CN103534993A

CN103534993A - 连接低功率网络域的标签交换路由选择

Info

Publication number: CN103534993A
Application number: CN201280023606.6A
Authority: CN
Inventors: W.哈达德; J.哈尔佩恩; S.查克拉巴蒂
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: US8743879B2; WO2012156852A1; US20120287932A1; CN103534993B; EP2708001B1; EP2708001A1

Abstract

本文描述了一种网络元件。在一个实施例中，包括在第一域中的所述网络元件接收来自第一域中的主机的分组，所述分组包括到第二域中主机的目的地地址，该目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，第二域标签标识第二域。路由选择标签和缩短的MAC地址被附连到接收的分组，并且所述分组在标签指示的标签交换路径上被发送到第二域。

Description

连接低功率网络域的标签交换路由选择

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月13日提交的名称为“Applying MPLS to the Internet of Things - Tackling the 6LoWPAN Case”的美国临时申请No. 61/486100的权益，该申请特此通过引用被结合。

技术领域

本发明的实施例涉及在不同域之间路由分组的领域，并且更具体地说，涉及在低功率网络域之间路由分组以便节省功率。

背景技术

“物联网”(IoT)是一种迅速出现的典型，除其它之外，它引入了新型的因特网端点。在IoT界，甚至处理能力有限、电池功率小、存储器小及连网和服务能力有限的小装置也能够变成端点。这些小装置其大部分寿命时间可在冬眠模式中度过。此类小功率IoT装置可被指派范围广泛的任务，如感应其直接周围的不同元件或因素。如果保持低成本，则能够大量部署它们并且覆盖广阔的地理区域。除其它之外，此类装置也被提议在办公室和工厂环境中的自动化和娱乐应用中使用。

另外，通过使用因特网协议，能够预期这些小装置发现和自行配置关键的连网参数，这些参数将授予它们在特定区域中的成员关系，并且使得它们能够在任何时间应答本地和远程装置发送的查询。在一些情形中，响应的数量能够大幅增加，这又可增加路由选择基础设施的负担。此路由选择基础设施也可由功率受约束装置形成。

为降低此新类型小装置上的功率和处理需求，IETF（因特网工程任务组）的6LoWPAN（IPv6低功率无线个人区域网络，IEEE 802.15.4）工作组在将优化引入IPv6邻居发现协议。优化包括寻址机制和重复地址检测无状态压缩协议及其它改进。结果的开发不但能够用于极低功率装置，而且能够用于重视降低空中时间、功耗或处理资源的任何装置。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种方法由网络元件来执行以便将分组从主机所位于的第一域中的所述主机路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，该网络元件在所述第一域中并且通过标签交换路径连接到第二域。所述方法包括以下步骤：在第一域中的所述网络元件接收来自第一域中的主机的分组，所述分组包括到第二域中主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，第二域标签标识第二域；解析接收的分组以确定第二域中所述分组的目的地，并且基于目的地地址将路由选择标签和缩短的MAC地址附连到接收的分组，路由选择标签指示到第二域的路径，并且缩短的MAC地址指示第二域中的目的地主机；以及将带有附连的路由选择标签和缩短的MAC地址的所述分组在该标签指示的标签交换路径上发送到第二域。

在本发明的另一实施例中，描述了一种用于在通过标签交换路径连接到第二域的第一域中使用的网络元件，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，其中，该网络元件操作以将分组从第一域中的主机路由到第二域中的主机。该网络元件包括：入口模块，操作以在该网络元件接收来自第一域中的主机的分组，接收的分组包括第二域中主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的MAC（媒体接入控制）地址而形成，第二域标签标识第二域；处理器，操作以基于目的地地址来解析接收的分组以确定第二域中分组的目的地，并且将路由选择标签和缩短的MAC地址附连到接收的分组，路由选择标签指示到第二域的路径，并且缩短的MAC地址指示第二域中的目的地主机；以及出口模块，操作以将带有目的地地址和路由选择标签的所述分组在该标签指示的标签交换路径上发送到第二域。

在本发明的另一实施例中，一种方法在网络元件中被执行以便将分组从第一域中的主机路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，该网络元件在第二域中并且通过标签交换路径连接到第一域。所述方法包括以下步骤：在第二域中的所述网络元件通过第一域中的网络元件，通过标签交换路径接收来自第一域中的主机的分组，所述分组包括指示第二域的附连的目的地标签和指示第二域中目的地主机的附连的缩短的MAC地址；使用缩短的MAC地址确定目的地主机；去除附连的目的地标签和附连的缩短的MAC地址；以及将所述分组发送到确定的目的地主机。

在本发明的另一实施例中，描述了一种用于在通过标签交换路径连接到第一域的第二域中使用的网络元件，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，其中，该网络元件操作以将分组从第一域中的网络元件路由到第二域中的主机。该网络元件包括：入口模块，操作以在所述网络元件通过第一域中的网络元件，通过标签交换路径接收来自第一域中主机的分组，所述分组包括标识第二域的附连的第二域标签和指示第二域中目的地主机的附连的缩短的MAC地址；处理器，操作以使用缩短的MAC地址来确定目的地主机，并且去除附连的第二域标签和附连的缩短的MAC地址；以及出口模块，操作以将所述分组发送到确定的目的地主机。

