CN104427567A

CN104427567A - 实现ip移动的方法及系统、接入点设备、无线接入控制器

Info

Publication number: CN104427567A
Application number: CN201310397804.5A
Authority: CN
Inventors: 魏元
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Nanjing ZTE New Software Co Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: EP3043596A1; CN104427567B; WO2014177093A1; US20160219479A1; EP3043596A4

Abstract

本发明公开了一种实现IP移动的方法及系统、接入点设备、无线接入控制器，属于通信领域。本发明公开的方法包括：AC接收并存储AP监听到的终端初始入网时使用的IP地址；当所述终端快速切换入网并使用初始入网时使用的IP地址时，所述AC将所存储的所述终端初始入网时使用的IP地址发送给所述终端快速切换入网时的新的接入点；所述新的接入点向所述终端对应的归属路由器发送终端切换消息，以通知归属路由器该终端已为自己的接入用户。本发明还公开了一种IP移动系统、AP设备和AC。本申请技术方案使得终端在IP网络中移动时，保持同一IP地址，路由器快速刷新转发端口表，进而保持业务连续。

Description

实现IP移动的方法及系统、接入点设备、无线接入控制器

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及终端切换到新无线接入点（或称基站）后，实现快速路由通告，以便路由器支持IP移动及业务连续的方案。

背景技术

随着3G/LTE/WiFi等移动数据网络的发展和手机/平板电脑等智能手持终端的普遍使用，各种移动数据业务急剧发展，又促使移动数据网络迅速从热点覆盖走向热区覆盖。这样，在热区内支持IP移动，以保持用户体验，已成为移动数据网络必备的功能。

目前移动数据网络，采用基站+基站控制器的星型架构。终端在基站间切换时，其身份信息的维护和数据通道的切换，由基站控制器负责。

随着LTE、WiFi等无线宽带技术的部署，空口速率即将进入1Gbps时代。如果继续沿用基站+基站控制器的星型架构，由于一台基站控制器一般负责管理几十到几千台基站，因而基站控制器将承受庞大的数据转发压力，以至于它们路由与转发性能极高，且成为数据瓶颈。

同时，承载网仍然需要高性能的交换机与路由器来传输数据。这样，业务网络与承载网络便形成了叠加的两张网，这种重叠的架构，既加大了转发延迟、增加了管理复杂度和故障几率，更大大增加了网络的建设和维护成本。

而数据网络如何支持IP移动，已经有长期的研究，形成了众多的一系列协议。

其中，MIP协议需要客户端支持，并有三角路由等效率问题。为此，又发展了完全由网络侧负责，来支持IP移动的PMIP协议。

但PMIP协议是MAG+LMA星型架构，LMA将成为数据瓶颈，除了需要路由器与无线接入点均支持PMIP协议外，其网络架构仍然形成了业务网络（支持IP移动的MAG/LMA）与承载网络的两张叠加网络。

还有以终端主导的DSMIP协议。控制面由终端发起DSMIPv6信令：MIPv6信令可以封装在IPv4隧道中发送。数据面由终端维护到PDN GW的数据隧道：用户数据流由终端直接通过GRE隧道转发给PDN GW。由于高通公司的专利壁垒，使得该标准难以得到其它厂商和运营商的支持。

当一个终端在路由器的各个端口间切换时，当前的路由器技术已能给它分配同一IP地址（如图1所示），但这需要终端发起DHCP流程以刷新路由器及其交换机的数据路由。DHCP耗时较多，且频繁切换时，终端屡屡发起DHCP既无必要也加重了网络负荷。

