CN103945452B

CN103945452B - 一种分布式移动管理架构下数据传输的方法

Info

Publication number: CN103945452B
Application number: CN201410182287.4A
Authority: CN
Inventors: 薛开平; 倪丹; 田野; 沈烁; 吴义镇
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC; Computer Network Information Center of CAS
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC; Computer Network Information Center of CAS
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103945452A

Abstract

本发明公开了一种分布式移动管理架构下数据传输的方法，在移动终端MN移动过程中，选择某个分布式锚点D‑MAG作为其会话汇聚锚点G‑D‑MAG；在所述MN会话初始发起时的初始附着锚点F‑D‑MAG与该G‑D‑MAG之间建立隧道，并在所述G‑D‑MAG与所述MN当前接入的锚点N‑D‑MAG之间建立隧道；当所述MN发生移动时，只需所述N‑D‑MAG与所述G‑D‑MAG间拆建一次隧道，数据即可正常转发给所述MN。该数据传输方法减少MN频繁移动和会话发起过程中大量隧道拆建所带来的开销。

Description

一种分布式移动管理架构下数据传输的方法

技术领域

本发明涉及数据流传输技术领域，尤其涉及一种分布式移动管理架构下数据传输的方法。

背景技术

目前，传统集中式移动管理方案(如MIP,PMIP)存在扩展性差，单点失效，毫无区分地为所有用户提供移动性支持等缺陷。IETF相关工作组提出了分布式移动管理(DMM,Distributed Mobility Management)架构思想，在扁平化网络中提供移动管理支持，解决了集中式方案带来的问题。

现有的分布式移动管理方案中指出，MN会话初始发起时的锚点(Anchoring D-GW)作为该会话的锚点，也就是该会话用于通信的地址前缀由Anchoring D-GW分配。当MN移动到当前接入的锚点(Serving D-GW)后，在Anchoring D-GW上生成的会话如果需要保持，数据经由Anchoring D-GW通过隧道转发给Serving D-GW。

而随着MN在D-GWs间的频繁的移动和会话发起过程，MN的多个会话将锚定在多个D-GWs上，这体现了分布式移动管理方案扁平化、分布式的特征。在现有的DMM方案中，为保持MN的多个会话连续性，当MN从原serving D-GW移动到新serving D-GW时，需要在MN多个会话锚定的Anchoring D-GWs与新serving D-GW间逐一建立隧道，同时拆除原serving D-GW与MN会话锚定的Anchoring D-GWs间的所有隧道，这样如果MN移动频繁且MN需要维持连续性的会话较多，那么隧道将频繁拆建，从而带来巨大的开销。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式移动管理架构下数据传输的方法，能够减少移动终端MN频繁移动和会话发起过程中大量隧道拆建所带来的开销。

一种分布式移动管理架构下数据传输的方法，所述方法包括：

在移动终端MN移动过程中，选择某个分布式锚点D-MAG作为其会话汇聚锚点G-D-MAG；

在所述MN会话初始发起时的初始附着锚点F-D-MAG与该G-D-MAG之间建立隧道，并在所述G-D-MAG与所述MN当前接入的锚点N-D-MAG之间建立隧道；

当所述MN发生移动时，只需所述N-D-MAG与所述G-D-MAG间拆建一次隧道，数据即可正常转发给所述MN。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该数据传输方法减少MN频繁移动和会话发起过程中大量隧道拆建所带来的开销。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所述分布式移动管理架构下数据传输的方法流程示意图；

图2为本发明实施例所举实例中分布式移动管理架构下数据传输的架构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例在MN移动过程中选择某个D-MAG作为其会话汇聚锚点，MN会话的锚定点F-D-MAGs分别与该G-D-MAG建立隧道，而G-D-MAG与MN当前接入的N-D-MAG间建立隧道。在MN频繁移动的过程中，只需要N-D-MAG与G-D-MAG间拆建一次隧道，数据即可正常转发给MN。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所述分布式移动管理架构下数据传输的方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：在移动终端MN移动过程中，选择某个分布式锚点D-MAG作为其会话汇聚锚点G-D-MAG；

在该步骤中，所述选择某个分布式锚点D-MAG(Distributed Mobility AccessGateway)作为其会话汇聚锚点G-D-MAG(Gathering D-MAG)的过程为：

在会话数目超过特定阈值时，选择当前接入的D-MAG作为会话汇聚锚点G-D-MAG；

或者，根据特定的策略指定某个特定的D-MAG作为会话汇聚锚点G-D-MAG。

步骤12：在所述MN会话初始发起时的初始附着锚点F-D-MAG与该G-D-MAG之间建立隧道，并在所述G-D-MAG与所述MN当前接入的锚点N-D-MAG之间建立隧道；

