CN101523843A - 路由管理器分层结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于基于IP的网络系统的可扩展的移动性管理方法，其中所述系统包括多个路由器和多个服务器，其中的一部分充当归属路由管理器(HRM)，其中的一部分充当用于各单独的移动节点的本地路由管理器(LRM)。所述方法至少包括以下步骤：基于来自所述多个路由器当中的入口接入路由器(AR)的激活通知(AN)向所述HRM发送关于目的地移动节点的路由地址的第一查询，其中所述第一查询是由源移动节点从接收到所述激活通知的LRM触发的；经由更接近所述HRM的一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第一查询，直到所述第一查询到达所述HRM；以及响应于所述第一查询，通过所述中继路径把所述目的地移动节点的所述路由地址从所述HRM发送回所述入口接入路由器。

Description

路由管理器分层结构
技术领域
本发明涉及RM(路由管理器)分层结构，更具体来说，本发明涉及适用于基于IP的网络系统的RM分层结构。
背景技术
基于IP的IMT网络平台(在下文中称作“IP2”)是同时在路由优化和位置隐私方面支持终端移动性的网络体系结构，例如参见ManheeJo、Takatoshi Okagawa、Masahiro Sawada、Masami Yabusaki的“Addressinterchange procedure in mobility management architecture for IP-basedIMT network platform(IP2)(对应于基于IP的IMT网络平台(IP2)的移动性管理体系结构中的地址互换程序)”，10th International Conferenceon Telecommunications ICT’2003，2003年2月23日(在下文中称作参考文献[1])。IP2的基础是网络控制平台(NCPF)与IP骨干网(IP-BB)的分离。在所述IP2体系结构中，所述NCPF控制所述IP-BB。所述IP-BB包括具有附加的分组处理功能的IP路由器，所述附加的分组处理功能比如有临时分组缓冲或者地址交换。所述NCPF包括智能地命令所述IP-BB实体的信令服务器。
移动终端(或者在下文中被称作“MN”的移动节点)被分配了具有IP地址的形式的永久性终端标识符。此外，MN还在其所附属的接入路由器(AR)处被分配了路由地址。所述路由地址特定于所述MN的位置，因此为了支持位置隐私，不应向其他MN揭示它。当所述MN移动到另一个AR时，从该新的AR处的可用路由地址的集合中为该MN分配新的路由地址。所述MN的终端标识符(IPha：“IP主机地址”)与其路由地址(IPra：“IP路由地址”)之间的绑定被所述AR传达给所述NCPF。更具体来说，所述地址被发送到所述MN的本地路由管理器(LRM)，其管理该MN在所访问的网络中的移动。所述LRM又向所述MN的归属路由管理器(HRM)通知所述IPra。
当一个MN(MN1)希望向另一个MN(MN2)发送分组时，MN1使用MN2的IPha作为所述分组中的目的地地址，并且把该分组传送到其AR(AR1)。AR1(其被称作发送AR)检测出所述分组是被寻址到MN2的IPha，并且向所述NCPF(更具体来说是MN2的HRM)查询MN2的IPra。所述HRM对所述查询做出响应，并且把MN2的IPra与MN2的IPha一起存储在AR1中。随后把所述分组的目的地地址(MN2的IPha)替换成MN2的IPra。这一操作被称作地址交换。随后利用传统的IP转发把所述分组递送到拥有MN2的IPra的节点，即AR2。AR2(接收AR)随后把所述分组的目的地替换成MN2的IPha。
IP2的一个重要功能是AR通知。每当MN2移动到新的AR时，该新的AR就为MN2分配新的IPra，并且向所述LRM通知该新的IPra。随后，所述LRM更新所述HRM，所述HRM又更新AR1。实际上，所述HRM更新具有向MN2发送分组的MN的所有AR。也就是说，当AR向所述HRM查询对于MN1的IPra时，所述HRM存储进行查询的该AR的身份，并且当MN1的IPra改变时，所述HRM更新所有的这种AR。我们把这一行为称为所述AR预订了特定IP2终端标识符的更新。所述AR在所述HRM处做出的关于IP2终端标识符的每一次查询都导致该AR在该给定HRM处预订该给定的IP2终端标识符。
为了降低这样更新的频率，所述LRM可以在MN2所访问的网络中配置锚路由器(ANR)。所述ANR还为MN1分配路由地址，该路由地址随后被所述LRM使用来更新所述HRM。因此，当MN1向MN2发送分组时，由所述ANR为MN2分配的IPra被AR1使用。当这些分组到达所述ANR时，其把所述目的地地址替换成由AR2为MN2分配的IPra。随后利用传统的IP转发把所述分组从所述ANR进一步递送到AR2。AR2把所述目的地地址交换回MN2的IPha，并且像没有所述ANR那样把所述分组递送到MN2。每当发生移交时，所述LRM都向所述ANR通知由所述新的AR为所述MN分配的新的IPra。与此相对，因为由所述ANR分配的IPra没有改变，因此不对所述HRM进行通知。因此也不需要在交接时通知具有对MN2进行发送的MN的AR。只有在所述ANR改变时才更新所述HRM(因此更新所述AR)。这可能出于路径优化或负载平衡的目的而刻意发生，或者可能在当前的ANR故障并且选择了另一个ANR时无心地发生。在上面提到的“Address interchange procedure inmobility management architecture for IP-based IMT network platform(IP2)(对于基于IP的IMT网络平台(IP2)的移动性管理体系结构中的地址互换程序)”中也定义了锚路由器的使用。