在本发明的另一实施例中，一种方法在第一域中的网络元件中被执行以便将分组路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共路由器连接的多个主机，该网络元件在第一域中并且通过相应域的路由器，使用标签交换路径连接到第二域。所述方法包括以下步骤：在第一域中的所述网络元件生成用于第二域中的主机的分组，所述分组包括到第二域中主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，第二域标签标识第二域；以及将所述分组发送到第一域中的路由器。

在本发明的另一实施例中，一种方法由第一域中的网络元件执行以便将分组路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共路由器连接的多个主机，该网络元件在第一域中并且通过相应域的路由器，使用标签交换路径连接到第二域。所述方法包括以下步骤：在第一域中的所述网络元件生成用于第二域中的主机的分组，所述分组包括到第二域中主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，第二域标签标识第二域；以及将所述分组发送到第一域中的路由器。

在本发明的另一实施例中，描述了一种第一域中的网络元件，操作以将分组路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共路由器连接的多个主机，该网络元件在第一域中并且通过相应域的路由器连接到第二域。所述网络元件包括：处理器，操作以在第一域中的所述网络元件生成用于第二域中主机的分组，所述分组包括到第二域中主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，第二域标签标识第二域；以及出口模块，操作以将所述分组发送到第一域中的路由器。

因此，本发明的各种实施例能够使用更简单的寻址和可选的更大有效负载，在不同网络域中的主机之间实现低功率通信。

附图说明

通过参照下面的描述和用于示出本发明实施例的附图，可最好地理解本发明。在图中：

图1是根据本发明的一实施例，通过标签交换路径由边缘路由器连接以允许在一个域的主机与另一域中的主机进行通信的不同网络域的图形；

图2是根据本发明的一实施例的主机网络元件的框图；

图3是根据本发明的一实施例的路由器网络元件的框图；

图4是根据本发明的一实施例，示出在不同节点的源和目的地地址的简化信令图；

图5是根据本发明的一实施例，将分组从第一域中的边缘路由器路由到第二域中的边缘路由器的过程流程图；

图6是在第二域的边缘路由器将从第一域中的边缘路由器接收的分组路由到第二域中的主机的过程流程图；以及

图7是根据本发明的一实施例，通过边缘路由器将分组从一个域中的主机发送到另一域中的主机的过程流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，陈述了许多特定细节。然而，要理解的是，实践本发明的实施例可无需这些特定细节。在其它情况下，公知的电路、结构和技术未详细显示以免混淆对此描述的理解。

说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等的引用指所述实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可不一定包括特定特征、结构或特性。另外，此类词语不一定指相同实施例。此外，在结合实某个施例描述某个特定特征、结构或特性时，认为结合无论是否明确描述的其它实施例来实现此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的认知之内。

在下面的描述和权利要求中，可使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应理解，这些术语无意作为彼此的同义词。“耦合”用于指示可相互直接物理或电接触或不直接物理或电接触的两个或更多元件相互协作或交互。“连接”用于指示相互耦合的两个或更多元件之间通信的建立。

多协议标签交换(MPLS)是一种路由选择基础设施，它能够使用受约束路由器形成以便最小化数据分组尺寸（size）和能够实现按需业务工程。在本发明的一个实施例中，分布在特定地理区域内的少量查询节点使用短的媒体接入控制层(MAC)地址和MPLS标签将查询发送到一个或多个传感器。标签的选择能够取决于在该特定时间需要的服务质量(QoS)。

虽然用于传感器网络的平均带宽极低，但造成许多传感器报告的事件能够造成对带宽需求的迅猛增长。例如，如果在桥接器上有突然问题，或者特殊区域中有突然天气警报，则大量的传感器可能要立即报告，并且那些报告可能需要以高置信度被接收。这些事件是快速带宽获得和更改的优先级处理的主要动力。本文中所述短MAC地址和标签的组合能够解决QoS要求而无需另外的信令消息，并且消除了在数据分组中携带IPv6报头的需要。

6LowPAN能够使用来自因特网协议版本6 (IIPv6)的因特网协议的变化，实现端对端数据流。在能够从中央服务器保持它并且为极大的网络对其进行扩展的同时，它减少了代码和存储器的使用。协议栈包括应用层、UDP（用户数据报协议）和ICMP（因特网控制消息协议）层、修改的IPv6层、MAC（媒体接入控制）层及PHY（物理）层。

图1是在通过边缘路由器连接在一起的多个网络之间通信的图。用于6LoWPAN的标准体系结构是末端网络(stub network)。这例如在图1中示为末端网络101、102、103、104、105。每个末端网络具有边缘路由器ER1、ER2、ER3、ER4、ER5以允许接入在其相应网络外的节点。在每个末端网络内，可以有主机和路由器。主机能够通过路由器相互进行通信，并且路由器能够与其它路由器和主机进行通信。

图1的特定体系结构被示出以简化本公开。本发明的实施例可应用到其它网络配置，其它网络配置使用不止一个边缘路由器并且从特定网络内提供其它形式的入口和出口。

如图1所示的末端网络只与其它末端网络进行通信，然而，边缘路由器也可提供连接到其它网络和装置。在LoWPAN内，简单的网络提供通过回程链路到其它路由器的连接，并且支持到因特网及到其它路由器和服务器的连接。在扩展LoWPAN中，骨干链路将边缘路由器相互连接，以及将边缘路由器连接到其它路由器和服务器。这些配置可用于连接图1的网络到其它装置。网络也可使用LoWPAN外的连接和配置连接到其它装置。

