CN102273254A - 基于隧穿的移动性支持设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在异构网络中支持移动节点的移动性、而与IP版本(IPv4/IPv6)无关的基于隧穿的移动性支持方法和设备。该移动性支持设备包括负载平衡器、多个移动性支持服务器、和各自被TCP连接到所述移动性支持服务器中的每一个的多个端路由器。当从移动节点接收到隧道建立请求消息时，负载平衡器从多个移动性支持服务器中选择一个移动性支持服务器，以控制用于该移动节点的移动性服务。所选择的移动性支持服务器根据预定的准则来选择来自所述多个端路由器的一个端路由器的多个隧道端地址，以建立与移动节点的IP隧道，向端路由器转发隧道建立请求消息，并且向移动节点发送包括所选择的端路由器的隧道端地址的隧道建立响应消息。

Description

基于隧穿的移动性支持设备和方法
技术领域
以下描述涉及一种用于支持移动节点的移动性的方法和设备，且更具体地，涉及一种用以支持对异构因特网协议(IP)网络进行接入的移动节点的基于隧穿(tunneling)的移动性的方法和设备。
背景技术
当IPv4/IPv6(因特网协议版本4/6)移动节点移交到新的网络时，IPv4/IPv6移动节点断开旧的接入网络，并连接到新的接入网络，以进行通信。移交处理中的延迟在非无缝服务中可能导致实时服务的中断。移交处理中的这种延迟也发生在移动IPv6(MIPv6)中。在MIPv6中，如果移动节点检测到新的接入点，则执行层2(L2)移交，并然后执行层3(L3)移交，移交处理中的延迟是不可避免的。
为了减少MIPv6中的移交延迟，IETF(因特网工程任务组)已经提出了一种用于MIPv6的快速移交(FMIPv6)。FMIPv6在层2移交以前执行层3移交，由此使移交延迟最小化。然而，由于FMIPv6需要对数据业务进行缓冲以及与归属代理的信号发送，所以用于支持FMUPv6的移动节点的复杂度增加。此外，在FMIPv6中，接入路由器仅支持IPv6。然而，由于IPv6和IPv4网络仍然并存，所以也需要支持IPv4。
为了支持移交、以在包括IPv6和IPv4网络的异构网络中提供无缝服务，已经提出了一种包括IPv6移动性支持服务器的移动性支持系统。更具体地，具有多个无线接口的IPv6移动节点通过每个接口来建立L2协议，并且建立与移动性支持服务器的有效隧道和备用隧道。在此情况下，移动节点通过有效隧道来进行通信，并且当移动到另一网络时，激活备用信道，以保持执行通信。在此情况下，已经执行了与新网络的L2协定，并使用了已知的L3信息，由此减少了用于L2和L3移交的时间段。
然而，由于每个移动节点建立与移动性支持系统中的移动性支持服务器的有效和备用隧道，所以可能在移动性支持服务器上施加大量的负载。相应地，移动性支持系统可能无法以灵活的方式来处置增加数目的订户移动节点。更具体地，增加数目的订户移动节点可能在隧道建立和管理方面导致移动性支持服务器上的负担增加。此外，限制了移动性支持服务器数目或容量的立即增加。另外，增加数目的订户移动节点可能导致移动性支持服务器要处理增加数量的消息或数据，导致了在移动性支持服务器上施加的增加的负担。
发明内容
技术问题
以下描述涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其以灵活和高效的方法来处置用于在异构网络中支持移交的基于隧穿的移动性支持系统中的订户移动节点的数目改变。
以下描述还涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其使由于增加数目的订户移动节点而施加在移动性支持服务器上的负担最小化，并且高效地在包括在移动支持设备中的多个移动性支持服务器上分布负担。
以下描述还涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其在移交期间向移动节点提供无缝服务。
技术方案
以下描述涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其以灵活和高效的方法来处置在异构网络中支持移交的基于隧穿的移动性支持系统中的订户移动节点的数目的改变。
以下描述还涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其使由于增加数目的订户移动节点而施加在移动性支持服务器上的负担最小化，并且高效地在包括在移动支持设备中的多个移动性支持服务器上分布负担。
以下描述还涉及一种基于隧穿的移动性支持方法和设备，其在移交期间向移动节点提供无缝服务。
在一个普通方面中，为移动性支持服务器提供了一种基于隧穿的移动性支持方法，所述移动性支持服务器使得移动节点能够当从当前接入网络移动到不同的接入网络时进行无缝通信。更具体地，当从移动节点接收到用于请求IP隧道建立的隧道建立请求消息时，移动性支持服务器可以从多个端路由器(end router)选择一个端路由器以及所选择的端路由器的隧道端地址，并且向所述端路由器转发所述隧道建立请求消息。当从该端路由器接收到对于该隧道建立请求消息的响应时，该移动性支持服务器可以向移动节点转发包括所选择的隧道端地址的隧道建立响应消息。移动节点的示例可包括IPv4移动节点、IPv6移动节点或IPv4/IPv6移动节点。如果移动节点尝试在IPv4网络上利用IPv6地址来进行通信，则该移动性支持服务器可以在移动节点和端路由器之间建立IPv4上的IPv6(IPv6-over-IPv4)隧道。如果该移动节点尝试在IPv6网络上利用IPv6地址来进行通信，则该移动性支持服务器可以在该移动节点和该端路由器之间建立IPv6上的IPv6隧道。如果该移动节点尝试在IPv6网络上利用IPv4地址来进行通信，则该移动性支持服务器可以在该移动节点和该端路由器之间建立IPv6上的IPv4隧道。
