CN101835215A - 一种实时业务域内切换方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时业务的域内切换方法、系统及装置，该方法包括：DMAP接收到MN发送的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给MN的分组数据，并返回代理路由器通告消息；然后MN发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给DMAP；当DMAP接收快速绑定更新消息时，开始将分组数据发送给nAR缓存；并确认nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；当MN接收到了绑定确认消息，并与nAR建立连接后，从nAR处获取未接收到的分组数据；若MN与nAR建立连接时，仍未收到绑定确认消息，则发送携带nCoA邻居通告消息给nAR，nAR确定可接受的nCoA后通知DMAP；DMAP和/或nAR将MN未接收到的分组数据提供给MN。实现了实时业务在不同接入点之间无缝切换，减少了链路开销和数据丢失。

Description

一种实时业务域内切换方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及移动互联网通信领域，尤指一种用于实时业务的、使用数据缓存和双播机制的混合式域内无缝切换方法、系统及装置。

背景技术

为了使移动结点(Mobile Node，MN)能够在基于IPv6(Internet Protocol Version 6)的网络中移动的同时维持其可达性。因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force Interne，IETF)提出了移动IPv6(Mobile IPv6，MIPv6，参见RFC3775)和快速移动IPv6(Fast Handover for MIPv6，FMIPv6，参见RFC4068)等协议，为MN在不同域或接入路由器(Access Router，AR)之间移动时提供了连续不中断的网络连接。

现有系统架构如图1所示，MN使用接入点(Access Point，AP)或基站通过无线接入链路接入网络，从而实现与通信对端结点(Correspondent Node，CN)的通信。AP提供链路连通性，而AR提供IP连通性。家乡代理(Home Agent，HA)是MN家乡网络上的AR，它在任何时候都以与其位置无关的方式管理到MN的可达性。当MN远离家乡时，HA中途截取家乡链路上以该MN的家乡地址(Home Address，HoA)为目的地的分组数据，并以隧道方式将它们传送给该MN注册的转交地址(Care-of Address，CoA)。

MIPv6通过为MN提供至少两个IPv6地址来提供移动性支持：固定的HoA和临时的CoA。当MN移动且其位置改变，从图1中的原AP(Previous AP，pAP)/原AR(Previous AR，pAR)/原IP子网切换到新AP(New AP，nAP)/新AR(New AR，nAR)/新IP子网时，MN必须实时地将其新CoA(New CoA，nCoA)通知其HA和CN；否则，CN仍使用HoA把分组数据通过HA发送给给MN。当MN频繁地在本地域内切换时，MIPv6的性能就会大大降低。且MIPv6以相同的方式处理本地移动性和全局移动性，其存在注册、切换时延长，数据分组丢失较多和信令开销大等问题，使其不能满足实时业务无缝切换的性能要求。

FMIPv6通过在MN开始离开其当前PoA之前(即在切换之前)进行MN地址配置，在MN切换过程中，由pAR和nAR分别缓存以MN的原CoA(Previous CoA，pCoA)和nCoA为目的地的分组数据，且通过连接pAR和nAR的双向隧道，能够把以MN的pCoA为目的地的分组数据转发给其nCoA。因此，当MN从图1中pAR覆盖的区域切换到nAR覆盖的区域时，相对于MIPv6而言，从一定程度上降低MN由于其网络附着点(Point of Attachment，PoA)的改变而遭受的服务降级，减少了数据丢失。但FMIPv6在pAR处缓存分组数据，当MN需要获取缓存的数据时，pAR必须继续把这些分组数据转发给nAR，从而增加了pAR的负担，同时转发会带来更多的链路开销和更长的时延，影响实时业务切换的快速性，且仍会造成业务通信的连续性较差，影响用户使用实时业务的体验效果。

上述MN在两个AR之间切换的现有实现方式中，缓存并转发MN切换到目标侧的同时所发送的下行链路分组来避免中断，但由于无线电切换(L2)时间大于第一个下行链路分组借助转发机制或双播机制到达目标侧所花费的时间，使得无线电切换时间将决定中断时间，因此不能完全避免中断。且转发机制又增加了路由器结点功能的复杂性。而对于实时业务，消除中断时间尤其重要，而转发方式显然会增加时延。因此，对实时业务流而言，数据转发将能很好地避免中断，因此没有改善用户的感知质量。

同时，上述切换的现有实现方式中，虽然使用了缓存机制来提高切换的平滑性，减少分组的丢失。但是，若切换发生在当前无线信号较差、丢包较严重的时刻，则由于实时业务使用用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)进行传输，导致切换前丢失的分组不可能再收到。

可见，上述FMIPv6在一定程度上改进了MIPv6的性能，但是只是增强了切换的部分性能，且在避免数据丢失的同时，增加了链路开销和时延开销，对实时业务的切换都还不能达到无缝的体验质量。

因此，上述无论是MIPv6、FMIPv6都不能很好的解决实时业务中的通信中断、分组丢失、以及链路开销和时延开销大的问题，不能很好地实现MN在两个AR之间的快速、无缝切换，不能获取较好的用户体验效果。

发明内容

本发明实施例提供一种实时业务域内切换方法、系统及装置，解决了现有技术中MN不能实现在两个AR之间的快速、无缝切换的问题，获取了良好的用户体验效果。

一种实时业务域内切换方法，包括：

域移动性锚点DMAP接收到移动结点MN发送的携带目标路由器nAR信息的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据，并返回代理路由器通告消息；

