CN102868991B - 报文转发路径管理方法、系统及网元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种报文转发路径管理方法、网元和系统，该方法包括：第一移动接入网关(MAG)向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；映射服务器接收地址查询请求，查询绑定缓存表，获取CN的节点信息对应的CN的移动接入网关信息，CN的移动接入网关信息指向第二MAG；映射服务器直接向所述第一MAG发送地址查询应答消息，或向第二MAG转发地址查询请求后，第二MAG向第一MAG发送地址查询应答消息，其中携带CN的移动接入网关信息；第一MAG接收地址查询应答消息。本发明报文转发路径管理方法、网元和系统通过两个MAG之间的报文转发通道解决了因LAM造成的流量转发瓶颈的问题。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种报文转发路径管理方法、系统及网元(包括移动接入网关(MAG)和映射服务器)。
背景技术
PMIPv6协议为基于网络的移动性管理协议，移动节点(MN)不需要参与任何与IP移动相关的信令流程，网络中的移动实体会跟踪移动节点的移动并且发起移动信令过程以及设置必需的路由状态。PMIPv6域中的核心功能实体是本地移动锚点(LMA)和移动接入网关MAG，本地移动锚点负责维持移动节点的可达性状态并且移动节点的家乡网络前缀逻辑上锚接在LMA上，LMA会接受代理移动IPv6域内或域外的任何节点发送到移动节点的任何分组。移动接入网关负责管理MN移动性相关的信令，跟踪移动节点在接入网络中的移动，接收由移动节点发送到对端节点的任何分组并且通过双向隧道发送到本地移动锚点。
如图1，为PMIPv6中MN和CN之间的数据传输路径，MN附着在MAG1上，CN附着在MAG2上。MN发往CN的报文首先到达MAG1，MAG1对报文进行隧道封装，通过MAG1和LMA之间的隧道将报文发送给LMA，LMA进行解封装，并对报文进行重新封装，通过LMA和MAG2之间的隧道发送给MAG2，MAG2进行解封装后转发给CN，CN发往MN的报文通过同样的方式进行转发。
采用上述方法，MN和CN之间的数据始终需要通过固定锚点LMA进行转发，数据传输路径不是最优路径，并且报文传输过程中需要经过LMA的解封装和二次重新封装的处理，引起较大的数据传输时延和丢包。尤其当网络趋于扁平化并且数据量较大时，LMA成为流量转发的瓶颈，容易产生单点故障问题，影响了LMA的可扩展性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种报文转发路径管理方法、网元和系统，以解决LAM成为流量转发瓶颈的问题。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种报文转发路径管理方法，该方法包括：
第一移动接入网关(MAG)向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；
所述映射服务器接收所述地址查询请求，查询绑定缓存表，获取所述CN的节点信息对应的所述CN的移动接入网关信息，所述CN的移动接入网关信息指向第二MAG；
所述映射服务器直接向所述第一MAG发送地址查询应答消息，或向第二MAG转发所述地址查询请求后，所述第二MAG向所述第一MAG发送地址查询应答消息，所述查询应答消息中携带所述CN的移动接入网关信息；
所述第一MAG接收所述地址查询应答消息。
进一步地，所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收并缓存移动节点(MN)发送的所述首报文；所述第一MAG建立到第二MAG的第一传输隧道，并通过所述第一传输隧道进行所述首报文转发。
进一步地，所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收移动节点(MN)发送的首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的家乡地址；所述地址查询请求中还携带所述首报文；所述映射服务器查询所述CN的移动接入网关信息后，直接向所述第二MAG转发所述首报文或通过所述地址查询消息向所述第二MAG转发所述首报文。
进一步地，所述地址查询请求还携带所述MN的节点信息和移动接入网关信息；所述第二MAG接收所述地址查询请求消息后，根据所述MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
进一步地，所述第一MAG接收所述地址查询应答消息后，该方法还包括：所述第一MAG保存所述CN的节点信息与移动接入网关信息的映射关系；所述第一MAG根据所述映射关系将接收的首报文封装外层隧道地址后转发，封装后的首报文的外层源地址为所述MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。
更进一步地，所述第二MAG接收所述封装后的首报文后，根据其中的MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
进一步地，所述绑定缓存表中包括若干个绑定缓存表项，所述绑定缓存表项是所述对应的MN注册时生成的，所述MN注册的流程包括：
所述MN向附着的MAG发送路由器请求消息，请求获取家乡网络前缀；
所述MAG收到所述路由器请求消息后，向所述映射服务器发送代理绑定更新消息；
所述映射服务器收到所述代理绑定更新消息后，为所述MN分配家乡网络前缀，并创建绑定缓存表项保存保存的绑定关系为所述MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系；