在另一普通方面中，为移动性支持设备提供了一种基于隧穿的移动性支持方法，所述移动性支持设备支持在多个IP网络上进行接入的移动节点的移动性。更具体地，当从移动节点接收到用于请求IP隧道建立的隧道建立请求消息，该移动性支持设备可以从多个移动性支持服务器中选择一个移动性支持服务器，以控制该移动性支持设备中用于该移动节点的移动性服务。可以由该移动性支持设备中的负载平衡器来选择移动性支持服务器。所选择的移动性支持服务器可以从多个端路由器中选择一个端路由器，以建立与移动性支持设备中的移动节点的IP隧道，并且选择所选择端路由器的隧道端地址。移动性支持服务器可以向移动节点发送包括该端路由器的所选择的隧道端地址的隧道建立响应消息。
在又一普通方面中，提供了一种基于隧穿的移动性支持设备，所述移动性支持设备支持在多个IP网络上进行接入的移动节点的移动性。该基于隧穿的移动性支持设备可以包括至少一个移动性支持服务器和多个端路由器，并且还包括负载平衡器。当从移动节点接收到IP隧道建立请求时，移动性支持服务器可以从多个TCP连接的端路由器中选择一个端路由器，以建立与该移动节点的IP隧道，并且选择所选择的端路由器的隧道端地址。该移动性支持服务器可以向移动节点发送端路由器的所选择的隧道端地址。当从移动性支持服务器接收到隧道建立请求消息时，该端路由器可以在数据面(data plane)上建立与移动节点的IP隧道。
当存在多个移动性支持服务器时，可需要该负载平衡器。该负载平衡器可以从该移动节点接收IP隧道建立请求，响应于该隧道建立请求而从所述多个移动性支持服务器中选择一个移动性支持服务器，并且向所选择的移动性支持服务器转发该隧道建立请求消息。
有益效果
移动性支持设备包括移动性支持服务器和端路由器，以共享用于提供移动性服务的功能，由此减少了在移动性支持服务器上施加的负担。具体地，该端路由器可以为了移动性支持服务器而管理与移动节点建立的隧道，或向相对(correspondent)节点传送数据。
此外，除了该移动性支持服务器和所述端路由器之外，该移动性支持设备还包括负载平衡器。当由于移动性支持服务的增加数目的订户而导致需要移动性支持服务器的增加容量时，为所述移动性支持服务器来将配置该负载平衡器，以共享用于提供移动性支持服务的其任务，由此便于添加移动性支持服务器。相应地，可能确保无缝的移动性支持服务，并且提供更加可靠的移动性支持服务。
附图说明
图1是图示了由用以支持移动节点的基于隧穿的移动性的示范方法和系统所支持的移动性服务的示例的视图。
图2是图示了移动性支持终端如何通过图1中的移动性支持系统来与相对节点进行通信的视图。
图3是图示了包括示范的基于隧穿的移动性支持设备的示范移动性支持系统的视图。
图4是图示了其中移动性支持服务器选择用于做出了隧道建立请求的移动节点的合适端路由器并且选择该端路由器的一个合适的隧道端IP地址的处理的流程图。
图5是图示了其中移动节点建立与移动性支持设备的端路由器的有效和备用隧道并且通过有效隧道来获取相对节点的地址信息的处理的分组流程图。
图6是图示了包括示范的基于隧穿的移动性支持设备的示范移动性支持系统的视图。
图7是图示了在图6中的移动性支持设备中包括的每个移动性支持服务器的操作或处理机制的流程图。
图8是图示了图6中的移动性支持设备中的每个端路由器用于管理移动性支持服务器的机制的流程图。
图9是图示了在图6中的移动性支持设备中包括的端路由器和移动性支持服务器之间的协议处理的视图。
图10是图示了其中在示范移动性支持设备中包括的示范移动性支持服务器处理与移动性支持服务器进行TCP连接的端路由器的处理的视图。
具体实施方式
提供详细描述，以帮助读者增进对在这里描述的方法、设备和/或系统的综合理解。相应地，将向本领域的普通技术人员建议在这里描述的系统、设备、和/或方法的各种改变、修改、和等效物。同样，省略了公知的功能和构造的描述，以增加清楚性和简洁性。
首先，将描述由用以支持移动节点的基于隧穿的移动性的示范方法和系统所支持的移动性服务。
图1是图示了由用以支持移动节点的基于隧穿的移动性的示范方法和系统所支持的移动性服务的示例的视图。虽然图1图示了从Wi-Fi网络行进到WiBro网络的移动节点(MN)10，但是当前示例并不限于此情况。在图1中，附图标记22和24表示了到Wi-Fi网络和WiBro网络的网关或路由器。
参考图1，移动节点10在IP网络核心上建立有效隧道和备有隧道。备用隧道指的是被保留用于如下有效隧道的临时或替代隧道，即在移动节点10被移动时、由于弱信号或遮蔽(blanket)区域而导致对于服务不可用的有效隧道。移动节点10可以是IPv4移动节点和/或IPv6移动节点(在下文中，称为IPv4/6移动节点)。移动节点10可以接入包括Wi-Fi网络和WiBro网络的异构网络，并且支持不同类型的网络之中的移动性。移动节点10也被称为移动性支持终端。在下文中，除非相反地指明，否则移动节点是指移动性支持IPv6移动节点。
