CN101534501B - 本地移动锚点注册的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种本地移动锚点注册的方法、系统及设备，该方法包括以下步骤：代理设备根据负载或管理策略选择本地设备；所述代理设备向所述选择的本地设备进行注册。本发明基于网络的LMA动态注册，在PMIP域中可以很好地支持网络共享和负载均衡，增加网络的可靠性，有利于运营商大规模部署网络。

Description

本地移动锚点注册的方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种本地移动锚点注册的方法、系统及设备。

背景技术

现有技术中，MN(Mobile Node，移动节点)在家乡时使用HoA(HomeAddress，家乡地址)与CN(Correspondent Node，通讯节点)进行通信。当MN移动到外地时，从外地网络获得一个地址，称为CoA(Care-of Address，转交地址)，MN发送带有该CoA的绑定更新至HA(Home Agent，家乡代理)，HA上建立关于MN的HoA和CoA的绑定条目，并且建立与MN间的双向隧道。HA接收注册之后，对需要转发给MN的IP报文进行封装，外层报文头的源地址为HA的地址，目的地址为CoA，HA将封装后的报文通告隧道转发给MN。MN发送报文时，使用CoA进行发送，外层报文的源地址为CoA，目的地址为HA的地址，内层报文的源地址为HoA，目的地址为CN的地址，HA收到该报文时进行解封装，把内层报文转发给CN。

PMIPv6(Proxy Mobile IPv6，代理移动IPv6)协议是对移动IPv6的一种扩展：MAG(Mobile Access Gateway，移动性接入网关)模拟家乡链路，向MN通告HNP(Home Network Prefix，家乡地址前缀)，使MN以为自己始终在家乡链路上；MAG代替MN向LMA(Local Mobility Anchor，本地移动锚点)发送注册报文，LMA相当于MIP6中的HA功能，在LMA上建立关于家乡网络前缀和MAG接口地址(Proxy-CoA)的绑定缓存条目，并且在MAG和LMA间建立一条双向隧道用于传输MN的报文。其报文收发过程如下：

对端节点向移动节点的家乡地址发送报文，该报文会被LMA截获，然后LMA根据家乡前缀查询绑定列表，然后通过LMA与MAG之间的隧道将报文发送给MAG处理，MAG解封装后根据报文的目的地址将报文发送给MN。移动节点给对端节点发报文时，MAG收到该报文进行封装，增加外层IP报文头(源地址)，然后通过MAG与LMA之间的隧道，将报文发送给LMA，LMA剥离外层IP报文头，将内层报文转发给对端节点。

在现有的PMIP域中，当MN接入时，为了能够让MN支持移动性业务，需要MAG进行代理PBU(Proxy Binding Acknowledge，代理绑定确认)注册，具体过程如下：

1、MN接入到网络中，

2、AAA(Authentication Authorization Accounting，鉴权授权计费)服务器在接入认证等过程完成时，返回给MAG的消息中包含MN的配置信息，如LMA地址，MN的NAI(Network Access Identity网络接入标识)等；

3、MAG代理MN向LMA发送PBU绑定更新请求；

4、LMA返回PBA，带有MN的家乡前缀；

5、MAG向MN发送RA(Route Advertisement，路由公告)，通知MN的家乡前缀。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术仍然存在以下缺点：

现有技术，注册过程不能很好地支持网络共享、负载均衡，当LMA负荷过重、本地管理策略调整等情况LMA返回注册失败时，将导致MN可能退回到简单的IPv6业务，或者拒绝MN服务，而不能很好地支持MN的移动性业务。

