CN101785267A - 用于在移动网络中提供本地突破的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种供在分层移动网络中使用的本地突破网关节点。该节点包括数据库,其存储多个本地突破策略规则。该节点还包括接收机,其用于从附属于移动节点所位于的网络的移动节点接收IP分组,该网络是该移动节点的受访网络。该节点还包括用于从多个本地突破策略规则中选择本地突破策略的装置、以及用于将所选择的本地突破策略应用于所接收的IP分组的装置。该节点还包括:网络地址转换功能,其将网络地址转换应用于所接收的IP分组;以及发射机,其用于根据所应用的本地突破策略将IP分组发送给目的地。

Description

用于在移动网络中提供本地突破的方法和装置
技术领域
本发明涉及移动网路中的本地突破(local breakout)的领域。
背景技术
在移动网络中,当用户在他们的归属网络(home network)之外使用网络时,他们被认为是在“漫游”。从所述用户在受访网络中的移动节点所发送的任何媒体都通过受访域网关被发送给归属域网关。所述归属域网关位于所述用户的归属网络中。然后,所述媒体被传递给用于向前传输的网络节点或者作为所述媒体的最终目的地的网络节点。
术语“本地突破(LBO)”用来指如下情况:来自受访网络中的移动节点(MN)的通信量未通过该用户的归属网络被路由,而是以不同的方式被路由。对所述路由的控制和管理有利的是:属于该归属网络,以便应用关于本地突破的任何相关策略。在媒体未通过归属网络被路由的情况下LBO可以减少该归属网络上的负载。
在许多移动网络中都未部署LBO,尽管可以使用不同的机制来提供本地突破。在其中使用LBO将会是有利的实例网络是3GPP系统架构演进(SAE)架构(参见3GPP TR 23.882 V1.9.0,系统架构演进),其中所述架构是分层移动网络。SAE架构可以将代理移动IP(P-MIP)用作移动性协议。
3GPP SAE的漫游架构提供两个服务于MN的SAE网关。第一个是归属分组数据网络(PDN)SAE网关,第二个是受访PDN SAE网关。所述PDN SAE网关的每个都具有通往与该网关相关联的PDN的接口(SGi)。
因此,可以给该MN指定两个IP地址,因为该SAE架构被设计为以分层的方式来应用IP移动性管理。由归属公共陆地移动网络(HPLMN)所指定的IP地址可以用于全球通信。由受访PLMN(VPLMN)所指定的附加IP地址被该MN用于LBO。每个IP地址都具有不同的角色、特征、以及含义;前一个由HPLMN所提供的IP地址是永久性IP地址,而由VPLMN所提供的IP地址是暂时性IP地址,该暂时性IP地址仅用在该MN与VPLMN的连接的持续时间内。
由VPLMN所提供的IP地址被用于LBO。然而,MN使用两个IP地址是繁琐的,因为并不总是清楚哪个IP地址可以被使用以及用于何种目的。
移动IP(MIP)(其在IETF RFC 3344中被描述)允许移动通信设备的用户在维持永久性IP地址的同时从一个网络移动到另一网络,而不管他们处于哪个网络中。这允许用户在移动的同时维持连接。例如,如果用户当时正在参与IP语音(VoIP)会话并且该用户曾在该会话期间从一个网络移动到另一个网络,则该用户的IP地址在没有MIP支持的情况下可能改变。这将会导致VoIP会话有问题。
给移动节点(MN)分配两个IP地址:永久性归属地址和转交地址(CoA)。CoA地址与该用户当前正在访问的网络中的节点相关联。为了与该MN通信,分组被发送给MN归属地址。这些分组被归属网络中的归属代理截取,其中所述归属代理已知道当前的CoA。然后,该归属代理在保存原始IP报头的同时利用新的IP报头将所述分组隧道传输(tunnel)给该MN的CoA。当所述分组被该MN接收时,该MN除去新的IP报头并且获得原始IP报头。该MN通过该受访网络中的外地代理将分组直接发送给另一节点。该外地代理维持关于访问MN的信息,其包括每个访问MN的CoA。
如上所述,P-MIP网络(IETF draft-sgundave-mip6-proxymip6-01)可以在SAE网络中被用于IP移动性管理。P-MIP网络类似于MIP网络,但是使用代理移动主体(Proxy Mobile Agent,PMA)功能。该功能模仿归属链路性质,以便使MN表现得好像其处于其归属网络上,并且允许在不另行支持MIPv6的网络上支持移动性。
