CN101836414B - 用于通信网络中的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于通信网络中的方法和设备，其中移动节点经由代理节点接入通信网络。代理节点被安排成代表移动节点处理移动性信令。在诸如本地移动性锚之类的移动性锚功能处，注册与移动节点相关联的第一转交地址。当移动性锚功能接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求时，它向代表移动节点起作用的代理节点发送请求消息。所述请求消息指示代理节点检查使用第一转交地址是否可达到移动节点。

Description

用于通信网络中的方法和设备
技术领域
本发明涉及通信网络，尤其涉及一种用于代理移动IP通信网络中的方法。
背景技术
在IETF RFC 3775中描述的移动IPV6(MIPv6)允许移动通信装置的用户在保持永久IP地址的时候从一个网络移动到另一网络，而不管它们处于哪个网络中。这允许用户在移动时保持连接。例如，如果用户正参与IP语音(VoIP)会话，并且在该会话期间在没有MIPv6支持的情况下用户从一个网络移动到另一网络，用户的IP地址可能改变。这将引起VoIP会话的问题。
移动节点(MN)被分配了两个IP地址：永久归属地址和转交地址(CoA)。CoA与用户当前访问的接入网络、IP子网相关联。为了与MN进行通信，分组被发送到MN归属地址。这些分组被归属网络中的归属代理(HA)拦截，所述归属代理(HA)具有当前CoA的知识。归属代理然后以新IP报头将分组用隧道传输(tunnel)到MN的CoA，同时保留原始IP报头。当MN接收到所述分组时，它除去新IP报头并且获得原始IP报头。MN通过将分组封装在寻址到HA的分组中而将它们用隧道传输到HA来向另一节点发送分组。对于每个分组，HA除去封装分组、恢复原始分组并且将它转发到预期目的地节点。
代理移动IPV6(PMIPv6)，IETF draft-sgundave-mip6-proxymip6-02描述了移动接入网关(MAG)功能。该功能模拟归属链路特性以便使MN表现得好像它在其归属网络上并且允许在在其他方面(otherwise)不支持MIPv6的网络上支持移动性。PMIPv6与MIPv6之间的关键差异是：使用MIPv6，MN控制它自己的移动性信令，而使用PMIPv6，MN不能控制它的移动性信令。PMIPv6架构的基本部件在图1中示出。
MAG 101通常在接入路由器处实施。MAG 101代表MN 102发送和接收移动性相关信令。当MN 102连接到具有MAG 101的接入路由器时，作为接入鉴别程序的一部分，MN 102以网络接入标识符(NAI)的形式给出其标识。一旦MN 102已经被鉴别，MAG就从策略存储装置获得用户的简档。具有用户简档和NAI的知识的MAG 101现在能够模拟MN的归属网络。MN 102随后从MAG获得它的归属地址。MAG 101还使用代理绑定更新消息来向MN 102的本地移动性锚(LMA)103通知MN 102的当前位置。代理绑定更新消息使用MN 102的NAI。在接收到代理绑定更新消息时，LMA 103建立到MAG 101的隧道并且向MAG发送代理绑定确认。在接收到代理绑定确认时，MAG 101建立到LMA的隧道，从而有效地形成双向隧道。往返于MN 102的所有业务都经由双向隧道被路由通过LMA 103。MAG可以服务与相同LMA相关联的许多MN。MAG和LMA无需具有用于每个MN的专用双向隧道。作为替代，相同的双向隧道能够被用于与相同LMA相关联并且当前由相同MAG服务的所有MN的业务。
LMA 103拦截发送给MN 102的任何分组，并且通过隧道将所拦截的分组转发到MAG 101。在接收到分组时，MAG 101除去隧道报头并且将分组发送到MN 102。MAG 101在接入链路上担当缺省路由器。从MN发送的任何分组都经由MAG 101通过隧道发送到LMA 103，LMA 103然后将分组发送到其最终目的地。
同时多接入描述了通信网络的允许MN组合不同的无线电和/或固定接入技术的功能，如图2中所图示的那样。MN 102能够在通信会话中同时使用若干接口和不同接入网络(AN1和AN2)，所述接入网络可以采用不同的接入技术。属于不同应用的不同业务流能够在不同接入网络之间彼此独立地传送。
MIPv6能够被扩展以支持同时多接入(参见R.Wakikawa等人，″Multiple Care-of-Addresses Registration″，Internet-Draft draft-ietf-monami6-multiplecoa-02，2007年3月)。在多于一个接入被使用的情况下，MN对于每个接入都具有CoA。绑定唯一标识符(BID)与每个CoA相关联，并且BID指示绑定更新(BU)涉及哪个CoA。如果与新CoA相关联的BID已经被使用，则该新CoA替换先前与BID相关联的一个CoA，而如果BID尚未被使用，则新CoA被添加到任何先前存在的CoA。因为MIPv6是以主机为中心的(也就是说，MN控制其移动性信令)，其中所有的移动性信令都在MN和HA之间流动，所以MN通过适当地分配BID而对如何添加CoA或替换彼此具有全面了解和完全控制。