发明内容

本发明实施例提供了一种本地移动锚点注册的方法、系统及设备，支持网络共享与负载均衡的PMIP系统中进行LMA动态注册。

本发明实施例提供了一种代理移动注册的方法，包括以下步骤：

接收至少一个本地设备的消息；

选择新本地设备；

向所述新本地设备进行注册。

本发明实施例提供了一种本地移动锚点注册的系统，包括：

本地设备，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示；

代理设备，用于接收至少一个本地设备的消息，选择新本地设备，并向所述新本地设备进行注册。

本发明实施例提供了一种代理设备，包括：

注册响应接收单元，用于接收来自至少一个本地设备的注册响应消息，所述注册响应消息中携带重定向指示；

新本地设备选择单元，用于选择新本地设备；

注册单元，用于向所述新本地设备进行注册。

本发明实施例提供了一种本地设备，包括：

注册单元，用于接收代理设备的注册请求后进行注册；

注册失败发送单元，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示。

本发明实施例提供了一种本地移动锚点注册的系统，包括：

本地设备，用于向代理设备发送负荷信息；

代理设备，用于接收至少一个本地设备的负荷信息，根据接收的负荷信息选择新本地设备，并向所述新本地设备进行注册。

本发明实施例提供了一种代理设备，包括：

注册响应接收单元，用于接收来自至少一个本地设备的负荷信息；

新本地设备选择单元，用于根据接收的负荷信息选择新本地设备；

注册单元，用于向所述新本地设备进行注册。

本发明的实施例中，基于网络的LMA动态注册，在PMIP域中可以很好地支持网络共享和负载均衡，增加网络的可靠性，有利于运营商大规模部署网络。

附图说明

图1a是本发明实施例中PMIP系统结构图；

图1b是本发明实施例中NGN网络的参考结构图；

图2a是本发明实施例一中本地移动锚点注册的方法流程图；

图2b是本发明实施例一中本地移动锚点注册的方法流程图；

图3是本发明实施例二中本地移动锚点注册的方法流程图；

图4是本发明实施例中MAG和LMA之间的负荷信息同步流程；

图5是本发明实施例中负荷指示消息格式示意图；

图6是本发明实施例中在心跳消息中增加一个负荷选项消息示意图；

图7是本发明实施例三中本地移动锚点注册的方法流程图；

图8是本发明实施例四中本地移动锚点注册的方法流程图；

图9是本发明实施例四中普通MIP域的MN注册流程图；

图10是本发明实施例中另一种普通MIP域的MN注册流程图；

图11是本发明实施例中一种本地移动锚点注册的系统结构图；

图12是本发明实施例中另一种本地移动锚点注册的系统结构图。

具体实施方式

本发明实施例中PMIP系统结构如图1所示，配置或部署有多个LMA，各个LMA之间支持网络共享、负载均衡；MAG与LMA之间存在多对多连接；AAA服务器为MN接入过程中认证授权，同时保存或获取MN的配置信息。图2是一个逻辑框架系统，该系统可以应用到WiMAX(Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，微波存取全球互通)标准、3GPP(3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划)标准、3GPP2标准等中的网络架构。例如，当应用到WiMAX标准中时，MAG可以位于WiMAX的接入服务网络的接入网关上；而LMA位于WiMAX的连接服务网络中，可以与支持PMIP功能的HA共存。在PMIP系统中移动性管理可以仅作为控制功能，与数据路由分离开，例如，一种NGN网络的参考架构如图1b所示，包括：C-MMCF(CentralMobility Management Control Function，中心移动性管理控制功能)，位于NGN网络的核心网；A-MMCF(Access Mobility Management Control Function，接入移动性管理控制功能)，位于NGN网络的接入网。上述LMA、MAG分别指C-MMCF、A-MMCF。MMCF还可以进一步细分为LMF(Location ManagementFunction，位置管理功能)和HCF(Handover Control Function，切换控制功能)。上述LMA、MAG分别指C-LMF、A-LMF，和/或C-HCF、A-HCF。

