CN102045324A

CN102045324A - 代理移动互联网协议版本6的数据转发方法、装置和系统

Info

Publication number: CN102045324A
Application number: CN2009102354103A
Authority: CN
Inventors: 惠敏; 邓辉; 李玉宏; 胡渭琦; 郭小莉
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明实施方式公开了一种代理移动互联网协议版本6(Proxy MobileIPv6，PMIPv6)中的数据转发方法、装置和系统。该方法包括：本地移动锚点(LMA)将多接口移动节点(MN)的至少一个接口绑定到包含至少两个移动接入网关(MAG)的MAG集；LMA根据预定策略从MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与多接口MN的该至少一个接口交互数据。应用本发明实施方式后，多个接口对应的多个MAG能够对某一接口的数据同时进行转发，从而实现了多接口MN中分属于不同接口的带宽合并，而且本发明实施方式简单易行，并且有良好的实用性和可扩展性。

Description

代理移动互联网协议版本6的数据转发方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及代理移动互联网协议版本6(Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)技术领域，更具体地，本发明涉及PMIPv6中的数据转发方法、装置和系统。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，用户可以通过多种网络接入互联网，包括通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)、长期演进(LongTerm Evolution，LTE)、超宽带(Ultra-Wideband，UWB)、全球微波接入互通技术(World Interoperability for Microwave Access，WiMax)、无线宽带(Wifi)、紫蜂(ZigBee)等。

由于多种网络各有短长，必将在很长时期内共同存在和发展，这就带来了终端多连接的需要，终端可以使用多连接方式同时获得多种网络的技术特点、服务覆盖范围等优势，得到更高的服务质量。另一方面，采用多连接方式，终端也可以获得更高的可接入性、更多的可用带宽等好处，从而有效地提高网络和终端的数据通信效率和性能。当用户需要同时获得几种网络特性，或是单一网络不能够满足用户的多样需求时，一个通过多个接口接入网络的终端，可以为不同的应用选择更合适的网络服务。目前市场上已经出现了大量的支持多接口的终端设备，包括笔记本电脑、智能手机等，其提供支持的无线技术也越来越多，在硬件方面保证了对多接口终端的支持。

互联网工程任务组(IETF)中的NetLMM工作组提出了基于网络的区域移动性管理PMIPv6协议，定义了移动IPv6的简单扩展，支持IPv6主机的基于网络的移动性管理，并重用移动IPv6的信令和特性。其核心功能实体包括移动接入网关(Mobility Access Gateway，MAG)和本地移动锚点(Local Mobility Anchor，LMA)。MAG和LMA共同合作来管理移动节点在同一PMIPv6管理域内的移动。LMA负责处理移动节点的路由信息，该路由信息由移动节点目前接入的MAG转接，发往移动节点以及移动节点发出的包都要经过该锚点。当一个移动节点从一个MAG移动到另外一个MAG时，新的MAG会向LMA发送代理绑定更新消息，通知LMA移动节点发生了切换，并更新移动节点(MN)当前的接入信息。

当MN具有多个网络接口时，基于现有IP网络的特性，通信对端(CN)和MN之间的通信实际上是通过分配给MN某个接口的一个IP地址来实现的，通信对端会将MN的多个接口视为完全独立的多个移动终端。这就意味着发往MN的某一接口的数据包只会被路由到该接口，而无法通过MN的其他接口接收。由此，某个连接能获得的带宽仅仅受限于相应接口所能提供的物理带宽，而无法实现多接口MN中分属于不同接口的带宽合并，这必然会导致带宽利用率的降低。

发明内容

本发明实施方式提出一种PMIPv6中的数据转发方法，以提高带宽利用率。

本发明实施方式提出一种PMIPv6中的数据转发系统，以提高带宽利用率。

本发明实施方式还提出一种本地移动锚点，以提高带宽利用率。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种代理移动互联网协议版本6(PMIPv 6)的数据转发方法，该方法包括：

本地移动锚点(LMA)将多接口移动节点(MN)的至少一个接口绑定到包含至少两个移动接入网关(MAG)的MAG集；

LMA根据预定策略从所述MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与所述多接口MN的该至少一个接口交互数据。