步骤13：当所述MN发生移动时，只需所述N-D-MAG与所述G-D-MAG间拆建一次隧道，数据即可正常转发给所述MN。

在该步骤中，当所述MN发生移动时，特定数据流随着MN的移动，由该数据流的初始附着锚点F-D-MAG(First D-MAG)切换到当前接入的锚点N-D-MAG(New D-MAG)，那么根据选择的G-D-MAG地址，N-D-MAG经过中心数据库CMD(Central Mobility Database)向G-D-MAG发送绑定更新消息，建立双向隧道；其中，所述绑定更新消息用于更新CMD上新发起数据流的相关信息，以及G-D-MAG上MN相关数据流的路由信息，建立相应的隧道接口，且返回的绑定应答消息用于增加N-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应的隧道接口；

所述G-D-MAG经过CMD向F-D-MAG发送绑定更新消息，建立双向隧道；其中，所述绑定更新消息用于更新在F-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应隧道接口，且返回的绑定应答消息用于增加G-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应隧道接口。

具体实现中，在所述中心数据库CMD中保存有所述G-D-MAG所管理会话信息的列表，具体包括移动节点标识，汇聚锚点，会话发起锚点及其分配的前缀；CMD可以返回包含MN当前的G-D-MAG地址的信令。

上述MN相关数据流包括所述MN在接入所述N-D-MAG之前所有仍然有效的数据流，且不包括所述MN新建立的以所述N-D-MAG为锚点的数据流；所述MN相关数据流以F-D-MAG为锚点转变为以N-D-MAG为锚点。

举例来说，通信对端(CN，Corresponding Node)发往MN的数据流首先被该数据流建立时所位于的F-D-MAG截获，而后通过双向隧道发往G-D-MAG，G-D-MAG解封装后根据内部头IP目的地址查询本地记录，重新封装后通过双向隧道发往N-D-MAG。

下面以具体的实例对上述方法进行说明，以下三个实例基于中心数据库CMD的不同功能来进行说明：

实施例一：

CMD作为中继(relay)转发PBU/PBA及ePBU/ePBA，本实施例中为了支持汇聚锚点，需要扩展CMD增加<MN-ID,G-D-MAG，N-D-MAG,delegate Prefixes>的绑定列表记录G-D-MAG所汇聚的会话及其锚点地址，且G-D-MAG的选择过程由CMD来完成。

(1)架构

实施例一的架构如图2所示，当MN从F-D-MAG移动到N-D-MAG后，MN锚在F-D-MAG上的旧会话(session1)依次经由F-D-MAG，G-D-MAG，N-D-MAG转发到达MN，锚点两两间建立有隧道，而MN当前发起的新会话(session2)则直接经由N-D-MAG来发送。

(2)流程

在MN从F-D-MAG移动到N-D-MAG时，切换流程分为A、B两个过程。其中A过程包括N-D-MAG到CMD的注册绑定更新以及N-D-MAG与G-D-MAG间隧道建立；B过程包括G-D-MAG向CMD的注册绑定更新，以及G-D-MAG与F-D-MAG间建立隧道，具体为：

A过程：

1、MN的初始会话在F-D-MAG上产生，由其分配该会话的IPv6地址前缀。而后MN移动接入到N-D-MAG上。N-D-MAG检测到MN的接入，发送PBU到CMD更新BCE，增加新发起会话的位置信息，包括MN-ID，N-D-MAG地址以及其分配的前缀。

2、CMD从G-D-MAG的绑定列表中查询该MN-ID对应的G-D-MAG地址，若没有匹配项，则表明不支持汇聚则按照常规转发PBU；若找到G-D-MAG，则将PBU转发给G-D-MAG，转发的PBU中包含发送端N-D-MAG的地址。

3、G-D-MAG收到PBU后更新本地的路由表，从PBU中获取N-D-MAG地址并建立隧道端口，返回PBA给CMD，该PBA中包含G-D-MAG地址选项。

4、CMD转发该PBA给N-D-MAG。N-D-MAG接收到PBA后更新本地的路由表，从PBA中获取到隧道对端G-D-MAG地址并建立隧道端口，从而建立G-D-MAG与N-D-MAG间隧道。

B过程：

1、G-D-MAG接收到包含该MN-ID的PBU消息后返回PBA，该PBA中包含G-D-MAG地址选项，同时构造PBU(G＝1)发送到CMD，该PBU(G＝1)中的MN-ID直接从之前接收到的PBU中复制而来。标志位G＝1标识该PBU是由汇聚锚点G-D-MAG发起的。