基于上述系统，下面将通过具体的实施例来描述，MAG如何选择LMA，并进行PBU注册，直至发送注册结果(MN的家乡网络前缀)给MN，完成MN的接入注册过程。

本发明实施例一中提供了一种本地移动锚点注册的方法流程，当LMA负荷过重、本地管理策略调整等情况返回失败时，可以采用两种方式进行重定向处理：LMA1返回失败时，带有重定向指示和推荐的LMA2地址；MAG向LMA2发送PBU进行代理注册；或LMA1返回失败时，只带有需要重定向的指示，而未带有推荐的LMA2地址(处理LMA1无应答的情况)，MAG根据MN配置中的LMA地址列表，向其他LMA发送PBU进行代理注册。当LMA1返回失败时，指示失败原因为MN没有签约该服务或其他认证方面的原语LMA时，则MAG不选择其他LMA。具体过程如图2a所示，包括以下步骤：

步骤201a，MN附着到网络中，通过MAG进行接入认证等过程。

步骤202a，在接入认证完成时，AAA服务器向MAG下载MN的配置文档，带有一个或多个LMA地址，其中多个LMA地址可以具有一定的优先级顺序或无序排列。

步骤203a，MAG代理MN进行注册，向LMA1发送PBU请求。可选地在扩展选项中携带MN配置中的其他LMA地址。

步骤204a，LMA1向MAG发送PBA确认消息，当LMA1由于负荷过重、本地管理策略等原因无法注册时，在PBA确认消息携带注册失败信息。其中，注册失败信息中携带注册失败原因，如果注册失败原因为没有签约该服务或其他认证方面的原语LMA时，则不进行处理；如果注册失败原因为负荷过重、本地管理策略，则PBA确认消息中携带重定向指示，可选地，该重定向指示中携带LMA2地址。其中，LMA1根据负荷情况、LMA优先级、本地配置策略等决定选择需要重定向的LMA2。当步骤203中接收到的PBU代理注册消息的扩展项中带有其他LMA地址列表(一个或多个LMA地址)时，LMA2可以在该列表中。另外一种情况，LMA1也可发送消息询问AAA，从AAA中获取LMA2的地址，在这种情况下，MAG在步骤202a、203a中可以不需要获取或携带MN的LMA列表，在后面的步骤中也不需要对LMA2进行验证。

步骤205a，当MAG收到代理绑定更新失败消息时，将验证或选择LMA2。如果PBA消息中带有重定向的LMA2地址，MAG验证LMA2地址，具体包括：与MN配置文档的LMA地址进行比较；或通过与AAA服务器交互，由AAA服务器对LMA2地址进行验证。如果PBA消息中没带有LMA2地址或LMA1无应答等，则MAG从MN配置中选择LMA2(根据优先级顺序选择或轮询)，或从AAA中重新获取一个LMA2地址。

步骤206a，MAG代理MN注册，向LMA2发送PBU请求。

步骤207a，LMA2确认注册成功，向MAG发送PBA消息，带有分配给MN的家乡网络前缀。

步骤208a，MAG向MN发送RA，通知MN的家乡网络前缀。

本发明实施例一的一种替代方案，当LMA1由于上述原因不能为MN提供服务，在确定LMA2后，可以将PBU消息转发给LMA2；LMA2直接或者通过LMA1向MAG回复PBA确认消息，完成注册。如图2b示，包括以下步骤：

步骤201b，MN附着到网络中，完成进行接入认证等过程。

步骤202b，在接入认证完成时，AAA服务器向MAG下载MN的配置文档。

步骤203b，MAG代理MN注册，向LMA1发送PBU注册请求。

步骤204b，当LMA1由于负荷过重、本地管理策略等原因不能为MN服务；LMA1根据本地配置、心跳消息等获取LMA2地址，可选地，LMA1也可发送消息询问AAA，从AAA中获取LMA2的地址；

步骤205b，LMA1向LMA2转发PBU注册请求；

步骤206b，LMA2向MAG回复PBA注册确认消息，确认注册成功，带有分配给MN的家乡网络前缀信息等。其中PBA经过LMA1进行转发，或直接发送给MAG；

步骤207b，MAG向MN发送RA，通知MN的家乡网络前缀。

本发明实施例二中一种本地移动锚点注册的方法流程，当MAG获知LMA的负载情况时，可以基于负载均衡方式进行LMA选择，在代理MN进行PBU注册时，选择MN配置的LMA列表中负荷轻的LMA进行注册，具体过程如图3所示，包括以下步骤：