使用PMIPv6，MN不控制其移动性信令。如上所述，移动性信令由MAG代表MN来处理。在MN附着于某一接入和MAG负责该接入时触发代理绑定更新(PBU)。这意味着MN没办法就关于如何按照PMIPv6使用接入(即新接入是应该被添加到已经使用的接入还是应该替换一个或多个旧的接入)指示其意图。
在没有来自MN的明确意图指示的情况下，PMIPv6LMA能够以下述两个模式中任何一个操作：
1.同时多接入模式，其中新CoA被添加到旧的CoA并且旧CoA只有当MN(明确地或含蓄地通过失去联系)从对应接入分离时才被撤销注册(deregister)。
2.非同时多接入模式，其中每次只使用单个CoA并且新CoA因此替换先前的CoA。
虽然以上对同时多接入模式的描述明确规定新CoA应该总是被添加到现有CoA并且永不替换旧CoA，但是在MN附着于新接入并且该接入的MAG在LMA中注册了新CoA时会出现问题。根据同时多接入模式，LMA将不会撤销注册旧的CoA(一个或多个)。然而，附着于新接入的理由很可能是MN失去旧的(并且可能只是)接入。如果是这种情形，则MN不用明确地用信号通知旧接入它已经分离(即使这种手段在旧接入网络中是可用的)并且旧接入的MAG必须依赖于某种超时或周期检查机制，例如邻居不可达检测(NUD)，以便在它在LMA中撤销注册CoA之前检测到该分离。在该分离被检测到并且旧CoA被撤销注册之前，LMA可以继续向旧MAG发送业务，因此该业务中的分组在被转发到不再附着的MN时丢失。所希望的是阻止这种分组丢失。
发明内容
当(在同时多接入模式中操作的)LMA接收到新CoA的注册时，它向旧接入(对于所述旧接入而言CoA仍然是已注册的)中的每一个的MAG发送消息并且要求相应MAG立即明确地检查通过该接入是否仍然可达到MN。每个MAG执行所请求的检查，优选地使用ICMPv6回音请求消息，并且如果MN是不可达到的，则在LMA中撤销注册CoA。
根据本发明的第一方面，提供了用于通信网络中的方法，其中移动节点经由代理节点接入通信网络。代理节点被安排成代表移动节点处理移动性信令。在移动性锚功能(其通常是本地移动性锚)处，注册与移动节点相关联的第一转交地址。当移动性锚功能接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求时，它向代表移动节点起作用的代理节点发送请求消息。所述请求消息指示代理节点检查使用第一转交地址是否可达到移动节点。以这种方式，移动性锚功能能够被通知转交地址是否仍被移动节点使用。
通信网络可选地从代理移动IPv4网络和代理移动IPV6网络之一选择，移动性锚功能是本地移动性锚功能，并且代理节点是移动接入网关。
可选地，该方法还包括从代理节点接收响应消息，所述响应消息由请求消息触发。响应消息能够被用于向移动性锚功能通知转交地址是否仍被移动节点使用。可替换地，如果没有从代理节点接收到响应，则移动性锚功能不采取进一步动作，并且第一转交地址保持在移动性锚功能处注册。
可选地，所述响应消息请求移动性锚功能撤销注册第一转交地址。响应消息可选地包括用于向本地移动性锚功能通知使用第一转交地址不能达到移动节点的信息，在这种情况下移动性锚功能能够采取动作来撤销注册第一转交地址。这允许移动性锚功能肯定地知道使用第一转交地址不再可达到移动节点。在另一替换方案中，响应消息包括用于向移动性锚功能通知使用第一转交地址能够达到移动节点的信息，在这种情况下移动性锚功能不需要采取进一步动作。同样，这允许移动性锚功能肯定地知道使用第一转交地址可达到移动节点。
该方法可选地包括向多个代理节点发送请求消息，每个代理节点与转交地址相关联，每个转交地址与移动节点相关联。这是诸如本地移动性锚之类的移动性锚功能服务若干代理节点或MAG的典型情况，并且允许移动性锚功能保持跟踪(maintain track of)可以由在同时多接入模式中操作的移动节点使用的不同转交地址，即使在对于不同接入而言不同代理节点服务移动节点的情况下也是如此。
所述请求消息可选地从代理移动IPV6消息和代理移动IPv4注册撤回(revocation)消息中选择，所述代理移动IPv4注册撤回消息包括标记，该标记指示转交地址的撤回的条件是移动节点不可达。
代理节点在从移动性锚功能接收到请求消息之后，可选地确定移动节点的可达性状态。确定移动节点的可达性状态的方式的示例是向移动节点发送查询消息。查询消息可选地从用于IPv4的因特网控制消息协议回音请求消息、用于IPv6的因特网控制消息协议回音请求消息、邻居恳求消息和地址解析协议消息之一选择。通过使用转交地址来确定移动节点的可达性，代理节点能够向移动性锚功能通知移动节点的可达性。如上所述，代理节点能够肯定地向移动性锚功能通知移动节点的可达性，或者能够不做出响应，在这种情况下移动性锚功能假定使用第一转交地址可达到移动节点。