PMA常常被实施在接入路由器处。PMA代表MN发送和接收与移动性相关的信令。当MN连接到具有PMA的接入路由器时,该MN呈现网络接入标识符(NAI)形式的其标识作为接入鉴权程序的一部分。一旦该MN已经被鉴权,则该PMA从策略库(policy store)获得该用户的简档(profile)。在知道了该用户简档和NAI的情况下,该PMA现在可以模仿MN的归属网络。随后,该MN从该PMA获得其归属地址。该PMA还使用绑定更新消息向该MN的归属代理通知该MN的当前位置。所述绑定更新消息使用该MN的NAI。在接收到绑定更新消息之后,该归属代理建立通向该PMA的隧道,并且将绑定确认发送给该PMA。在接收到绑定确认之后,该PMA建立通向该归属代理的隧道。所有来自该MN的通信量都通过该隧道被路由到该归属代理。
该归属代理接收任何被发送给该MN的分组,并且通过该隧道将所接收的分组转发给该PMA。在接收到所述分组之后,该PMA除去隧道报头并且将所述分组发送给该MN。该PMA充当接入链路上的缺省路由器。任何从该MN所发送的分组都通过该PMA被发送给该归属代理,该归属代理然后将所述分组转送给其最终目的地。
在P-MIP网络与SAE一起使用的情况下,将会有利的是:在没有由于将两个IP地址用于MN而导致的可能问题的情况下提供LBO。这些问题包括将多个IP前缀通告给该MN。该MN可能能够使用多个IP地址,但是其可能无法得知应当如何使用每个IP地址。
发明内容
本发明提供用于在使用分层移动性管理协调的移动网络中控制本地突破的方法和装置。根据本发明的一个实施例,提出一种被称为本地突破网关(LBO网关)的新节点以供在被分层管理的移动网络中使用。LBO网关可以被实施为移动性锚点内的功能部件。全球移动性管理(GMM)锚点中的LBO网关以对等的方式与本地移动性管理(LMM)中的LBO网关进行交互,以交换LBO的管理所需的信息。运行在GMM锚点与LMM锚点之间的移动性协议可以用于传送与LBO网关之间的LBO相关的信息。通过使用LBO网关,归属网络运营商能够在LBO期间根据该归属网络运营商的LBO策略来控制用户通信量的路由路径。本发明排除了上述问题中的一些问题,包括具有多个IP地址的移动节点的问题。
根据本法明的第一方面,提供一种供在分层移动网络中使用的本地突破网关节点。该节点包括:数据库,其包括多个本地突破策略规则;以及接收机,其用于从附属于该节点所位于的网络的移动节点接收IP分组,该网络是该移动节点的受访网络。该节点还包括用于从多个本地突破策略规则中选择本地突破策略的装置、以及用于将所选择的本地突破策略应用于所接收的IP分组的装置。该节点还包括:网络地址转换功能,其将网络地址转换应用于所接收的IP分组;以及发射机,其用于根据所应用的本地突破策略将IP分组发送给目的地。
优选地,该节点还包括应用层网关功能,其用于对IP分组执行应用层网关处理。
为了保证该节点跟上最新可应用的策略以及可以获得与特定MN相关的LBO策略,优选地是,该节点包括:用于从该移动节点的归属网络中的本地突破网关节点接收信令的装置,所述信令与本地突破策略协商有关;以及用于由于本地突破策略协商而更新所述数据库的装置。
可以使用扩展的移动性协议在受访网络中的本地突破节点与归属网络中的本地突破节点之间发送所述信令。在这种情况下,该节点可以包括:用于将本地突破策略信息发送给归属网络中的本地突破网关节点的装置,其中所述信息在代理绑定更新消息中被发送,所述代理绑定更新消息指示受访网络执行本地突破的能力;以及用于从归属网络中的本地突破网关节点接收本地突破策略信息的装置,其中所述本地突破策略信息在代理绑定确认消息中被发送。
可替代地,可以分别通过归属网络和受访网络中的策略和计费规则功能节点来在归属网络中的本地突破节点与受访网络中的本地突破节点之间发送所述信令。
该节点还可以包括用于将标签插入到IP分组报头中的装置。所述标签根据所应用的本地突破策略指示IP分组的路由路径。
优选地,所述数据库包括如下信息:
标识该移动节点的数据条目;
针对每个条目,被指定给该移动节点的永久性IP地址和暂时性IP地址;以及
至少一个将被应用于该移动节点的本地突破策略。
为了考虑到可以应用多于一个LBO策略的这种情况,该数据库还可以包括对与每个本地突破策略相关联的优先级的指示。然后,所述优先级的指示被用于在多于一个本地突破策略应用于所述IP分组的情况下为所述IP分组选择本地突破策略。