所述MN接收到所述代理路由器通告消息后，发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给所述DMAP；

当所述DMAP接收所述快速绑定更新消息时，开始将所述分组数据发送给所述nAR缓存；以及确认所述nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；

当所述MN接收到了所述快速绑定更新确认消息，并与所述nAR建立连接后，从所述nAR处获取未接收到的分组数据；

当所述MN与所述nAR建立连接时，仍未接收到所述快速绑定更新确认消息，则发送携带所述nCoA邻居通告消息给所述nAR，所述nAR确定可接受的nCoA后通知所述DMAP；所述DMAP和/或nAR将缓存的所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN。

一种实时业务域内切换系统，包括：域移动性锚点DMAP、目标路由器nAR、移动结点MN和通信对端节点；

所述DMAP，用于接收到所述MN发送的携带nAR信息的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据，并返回代理路由器通告消息；当接收所述MN发送的快速绑定更新消息时，开始将所述分组数据发送给所述nAR缓存；并在确认所述nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；以及在所述MN与nAR建立连接后，将缓存的所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN；

所述nAR，用于确认自身可接受的nCoA；以及缓存接收到的所述分组数据，并在与所述MN建立连接后将缓存所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN；

所述MN，用于发送的携带所述nAR信息的路由器请求代理消息给所述DMAP；在接收到所述代理路由器通告消息后，发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给所述DMAP；若接收到了所述快速绑定更新确认消息，则与所述nAR建立连接后，接收所述nAR提供的分组数据；若与所述nAR建立连接后，仍未接收到所述快速绑定更新确认消息，则发送携带所述nCoA邻居通告消息给所述nAR，并接收所述DMAP和/或nAR提供的分组数据；

所述通信对端节点，用于发送分组数据给所述MN。

一种移动性锚点，包括：接收模块、控制模块、发送模块和缓存模块；

所述接收模块，用于接收到所述MN发送的携带所述nAR信息的路由器请求代理消息；以及接收所述MN发送的快速绑定更新消息；

所述控制模块，用于在接收到所述路由器请求代理消息后，控制所述缓存模块开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据；在接收到所述快速绑定更新消息时，控制所述发送模块将发送给所述MN的分组数据发给所述nAR缓存；以及确认所述nAR可接受的nCoA后，通知所述发送模块发送快速绑定更新确认消息；

所述发送模块，用于在接收到所述路由器请求代理消息后，返回代理路由器通告消息；在所述控制模块控制下发送分组数据发给所述nAR，并发送所述快速绑定更新确认消息给所述MN；以及在所述MN与nAR建立连接后将缓存的所述MN未接收到的分组数据发送给所述MN；

所述缓存模块，用于在所述控制模块的控制下缓存分组数据。

本发明实施例提供的实时业务域内切换方法、系统及装置，其中，域移动性锚点DMAP接收到路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据；接收快速绑定更新消息时，开始将分组数据发送给所述nAR缓存，从而实现了在不同网络实体中分段保存分组数据；并根据MN是否接收到了快速绑定更新确认消息，来决定后续切换过程；使得在一般情况下能够直接切换到nAR，并从nAR处获取分组数据，在移动速度很快，不能接收到快速绑定更新确认消息的情况下，又能从DMAP处获取未接收到的分组数据；从而尽最大可能地减少了分组数据的丢失，减少了获取分组数据时的链路开销和时延。实现MN在两个AR之间的快速、无缝切换的问题，保证了用户通信的不中断，获取了良好的用户体验效果。

附图说明

图1为现有技术中无线通信业务移动切换系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中实时业务域内切换方法的流程图；

图3为本发明实施例中实时业务域内切换系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中域移动性锚点的结构示意图；

图5为本发明实施例中目标路由器的结构示意图；

图6为本发明实施例中实时业务域内切换系统的一种具体架构图；

图7为本发明实施例中根据信号质量确定切换时刻的原理示意图；

图8为本发明实施例一中预应式切换的实现流程示意图；

图9为本发明实施例一中分组标识符选项信头的内容示意图；

图10为本发明实施例一中丢失的分组选项格式的示意图；

图11为本发明实施例二中反应式切换的一种实现流程示意图；

图12为本发明实施例三中反应式切换的另一种实现流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的实时业务域内切换方法，是一种集合了数据缓存和双播机制的混合式(Hybrid MIPv6 with Bicasting，HMIPv6B)无缝切换方法，是一种集成解决方案。其流程如图2所示，执行步骤如下：

S101：MN发送路由器请求代理(Router Solicitation for Proxy，RtSolPr)消息给域移动性锚点(Domain Mobility Anchor Point，DMAP)。

MN检测到目标接入点(新接入点nAP)，并确定接入该目标接入点后，发送路由器请求代理消息，其中至少携带有目标路由器(新接入路由器nAR)信息。

此时，MN尚未切换，使用原链路实现消息和分组数据的交互。即使用原接入点pAP和所属的原路由器pAR，与DMAP及通信对端节点实现信息和分组数据交互。

S102：DMAP接收到上述路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点CN发送给该MN的分组数据，并返回代理路由器通告(Proxy Router Advertisement，PrRtAdv)消息。

需要说明的是：DMAP开始缓存通信对端节点CN发送给该MN的分组数据，通信对端节点与MN之间的通信业务仍然正常进行，即数据仍然在正常传送。

DMAP接收到路由器请求代理消息后。会检测MN正在使用的通信业务的业务类型；若确定出MN正在使用实时性要求高的通信业务，则选用缓存数据量小的缓存策略；若确定出MN正在使用实时性要求低的通信业务，则选用缓存数据量大的缓存策略。