从Wi-Fi网络行进到WiBro网络的移动性支持终端10通过Wi-Fi接口来建立有效隧道，并且通过WiBro接口来建立备用隧道。对于移动性支持终端10通过其来建立有效隧道和备用隧道的接口的类型不存在限制。例如，可以通过服务质量、服务费用或用户的选取来确定用于移动性支持终端10的有效隧道或备用隧道的接口类型。
将结合图1来更详细地描述基于隧穿的移动性支持服务。当移动性支持终端10在图1所示的箭头的方向中移动时，由移动性支持终端10在Wi-Fi网络上经由有效隧道而接收的信号可能变弱。在此情况下，移动性支持终端10可以在Wi-Fi网络上向移动性支持服务器30通知它将通过备用隧道来保持通信。移动性支持服务器10然后可以将备用隧道改变到有效隧道，并继续在WiBro网络上进行通信。在此情况下，由于移动性支持终端10已经进行了用于WiBro网络的L2关联，并已经建立了IP隧道，所以可能使移交延迟最小化。尽管在图1中未示出，但是当在执行移交时、将备用隧道改变到有效隧道之后，移动性支持终端10在不同的接入网络(例如，诸如Wi-Fi网络或3GPP之类的移动通信网络)上建立另一备用隧道，以准备从WiBro网络的移交。
根据移动性服务，尽管移动性支持终端10接入了除了当前接入的网络之外的网络，但是移动性支持终端10可以从移动性支持服务器30接收无缝服务。例如，当移动性支持终端10正在与连接到移动性支持服务器30的装置40(诸如，接入另一网络的网关41、服务服务器42或相对节点(CN)43)进行通信时，移动性支持终端10可以借助于基于隧穿的移动性服务来在不同的接入网络上继续进行与装置40的无缝通信。
图2是图示了移动性支持终端10如何通过图1中的移动性支持系统来与相对节点43进行通信的视图。在图2中，假设了移动性支持终端10和相对节点43在IPv4网络(CoA，转交地址)上以IPv6(HoA，归属地址)来彼此通信。在图2中，没有示出由图1中的附图标记22和24标示的网关或路由器，并且没有示出备用隧道，这是因为它没有用于进行中的通信。附图标记52和54可以是其上建立了有效隧道的无线接入网络的附着点(POA)。例如，POA可以是Wi-Fi网络上的接入点(AP)或WiBro无线电接入站(RAS)。
参考图2，移动节点(MN)10产生包括了要发送到相对节点(CN)43的数据的第一IPv6分组(A)，并且通过第一有效隧道来传送第一IPv6分组。如上所述，由于移动节点10和相对节点43在IPv4上的IPv6网络上进行通信，所以第一IPv6分组(A)包括数据、包括了关于被设置为目的地的相对节点43的信息的IPv6报头(IPv6 CN)、和包括了关于被设置为目的地的IPv4服务器的信息以使用IPv4网络的IPv4报头(IPv4服务器)。移动节点30通过第一有效隧道来接收第二IPv6分组(B)。第二IPv6分组(B)具有以下格式，其中当第一IPv6分组(A)穿过IPv4网络时，从第一IPv6分组(A)中去除IPv4报头。移动性支持服务器30生成第三IPv6分组(C)，并且通过第二有效隧道来将它发送到相对节点43。由于还在IPv4网络上将第三IPv6分组(C)发送到相对节点43，所以第三IPv6分组(C)具有其中将IPv4报头(IPv4 CN)添加到第二IPv6分组(B)的格式。
图3是图示了包括示范的基于隧穿的移动性支持设备的示范移动性支持系统的视图。
参考图3，移动性支持设备130包括移动性支持服务器132和多个端路由器134a和134b。端路由器134a和134b中的每一个建立与移动节点110a、110b和110c之一的一对IP隧道(即，有效隧道和备用隧道)。基于移动节点110a、110b和110c之一(例如，移动节点110a)的请求，移动性支持服务器132选择端路由器134a和134b之一(例如，第一端路由器134a)，以建立与移动节点110a的IP隧道。第一移动节点110a获取隧道端地址，以生成到所选择的第一端路由器134a的隧道，并且建立与第一端路由器134a的有效隧道和备用隧道。
移动节点110a、110b和110c中的每一个是移动性支持终端，其支持多个接口并支持所述接口之间的IPv6移动性。移动节点110a、110b或110c从移动性支持服务器132获取端路由器134a和134b之一的隧道端IP地址。移动节点110a、110b或110c使用所获取的隧道端IP地址、通过两个接口来建立与端路由器的一对IP隧道。该对IP隧道根据预定的准则而用作有效和备用隧道。该IP隧道可以(但不限于)是IPv6-IPv4隧道。
可以将端路由器134a和134b中的每一个配置(但不限于)为处理IPv4和IPv6数据两者的双堆栈路由器。基于移动性支持服务器132的请求，端路由器134a或134b建立与已经请求了隧道建立的移动节点110a、110b或110c的一对IP隧道(例如，IPv6-IPv4隧道)，并且通过所建立的隧道来与移动节点110a、110b或110c来进行通信。端路由器134a和134b可以通过传送控制协议(TCP)来进行IPv6通信，以与移动性支持服务器132交换IPv4/IPv6消息(例如，隧道建立请求/答复消息)。当初始地连接到移动性支持服务器132时，端路由器134a和134b可以根据预定的过程来向移动性支持服务器132注册。端路由器134a和134b可以在注册时或者在注册之后以规则或不规则的间隔来向移动性支持服务器132发送关于当前建立的隧道的数目和/或可用隧道的数目的信息。