所述映射服务器向所述MAG回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给所述MN的家乡网络前缀；
移动接入网关收到代理绑定确认消息后，发送路由器通告消息给所述MN，消息中包含映射服务器分配给所述MN的家乡网络前缀以及MN用来进行地址配置的相关参数；
所述MN收到路由器通告消息后，配置生成家乡地址。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种移动接入网关(MAG)，作为移动节点(MN)对应的移动节点MAG时，该MAG包括：
查询请求发送模块，用于向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；
查询应答接收模块，用于接收地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息。
进一步地，所述MAG还包括：
传输隧道建立模块，作为移动节点MAG时，用于根据所述地址查询应答消息中的CN的移动接入网关信息，建立到所述CN对应的对端节点MAG的第一传输隧道；
报文缓存模块，作为移动节点MAG时，用于在所述第一传输隧道建立前，缓存接收的首报文；
所述报文转发模块，作为移动节点MAG时，在所述第一传输隧道建立后进行所述首报文转发。
进一步地，所述地址查询请求中还携带移动节点(MN)的节点信息和移动接入网关信息；作为CN对应的对端节点MAG，该MAG还包括：
查询请求接收模块，用于接收映射服务器发送的地址查询请求；
查询应答发送模块，用于根据所述地址查询请求中的MN的、移动接入网关信息向所述MN对应的移动节点MAG发送地址查询应答消息。
进一步地，所述地址查询应答消息是所述映射服务器或对端节点MAG发送的，所述MAG还包括映射关系维护模块，作为移动节点MAG时：
所述映射关系维护模块用于根据所述地址查询应答消息保存所述CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系；
所述报文转发模块，还用于在转发前对所述首报文封装外层隧道地址，封装的外层源地址为所述MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。
进一步地，作为对端节点MAG时：
所述传输隧道建立模块，还用于根据所述地址查询请求中的MN的移动接入网关信息，建立到所述MN对应的移动节点MAG的第二传输隧道；所述映射关系维护模块，还用于根据所述地址查询请求保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种映射服务器，所述映射服务器包括：
查询请求接收模块，用于接收移动节点对应的移动节点MAG发送的地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；
绑定关系维护模块，用于保存绑定关系，包括所述CN的节点与移动接入网关信息的绑定关系；
绑定关系查询模块，用于查询保存的绑定关系，获取所述对端节点的家乡节点对应的所述CN的移动接入网关信息；
查询请求处理模块，用于向所述移动节点MAG发送地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息；或，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述CN对应的对端节点MAG转发所述地址查询请求。
进一步地，所述地址查询请求中还携带首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的节点信息。
进一步地，所述映射服务器还包括报文转发模块，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述对端节点MAG转发所述首报文。
进一步地，所述映射服务器还包括：
代理绑定更新消息接收模块，用于接收移动节点(MN)移动接入网关(MAG)发送的代理绑定更新消息；
家乡网络前缀分配模块，用于为所述MN分配家乡网络前缀；
代理绑定确认消息发送模块，用于向移动节点MAG回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给所述MN的家乡网络前缀；
所述绑定关系维护模块保存的绑定关系是根据分配的家乡网络前缀及所述代理绑定更新消息保存的所述MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种报文转发路径管理系统，该系统包括如上所述的移动接入网关(MAG)和映射服务器。
本发明报文转发路径管理方法、网元和系统通过移动节点(MN)附着的移动接入网关(MAG)查询对端节点(CN)的移动接入网关信息，从而通过两个移动接入网关实现MN和CN之间的报文转发，解决因LMA造成的流量转发瓶颈问题。
附图说明
图1为代理移动IPv6报文转发路径图；
图2为本发明实施例提供的报文转发系统结构图；
图3为本发明实施例1提供的移动节点注册流程图
图4为本发明实施例2中提供的报文转发方法流程图；
图5为本发明实施例3中提供的报文转发方法流程图；
图6为本发明实施例4中提供的报文转发方法流程图；
图7本发明实施例5中提供的报文转发方法流程图；
图8为本发明报文转发路径管理方法的示意图；
图9至图11为本发明移动接入网关实施例的模块结构示意图；
图12-14为本发明映射服务器实施例的模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式作详细描述。
本发明实施例应用在移动节点(MN)和对端节点(CN)附着在不同的移动接入网关下的场景，代理移动IPv6协议提供了MN和CN附着在同一个移动接入网关时的路由优化机制。