再参照图1，最左侧的网络101具有诸如R1等路由器和诸如主机A等主机。每个主机具有用于末端网络的完全IPv6地址和域地址。主机能够是任何类型的装置，这些装置能够从降低的功耗中受益。在一个示例中，主机是老熟森林(old growth forest)中的烟雾探测器，在闲置模式中等待火灾。然而，本文中所述相同技术也能够应用到台式计算机、外设、便携式音乐播放器及任何其它Wi-Fi启用的装置。主机也能够将LoWPAN或6LoWPAN提供为特殊的低功率模式，并且因而在需要时在其它无线电模式中操作（这取决于特定环境和要进行的通信）。主机也能够用作域内的路由器，并且路由器也能够用作主机。

根据6LoWPAN，每个主机使用IPv6邻居发现协议的修改版本以便使得主机能够配置和注册其IPv6及媒体接入控制(MAC)地址。由于IPv6报头的大尺寸，6LoWPAN使用强大的无状态压缩算法以便在为携带有用数据预留的少量空间中携带更多的信息。通过在处理器中使用更多功率，压缩算法也以小成本最小化无线电的功耗。

表1通过完全报头示出为在6LoWAPAN中使用指定的分组的一般配置。分组对应于127字节的一个完整802.15.4帧，

21B	1B	40B	8B	53B	4B
						MAC	L	IPv6	UDP	有效负载	FCS

表1。

在表1中，使用了完全MAC地址，之后是802.15.5中定义的LoWPAN抽象报头(L)，之后是完全IPv6地址和数据报协议(UDP)报头。使用帧校验序列(FCS)时，为有效负载留有53字节。虽然表1的分组结构完全支持IPv6，但不到一半的分组可用于有效负载。分组在尺寸上受约束以便降低系统中无线电传送器的功耗。为了允许在更少的帧中传送更多的有效负载，6LoWPAN提供如下在表2中示出的缩短的报头，

9B	2B	4B	108B	4B
					MAC	L	UDP	有效负载	FCS

表2。

在表2中，与普通的21字节相比，9字节或72比特的缩短的MAC地址与更长的2字节的抽象报头和缩短的4B UDP一起使用。这允许有超过两倍的有效负载。因此，数据能够通过一半的帧发送，并且传送主机能够更快地关闭或睡眠，普遍降低功耗和降低无线电传送器消耗的功率。

缩短的9字节MAC地址不是在各处都是唯一的，而是预期在边缘路由器连接到的LoWPAN网络内是唯一的。因此，虽然缩短的地址分组能够在LoWPAN网络内使用，但对于在主机的归属网络外的通信，必须使用长MAC地址。主机将知道目的地节点是否在其LoWPAN网络内，并且视它是在此网络内还是外而使用适当的地址格式以到达节点。边缘路由器将只看到地址并且相应地路由分组。因此，缩短的地址提供的改进可能不可用于许多主机的消息。

如果位于不同6LoWPAN中的主机想进行通信，则能够修改LoWPAN网络的操作以允许低功率使用的益处。例如，位于特定6LoWPAN区域101中的查询主机A可能请求来自位于不同6LoWPAN区域105中的一个或多个传感器或致动器B的特定数据。在此类情况下，主机配置包括其源地址、B的目的地地址和有效负载的分组。分组被发送到边缘路由器ER1以便转发到B的LoWPAN网络中的边缘路由器。

为到达边缘路由器，主机仅要求其域内唯一的标识符。边缘路由器知道域并且能够标识到任何外部装置的主机。在本发明的一个实施例中，边缘路由器通过只使用IPv6地址，将分组发送到边缘路由器，并且只使用16比特短MAC地址以向其边缘路由器表明自己身份。

表3示出标准IPv6地址，其中，路由选择前缀标识网络，子网ID标识路由选择前缀的网络内的子网，以及接口ID标识网络内的节点。接口ID一般是64比特MAC地址。这些字段一起不但唯一地标识节点是否为源节点或目的地节点，而且标识节点驻留的网络，

48比特	16比特	64比特
			路由选择前缀	子网ID	接口ID

表3。

表4示出链路本地IPv6地址，其中，接口ID相同，但网络标识替代为仅具有十六进制值fe80::的链路本地前缀。由于分组停留在网络和子网内，因此，不使用路由选择前缀和子网ID，

10比特	54比特	64比特
			链路本地前缀	零	接口ID

表4。

不使用此扩展地址，而是创建更短的地址，其中，将接口ID替代为包含更少得多的数据的地址。16比特MAC地址是对于域内的主机唯一的地址。此地址可以是节点64比特MAC地址的删截版本，或者它可以是由路由器指派，节点选择或者在邻居发现中配置的唯一值。多协议标签交换(MPLS)标签是标识域的短标签。如所述的，它能够在期望时遵循MPLS标准，然而，任何其它类型的标签可用作备选。表5中示出更短的地址，