这里省略了CMD选择合适的G-D-MAG作为汇聚锚点并发送消息(可以由PBU/PBA来承载，增加标识位)告知该G-D-MAG作为某个MN(由MN-ID标识)的汇聚锚点的过程。当该G-D-MAG获知自己是汇聚锚点时，对于接收到PBU后除了返回PBA消息，还要另外构造包含G＝1标识的PBU到CMD。

2、CMD接收到PBU(G＝1)后找到该MN上一次接入锚点为F-D-MAG，将该PBU(G＝1)转发给F-D-MAG，该PBU(G＝1)中包含G-D-MAG地址选项。

这里，在MN频繁移动时，CMD将B.2的PBU转发给哪个F-D-MAG的问题。包括：

方法一、如果在BCE中该MN-ID的某个F-D-MAG不在G-D-MAG的管理列表内，并且仍有会话要维持(以及支持汇聚)，那么CMD将PBU发送给该F-D-MAG来构造其与G-D-MAG间的隧道；方法二、将PBU发给该MN的所有F-D-MAGs，已经与G-D-MAG建立隧道的F-D-MAG则直接忽略该PBU，而未与G-D-MAG建立隧道的F-D-MAG则更新路由并返回PBA。

3、F-D-MAG接收到PBU，更改本地路由表项，提取PBU中的G-D-MAG地址生成隧道端口，返回PBA(G＝1)给CMD。

4、CMD更新关于G-D-MAG所管理的会话的缓存，添加包含F-D-MAG及其需要汇聚的会话前缀的条目，CMD转发该PBA(G＝1)给G-D-MAG。该PBA(G＝1)包含F-D-MAG地址选项。G-D-MAG接收到PBA后提取F-D-MAG地址建立隧道端口，从而建立F-D-MAG与G-D-MAG间的隧道。

这里，可复用F-D-MAG与G-D-MAG间原来建有的隧道，因为在MN接入F-D-MAG时曾建立了F-D-MAG与G-D-MAG的双向隧道，但是交互过程仍然必要，因为需要更新F-D-MAG以及G-D-MAG上相关会话的路由信息。

(3)消息

在PBU/PBA中增加标识位G，以及地址选项，具体来说：

G＝1：表明该PBU是由G-D-MAG发起的。

addr option：由于PBU/PBA经由CMD转发，隧道建立的两端并不是直接通信，故而需要增加该选项，用于告知隧道一端另一端的地址。

上述流程中具体消息定义为：

A.1PBU：基本的PBU消息，参照RFC5213，包含MN-ID等选项。

A.2PBU(addr):包含了N-D-MAG地址选项的PBU消息。该选项用于告知G-D-MAG隧道另一端地址，即N-D-MAG的地址。

A.3PBA(addr)：包含G-D-MAG地址选项的PBA消息。该选项用于告知N-D-MAG隧道另一端地址，即G-D-MAG的地址。

A.4PBA(addr)：包含G-D-MAG地址选项的PBA消息。该选项用于告知N-D-MAG隧道另一端地址，即G-D-MAG的地址。

B.1PBU(G＝1):包含标识位G，G＝1表明由汇聚锚点发起。

B.2PBU(G＝1，addr)：包含标识位G＝1以及G-D-MAG地址选项。

B.3PBA(G＝1，addr)：包含标识位G＝1以及F-D-MAG地址选项。

(4)数据发送

这里，通信对端(CN，Corresponding Node)发往MN的数据流首先被该数据流建立时所位于的F-D-MAG截获，而后通过双向隧道发往G-D-MAG，G-D-MAG解封装后根据内部头IP目的地址查询本地记录，重新封装后通过双向隧道发往N-D-MAG。

实施例二：

该实施例中CMD作为位置查询器(locator)告知地址，D-MAG得知地址后可以直接通信。本实施例为了支持汇聚锚点，需要扩展CMD增加<MN-ID,G-D-MAG>的绑定列表。并且，G-D-MAG的选择过程由CMD来完成。

(1)架构

与上述实施例一相同。

(2)流程

具体流程与实施例一类似，以下仅对不同处进行说明：

在A过程中：G-D-MAG收到A.2的PBU后，从PBU携带的选项中提取发起该PBU的对端地址(N-D-MAG addr)，之后直接发送PBA到该N-D-MAG建立隧道。同时，G-D-MAG还需要返回PBA给CMD作为PBU的应答。

在B过程中：F-D-MAG收到B.2的PBU(G＝1)后，从从PBU携带的选项中找到发起该PBU的对端地址(G-D-MAG addr)，之后直接发送PBA到该G-D-MAG建立隧道。同时，F-D-MAG还需返回PBA给CMD作为PBU的应答。

