CN104135747A - 移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点 - Google Patents

Abstract

一种移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点，在移动节点上配置通信网卡和切换网卡，通过切换网卡检测备选接入点，并通过切换网卡进行链路层的切换和网络层的切换，进而与备选接入点建立通信链路，不影响通信网卡的正常数据传输，切换完成后，进行两个网卡的角色互换，充分利用了空闲的切换网卡来消除移动节点在改变接入链路时所引入的较长时延，减少了切换时延对通信业务的影响。

Description

移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别是涉及一种移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点。

背景技术

IPv6(Internet Protocol Version6，互联网协议第6版)具有地址空间大、安全性高等众多优点，是目前公认的下一代网络的核心技术。另外随着无线用户的增多，网络无线化也是通信网络发展的必然趋势。如图1所示，在无线环境下，移动节点10与网络侧的接入路由器20在建立的IPv6无线通信链路上进行和通信对端40的数据传输，但是当移动节点10向箭头方向移动时，接入子网可能发生改变，即移动节点10可能需要跟接入路由器30建立通信链路，移动节点10的切换不可避免。

为了保障用户的无线漫游，Internet(互联网)工作组IETF(InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组)制定了移动IPv6协议。移动IPv6协议解决了移动用户在IPv6网络中的漫游和切换问题。

在该方案中，首先，移动节点在完成链路层的切换后检测是否已经发生了接入子网的改变，如果发生，移动节点利用MIPv6(Mobility Support in IPv6，移动IP技术第六版)的相关机制，在新的接入路由上获取一个唯一的临时性接入地址作为转交地址，然后移动节点把获取的新转交地址与家乡代理和通信对端进行绑定更新，这样移动节点无论移动到哪一个接入网络都可以始终保持与通信对端数据通信的可达性；若没有发生接入子网的改变，移动节点只须进行链路层切换。但是移动IPv6协议在用户切换时产生的时延较长，会影响到实时通信业务的服务质量。

为此，IETF又提出了一系列优化扩展方案，如FMIPv6(快速移动IPv6协议)、HMIPv6(分层移动IPv6协议)和FHMIPv6(快速分层移动IPv6协议)来优化这一移动协议。

在FMIPv6协议中，主要提出了两种技术规范：1、移动节点在进行接入点所属路由改变之前，可以通过先前接入链路获取新接入点所在子网的相关信息，从而提前获取新的转交地址；2、移动节点在获取了新的转交地址后在新旧接入路由器之间建立一个通信隧道，直到移动节点通过新的接入路由器发送快速临时公告(FNA)，以表明它已经移动到新的接入路由器所属网络后才解除两者路由器建立的隧道，这样移动节点就可以直接利用新转交地址在新的接入路由器上实现数据传输，从而减少移动节点在切换中因做移动检测和转交地址的配置等消耗的接入时延，同时也减少了切换中通信数据包的丢失。

在HMIPv6协议中，利用区域划分的思想，从逻辑上将网络划分为多个不同的域，每一个域由一个特定的称为“移动锚点”(MAP)的网络功能实体来管理，这个MAP充当移动节点的一个临时家乡代理，负责转发移动节点和通信对端的数据分组。移动节点在域内移动时，只需把新转交地址的绑定注册消息发送到该移动锚点，这样降低了与家乡代理和通信对端的绑定更新时延。

FHMIPv6协议是在基于HMIPv6协议的基础上，结合FMIPv6协议的优点提出的扩展协议，用来降低该移动协议所引入的移动检测、转交地址的配置和绑定注册的各部分时延。

但是移动节点在切换时产生的时延包括链路层切换时延和网络层切换时延，其中网络层切换时延包括：移动检测时延，IP地址配置时延和绑定更新时延。上述这些优化协议中所规范的网络层切换的方案，虽然可以降低重新建立通信链路的接入时延，但是网络层的切换是在链路层切换完成之后才可以进行，所以如果链路层的切换时延没有减少，整个切换过程中还是有较大的时延，影响节点的实时通信。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点，以降低移动节点切换的时延，减少切换时延对通信业务的影响。

一种移动IPv6节点切换方法，包括步骤：

使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信，使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