除了目的地地址交换之外，分组的源地址也可以被交换。在这种情况下，当MN1向MN2发送分组时，所述AR2把所述目的地地址交换到MN2的IPra，并且把所述源地址交换到MN1的IPra。随后利用IP路由把所述分组递送到AR2(可能经由ANR)。所述AR2把所述目的地地址(MN2的IPra)替换成MN2的IPha，并且基于所述源地址(其在此时是MN1的IPra)向所述NCPF查询MN1的IPha。所述NCPF对所述查询做出响应，AR2用MN1的IPha来替换所述源地址并且把所述分组(其现在与原始分组完全相同)转发到MN2。在下面的文献中详细说明了源地址交换：Shinta Suigimoto、Masayuki Ariyoshi、Csaba Keszei、Zoltan Turanyi、Andras Valko、Yoshinori Hayashi、Katsutoshi Nishida、Shin-ichi Isobe、Atsushi Iwasaki的“Experimental Evaluations of Feasibilityand Bottlenecks of IP2Mobility Management(关于IP2移动性管理的可行性和瓶颈的实验性评估)”，IEEE International Conference onCommunications(ICC2005)，2005年5月16日。
在各AR之间传送分组的另一种选项是标准IP隧道效应。在这种情况下，所述发送AR(在我们的例子中是AR1)不替换所述分组的目的地(和源)地址，而是在一条隧道中封装所述分组。所述隧道的端点是目的地MN(在本例中是MN2)的IPra。于是目的地AR(AR2)只需要拆封呼入分组，并且可以立即将其传送到MN2。应当注意到，在这种情况下，AR2不需要为所附属的每一个MN分配单独的IPra，而是可以多次重复使用其自身的地址。
如上所述，在从一个MN向另一个MN传送分组时有3种选项：(1)仅有目的地的地址交换；(2)源+目的地地址交换；以及(3)IP隧道效应。
本发明所解决的基本问题是：发送AR如何基于目的地MN的IPha来定位所述MN的HRM？以及所述AR如何检测所述目的地MN的IPha实际上是终端标识符而不是常规IP地址。
这在本文献中被称作问题#1，其与所有3种“传输选项”(IP隧道效应、仅有目的地的地址交换以及源+目的地地址交换)都相关。
问题#2只有在源+目的地地址交换的情况下才出现。在这种情况下，接收AR需要基于所述发送MN的IPra来查询该发送MN的IPha。接收AR如何识别出可能知晓所述绑定的相关NCPF实体以进行查询呢？
由于IP2是最近的发展，因此还没有针对上述问题所公开的解决方案。
但是存在一些显而易见的传统方法。
针对解决问题#1：
1、最明显的解决方案是对于所有MN使用单一HRM。如果所查询的IPha不是IP2终端标识符，则所述HRM响应出错。
2、另一种选项将是采用各负责MN集合的多个HRM。每一个HRM把所有其MN的IPha广告到因特网的路由结构中。在这种情况下，所述HRM具有所述MN自身的IPha。如果每一个HRM把所述终端标识符块广告到因特网的路由组织中，则在因特网中发送的具有其中一个所述终端标识符作为IP目的地地址的任何分组都将到达拥有(并且广告)该终端标识符的HRM。因此，利用所述终端标识符作为IP目的地地址发送查询将到达所述HRM，该HRM又可以做出响应。但是另一方面，如果在所述地址处没有HRM，则除了可能有ICMP目的地不可到达消息之外，对于这种查询将没有应答。如果是这种情况，则所述查询的发送方可以推断出“在所述IPha处没有HRM(并且对于该查询没有回答到达)”。随后所述进行查询的AR断定所述IPha不是IP2终端标识符。
3、第三种选项将是使用反向DNS(域网络系统)来存储HRM地址。如果所述DNS在对应于所述IPha的反向域名下不包含信息，则所述进行查询的AR可以断定所述IPha不是IP2终端标识符。
针对解决问题#2：
这些选项也可以部分地被应用于问题#2。
1、使用单一HRM也解决了问题#2。
2、拥有所述目的地MN的IPra的所述接收AR可以用该目的地MN的IPha做出响应。在这种情况下，寻址到所述IPra的专门格式化的IP分组可以被用作查询。
3、所述DNS也可以被用来存储IPha地址。
上面的自然方法存在几个问题。
限制HRM的数目将会给所述系统强加可扩展性限制，特别在所述HRM的数目至多是1的情况下尤其如此。
使用所述第二种方法来解决问题#1限制了IP2终端标识符作为可路由IP地址的使用。这样就限制了网络设计，这是因为当IP2与非IP2通信节点(CN)进行通信时，把IP2终端标识符用作IP地址是必须的。当所述CN向IP2MN发送分组时，所述分组基于所述目的地地址中的所述MN的IPha而在传统因特网中被路由。在针对问题#1使用所述第二种方法时，寻址到MN的IPha的分组被路由到其HRM。这样强制所述HRM同时应对由各CN发送到所述MN的查询和分组。这种做法明显违反了NPCF与IP-BB的分离，并且是非常不实际的。
使用所述第二种方法来解决问题#2导致使用“专门格式化的”IP分组。这或者意味着一种特定的IPv6选项，或者意味着某种形式的协议/端口号组合。所述AR应当在地址交换之前测试所有分组是否是“专门格式化的”。在此情境中，安全性是非常重要的，这是因为IPha-IPra映射揭示位置信息。由于每一个AR(或者ANR)必须能够验证进行查询的实体是否有权知道所述MN的IPha，因此非常难以确保所述查询处理的安全性。除了信任管理的可扩展性问题之外，这种方法还违反了所述NCPF-IP-BB原理，这是因为应当由所述NCPF而不是由所述IP-BB中的路由器来控制访问。