根据本发明的第二方面,提供一种用于将本地突破应用于IP分组的方法。该方法包括:在位于受访网络中的本地突破节点处,从附属于受访网络的移动节点接收IP分组。然后,从多个被存储在数据库中的本地突破策略规则中选择本地突破策略,并且将所述本地突破策略应用于所接收的IP分组。还将网络地址转换应用于所接收的IP分组,并且根据所应用的本地突破策略将所述IP分组传输给目的地。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的架构;
图2示意性地示出了分层移动性管理网络的控制平面和用户平面中的信令;
图3示意性地示出了本地突破网关的功能部件;
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的本地突破网关的部件;
图5是示出了由根据本发明的实施例的LBO网关所执行的分组处理的流程图;
图6示意性地示出了LBO策略数据库的内容之间的关系;
图7示意性地示出了在使用3GPP SAE漫游架构时本发明的实施例的架构;
图8示意性地示出了在使用图6所示的架构时用于LBO策略协商和代理绑定注册的信令;以及
图9示意性地示出了访问同一VPLMN的两个MN之间的实例路由路径。
具体实施方式
参考图1,移动节点(MN)连接到受访网络,所述受访网络由与该MN用户的归属网络运营商不同的网络运行。在该归属网络域中,GMM锚点作为全球移动性锚点而服务于该MN。在该受访网络域中,LMM锚点作为本地移动性锚点而服务于该MN。在每个网络中,为该移动节点指定唯一的IP地址,其中所述IP地址分别为全球归属地址(GhoA)和本地归属地址(LhoA)。该移动节点将其GHoA用于其通信。LBO网关(LBO GW)位于所述GMM锚点和LMM锚点的每个处。
所述GMM与LMM锚点之间的移动性协议被用于输送在LBO网关之间所交换的信息,比如LBO策略信息、被指定给该MN的IP地址的列表等等。对LBO策略的协商也在所述LBO网关之间进行。
用户通信量可以被本地突破或者被隧道传输回给其归属网络。在LBO的情况下,对该MN可能有利的是:简化通向其对等节点的路由路径。在发生了LBO的情况下该MN维持其GHoA用于通信,而不是使用其LhoA。
参考图2,示出了分层移动性管理网络中的控制和用户平面的流程序列。在该实例中,MN附属于该受访网络,在所述受访网络中,LMM锚点服务于该移动节点以处理本地移动性管理,并且因此可以以图1所示的架构来实施。该受访网络和归属网络中的LBO网关未被示出,因为它们分别是该受访网络和归属网络中的LMM和GMM锚点的功能部件。
当该MN附属于该受访网络时,其被该网络鉴权并且被授权作为漫游客户端而被该归属和受访移动运营商服务。一旦该MN被鉴权,则其执行到LMM锚点的绑定注册。因此,该MN的BCE在LMM锚点处被创建。该LMM锚点还在LBO数据库中创建新条目(将在下面描述),因为其支持LBO。该LMM锚点代表该MN执行向该GMM锚点的绑定注册。该GMM锚点根据由该LMM锚点所作出的绑定注册请求来更新该MN的BCE,即更新该MN的当前位置。由于所述绑定注册请求指示:该LMM锚点支持LBO,所以该GMM锚点内的LBO网关功能部件为该MN确定LBO策略。然后,所述策略信息被捎带到被发送给该LMM锚点的绑定注册响应消息上。因此,该LMM锚点更新该MN的LBO策略条目。随后,由该MN所生成或者去往该MN的用户通信量可以是该LBO的对象。
注意,也可以使用基于网络的移动性协议(例如代理移动IPv6)。在这种情况下,发送或者接收移动性信令消息的实体可以不同于图2中所示的那些实体。在PMIPv6网络中,PMA代表MN发送或者接收移动性信令消息。
LBO网关根据由网络运营商所协商的策略来实现LBO。LBO网关包括如图3所示的各个功能部件。这些部件是:
●策略执行1和策略数据库2
●基于LBO策略的路由3
●网络地址转换(NAT)4
●应用层网关(ALG)5
LBO策略管理功能在LBO中起关键作用,因为其管理路由决策。基于策略的IP路由以及NAT部件密切相关,因为寻址和路由在IP网络模型中彼此相关。NAT和ALG部件在如下意义上也相关:为了处理已经被该NAT修改的网络信息(比如IP地址和端口号)而可能需要ALG。