例如，端路由器134a和134b可以确定服务隧道的类型(例如，IPv4上的IPv4隧道、IPv4上的IPv6隧道等)，准备TCP连接的建立，传送和接收内部事件，与移动性支持服务器交换消息，或设置数据面上的隧道信息。
将移动性支持服务器132配置为支持异构接口之间的移动节点110a、110b和110c的移动性。响应于来自移动节点110a、110b和110c之一的隧道建立请求，移动性支持服务器132根据预定的准则来选择端路由器134a和134b之一。移动性支持服务器132向该移动节点和所选择的端路由器发送信息，使得可以在该移动节点和所选择的端路由器之间建立IP隧道(即，有效和备用隧道)。还将移动性支持服务器132配置为用作用于维护、管理、终结或切换所建立的隧道的控制服务器。
如果当增加移动节点的数目时、将新的端路由器添加到移动性支持设备130，则移动性支持服务器132注册新的端路由器。移动性支持服务器132存储关于新端路由器的信息，并且以规则和/或不规则的间隔来有规律地监视关于所有已注册的端路由器的状态信息。
例如，移动性支持服务器132可以确定端路由器，建立与端路由器的TCP连接，与端路由器交换消息，选择端路由器，选择端路由器的隧道端地址，或建立/删除/维持/切换到端路由器的隧道。
当从移动节点接收到隧道建立请求时，移动性支持服务器基于预定的准则(例如，服务隧道、隧道的数目、具有最低业务负载的端路由器、地址前缀和/或随机选取)来选择端路由器，以建立与移动节点的IP隧道。端路由器可以拥有多个隧道端IP地址。在此情况下，移动性支持服务器可以考虑到控制服务器来选择合适的端路由器，并且选择所选择的端路由器的一个合适的隧道端IP地址。
图4是图示了其中移动性支持服务器选择用于做出了隧道建立请求的移动节点的合适端路由器并且选择该端路由器的一个合适的隧道端IP地址的处理的流程图。
参考图4，移动性支持服务器从移动节点接收隧道建立请求消息(操作1)。隧道建立请求消息包括与要建立的隧道相关联的、由移动节点请求的特定条件(例如，隧道的类型)。移动性支持服务器选择满足了所请求的条件(例如，支持所请求的隧道类型)的所注册的端路由器之一(操作2)。在此情况下，移动性支持服务器可以考虑到每个端路由器的隧道总数、可用性(业务量)、或前缀来选择合适的端路由器。在所选择的端路由器的多个隧道端地址之中，考虑到当前通过每个隧道端地址而建立的隧道的数目来为移动节点选择隧道端地址(操作3)。一旦选择了隧道端地址，对应的端路由器通过所选择的隧道端路由器来建立用于移动节点的IP隧道(操作4)。同时，对应的端路由器向移动节点发送包括了所选择的隧道端地址的隧道建立响应消息。移动节点可以使用该隧道端地址来建立到端路由器的IP隧道。
图5是图示了以下处理的分组流程图，其中在图3中的移动性支持系统中，移动节点110a建立与移动性支持设备130的第一端路由器134a的有效和备用隧道，并且通过有效隧道来与相对节点进行通信。由于可以将图5所示的用于建立有效隧道的处理应用于建立备用隧道的处理，所以现在将仅仅描述其中第一移动节点110a建立与第一端路由器134a的有效隧道的处理。在图5中，分组流程图图示了IPv6移动节点使用IPv4网络。以IPv4/IPv6来将第一端路由器134a连接到移动性支持服务器132。移动性支持服务器132可以是IPv4/IPv6双堆栈服务器。
参考图5，第一移动节点110a在IPv4通信中向移动性支持服务器132发送隧道建立请求消息(操作11)。隧道建立请求消息可以具有以下格式，其中指定移动性支持服务器132为目的地的IPv4报头被添加到关于隧道建立请求(例如，包括了有关要建立的隧道的特定条件的隧道建立请求)的信息。
在从第一移动节点110a接收到隧道建立请求消息之后，移动性支持服务器132根据预定的准则来选择端路由器134a和134b之一(例如，第一端路由器134a)，并且向所选择的第一端路由器134a发送隧道建立请求消息(操作12)。如果所选择的端路由器134a拥有多个隧道端地址(如参考图4所描述的)，移动性支持服务器132可以选择一个合适的隧道端地址，并且向所选择的端路由器134a发送隧道建立请求消息。
在接收到隧道建立请求消息之后，所选择的第一端路由器134a通过所选择的隧道端地址来生成用于第一移动节点110a的IP隧道。响应于该隧道建立请求消息，第一端路由器134a向移动性支持服务器132发送隧道建立响应消息(操作13)。移动性支持服务器132在IPv4通信中向第一移动节点110a发送隧道建立响应消息(操作14)。隧道建立响应消息也可以具有以下格式，其中指定第一移动节点110a为目的地的IPv4报头被添加到关于隧道建立响应的消息。隧道建立响应消息包括所选择的第一端路由器134a的所选择的隧道端地址，例如IPv4地址。第一端路由器134a的IPv4地址用于使第一移动节点110a建立与第一端路由器134a的IP隧道。尽管在图5中未示出，但是第一移动节点110a使用所接收的IPv4地址来建立与第一端路由器134a的IP隧道。