参见图2，为本发明实施例提供的报文转发系统结构图，其中：
200，本发明中的映射服务器是一个控制面的实体，接收来自移动接入网关的代理绑定更新消息，保存移动节点家乡网络前缀和代理转交地址的映射关系；为移动节点分配家乡网络前缀；接收来自移动接入网关的地址查询请求消息，根据消息中是否携带首报文进行相应处理；向发送地址查询请求消息的移动接入网关发送地址查询应答消息。
201，第一移动接入网关接收移动节点发往对端节点的首报文，向映射服务器发送地址查询消息，查询对端节点的代理转交地址。移动接入网关根据获取的对端节点的代理转交地址对MN和CN之间的数据转发路径进行优化。
所述地址查询消息分两种情况进行构造：
携带首报文，第一移动接入网关不需要存储首报文，映射服务器收到携带首报文的地址查询消息后，对首报文进行下一步转发；
不携带首报文，第一移动接入网关需要存储首报文，并利用从映射服务器查询到的转交地址对存储的首报文进行隧道封装后发送给第二移动接入网关。
本发明通过引入映射服务器，采用控制平面与承载平面相分离的平面结构，实现移动性管理。控制面映射服务器负责移动节点的注册和位置管理，相当于一个位置数据库；承载面移动接入网关通过向映射服务器进行位置查询，传输移动节点和通信节点之间的数据包。提供一个具有高效数据传输效率、充分的网络利用率、良好的可扩展性和健壮性的移动性管理机制。
需要说明的是，本发明中所说的节点信息，是用于表明是哪一个移动节点或对端节点的信息，可以是移动节点或对端节点的标识(ID)、家乡地址或家乡网络前缀，还可以是其中的两个信息的组合或三个信息；本发明所说的移动接入网关信息是用于表明哪一个MAG是移动节点或对端节点附着的MAG的信息，可以是MAG的地址，也可以是MAG为移动节点(MN)和对端节点(CN)分配的代理转交地址(CoA)，还可以是MAG的地址和CoA的组合。节点信息具体采用什么信息表示，移动接入网关信息具体采用什么信息表示，均由具体应用场景或相应网元可能得到的信息决定，此非本发明重点，本发明对此不做限定，实施例中的具体描述仅为示意，不应作为对本发明的限制。
本发明报文转发路径管理方法，如图8所示，该方法包括：
步骤801：第一移动接入网关(MAG)向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；
如前所述，所述节点信息是标识(ID)、家乡地址和/或家乡网络前缀，具体携带哪个或哪些信息作为节点信息，以能根据该查询请求中的节点信息查找到映射服务器中保存的具体的绑定关系为准；
步骤802：所述映射服务器接收所述地址查询请求，查询绑定缓存表，获取所述CN的移动接入网关信息，所述CN的移动接入网关信息指向第二MAG；
步骤803：所述映射服务器直接向所述第一MAG发送地址查询应答消息，或向第二MAG转发所述地址查询请求后，所述第二MAG向所述第一MAG发送地址查询应答消息，所述查询应答消息中携带所述CN的移动接入网关信息；
所述CN的移动接入网关信息是第二MAG的地址或第二MAG为所述CN分配的代理转交地址；
步骤804：所述第一MAG接收所述地址查询应答消息。
以上步骤01至04主要关注第一MAG如何得到对端节点的代理转交地址的过程。
可选地，所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收并缓存移动节点(MN)发送的所述首报文；所述第一MAG建立到第二MAG的第一传输隧道，并通过所述第一传输隧道进行所述首报文转发。具体参见实施例2和实施例3。
可选地，所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收移动节点(MN)发送的首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的家乡地址；所述地址查询请求中还携带所述首报文；所述映射服务器查询所述CN的代理转交地址后，直接向所述第二MAG转发所述首报文或通过所述地址查询消息向所述第二MAG转发所述首报文。具体参见实施例4和实施例5。
可选地，所述地址查询请求还携带所述MN的节点信息和移动接入网关信息，所述移动接入网关信息为第一MAG的地址，或所述第一MAG为所述MN分配的代理转交地址；所述第二MAG接收所述地址查询请求消息后，根据所述MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。具体参见实施例3和实施例5。
进一步地，所述第一MAG接收所述地址查询应答消息后，该方法还包括：所述第一MAG保存所述CN的节点信息与移动接入网关信息的映射关系；所述第一MAG根据所述映射关系将接收的首报文封装外层隧道地址后转发，封装后的首报文的外层源地址为所述MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。具体参见实施例2、3。
可选地，所述第二MAG接收所述封装后的首报文后，根据其中的MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。具体参见实施例2及实施例4。
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本发明中，映射服务器中的绑定缓存表包括若干个绑定缓存表项，所述绑定缓存表项是所述对应的MN注册时生成的。如图3所示，为本发明实施例1提供的移动节点注册流程。包括以下步骤：
步骤300，MN附着到移动接入网关时，移动接入网关将获取到MN-ID，从AAA服务器获取该MN的配置文件，根据配置文件对MN进行鉴权操作，判断是否能为MN提供移动性管理服务。
步骤301，MN向附着的移动接入网关发送路由器请求消息，请求获取当前访问网络的前缀(即家乡网络前缀)信息，以配置MN的IP地址(即家乡地址)，请求消息中携带MN的标识(ID)。
