CN104410729A - 一种分布式PMIPv6部署系统及通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式PMIPv6部署系统及通信方法。本系统为在家乡网络部署多个通信连接的LMA，称为LMA-set；所述LMA-set中的每个LMA具有两个前缀、两个地址：第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，第二个前缀从PI前缀分派出来作为家乡网络前缀HNP集合；第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，该地址为LMA-set中所有LMA的共享地址，称为LMA-set共享地址。本发明不仅继承PMIPv6基于网络移动性管理的优势，还为通信提供了更为优化的路径，并为LMA提供了可靠性。

Description

一种分布式PMIPv6部署系统及通信方法
技术领域
本发明涉及一种通信方法，具体涉及一种分布式PMIPv6部署系统及通信方法，属于通信技术领域。
背景技术
随着互联网和无线接入技术的迅速发展，尤其是近年来互联网多媒体应用的广泛出现，越来越多的人们希望随时随地访问互联网，由此出现了以移动IPv6(Mobile IPv6，MIPv6)和代理移动IPv6(Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)为代表的移动性管理协议。PMIPv6协议是一种基于网络的移动性支持方案，允许移动节点(Mobile Node，MN)用一个永久的地址和互联网中任何主机通信，保证MN在不同移动接入网关(MobilityAccess Gateway，MAG)之间切换时不中断正在进行的通信。由于PMIPv6工作在网络层，不仅适用于同构网络间的移动，也适用于异构网络间的通信，有广阔的应用前景。
PMIPv6协议要求无论MN如何移动，都向自己的本地移动锚点(Local MobilityAnchor，LMA)注册，并通过LMA转发发往MN或MN发出的数据包。当MN远离自己的家乡域时，数据包可能要经过很长的一段路由，带来不必要的数据转发延迟和资源浪费，尤其是MN在外地域的MAG之间频繁切换的时候，这种不优化问题带来的后果更为严重。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种分布式PMIPv6部署系统及通信方法。本发明提出的分布式PMIPv6的部署系统和通信方法不仅继承PMIPv6基于网络移动性管理的优势，还为通信提供了更为优化的路径，并为LMA提供了可靠性。
本发明的技术方案为：
一种分布式PMIPv6通信方法，其步骤为：
1)在家乡网络部署多个LMA，称为LMA-set；其中LMA-set中的每个LMA具有两个前缀、两个地址：第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，第二个前缀从PI前缀分派出来作为家乡网络前缀HNP集合；第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，该地址为LMA-set中所有LMA的共享地址，称为LMA-set共享地址；
2)当移动节点MN初始接入家乡网络中的一MAGi时，该MAGi发送该MN的注册消息到LMA-set共享地址；
3)与该MAGi最近的LMAi接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAi根据LMA的第一个地址向LMA-set内的其他LMA发送状态同步信息；
4)当一节点CN向该MN发送数据包时，与该节点CN最近的LMAj接收该数据包并根据状态同步后的状态条目将该数据包转发给MAGi；当MN向该节点CN转发数据包时，MAGi将数据包转发给该节点CN；
5)当MN切换到家乡网络中的另一MAGii时，该MAGii发送注册消息到LMA-set共享地址，与该MAGii最近的LMAii接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAii向LMA-set内的其他LMA进行状态同步；
6)当该节点CN再次向MN发送数据包时，LMAj根据状态同步后的状态条目将其转发到MAGii；当MN向该节点CN发送数据包时，由MAGii直接对该数据包进行转发。
进一步的，所述家乡网络从(64-m)bits前缀中分配n bits作为家乡网络前缀HNP集合，其中，m+n≤64，PI前缀长度为m bits。
进一步的，所述状态条目包含MN的家乡网络前缀HNP，MN当前的服务LMA以及MN当前的接入MAG。
进一步的，对于所述LMA-set中的每一LMAi，LMA-set中所有LMA均采用Anycast技术通告该LMAi的PI前缀信息。
