101、锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；

步骤102、锚点设备接收到报文后根据一些预先设置的转发规则选择移动台的一个接口，根据移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定关系对报文进行封装，向该接口对应的接入设备的转交地址转发报文；

步骤103、接入设备对接收到的封装报文进程处理并转发至移动台相应的接口。

本实施例中，锚点设备根据转发规则可灵活选择接收报文的接口，并将报文转发至合适的接口，实现接口负载均衡，使网络资源可以得到更为有效合理的利用。

多接口移动台在发送接收报文前，要通过接入设备接入到网络中。在接入初始化时，移动台的不同接口除了向接入设备发送NAI/设备标识(在NAI可以等价于设备标识情况下，通过NAI标识)还可发送接口标识，通过NAI/设备标识及接口标识符向接入设备表示自己的身份。NAI/设备标识用来标识不同的设备，接口标识符用来标识不同的接口。接入设备将NAI/设备标识和接口标识发送至认证服务器(如AAA服务器)，认证服务器通过NAI/设备标识和接口标识对接口进行认证，并将移动台的简档发送至接入设备。对于多接口移动台，认证服务器中移动台的简档包含移动台的NAI/设备标识、接口标识符和对应于不同接口的家乡前缀。通过设备标识和接口标识对移动站接口进行认证，这可以克服现有技术中多接口移动台只使用NAI信息来标识移动台身份，认证服务器仅根据NAI无法区别来自于同一移动台的不同接口的缺陷，避免只通过NAI选项标识产生的混淆。

锚点设备需要维护关于移动台的详细条目。如表1所示，为锚点设备绑定缓存条目结构一实施例。

表1绑定缓存条目

上表所示的条目表明，该设备具有两个接口，接口标识1对应的家乡地址为HoA1，转交地址为CoA1；接口标识2对应的家乡地址为HoA2，转交地址为CoA2。关于移动台这些信息可以通过接入设备与锚点设备之间的交互而获得。例如，接入设备在向锚点设备发送的PBU中，除了携带有NAI/设备标识选项外，还可相应增加接口标识符选项。对于接口的家乡地址，接入设备也可以通过在向锚点设备发送的PBU消息中增加移动台接口的家乡地址选项来通知锚点设备，另外还可通过另外的消息将移动台的接口地址通知锚点设备。

如图5所示，为本发明的锚点设备一实施例结构示意图，包括：接口选择模块、报文封装模块及绑定维护模块。接口选择模块用于根据报文特点及流过滤规则选择接收报文的接口；报文封装模块，用于根据多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定关系对报文进行封装并转发；绑定维护模块用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定关系。

锚点设备需要根据源节点发出的报文的特点和相关流策略，判断选择转发报文至最合适的接口，因此，锚点设备需要建立对应于各种接口的流过滤规则，这可以通过与AAA服务器的交互获得。各接口的流过滤规则可以根据不同的要素定义，例如源和目的端口号、接入技术、服务质量(Quality of Service，简称QoS)支持、能量消耗、数据丢失率、抖动、带宽、排队时延、安全支持和业务的类型分类等。

移动台的多个接口对应多个地址。锚点设备收到来自于源节点的报文后，根据报文的目的节点NAI/设备标识来判断目的节点是否存在多个接口。由于链路拥塞或中断、负载均衡等情况，根据报文特点和各接口对应的流过滤规则，锚点设备选择将报文发送至移动台的哪一接口。

如图6所示，为本发明的处理多接口移动台报文的方法实施例二流程图。在本实施例中，报文的目的地址为HoA1，锚点设备根据报文特点及流过滤规则选择移动台的另一接口转发报文，该接口的家乡地址为HoA2，对应的转交地址是CoA2。本实施例包括如下步骤：

步骤201、锚点设备查看报文目的地址；

步骤202、锚点设备根据目的地址判断目的节点存在两个接口HoA1及HoA2；

步骤203、锚点设备根据报文特点和各接口对应的流过滤规则选择HoA2接收报文；

步骤204、锚点设备根据绑定缓存条目获得HoA2对应转交地址CoA2，对报文进行封装并将封装报文转发至地址为CoA2的接入设备2；

步骤205、接入设备2根据封装方式，对接收到的封装报文进行处理，然后转发处理后的报文；

步骤206、移动台IP协议栈对IP-in-IP报文进行处理。

本实施例中，锚点设备可根据报文特点及流过滤规则等因素灵活选择接收报文的接口，并根据绑定关系将报文发送至合适的接口，从而优化了报文的传输过程，实现多接口移动台各接口的负载均衡。