可理解地，步骤301与步骤302无严格的先后顺序，可以在MN附着后的任意时刻发送路由器请求消息。
步骤302，移动接入网关对MN鉴权通过后，构造代理绑定更新消息(PBU，ProxyBinding Update)发送给映射服务器，为MN在映射服务器上进行注册，代理绑定更新消息中携带MN的标识(ID)、移动接入网关的地址以及该移动接入网关为MN分配的代理转交地址(CoA)。
步骤303，映射服务器收到代理绑定更新消息后，为MN分配家乡网络前缀，并创建绑定缓存表项(BCE：Binding Cache Entry，BCE)保存MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系。
步骤304，映射服务器向移动接入网关回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给MN的家乡网络前缀。
步骤305，移动接入网关收到代理绑定确认消息后，为MN创建绑定更新列表(Binding Update List，BUL)记录MN所发送的绑定更新消息的相关信息。并发送路由器通告消息给MN，消息中包含映射服务器分配给移动节点的家乡网络前缀以及MN用来进行地址配置的相关参数。
步骤306，移动节点收到路由器通告消息后，根据消息中指示的配置模式，即有状态或无状态地址配置模式来配置它的接口地址，地址配置成功后，MN获得源自家乡网络前缀的家乡地址。
本发明上述实施例通过移动接入网关为移动节点在映射服务器上进行注册，映射服务器为移动节点分配家乡网络前缀，移动节点据此配置家乡地址。映射服务器通过存储本管理域所有移动节点的位置信息，以便不同的移动节点相互通讯时进行位置查询。
以上实施例中映射服务器保存的是家乡网络前缀和代理转交地址之间的绑定关系，MN注册的目的在于，在映射服务器中保存MN的节点信息和移动接入网关信息的绑定关系。可替换地，除家乡网络前缀外，映射服务器还可将PBU消息中携带MN的标识(ID)作为绑定关系中的节点信息，或由MN将配置成功的家乡地址反馈给映射服务器后作为绑定关系中的节点信息，相应的，除代理转交地址外，映射服务器还可将PBU消息中携带的移动接入网关的地址作为绑定关系中的移动接入网关信息。
本发明的实施例提供几种报文转发的方法，以优化MN和CN之间的数据转发路径，首报文转发过后，后续数据包直接通过MAG之间的隧道进行转发。
实施例2
在该实施例中，第一移动接入网关(也即移动节点附着的MAG，本发明中也成为移动节点MAG)存储移动节点发往对端节点的首报文；通过向映射服务器发送地址查询消息获取对端节点的代理转交地址(该代理转交地址指向对端节点附着的MAG，该MAG也成为对端节点MAG)，查询消息中携带对端节点的节点信息；根据查询结果建立第一移动接入网关到第二移动接入网关的传输隧道；通过建立好的隧道将存储的首报文发送给第二移动接入网关，最后转发给对端节点。后续报文直接通过移动接入网关之间的隧道进行转发。
具体地，如图4所示，本发明实施例2提供的报文转发方法流程图，包括以下步骤：
步骤400，移动节点MN向对端节点CN发送首报文。
首报文的目的地址是CN的家乡地址(HoA)，源地址是MN的家乡地址。
步骤401，第一移动接入网关收到首报文后以CN的节点信息为索引查询映射路由表获取CN的移动接入网关信息(可以是代理转交地址(Proxy-CoA)，也可以是第二移动接入网关的地址，图示中以Proxy-CoA为例进行示意，以下实施例同)，若未命中，则缓存首报文。
具体地，第一移动接入网关以HoA为索引还是以HNP为索引查询，需要根据映射路由表的保存的具体内容而定，本发明对此不做限定。
步骤402，第一移动接入网关向映射服务器发送地址查询请求消息查询CN的代理转交地址，查询请求消息中携带CN的节点信息，具体可以是家乡地址(HoA)或家乡网络前缀(HNP)，图中以HNP为例进行示意，以下实施例同。
步骤403，映射服务器收到地址查询请求消息后，以CN的家乡网络前缀为索引查询BCE获取CN的代理转交地址，映射服务器向第一移动接入网关发送地址查询应答消息，消息中携带CN的代理转交地址。
步骤404，创建映射路由表。第一移动接入网关接收映射服务器的地址查询应答消息后，提取CN的代理转交地址，在本地建立映射路由表，保存CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第一移动接入网关原有的绑定更新列表中。
步骤405，建立隧道。第一移动接入网关根据CN的代理转交地址建立到第二移动接入网关的单向隧道(本发明中也成为第一传输隧道)。
步骤406，发送首报文。第一移动接入网关根据建立的映射路由表对在步骤401中存储的首报文进行隧道封装：外层IP头的源地址为MN的移动接入网关信息(如为代理转交地址，或第一移动接入网关的地址)，目的地址为CN的移动接入网关信息(如代理转交地址或第二MAG的地址)；内层IP头的源地址为MN的节点信息，目的地址为CN的节点信息。第一移动接入网关将封装好的首报文发送给第二移动接入网关。
步骤407，第二移动接入网关接收第一移动接入网关通过隧道发送的首报文，学习MN的节点信息和移动接入网关信息，在本地建立映射路由表，保存MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第二移动接入网关原有的绑定更新列表中。
步骤408，第二移动接入网关剥离报文的外层隧道头，将首报文转发给CN。
步骤409，第二移动接入网关根据学习到的MN的代理转交地址建立到第一移动接入网关的单向隧道(结合步骤405中已建立的单向隧道(本发明中也成为第一传输隧道)，第一移动接入网关和第二移动接入网关之间的双向隧道建立成功)。