步骤301，MN附着到网络中，通过MAG进行接入认证等过程。

步骤302，在接入认证完成时，AAA服务器向MAG下载MN的配置文档，带有一个或多个LMA地址。

步骤303，MAG根据LMA的负载情况选择负荷轻的LMA；

步骤304，MAG代理MN注册，向LMA发送PBU请求。

步骤305，LMA确认注册成功，向MAG发送PBA消息，带有分配给MN的家乡网络前缀。

步骤306，MAG向MN发送RA，通知MN的家乡网络前缀。

其中，可以在MAG上建立一个按降序或者升序排列的LMA负荷列表，根据MAG与LMA之间的负荷信息同步进行动态更新。其中MAG和LMA之间的负荷信息同步过程如图4，包括以下步骤：

步骤401，LMA向MAG发送负荷指示消息，带有LMA当前的负荷信息，其中该负荷信息指示了当前LMA负荷过重，或负荷过重恢复；或带有具体的负载指标，例如资源占用情况、连接占用率等。负荷指示消息格式如图5所示，包括：类型字段，例如请求、响应等；L标志字段，用于指示负载信息，0表示正常或负荷过重恢复，1表示负荷过重；预留字段；负荷信息字段，是一个可选项，当LMA向MAG发送具体的负载指标时使用。

步骤402，MAG向LMA回复确认消息，根据LMA的负荷信息，MAG将动态更新本地的LMA优先级列表。

上述是LMA主动向MAG发送负荷信息的过程，信息同步也可以是MAG主动向LMA请求负荷情况。负荷信息同步过程与底层传输无关，LMA与MAG之间的可用采用点对点链路传输，也可以是LMA向多个MAG进行组播或广播或任播(anycast)等。负荷指示、负荷指示消息，可以是一个独立的消息，也可以作为其他消息的一个选项携带给MAG，例如在心跳消息中增加一个负荷选项消息，如图6，其中，增加L标志位，0表示负荷正常或负荷过重恢复，1表示负荷过重。可选地，可以带有详细的负载情况包含在负荷信息字段中。

本发明实施例三中，一种本地移动锚点注册的方法流程，为了节约MN接入的延时，MAG从MN配置中选择一个或多个LMA；向各个LMA同时发送PBU进行注册，选择最先响应的LMA，将该LMA分配的家乡网络前缀发送给MN。具体过程如图7所示，包括以下步骤：

步骤701，MN附着到网络中，通过MAG进行接入认证等过程。

步骤702，在接入认证完成时，AAA服务器向MAG下载MN的配置文档，带有一个或多个LMA地址。

步骤703，MAG同时向MN配置中的一个或多个LMA发起PBU注册请求。

步骤704，一个或多个LMA确认注册成功，向MAG发送PBA消息，带有分配给MN的家乡网络前缀。

步骤705，MAG选择最先确认注册成功的，向MN发送RA，通知MN的家乡网络前缀。

步骤706，MAG向其他的LMA发起PBU注销过程。

本发明实施例四中，一种本地移动锚点注册的方法流程，为了节约MN接入的延时，同时减少网络信令开销，当MAG收到当前LMA的PBA注册失败后，MAG向其他LMA同时发送PBU进行注册，选择最先响应的LMA，将该LMA分配的家乡网络前缀发送给MN。具体过程如图8所示，包括以下步骤：