若存在备选接入点的信号质量满足预设条件，向所述当前接入点发送切换节点请求；

接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息，控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡。

一种移动IPv6节点，包括：

第一通信模块，用于使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信；

接入点检测模块，用于使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

切换节点请求发送模块，用于存在备选接入点的信号质量满足预设条件时，向所述当前接入点发送切换节点请求；

响应消息接收模块，用于接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息；

连接控制模块，用于控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

第二通信模块，用于获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

网卡切换模块，用于将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡。

本发明移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点，在移动节点上配置通信网卡和切换网卡，通过切换网卡检测备选接入点，并通过切换网卡进行链路层的切换和网络层的切换，进而与备选接入点建立通信链路，不影响通信网卡的正常数据传输，切换完成后，进行两个网卡的角色互换，充分利用了空闲的切换网卡来消除移动节点在改变接入链路时所引入的较长时延，减少了切换时延对通信业务的影响。

附图说明

图1为现有技术中移动节点切换接入点示意图；

图2为本发明方法实施例的流程示意图；

图3为本发明移动节点切换过程具体实施例的时序图；

图4为本发明移动IPv6节点实施例的结构示意图；

图5为本发明连接控制模块实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明移动IPv6节点切换方法的具体实施方式做详细描述。

如图1所示，一种移动IPv6节点切换方法，包括步骤：

S110、使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信，使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

在移动节点MN(Mobile Node)上配置通信网卡和切换网卡，与通信对端进行数据传输的网卡为通信网卡，处于空闲状态的网卡为切换网卡，两种网卡均支持IPv6协议；切换网卡通过检测备选接入点的信号质量，为移动节点是否需要执行切换操作提供决策信息。

S120、若存在备选接入点的信号质量满足预设条件，向所述当前接入点发送切换节点请求；

该预设条件可以是移动节点的通信要求，即判断是否存在备选接入点的信号质量满足移动节点的通信要求，其中判断接入点的信号质量是否满足通信要求可以通过现有技术中已知方法实现。

S130、接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息，控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

当前接入点AR1接收到切换节点请求时，将该切换请求转发给备选接入点AR2，并根据移动节点MN当前的业务情况向备选接入点AR2申请资源预留；

备选接入点AR2接收到该切换节点请求后进行资源预留，并返回响应消息给当前接入点AR1，当前接入点AR1将响应消息转发给移动节点MN；

移动节点MN接收到响应消息后，控制切换网卡与备选接入点建立通信链路，即需要进行链路层和网络层的切换，具体步骤包括：

通过所述切换网卡与所述备选接入点进行鉴权和关联的链路层切换操作；

链路层切换操作完成后，根据所述备选接入点的路由公告消息及网络层的路由协议建立新的路由。

S140、获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

通信网卡和切换网卡的IPv6地址可以采用采用动态主机配置协议(DynamicHost Configuration Protocol,DHCP)服务器自动分配获得。所述切换网卡的IPv6地址由所述备选接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配；所述通信网卡的IPv6地址由所述当前接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配。具体来说，当移动节点通过当前接入点接入网络时，由当前网络中的DHCP服务器自动分配一个IPv6地址。相应的，当移动节点移动到备选接入点网络覆盖范围内时，切换网卡通过与备选接入点进行关联，从新网络中的DHCP服务器自动获取一个新的IPv6地址，成为转交地址。上述过程对于网络侧和高层协议服务来说是完全透明的。

通信网卡和切换网卡使用不同的IPv6地址，获取到切换网卡的IPv6地址后即可以与通信对端进行通信，整个过程不需要经过家乡代理进行地址绑定更新等操作，节省了切换操作时间。

S150、将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡；

移动节点MN通过切换网卡与备选接入点AR2建立通信链路之后，移动节点MN需要执行通信网卡和切换网卡角色的互换，切换网卡转换为与备选接入点AR2建立的通信链路上的新的通信网卡，通信网卡断开与当前接入点AR1的通信链路，转变为空闲的切换网卡，继续检测备选接入点的信号质量。

由于通信网卡IPv6地址与切换网卡IPv6地址不一样，在切换过程中，当移动节点切换到备选接入点后，如果当前接入点中还缓存有发往该移动节点的数据包，则这些数据包将会丢失，不能实现真正的无缝切换，即不能实现实时业务的连续性传输和吞吐量的一致性。所以将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡步骤之前，还包括步骤：