锚点设备至少可以通过双层隧道以及单层隧道与增加路由头相结合这两种方式对报文进行封装，以下以移动台具有两个接口为例对这两种方式进行说明。

如图7所示，为本发明的处理多接口移动台报文的方法的双层隧道方式封装报文的示意图。移动台具有两个接口，这两个接口的家乡地址分别为HoA1及HoA2，接入设备1的转交地址CoA1对应于家乡地址HoA1，接入设备2的转交地址CoA2对应于家乡地址HoA2。如图所示，源节点发送的报文的源地址为源节点地址，目的地址为HoA1，即该报文是发送至家乡地址HoA1的接口的。锚点设备根据报文特点和各接口对应的流过滤规则需要将该报文转发至HoA2，对报文执行两层封装，封装后的报文有外、中、内三层源地址及目的地址，其中内层源地址和目的地址为原报文的源地址和目的地址，外层及中层源、目的地址为锚点设备在对报文进行封装时加入的，外层源地址为锚点设备地址，目的地址为CoA2，中间层源地址为锚点设备地址，目的地址为HoA2。接入设备接收到报文后解封装，解封装后的报文的外层源、目的地址分别为锚点设备地址和HoA2，即为两层封装报文的中间层地址，内层地址仍是两层封装报文内层地址即报文本身的地址。

当采用双层隧道方式封装报文时，处理多接口移动台报文的方法实施例二的步骤204-步骤206具体如图8所示：

步骤204a、锚点设备对源地址为源节点地址，目的地址为HoA1的报文进行两次封装，内层地址为报文本身的源、目的地址，即源地址是源节点地址，目的地址为HoA1，中间层和外层的源、目的地址是锚点设备封装报文时增加的，其中，中间层封装源地址是锚点设备地址，目的地址是HoA2；外层封装源地址是锚点设备地址，目的地址是HoA2对应的转交地址CoA2；执行两次封装后，锚点设备将封装报文转发至地址为CoA2的接入设备2；

步骤205a、接入设备2收到两次封装报文后，解外层封装，解封装后的报文为：外层源地址是锚点设备地址，目的地址是HoA2，接入设备向HoA2转发此报文；

步骤206a、移动台的家乡地址为HoA2的接口接收到报文后，移动台IP协议栈对IP-in-IP报文进行处理。

本实施例采用双层隧道方式封装报文，实现了将发送至多接口移动台的一个接口的报文通过该移动台另一接口转发至移动台。

如图9所示，为本发明的处理多接口移动台报文的方法的单层隧道结合增加路由头方式封装报文的示意图。HoA1及HoA2分别为移动台两个接口的家乡地址。接入设备1的转交地址CoA1对应移动台接口家乡地址HoA1，接入设备2的转交地址CoA2对应于移动台接口家乡地址HoA2。如图所示，源节点发送的报文的源地址为源节点地址，目的地址为HoA1。锚点设备根据报文特点和各接口对应的流过滤规则需要将该报文转发至HoA2，对报文执行单层封装，封装报文具有外、内两层源地址及目的地址，以及路由头地址；内层地址为报文本身的源、目的地址；外层源、目的地址是锚点设备在对报文进行封装时加入的，分别为锚点设备地址和HoA2对应的CoA2；路由头地址是HoA2。接入设备接收到报文后执行地址替换，将报文外层目的地址替换为路由头地址，内层地址仍是报文本身的地址。

当采用单层隧道结合增加路由头方式封装报文时，处理多接口移动台报文的方法实施例二的的步骤204-步骤206如图10所示：

步骤204b、锚点设备对源地址为源节点地址，目的地址是HoA1的报文进行一次封装，并且增加一个路由头，外层源地址是锚点设备地址，目的地址是HoA2对应的CoA2，路由头地址是HoA2，内层地址为报文本身的源、目的地址，即源地址是源节点地址，目的地址为HoA1；处理后，锚点设备将此报文发送至地址为CoA2的接入设备2；

步骤205b、接入设备2收到封装报文后，将外层目的地址CoA2替换为路由头地址HoA2，转发报文至移动台的HoA2；

步骤206b、移动台的家乡地址为HoA2的接口接收到报文后，移动台IP协议栈对IP-in-IP报文进行处理。

本实施例采用单层隧道结合增加路由头方式封装报文，实现了将发送至多接口移动台的一个接口的报文通过该移动台另一接口转发至移动台。

通过双层隧道以及单层隧道与增加路由头相结合这两种方式实现报文的转发，可以避免直接修改原始IP报文头实现转发所带来的安全问题，并且，只需锚点设备和接入设备实现相关的处理功能而不需要对IP报文处理的相关协议栈进行修改。