步骤801，MN附着到网络中，通过MAG进行接入认证等过程。

步骤802，在接入认证完成时，AAA服务器向MAG下载MN的配置文档，带有一个或多个LMA地址。

步骤803，MAG向LMA1发起PBU注册。

步骤804，LMA1由于资源不足、本地配置策略等原因返回PBA失败消息。

步骤805，MAG向MN配置中的其他一个或多个LMA同时发起PBU注册请求。

步骤806，一个或多个LMA确认注册成功，向MAG发送PBA消息，带有分配给MN的家乡网络前缀。

步骤807，MAG选择最先确认注册成功的，向MN发送RA，通知MN的家乡网络前缀。

步骤808，MAG向其他的LMA发起PBU注销过程。

上述实施例是基于网络的重定向选择LMA的方案，当然，本发明实施例也可用于普通MIP域的MN注册过程情况。其中，FA指外部代理，与MAG功能类似；HA指家乡代理。其中本地移动锚点注册的方法实施例与上述实施例一到四类似，下面只一其中一种情况说明，具体流程如图9所示，包括以下步骤：

步骤901，MN附着到网络中，通过FA进行接入认证等过程。

步骤902，MN发送注册请求，可选地在扩展选项中，带有候选的HA地址。

步骤903，FA向HA1发送注册请求；可选地在扩展选项中，带有候选的HA地址。

步骤904，HA1向FA发送注册响应，当HA1由于负荷过重、本地管理策略等原因，带有注册失败信息。可选地，注册响应消息中带有重定向指示和/或HA2地址。

步骤905，当FA收到注册响应失败消息时，将验证或选择HA2：如果注册响应消息中带有重定向的HA2地址，FA将验证HA2地址，例如，通过与AAA服务器交互，由AAA服务器对HA2地址进行验证。如果注册响应消息中没带有HA2地址或HA1无应答等，则FA从MN配置中选择HA2，或从AAA中重新获取一个HA2地址。

步骤906，当FA选择或验证HA2地址后，可选地，与HA2建立安全联盟，以保护后续注册消息等。

步骤907，FA向HA2发送注册请求。

步骤908，HA2确认注册成功，向FA发送注册响应消息。

步骤909，FA向MN发送注册响应消息，通知MN注册结果。

本发明实施例中，如上述HA1也可以直接进行重定向选择HA2，并转发代理注册，如图10所示，包括以下步骤：

步骤1001，MN附着到网络中，完成进行接入认证等过程。

步骤1002，MN发送注册请求，可选地在扩展选项中，带有候选的HA地址。

步骤1003，FA向HA1发送注册请求；可选地在扩展选项中，带有候选的HA地址。

步骤1004，当HA1由于负荷过重、本地管理策略等原因，HA1根据本地配置、心跳消息等获取HA2地址。可选地，HA1也可发送消息询问AAA(验证与选择)，从AAA中获取HA2的地址；

步骤1005，HA1向HA2转发代理注册消息；

步骤1006，HA2确认注册成功，向FA发送注册响应消息。其中注册响应消息经过HA1转发，或直接发送给FA。

步骤1007，FA向MN发送注册响应消息，通知MN注册结果。

本发明实施例提供了一种本地移动锚点注册的系统，如图11所示，包括：本地设备10，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示；代理设备20，用于接收至少一个本地设备的消息，选择新本地设备，并向所述新本地设备进行注册。

代理设备20具体包括：注册响应接收单元21，用于接收来自至少一个本地设备的注册响应消息，所述注册响应消息中携带重定向指示；新本地设备选择单元22，用于选择新本地设备；注册单元23，用于向所述新本地设备进行注册。

所述新本地设备选择单元22具体包括：第一选择子单元，用于从本地地址列表中选择新本地设备的地址信息；或第二选择子单元，用于从所述本地设备发送的注册响应消息中获取新本地设备的地址信息；或第三选择子单元，用于向至少两个本地设备发起注册请求，接收所述本地设备发送的注册成功确认，选择最先注册成功的本地设备作为新本地设备。

本地设备10具体包括：注册单元11，用于接收代理设备的注册请求后进行注册；注册失败发送单元12，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示；新本地设备的地址信息添加单元13，用于从本地地址列表中选择新本地设备的地址信息，或从所述代理设备发送的消息中获取新本地设备的地址信息，或从认证服务器中获取新本地设备的地址，通过所述注册响应消息发送。