(使用反向DNS的)所述第三种方法是成问题的，这是因为其会使得所述DNS过载。对于所述DNS(例如对所述根服务器)的任何攻击都可能使得IP级通信变得不可能。此外，所述DNS会遭受在某种程度上不受运营商控制的严重性能问题。最后，在问题#2的情况下，在分配了新的IPra时需要快速更新所述DNS。这也不符合所述DNS的设计。
发明内容
相应地，作为对上面描述的现有技术的缺陷的响应而构想了本发明。
因此，在本发明中，我们提出一种服务器的分层结构以解决上面提到的问题。这种解决方案还提供了在上面提到的问题之外扩展IP2的机会。
根据本发明的一方面，优选地提供一种用在基于IP的网络系统(1)中的移动性管理方法，所述系统包括多个路由器和多个服务器，其中的一部分充当归属路由管理器(HRM)，其中的一部分充当用于各单独的移动节点的本地路由管理器(LRM)，所述方法包括以下步骤：基于来自所述多个路由器当中的入口接入路由器(AR)的激活通知(AN)向所述HRM发送关于目的地移动节点的路由地址的第一查询，其中所述第一查询是由源移动节点从接收到所述激活通知的LRM触发的；经由更接近所述HRM的一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第一查询，直到所述第一查询到达所述HRM；以及响应于所述第一查询，通过所述中继路径把所述目的地移动节点的所述路由地址从所述HRM发送回所述入口接入路由器。
优选地，所述方法还包括以下步骤：向对具有所述路由地址的出口接入路由器(AR)执行移动性管理的LRM发送关于所述源移动节点的归属地址的第二查询；经由一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第二查询，直到所述第二查询到达广告所述入口接入路由器的路由地址的LRM；以及响应于所述第二查询，通过所述中继路径把所述源移动节点的所述归属地址从广告所述入口接入路由器的所述路由地址的所述LRM发送回所述出口接入路由器。
在对之应用所述方法的上述系统中，不言自明的是，所述源移动节点向所述入口AR发送激活信号(ACT)，并且所述入口AR基于所述激活信号发送激活通知(AN)。
此外，所述方法可以优选地包括以下步骤：辨识每一个IRM是否具有去往所述HRM的多于一条路径；基于所述辨识结果选择一条更接近所述HRM的路径；以及利用所选路径中继所述第一查询。
此外，所述方法可以优选地包括以下步骤：为每一个所述IRM和LRM提供包含关于更接近所述HRM的一个或多个邻近路由管理器的信息的第一数据库。在这种情况下，可以基于被包含在所述第一数据库中的信息来执行对所述第一查询的中继。
此外，在把所述目的地移动节点的所述路由地址发送回所述入口接入路由器时，所述方法还可以包括以下步骤：基于被包含在所述第一数据库中的信息来选择一条更接近接收到所述激活通知的所述LRM的路径，并且通过所选路径执行这样的发送返回。
在更新所述目的地节点的所述路由地址时，所述方法可以通过所选路径来执行所述更新。
当所述源移动节点远离所述入口接入路由器移动时，所述方法还可以优选地包括以下步骤：从所述源移动节点向新的入口接入路由器发送另一个激活信号(ACT)；基于所述激活信号，从所述新的入口接入路由器发送激活通知(AN)；基于所述激活通知(AN)，从接收到所述激活通知的LRM发送关于所述目的地移动节点的路由地址的第三查询；经由更接近所述HRM的一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第三查询，直到所述第三查询到达知晓所述目的地移动节点的所述路由地址的第一路由管理器；以及响应于所述第三查询，通过所述中继路径把所述目的地移动节点的所述路由地址从所述第一路由管理器发送回所述新的入口接入路由器。
在获得所述源移动节点的所述归属地址时，所述方法还可以优选地包括以下步骤：为去往广告所述入口接入路由器的路由地址的所述LRM的每一个路由管理器提供包含关于所述各路由管理器的信息的第二数据库。在这种情况下，可以基于被包含在所述第二数据库中的信息来执行对所述第二查询的中继。
在对之应用所述方法的上述系统中，充当接收所述激活通知的所述LRM的服务器与充当至少其中一个所述IRM的服务器的位置应当彼此邻近，所述多个路由器当中的至少一些优选地充当接入路由器，其中的每一个都能够与移动节点进行无线通信。
根据本发明的另一方面，优选地提供一种基于IP的网络系统，所述系统包括多个路由器和多个服务器，其中的一部分充当归属路由管理器(HRM)，其中的一部分充当用于各单独的移动节点的本地路由管理器(LRM)，其中每一个所述LRM包括用于根据来自所述多个路由器当中的入口接入路由器(AR)的激活通知(AN)向所述HRM发送关于目的地移动节点的路由地址的第一查询的装置，其中所述第一查询是由源移动节点触发的；并且所述HRM包括用于响应于所述第一查询把所述目的地移动节点的所述路由地址发送回所述入口接入路由器的装置。其特征在于，至少其中一个服务器充当中间路由管理器，所述中间路由管理器包括：用于向所述HRM中继所述第一查询的装置；以及用于向所述入口接入路由器中继所述目的地节点的所述路由地址的装置。
应当注意到，所述中间路由管理器优选地包括：用于向广告所述入口接入路由器的路由地址的LRM中继关于所述源移动节点的归属地址的第二查询的装置；以及用于响应于所述第二查询向所述出口接入路由器中继所述源移动节点的所述归属地址的装置，其中所述归属地址源自广告所述入口接入路由器的所述路由地址的所述LRM。
根据本发明的另一方面，优选地提供一种用在基于IP的网络系统中的服务器，其包括：用于向归属路由管理器(HRM)中继关于目的地移动节点的路由地址的查询的装置，其中所述查询源自激活通知(AN)，所述激活通知来自入口接入路由器；以及用于响应于所述查询向所述入口接入路由器中继所述目的地节点的所述路由地址的装置。