步骤410至步骤412，后续报文转发。在上述步骤中，第一移动接入网关建立的映射路由表中保存了CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系；第二移动接入网关建立的映射路由表中保存了MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系；第一移动接入网关和第二移动接入网关之间建立起了双向隧道。MN和CN之间的后续数据报文通过移动接入网关之间的双向隧道进行转发：即数据报文到达各自的移动接入网关后，首先根据报文的目的地址查找本地映射路由表，然后根据查找得到的目的地址对应的移动接入网关信息对报文进行隧道封装，并通过隧道将封装好的报文发送到对方的移动接入网关，最后移动接入网关对报文进行解封装后转发给对端节点。
本发明上述实施例通过移动接入网关存储首报文，从映射服务器获取对端节点的移动接入网关信息，对首报文进行封装后发送到对端移动接入网关，避免了PMIPv6中需要穿越固定锚点带来的报文传输时延，缩短了转发路径，提高了通讯效率。移动接入网关通过创建映射路由表优化了MN和CN之间后续数据报文的转发路径。
实施例3
在该实施例中，第一移动接入网关存储移动节点发往对端节点的首报文；通过向映射服务器发送地址查询消息获取对端节点的代理转交地址，查询消息中携带对端节点的节点信息，以及MN的节点信息、MN的移动接入网关信息；根据查询结果建立第一移动接入网关到第二移动接入网关的传输隧道；通过建立好的隧道将存储的首报文发送给第二移动接入网关，最后转发给对端节点。后续报文直接通过移动接入网关之间的隧道进行转发。
如图5所示，为本发明实施例3提供的报文转发方法流程图。包括以下步骤：
步骤500，移动节点MN向对端节点CN发送首报文。
首报文的目的地址是CN的家乡地址，源地址是MN的家乡地址。
步骤501，第一移动接入网关收到首报文后以CN的家乡信息为索引查询映射路由表获取CN的代理转交地址，若未命中，第一移动接入网关存储首报文。
步骤502，第一移动接入网关向映射服务器发送地址查询请求消息查询CN的代理转交地址，查询请求消息中携带CN的节点信息、MN的节点信息和移动接入网关信息。
步骤503，映射服务器收到地址查询请求消息后，以CN的家乡网络前缀为索引查询BCE获取CN的代理转交地址，将该消息转发给第二移动接入网关。
步骤504，第二移动接入网关收到地址查询请求消息后，提取消息中MN的节点信息和移动接入网关信息，并建立映射路由表，保存MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第二移动接入网关原有的绑定更新列表中。
步骤505，建立隧道。建立到第一移动接入网关的单向隧道，
步骤506，第二移动接入网关向第一移动接入网关返回地址查询应答消息，消息中携带CN的代理转交地址。
步骤507，创建映射路由表。第一移动接入网关接收第二移动接入网关的地址查询应答消息后，提取CN的移动接入网关信息，在本地建立映射路由表，保存CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第一移动接入网关原有的绑定更新列表中。
步骤508，建立隧道。第一移动接入网关根据CN的移动接入网关信息建立到第二移动接入网关的单向隧道(结合步骤505中已建立的单向隧道，第一移动接入网关和第二移动接入网关之间的双向隧道建立成功)。
步骤509，第一移动接入网关根据建立的映射路由表对在步骤501中存储的首报文进行隧道封装：外层IP头的源地址为MN的移动接入网关信息，目的地址为CN的移动接入网关信息；内层IP头的源地址为MN的家乡地址，目的地址为CN的家乡地址。第一移动接入网关将封装好的首报文发送给第二移动接入网关。
步骤510，第二移动接入网关接收第一移动接入网关通过隧道发送的首报文后，剥离该数据包的外层隧道头，将首报文转发给CN。
步骤511至步骤513同步骤410至步骤412，不再赘述。
本发明上述实施例通过移动接入网关存储首报文，从对端移动接入网关获取对端节点的移动接入网关信息，对首报文进行封装后发送到对端移动接入网关，避免了PMIPv6中需要穿越固定锚点带来的报文传输时延，缩短了转发路径，提高了通讯效率。移动接入网关通过创建映射路由表优化了MN和CN之间后续数据报文的转发路径。
实施例4
在该实施例中，第一移动接入网关接收移动节点发往对端节点的首报文；通过向映射服务器发送地址查询消息获取对端节点的代理转交地址，查询消息中携带对端节点的家乡信息，以及首报文；映射服务器从查询报文中提取首报文，发送给第二移动接入网关，最后转发给对端节点。后续报文直接通过移动接入网关之间的隧道进行转发。
如图6所示本发明实施例4提供的报文转发方法流程图包括以下步骤：
步骤600，移动节点MN向对端节点CN发送首报文。
首报文的目的地址是CN的家乡地址，源地址是MN的家乡地址。
步骤601，第一移动接入网关收到首报文后以CN的家乡信息为索引查询映射路由表获取CN的代理转交地址，未命中，第一移动接入网关向映射服务器发送地址查询请求消息，消息中携带首报文和CN的家乡信息。
步骤602，映射服务器收到地址查询请求消息后，以CN的家乡网络前缀为索引查询BCE获取CN的代理转交地址，并提取消息中的首报文转发给第二移动接入网关。
步骤603，第二移动接入网关接收从映射服务器转发过来的首报文，转发给CN。
步骤604，映射服务器执行步骤602的同时，向第一移动接入网关发送地址查询应答消息，消息中携带CN的代理转交地址。
步骤605，创建映射路由表、建立隧道。第一移动接入网关接收映射服务器的地址查询应答消息后，提取CN的代理转交地址，在本地建立映射路由表，保存CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第一移动接入网关原有的绑定更新列表中；第一移动接入网关根据CN的代理转交地址建立到第二移动接入网关的单向隧道。