S103：MN接收到代理路由器通告消息后，发送快速绑定更新FBU消息给DMAP。

发送的FBU消息中至少携带MN配置的新转交地址nCoA。

S104：当DMAP接收FBU消息时，开始将发给该MN的分组数据同时发送给nAR缓存；以及确认nAR接受nCoA后返回快速绑定更新确认FBAck消息。

DMAP接收到FBU消息后，仍然在使用原链路进行通信，同时也可以向nAR发送待缓存的分组数据，nAR会将接收到的待缓存的分组数据缓存起来。即DMAP可以向pAR和nAR双播分组数据。而在双播分组数据的同时，DMAP会向nAR确认是否接受MN所配置的nCoA；并在确定nAR可接受的nCoA后，返回相应的绑定确认消息。具体为：

(1)DMAP发送携带MN配置的nCoA的切换启动消息给nAR。

(2)nAR判断该nCoA是否可用。

若是，则建立用于该MN的nCoA的主机路由条目，并返回切换确认消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于为该MN重新指定的nCoA的主机路由条目，并返回携带该重新指定的nCoA的切换确认消息。

(3)DMAP根据接收到的切换确认消息构建FBAck消息，发送给MN。

即若nAR重新指定了一个nCoA，则在返回的FBAck消息中必须携带该重新指定的nCoA。

特别的，DMAP在启动双播的同时，停止缓存发向该MN的分组数据。

S105：当MN接收到了绑定确认消息后，启动预应式切换流程。

当MN移动到新接入点nAP的覆盖范围内，与nAR建立连接后，从nAR处获取未接收到的分组数据。

MN与nAR建立连接时，若FBAck消息中不包含重新指定的nCoA(即在步骤S104中nAR判定所配置的nCoA可用时)，则使用MN预先配置的nCoA；若FBAck消息中携带有重新指定的nCoA，则使用该重新指定的nCoA，而不再使用MN预先配置的nCoA。

MN在与nAR建立连接后，发送携带有丢失分组选项信息的邻居通告FNA消息给nAR，nAR根据接收到的邻居通告消息中包含的丢失分组选项信息，将MN未接收到的分组数据转发给MN。

同时，MN与nAR建立连接后通知DMAP，DMAP注销MN与原转交地址pCoA的绑定，停止双播操作。DMAP使用nCoA转发分组数据，切换完成。

S106：当MN与nAR建立连接时，仍未接收到绑定确认消息，则启动反应式切换流程。

反应时切换流程具体包括：

当MN移动到新接入点nAP的覆盖范围内，与nAR建立连接后，仍未接收到绑定确认消息，则MN发送携带预先配置的nCoA和丢失分组选项信息的邻居通告消息给nAR。

nAR判断该nCoA是否可用。

若是，则建立用于该MN的nCoA的主机路由条目，并返回切换确认消息并通知给DMAP；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于为该MN重新指定的nCoA的主机路由条目，并返回携带该重新指定的nCoA的切换确认消息以及通知给DMAP。

在nAR确定可接受的nCoA后，从DMAP和nAR将各自缓存的MN未接收到的分组数据提供给MN。包括DMAP提供，以及DMAP和nAR共同提供两种情况。具体分析如下：

由于未接收到绑定确认消息可能有下列两种情况：一是DMAP返回了绑定确认消息，但此时MN已移动到新接入点nAP的覆盖范围内，因此没有接收到DMAP返回的绑定确认消息。二是由于MN的移动速度很快，在其发送快速绑定更新消息给DMAP时，就已移动到新接入点nAP的覆盖范围内，导致DMAP没能接收到快速绑定更新消息，因此MN也就不可能接收到绑定确认消息。

在第一种情况下DMAP缓存了部分分组数据，在步骤S104开始双播后nAR中也缓存了部分分组数据，因此，由DMAP和nAR共同为MN提供未接收到的分组数据；在第二种情况下，由于DMAP没有接收到快速绑定更新消息，因此没有启动双播，所以只有DMAP中缓存分组数据，因此，由DMAP共同为MN提供未接收到的分组数据。

根据本发明的上述实时业务的域内切换方法，可以构建一种实时业务的域内切换系统，其架构如图3所示，包括：域移动性锚点(DMAP)10、目标路由器(nAR)20、移动结点(MN)30以及其通信对端结点(CN)40。

域移动性锚点(DMAP)10，用于接收到MN30发送的携带nAR信息的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点40发送给MN30的分组数据，并返回代理路由器通告消息；当接收MN30发送的快速绑定更新消息时，开始将发送给MN30的分组数据发送给nAR20缓存；并在确认nAR20可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；以及在MN30与nAR20建立连接后将缓存的MN30未接收到的分组数据提供给MN30。

目标路由器(nAR)20，用于确认自身可接受的nCoA；以及缓存接收到的发送给MN30的分组数据，并在与MN30建立连接后将缓存MN30未接收到的分组数据提供给MN30。

移动结点(MN)30，用于发送的携带nAR信息的路由器请求代理消息给DMAP10；在接收到代理路由器通告消息后，发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给DMAP10；若接收到了快速绑定更新确认消息，则与nAR20建立连接后，接收nAR20提供的分组数据；若与nAR20建立连接后，仍未接收到快速绑定更新确认消息，则发送携带nCoA邻居通告消息给nAR20，并接收DMAP10和/或nAR20提供的分组数据。