10比特	54比特	28比特	20比特	16比特
					链路本地前缀	零	零	MPLS	MAC

表5。

对于通过空中接口的实际物理层传送，能够压缩缩短的地址。对于与已同意使用20比特级别的其它域进行的通信，能够将地址压缩到表6所示的形式，

20比特	16比特
		MPLS	MAC

表6。

对于域内的通信，还能够将包括源和目的地地址的地址进一步压缩到表7所示形式。类似地，如果域内的节点形成分组以便发送到在另一域中的节点，则目的地节点将标识如表6所示的目的地域。然而，为有利于域内的边缘路由器，能够将源地址限制成表7形式。这些缩短的地址形式能够极大降低用于主机及用于路由器的功耗，

16比特
	MAC

表7。

为实现如上建议的缩短的接口ID，边缘路由器运行MPLS以在不同域之间转发分组。虽然在所述实施例中使用MPLS，但可使用其它标签系统或短地址格式。MPLS提供短域地址以及标准集合以便在域之间进行通信。为此，每个边缘路由器具有唯一的20比特MPLS标签。此标签比标准MPLS标签更短。

为建立寻址，每个边缘路由器向其自己域内所有节点和路由器广告其20比特MPLS标签。这转而是广告IPv6前缀。MPLS标签能够由中央实体预指派，中央实体也能够处在远程位置或远程网络中。中央实体也能够计算标签交换路径(LSP)并且构建用于LSP的转发表。随后，能够将将转发表向外推送到每个边缘路由器。此配置能够使用不同无线连网系统执行，如Wi-Fi、卫星或蜂窝无线分组数据系统。例如，具有6LoWPAN域拓扑的完全知识的远程实体能够计算所有路径，填充路由选择表，并且通过无线蜂窝网络将路由选择表推送到ER而不使用在MPLS信令系统上边缘路由器之间链路的资源。

每个节点侦听边缘路由器的广告，并且知道用于域的20比特MPLS标签。为允许与其它域进行通信，节点能够预配有与连接到归属域或在其它情况下允许它们与其进行通信的域的边缘路由器相关联的标签。备选的是，节点能够从边缘路由器获得该配备。

除用于其它域的标签外，为主机提供了其它域中主机的短MAC地址。这些MAC地址可预配或由边缘路由器提供。域外的每个短MAC地址与用于另一域的标签相关联。

在一个实施例中，有散布在每个域内的几个查询节点。这些节点只是知道用于其它域的标签的节点。这些节点能够从域中的其它节点收集信息，并且将该信息转发到其它域。类似地，也可限制在其它域中的主机列表。因此，只可允许主机查询和响应另一域中的一个或几个主机。这保存了存储器资源，并且也可爱和于改进安全性。

边缘路由器保持用于允许与其域内主机进行通信的其它域中所有主机的条目。它也保持用于其域内主机的所有短MAC地址的列表。每个主机在关联边缘路由器的高速缓冲存储器中具有一个条目，该条目绑定其长、短MAC地址和其域标签及对应的应用。

在一个实施例中，节点只使用16比特短MAC地址在域内进行通信。在域之间，使用标签和MPLS路由选择。查询节点和响应主机能够使用用于目的地地址的域标签和短MAC地址相互寻址。每个主机能够基于在路由器广告(RA)消息中接收的标签来配置其自己的IPv6链路本地地址。每个RA能够广告其自己的标签而不是广告64比特IPv6前缀，标签随后能够与16比特短地址一起使用以配置用于源地址的接口标识符。

再参照图1，在一个域101中查询节点(A)向不同域105中的主机节点(B)发送消息。在所示实施例中，查询节点不能直接与边缘路由器进行通信，因此，它将消息发送到第一域101中的本地路由器R1。此请求被路由器认识为寻址到域外的目的地，因此，路由器将消息转发到用于该域的边缘路由器ER1。

如图1所示，来自查询节点A的消息携带16比特的源地址。这是如表7所示的短地址。目的地地址是如表6所示的36比特并且由用于目的地域的20比特标签和目的地的16比特短地址一起组成。此36比特地址标识指定位置内的主机位置和身份，即，主机的IID=MPLS标签|16比特MAC。查询节点中的压缩模块能够去除表3中视为64比特IPv6源IID的最左侧28比特的整个目的地地址前缀。这些地址在其它情况下能够被格式化为使用这些缩短的地址作为接口标识符的IPv6数据分组。

在分组转发到边缘路由器ER1后，它检查目的地地址接口标识符中的最左侧20比特标签并且确定下一跳。从目的地地址标签，它标识目的地节点的目的地域105。使用其转发表，它随后能够确定到目的地域的适当路径，如LSP。在图1中，路径是到域102，然后到域104以及然后到域105。存在到域102，到域104，到域105的备选路径。边缘路由器选择路径之一，然后为该消息添附（prepend）用于域102的标签。标签指示用于分组的下一跳，并且边缘路由器随后在ER5（用于域105的边缘路由器）终止的选择的LSP上转发该消息。

在一个实施例中，使用MPLS过程发送带有其MPLS包装（wrapper）的消息。MPLS能够与本地或远程路径计算元件(PCE)组合，以相对低的成本提供有效的业务工程。PCE能够使用诸如电池电能、业务负载、警告等不同的参数，这些参数能够由边缘路由器定期发送到中央实体以便生成最佳路由。

来自主机查询节点的原始消息不受边缘路由器影响。边缘路由器读取目的地地址并且随后添加标签路由选择作为用于原始消息的包装。如果使用用于MPLS的标准，则标签路由选择被添附到原始消息，并且它标识源路由器、目的地路由器和路径中的下一跳。这些标识全部作为标签而不是IP地址被提供。在一个实施例中，标签是远程中央实体指派的所有的20比特标签。