步骤606至步骤608，第一移动接入网关到第二移动接入网关的隧道建立起来后，MN发往CN的后续数据包通过隧道进行转发。第二移动接入网关接收到第一移动接入网关通过隧道转发过来的数据包后，学习MN的节点信息和移动接入网关信息，建立映射路由表，保存MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
步骤609，第二移动接入网关根据学习到的MN的代理转交地址建立到第一移动接入网关的单向隧道(结合步骤605中已建立的单向隧道，第一移动接入网关和第二移动接入网关之间的双向隧道建立成功)。
步骤610至步骤612同步骤410至步骤412，不再赘述。
本发明上述实施例通过在地址查询请求消息中携带首报文，映射服务器从消息中提取首报文进行转发，并向发送地址查询请求消息的移动接入网关回应地址查询应答消息以便建立移动接入网关之间的隧道，MN和CN的后续数据包通过隧道进行转发，避免了PMIPv6中需要穿越固定锚点带来的报文传输时延，缩短了转发路径，提高了通讯效率。
实施例5
该实施例5中，第一移动接入网关接收移动节点发往对端节点的首报文；通过向映射服务器发送地址查询消息获取对端节点的转交地址，查询消息中携带对端节点的节点信息、MN的节点信息和移动接入网关信息、首报文；映射服务器将查询消息转发给第二移动接入网关；第二移动接入网关提取首报文发送给对端节点。后续报文直接通过移动接入网关之间的隧道进行转发。
如图7所示，为本发明实施例5提供的报文转发方法流程图。包括以下步骤：
步骤700，移动节点MN向对端节点CN发送首报文。
首报文的目的地址是CN的家乡地址，源地址是MN的家乡地址。
步骤701，第一移动接入网关收到首报文后以CN的家乡信息为索引查询映射路由表获取CN的代理转交地址，未命中，第一移动接入网关向映射服务器发送地址查询请求消息，消息中携带首报文、CN的家乡网信息、MN的节点信息和移动接入网关信息。
步骤702，映射服务器收到地址查询请求消息后，以CN的家乡网络前缀为索引查询BCE获取CN的代理转交地址，将该消息转发给第二移动接入网关。
步骤703，转发首报文，创建映射路由表。第二移动接入网关收到地址查询请求消息后：
提取消息中的首报文，转发给CN。
提取消息中MN的节点信息和移动接入网关信息地址，在本地建立映射路由表，保存MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第二移动接入网关原有的绑定更新列表中。
步骤704，建立隧道。第二移动接入网关根据MN的移动接入网关信息，建立到第一移动接入网关的单向隧道。
步骤705，第二移动接入网关向第一移动接入网关发送地址查询应答消息，消息中携带CN的移动接入网关信息。
步骤706，创建映射路由表、建立隧道。第一移动接入网关接收第二移动接入网关的地址查询应答消息后，提取CN的移动接入网关信息，在本地建立映射路由表，保存CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系，该映射关系也可以保存在第一移动接入网关原有的绑定更新列表中；第一移动接入网关根据CN的代理转交地址建立到第二移动接入网关的单向隧道(结合步骤704中已建立的单向隧道，第一移动接入网关和第二移动接入网关之间的双向隧道建立成功)。
步骤707至步骤709同步骤410至步骤412，不再赘述。
本发明上述实施例通过在地址查询请求消息中携带首报文，移动接入网关从消息中提取首报文进行转发，并向发送地址查询请求消息的移动接入网关回应地址查询应答消息以便建立移动接入网关之间的隧道，MN和CN的后续数据包通过隧道进行转发，避免了PMIPv6中需要穿越固定锚点带来的报文传输时延，缩短了转发路径，提高了通讯效率。
对应于前述方法实施例，以下对本发明移动接入网关(MAG)的与本发明特别相关的功能模块进行说明。
如图9所示，MAG作为移动节点(MN)对应的移动节点MAG(即前述第一MAG)时，与本发明特别相关地，该MAG包括：
查询请求发送模块，用于向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息，所述节点信息为CN的标识、家乡地址或家乡网络前缀；
查询应答接收模块，用于接收地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息，所述移动接入网关信息为对端节点MAG的地址或对端节点为所述CN分配的代理转交地址。
可选地，与实施例2、3相对应，如图10所示，在图9所示的MAG的基础上，所述MAG还包括：
传输隧道建立模块，作为移动节点MAG时，用于根据所述地址查询应答消息中的CN的移动接入网关信息，建立到所述CN对应的对端节点MAG的第一传输隧道；
报文缓存模块，作为移动节点MAG时，用于在所述第一传输隧道建立前，缓存接收的首报文；
所述报文转发模块，作为移动节点MAG时，在所述第一传输隧道建立后进行所述首报文转发。
可选地，与前述实施例3和实施例5相对应，所述地址查询请求中还携带移动节点(MN)的节点信息和移动接入网关信息，所述MN的移动接入网关信息为移动节点MAG的地址，或所述移动节点MAG为所述MN分配的代理转交地址；如图11所示，在图9所示的MAG的基础上，所述MAG作为CN对应的对端节点MAG时，还包括：
查询请求接收模块，用于接收映射服务器发送的地址查询请求；
查询应答发送模块，用于根据所述地址查询请求中的MN的移动接入网关信息向所述MN对应的移动节点MAG发送地址查询应答消息。