通信对端结点(CN)40，用于发送分组数据给MN30。

域移动性锚点10，如图4所示，包括：接收模块101、控制模块102、发送模块103和缓存模块104。

接收模块101，用于接收到MN发送的携带nAR信息的路由器请求代理消息；以及接收MN发送的快速绑定更新消息。

控制模块102，用于在接收到路由器请求代理消息后，控制缓存模块104开始缓存通信对端节点发送给MN的分组数据；用于接收到快速绑定更新消息时，控制发送模块103将发送给MN的分组数据发给nAR缓存；以及确认nAR可接受的nCoA后，通知发送模块103发送快速绑定更新确认消息。

发送模块103，用于在接收到路由器请求代理消息后，返回代理路由器通告消息；在控制模块102控制下发送分组数据发给nAR，并发送快速绑定更新确认消息给MN；以及在MN与nAR建立连接后将缓存的MN未接收到的分组数据发送给MN。

缓存模块104，用于在控制模块102的控制下缓存分组数据。

接收模块101，还用于接收nAR发送的发送本地绑定更新消息.

控制模块102，还用于接收到本地绑定更新消息后，注销与MN的原转交地址的绑定。

域移动性锚点10，还包括：缓存策略确定模块105，用于检测MN正在使用的通信业务的业务类型；若确定出MN正在使用实时性要求高的通信业务，则选用缓存数据量小的缓存策略；若确定出MN正在使用实时性要求低的通信业务，则选用缓存数据量大的缓存策略。

目标路由器20，如图5所示，包括：接收模块201、确认模块202、缓存模块203和发送模块204。

接收模块201，用于接收DMAP发送携带MN配置的nCoA的切换启动消息；以及接收MN发送的邻居通告消息并接收DMAP发送过来的该MN的分组数据。

确认模块202，用于判断切换启动消息中的nCoA是否可用，若是，则建立用于MN的该nCoA的主机路由条目，并构建切换确认消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并构建携带该重新指定的nCoA的切换确认消息。

确认模块202，还用于：判断邻居通告消息中携带的nCoA是否可用；若是，则建立用于该nCoA的主机路由条目，并构建携带该nCoA的本地绑定更新消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并构建携带该重新指定的nCoA的本地绑定更新消息。

缓存模块203，用于缓存接收到的分组数据。

发送模块204，用于与MN建立连接后将缓存MN未接收到的分组数据发送给MN；并发送确认模块202构建的切换确认消息给DMAP；以及发送确认模块202构建本地绑定更新消息DMAP。

上述MN30还用于：检测到目标接入点nAP后，根据原接入点pAP和nAP信号质量，确定发送路由器请求代理消息的时间；确定pAP的信号质量足够好且丢包率为零的时刻为切换时刻，并在切换时刻发送路由器请求代理消息来启动切换流程。

图6为本发明实施例提供的实时业务域内切换的一种具体系统架构图，包括：移动结点MN及其通信对端结点CN、域移动性锚点DMAP、原接入点pAP、原接入路由器pAR、目标接入点nAP和目标接入路由器nAR等。

接入路由器pAR和nAR都隶属于移动性锚点DMAP，即它们都位于DMAP所管辖的域内，MN正在与CN进行通信，与此同时从pAP的覆盖范围运动到nAP的覆盖范围内。

下面通过几个具体的实施例分别详细描述，通过图6所示的系统实现预应式切换和两种情形触发反应时切换的具体流程。需要说明的是：无论最后触发的是哪种切换，MN在切换之前都会执行检测接入点，确定切换时刻，并在确定出的切换时刻发起切换请求。

首先，MN检测可用的目标接入点nAP。

MN可以在连接到当前路由器时或根据设定的周期，检测可用的nAP和所属的目标路由器nAR。具体可以使用链路层特有的机制，例如：WLAN中的扫描(“scan”)来发现可用的nAP。

其次，当检测到nAP且决定进行切换时，先确定切换时刻。

当MN检测到可用的nAP后，会请求对应于这些可用nAP的子网信息等。当决定向某个nAP/nAR进行链路切换时，立即生成数据链路层(L2)触发(link to be down)消息。

特别的，可以根据信号强度确定切换时刻，如图7即为确定切换时刻的原理示意图。其中横轴表示时间，纵轴表示各时刻原接入点pAP和目标接入点nAP的信号质量。其中B时刻pAP和nAP的信号强度相同，D时刻之前为pAP信号质量足够好、丢包率为零的时间段；E时刻之后为nAP信号质量足够好、丢包率为零的时间段。

通常MN会在发现的可用目标接入点nAP信号强度等于原接入点pAP信号强度的时刻(即图7中的B时刻)，启动切换流程。而B时刻的信号质量比较差，可能会导致丢包现象的发生。本发明实施例优选在pAP的信号质量足够好，丢包率为0的A时刻启动切换流程。

上述在信号质量比较好时，提前启动切换流程，从而提前启动在DMAP处的缓存以及后续的双播操作，由于此时丢包率很低，且开始双播之后切换到新网络之前所丢的分组可在nAR处重新收到，改善了切换的平滑性。若在B时刻开始切换，然后立即连接到新网络，因此B时刻前会有一些不可弥补的丢包。因此，在丢包率较小的A时刻开始切换、提前启动双播，B时刻则可以连接新网络，则在A和B时刻之间的丢包可从新网络重新收到。