在现有技术中，锚点设备又被称为HA，本地移动锚点(Local MobilityAnchor，简称LMA)或移动锚点(Mobile Anchor Point)；接入设备又被称为PMA，接入路由器(Access Router，简称AR)/MIPv6 client，移动接入网关(Mobile Access Gateway，简称MAG)或移动代理接入路由器(Mobile Proxy Access Router，简称MPAR)。

本发明实施例实现了将发送至移动台一个接口的报文通过移动台的另一接口转发至移动台；锚点设备维护关于移动台各接口家乡地址和相应接入设备的转交地址的绑定，从而转发报文时，锚点设备可以根据源节点发送至移动台的报文的特点，结合链路质量、流过滤规则等因素选择合适的接口，并根据绑定关系将报文发送至合适的接口，从而优化报文的传输过程，实现多接口移动台各接口的负载均衡，使网络得到更有合理有效的利用；当多接口移动台接入网络时，各接口通过发送NAI/设备标识和接口标识选项表明自己的身份，避免只通过NAI选项标识产生的混淆；接入设备向锚点设备发送代理绑定更新消息时，报文携带NAI/设备标识和接口标识选项，锚点设备根据NAI/设备标识、接口标识判断移动台多个接口的存在，再根据报文特点和相应的策略判断机制选择接口，锚点设备可从相关服务器(如AAA)上获取相应接口的流过滤规则，例如源和目的端口号、接入技术、QoS支持、能量消耗、数据丢失率、抖动、带宽、排队时延、安全支持和业务的类型分类等方面；对于源节点发送至移动台一接口的报文，锚点设备可通过双层隧道封装或者单层隧道封装与增加路由头相结合的方式实现报文转发至移动台另一接口，实现为多接口移动台带来的无处不在的接入、可靠性、流的重定向、负载共享、负载平衡、优先级设置、聚合带宽等功能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1. 一种处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；

锚点设备收到报文后，根据预先设置的转发规则选择接收该报文的移动台接口，根据所述绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；

接入设备对封装报文进行处理并转发至移动台相应的接口。

2. 根据权利要求1所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，在所述锚点设备维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系之前还包括：所述多接口移动台向接入设备发送设备标识信息及接口标识信息；认证服务器根据接入设备转发的设备标识信息及接口标识信息对多接口移动台进行认证。

3. 根据权利要求2所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，在认证通过后，接入设备向锚点设备发送代理绑定更新消息，该消息中携带有多接口移动台的设备标识及接口标识。

4. 根据权利要求3所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述接入设备在向锚点设备发送绑定更新消息时，还发送多接口移动台接口的家乡地址。

5. 根据权利要求1所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述对报文进行封装的步骤具体为：对报文进行两次封装，封装报文的外层源地址为锚点设备地址，外层目的地址为接收该报文的接口对应的转交地址，中间层源地址为锚点设备地址，中间层目的地址为接收该报文的接口的家乡地址。

6. 根据权利要求5所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述接入设备将报文转发至移动台相应的接口的步骤具体为：所述接入设备收到两次封装报文后，解外层封装，并将解封装报文转发至移动台相应的接口。

7. 根据权利要求1所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述对报文进行封装的步骤具体为：对报文进行一次封装，并增加一个路由头；处理后的报文的外层源地址为锚点设备地址，目的地址为接收该报文的接口对应的转交地址，路由头地址为接收该报文的接口的家乡地址。

8. 根据权利要求7所述的处理多接口移动台报文的方法，其特征在于，所述接入设备将报文转发至移动台相应的接口的步骤具体为：所述接入设备收到封装报文后，将外层目的地址由接收该报文的接口对应的转交地址替换为该接口的家乡地址，并将处理后的报文转发至移动台相应的接口。

9. 一种处理多接口移动台报文的系统，其特征在于，所述系统包括：

锚点设备，用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系，根据预先设置的转发规则选择接收该报文的移动台接口，根据所述绑定关系对报文进行封装，并转发至相应接入设备的转交地址；

接入设备，用于对封装报文进行处理并转发至移动台相应的接口。

10. 根据权利要求9所述的处理多接口移动台报文的系统，其特征在于，所述锚点设备具体包括：

绑定维护模块，用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；

接口选择模块，用于根据预先设定的转发规则选择接收报文的移动台接口；

报文封装模块，用于根据多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系对报文进行封装并转发。

11. 一种锚点设备，其特征在于，所述设备包括：

绑定维护模块，用于维护多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系；

接口选择模块，用于根据报文特点及流过滤规则选择接收报文的接口；

报文封装模块，用于根据多接口移动台不同接口的家乡地址和相应接入设备转交地址的绑定关系对报文进行封装并转发。

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