一种PMIPv6的数据转发系统，该系统包括LMA、至少两个MAG和多接口MN，其中：

LMA，用于将所述多接口MN的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集，并根据预定策略从所述MAG集中选择MAG以向所述多接口MN的该至少一个接口转发数据；

多接口MN，用于通过LMA选中的MAG与所述LMA交互数据。

一种本地移动锚点，包括MAG集绑定单元和MAG确定单元，其中：

MAG集绑定单元，用于将多接口MN的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集；

MAG确定单元，用于根据预定策略从所述MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与所述多接口MN的该至少一个接口交互数据。

从上述技术方案中可以看出，在本发明实施方式中，LMA将多接口移动节点MN的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集，LMA根据预定策略从MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与多接口MN的该至少一个接口交互数据。由此可见，应用本发明实施方式以后，通过LMA的调度实现了多接口MN中分属于不同接口的带宽合并，从而可以显著提高数据转发中的带宽利用率。而且，MAG本身不需要进行改动，对MN的要求也很小，因此本发明实施方式整体实现部署上简单易行。

而且，本发明实施方式中多种绑定形式的同时并存可以提供较大的灵活性，尽可能地满足不同应用场景的需要，从而具有良好的实用性和可扩展性。例如，通过合并带宽来支持需要高带宽的应用流，同时由指定接口(比如GPRS)来完成对安全性要求较高应用的支持。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的PMIPv6中的数据转发方法流程示意图；

图2为根据本发明实施方式的PMIPv6中的多接口终端附着(attachment)流程示意图；

图3为根据本发明实施方式的PMIPv6中数据转发系统结构示意图；

图4为根据本发明实施方式的本地移动锚点结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施方式对本发明实施方式再作进一步详细的说明。

在本发明实施方式中，通过在LMA处进行调度，实现对移动节点的多接口所提供带宽的充分利用。具体地，LMA通过拓展MAG代理绑定更新的方式，将原有的一个接口到一个MAG的绑定变更为到一个接口到一个MAG集合的绑定。在MAG集合中，可以将各MAG分别设置为缺省MAG和备用MAG两种类型。在需要发送数据给MN时，LMA可以基于流标识(flow ID)等多种方式从上述集合中选择适合的MAG。

图1为根据本发明实施方式的PMIPv6中的数据转发方法流程示意图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：LMA将多接口MN的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集。

在这里，LMA可以在绑定缓存条目(BCE)中将分配给该接口的家乡网络前缀(HNP)绑定到该MAG集。

具体而言，可以对BCE进行扩展，在BCE中增加新的字段(field)，用于标识该BCE条目对应的MAG数量。(举例，该新增字段可以命名为“Quantity of MAG”)。除新增的字段之外，其它字段的含义可以遵从RFC5213，其中flag indicating字段、MN-Identifier字段、HNP list字段这三个字段继续保持不变。对于BCE中与具体接口(interface)的接入情况有关的字段，可以被看作为一个属性集合。该集合在某BCE条目中出现的次数应与该条目中Quantity of MAG字段的数值相同，其中最早出现的属性集合所对应的MAG可以被视为缺省MAG(被分配给MN附着于缺省MAG的接口的HNP)，而其它MAG可以作为备用MAG。

表1为与具体接口(interface)的接入情况有关的字段示意表。如表1所示，与具体接口(interface)的接入情况有关的字段包括：

表1

1	流标识集(FIDs)
		2	MN被连接的接口的link-layer identifier
3	MAG的link-local address
		4	LMA和MAG之间双向隧道的tunnel-if-id
5	接入技术类型
		6	64-bit的时间戳

其中，流标识集(FIDs)也为新增字段，用于标识不同的业务流(flow)，可将不同的flow绑定到此MAG进行传输。当多个flow需要绑定到同一MAG时，此字段将包含多个FID。关于FID的定义方式可以有多种，本发明实施方式对此并无限定。