该方法可选地还包括：在接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求之后，高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝。在使用第一转交地址不能达到移动节点的情况下，高速缓存的分组被发送到第二转交地址。高速缓存器然后被清除并且停止进一步高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组。以这种方式，使在使用第一转交地址不能达到移动节点的情况下的分组丢失最小化。
可选地该方法还包括：在接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求之后，高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝。在移动性锚功能从代理节点接收到指示使用第一转交地址可达到移动节点的消息的情况下，高速缓存器被清除并且不再高速缓存送往第一转交地址的传入分组的进一步拷贝。这阻止了一旦已经确定使用第一转交地址可达到移动节点时对分组的不必要的高速缓存。
根据本发明的第二方面，提供了用于通信网络中的移动性锚节点，其中移动节点经由代理节点接入通信网络。所述移动性锚节点包括：用于注册与移动节点相关联的第一转交地址的装置，用于接收针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求的接收机，以及用于向代理节点传送请求消息的发射机，所述请求消息指示代理节点确定使用第一转交地址是否可达到移动节点。
所述移动性锚节点可选地包括：用于从代理节点接收响应消息的装置，所述响应消息是响应于请求消息而被发送的，以及用于在移动性锚功能处撤销注册第一转交地址的装置。
发射机可选地被安排成向多个代理节点传送请求消息，每个代理节点与转交地址相关联，每个转交地址与移动节点相关联。这是因为移动性锚节点通常服务若干代理节点。
为了避免不必要的分组丢失，移动性锚节点可选地包括：用于高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝的装置，以及用于在使用第一转交地址不能达到移动节点的情况下将高速缓存的分组发送到第二转交地址并且清除高速缓存器的装置。
根据本发明的第三方面，提供了用于通信网络中的代理节点，其中移动节点经由代理节点接入通信网络。所述代理节点包括用于接收从移动性锚节点发送的请求消息的接收机，所述请求消息与使用转交地址附着于代理节点的移动节点的可达性有关。所述代理节点还包括：用于向移动节点发送查询的发射机，以及用于确定使用转交地址是否可达到移动节点的装置。用于向移动性锚节点发送消息的装置被提供，所述消息包括从以下信息中选择的信息：用于向移动性锚节点通知使用第一转交地址不能达到移动节点的信息，以及用于请求移动性锚功能撤销注册第一转交地址的信息。
附图说明
图1以框图示意性地图示了代理移动IPV6架构；
图2以框图示意性地图示了同时多接入架构；
图3是图示本发明的实施例的步骤的流程图；以及
图4以框图形式示意性地图示了根据本发明的实施例使用的节点。
具体实施方式
为了解释而非限制目的，以下描述阐述了特定细节，例如特定实施例、过程、技术等等。本领域技术人员将会理解，可以采用缺少这些特定细节的其他实施例。在一些情况下中，省略了对公知的方法、接口、电路和设备的详细说明以便不会因不必要的细节使得描述难以理解。此外，在一些附图中示出单独块。本领域技术人员将会理解的是，那些块的功能可以通过使用单独的硬件电路、连同适当地编程的数字微处理器或通用计算机使用软件程序和数据、使用专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实施。
图3在此图示了本发明的实施例的方法。使用图3的编号，所述步骤如下：
301.当附着于PMIPv6支持网络的移动节点(MN)在同时多接入模式中操作时，它将已经向本地移动性锚注册了若干转交地址(CoA)。每个CoA可以被用于经由移动接入网关(MAG)达到MN。
302.当MN执行到另一MAG的另一网络附着时，MAG向LMA发送请求以注册将被用于另一会话的另一CoA。
303.在LMA处注册另一CoA。然而，如果已经注册的CoA之一不再有效，则所希望的是检查MN是已经只是向一组同时接入添加了新接入还是已经附着于新接入以便替换它已经失去或因为某一其他原因而不再使用的旧的接入。
304.LMA向除在先前步骤中注册的最新CoA以外的所注册CoA相关联的每个MAG发送可达性检查请求消息，通常PMIPv6消息被使用，但是如果网络是PMIPv4网络，则可达性检查请求在PMIPv4消息中被发送，例如由现有PMIPv4注册撤回消息中的新标记来指示，由此使得撤消是有条件的(即，仅当终端不能达到时才被执行)。可达性检查请求消息指示MAG立即明确地检查MN是否仍然可达到。注意在图3中，示出使用来自两个相关联MAG的两个CoA进行的可达性检查，但是如虚线箭头所示，该检查由具有与之相关联的已注册CoA(除了在先前步骤中注册的最新CoA)的每个MAG来执行。