第一移动节点110a发送关于相对节点的信息请求消息(操作15)。通过所建立的IP隧道来向第一端路由器134a首先发送信息请求消息。信息请求消息可以具有以下格式，所述格式包括指示了相对节点信息请求的消息、将移动性支持服务器132指定为最后的目的地的IPv6报头(IPv6服务器)、和将第一端路由器134a指定为目的地的IPv4报头(IPv4路由器)。第一端路由器134a参考在信息请求消息的IPv6报头中包含的目的地，以向移动性支持服务器132发送信息请求消息(操作16)。信息请求消息包括指示了相对节点信息请求的消息和将移动性支持服务器132指定为目的地的IPv6报头(IPv6服务器)。
移动性支持服务器132向第一端路由器134a发送包括了所请求的相对节点的地址的信息请求响应消息(操作17)。信息请求响应消息包括对于信息请求的响应和将第一移动节点110a指定为目的地的IPv6报头(IPv6报头移动节点)。第一端路由器134通过所建立的IP隧道来转发信息请求响应消息(操作18)。由于使用了用于IPv6报头移动节点的隧道，所以信息请求响应消息还包括被添加到从移动性支持服务器130接收的信息请求响应消息的、将第一移动节点110a指定为目的地的IPv4报头。
在建立了与第一端路由器134a的IP隧道和获取了相对节点的地址信息之后，第一移动节点110a通过所建立的IP隧道(有效隧道、或移交时所激活的备用隧道)来向第一端路由器134a发送要转发到相对节点的消息。第一端路由器134a通过与相对节点建立的另一IP隧道来向相对节点转发从第一移动节点110a接收的消息。
图6是图示了包括示范的基于隧穿的移动性支持设备的示范移动性支持系统的视图。随着订户的数目增加，移动性支持设备230可以以主动和灵活的方式来扩展其容量。现在，将与参考图3而描述的示例相比来详细地描述当前示例。
参考图6，移动性支持设备230包括多个移动性支持服务器232a、232b和232c以及多个端路由器234a、234b和234c。可以将移动性支持服务器232a、232b和232c中的每一个以及端路由器234a、234b和234c中的每一个配置为在服务器群(farm)IPv4/IPv6网络中彼此通信。在当前的示例中，可以根据已预订了移动支持服务的订户的数目或容量来动态地扩展端路由器234a、234b和234c的数目以及移动性支持服务器232a、232b和232c的数目。
移动性支持服务器230还包括负载平衡器236。该负载平衡器236适于调整移动性支持服务器232a、232b和232c之间的负载。当从移动节点110接收到隧道建立请求消息时，负载平衡器236选择移动性支持服务器232a、232b和232c之一，以基于支持了负载均衡的预定算法(诸如，循环算法或散列(hash)算法)来向移动节点10提供移动性服务。相应地，当从移动节点110接收到隧道建立请求消息时，负载平衡器236向所选择的移动性支持服务器(例如，第二移动性支持服务器232b)转发隧道建立请求消息。可以与已经参考图5而描述的操作12到14相似地执行用于建立IP隧道的剩余操作。
更具体地，移动节点210向负载平衡器236发送隧道建立请求消息(操作21)。负载平衡器236向根据预定准则而选择的移动性支持服务器(例如，第二移动性支持服务器232b)转发隧道建立请求消息(操作22)。在从负载平衡器236接收到隧道建立请求消息之后，第二移动性支持服务器232b基于预定的准则(诸如，可用隧道的数目、业务量、地址前缀或随机选取)来选择当前注册的端路由器234a、234b和234c之一(或者，如果端路由器拥有多个隧道端地址，则选择隧道端地址)，并且向所选择的端路由器(例如，第一端路由器234a)转发隧道建立请求消息(操作23)。第一端路由器234a生成隧道，并且向移动性支持服务器232b通知隧道生成结果(操作24)。隧道支持服务器232b向移动节点210发送对于隧道建立请求消息的响应(即，隧道建立响应消息)(操作25)。隧道建立响应消息包括要建立的IP隧道的端地址，即所选择的端路由器的隧道端地址。在接收到隧道建立响应消息之后，移动节点210建立到在所接收的消息中包含的IP隧道的端地址的IP隧道。
图7是图示了在图6中的移动性支持设备230中包括的移动性支持服务器232a、232b和232c中的每一个的操作或处理机制的流程图。
参考图7，操作101是移动性支持服务器注册关于端路由器的信息的处理，以及操作102是移动性支持服务器管理关于端路由器的信息的处理。更具体地，如果移动性支持服务器接收到用于添加端路由器的命令，则相应地，移动性支持服务器附加地注册端路由器(操作101)。用于添加端路由器的命令可以(但不限于)是由操作员输入的信号。移动性支持服务器管理和存储关于可以与其通信的端路由器的信息(操作102)。该信息用于使移动性支持服务器选择和管理端路由器(和隧道端地址)，诸如由每个对应端路由器拥有的隧道端地址的列表或通过每个隧道端地址而建立的隧道的数目。可以以规则或不规则的间隔或通过请求来从每个端路由器传送该信息。
操作103到107图示了用于支持端路由器和移动节点之间的隧道建立过程的、移动性支持服务器中的处理或机制。移动性支持服务器接收隧道建立请求消息(操作103)。隧道建立请求消息可以(但不限于)是从负载平衡器(参见图6)接收的消息。移动性支持服务器基于预定的准则来选择端路由器之一，以对所接收的隧道建立请求消息进行响应(操作104)。在操作104中，如果所选择的端路由器拥有多个隧道端地址，则移动性支持服务器可以选择隧道端地址之一。移动性支持服务器可以例如基于由端路由器使用的隧道的数目、隧道的可用性(例如，业务量)、前缀和/或随机选取、或其组合来选择端路由器(或隧道端地址)。另外，移动性支持服务器可以基于隧道的类型(例如，IPv4上的IPv4、IPv4上的IPv6、IPv6上的IPv4或IPv6上的IPv6)来选择端路由器(或隧道端地址)。可以由操作员来确定选择准则。