一种分布式PMIPv6部署系统，其特征在于，在家乡网络部署多个通信连接的LMA，称为LMA-set；所述LMA-set中的每个LMA具有两个前缀、两个地址：第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，第二个前缀从PI前缀分派出来作为家乡网络前缀HNP集合；第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，该地址为LMA-set中所有LMA的共享地址，称为LMA-set共享地址。
进一步的，家乡网络中的任一MAGi对接入的移动节点MN，将其注册消息发送到所述LMA-set共享地址；与该MAGi最近的LMAi接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAi根据LMA的第一个地址向LMA-set内的其他LMA发送状态同步信息。
进一步的，当一节点CN向该MN发送数据包时，与该节点CN最近的LMAj接收该数据包并根据状态同步后的状态条目将该数据包转发给MAGi；当MN向该节点CN转发数据包时，MAGi将数据包转发给该节点CN。
进一步的，所述家乡网络从(64-m)bits前缀中分配n bits作为家乡网络前缀HNP集合，其中，m+n≤64，PI前缀长度为m bits。
进一步的，所述状态条目包含MN的家乡网络前缀HNP，MN当前的服务LMA以及MN当前的接入MAG。
进一步的，对于所述LMA-set中的每一LMAi，LMA-set中所有LMA均采用Anycast技术通告该LMAi的PI前缀信息。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：
本发明扩展了PMIPv6家乡网络的概念，提出了新颖的前缀管理和分配机制；通过任播技术保证MN能被最优的LMA服务。
附图说明
图1为扩展的PMIPv6家乡网络图；
图2为前缀和地址管理示意图；
图3为分布式的PMIPv6移动性管理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明的家乡网络如图1所示。
为了优化PMIPv6性能，本发明在家乡网络部署多个LMA，称为LMA-set。对于每个PMIPv6域，分配的与提供商无关(Provider-Independent，PI)前缀长度为mbits，而每个LMA可以从(64-m)bits前缀中分配n bits作为家乡网络前缀(Home Network Prefix，HNP)集合(m+n≤64)。此外，每个LMA应有一个共享的IPv6地址作为任播的PMIPv6绑定操作地址。并经由其接入的互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)分配得到一个唯一的IPv6地址作为其实际的位置标识。简言之，每个LMA具有两个前缀、两个地址：
1)第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，小于64bits；第二个前缀从PI前缀分派出来作为HNP集合(标识为PAPrefix)；
2)第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，作为传统的LMA地址，该地址由所有的LMA共享。
上述前缀和地址管理如图2所示。
以LMA1为例，PI Prefix/m为PI前缀，所有LMA均向外通告这个前缀信息，从而吸引发往属于这个前缀的数据包。PI Prefix：LMA1Prefix/m+n为LMA的HNP集合，LMA1可以从这个前缀集合中分配2(64-m-n)个HNP。PI Prefix：：a为LMA-set共享的IP地址，MAG的信令数据包均发往这个地址，从而找到距其最近的LMA。PA-APrefix：LMA1为LMA1实际有效的IP地址。
基于上述前缀和地址管理方法，本发明的PMIPv6移动性管理过程如图3所示。
1)当MN初始接入家乡网络中的一MAG1时，MAG1发送这个MN的注册消息到LMA的任播组(PI Prefix：：a)。这个信令消息会被最近的LMA接收到，那么LMA1(通信地址为Prefix：：LMA1)将作为MN的服务LMA；
2)LMA1向MN分配HNP(Prefix：LMA1：MN/64)，并建立绑定条目(即PMIPv6的绑定信息，包含：MN的ID，MN的HNP，绑定发起的MAG等基本信息，这个HNP是MN用来配置通信使用的IPv6地址)，此外，LMA1向同一个LMA-set内的所有LMA(向LMA的通信地址Prefix：：LMA2和Prefix：：LMA3)进行状态同步，以告知所有LMA(LMA2和LMA3)这个MN当前由LMA1服务；
3)接收到状态同步消息之后，其他LMA建立一个状态条目，其中包含MN的HNP，MN的服务LMA(LMA1)以及当前的接入MAG(MAG1)；
4)当通信对端节点CN向MN发送数据包时，数据包将会被最近的LMA所接收到(如被LMA3接收到)，LMA3根据状态条目直接将数据包转发给MAG1；CN是一个与MN进行通信的广义的节点，可能是移动的也可能是不移动的，CN知道的只是MN的地址和前缀，基于前面的Anycast机制，这个数据包会被路由器转发到最近的LMA。