该消息到达用于目的地域的边缘路由器ER5时，目的地路由器准备要从边缘路由器发送到域内目的地节点的分组。首先，它去除包装和所有相关联标签和路径信息。另外，它在继续转发该消息到主机B之前修改剩余消息。

为了允许接收主机B标识源节点，边缘路由器将用于源域的标签插入主机A的接口标识符中。主机B随后能够通过主机A的域标签及其短MAC地址标识主机A。通过使用此信息，主机B能够应用完全接口标识符到地址表以生成主机A的完全IPv6地址。

边缘路由器能够从包装获得用于源域的标签。如上所提及的，包装将包括用于源域的标签。边缘路由器能够在去除包装之前读取此源标签，以便它随后能够将此信息添加到来自主机A的消息。

另外，边缘路由器从主机B的接口标识符去除其自己的标签。如上所提及的，来自主机A的原始消息包括用于主机B的域标签及用于主机B的短地址。由于该消息现在是在主机B的域中，因此，不再需要用于域的标签。从主机A的消息去除20比特标签降低了通过空中接口发送的比特数量。

边缘路由器随后将分组转发到主机B。如图1所示，从边缘路由器ER5到主机B的路径可包括其它节点，如路由器R5。主机B随后读取该消息并且能够使用域标签和短地址完全地标识源。在一个实施例中，主机B重构主机A的IPv6报头以进行安全性验证。

主机A在上面被标识为查询节点。主机B在接收分组后可响应查询。反向路径能够用于携带主机B的响应到主机A。简要地说，主机B能够生成带有压缩寻址的分组。源地址能够是简单的16比特地址，并且目的地地址能够是由目的地域标签和短地址组成的短的36比特地址。域105中的边缘路由器在接收分组时读取目的地域标签并且使用标签交换路径(LSP)将分组路由到域101。可使用针对MPLS概述的技术或其修改。

目的地域的边缘路由器在接收分组时能够在将它发送到目的地主机节点A前去除所有MPLS添附或包装，并且修改所述消息。通过去除用于目的地节点的域标签并且添加用于源节点的域标签，目的地节点A接收有最小数据的完全源地址信息。

上述示例表示包括边缘路由器的所有节点属于“受约束装置”类别的情形。然而，本发明并不限于此。方案特别适合用于位于对外界的接入有限的区域中的大型部署。MPLS转发允许在边缘路由器之间通过空中接口发送的比特总量大幅降低。这又产生了降低的功耗和更长的电池寿命。不过，由于消息保持IPv6的分量，并且所有节点还拥有完全IPv6寻址，因此，仍可能从6LoWPAN域外接入主机，例如，使用域名系统(DNS)。

图1所示方案考虑到端对端及点对点安全性。在部署多个应用的一些情形中，能够将数据分类。在这些情况下，某种形式的业务工程能够用于提供最有价值数据将始终被赋予优先级的足够保证，特别是在紧急情况下。

图2作为简化框图，示出主机网络元件201的示例。在图2中，分组通过入口模块203被接收。这可以是有线或无线接口或两者（取决于特定实现）。在入口模块接收的分组被路由到网络处理器205，网络处理器205除其它之外还包括地址储存器（store）211、已批准主机列表213和地址压缩模块215。网络处理器修改输入分组，并且生成其自己的分组以通过出口模块204发出。

主机网络元件201使用地址储存器211存储其自己的地址、用于其域的标签及用于域内和域外网络上其它节点的地址。除在图1的上下文中描述的短形式地址外，地址储存器能够包含用于其自己和其它节点的完全IPv6格式地址。这允许由主机实现完全可寻址性。

已批准主机213的列表能够由边缘路由器提供，或者由中央实体通过边缘路由器提供。这些主机能够是由安全性协议授权为安全的那些主机。在一个实施例中，主机被限于与特定主机进行通信以便降低总体业务。对于到所列主机外节点的查询，可通过经授权主机路由分组。压缩模块215允许如上表6和7所示压缩地址。

图3作为简化框图，示出路由器网络元件301的示例。该网络元件包括入口模块303以通过有线或无线接口接收来自其自己的域或其它域的其它节点的分组。接收的分组被路由到网络处理器，网络处理器包括地址表311、标签表313和路由选择表315。能够修改接收的分组，并且能够由网络处理器生成新分组并且通过出口模块304发送到其它路由器、交换器和节点。

网络处理器能够使用地址表存储用于其域内所有节点及用于它能够与其进行通信的其它外部路由器和节点的地址。这些地址可包括如表6和7所示的短形式地址及标准长形式地址。另外，在如图1所示边缘路由器的情况中，地址表能够用于存储地址映射或表以使域内的节点的完全MAC地址与指派的短地址相关。如上所提及的，特定域的节点可具有原始IPv6 MAC地址。边缘路由器随后能够指派短形式地址到每个节点。虽然可能可使用完全MAC地址的16个最低有效比特作为短形式MAC地址，但可存在具有相同16个最低有效比特的不止一个节点。相应地，边缘路由器能够指派唯一地址到每个节点。