比如，可以通过扩展PMIPv6协议来实现业务流的区分。当终端接入到一个PMIPv6域内，启动一个新的业务流，将业务流数据包转发到对应的移动锚节点MAG上；然后MAG根据收到的数据包，生成该终端业务流的唯一标识及相应的业务流描述选项，并触发流代理绑定更新机制，发送代理绑定更新消息到LMA，其中包含的该业务流标识选项如下：

业务流标识设为0，表示该终端的第一个业务流；

PRO字段设为0，表示添加一个新的业务流绑定；

该业务流的其他属性包含在传输层描述选项和应用层描述选项中。

接着，LMA收到代理绑定消息之后，检查其中包含的各个选项，返回代理绑定确认消息给MAG(其中包含有为本次绑定分配的上下行GREKey)，同时将选项中包含的业务流绑定策略存储在该LMA的绑定缓存列表BCE中；然后，当MN路由该业务流的数据包到MAG之后，MAG检查BULE中存放的该业务流的标识和流绑定策略，获取对应的上行GRE Key，对收到的数据包进行GRE封装，并将其转发到对应的LMA。

当MN中断该业务流时，MAG再次触发流代理绑定更新机制，绑定更新消息中的业务流标识选项设置如下：

业务流标识设为0，表示该终端的第一个业务流；

PRO字段设为1，表示删除一个已有的业务流绑定；

该业务流的属性包含在传输层描述选项和应用层描述选项中。

另外，对于LMA在BCE中将分配给该接口的HNP绑定到该MAG集的实施方式可以有多种。举例，在一个实施方式中，当LMA首先接收来自该MAG集中的MAG的公共绑定更新PBU消息，然后当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。更具体地，当LMA收到PBU后，LMA首先根据PBU中包含的MN-IdentIFier在BCE中查找，如果对应于该MN-IdentIFier的BCE条目不存在，则LMA执行下列操作：

a)分配HNP给该接口；

b)创建新的BCE条目

c)新的BCE条目中的Quantity of MAG字段置为1(1表示不是一个MAG集合)；

d)LMA向MAG发送PBA消息。

在另一个实施方式中，如果存在MN-IdentIFier相同而涉及的具接口的接入情况有关的字段(不包括64-bit时间戳)相同的BCE条目，则可以遵从现有的RFC 5213进行更新操作。

在另一个实施方式中，如果存在MN-IdentIFier相同而涉及的具体接口的接入情况有关的字段不同的BCE条目，则LMA可以执行下列操作：

a)分配新的HNP并创建相应的BCE条目，其中BCE条目中Quantity ofMAG字段置为1；

b)把该PBU消息中获得的与具体接口接入相关的field集合加入已有BCE条目，该条目的Quantity of MAG字段加1，并应保持第一个被记录的MAG作为缺省MAG，而新加入的MAG作为备用MAG被保存；

c)发送包含a)中分配的新HNP和b)中涉及的已有BCE条目中记录的HNP的PBA消息。

步骤102：LMA根据预定策略从MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与所述多接口MN的该至少一个接口交互数据。

在这里，在一个实施方式中，LMA可以根据交互数据的流标识确定所述多接口MN中与该流标识所对应的接口，然后从MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。

具体地，当LMA收到目标地址为MN HNP的数据包后，首先根据该HNP在BCE中进行查找，对应条目中若存在唯一的MAG，则使用与该MAG间的双向隧道转发该数据包，如果与该HNP对应的BCE条目中Quantity ofMAG字段不为1，这意味着是一个MAG集合，则可以根据流标识选择适合的MAG，其中如果当前FID未被指定到任一MAG时，应选择主MAG，并且通过相应的PMIP隧道，为MN转发数据。

上述详细描述了根据交互数据的流标识确定接收MAG的选择策略，本领域技术人员可以意识到，本发明实施方式并不局限于此。

上面详细分析了PMIPv6的数据方法的流程，下面结合更加具体的实施方式对本发明进行阐述。

假定在PMIP域中的某个用户使用接口IF1通过MAG1从服务器上开始下载某些资源。过了一会，发现现有带宽不足，用户又插入第二块网卡IF2通过MAG2接入网络，希望能够获得更多的带宽。