5)当MN向CN转发数据包时，MAG1直接将数据包进行转发给CN；
6)当MN切换到MAG3时，LMA2成为其最近的LMA，那么注册消息会被LMA2截获；
7)作为MN新的服务LMA，LMA2向其他LMA同步MN的状态；
8)当CN再次向MN发送数据包时，LMA3接收到数据包，并通过第一地址转发到MAG3；
9)当MN向CN发送数据包时，由MAG3直接进行转发。

Claims (10)

1.一种分布式PMIPv6通信方法，其步骤为：
1)在家乡网络部署多个LMA，称为LMA-set；其中LMA-set中的每个LMA具有两个前缀、两个地址：第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，第二个前缀从PI前缀分派出来作为家乡网络前缀HNP集合；第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，该地址为LMA-set中所有LMA的共享地址，称为LMA-set共享地址；
2)当移动节点MN初始接入家乡网络中的一MAGi时，该MAGi发送该MN的注册消息到LMA-set共享地址；
3)与该MAGi最近的LMAi接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAi根据LMA的第一个地址向LMA-set内的其他LMA发送状态同步信息；
4)当一节点CN向该MN发送数据包时，与该节点CN最近的LMAj接收该数据包并根据状态同步后的状态条目将该数据包转发给MAGi；当MN向该节点CN转发数据包时，MAGi将数据包转发给该节点CN；
5)当MN切换到家乡网络中的另一MAGii时，该MAGii发送注册消息到LMA-set共享地址，与该MAGii最近的LMAii接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAii向LMA-set内的其他LMA进行状态同步；
6)当该节点CN再次向MN发送数据包时，LMAj根据状态同步后的状态条目将其转发到MAGii；当MN向该节点CN发送数据包时，由MAGii直接对该数据包进行转发。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述家乡网络从(64-m)bits前缀中分配n bits作为家乡网络前缀HNP集合，其中，m+n≤64，PI前缀长度为m bits。
3.如权利要器1或2所述的方法，其特征在于，所述状态条目包含MN的家乡网络前缀HNP，MN当前的服务LMA以及MN当前的接入MAG。
4.如权利要器1或2所述的方法，其特征在于，对于所述LMA-set中的每一LMAi，LMA-set中所有LMA均采用Anycast技术通告该LMAi的PI前缀信息。
5.一种分布式PMIPv6部署系统，其特征在于，在家乡网络部署多个通信连接的LMA，称为LMA-set；所述LMA-set中的每个LMA具有两个前缀、两个地址：第一个前缀为PI前缀，该前缀用于任播通告，第二个前缀从PI前缀分派出来作为家乡网络前缀HNP集合；第一个地址由LMA所接入的ISP分配，用于实际的数据通信；第二个地址属于PI前缀，该地址为LMA-set中所有LMA的共享地址，称为LMA-set共享地址。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，家乡网络中的任一MAGi对接入的移动节点MN，将其注册消息发送到所述LMA-set共享地址；与该MAGi最近的LMAi接收到此注册消息后向该MN分配HNP并建立绑定条目，并且该LMAi根据LMA的第一个地址向LMA-set内的其他LMA发送状态同步信息。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当一节点CN向该MN发送数据包时，与该节点CN最近的LMAj接收该数据包并根据状态同步后的状态条目将该数据包转发给MAGi；当MN向该节点CN转发数据包时，MAGi将数据包转发给该节点CN。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述家乡网络从(64-m)bits前缀中分配n bits作为家乡网络前缀HNP集合，其中，m+n≤64，PI前缀长度为m bits。
9.如权利要求6-8任一所述的系统，其特征在于，所述状态条目包含MN的家乡网络前缀HNP，MN当前的服务LMA以及MN当前的接入MAG。
10.如权利要器5所述的系统，其特征在于，对于所述LMA-set中的每一LMAi，LMA-set中所有LMA均采用Anycast技术通告该LMAi的PI前缀信息。
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