尽管LBO网关是所述功能部件的联合,但是每个功能部件都可以分开地被实施在不同的节点中。可替代地,该LBO网关可以与3GPP SAE网络架构中的其它网络节点(比如服务SAE网关或者受访PDN SAE网关)集成。图4示出了被实施在单个框6中的LBO网关。该LBO包括用于接收和发射IP分组的接收机7和发射机8。该LBO还包括:存储器9,其用于存储LBO策略数据库;以及处理器10,其用于分析输入分组、引用数据库9、以及在必要时将LBO策略应用于所述分组。
图5是示出了由该LBO网关所执行的分组处理的流程图。该LBO网关基于LBO策略数据库执行分组过滤,并且对是否执行LBO作出决定。
当IP分组被接收11时,策略执行部件从所述IP分组中提取流信息(5元组)12,并且该LBO策略数据库被检查以获悉是否存在匹配策略13。尽管由该LBO网关来执行通常的IP路由14,但是对于不是LBO的目标的IP分组并不执行具体的处理。如果IP分组是LBO的目标,则进行检查以获悉匹配的策略是否需要ALG 15。如果不需要ALG,则NAT被应用于所述分组16,并且所述分组被路由17。如果需要ALG,则该ALG被应用18,NAT被应用19,并且所述分组被路由20。
在LBO网关将IP分组从一个接口转发给另一接口的意义上可以认为LBO网关是路由器。该LBO网关根据LBO策略数据库来执行基于策略的路由以及地址转换。
为了保证所有将由该LBO的网关处理的上行链路和下行链路IP分组都被处理,必须适当地放置策略执行点。在该策略执行点处,流信息被从所述IP分组中提取出,并且所述流信息与包含在该LBO策略数据库中的条目相比较。该流信息(5元组)以及所支持的ALG应用类型的详细信息被从所述IP分组中提取出并且与该LBO策略数据库的条目相比较。该策略数据库可以以如下方式被实施:使得每个策略条目都具有基于不同标准的优先级值。如果有多于一个策略条目与给定的流相匹配,则具有最高优先级值的条目被选择,并且随后的分组处理将被执行。
至于NAT,为了在网络环境中执行LBO,地址转换是必需的,因为MN发送或接收IP分组所使用的IP地址必须与通过其对所述IP分组进行路由的移动性锚点的拓扑位置一致。即使没有对源IP地址的检查(例如入口过滤)将在该网络中进行,仍然存在返回路径的问题;该对等节点通常将响应发送给上次通信中的IP分组的源IP地址。
LBO网关以与常规的NAT设备相同的方式维持地址映射表。该映射表的每个条目都含有MN的永久性IP地址和暂时性IP地址之间的关联。
LBO网关中的地址转换根据LBO策略数据库来进行。
注意,在应用需要处理网络信息(比如IP地址和/或端口号)的一些情况下,地址转换的结果可能影响ALG。
该LBO网关还可以基于LBO策略数据库而充当ALG。该ALG的行为是对于应用是特定的,因为该ALG是固有地针对每个应用而被定义的。根据该LBO策略数据库来执行该LBO网关中的ALG处理。
如RFC 2694中所述,DNS-ALG可以被扩展以保证该ALG根据该LBO策略数据库来修改来自DNS服务器的DNS响应。这保证了该归属网络运营商可以按照名字解析(名字到地址)来控制该MN的行为。在DNS数据库中,完全合格域名(FQDN)可以与多于一个IP地址(A或AAAA记录,其是DNS资源记录的类型)相关联以用于冗余性。由ALG所作出的实例修改是减少被包含在对DNS请求的响应中的候选IP地址的数目。
对LBO策略的管理是LBO网关的关键作用,因为所有IP路由决策、地址转换、以及ALG都是根据由该LBO网关所使用的策略而作出的。LBO策略数据库是里面存储有LBO策略的数据库。
根据在该MN的归属网络运营商与受访网络运营商之间进行的协商来确定和配置LBO策略。该归属和受访网络处的LBO网关在LBO策略协商期间协商LBO策略信息。可以通过带外信令或者使用该归属与受访网络域之间的移动性协议来进行LBO策略协商。LBO策略协商可以由LMM锚点或者GMM锚点发起。LBO策略协商可以由各个事件(比如LMM锚点从该MN接收上行链路通信量)触发。该LBO策略数据库根据该LBO策略协商的结果而被动态更新。
可以使用下面的信息在LBO数据库中描述通信量流:
●源通信量选择符(起始IP地址、结束IP地址、起始端口号、以及结束端口号)
●目的地通信量选择符(起始IP地址、结束IP地址、起始端口号、以及结束端口号)
●IP协议(例如TCP)
●LBO层级(1-5)
所述信息被用于确定给定通信量流是否应当是LBO的对象。
通信量选择符的概念是从IKEv2规范(C.Kaufmann等人“InternetKey Exchange(IKEv2)Protocol”,RFC 4306,2006年12月)中得出的。