(3)消息

这里仅对与实施例一不同处进行说明：

A.3PBA：基本的PBA消息，参照RFC5213，是对A.1的PBU消息的应答。

A.4PBA(addr)：包含N-D-MAG地址选项，是对PBU(addr)消息的应答。

B.3PBA(G＝1):包含标识位G＝1，是对B.1PBU(G＝1)消息的应答。

B.4PBA(G＝1，addr)：包含标识位G＝1以及G-D-MAG地址选项，是对B.2的PBU(G＝1，addr)消息的应答。

(4)数据发送

数据发送过程与上述实施例一相同。

实施例三：

该实施例中CMD作为代理(proxy)构造PBA应答，本实施例为了支持汇聚锚点，需要扩展CMD增加<MN-ID,G-D-MAG>的绑定列表。并且，G-D-MAG的选择过程由CMD来完成。

(1)架构

与上述实施例一相同。

(2)流程

具体流程与实施例一类似，下面就与实施例一、二不同之处进行说明：

A过程：CMD收到A.1的PBU后查找该MN-ID对应的汇聚锚点，直接返回包含该G-D-MAG地址选项的PBA消息应答；N-D-MAG更新路由表并建立隧道端口；而后CMD构造一个包含N-D-MAG地址选项的PBU到G-D-MAG；G-D-MAG接收到后更新本地路由表，并提取N-D-MAG地址建立隧道端口。

B过程：CMD收到B.1的PBU(G＝1)后查找MN上次接入的锚点F-D-MAG，直接返回包含该F-D-MAG地址选项以及G＝1的PBA给G-D-MAG；G-D-MAG更新路由表并建立隧道端口；而后CMD构造一个包含G-D-MAG地址选项以及G＝1的PBU给F-D-MAG；F-D-MAG接收到后更新本地路由表，并提取G-D-MAG地址建立隧道端口。

(3)消息

这里仅对与实施例一不同处进行说明：

A.2PBA(addr)：包含G-D-MAG地址选项。

A.3PBU(addr)：包含N-D-MAG地址选项。

A.4PBA(addr)：包含N-D-MAG地址选项，是对A.3的PBU(addr)消息的应答。

B.2PBA(G＝1,addr)：包含标识位G＝1以及F-D-MAG地址选项。

B.3PBA(G＝1,addr):包含标识位G＝1，以及G-D-MAG地址选项。

B.4PBA(G＝1,addr)：包含标识位G＝1以及G-D-MAG地址选项，是对B.3的PBU(G＝1,addr)消息的应答。

(4)数据发送

数据发送过程与上述实施例一相同。

综上所述，根据本发明实施例所述方法，由于G-D-MAG的更换过程没有N-D-MAG频繁，G-D-MAG可以是永久的，也可以周期性更换，或者由更加动态的策略，如会话数据增加到某个阈值时当前接入D-MAG，从而减少MN频繁移动和会话发起过程中大量隧道拆建所带来的开销。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种分布式移动管理架构下数据传输的方法，其特征在于，所述方法包括：

当所述MN发生移动时，只需所述N-D-MAG与所述G-D-MAG间拆建一次隧道，数据即可正常转发给所述MN；

所述方法进一步包括：

当所述MN发生移动时，特定数据流随着MN的移动，由该数据流的初始附着锚点F-D-MAG切换到当前接入的锚点N-D-MAG，则根据所选择的G-D-MAG地址，所述N-D-MAG经过中心数据库CMD向所述G-D-MAG发送绑定更新消息，建立双向隧道；其中，所述绑定更新消息用于更新所述CMD上新发起数据流的相关信息，以及所述G-D-MAG上MN相关数据流的路由信息，建立相应的隧道接口，且返回的绑定应答消息用于增加所述N-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应的隧道接口；

所述G-D-MAG经过所述CMD向所述F-D-MAG发送绑定更新消息，建立双向隧道；其中，所述绑定更新消息用于更新在所述F-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应隧道接口，且返回的绑定应答消息用于增加所述G-D-MAG上MN相关数据流的路由信息以及相应隧道接口。

2.根据权利要求1所述分布式移动管理架构下数据传输的方法，其特征在于，所述选择某个分布式锚点D-MAG作为其会话汇聚锚点G-D-MAG，具体包括：

3.根据权利要求1所述分布式移动管理架构下数据传输的方法，其特征在于，

在所述中心数据库CMD中保存有所述G-D-MAG所管理会话信息的列表，具体包括移动节点标识，汇聚锚点，会话发起锚点及其分配的前缀。

4.根据权利要求1所述分布式移动管理架构下数据传输的方法，其特征在于，

所述MN相关数据流包括所述MN在接入所述N-D-MAG之前所有仍然有效的数据流，且不包括所述MN新建立的以所述N-D-MAG为锚点的数据流。