本发明实施例还提供了一种本地移动锚点注册的系统，如图12所示，包括：本地设备100，用于向代理设备发送负荷信息；代理设备200，用于接收至少一个本地设备的负荷信息，根据接收的负荷信息选择新本地设备，并向所述新本地设备进行注册。

代理设备200具体包括：注册响应接收单元210，用于接收来自至少一个本地设备的负荷信息；新本地设备选择单元220，用于根据接收的负荷信息选择新本地设备；注册单元230，用于向所述新本地设备进行注册。

代理设备200还可以包括：负荷请求单元，用于向本地设备发送负荷信息请求。

新本地设备选择单元220还用于接收所述本地设备发送的注册成功确认，选择最先注册成功的本地设备作为新本地设备。

本发明的实施例中，基于网络的LMA动态注册，在PMIP域中可以很好地支持网络共享和负载均衡，增加网络的可靠性，有利于运营商大规模部署网络。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种本地移动锚点注册的方法，其特征在于，包括以下步骤：

代理设备接收来自至少一个本地设备的注册响应消息，所述注册响应消息中携带重定向指示；

所述代理设备选择新本地设备；

所述代理设备向所述新本地设备进行注册；

所述代理设备为移动性接入网关MAG，所述本地设备为本地移动锚点，或，所述代理设备为外地代理FA，所述本地设备为本地代理HA；

其中，所述注册响应消息中还携带新本地设备的地址信息；

所述选择新本地设备，具体包括：从所述新本地设备的地址信息中选择新本地设备。

2.如权利要求1所述本地移动锚点注册的方法，其特征在于，所述代理设备从所述新本地设备的地址信息选择新本地设备具体包括：

将所述注册响应消息中携带的新本地设备的地址信息与移动节点配置文档中本地设备的地址信息进行比较，确定新本地设备；或

通过认证服务器对注册响应消息中携带的新本地设备的地址信息进行验证，确定新本地设备。

3.如权利要求1所述本地移动锚点注册的方法，其特征在于，所述注册响应消息中携带的新本地设备的地址信息的获取方式包括：

本地设备根据负荷情况、优先级、本地配置策略选择需要重定向的新本地设备；或

本地设备发送消息询问认证服务器，从所述认证服务器中获取新本地设备的地址。

4.一种本地移动锚点注册的系统，其特征在于，包括：

本地设备，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示；

代理设备，用于接收至少一个本地设备的消息，选择新本地设备，并向所述新本地设备进行注册，其中，所述代理设备具体包括：

注册响应接收单元，用于接收来自至少一个本地设备的注册响应消息，所述注册响应消息中携带重定向指示，所述注册响应消息中还携带新本地设备的地址信息；

新本地设备选择单元，用于从所述新本地设备的地址信息中选择新本地设备；

注册单元，用于向所述新本地设备进行注册；

所述代理设备为移动性接入网关MAG，所述本地设备为本地移动锚点，或，所述代理设备为外地代理FA，所述本地设备为本地代理HA。

5.如权利要求4所述本地移动锚点注册的系统，其特征在于，所述本地设备具体包括：

注册单元，用于接收代理设备的注册请求后进行注册；

注册失败发送单元，用于向代理设备发送注册响应消息，其中携带重定向指示。

6.如权利要求5所述本地移动锚点注册的系统，其特征在于，所述本地设备还包括：

新本地设备的地址信息添加单元，用于从本地地址列表中选择新本地设备的地址信息，或从所述代理设备发送的消息中获取新本地设备的地址信息，或从认证服务器中获取新本地设备的地址，通过所述注册响应消息发送。

7.一种代理设备，其特征在于，包括：

注册响应接收单元，用于接收来自至少一个本地设备的注册响应消息，所述注册响应消息中携带重定向指示，所述注册响应消息中还携带新本地设备的地址信息；

新本地设备选择单元，用于从所述新本地设备的地址信息中选择新本地设备；

注册单元，用于向所述新本地设备进行注册；

所述代理设备为移动性接入网关MAG，所述本地设备为本地移动锚点，或，所述代理设备为外地代理FA，所述本地设备为本地代理HA。

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