移动性支持服务器向所选择的端路由器发送隧道建立请求消息(操作105)。端路由器接收隧道建立请求消息，并且建立用于移动节点的IP隧道。移动性支持服务器从端路由器接收隧道建立响应消息(操作106)，并且向移动节点转发该隧道建立响应消息(操作107)。该隧道建立响应消息包括端路由器的IP地址，即IP隧道的端地址。该IP地址用于使移动节点建立与端路由器的IP隧道。
图8是图示了图6中的移动性支持设备230中的端路由器234a、234b和234c中的每一个用于管理移动性支持服务器的机制的流程图。如上所述，端路由器以TCP来与移动性支持服务器进行通信，并且考虑到TCP而用作服务器。
参考图8，端路由器准备TCP连接(操作201)。如果移动性支持服务器做出TCP连接，则端路由器注册该移动性支持服务器(操作202)。在此情况下，端路由器可以在所共享的存储器中存储关于移动性支持服务器的信息，以执行该注册操作。端路由器通知新移动性支持服务器已经注册的消息接收功能(诸如，接收线程)和消息发送功能(诸如，发送线程)。在此情况下，由于消息接收功能和消息发送功能在同一处理器中以线程来进行工作，所以端路由器可以使用事件信号来通知该消息接收功能和该消息发送功能。
在被通知已经注册了新的移动性支持服务器之后，当必要时，该消息接收功能和该消息发送功能可以从所共享的存储器中获取关于所注册的移动性支持服务器的信息，并且在传送或接收时使用该信息。更具体地，当从移动性支持服务器接收到隧道建立请求消息时，该消息接收功能处理所接收的消息，并将隧道信息插入到要用于隧穿的数据面中(操作204)。为此操作，该消息接收功能(即，接收线程)需要关于所注册的移动性支持服务器的信息，以从该移动性支持服务器接收消息。该消息发送功能(即，发送线程)使用关于所注册的移动性支持服务器的信息，以发送隧道建立请求响应消息或用于向移动性支持服务器通知其状态的消息，例如保持有效(Keep Alive)消息。
除非实时地通知了新移动性支持服务器的注册，否则该消息接收功能将不从移动性支持服务器接收消息，并且该消息发送功能将不向移动性支持服务器发送消息或者不实时地发送消息。例如，如果端路由器与利用该端路由器而注册的单一移动性支持服务器进行通信，则端路由器根据TCP/IP机制而仅仅等待从所注册的移动性支持服务器接收消息。除非端路由器识别出已经添加了新的移动性支持服务器，否则该消息接收功能不可以从新移动性支持服务器接收消息，这是由于该消息不是来自所注册的移动性支持服务器。作为结果，该消息接收功能保持等待仅来自所注册的移动性支持服务器的消息。如果该消息接收功能如在上述示例中一样接收到事件信号，则端路由器的消息接收功能可以准备从新移动性支持服务器接收消息。
图9是图示了在图6中的移动性支持设备230中包括的端路由器234a、234b或234c和移动性支持服务器232a、232b或232c之间的协议处理的视图。
端路由器通过端路由器的操作员来设置诸如隧道端地址和所支持的隧道类型之类的信息(操作301)。例如，隧道端地址可以是(IPv4上的IPv4或IPv4上的IPv6隧道中的)隧道端IPv4地址。端路由器可以拥有多个隧道端地址。隧道类型信息例如可以是IPv4上的IPv4、IPv4上的IPv6、IPv6上的IPv4或IPv6上的IPv6。移动性支持服务器设置其自身的IP地址(操作302)。例如，如果移动性支持服务器是IPv4/IPv6双堆栈服务器，则它设置IPv4和IPv6地址两者。
端路由器等待TCP连接请求信号(操作303)。同时，如果端路由器从移动性支持服务器接收到TCP连接请求信号(操作304)，则端路由器通过在所共享的存储器等中存储关于移动性支持服务器的信息来执行注册过程(操作305)。一旦完成了该注册，端路由器就发送事件信号，以向其自身的发送和接收线程通知完成的注册，并且向移动性支持服务器通知完成的注册(操作306)。
移动性支持服务器向端路由器发送用于请求隧道端地址信息的消息(操作307)。作为响应，端路由器向移动性支持服务器发送包括了隧道端地址信息的隧道端地址响应消息(操作308)。移动性支持服务器注册端路由器的所接收的隧道端地址(操作309)。一旦在端路由器和移动性支持服务器之间完成了该注册过程，端路由器和移动性支持服务器两者就准备向彼此提供服务。端路由器和移动性支持服务器以规则的间隔来彼此交换保持有效(KeepAlive)消息，或当必要时，保持监视彼此的状态(操作310)。
在从移动节点或负载平衡器接收到隧道建立请求消息之后，移动性支持服务器向端路由器转发隧道建立请求消息，并且向端路由器发送隧道切换请求消息和/或隧道删除请求消息(操作311)。在从移动性支持服务器接收到隧道建立/删除/切换请求消息之后，端路由器建立与移动节点的新隧道，或者删除或切换所建立的隧道(操作312)。即，移动性支持服务器通过建立、切换或删除移动节点和端路由器之间的IP隧道来管理IPv6路由。端路由器向移动性支持服务器发送隧道建立/删除/切换响应消息(操作313)。