标签表313能够用于存储用于边缘路由器的域的标签及用于边缘路由器与其进行通信的每个域的标签。表也可包含用于其它经授权节点的标签和映射以使标签与完全地址相关。路由选择表能够用于存储到每个其它域的路由。如上所提及的，诸如LSP等路径能够存储在每个边缘路由器中。

主机和路由器网络元件可包含比所示更多的许多组件。路由器网络元件也可包含主机网络元件包含的所有信息、表和功能。虽然主机网络元件可包含路由器网络元件的所有信息和表，但在功率受约束或无线电受约束实现中，可能希望在主机网络元件中避免任何不必要的数据和配置信息。图1中示为R1、R2等的路由器网络元件可在图1和图1之一或两者后被建模。

图4以信令图形式，示出如在图1的上下文中所述为分组路由选择的寻址中的更改。在图1的信令图的左侧，节点A生成带有源地址和目的地地址的分组。源地址是16比特MAC地址或另一指派的唯一16比特地址。此地址向分组寻址到的边缘路由器表明节点A的身份。目的地地址由20比特标签加16比特MAC地址组成。标签标识目的地地址的域，并且16比特MAC地址标识该域内的特定节点。

边缘路由器ER1接收来自节点A的分组，并且如图所示，对分组的寻址不作更改。相反，边缘路由器读取分组的目的地地址并且将路由选择附连到分组。路由选择由目的地址的20比特标签和16比特MAC地址组成。在备选中，路由选择地址包括用于下一跳的域的标签，或者使用下一跳的标签而不是目的地域的标签。

最终边缘路由器ER5直接或者通过其它路由器接收来自初始边缘路由器ER1的分组，并且去除路由选择信息。它通过去除目的地节点的20比特标签并且添加源节点的20比特标签来修改分组。最终边缘路由器随后在最后边缘路由器的域内将分组转发到目的地节点B。

如图4所示，最终边缘路由器从路由选择信息知道源节点的域标签。类似地，初始边缘路由器知道其自己的域标签。在一备选实施例中，初始边缘路由器能够如为最终边缘路由器所示的来修改来自节点A的分组。换而言之，初始边缘路由器ER1能够从目的地地址去除标签，并且添加源域标签到源地址。边缘路由器随后能够添加路由选择地址，并且将分组转发到最终边缘路由器。此备选简化了最终边缘路由器的操作，但降低了分组路由选择中的健壮性。由于从封装的分组去除一部分源地址，存在以下风险：如果包装被损坏，则将不可能转发分组，因为没有足够的信息剩下在目的地地址中。

图5中示出由图1中示为ER1的初始边缘路由器执行的操作的过程流程图。在501，边缘路由器在其入口模块接收来自主机节点的分组。在503，边缘路由器解析分组的地址以确定包括目的地域的分组的预期目的地。边缘路由器也能够使用用于目的地域的转发表确定路径。

在505，基于目的地域，将路由选择标签附连到分组。路由选择标签包括用于目的地域的标签及用于域内目的地节点的短形式地址。在507，沿适当路径将分组从边缘路由器的出口模块路由到目的地域。

图6是示出由图1中示为ER5的最后边缘路由器执行的操作的过渡流程图。在601，最后边缘路由器在其入口模块接收通过标签交换路径来自源主机的路由的分组。在603，路由器使用分组的短形式目的地地址，确定其自己域内的目的地主机。

在605，边缘路由器准备分组以便在其自己域内传送到目的地节点。它去除路由选择标签，从源节点将原始消息解封装。它也从原始消息去除目的地域标签，并且附连源域标签以更完整地标识源节点。随后在607，它通过其出口模块将修改的分组发送到其自己域内的目的地节点。

图7是由主机将分组发送到不同域中的节点而执行的操作的过程流程图。在701，主机积累要发送的数据作为分组有效负载。在传感器主机的情况下，此数据可以是收集的传感器数据。所述数据可包括从包括主机的域内的其它节点等外部传感器收集的数据。备选的是，所述数据可以是要由目的地节点应答，请求数据或其它信息的查询。备选的是，所述数据可以是用户数据或对通过目的地节点主管或输送的数据的用户请求。

在703，主机标识目的地节点。此操作可在积累数据之前或之后被执行。在705，主机确定用于目的地址的地址。确定的地址可以是完全128比特IPv6地址、短形式72比特6LoWPAN地址、本文中所述16比特短MAC地址或任何其它适合形式的地址。在确定此地址后，主机构建用于目的地节点的接口标识符。在上面的示例中，此地址由到节点的短地址加上用于节点的域标签组成。

在709，使用在707构建的接口标识符、标识发送节点的源地址及有效负载数据生成数据分组。在711，通过主机的出口模块将分组发送到边缘路由器。

此流程图和其它流程图的操作将参照其它图形的示范实施例进行描述。然而，应理解，流程图的操作能够通过与参照这些其它图形所述的那些实施例不同的本发明的实施例执行，并且参照图这些其它图形所述的本发明的实施例能够执行与参照流程图所述的那些实施例不同的操作。