使用所述通信网卡继续接收所述当前接入点发送的数据包，数据包接收完成后，与所述当前接入点断开通信链路。移动节点完成切换后，备选接入点AR2向当前接入点AR1发送切换完成通知，当前接入点收到切换完成通知，检查缓存中是否还有发往移动节点的数据包，如果有，则继续将这些数据包发送给移动节点MN，数据包发送完成后断开与通信网卡的通信链路，否则直接断开与通信网卡的通信链路，实现了真正的无缝切换。

为了更好的理解本发明方法的具体过程，下面通过一个具体实施例详细说明。

如图3所示，移动节点MN使用通信网卡通过接入路由器AR1与通信对端CN进行通信；移动节点MN的切换网卡检测周围接入路由器的信号质量；

若接入路由器AR1信号质量不能满足移动节点MN的通信要求，接入路由器AR2信号质量满足移动节点MN的通信要求，则移动节点MN向接入路由器AR1发送切换请求；

接入路由器AR1转发该切换请求给接入路由器AR2，并根据移动节点MN目前的业务情况向接入路由器AR2申请资源预留；

接入路由器AR2收到该切换请求后进行资源预留，并发送切换响应消息给接入路由器AR1；

接入路由器AR1转发该切换响应消息给移动节点MN；

移动节点MN收到切换响应消息后，控制切换网卡通过接入路由器AR2与通信对端CN建立连接；

连接建立后，移动节点MN通过接入路由器AR2接入网络中的DHCP服务器获取切换网卡的IPv6地址；

移动节点MN使用切换网卡与通信对端CN进行通信；

接入路由器AR2向接入路由器AR1发送切换完成通知；

接入路由器AR1收到切换完成通知，检查缓存中是否还有发往移动节点MN的数据包，如果有，将这些数据包发送给移动节点MN，然后断开与通信网卡的连接；否则，直接断开与移动节点MN通信网卡的连接；

移动节点MN将切换网卡作为新的通信网卡，通信网卡作为新的切换网卡；

移动节点MN与通信对端CN的通信完成后，通信对端CN向接入路由器AR2发送通信完成通知；

接入路由器AR2接收通信完成通知，释放预留的资源，整个切换过程完毕。

基于同一发明构思，本发明还提供一种移动IPv6节点，下面结合附图对本发明移动IPv6节点的具体实施方式做详细描述。

如图4所示，一种移动IPv6节点，例如笔记本电脑、PDA(Persional DigitalAssistant，掌上电脑)设备等，包括：

第一通信模块110，用于使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信；

接入点检测模块120，用于使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

切换节点请求发送模块130，用于存在备选接入点的信号质量满足预设条件时，向所述当前接入点发送切换节点请求；该预设条件可以是移动节点的通信要求，判断接入点的信号质量是否满足通信要求可以通过现有技术中已知方法实现；

响应消息接收模块140，用于接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息；

连接控制模块150，用于控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

如图5所示，所述连接控制模块150可以包括链路切换单元151和网络层切换单元152；

所述链路切换单元151用于通过所述切换网卡与所述备选接入点进行鉴权和关联的链路层切换操作；

所述网络层切换单元152用于在链路层切换操作完成后，根据所述备选接入点的路由公告消息及网络层的路由协议建立新的路由。

第二通信模块160，用于获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

通信网卡和切换网卡的IPv6地址可以采用DHCP服务器自动分配获得。所述切换网卡的IPv6地址由所述备选接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配；所述通信网卡的IPv6地址由所述当前接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配。通信网卡和切换网卡使用不同的IPv6地址，获取到切换网卡的IPv6地址后即可以与通信对端进行通信，整个过程不需要经过家乡代理进行地址绑定更新等操作，节省了切换操作时间。

网卡切换模块170，用于将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡。

由于通信网卡IPv6地址与切换网卡IPv6地址不一样，在切换过程中，当移动节点切换到备选接入点后，如果当前接入点中还缓存有发往该移动节点的数据包，则这些数据包将会丢失，不能实现真正的无缝切换，所以网卡切换模块170将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡之前，还用于使用所述通信网卡继续接收所述当前接入点发送的数据包，数据包接收完成后，与所述当前接入点断开通信链路。