进一步地，对应于实施例2至3，所述地址查询应答消息是所述映射服务器或对端节点MAG发送的，在图10所示的MAG的基础上，所述MAG还包括映射关系维护模块，作为移动节点MAG时，用于根据所述地址查询应答消息保存所述CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系；所述报文转发模块，还用于在转发前对所述首报文封装外层隧道地址，封装的外层源地址为所述MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。
可选地，与前述实施例3和实施例5相对应，作为对端节点MAG时：
所述传输隧道建立模块，还用于根据所述地址查询请求中的MN的移动接入网关信息，建立到所述MN对应的移动节点MAG的第二传输隧道；所述映射关系维护模块，还用于根据所述地址查询请求保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
以下对本发明映射服务器的与本发明特别相关的功能模块进行说明。
如图12所示，与本发明特别相关第，本发明映射服务器包括：
查询请求接收模块，用于接收移动节点对应的移动节点MAG发送的地址查询请求，其中携带对端节点(CN)的节点信息；
绑定关系维护模块，用于保存绑定关系，包括所述CN的节点信息与移动接入网关信息的绑定关系；
绑定关系查询模块，用于查询保存的绑定关系，获取所述对端节点的节点信息对应的移动接入网关信息；
查询请求处理模块，用于向所述移动节点MAG发送地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息；或，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述CN对应的对端节点MAG转发所述地址查询请求。
可选地，对应于前述实施例4、5，所述地址查询请求中还携带首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的节点信息。
特别地，对应前述实施例4，如图13所示，在图12所示的映射服务器的基础上，所述映射服务器还包括报文转发模块，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述对端节点MAG转发所述首报文。
对应实施例1，如图14所示，在图12所示的映射服务器的基础上，所述映射服务器还包括：
代理绑定更新消息接收模块，用于接收移动节点(MN)移动接入网关(MAG)发送的代理绑定更新消息；
家乡网络前缀分配模块，用于为所述MN分配家乡网络前缀；
代理绑定确认消息发送模块，用于向移动节点MAG回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给所述MN的家乡网络前缀；
所述绑定关系维护模块中保存的绑定关系是根据分配的家乡网络前缀及所述代理绑定更新消息确定的所述MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系。
另外，本发明还提供了一种报文转发路径管理系统，该系统包括如前所述的移动接入网关(MAG)和映射服务器。
一般地，家乡网络前缀就是家乡地址的前64位。鉴于家乡网络前缀和家乡地址之间这种特殊对应关系，知道家乡地址的网元(如映射服务器或MAG)可推知相应的家乡网络前缀。
本发明实施例提供的技术方案，相比于现有技术具有以下优点：通过向映射服务器查询对端节点的移动接入网关信息，报文不需要通过固定锚点进行转发，从而优化了数据转发路径，减小了数据传输时延。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
Claims (17)
1.一种报文转发路径管理方法，其特征在于，该方法包括：
第一移动接入网关MAG向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点CN的节点信息；
所述映射服务器接收所述地址查询请求，查询绑定缓存表，获取所述CN的节点信息对应的所述CN的移动接入网关信息，所述CN的移动接入网关信息指向第二MAG；
所述映射服务器直接向所述第一MAG发送地址查询应答消息，或向第二MAG转发所述地址查询请求后，所述第二MAG向所述第一MAG发送地址查询应答消息，所述查询应答消息中携带所述CN的移动接入网关信息；
所述第一MAG接收所述地址查询应答消息；
其中，所述映射服务器仅为控制面实体，负责移动节点的注册和位置管理，不负责数据包的传输；所述MAG是承载面实体，通过向所述映射服务器进行位置查询，传输移动节点和对端节点之间的数据包。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收并缓存移动节点MN发送的首报文；所述第一MAG建立到第二MAG的第一传输隧道，并通过所述第一传输隧道进行所述首报文转发。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一MAG发送所述地址查询请求前，该方法还包括，所述第一MAG接收移动节点MN发送的首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的家乡地址；所述地址查询请求中还携带所述首报文；所述映射服务器查询所述CN的移动接入网关信息后，直接向所述第二MAG转发所述首报文或通过所述地址查询消息向所述第二MAG转发所述首报文。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地址查询请求还携带MN的节点信息和移动接入网关信息；所述第二MAG接收所述地址查询请求消息后，根据所述MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一MAG接收所述地址查询应答消息后，该方法还包括：所述第一MAG保存所述CN的节点信息与移动接入网关信息的映射关系；所述第一MAG根据所述映射关系将接收的首报文封装外层隧道地址后转发，封装后的首报文的外层源地址为MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二MAG接收所述封装后的首报文后，根据其中的MN的移动接入网关信息建立到所述第一MAG的第二传输隧道，并保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述绑定缓存表中包括若干个绑定缓存表项，所述绑定缓存表项是对应的MN注册时生成的，所述MN注册的流程包括：