优选地，所述服务器还包括：用于向广告所述入口接入路由器的路由地址的本地路由管理器(LRM)中继关于源移动节点的归属地址的第二查询的装置；以及用于响应于所述第二查询向出口接入路由器中继所述源移动节点的所述归属地址的装置，其中所述归属地址源自所述LRM。
根据本发明的移动性管理方法是可扩展的，以便查询IP2终端标识符并且将其分发到各路由地址映射。因此，本发明的优点在于，该方法可以被有效地应用于小规模网络系统到大规模网络系统。
此外还可以分发反向映射，但是其效率较低。
通过在下面结合附图做出的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记在各图中指代相同的或类似的部件。
附图说明
附图被合并在此并且构成说明书的一部分，其说明了本发明的实施例并且与下面的描述一起用来解释本发明的原理。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的在基于IP的网络系统中的用于IPra通知的查询-响应的图；
图2A是用于向源接入路由器通知目的地MN的IPra的通信序列；
图2B是示出了用于路由管理器的拓扑的一个例子的图；
图2C是用于向源接入路由器通知目的地MN的IPra的另一个通信序列；
图3是示出了IPra通知处理的流程图；
图4是示出了根据本发明的一个实施例的在基于IP的网络系统中的用于IPha通知的查询-响应的图；
图5是用于向目的地接入路由器通知源MN的IPha的通信序列；以及
图6是示出了IPha通知处理的流程图。
具体实施方式
下面将根据附图详细描述本发明的优选实施例。
在该实施例中，首先将描述对于目的地移动节点(MN)的IPra通知的查询-响应处理。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的在基于IP的网络系统中的用于IPra通知的查询-响应的图。该系统基本上包括多个服务器、多个路由器以及多个移动节点(MN)。在所述基于IP的网络系统中，所述服务器不仅负责移动性管理，而且还负责QoS/会话控制、AAA(认证、授权与计费)、无线管理协调等等。
但是由于本申请集中于移动性管理，因此将不再进一步描述上面提到的其他功能。
移动性管理被划分成针对休眠的MN的位置管理和针对激活的MN的路由管理。从本发明的背景可以明显看出，本发明应对的是路由管理。因此在下面的描述中将假设把所述服务器作为路由管理器(RM)来处理。
如上面所讨论的那样，所述路由管理器(RM)通常被划分成：归属路由管理器(HRM)，其用于管理用户预订的归属地并且支配所述源MN；以及本地路由管理器(LRM)，其用于本地支配所述目的地MN在所述网络的受访区域内的移动。
应当注意到，具有移动订户的每一个运营商都拥有所述IP2终端标识符空间的一块。这样的运营商建立一个或多个HRM，其中的每一个负责所述移动订户的子集。(通过为移动订户分配多于一个HRM，冗余是有可能的。在本文献中并没有进一步探讨这一点。)HRM存储所述MN的当前路由地址。如参考文献[1]中所述，接受访问IP2移动订户的接入网保持一个或多个LRM以便处理本地移动性。
但是出于解释简单起见，图1中示出的网络系统包括多个LRM和单一HRM。
在所述基于IP的网络系统中，为了使源MN 10向目的地MN 20发送分组，入口接入路由器(AR)30必须知晓所述目的地MN 20的路由地址(IPra)。
在传统上，当接收到激活信号(ACT)时，LRM 40例如向HRM 100发送查询，以便从所述HRM 100获得所述路由地址。
在根据本发明的该实施例中，所述网络系统采用被称作“中间路由管理器(IRM)”的附加的路由管理器。在图1的一个例子中，在所述源MN 10看来，所述LRM 41、42和43充当所述IRM。每一个IRM实际上是服务器，并且其可以充当LRM，这取决于源MN所位于的位置。管理器配置某些LRM、IRM和HRM之间的邻近关系。HRM利用定制协议向其负责的邻居广告所述IP2终端标识符块。所述相邻RM(其可以是LRM、IRM或者其他HRM)又进一步广告这些块。被用来广告地址块的协议可以与现有的路由协议行一起被设计其中把邻近关系作为链路并且把RM作为路由器。例如，路由信息协议第2版[G.Malkin，“RIP version2”，IETF RFC 2453，STD 56，1998年11月]或者边界网关协议4+[Y.Rekhter和T.Li，“A Broader Gateway Protocol(BGP-4)”，IETF RFC 1771，1995年3月]的设计就可以作为很好的例子。作为所述广告的结果，每一个RM至少知晓有效IP2终端标识符的集合。此外，所述广告还可以携带更多信息(见后)。
当接入路由器(AR)对目的地移动节点的路由地址感兴趣时，所述AR把其查询发送到该AR所属的接入网的其中一个所述LRM。
取决于哪一个LRM首先接收到来自所述AR的所述查询，到所述HRM的路由路径可能会不同。此外，在来自所述HRM的响应路径方面存在一些选项。
选项#1：
所述广告可以携带拥有特定的IP2终端标识符块的HRM的身份。基于该信息，所述LRM可以利用所述HRM地址对提出所述查询的发送方AR做出响应。如图1中所示，例如如果LRM 110的位置靠近所述HRM，则所述LRM 110首先接收到来自所述AR的查询，并且该LRM 110接收到所述广告，该LRM 110能够向所述AR发送响应。随后所述AR能够向所述HRM查询所述目的地移动节点的路由地址。如果所述AR这样做了，则所述HRM把该AR添加到对于该特定的IP2终端地址的已预订AR列表中。当相应的路由地址改变时，所述HRM将发送更新。
图2A示出了用于向源接入路由器通知目的地MN的IPra的通信序列。