而且，若在B时刻启动切换，由于切换时信号质量已较差，不能保证MN一定能在旧链路上收到FBAck，很可能被迫采取反应式切换。而在A时刻就启动切换进程，提高在原链路上接收到FBAck的可能性，从而使得采用余英时切换的可能性大大增加，采取反应式切换的可能性很小。有利于减少切换流程、信令开销和链路开销等。

然后，在确定出的切换时刻，发起切换请求。

实施例一

如图8所示，触发并执行预应式切换的详细流程，具体包括下列步骤：

S21：MN发送路由器请求代理消息给DMAP。

该RtSolPr消息应该包含了新接入点nAP的L2地址或nAP的唯一标识，相关的新路由器nAR的数据链路层(L2)地址或标识符的信息。由于DMAP存储有自身所管辖的域内所有AR的网络前缀、IP地址和数据链路层地址，因此DMAP可以利用nAP的L2地址获得nAR的子网前缀、IP地址和L2地址等。

S22：DMAP返回代理路由器通告PrRtAdv消息给发送请求的MN。

DMAP收到RtSolPr消息后，向MN返回PrRtAdv消息；同时，开始采用选定的缓存策略缓存CN发送给MN的分组数据。其中，返回的PrRtAdv消息中包含一个或多个[AP-ID(AP身份标识)，AR-Info(AR信息)]元组；缓存的分组数据则供后续反应式切换时使用。需要说明的是：DMAP在执行上述返回PrRtAdv消息和缓存分组数据时，其通过pAR向MN的pCoA发送其通信对端CN发送过来的数据包的过程正常进行。

DMAP接收到RtSolPr消息后，开始检测接收到的与该MN有关的分组数据，分析CN与MN正在进行什么类型的业务流通信，然后根据MN正在使用的通信业务的业务类型选择相应的缓存策略(例如：缓存数据量的大小)，如：对于视频等实时性要求比较高的业务，则采用缓存数据量较小的缓存策略；对于音频等实时性要求比较低的业务，则采用缓存数据量较大的缓存策略。

S23：MN发送快速绑定更新FBU消息给DMAP。

根据PrRtAdv消息中提供的信息，MN配制预期的nCoA，并发送携带至少该nCoA的FBU消息给DMAP，该FBU消息还可以包含pCoA、nAR的网络层(L3)地址等信息。

S24：DMAP接收到FBU消息后，发送切换启动HI消息，向nAR请求建立连接。具体包括：

DMAP接收到FBU消息后，发送HI消息给nAR，以便建立一条双向隧道。该HI消息包含MN的pCoA、数据链路层地址和MN要在nAR域中使用的nCoA，还包含缓存策略信息，例如，不同业务的缓存大小信息。

同时，DMAP接收到FBU消息后，该MN的一个RCoA对应了两个在链CoA(pCoA和nCoA)，而会启动双播机制，通过pCoA向pAR以及通过nCoA向nAR双播CN发往MN的分组数据。除了继续使用原通信链路(使用pCoA、通过pAR)向MN提供CN发送过来的分组数据外，还将通过nCoA将分组数据发送给nAR，由nAR缓存接收到的分组数据。

较佳的，DMAP在开始双播时，停止缓存以该MN的pCoA为目的地的分组，相对减少了需要缓存的数据量。

双播的分组数据的数据包会被加入包含序列号的分组标识符选项信头，如图9所示，即为数据包的选项信头。其中，类型(Type)字段值将由IANA(国际因特网地址分配委员会)分配；长度(Length)字段为8比特无符号整数，代表除Type和Length字段之外的移动性信头的长度，以八位组为单位；序列号(Sequence Number)字段为32比特序号，用来标识数据包(数据分组)，对双播数据包排序，以及作为丢弃重复数据包的依据。作为发送方的DMAP为双播的第一个数据包的该字段设置为0，并且为随后双播的每个数据包逐一增加该设置值。接收方根据该字段判断是否接收到的所有数据包。

S25：nAR返回切换确认HAck消息给DMAP。

nAR收到HI消息后，检查其中包含的nCoA是否可以接受，若是，则建立用于该MN的nCoA的主机路由条目，并返回切换确认消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于为该MN重新指定的nCoA的主机路由条目，并返回携带该重新指定的nCoA的切换确认消息。

同时，HI消息中携带缓存策略信息，nAR根据其中包含的缓存策略信息来设置缓存，接收并缓存DMAP双播来的分组数据。

S26：DMAP向MN返回快速绑定更新确认FBAck消息

DMAP根据nAR返回的HAck消息，向MN返回FBAck消息。

同时，还将通过配置的nCoA将FBAck消息发送给nAR。

也就是说，DMAP收到HAck消息后，会向MN的pCoA与nCoA同时发送FBAck消息。

如果步骤S25中，nAR重新指定了一个nCoA，则该FBAck消息中必须包含该新指定的nCoA。

同时，DMAP继续把接收到的目的地址为该MN的分组数据包双播给MN(pCoA)与nAR(nCoA)。pAR接收到DMAP双播来的分组数据后，仍然直接转发给MN，nAR则将DMAP双播来的分组数据缓存起来。

S27：MN接收到FBacK消息后，发送邻居通告FNA消息给nAR。

当MN在原链路(即通过pCoA)接受到了FBacK消息后，当MN移动到nAP的覆盖范围内，与与pAR的连接断开，并建立了与nAR连接后，MN把丢失分组选项信息插入到FNA消息中，发送给nAR。