LBO层级以降序1至5来指示本地突破的期望程度。LBO策略协商以如下方式进行:使得受访网络运营商必须遵守由归属网络运营商所提出的任何策略。
一旦该LBO策略数据库在该受访网络中被制订出,则可以在不咨询该归属网络域的情况下在该受访网络域处本地作出对LBO的决策。然而,在一些情形下,所期望的可能是:受访网络域请求来自该归属网络域的关于对于给定通信量流所采用的策略的输入。
至于该受访网络LBO策略数据库的逻辑结构,该数据库的第一层级是所注册的MN的列表。当MN附属于受访网络域时,必须进行到LBO策略网关的注册,以便激活对该MN的LBO支持。注意,该注册的实际程序并不由该MN本身而是由其它网络实体(例如GMM锚点和/或LMM锚点)来执行。每个条目都含有足够的信息以标识每个MN。每个MN的永久性和暂时性IP地址都被包含在该列表的每个条目中。
LBO策略数据库的第二层级是策略表,所述策略表是给定MN的策略集。每个策略条目都含有如下信息:
●MN的标识
●策略的方向(上行链路或者下行链路)
●流信息。5元组(源IP地址、目的地IP地址、源端口、目的地端口、以及上层协议)被用于标识流。上层协议信息含有IP协议号以及特定于应用的信息,其针对用于ALG的该流进行多路复用是有用的。
●NAT和ALG的预期处理的模板。模板包括关于必须如何对分组流执行NAT和ALG的指令。模板包括如下信息:
●NAT-对如下IP地址的映射:给定MN的永久性IP地址和暂时性IP地址。
●ALG-预期ALG处理所需的特定于应用的信息。
图6示出了LBO策略数据库的第一和第二层级之间的关系。如该图所示,每个具有MN ID、永久性地址、以及暂时性地址的第一层级条目都具有到相关联的策略表的链接。
本发明可以被实施在不同类型的网络中。根据本发明的实施例,其可以被应用于3GPP SAE网络(如3GPP TS 23.402 3GPP SystemArchitecture Evolution Architecture Enhancements for non-3GPPaccesses,Release 8中所述)。从IP移动性管理的角度,可以认为3GPP SAE漫游架构是分层移动性管理网络,并且因此本发明可以被实施在3GPP SAE网络中。
图7示出了使用LBO网关的3GPP SAE漫游架构的实例网络场景。在归属公共陆地移动网络(HPLMN)中,归属分组数据网络(PDN)SAE网关作为GMM锚点而服务于MN。由该归属PDN SAE网关从IP地址池(pool)给该MN指定GHoA。在MN在其中漫游的受访公共陆地移动网络(VPLMN)中,存在两个服务于MN的网络实体,即受访PDN SAE网关和服务SEA网关。从受访PDN SAE网关的IP地址池中给该MN指定LHoA。受访PDNSAE网关和服务SAE网关的组合等价于LMM锚点。注意,受访PDN SAE网关和服务SAE网关可能是分开的,或者被部署在单个框中。在该实例中,假设将代理移动IPv6用作用于漫游接口(S8b)的协议。
可以通过将LBO网关集成在归属PDN SAE网关以及服务SAE网关中来将LBO能力提供给该MN。在代理移动IPv6被用作漫游接口协议的情况下,对代理移动IPv6进行一组扩展以承载用于建立VPLMN中的LBO网关和LBO策略数据库的信息。
可以以各种方式来执行LBO策略协商。一种进行该协商的方式是使用运行在GMM锚点与LMM锚点之间的移动性协议。因此在本实例中,LBO策略信息由代理移动IPv6信令消息来承载。可替代地,通过3GPP架构中的策略控制和计费(PCC)功能(即通过归属策略和计费规则功能(hPCRF)以及受访策略和计费规则功能(vPCRF))来承载LBO策略信息。如图7所示,归属PDN SAE网关和服务SAE网关分别具有到hPCRF和vPCRF的接口(S7接口)。因此,LBO网关可以通过S7和S9来交换LBO策略信息。