特别地，图2A示出了在LRM的位置远离HRM的情况下的通信序列。这种情况的一个例子是所述HRM 100与LRM 40之间的关系，如图1中所示，所述LRM 40的位置远离所述HRM 100。更具体来说，所述LRM 40经由IRM1和IRM2接收到来自所述HRM 100的广告(ADV)，并且向AR 30发送包括所述HRM 100的身份(地址)的响应。随后所述AR 30直接向所述HRM 100发送关于所述目的地MN的IPra的查询。响应于所述查询，所述HRM 100利用对于目的地MN的IPra对所述AR30做出响应。
选项#2：
每一个RM(HRM、IRM、LRM)保持“路由数据库”以用于存储所述广告。对于每一个IP2终端标识符，所述数据库包含“更接近”负责所述IP2终端标识符的HRM的邻近RM(LRM、IRM)。例如，在其位置远离所述HRM 100的所述LRM 40接收到来自所述AR 30的关于所述目的地MN 20的路由地址的查询的情况下，所述LRM 40可以把所述查询转发到LRM 41。所述查询随后经过RM链(例如LRM 40、LRM41、LRM 42)去向所述HRM 100。在这种情况下，所述LRM 41和42充当IRM。所述HRM 100利用所讨论的MN 20的路由地址对请求所述路由地址的所述发送AR 30做出响应。此外，所述HRM 100把所述AR添加到对于所述特定的IP2终端地址的已预订AR列表中。当相应的路由地址改变时，所述HRM 100将发送更新。
作为一种变型，当所述LRM和IRM仅知晓去向所述HRM 100的比下一跳更多的路径时，例如如果其还知晓接下来的第二跳，则其可以跳过下一跳并且把所述查询直接转发到接下来的第二跳。例如，如果所述LRM 40知晓所述LRM 42或者LRM 50的身份，则该LRM可以跳过所述LRM 41或者可以把所述查询发送到所述LRM 50。
在极端的情况下，所述LRM可能知晓去向所述HRM 100的完整路径，并且直接向所述HRM发送所述查询。这样做的效果与选项#1相同。
选项#3：
图2B是示出了对于路由管理器的拓扑的一个例子的图。该拓扑树是从图1中示出的HRM 100、LRM 40-44、AR 30和31以及源MN之间的关系导出的。所述HRM 100是该树的根，与所述AR 30和31相关联的所述LRM 40和44是叶子。
图2C示出了在LRM的位置远离HRM的情况下的通信序列。
在所述查询经过了所述RM(LRM和IRM)链并且到达所述HRM之后(如在选项#2中)，所述HRM可以将其响应发送到所述链中的最后一个RM而不是始发所述查询的所述发送AR。这样，包含所述路由地址的所述响应在所述RM链中后向传播，其到达所述LRM，并且最终被传递回所述始发AR。
在这种情况下，所述HRM不把所述始发AR添加到其对于所讨论的IP2终端标识符的预订列表中。相反，所述HRM添加其对之发送响应的所述链中的最后一个RM(IRM或LRM)。该RM(IRM或LRM)又把前一个RM添加到其自身的对于所述IP2终端标识符的预订列表中，并且所述链中的所有RM都这样做。最后，所述LRM把所述始发AR添加到其自身的预订列表中。
在图1的例子中，所述HRM 100向充当IRM的所述LRM 42发送响应，所述LRM 42把所述响应发送(中继)到充当另一个IRM的所述LRM 41，所述LRM 41把所述响应发送(中继)到所述LRM 40。最后，所述LRM把所述响应发送到所述入口AR 30。
特别地，图2C的上部(A)概括了所述入口AR(AR1)与所述HRM之间的这样通信序列。在图2中，IPU_CDT表示对于目的地终端的高速缓存的IP更新。
当所述路由地址改变时，所述HRM将通知前一个RM，该前一个RM又将根据其预订列表通知其自身的前一个RM。所述更新朝向所述发送AR向回传播，并且每一个RM都在所述处理期间被更新。
当与源MN相关联的另一个AR(图2C中的AR2)对所述相同的IP2终端标识符的路由地址感兴趣时，其也启动去向所述HRM的查询。这可以是(1)另一个MN向所述相同的目的地MN发送分组的情况，或者可以是(2)所述源MN 10从所述AR 30移动到所述AR 31的情况，并且所述AR 31向所述LRM44发送查询，正如图1中所示出的那样。在后一种情况下会发生交接。
根据图2B中示出的拓扑树，充当IRM的所述LRM 41是分支点。一条分支延伸到所述LRM 40，而另一条分支延伸到所述LRM 43。位于所述分支点处的所述路由管理器有时被称作RMcross。当所述AR 30向所述HRM 100发送了所述查询并且所述HRM 100通过所述各IRM发送回所述响应时，充当RMcross的所述LRM 41肯定已经知晓作为其中一个所述IRM的所述路由地址。
在这种情况下，来自所述LRM的所述查询将不一定会到达所述HRM。当所述查询到达已经知晓所述路由地址(并且处在更接近所述HRM的RM的预订列表上)的RM(RMcross)时，该RM(RMcross)将做出响应，并且利用从其中接收到所述查询的RM来扩展其预订列表。所述响应将朝向所述新感兴趣的AR向回传播，其中将沿着所述链建立预订。
在图1的例子中，所述LRM 44向所述LRM 43发送所述查询，该LRM 43又向所述LRM 41发送所述查询，随后该LRM 41向所述LRM 44返回所述响应。所述LRM 44向所述AR 31发送响应(IPU_CDT)。
在图2C的中间部分(B)概括示出了该通信序列。应当注意到，所述中间部分仅仅示出了另一个源CN(源CN 2)向所述相同的目的地MN发送分组的情况。
如图1中所示，当所述目的地源MN 20从当前的AR移动到新的AR时，对于所述相同的IP2终端标识符的路由地址改变。随后向所述HRM通知所述新的路由地址。