所述MN向附着的MAG发送路由器请求消息，请求获取家乡网络前缀；
所述MAG收到所述路由器请求消息后，向所述映射服务器发送代理绑定更新消息；
所述映射服务器收到所述代理绑定更新消息后，为所述MN分配家乡网络前缀，并创建绑定缓存表项保存保存的绑定关系为所述MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系；
所述映射服务器向所述MAG回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给所述MN的家乡网络前缀；
移动接入网关收到代理绑定确认消息后，发送路由器通告消息给所述MN，消息中包含映射服务器分配给所述MN的家乡网络前缀以及MN用来进行地址配置的相关参数；
所述MN收到路由器通告消息后，配置生成家乡地址。
8.一种移动接入网关MAG，其特征在于，作为移动节点MN对应的移动节点MAG时，该MAG包括：
查询请求发送模块，用于向映射服务器发送地址查询请求，其中携带对端节点CN的节点信息；
查询应答接收模块，用于接收地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息；
其中，所述映射服务器仅为控制面实体，负责移动节点的注册和位置管理，不负责数据包的传输；所述MAG是承载面实体，通过向所述映射服务器进行位置查询，传输移动节点和对端节点之间的数据包。
9.如权利要求8所述的MAG，其特征在于，所述MAG还包括：
传输隧道建立模块，作为移动节点MAG时，用于根据所述地址查询应答消息中的CN的移动接入网关信息，建立到所述CN对应的对端节点MAG的第一传输隧道；
报文缓存模块，作为移动节点MAG时，用于在所述第一传输隧道建立前，缓存接收的首报文；
报文转发模块，作为移动节点MAG时，在所述第一传输隧道建立后进行所述首报文转发。
10.如权利要求8所述的MAG，其特征在于，所述地址查询请求中还携带移动节点MN的节点信息和移动接入网关信息；作为CN对应的对端节点MAG，该MAG还包括：
查询请求接收模块，用于接收映射服务器发送的地址查询请求；
查询应答发送模块，用于根据所述地址查询请求中的MN的、移动接入网关信息向所述MN对应的移动节点MAG发送地址查询应答消息。
11.如权利要求9所述的MAG，其特征在于，所述地址查询应答消息是所述映射服务器或对端节点MAG发送的，所述MAG还包括映射关系维护模块，作为移动节点MAG时：
所述映射关系维护模块用于根据所述地址查询应答消息保存所述CN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系；
所述报文转发模块，还用于在转发前对所述首报文封装外层隧道地址，封装的外层源地址为所述MN的移动接入网关信息，目的地址为所述CN的移动接入网关信息。
12.如权利要求11所述的MAG，其特征在于，作为对端节点MAG时：
所述传输隧道建立模块，还用于根据所述地址查询请求中的MN的移动接入网关信息，建立到所述MN对应的移动节点MAG的第二传输隧道；所述映射关系维护模块，还用于根据所述地址查询请求保存所述MN的节点信息和移动接入网关信息的映射关系。
13.一种映射服务器，其特征在于，所述映射服务器包括：
查询请求接收模块，用于接收移动节点对应的移动节点MAG发送的地址查询请求，其中携带对端节点CN的节点信息；
绑定关系维护模块，用于保存绑定关系，包括所述CN的节点与移动接入网关信息的绑定关系；
绑定关系查询模块，用于查询保存的绑定关系，获取所述对端节点的家乡节点对应的所述CN的移动接入网关信息；
查询请求处理模块，用于向所述移动节点MAG发送地址查询应答消息，其中携带所述CN的移动接入网关信息；或，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述CN对应的对端节点MAG转发所述地址查询请求；
其中，所述映射服务器仅为控制面实体，负责移动节点的注册和位置管理，不负责数据包的传输；所述MAG是承载面实体，通过向所述映射服务器进行位置查询，传输移动节点和对端节点之间的数据包。
14.如权利要求13所述的映射服务器，其特征在于：所述地址查询请求中还携带首报文，所述首报文的目的地址为所述CN的节点信息。
15.如权利要求14所述的映射服务器，其特征在于，所述映射服务器还包括报文转发模块，用于根据所述CN的移动接入网关信息向所述对端节点MAG转发所述首报文。
16.如权利要求13所述的映射服务器，其特征在于，所述映射服务器还包括：
代理绑定更新消息接收模块，用于接收移动节点MN移动接入网关MAG发送的代理绑定更新消息；
家乡网络前缀分配模块，用于为所述MN分配家乡网络前缀；
代理绑定确认消息发送模块，用于向移动节点MAG回复代理绑定确认消息，消息中携带分配给所述MN的家乡网络前缀；
所述绑定关系维护模块保存的绑定关系是根据分配的家乡网络前缀及所述代理绑定更新消息保存的所述MN的家乡网络前缀和代理转交地址的绑定关系。
17.一种报文转发路径管理系统，其特征在于，该系统包括如权利要求8至12中任一项所述的移动接入网关MAG和如权利要求13至16中任一项所述的映射服务器。
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