本发明移动IPv6节点其它技术特征与本发明方法相同，在此不予赘述。

本发明移动IPv6节点切换方法及移动IPv6节点，与现有技术相互比较时，具备以下优点：

1、在切换中采用移动节点通过切换网卡探测备选接入点并与该备选接入点完成链路层切换，因而减少了该部分的接入时延；同时由于在切换中，采用移动节点通过切换网卡实现基于MIPv6协议的网络层切换操作，故减少了此协议所需的较大接入时延，且不中断通信网卡的正常数据传输。即通过备用网卡降低了移动节点切换过程中的时延，降低了对实时通信的影响。

2、切换网卡完成切换后，可以通过新接入节点与通信对端进行通信，而这时在原接入节点中还缓存有发往该移动节点的数据包，这时可以继续通过原通信网卡保持原来通信链路不中断，等数据包接收完后再中断原通信链路，真正实现了无缝切换。

3、通信网卡和切换网卡使用不同的IPv6地址，获取到切换网卡的IPv6地址后即可以与通信对端进行通信，整个过程不需要经过家乡代理进行地址绑定更新等操作，节省了切换操作时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种移动IPv6节点切换方法，其特征在于，包括步骤：

使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信，使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

若存在备选接入点的信号质量满足预设条件，向所述当前接入点发送切换节点请求；

接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息，控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡。

2.根据权利要求1所述的移动IPv6节点切换方法，其特征在于，所述切换网卡的IPv6地址由所述备选接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配；所述通信网卡的IPv6地址由所述当前接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配。

3.根据权利要求1所述的移动IPv6节点切换方法，其特征在于，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡步骤之前，还包括步骤：

使用所述通信网卡继续接收所述当前接入点发送的数据包，数据包接收完成后，与所述当前接入点断开通信链路。

4.根据权利要求1所述的移动IPv6节点切换方法，其特征在于，控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接的步骤包括：

通过所述切换网卡与所述备选接入点进行鉴权和关联的链路层切换操作；

链路层切换操作完成后，根据所述备选接入点的路由公告消息及网络层的路由协议建立新的路由。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的移动IPv6节点切换方法，其特征在于，所述预设条件为移动节点的通信要求。

6.一种移动IPv6节点，其特征在于，包括：

第一通信模块，用于使用通信网卡通过当前接入点与通信对端进行通信；

接入点检测模块，用于使用切换网卡检测备选接入点的信号质量；

切换节点请求发送模块，用于存在备选接入点的信号质量满足预设条件时，向所述当前接入点发送切换节点请求；

响应消息接收模块，用于接收所述当前接入点转发的根据所述切换节点请求返回的响应消息；

连接控制模块，用于控制所述切换网卡通过所述备选接入点与所述通信对端建立连接；

第二通信模块，用于获取所述切换网卡的IPv6地址，通过所述IPv6地址与所述通信对端进行通信；

网卡切换模块，用于将所述切换网卡作为新的通信网卡，将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡。

7.根据权利要求6所述的移动IPv6节点，其特征在于，所述切换网卡的IPv6地址由所述备选接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配；所述通信网卡的IPv6地址由所述当前接入点接入网络中的动态主机配置服务器分配。

8.根据权利要求6所述的移动IPv6节点，其特征在于，所述网卡切换模块将与所述当前接入点断开通信链路的所述通信网卡作为新的切换网卡之前，还用于使用所述通信网卡继续接收所述当前接入点发送的数据包，数据包接收完成后，与所述当前接入点断开通信链路。

9.根据权利要求6所述的移动IPv6节点，其特征在于，所述连接控制模块包括链路切换单元和网络层切换单元；

所述链路切换单元用于通过所述切换网卡与所述备选接入点进行鉴权和关联的链路层切换操作；

所述网络层切换单元用于在链路层切换操作完成后，根据所述备选接入点的路由公告消息及网络层的路由协议建立新的路由。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的移动IPv6节点，其特征在于，所述预设条件为移动节点的通信要求。