图8示出了对于LBO策略协商与代理绑定注册一起所需的信令。为简单起见,在图8中未示出对MN的鉴权和授权的程序。起代理移动主体(PMA)作用的服务SAE网关将代理绑定更新(PBU)消息发送给归属PDN SAE网关,所述归属PDN SAE网关为本地移动性锚点(LMA)。相关的LBO策略信息被包含在该PBU消息中。所述信息如上面针对LBO策略数据库所述的那样被格式化。LMA处理该PBU消息并且为该MN创建BC E.另外,LBO策略信息还从该PBU消息中被提取出并且被传递给该归属网络中的LBO网关。该归属LBO网关检查所述LBO策略信息并且根据其LBO策略数据库制订出响应消息。该响应消息被包含在PBA消息中并且被发送给服务SAE网关。服务SAE网关根据在所述响应消息中所接收到的LBO策略信息来更新受访LBO策略数据库。随后,来自该MN的用户通信量可以在服务SAE网关处被本地突破。这样的LBO用户通信量通过S5接口被路由到受访PDN SAE网关。
在可替代的实施例中,本发明可以被实施在如下的网络中:在所述网络中,代理移动IPv6(PMIPv6)(参见S.Gundavelli,K.Leung,V.Devarapalli,B.Patil,“Proxy Mobile IPv6”,draft-ietf-netlmm-proxymip6-00,因特网草案,工作还在进行中)被用于GMM和LMM协议二者。
在这样的网络中,归属网络中的LMA充当MN的GMM锚点。在受访网络域中,存在具有LMA和PMA二者的能力的LMM锚点。该LMM锚点在其注册MN到该GMM锚点的绑定意义上起PMA的作用。另一方面,在该受访域内,该LMM锚点起LMA的作用,即从该MN附属于的PMA接收代理绑定注册。该MN具有两个IP地址,即GHoA和LHoA。所述GHoA和LHoA分别从GMM锚点和LMM锚点的IP地址池中被获得。
为了给MN提供LBO能力,将LBO网关集成在GMM锚点和LMM锚点的每一个中。为了对上行链路通信量执行LBO,该LMM锚点内的LBO网关通过用该MN的LHoA重写源IP地址(GHoA)来执行地址转换,并且在必要时修改上层协议信息。对于下行链路通信量而言,该LMM锚点中的LBO网关通过用GHoA代替LHoA来重写IP分组的目的地IP地址。
该LMM锚点中的LMA需要为该MN创建特定的绑定数据库。该绑定在两个层级中:GHoA-LHoA、以及LHoA-CoA。移动接入网关(MAG)被以如下方式配置:使得其通告归属前缀,从其中得出GHoA,以便排除现有技术中的多IP地址问题。
根据另一实施例,本发明可以被实施在分层移动IPv6(HMIPv6)网络(参见H.Soliman,C.Catelluccia,K.EI Malki,以及L.Bellier,“Hierarchical Mobile IPv6 mobility management(HMIPv6)”,RFC4140)中。
根据HMIPv6,归属网络中的移动IPv6归属代理充当GMM锚点,并且受访网络中的移动性锚点(MAP)充当MN的LMM锚点。有两个IP地址被指定给该MN:归属地址(HoA)和区域转交地址(RcoA)。HoA是MIPv6归属地址,而RCoA是由MN用在受访网络中的区域转交地址。
LBO网关可以被集成在受访域中的MAP中。LBO网关知道被指定给该MN的两个IP地址,并且根据LBO策略数据库来执行LBO。
为了对上行链路通信量执行本地突破,LBO网关以特定于HMIPv6的方式来执行地址转换;LBO网关除去作为HA-MN隧道的隧道报头的外部报头(src:RCoA,dst:HA),并且对原始IP报头执行地址转换(src:HoA,dst:CN)。用RCoA重写源IP地址(HoA),并且在必要时,上层协议信息被修改。
如上所述,在各个实施例中,存在可以对本发明作出的各种扩展。网络运营商可以基于各种信息来配置LBO策略数据库。所述信息可以是动态或者静态的。这些信息包括但不限于:
●用户简档(订户信息),其被存储在HSS中;
●用户偏好,其基于由用户动态作出的输入数据;
●当前在该MN上为活动的无线接入的类型;
●该MN正在运行的应用的类型;
●正在与该MN通信的对等节点的类型;
●该MN的位置;以及
●所述通信对等节点的归属和/或受访网络运营商与该MN的归属和/或受访网络运营商之间的协定。
此外,HPLMN和VPLMN的LBO策略协商可以通过使用具有一些扩展的漫游接口来进行。举例来说,有可能使用扩展的PMIPv6来支持LBO策略协商。在PMIPv6中,PBU和PBA消息可以被扩展为承载LBP策略信息。
该LBO策略协商可以在有或者没有AAA基础设施的支持下进行。此外,LBO策略协商可以涉及PCC实体(hPCRF和vPCRF)来进行。
在PMIPv6被用作LMM协议的网络环境中,LBO策略数据库和PMIPv6绑定数据库的一部分可以被共享。标识MN的信息可以是GHoA和LHoA.