当必要时，移动性支持服务器被关断，或者向端路由器发送TCP连接关闭(Connection Close)消息(操作314)。在从移动性支持服务器接收到TCP连接关闭消息之后，端路由器取消移动性支持服务器的注册。在此情况下，端路由器可以发送事件信号，以向发送和接收线程通知已经取消了移动性支持服务器的注册。
表1示出了在图9中的协议处理中在端路由器和移动性支持服务器之间交换的消息。在表1中，仅仅为了说明性目的而指定了消息。
表1
[表1]
[表格]
Figure BPA00001213027300141
Figure BPA00001213027300151
参考表1，将端路由器和移动性支持服务器之间的通信中的消息分类为隧道相关消息、两重性相关消息、查询相关消息和通知相关消息。隧道相关消息与移动节点和端路由器之间的隧道的建立/管理/删除/切换相关。隧道相关消息的示例包括保持有效消息、服务器注册消息、隧道端请求消息、隧道端响应消息、隧道操作请求消息、隧道操作响应消息、和隧道删除所有消息。两重性相关消息与有效和备用隧道相关。两重性相关消息的示例是TGW(隧道网关)角色消息。查询相关消息的示例包括TGW查询请求消息和TGW查询响应消息。通知相关消息的示例是TGW通知消息。
表2示出了可以在表1中的消息中包括的元素。更具体地，所述元素是对象的类型。表1中的消息可以是基于对象的消息，其包括表2中的一个或多个对象。应理解，表格中的每个消息还可以包括在该消息中共同包括的公共报头。
表2示出了对象的18个类型，其仅仅是说明性的。可以将每个对象配置为包括具有被共同包括的对象报头的唯一信息。
表2
[表2]
[表格]
  保持有效对象(Keep Alive Obj.)  0×01
  发送者对象(Sender Obj.)  0×02
  xGMIP对象(xGMIP Obj.)   0×03
  TGW对象(TGW Obj.)   0×04
  隧道对象(Tunnel Obj.)   0×05
  TGW角色对象(TGW Role Obj.)   0×06
  隧道操作确认对象(Tunnel Oper.Ack Obj.)   0×07
  隧道计数查询对象(Tunnel Count Query Obj.)   0×08
  隧道计数响应对象(Tunnel Count Response Obj.)   0×09
  隧道信息查询对象(Tunnel Info.Query Obj.)   0×10
  隧道信息响应对象(Tunnel Info.Response Obj.)   0×11
  TGW吞吐量查询对象(TGW Through Put Query Obj.)   0×12
  TGW吞吐量响应对象(TGW Through Put Response Obj.)   0×13
  隧道吞吐量查询对象(Tunnel Through Put Query Obj.)   0×14
  隧道吞吐量响应对象(Tunnel Through Put Response Obj.)   0×15
  TGW隧道完全通知对象(TGW Tunnel Full Noti.Obj.)   0×16
  TGW暂停通知对象(TGW Suspended Noti.Obj.)   0×17
  TGW服务重启对象(TGW Service Restart Obj.)   0×18
图10是图示了其中在示范移动性支持设备中包括的示范移动性支持服务器处理与移动性支持服务器进行TCP连接的端路由器的处理的视图。
参考图10，如果在移动性支持服务器和端路由器之间进行初始TCP连接，则移动性支持服务器将端路由器设置为初始(INIT)状态(操作401)。移动性支持服务器向端路由器发送服务器注册请求(Server Register Request)消息，并且将端路由器改变到发送(SENT)状态(操作402)。移动性支持服务器可以向端路由器发送不同类型的请求消息，并将端路由器改变到发送状态。在发送状态或将被描述的打开(OPEN)状态时，移动性支持服务器可以从端路由器接收隧道端地址修改(Tunnel End Address Modify)消息或隧道端地址通知(Tunnel End Address Notify)消息。
在发送状态时，移动性支持服务器向端路由器发送隧道端地址请求(Tunnel End Address Request)消息，并且作为响应而接收包括了隧道端地址的隧道端地址响应(Tunnel End Address Response)消息。在此情况下，移动性支持服务器将端路由器设置为打开状态(操作403)。打开状态指示了可以通过端路由器来提供基于隧穿的移动性支持服务。当接收到隧道端地址删除请求(Tunnel End Address Delete Request)消息时，移动性支持服务器将端路由器设置为关闭(CLOSE)状态(操作404)。
上面已经描述了几个示范实施例。然而，将理解可以做出各种修改。例如，如果以不同的顺序来执行所描述的技术、和/或如果以不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置、或电路中的组件、和/或通过其他组件或其等效物来替换或补充所述组件，则可以实现适当的结果。相应地，其他实现处于以下权利要求的范围内。
产业适用性
可以将本发明应用于用于支持移动节点在异构IP网络上的移动性的移动性支持服务以及用于该移动性支持服务的网络系统。