此时，LMA收到目标地址为HNP1的数据包后，通过查询BCE得到相应的MAG集合{MAG1，MAG2}，把HNP1的后续数据包按照一定策略分别通过两个MAG继而两个IF转发给MN。从而，用户得到了希望获得的高带宽，及时地完成了资源的下载。

上述场景中，发往HNP2的数据包将只通过MAG2转发给MN。也就是说针对HNP 1所做的带宽合并，并不对HNP2相关的流量构成影响。这意味着在这样的应用场景下，用户通过IF1和IF2同时获取要求高带宽支持的数据流，而安全性要求高的数据流依然只通过MAG2转发到更有安全保证(比如LTE或GPRS)的IF2，从而同时满足了应用多样化的需求。

图2为根据本发明实施方式的PMIPv6中的多接口终端附着(attachment)流程示意图。

如图2所示，该方法包括：

步骤1：当MAG1检测到IF1后，发送PBU消息给LMA进行IF1的绑定。

步骤2：LMA收到MAG1发来的PBU消息后，LMA未发现对应于该MN-IdentIFier的BCE条目，于是给IF1分配HNP1，并创建新的BCE条目，其中包括MN-ID，MN-LL-ID(IF1)，HNP1以及新增的“Quantity of MAG”字段，并将“Quantity of MAG”字段置为1，表示不是MAG集。

步骤3：LMA发送PBA消息给MAG1，其中包括在步骤2中分配的HNP1，LMA与MAG1间建立双向隧道，随后发往HNP1的数据包将通过该隧道进行转发。

步骤4：类似步骤1，当MAG2检测到IF2后，发送PBU消息给LMA进行IF2的绑定。

步骤5：LMA收到MAG2发来的PBU后，LMA应根据PBU中包含的MN-IdentIFier在BCE中查找，发现存在MN-IdentIFier相同而涉及的具体interface的接入情况有关的field不同的BCE条目。因此，LMA进行如下操作：给IF2分配新的HNP2，并创建相应的BCE条目，其中Quantity of MAG字段置为1(表示不是MAG集)；并且把MAG2加入已有BCE条目作为备用MAG，该条目的Quantity of MAG字段加1(表示是MAG集)。

步骤6：类似步骤3，LMA发送包含HNP1和HNP2的PBA消息给MAG2。

步骤7：LMA和MAG2建立双向隧道，发往HNP1和HNP2均可通过该隧道转发。

此时，LMA能够同时向IF1和IF2发送HNP1相关的数据包，而只通过IF2发送与HNP2相关的数据包。这样针对MN的负载均衡和带宽合并得到支持。

基于上述分析，本发明实施方式还提出了一种PMIPv6中数据转发系统。

图3为根据本发明实施方式的PMIPv6中数据转发系统结构示意图。

如图3所示，该系统包括：LMA301、至少两个MAG302和多接口MN303，其中：

LMA301，用于将所述多接口MN303的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集，并根据预定策略从所述MAG集中选择MAG以向所述多接口MN的该至少一个接口转发数据；

多接口MN303，用于通过LMA301选中的MAG与所述LMA交互数据。

其中，LMA301，可以用于在其自身的BCE中将分配给该接口的HNP绑定到该MAG集。LMA，还可以用于接收来自该MAG集中的MAG的PBU消息，并当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。而且，LMA，还可以用于根据交互数据的流标识确定多接口MN中与该流标识所对应的接口，并从MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。

比如，在图3中，多接口节点MN303可以拥有两个接口，记为IF 1和IF2，两者分别通过MAG1和MAG2接入网络。若IF1的带宽不足以承载发送给MN的HNP1的流量，在LMA的BCE中，应将已分配给IF1的HNP1绑定到包括MAG1和MAG2的MAG集合，其中MAG1作为缺省MAG而其它MAG作为备用MAG，由LMA基于流标识在各MAG之间分配流量。对于分配给IF2的HNP2来说，由于IF2的带宽足以满足需要或基于安全等限制而不将相关流量通过多个MAG进行转发，故在BCE中仍将维护由HNP2到单一的MAG(即MAG2)的绑定。