305.每个MAG检查MN在MAG已经代表MN在LMA中注册的CoA上的可达性。该检查可以是或可以不是接入特定的。通常MAG向MN发送查询消息。该查询消息可以是接入特定的。在许多接入中，邻居恳求消息(或IPv4网络中的ARP请求)被使用，或可替换地，ICMPv6(或ICMPv4)回音请求消息被使用。
306.如果MN在所关心的CoA上仍然是可达到的，例如如果MAG使用特定CoA从MN接收到响应，则不采取进一步动作。
307.另一方面，如果MAG确定MN不再可达到，例如因为它没有从MN接收到响应，则它请求LMA撤销注册相关CoA。
308.LMA然后撤销注册已经确定在其上不能达到MN的每个CoA，例如对于该CoA而言没有从MN接收到响应。以这种方式，如果已经失去连接性或MN由于任何原因而不再使用该CoA，则该CoA不被保持为已注册。
将会理解的是该方法的特定步骤可以变化。例如，该流程图示出：如果MAG确定MN是可达到的，例如如果它从MN接收到响应，则不采取进一步动作。然而，MAG可以将该肯定结果报告给LMA以确保LMA知道CoA仍然被使用并且应该保持其已注册状态。该可替换过程将用于使协议更加鲁棒的目的。
参考图4，其图示了用于PMIPv6网络中的节点。在节点是LMA的情况下，LMA包括用于存储与MN相关联的所有CoA的注册的存储装置401。LMA还包括接收机，用于接收信令，诸如针对注册另一CoA的请求以及使用不同CoA的MN的可达性的结果。还提供了处理器403，其用于通过注册另一CoA并且撤销注册不再有效的任何已注册CoA来更新存储装置401。还提供了发射机404，其用于向MAG发送消息以指示它们执行可达性检查。
在图4中所示的节点是MAG的情况下，MAG包括用于从LMA接收可达性检查指示消息的接收机402′。MAG还包括用于构造查询消息的处理器403′以及用于向MN发送查询消息的发射机404′。另一接收机(其可以是与402′相同或可以是不与402′相同的接收机)还被用于从MN接收对查询的响应，并且另一发射机(其可以是与404′相同或可以是不与404′相同的发射机)还被用于向LMA发送MN查询的结果。通常，MAG将通过不同的接口与LMA和MN进行通信，因此很可能的是不同的物理发射机和接收机被提供。
本发明显著减少了LMA保持对不再被使用的CoA的注册的时间，从而减少了在CoA不再可达到的情况下丢失的分组的数目。然而，在LMA撤销注册无效CoA之前，一些分组仍可能被发送到该CoA，并且因此丢失。为了避免这种分组丢失，根据另一实施例，LMA在它向对应MAG发送请求时高速缓存向具有不确定状态的CoA发送的分组的拷贝。
如果它得知CoA是可达到的(并且其对应接入因此能够被使用)，则LMA停止高速缓存分组拷贝并且丢弃已经高速缓存的分组拷贝。另一方面如果它得知具有不确定状态的CoA是不可达到的，则LMA可以向新注册的CoA(或被示出是可达到的任何其他CoA)发送高速缓存的分组拷贝。
在分组被高速缓存的情况下，即使与MAG相关联的CoA是可达到的，MAG也返回对LMA的可达性检查请求的明确响应，以使得LMA知道何时停止高速缓存分组拷贝。响应消息可以是新PMIPv6消息的形式或者作为现有消息中的标记。如果PMIPv4(参见K.Leung等人，″MobilityManagement using Proxy Mobile IPv4″，Internet-Draftdraft-leung-mip4-proxy-mode-02，2007年1月)被使用，则注册撤回确认消息能够被用于响应，例如通过包括新标记或状态码。
本发明提供了确定是否注册新CoA是否来替换旧CoA或是否应该只是将它添加到现有CoA集(对于同时多接入模式中的PMIPv6)的快速方式。对于同时多接入模式中的PMIPv6，将分组转发到无效CoA的风险被降低，并且利用在LMA中高速缓存分组的拷贝的可选系统，能够避免在LMA确定给定CoA的状态时的分组丢失。
本领域技术人员将会理解，可以在不偏离本发明范围的情况下对上述实施例进行各种修改。例如，尽管使用代理MIP或PMIPv6的例子来描述本发明，但是将会理解的是它还可以被用于支持网关或代理网关的任何协议。
在本说明书中使用了以下缩写：
ARP地址解析协议
BID绑定唯一标识符
BU绑定更新
CoA转交地址
HA归属代理
ICMPv4用于IPv4的因特网控制消息协议
ICMPv6用于IPv6的因特网控制消息协议
IP网际协议
IPv4网际协议版本4
IPv6网际协议版本6
LMA本地移动性锚
MAG移动接入网关
MIPv6移动IPv6
MN移动节点
NUD邻居不可达检测
PBU代理绑定更新
PMIPv6代理移动IPv6
PMIPv4代理移动IPv4
RFC请求注解

Claims (16)

1.一种用于代理移动IP网络中的方法，其中移动节点经由移动接入网关来接入代理移动IP网络，所述移动接入网关被安排成代表移动节点处理移动性信令，所述方法包括：