随后根据图2中示出的拓扑树，所述HRM 100向所述LRM 42(IRM1)发送所述通知，该LRM 42又向所述LRM 41(IRM2)发送所述通知，该LRM 41又向所述LRM 40发送所述通知，该LRM 40向所述AR 30发送IPU_CDT。此外，所述LRM 41(IRM2)向所述LRM 43(IRM3)发送所述通知，该LRM 43又向所述LRM 44发送所述通知，该LRM 44向所述AR 31发送IPU_CDT。在图2C的下部(C)概括示出了该通信序列。
当所述路由地址再次改变时，所述HRM将更新其预订列表上的RM(LRM或IRM)，并且所述更新将到达RMcross。例如，当所述目的地MN侧的交接发生时，所述HRM仅仅沿着如图2B中所示的树发送一则通知。一旦所述通知到达所述分支点之后，所述RMcross就复制所述消息。该RMcross将更新其预订列表上的两个RM，并且所述更新将到达全部两个所感兴趣的AR(例如图2B中的AR 30和31)。简而言之，通过高速缓存对于IP2终端标识符的路由地址，所述RM的网络作为高速缓存分层结构来操作。所述高速缓存在预订时间期间被强制刷新。这样确保所有的高速缓存(RM)都具有最新的信息。
选项#1和#3中的部分处理可以在图3的流程图中概括。
在步骤S10中，在具有RM的分层结构的基于IP的网络系统中操作的源MN经由接入路由器(AR1)向目的地MN发送数据分组。所述AR1在步骤S15中暂时缓冲由所述MN1发送的数据分组。响应于ACT，在步骤S20中，所述AR1向LRM发送查询。在步骤S30中，所述LRM向更高的RM(IRM或HRM)发送(中继)查询。
接下来，在步骤S40中确定所述查询是否到达HRM。如果“是”，则所述处理继续到步骤S50。如果“否”，则所述处理返回步骤S30。
在步骤S50中，所述HRM向更低的RM(IRM或LRM)发送响应(其中包括所述目的地MN的路由地址)，并且在步骤S60中，所述HRM把该RM(IRM或LRM)添加到其预订列表中。
在步骤S70中确定所述响应是否到达所述LRM。如果“是”，则所述处理继续到步骤S100。如果“否”，则所述处理继续到步骤S80。在步骤S80中，所述RM把所述响应发送(中继)到进一步更低的RM，在步骤S90中，该RM把前一个RM添加到其预订列表中。在此之后，所述处理返回到步骤S70。
在步骤S100中，所述LRM向所述AR1发送所述目的地MN的路由地址。所述AR1随后把在步骤S15中临时缓冲的分组传送到所述路由地址。
在步骤S110中辨识所述源MN是否正移出所述AR1的范围。如果不是，则继续这种监控。但是如果辨识出所述源MN正从所述AR1移动，则所述处理继续到步骤S120。在步骤S120中，所述源MN(MN1或MN2)向另一个AR(AR2)发送分组，随后AR2向与该AR2相关联的LRM发送查询。响应于所述查询，在步骤S130中，所述LRM向更高的RM发送查询。
接下来，在步骤S140中确定所述RM是否知晓所述目的地MN的路由地址。如果“是”，则所述处理继续到步骤S150以便向所述LRM发送响应。随后在步骤S160中，所述LRM向所述AR2发送所述响应。
另一方面，如果所述RM不知晓所述目的地MN的路由地址，则所述处理继续到步骤S170，以便进一步把所述查询发送到更高的RM，直到所述查询到达知晓所述目的地MN的路由地址的RM。
选项#4：
这是选项#3的细微修改，其中在所述“预订树”中可以省略“路由树”的各RM。
术语“路由树”被如下定义。在图2中所示的上面提到的拓扑树中，接收来自所述源MN的分组的所述AR 30发送查询。在这种情况下，根据选项#3，所述LRM 40、LRM 41(IRM2)以及LRM 42(IRM1)把所述查询中继到所述HRM。该中继路径(LRM→IRM2→IRM1→HRM)被称作“路由树”。同样地，在接收来自所述源MN的分组的所述AR 31发送查询的情况下，根据选项#3，所述LRM 44、LRM 43(IRM3)、LRM41(IRM2)以及LRM 42(IRM1)把所述查询中继到所述HRM。该中继路径(LRM→IRM3→IRM2→IRM1→HRM)也被称作“路由树”。来自所述HRM的响应路径是HRM→IRM1→IRM2→IRM3→LRM。
但是还存在可以截短上面的“路由树”的情况。这种情况是选项#4。
首先，与选项#2类似，如果所述RM仅仅知晓去向特定的IP2终端标识符的的HRM比下一跳更多的路径，则其可以跳过所述路径中的一些RM并且把所述查询直接发送到更靠前的RM。假设去向所述HRM的所述路径是LRM、IRM3、IRM2、IRM1以及HRM。如果IRM3知晓IRM1是接下来的第二跳，则其可以跳过IRM2。当然，IRM1将把IRM3添加到其预订列表中，从而当所述应答来到时，所述IRM1将更新IRM3并且跳过IRM2。
其次，尽管所述查询被转发经过所述路径的所有RM(LRM、各IRM以及HRM)，所述响应则可以跳过一些RM。例如假设各IRM仅仅知晓所述路径的下一跳。然后(利用上面的例子)所述查询可以遍历IRM1-3。如果这些IRM将其身份存储在所述查询中(按照与IPv4的路由记录选项类似的方式)，则做出响应的IRM可以从所述响应的路径中跳过一些IRM。例如，尽管IRM1从IRM2接收到所述查询，但是其仍然可以预订IRM3并且向其发送所述查询。
这例如可以在下面的条件下成立。
如图2B中所示，假设去向所述HRM的路由树是LRM、IRM3、IRM2、IRM1以及HRM，并且假设查询具有名为“将要通知的RM”的字段，该字段被默认地设置到所述发送RM。更具体来说，在上面的假设中，所述字段在LRM与IRM3之间的查询中被设置到“LRM”，其在IRM3与IRM2之间的查询中被设置到“IRM3”，其在IRM2与IRM1之间的查询中被设置到“IRM2”，其在IRM1与HRM之间的查询中被设置到“IRM1”。但是还存在下面的情况：其中一个所述IRM已经知晓更高的RM与所述特定的IP2终端标识符的关系。例如，从图1和图2B中可以明显看出，所述IRM2(LRM 41)已经知晓去向所述目的地MN的HRM的路由树。在这种情况下，所述IRM2可以决定不把去到所述IRM1的查询中的“将要通知的RM”设置到“IRM2”，而是设置到“IRM3”。随后所述IRM1把“IRM3(而不是IRM2)”添加到其预订列表中。