若MN接收到的FBAck包含一个nCoA，则MN一旦附着到nAR上，即MN与nAR建立连接后，必须使用nAR所分配的这个nCoA地址，而不是FBU中自己所配置的那个nCoA地址。

图10所示为丢失分组选项信息格式的示意图。该丢失分组选项信息中包含类型(Type)字段、长度(Length)字段、选项编码(Option-Code)字段和保留(Reserved)字段，且该丢失分组选项信息中还包含丢失分组范围(Lost Packet Range)1～n等。其中，类型(Type)字段值将由IANA分配；长度(Length)字段的大小以8个八位组为单位；选项编码(Option-Code)字段设为0；保留(Reserved)字段必须由发送方设置为0，并且接收方必须忽略它。丢失分组范围号码(Lost Packet Range#)字段中标识丢失的第一个和最后一个分组，其中第一个16比特表示丢失的第一个分组，而第二个16比特表示丢失的该范围内最后一个分组。即每一个范围表示一段连续的号码。若中间有间断的分组数据丢失，则可能需要包括多个范围段。丢失分组范围必须是升序，例如4-4，18-25等等；为了使得IP包满足长度(Length)要求，发送方将冗余部分(即填充Padding)设置为0。

S28：nAR接收到FNA消息后，将自己缓存的、MN未接收到的分组数据发送给MN。同时转发正在到来的该MN的分组数据。

即nAR根据FNA中包含的丢失分组范围字段，把对应于这些序号的缓存分组数据转发给MN。即只把自己缓存的MN没有接收到的分组数据转发给MN。

S29：发送本地绑定更新LBU消息给DMAP。

通过LBU通知DMAP注销pCoA，从而使DMAP停止双播操作。

步骤S28和步骤S29同时进行，不分先后。

S30：DMAP接收到该LBU消息后，返回本地绑定更新确认LBAck消息给MN。

DMAP接收到该LBU消息后，立即注销RCoA与pCoA的绑定，从而使得DMAP停止双播操作。DMAP只使用nCoA为MN转发分组数据。

至此，切换已完成。

实施例二：

图11所示为步骤S106中第一种情况下，触发并执行反应式切换的详细流程，具体执行步骤如下：

步骤S31、S32、S33分别与步骤S21、S22、S23相同，此处不再赘述。

S34：MN连接到nAR后，发送邻居通告FNA消息给nAR。

当MN与nAR建立连接后，若仍没收到DMAP返回的快速绑定更新确认FBacK消息，也就是说，MN没能在原链路(即通过pCoA)接收到FBacK消息，则MN将FBU消息封装在FNA消息中，将FNA消息发送给nAR。封装了FBU信息的FNA消息中包含了MN配置的nCoA。

所发送的FNA消息中还包含丢失分组选项信息。以便获取未接收到的分组数据。

丢失分组选项信息格式如图10所示。

S35：nAR发送本地绑定更新LBU消息给DMAP。

nAR收到该FNA消息后，提取出FBU消息，并检查其中包含的nCoA是否可以接受，若是，则建立用于该MN的nCoA的主机路由条目；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于为该MN重新指定的nCoA的主机路由条目，并发送FBAck消息通知MN。

确定可以接受的nCoA后，发送LBU消息给DMAP。LBU消息中同时包含MN的丢失分组选项信息。

DMAP接收到LBU后，并停止缓存发往该MN的分组数据。

S36：DMAP接收到LBU消息后，将自己缓存的、MN未接收到的分组数据发送给MN。同时转发正在到来的该MN的分组数据。

即DMAP根据丢失分组选项信息中包含的丢失分组范围字段，把对应于这些序号的缓存分组数据通过nAR转发给MN。即只把自己缓存的MN没有接收到的分组数据转发给MN。

S37：DMAP接收到该LBU消息后，返回本地绑定更新确认LBAck消息给MN。

DMAP接收到该LBU消息后，立即注销RCoA与pCoA的绑定，DMAP只使用nCoA为MN转发分组数据。至此，切换已完成。

步骤S36和步骤S37同时进行，不分先后。

实施例三：

图12所示为步骤S106中第二种情况下，触发并执行反应式切换的详细流程，具体执行步骤如下：

步骤S41、S42、S43、S44、S45、S46分别与步骤S21、S22、S23、S24、S25、S26相同，此处不再赘述。

所不同的是由于MN的移动速度较快，当执行步骤S43后，执行步骤S46前，MN移动到nAP的覆盖范围内。与pAR的连接断开，并建立了与nAR连接，因此MN未能接收到DMAP从原链路(使用pCoA)返回的快速绑定更新确认消息。

S47：MN连接到nAR后，发送邻居通告FNA消息给nAR。

当MN与nAR建立连接后，若仍没收到DMAP返回的绑定更新确认FBacK消息，也就是说，MN没能在原链路(即通过pCoA)接收到FBacK消息，则MN将FBU消息封装在FNA消息中，将FNA消息发送给nAR。封装了FBU信息的FNA消息中包含了MN配置的nCoA。

所发送的FNA消息中还包含丢失分组选项信息。以便获取未接收到的分组数据。

丢失分组选项信息格式如图10所示。

S48：nAR发送本地绑定更新LBU消息给DMAP。

nAR收到该FNA消息后，提取出FBU消息，并检查其中包含的nCoA是否可以接受，若是，则建立用于该MN的nCoA的主机路由条目；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于为该MN重新指定的nCoA的主机路由条目，并发送FBAck消息通知MN。