如本文中所述，指令可指诸如配置成执行某些操作或者具有预定的功能性或在非暂时性计算机可读媒体中包含的存储器中存储的软件指令的专用集成电路(ASIC)等硬件的特定配置。因此，所述图中所示技术可使用一个或多个电子装置（例如，终端站、网络元件）上存储和执行的代码和/或数据来实现。此类电子装置使用计算机可读媒体存储和传递（在内部和/或通过网络与其它电子装置）代码和数据，如非暂时性计算机可读存储媒体（例如，磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器、闪存装置、相变存储器）和暂时性计算机可读通信媒体（例如，电气、光学、声学或其它形式传播信号 - 如载波、红外信号、数字信号）。另外，此类电子装置一般情况下包括耦合到诸如一个或多个存储装置（非暂时性机器可读存储媒体）、用户输入/输出装置（例如，键盘、触摸屏和/或显示器）和网络连接等一个或多个其它组件的一个或多个处理器的集合。处理器的集合与其它组件的耦合一般情况下是通过一个或多个总线和桥接器（也称为总线控制器）。因此，给定电子装置的存储装置一般情况下存储代码和/或数据以用于该电子装置的一个或多个处理器的集合上的执行。当然，本发明的实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。

在本文中使用时，网络元件（例如，路由器、交换器、桥接器）是一件连网设备，包括硬件和软件，其在通信上与网络上的其它设备（例如，其它网络元件、计算机终端站）互连。一些网络元件是“多服务网络元件”，其为多个连网功能（例如，路由选择、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制、服务质量和/或订户管理）提供支持和/或为多个应用服务（例如，数据、话音和视频）提供支持。订户终端站（例如，服务器、工作站、膝上型计算机、上网本、掌上型计算机、移动电话、智能电话、多媒体电话、因特网协议话音(VOIP)电话、用户设备、终端便携式媒体播放器、GPS单元、游戏系统、机顶盒(STB)）访问通过因特网提供的内容/服务和/或在因特网上重叠（例如，隧穿）的虚拟专用网(VPN)上提供的内容/服务。所述内容和/或服务一般由属于参与对等服务的服务或内容提供商或终端站的一个或多个终端站（例如，服务器终端站）提供，并且可例如包括公共网页（例如，免费内容、店面、搜索服务）、私人网页（例如，提供电子邮件服务的用户名/密码访问网页）和/或通过VPN的企业网络等。一般情况下，订户终端站耦合（例如，通过耦合到接入网络的客户场所设备（以有线或无线方式））到边缘网络元件，所述边缘网络元件耦合（例如通过一个或多个核心网络元件）到其它边缘网络元件，所述其它边缘网络元件耦合到其它终端站（例如，服务器终端站）。

备选实施例

虽然本发明的实施例已相对于XYZ来描述，但其它XYZ。因此，本发明的实施例不限于XYZ。另外，虽然本发明的实施例已相对于XYZ来描述，但备选实施例能够被实现，使得XYZ。此类实施例能够通过具有XYZ来实现。

例如，虽然图中的流程图示出本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但应理解，此类顺序是示范性的（例如，备选实施例可以不同的顺序执行这些操作，组合某些操作，重叠某些操作等）。

虽然本发明已根据几个实施例来描述，但本领域的技术人员将认识到本发明不限于所述实施例，而是能通过随附权利要求的精神和范围内的修改和变化来实践。描述因此要视为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1. 一种在网络元件中执行的方法，用于将分组从主机所位于的第一域中的所述主机路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，所述网络元件在所述第一域中并且通过标签交换路径而连接到所述第二域，所述方法包括以下步骤：

在所述第一域中的所述网络元件接收来自所述第一域中的主机的分组，所述分组包括到所述第二域中的主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，所述第二域标签标识所述第二域；

基于所述目的地地址，解析所接收的分组以确定所述第二域中所述分组的目的地；

将路由选择标签和所述缩短的MAC地址附连到所接收的分组，所述路由选择标签指示到所述第二域的路径，并且所述缩短的MAC地址指示所述第二域中的目的地主机；以及

将带有所附连的路由选择标签和缩短的MAC地址的所述分组在所述标签指示的标签交换路径上发送到所述第二域。

2. 如权利要求1所述的方法，其中附连所述路由选择标签和所述缩短的MAC地址的步骤包括将包装附连到所接收的分组。

3. 如权利要求1所述的方法，其中接收所述分组的步骤包括接收包括源地址的所述分组，所述源地址通过将IPv6地址的接口标识符替代为标识接收的所述分组所源于的主机的缩短的MAC地址而形成。

4. 如权利要求3所述的方法，其中所述源地址不包括所述第一域的标识。

5. 如权利要求4所述的方法，其中接收所述源地址的步骤包括接收作为IPv6（因特网协议版本6）分组的一部分的所述源地址。

6. 如权利要求1所述的方法，其中附连路由选择标签的步骤包括附连所述第二域标签。

7. 如权利要求1所述的方法，其中附连所述路由选择标签的步骤包括附连指示所述路径中下一网络元件的路由选择标签。

8. 如权利要求1所述的方法，还包括基于所述目的地地址的第二域标签来确定用于所接收的分组的路径的步骤。

9. 如权利要求1所述的方法，其中所述目的地地址包括接口标识符，所述接口标识符基本上由所述第二域标签和所述缩短的MAC地址组成。

10. 如权利要求1所述的方法，其中所述目的地地址被包括在IPv6分组的地址中，所述IPv6分组被修改成去除前缀和所述接口标识符的一部分。

11. 一种用于在通过标签交换路径连接到第二域的第一域中使用的网络元件，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，其中所述网络元件操作以将分组从所述第一域中的主机路由到所述第二域中的主机，所述网络元件包括：