在这种情况下，来自所述HRM的响应路径变为HRM→IRM1→IRM3→LRM。换句话说，所述响应跳过了所述IMR2。基于上面的预订列表的该响应路径被称作“预订树”。
由于所述“预订树”短于所述“路由树”，因此上面的做法允许所述更新更快地行进。
应当注意到，在任一种上述选项中返回的所述路由地址可以由AR或所述ANR(或者执行目的地地址交换或充当隧道端点的任何其他节点)分配。
接下来将描述对于源移动节点(MN)的IPha通知的查询-响应处理。
与图1类似，图4是示出了根据本发明的一个实施例的基于IP的网络系统中的初始的查询-响应的图。
如图4中所示，目的地AR(出口AR 60)基于源MN 10的路由地址与目的地MN20进行通信，其必须知晓所述源MN 10的IPha。为此，所述目的地AR 60向负责该目的地AR 60的LRM 210发送关于所述源MN 10的IPha的查询。我们把这种查询称作“反向查询”。应当注意到，不仅在图4中，后面描述的图5和图6也涉及到“反向查询”。
当从具有与IPha相关联的IPra的源MN发送的数据分组到达所述目的地AR时，启动反向查询。由于所接收到的数据分组的原始发送方是源MN，因此所述目的地AR必须知晓所述源MN的IPha。因此，所述反向查询由来自所述网络的数据分组的到达触发，并且其被启动来获得所述源MN的IPha。这是需要所述反向查询的原因。
为了执行“反向”查询，也就是给出对于路由地址的IP2终端标识符(IPha)，每一个LRM广告被分配给其所处理的各AR的IP地址块以作为路由地址集合。此外，所述LRM还自行决定广告被指定给所有ANR(锚路由器，未示出)(其中包括可以执行源地址交换的所有其他路由器)的路由地址块。此外还在各RM之间分发该信息(这与各HRM的IP2终端标识符块类似)，从而产生包含去向(潜在的)各路由地址的条目的第二“路由数据库”。
所述目的地AR(其希望执行反向源地址交换)向具有所讨论的路由地址的其LRM发送反向查询。所述查询经过所述RM链去往广告所述路由地址的LRM。与如上所述的选项#2类似，其可以跳过沿路的某些RM。根据图4的例子，所述出口AR 60向所述LRM 210发送关于所述源MN10的IPha的查询，在所述查询到达与知晓所述源MN 10的IPha和IPra的入口AR 30进行通信的LRM 260之前，其行经LRM 220、LRM230、LRM 240和LRM 250。
当所述查询到达所述广告它的LRM(例如图4中的LRM 260)时，该LRM利用到所述路径上的(其中一个)先前的(多个)RM或者直接到始发AR(例如图4中的所述AR)或其LRM(例如所述LRM 210)的相应IP2终端标识符(IPha)做出响应。如果所述响应被发送到RM，则该RM将进一步朝向所述始发AR后向发送所述响应。所述消息将最终到达能够执行反向地址交换的该AR。
在图5中概括了上面的通信序列。
图5是对于目的地接入路由器的初始的查询-响应的通信序列。
如果所述入口AR已经向HRM报告了源MN的IPha和IPra，则广告所述源MN的路由地址的LRM可以是所述HRM。应当注意到，虽然图5示出了所述LRM对来自所述源MN的激活信号(ACT)做出响应，但是所述LRM也可以主动发送对于由所述各AR和ANR处理的所有IPha空间的广告。
从上面可以明显看出，与针对目的地MN的路由地址的查询不同(其中通过高速缓存而允许由RM而不是由所述最终的HRM对所述查询做出响应)，所有反向查询都到达最终的LRM。但是我们应当注意到，按照与之前描述的相同的方式，高速缓存和/或预订也是可以的。
图6是示出了IPha通知处理的流程图。
在步骤S200中，当数据分组到达目的地AR时，所述目的地AR基于入口AR的路由地址向LRM发送关于源MN的IPha。响应于所述查询，所述LRM在步骤S210中把所述查询发送(中继)到另一个LRM(IRM)。
接下来，在步骤S220中确定所述查询是否到达广告所述路由地址的LRM。如果“是”，则所述处理继续到步骤S230。如果“否”，则所述处理继续到步骤S210以便进一步中继所述查询。
在步骤S230中，所述LRM向前一个LRM(IRM)发送包括所述源MN的IPha的响应。随后在步骤S240中确定所述响应是否到达最初发送所述查询地址的LRM。如果“是”，则所述处理继续到步骤S240。如果“否”，则所述处理继续到步骤S230以便进一步中继所述响应。
最后，在步骤S250中，最初发送所述查询地址的LRM向所述目的地AR发送所述响应。所述目的地AR随后把从所述源MN发送的数据分组发送到所述目的地MN。
因此，根据上面描述的实施例，一旦入口AR获得目的地移动节点的路由地址(IPra)并且出口AR获得源移动节点的标识符(IPha)，所述入口AR就向所述出口AR发送分组而不使用HRM。
此外，根据上面描述的实施例，由于没有使用专门格式化的IP分组并且由于所述源移动节点和目的地移动节点不知晓所述路由地址和其他位置信息，因此用于路由分组的内部信息得到保护。
此外，根据上面描述的实施例，由于HRM不需要知晓用于进行路由管理的所有MN信息并且由于IRM接管了这种任务，因此可以避免所述HRM的过载，从而导致所述系统上的平衡负载。
应当注意到，虽然上面的实施例中的系统包括单一HRM，但是HRM的数目可以多于一个。