LBO网关可以通过上述协议与LMM锚点交互。LBO网关可以将标签插入到IP分组中以指示针对路由路径所作出的选择。LBO网关将根据所述标签信息来路由所述分组。所述标签在执行了分组处理以后除去。可替换地,LBO网关可以对源路由发挥杠杆作用。
本发明的另一方面是:LBO网关可以为IP分组选择路由路径。LBO网关使得网络运营商能够基于LBO策略数据库来执行细粒度的路由路径选择。图9示出了访问同一VPLMN的两个MN之间的多种路由路径。在该实例中,假设MN1和MN2都具有两个IP地址:一个为其HPLMN中的地址,一个为VPLMN中的地址。注意,为清楚起见,图9所示的任何分组路由路径都未被表示为经过LBO网关,但是所有上行链路和下行链路通信量都必须如上述的那样经过LBO网关。
LBO网关可以有效地通过技术组合来对来自MN的IP分组流进行重定向。这些技术是地址转换和给LMM锚点的信令,以向LMM锚点通知预期的路由路径。地址转换由LBO网关来执行,以对随后的路由路径进行重定向,因为中间路由器参考IP分组的目的地IP地址来执行IP路由。在一些情况下,对源和/或目的地地址的重写可能对IP分组的重定向不起作用。在这种情况下,LBO网关向LMM锚点发信号,以向该LMM锚点通知所述IP分组应当采取哪个路由路径。注意,在本路由优化方案中不涉及移动性协议。
设想MN1将IP分组发送给MN2。在分组路由路径方面主要存在如下四种选择:
●路径1是最优路径。服务SAE网关将所述分组从MN1直接路由到MN2。假设服务SAE网关将所述分组注入到MN2的移动性隧道中。
●路径2是次优路径,MN2的HPLMN同意对MN2的进入通信量进行路由优化,而MN1的HPLMN不同意对MN1的输出通信量进行路由优化。
●路径3也是次优路径,MN1的HPLMN同意对MN1的输出通信量进行路由优化,而MN2的HPLMN不同意对MN2的进入通信量进行路由优化。
●路径4是最冗余路径。所述两个HPLMN都不同意对分组进行路径优化。所述IP分组经过从MN1、服务SAE网关、MN1的HPLMN、MN2的HPLMN、以及再次经过服务SAE网关到达MN2的所有路程。在缺省情况下,选择该路由路径。
LBO网关可以根据与每个服务于所述MN的HPLMN所协商的LBO策略来选择性地作出路由路径选择。所有IP分组都由LBO网关来检查。由LBO网关利用基于策略的IP路由机制结合地址转换机制来执行路由优化。LBO网关也可以对其它技术发挥杠杆作用以迫使IP分组路由遵循所选路径。举例来说,LBO网关可以插入标签,所述标签指示分组应该采取哪条路由路径以到达目的地。LBO网关也可以对源路由机制发挥杠杆作用。
注意,该机制仅在两个通信对等节点都访问同一VPLMN时对于选择性路由路径选择有效。当两个对等节点的任一个访问其它VPLMN时需要不同的机制。在这种情况下,需要相关VPLMN中的LBO网关之间的交互。
本发明给网络运营商和用户二者都提供了若干优点。下面是优点的列表。本发明解决了MN在分层移动性管理网络中具有多个IP地址的问题。本发明还实现了可以完全由网络运营商来控制的本地突破。此外,本发明允许MN具有单个IP地址,并且不需要向MN改变。
本领域的技术人员能够理解,在不偏离本发明的范围的情况下可以对上述实施例作出各种修改。
在本说明书中用到了下面的缩略语:
ALG     应用层网关
DNS     域名系统
GHoA    全球归属地址
GMM     全球移动性管理
HMIPv6  分层移动IPv6
HPLMN   归属PLMN
HA      归属代理
HSS     归属订户服务器
IKEv2   因特网密钥交换协议第2版
LBO     本地突破
LHoA    本地归属地址
LMA     本地移动性锚点