另外，多种绑定形式的同时并存可以提供较大的灵活性，尽可能地满足不同应用场景的需要，例如，通过合并带宽来支持需要高带宽的应用流，同时由指定接口(比如GPRS)来完成对安全性要求较高应用的支持。

本发明实施方式还提出了一种本地移动锚点。

图4为根据本发明实施方式的本地移动锚点结构示意图。

如图4所示，该本地移动锚点包括MAG集绑定单元401和MAG确定单元402，其中：

MAG集绑定单元401，用于将多接口MN的至少一个接口绑定到包含至少两个MAG的MAG集；

MAG确定单元402，用于根据预定策略从所述MAG集中选择MAG，并利用所选中的MAG与所述多接口MN的该至少一个接口交互数据。

在一个实施方式中，MAG集绑定单元401，用于接收来自该MAG集中的MAG的PBU消息，并当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。

在另一个实施方式中，MAG确定单元402，用于根据交互数据的流标识确定所述多接口MN中与该流标识所对应的接口，并从所述MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。

以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明实施方式的保护范围。凡在本发明实施方式的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施方式的保护范围之内。

Claims

1.一种代理移动互联网协议版本PMIPv 6的数据转发方法，其特征在于，该方法包括：

本地移动锚点LMA将多接口移动节点MN的至少一个接口绑定到包含至少两个移动接入网关MAG的MAG集；

2.根据权利要求1所述的PMIPv6的数据转发方法，其特征在于，所述LMA将多接口MN的接口绑定到MAG集包括：

LMA在绑定缓存条目BCE中将分配给该接口的家乡网络前缀HNP绑定到该MAG集。

3.根据权利要求2所述的PMIPv6的数据转发方法，其特征在于，所述BCE中包含用于标识该BCE对应的MAG数目的字段。

4.根据权利要求2所述的PMIPv6的数据转发方法，其特征在于，所述LMA在BCE中将分配给该接口的HNP绑定到该MAG集包括：

LMA接收来自该MAG集中的MAG的公共绑定更新PBU消息；

当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。

5.根据权利要求4所述的PMIPv6的数据转发方法，其特征在于，所述新注册的接口所对应的MAG为该MAG集中的备用Mag。

6.根据权利要求1所述的PMIPv6的数据转发方法，其特征在于，所述LMA根据预定策略从MAG集中选择MAG包括：

LMA根据交互数据的流标识确定所述多接口MN中与该流标识所对应的接口；

LMA从所述MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。

7.一种PMIPv6的数据转发系统，其特征在于，该系统包括LMA、至少两个MAG和多接口MN，其中：

多接口MN，用于通过LMA选中的MAG与所述LMA交互数据。

8.根据权利要求7所述的PMIPv6的数据转发系统，其特征在于，

所述LMA，用于在BCE中将分配给该接口的HNP绑定到该MAG集。

9.根据权利要求8所述的PMIPv6的数据转发系统，其特征在于，

所述LMA，用于接收来自该MAG集中的MAG的PBU消息，并当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。

10.根据权利要求7所述的PMIPv6的数据转发系统，其特征在于，

所述LMA，用于根据交互数据的流标识确定所述多接口MN中与该流标识所对应的接口，并从所述MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。

11.一种本地移动锚点，其特征在于，该本地移动锚点包括MAG集绑定单元和MAG确定单元，其中：

12.根据权利要求11所述的本地移动锚点，其特征在于，所述MAG集绑定单元，用于接收来自该MAG集中的MAG的PBU消息，并当根据该PBU消息判定该多接口MN已经注册有其它接口时，LMA将新注册的接口所对应的MAG加入到所述MAG集。

13.根据权利要求11或12所述的本地移动锚点，其特征在于，所述MAG确定单元，用于根据交互数据的流标识确定所述多接口MN中与该流标识所对应的接口，并从所述MAG集中选择与所确定的接口相对应的MAG。