确定可以接受的nCoA后，发送LBU消息给DMAP。LBU消息中同时包含MN的丢失分组选项信息。

DMAP接收到LBU后，并停止双播该MN的分组数据。

S49：nAR接收到FNA消息后，将自己缓存的、MN未接收到的分组数据发送给MN。同时转发正在到来的该MN的分组数据。

即nAR根据FNA中包含的丢失分组范围字段，把对应于这些序号的缓存分组数据转发给MN。即只把自己缓存的MN没有接收到的分组数据转发给MN。

步骤S48和步骤S49同时进行，不分先后。

S50：DMAP接收到LBU消息后，将自己缓存的、MN未接收到的分组数据发送给MN。同时转发正在到来的该MN的分组数据。

即DMAP根据丢失分组选项信息中包含的丢失分组范围字段，把对应于这些序号的缓存分组数据通过nAR转发给MN。即只把自己缓存的MN没有接收到的分组数据转发给MN。

S51：DMAP接收到该LBU消息后，返回本地绑定更新确认LBAck消息给MN。

DMAP接收到该LBU消息后，立即注销RCoA与pCoA的绑定，DMAP只使用nCoA为MN转发分组数据。至此，切换已完成。

步骤S50和步骤S51同时进行，不分先后。

实施例三中若DMAP处有缓存的分组数据，而nAR处没有时，则只有DMAP提供给MN。

本发明实施例提供的上述实时业务域内切换方法、系统及装置，域移动性锚点DMAP接收到路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给MN的分组数据；接收快速绑定更新消息时，开始将分组数据发送给nAR缓存，从而实现了在不同网络实体中分段保存分组数据；并根据MN是否接收到了快速绑定更新确认消息，来决定后续切换过程；使得在一般情况下能够直接切换到nAR，并从nAR处获取分组数据，在移动速度很快，不能接收到快速绑定更新确认消息的情况下，又能从DMAP处获取未接收到的分组数据；从而尽最大可能的减少了分组数据的丢失，减少了获取分组数据时的链路开销和时延。

在深入研究MIPv6及其增强机制的基础上，通过域移动性锚点实现了使用实时业务的MN在两个AR之间的快速、无缝切换的问题，改善了实时业务切换的性能，保证了用户通信的不中断，提高了用户使用实时业务的体验质量，获取了良好的用户体验效果。

本发明实施例的上述方法，通过根据具体情况，确定在不同网络实体DMAP和nAR中分别保存部分或全部分组数据。对于采用环形队列缓存数据的实时业务而言，即能避免所需要的分组被丢弃，又能把缓存数据量的大小限定在一定范围，且确保缓存中保存的应用数据都是“最新的”分组数据。

且通过检测业务类型，针对不同的业务采用不同的缓存策略，既保证了通信业务的正常进行，有尽可能的减少了要缓存的数据量，从而节约了存储空间，进一步减少了链路开销，节约了网络资源。

本发明实施例的上述方法，还进一步根据pAP和nAP的信号质量，确定pAP的信号质量还未衰减到导致数据丢包的情况下，就提前启动切换，从而减少了数据丢包的可能性，且使得触发预应式切换、仅从nAR处获取未接收到的分组数据的几率大大增加，保证了切换的顺利进行，且进一步减少了与DMAP之间的信息和数据交互。更进一步的节约了网络资源，保证了通信业务的质量，减少了切换的时延，和获取分组数据的信令开销和时延。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化、替换或应用到其他类似的装置，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种实时业务域内切换方法，其特征在于，包括：

域移动性锚点DMAP接收到移动结点MN发送的携带目标路由器nAR信息的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据，并返回代理路由器通告消息；

所述MN接收到所述代理路由器通告消息后，发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给所述DMAP；

当所述DMAP接收所述快速绑定更新消息时，开始将所述分组数据发送给所述nAR缓存；以及确认所述nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；

当所述MN接收到了所述快速绑定更新确认消息，并与所述nAR建立连接后，从所述nAR处获取未接收到的分组数据；

当所述MN与所述nAR建立连接时，仍未接收到所述快速绑定更新确认消息，则发送携带所述nCoA邻居通告消息给所述nAR，所述nAR确定可接受的nCoA后通知所述DMAP；所述DMAP和/或nAR将缓存的所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确认所述nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息，具体包括：

所述DMAP发送携带所述nCoA的切换启动消息给所述nAR；

所述nAR判断该nCoA是否可用，若是，则建立用于所述MN的所述nCoA的主机路由条目，并返回切换确认消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并返回携带该重新指定的nCoA的切换确认消息；

所述DMAP根据接收到的切换确认消息构建快速绑定更新确认消息，发送给所述MN。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DMAP接收所述快速绑定更新消息时，停止缓存所述分组数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述nAR处获取未接收到的分组数据，具体包括：

所述MN发送携带丢失分组选项信息的邻居通告消息给所述nAR；

所述nAR根据所述丢失分组选项信息中包含的丢失分组范围字段，查找到本地缓存的对应的分组数据，发送给所述MN。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述nAR接收到所述邻居通告消息后，发送本地绑定更新消息通知所述DMAP注销与所述MN的原转交地址的绑定和停止双播。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述nAR确定可接受的nCoA后通知所述DMAP，包括：

所述nAR接收所述邻居通告消息，判断其中携带的nCoA是否可用；

若是，则建立用于所述MN的所述nCoA的主机路由条目，并发送携带所述nCoA的本地绑定更新消息所述DMAP；

若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并发送携带该重新指定的nCoA的本地绑定更新消息给所述DMAP。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述邻居通告消息和本地绑定更新消息中还携带有丢失分组选项信息；所述DMAP和/或nAR将缓存的所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN，具体包括：