由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以设想本发明的许多明显大为不同的实施例，因此应当理解的是，本发明不限于其具体实施例，而仅由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1、一种用在基于IP的网络系统(1)中的移动性管理方法，所述系统包括多个路由器和多个服务器，其中的一部分充当归属路由管理器(HRM)，其中的一部分充当用于各单独的移动节点的本地路由管理器(LRM)，所述方法包括以下步骤：
基于来自所述多个路由器当中的入口接入路由器(AR)的激活通知(AN)向所述HRM发送关于目的地移动节点的路由地址的第一查询，其中所述第一查询是由源移动节点从接收到所述激活通知的LRM触发的；
经由更接近所述HRM的一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第一查询，直到所述第一查询到达所述HRM；以及
响应于所述第一查询，通过所述中继路径把所述目的地移动节点的所述路由地址从所述HRM发送回所述入口接入路由器。
2、根据权利要求1的方法，其还包括以下步骤：
向对具有所述路由地址的出口接入路由器(AR)执行移动性管理的LRM发送关于所述源移动节点的归属地址的第二查询；
经由一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第二查询，直到所述第二查询到达广告所述入口接入路由器的路由地址的LRM；以及
响应于所述第二查询，通过所述中继路径把所述源移动节点的所述归属地址从广告所述入口接入路由器的所述路由地址的所述LRM发送回所述出口接入路由器。
3、根据权利要求1或2的方法，其还包括以下步骤：
从所述源移动节点向所述入口接入路由器发送激活信号(ACT)；以及
基于所述激活信号从所述入口接入路由器发送激活通知(AN)。
4、根据权利要求3的方法，其还包括以下步骤：
辨识每一个IRM是否具有去往所述HRM的多于一条路径；
基于所述辨识结果选择更接近所述HRM的路径；以及
利用所选路径中继所述第一查询。
5、根据权利要求3或4的方法，其还包括以下步骤：
为每一个所述IRM和LRM提供包含关于更接近所述HRM的一个或多个邻近路由管理器的信息的第一数据库，其中
基于被包含在所述第一数据库中的信息来执行对所述第一查询的所述中继。
6、根据权利要求5的方法，其还包括以下步骤：
基于被包含在所述第一数据库中的信息来选择去向接收到所述激活通知的所述LRM的更近的路径，
其中，通过所选路径来执行把所述目的地移动节点的所述路由地址发送回所述入口接入路由器的所述步骤。
7、根据权利要求6的方法，其还包括以下步骤：通过所选路径来更新所述目的地节点的所述路由地址。
8、根据权利要求5的方法，其还包括以下步骤：
当所述源移动节点远离所述入口接入路由器移动时，从所述源移动节点向新的入口接入路由器发送另一个激活信号(ACT)；
基于所述激活信号，从所述新的入口接入路由器发送激活通知(AN)；
基于所述激活通知(AN)，从接收到所述激活通知的LRM发送关于所述目的地移动节点的路由地址的第三查询；
经由更接近所述HRM的一个或多个中间路由管理器(IRM)中继所述第三查询，直到所述第三查询到达知晓所述目的地移动节点的所述路由地址的第一路由管理器；以及
响应于所述第三查询，通过所述中继路径把所述目的地移动节点的所述路由地址从所述第一路由管理器发送回所述新的入口接入路由器。
9、根据权利要求2的方法，其还包括以下步骤：为去往广告所述入口接入路由器的路由地址的所述LRM的每一个路由管理器提供包含关于所述各路由管理器的信息的第二数据库，其中
基于被包含在所述第二数据库中的信息来执行对所述第二查询的所述中继。
10、根据权利要求1-9当中的任一条的方法，其中，充当接收所述激活通知的所述LRM的服务器与充当至少其中一个所述IRM的服务器的位置彼此邻近。
11、根据权利要求1-10当中的任一条的方法，其中
所述多个路由器当中的至少一些充当接入路由器，其中的每一个都能够与移动节点进行无线通信。
12、一种基于IP的网络系统，所述系统包括多个路由器和多个服务器，其中的一部分充当归属路由管理器(HRM)，其中的一部分充当用于各单独的移动节点的本地路由管理器(LRM)，其中每一个所述LRM包括用于根据来自所述多个路由器当中的入口接入路由器(AR)的激活通知(AN)向所述HRM发送关于目的地移动节点的路由地址的第一查询的装置，其中所述第一查询是由源移动节点触发的；并且所述HRM包括用于响应于所述第一查询把所述目的地移动节点的所述路由地址发送回所述入口接入路由器的装置，
其特征在于，至少其中一个服务器充当中间路由管理器，
所述中间路由管理器包括：
用于向所述HRM中继所述第一查询的装置；以及
用于向所述入口接入路由器中继所述目的地节点的所述路由地址的装置。
13、根据权利要求12的系统，其中，所述中间路由管理器还包括：
用于向广告所述入口接入路由器的路由地址的所述LRM中继关于所述源移动节点的归属地址的第二查询的装置；以及
用于响应于所述第二查询向所述出口接入路由器中继所述源移动节点的所述归属地址的装置，其中所述归属地址源自广告所述入口接入路由器的所述路由地址的所述LRM。
14、一种用在基于IP的网络系统中的服务器，其包括：
用于向归属路由管理器(HRM)中继关于目的地移动节点的路由地址的查询的装置，其中所述查询源自激活通知(AN)，所述激活通知来自入口接入路由器；以及
用于响应于所述查询向所述入口接入路由器中继所述目的地节点的所述路由地址的装置。
15、根据权利要求14的服务器，其还包括：
用于向广告所述入口接入路由器的路由地址的本地路由管理器(LRM)中继关于源移动节点的归属地址的第二查询的装置；以及
用于响应于所述第二查询向出口接入路由器中继所述源移动节点的所述归属地址的装置，其中所述归属地址源自所述LRM。
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