在本地移动性锚功能处，注册与移动节点相关联的第一转交地址：
接收针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求；
在接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求之后，在本地移动性锚功能处，高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝；
向代表移动节点起作用的移动接入网关发送请求消息，所述请求消息指示移动接入网关检查使用第一转交地址是否可达到移动节点；以及
在使用第一转交地址不可达到移动节点的情况下，撤销注册第一转交地址并将高速缓存的分组发送到第二转交地址。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从移动接入网关接收响应消息，所述响应消息由请求消息触发。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述响应消息请求本地移动性锚功能撤销注册第一转交地址。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述响应消息包括用于向本地移动性锚功能通知使用第一转交地址不能达到移动节点的信息。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述响应消息包括用于向本地移动性锚功能通知使用第一转交地址能够达到移动节点的信息。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，包括：
向多个移动接入网关发送请求消息，每个移动接入网关与转交地址相关联，每个转交地址与移动节点相关联。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述请求消息从代理移动IPV6消息和代理移动IPv4注册撤回消息中选择，所述代理移动IPv4注册撤回消息包括标记，所述标记指示转交地址的撤回的条件是移动节点不可达。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：在移动接入网关处，在从本地移动性锚功能接收到请求消息之后，确定移动节点的可达性状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其中确定移动节点的可达性状态包括向移动节点发送查询消息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述查询消息从用于IPv4的因特网控制消息协议回音请求消息、用于IPv6的因特网控制消息协议回音请求消息、邻居恳求消息和地址解析协议消息之一选择。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：
在将高速缓存的分组发送到第二转交地址之后，清除高速缓存器并且停止高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：
在接收到针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求之后，在本地移动性锚功能处，高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝；
在本地移动性锚功能处，从移动接入网关接收指示使用第一转交地址可达到移动节点的消息；以及
清除高速缓存器并且停止高速缓存送往第一转交地址的传入分组的拷贝。
13.一种用于代理移动IP网络中的本地移动性锚节点，其中移动节点经由移动接入网关接入代理移动IP网络，所述本地移动性锚节点包括：
用于注册与移动节点相关联的第一转交地址的装置；
用于接收针对注册与移动节点相关联的第二转交地址的注册请求的接收机；
用于高速缓存送往第一转交地址的所有传入分组的拷贝的装置；
用于向移动接入网关传送请求消息的发射机，所述请求消息指示移动接入网关确定使用第一转交地址是否可达到移动节点；以及
用于在使用第一转交地址不能达到移动节点的情况下撤销注册第一转交地址并将高速缓存的分组发送到第二转交地址的装置。
14.根据权利要求13所述的本地移动性锚节点，还包括：
用于从移动接入网关接收响应消息的装置，所述响应消息由请求消息触发；以及
用于在本地移动性锚功能处撤销注册第一转交地址的装置。
15.根据权利要求13或14所述的本地移动性锚节点，其中发射机被安排成向多个移动接入网关传送请求消息，每个移动接入网关与转交地址相关联，每个转交地址与移动节点相关联。
16.根据权利要求13或14所述的本地移动性锚节点，还包括：用于在将高速缓存的分组发送到第二转交地址之后清除高速缓存器的装置。
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