入口模块，操作以在所述网络元件接收来自所述第一域中的主机的分组，所接收的分组包括所述第二域中的主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的MAC（媒体接入控制）地址而形成，所述第二域标签标识所述第二域；

处理器，操作以基于所述目的地地址来解析所接收的分组以确定所述第二域中所述分组的目的地，并且将路由选择标签和所述缩短的MAC地址附连到所接收的分组，所述路由选择标签指示到所述第二域的路径，并且所述缩短的MAC地址指示所述第二域中的目的地主机；以及

出口模块，操作以将带有所述目的地地址和所述路由选择标签的所述分组在所述标签指示的标签交换路径上发送到所述第二域。

12. 如权利要求11所述的网络元件，其中所附连的路由选择标签和缩短的MAC地址包括附连到所述分组的包装。

13. 如权利要求11所述的网络元件，其中所接收的数据分组包括源地址，所述源地址包括标识接收的所述分组源于的主机的缩短的MAC地址。

14. 如权利要求11所述的网络元件，其中所附连的路由选择标签包括所述第二域标签。

15. 如权利要求11所述的网络元件，其中所附连的路由选择标签包括所述路径中下一网络元件的标识。

16. 一种在网络元件中执行的方法，用于将分组从第一域中的主机路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，所述网络元件在所述第二域中并且通过标签交换路径连接到所述第一域，所述方法包括以下步骤：

在所述第二域中的所述网络元件通过所述第一域中的网络元件，通过标签交换路径接收来自所述第一域中主机的分组，所述分组包括附连的目的地标签以指示所述第二域以及附连的缩短的MAC地址以指示所述第二域中的目的地主机；

使用所述缩短的MAC地址来确定所述目的地主机；

去除所述附连的目的地标签和所述附连的缩短的MAC地址；以及

将所述分组发送到所确定的目的地主机。

17. 如权利要求16所述的方法，其中接收所述分组的步骤包括：接收包括具有所述目的地主机的接口标识符的目的地地址的所述分组，所述方法还包括将所述接口标识符替代为所述目的地主机的缩短的MAC地址的步骤。

18. 如权利要求16所述的方法，其中接收所述分组的步骤包括：接收包括具有接口标识符的IPv6报头的所述分组，所述方法还包括从所述接口标识符去除所述第二域的标识的步骤。

19. 如权利要求16所述的方法，其中接收所述分组的步骤包括：接收包括源地址的所述分组，所述方法还包括将指示所述第一域的标签添加到所述源地址的步骤。

20. 一种用于在通过标签交换路径连接到第一域的第二域中使用的网络元件，每个域具有通过相应域的公共网络元件进行连接的多个主机，其中所述网络元件操作以将分组从所述第一域中的网络元件路由到所述第二域中的主机，所述网络元件包括：

入口模块，操作以在所述网络元件通过所述第一域中的网络元件，通过标签交换路径接收来自所述第一域中主机的分组，所述分组包括附连的第二域标签以标识所述第二域以及附连的缩短的MAC地址以指示所述第二域中的目的地主机；

处理器，操作以使用所述缩短的MAC地址来确定所述目的地主机，并且去除所述附连的第二域标签和所述附连的缩短的MAC地址；以及

出口模块，操作以将所述分组发送到所确定的目的地主机。

21. 如权利要求20所述的网络元件，其中所述分组还包括具有所述目的地主机的接口标识符的目的地地址，所述处理器还操作以将所述接口标识符替代为所述目的地主机的缩短的MAC地址。

22. 如权利要求20所述的网络元件，其中所述分组包括具有接口标识符的IPv6报头，所述处理器还操作以从所述接口标识符去除所述第二域的指示。

23. 一种在第一域中的网络元件中执行的方法，用于将分组路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共路由器进行连接的多个主机，所述网络元件在所述第一域中并且通过相应域的路由器使用标签交换路径连接到所述第二域，所述方法包括以下步骤：

在所述第一域中的所述网络元件生成用于所述第二域中主机的分组，所述分组包括到所述第二域中所述主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，所述第二域标签标识所述第二域；以及

将所述分组发送到所述第一域中的路由器。

24. 如权利要求23所述的方法，其中生成分组的步骤还包括：生成具有不包括所述第一域的标识的源地址的分组。

25. 如权利要求24所述的方法，其中生成分组的步骤包括：生成具有所述源地址而不是IP地址的接口标识符以及具有所述目的地地址而不是IP地址的接口标识符的所述分组。

26. 如权利要求25所述的方法，其中所述IP地址没有IPv6前缀。

27. 一种第一域中的网络元件，操作以将分组路由到第二连接的域中的主机，每个域具有通过相应域的公共路由器进行连接的多个主机，所述网络元件在所述第一域中并且通过相应域的路由器连接到所述第二域，所述网络元件包括：

处理器，操作以在所述第一域中的所述网络元件生成用于所述第二域中主机的分组，所述分组包括到所述第二域中所述主机的目的地地址，所述目的地地址通过将IP地址的接口标识符替代为第二域标签和缩短的媒体接入控制(MAC)地址而形成，所述第二域标签标识所述第二域；以及

出口模块，操作以将所述分组发送到所述第一域中的路由器。