LMM     本地移动性管理
MAG     移动接入网关
MAP     移动性锚点
MIP     移动IP
MIPv6   移动IPv6
MN      移动节点
NAT     网络地址转换器
PCC     策略控制和计费
PCRF    策略和计费规则功能
PMA     代理移动主体
PMIPv6 代理移动IPv6
PLMN   公共陆地移动网络
VPLMN  受访PLMN

Claims (12)

1.一种供在分层移动网络中使用的本地突破网关节点,包括:
数据库,其包括多个本地突破策略规则;
接收机,其用于从附属于移动节点所位于的网络的移动节点接收IP分组,该网络是该移动节点的受访网络;
用于从多个本地突破策略规则中选择本地突破策略的装置;
用于将本地突破策略应用于所接收的IP分组的装置;
网络地址转换功能,其将网络地址转换应用于所接收的IP分组;以及
发射机,其用于根据所应用的本地突破策略将IP分组发送给目的地。
2.根据权利要求1所述的本地突破网关节点,进一步包括应用层网关功能,其用于执行应用层网关处理。
3.根据权利要求1或2所述的本地突破网关节点,进一步包括:
用于从该移动节点的归属网络中的本地突破网关节点接收信令的装置,所述信令与本地突破策略协商有关;以及
用于由于本地突破策略协商而更新所述数据库的装置。
4.根据权利要求3所述的本地突破网关节点,其中使用扩展的移动性协议在受访网络中的本地突破节点与归属网络中的本地突破节点之间发送所述信令。
5.根据权利要求4所述的本地突破网关节点,进一步包括:
用于将本地突破策略信息发送给归属网络中的本地突破网关节点的装置,所述信息在代理绑定更新消息中被发送,所述代理绑定更新消息指示受访网络执行本地突破的能力;以及
用于从归属网络中的本地突破网关节点接收本地突破策略信息的装置,所述本地突破策略信息在代理绑定确认消息中被发送。
6.根据权利要求3所述的本地突破网关节点,其中分别通过归属网络和受访网络中的策略和计费规则功能节点来在归属网络中的本地突破节点与受访网络中的本地突破节点之间发送所述信令。
7.根据前述任一项权利要求所述的本地突破网关节点,进一步包括用于将标签插入到I P分组报头中的装置,所述标签根据所应用的本地突破策略指示所述IP分组的路由路径。
8.根据前述任一项权利要求所述的本地突破网关节点,其中所述数据库包括:
标识所述移动节点的数据条目;
针对每个条目,被指定给所述移动节点的永久性IP地址和暂时性IP地址;以及
至少一个将被应用于所述移动节点的本地突破策略。
9.根据权利要求8所述的本地突破网关节点,其中所述数据库进一步包括对与每个本地突破策略相关联的优先级的指示,所述对优先级的指示被用于在多于一个本地突破策略应用于所述IP分组的情况下为所述IP分组选择本地突破策略。
10.一种用于将本地突破应用于IP分组的方法,该方法包括在位于受访网络中的本地突破节点处:
从附属于受访网络的移动节点接收IP分组;
从被存储在数据库中的多个本地突破策略规则中选择本地突破策略;
将所述本地突破策略应用于所接收的IP分组;
将网络地址转换应用于所接收的IP分组;以及
根据所应用的本地突破策略将所述IP分组传输给目的地。
11.根据权利要求10所述的用于将本地突破应用于IP分组的方法,该方法进一步包括将应用层网关处理应用于IP分组。
12.根据权利要求10或11所述的用于将本地突破应用于IP分组的方法,该方法进一步包括:
从该移动节点的归属网络中的本地突破网关节点接收信令,所述信令与本地突破策略协商有关;以及
由于所述本地突破策略协商而更新所述数据库。
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