Claims (20)

1.一种用于移动性支持服务器的基于隧穿的移动性支持方法，该移动性支持服务器支持具有用于在多个因特网协议(IP)网络上进行接入的能力的移动节点的移动性，该方法包括：
从移动节点接收用于请求建立IP隧道的隧道建立请求消息；
向从多个端路由器之中选择的端路由器转发所述隧道建立请求消息；以及
当从所选择的端路由器接收到对于该隧道建立请求消息的响应时，向移动节点发送包括所选择的端路由器的隧道端地址的隧道建立响应消息。
2.根据权利要求1的基于隧穿的移动性支持方法，其中该隧道建立请求消息包括指示了移动节点请求的IP隧道的类型的隧道类型信息，以建立移动节点，并且从支持由该隧道类型信息指示的IP隧道类型的端路由器之中选择端路由器。
3.根据权利要求1的基于隧穿的移动性支持方法，包括进行到所述多个端路由器中的每一个的传送控制协议(TCP)连接，并且基于每个端路由器的隧道的数目、可用性和前缀中的至少一个来从所述多个端路由器中选择一个端路由器。
4.根据权利要求3的基于隧穿的移动性支持方法，其中所选择的端路由器具有多个隧道端地址，并且其中选择端路由器之一的步骤还包括基于要针对每个隧道端地址建立的IP隧道的数目来选择隧道端地址之一。
5.根据权利要求1的基于隧穿的移动性支持方法，其中允许向除了所述端路由器之外的另一端路由器进行附加的TCP连接。
6.根据权利要求5的基于隧穿的移动性支持方法，还包括进行到该另一端路由器的另一TCP连接，向该另一端路由器发送注册请求消息，使得所述另一端路由器能够注册移动性支持服务器，并且从所述另一端路由器接收隧道端地址。
7.根据权利要求1的基于隧穿的移动性支持方法，还包括从每个端路由器接收包括当前状态信息的消息。
8.一种用于移动性支持设备的基于隧穿的移动性支持方法，该移动性支持设备支持具有在多个因特网协议(IP)网络上进行接入的能力的移动节点的移动性，该方法包括：
从移动节点接收用于请求建立IP隧道的隧道建立请求消息；
响应于该隧道建立请求消息，从多个移动性支持服务器中选择一个移动性支持服务器，以控制用于在该移动性支持设备中包括的移动节点的移动性服务；
由所选择的移动性支持服务器来选择来自端路由器的一个端路由器的端IP隧道，以建立与在移动性支持设备中包括的移动节点的IP隧道；以及
向移动节点发送包括所选择的端路由器的隧道端地址的隧道建立响应消息。
9.根据权利要求8的基于隧穿的移动性支持方法，其中由在该移动性支持设备中包括的负载平衡器来选择该移动性支持服务器。
10.根据权利要求9的基于隧穿的移动性支持方法，其中由所述负载平衡器从移动节点接收隧道建立请求消息，并且所述负载平衡器向根据预定的算法而从所述多个移动性支持服务器中选择的一个移动性支持服务器转发所述隧道建立请求消息。
11.根据权利要求10的基于隧穿的移动性支持方法，其中所述负载平衡器被配置为使用循环算法或散列算法来选择移动性支持服务器。
12.根据权利要求10的基于隧穿的移动性支持方法，其中所选择的移动性支持服务器从被TCP连接到移动性支持服务器的多个端路由器中选择一个端路由器，向所选择的端路由器转发隧道建立请求消息，并且当从所选择的端路由器接收到对于隧道建立请求消息的响应时，向移动节点发送包括所选择的端路由器的隧道端地址的隧道建立响应消息。
13.根据权利要求12的基于隧穿的移动性支持方法，其中所选择的移动性支持服务器基于每个端路由器的隧道的数目、可用性和前缀中的至少一个来从所述多个端路由器中选择一个端路由器。
14.根据权利要求13的基于隧穿的移动性支持方法，
其中所选择的端路由器具有多个隧道端地址，并且其中所选择的移动性支持服务器还在选择该端路由器之后基于要针对每个隧道端地址建立的IP隧道的数目来从所述多个隧道端地址中选择一个隧道端地址。
15.根据权利要求12的基于隧穿的移动性支持方法，其中所述移动性支持设备允许除了所述端路由器之外添加另一端路由器。
16.根据权利要求12的基于隧穿的移动性支持方法，其中所述移动性支持服务器中的每一个从每个端路由器接收包括当前状态信息的消息。
17.一种用于支持具有在多个因特网协议(IP)网络上进行接入的能力的移动节点的移动性的基于隧穿的移动性支持设备，包括：
一个或多个移动性支持服务器，用于如果从移动节点请求IP隧道建立，则选择从多个TCP连接的端路由器中选择的端路由器的隧道端地址，以建立与移动节点的IP隧道，并且向移动节点转发端路由器的所选择的隧道端地址；以及
所述多个端路由器，用于如果从移动性支持服务器接收到隧道建立请求消息，则在数据面上通过所选择的隧道端地址来建立与移动节点的IP隧道。
18.根据权利要求17的基于隧穿的移动性支持设备，包括多个移动性支持服务器，并且还包括负载平衡器，用于从移动节点接收隧道建立请求消息，当接收到该隧道建立请求消息时、从多个移动性支持服务器中选择一个移动性支持服务器，并且向所选择的移动性支持服务器转发所述隧道建立请求消息。
19.根据权利要求18的基于隧穿的移动性支持设备，其中所述负载平衡器被配置为使用循环算法或散列算法来选择移动性支持服务器。
20.根据权利要求17的基于隧穿的移动性支持设备，其中所述移动性支持设备基于每个端路由器的隧道的数目、可用性和前缀中的至少一个来选择来自所述多个端路由器中的一个端路由器的隧道端地址。
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