所述nAR接收到所述邻居通告消息后，根据携带的丢失分组选项信息中包含的丢失分组范围字段，查找到本地缓存的对应的分组数据，发送给所述MN；和/或

所述DMAP接收到所述本地绑定更新消息后，根据携带的丢失分组选项信息中包含的丢失分组范围字段，查找到本地缓存的对应的分组数据，发送给所述MN。

8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据，具体包括：

所述DMAP检测所述MN正在使用的通信业务的业务类型；

根据确定出所述业务类型，选择缓存数据量的大小，并缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据。

9.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，MN发送路由器请求代理消息之前，还包括：

MN检测到目标接入点nAP后，根据原接入点pAP和所述nAP信号质量，确定发送路由器请求代理消息的时间；

确定所述pAP的信号质量足够好且丢包率为零的时刻为切换时刻，并在所述切换时刻发送路由器请求代理消息来启动切换流程。

10.一种实时业务域内切换系统，其特征在于，包括：域移动性锚点DMAP、目标路由器nAR、移动结点MN和通信对端节点；

所述DMAP，用于接收到所述MN发送的携带nAR信息的路由器请求代理消息后，开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据，并返回代理路由器通告消息；当接收所述MN发送的快速绑定更新消息时，开始将所述分组数据发送给所述nAR缓存；并在确认所述nAR可接受的nCoA后返回快速绑定更新确认消息；以及在所述MN与nAR建立连接后，将缓存的所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN；

所述nAR，用于确认自身可接受的nCoA；以及缓存接收到的所述分组数据，并在与所述MN建立连接后将缓存所述MN未接收到的分组数据提供给所述MN；

所述MN，用于发送的携带所述nAR信息的路由器请求代理消息给所述DMAP；在接收到所述代理路由器通告消息后，发送携带配置的新转交地址nCoA的快速绑定更新消息给所述DMAP；若接收到了所述快速绑定更新确认消息，则与所述nAR建立连接后，接收所述nAR提供的分组数据；若与所述nAR建立连接后，仍未接收到所述快速绑定更新确认消息，则发送携带所述nCoA邻居通告消息给所述nAR，并接收所述DMAP和/或nAR提供的分组数据；

所述通信对端节点，用于发送分组数据给所述MN。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述nAR具体包括：接收模块、确认模块、缓存模块和发送模块；

所述接收模块，用于接收DMAP发送携带MN配置的nCoA的切换启动消息；以及接收MN发送的邻居通告消息，并接收DMAP发送的所述MN的分组数据；

所述确认模块，用于判断所述切换启动消息中携带的nCoA是否可用，若是，则建立用于所述MN的所述nCoA的主机路由条目，并构建切换确认消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并构建携带该重新指定的nCoA的切换确认消息；所述确认模块，还用于：判断所述邻居通告消息中携带的nCoA是否可用；若是，则建立用于所述MN的所述nCoA的主机路由条目，并构建携带所述nCoA的本地绑定更新消息；若否，则重新指定一个nCoA，建立用于该重新指定的nCoA的主机路由条目，并构建携带该重新指定的nCoA的本地绑定更新消息；

所述缓存模块，用于缓存接收到的所述分组数据；

所述发送模块，用于与所述MN建立连接后将缓存所述MN未接收到的分组数据发送给所述MN；并发送所述确认模块构建的切换确认消息给所述DMAP；以及发送所述确认模块构建本地绑定更新消息所述DMAP。

12.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述MN，还用于：

检测到目标接入点nAP后，根据原接入点pAP和所述nAP信号质量，确定发送路由器请求代理消息的时间；

确定所述pAP的信号质量足够好且丢包率为零的时刻为切换时刻，并在所述切换时刻发送路由器请求代理消息来启动切换流程。

13.一种移动性锚点，其特征在于，包括：接收模块、控制模块、发送模块和缓存模块；

所述接收模块，用于接收到所述MN发送的携带所述nAR信息的路由器请求代理消息；以及接收所述MN发送的快速绑定更新消息；

所述控制模块，用于在接收到所述路由器请求代理消息后，控制所述缓存模块开始缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据；在接收到所述快速绑定更新消息时，控制所述发送模块将发送给所述MN的分组数据发给所述nAR缓存；以及确认所述nAR可接受的nCoA后，通知所述发送模块发送快速绑定更新确认消息；

所述发送模块，用于在接收到所述路由器请求代理消息后，返回代理路由器通告消息；在所述控制模块控制下发送分组数据发给所述nAR，并发送所述快速绑定更新确认消息给所述MN；以及在所述MN与nAR建立连接后将缓存的所述MN未接收到的分组数据发送给所述MN；

所述缓存模块，用于在所述控制模块的控制下缓存分组数据。

14.如权利要求13所述的移动性锚点，其特征在于，还包括：

缓存策略确定模块，用于检测所述MN正在使用的通信业务的业务类型；根据确定出所述业务类型，选择缓存数据量的大小，并缓存通信对端节点发送给所述MN的分组数据。

15.如权利要求13或14所述的移动性锚点，其特征在于，所述接收模块，还用于接收nAR发送的发送本地绑定更新消息；

所述控制模块，还用于接收到本地绑定更新消息后，注销与所述MN的原转交地址的绑定。

Images