固定IP地址的用户，从不发起DHCP流程。

这些都将导致终端切换后业务不连续，甚至中断业务，严重降低用户体验。

由于DHCP协议是基于固定IP网络设计的，并没有考虑到移动终端切换的场景。在终端二层断开并重新连接后，立即启动DHCP流程重新获取IP地址。

当前的无线覆盖技术，使得终端切换后的一层与二层再接入时间，已在数秒、甚至在500毫秒以内。

理想的适合移动场景的DHCP启动机制为：当二层短暂中断时（比如小于5秒）不启动，终端继续沿用原来的IP地址；超过短暂中断后才启动。

这样，终端在切换后可立即沿用原IP地址从而保持业务连续；而在长期离线后，也可启动DHCP重新获取IP地址。如此便可兼顾切换与离线两种情况。

当然，在终端跨子网切换后，原有地址失效，应立即发起DHCP以便获取新地址。

采用控制与转发分离的网络架构（如图2所示）能够较好地解决以上各种问题。基站控制器保留用户身份认证与业务控制、基站管理等功能，融入网络的控制层；采用单一的承载网络转发数据并支持IP移动。终端移动时保持业务连续，以维护良好的用户体验。

发明内容

本发明提供一种实现IP移动的方法及系统、接入点设备、无线接入控制器，以解决IP网络更好地支持终端IP移动的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种实现IP移动的方法，该方法包括：

无线接入控制器（AC）接收并存储无线接入点（AP）监听到的终端初始入网时使用的IP地址；

当所述终端快速切换入网并使用初始入网时使用的IP地址时，所述AC将所存储的所述终端初始入网时使用的IP地址发送给所述终端快速切换入网时的新的接入点；

所述新的接入点向所述终端对应的归属路由器发送终端切换消息，以通知归属路由器该终端已为自己的接入用户。

可选地，上述方法中，所述终端切换消息中携带切换至新的AP的终端的源IP地址与源介质访问控制（MAC）地址。

可选地，上述方法中，所述终端切换消息为代理地址解析协议（ARP）消息或者新定义的消息。

可选地，上述方法还包括：

所述归属路由器接收所述终端切换消息，按照其中的源MAC地址，刷新IP地址/端口表与MAC地址/端口表，并将所述终端的所有下行数据发往此端口。

可选地，上述方法中，AC接收并存储AP监听到的终端初始入网时使用的IP地址的过程如下：

所述终端通过初始入网流程接入网时，所述终端接入网的源AP实时监听所述初始入网流程，将监听到的所述终端初始入网时使用的IP地址发往给对应的AC；

所述AC接收并存储所述IP地址。

可选地，所述初始入网流程中，所述终端获取初始入网使用的IP地址的过程如下：

通过身份认证的终端以动态主机设置协议（DHCP）方式申请IP地址，由归属路由器分配或代理分配所述终端的IP地址；或者

由网络管理者为所述终端分配固定使用的IP地址。

本发明还公开了一种接入点（AP）设备，包括：

第一单元，实时监听终端的初始入网流程；

第二单元，将所监听的初始入网流程中分配给终端的IP地址发往对应的接入控制器（AC）以便该终端快速切换时使用。

可选地，上述设备还包括：

第三单元，当有终端通过快速切换流程切换到本AP设备且使用初始入网时使用的IP地址时，接收对应的AC发送的成功切换至本AP的终端的IP地址，并向新切换至本AP的终端对应的归属路由器发送终端切换消息。

可选地，上述设备中，所述终端切换消息中携带新切换至AP的所述终端的源IP地址与源MAC地址。

可选地，上述设备中，所述终端切换消息为代理ARP消息或者新定义的消息。

本发明还公开了一种无线接入控制器（AC），包括：

第一单元，接收并存储无线接入点（AP）所发送的通过初始入网流程接入无线网的终端的IP地址以便该终端快速切换时使用；

第二单元，在终端通过快速切换接入无线网并使用初始入网时使用的IP地址时，将所存储的终端初始入网时使用的IP地址，发送给快速切换到的新的AP。

本发明还公开了一种实现IP移动的系统，包括如上所述的接入点设备以及如上所述的无线接入控制器。

本申请技术方案提出一种归属路由器获得终端移动信息的方案（归属路由器：指终端通过无线网络接入后，其上行数据所经历的第一台路由设备。上行数据：指由终端发往网络侧的数据，反之称为下行数据），使得终端在IP网络中移动时，保持同一IP地址，路由器快速刷新转发端口表，进而保持业务连续。并且，本申请技术方案使用单一的承载网络便可转发数据并支持IP移动，避免了叠加另一套网络协议来支持IP移动（如MIP/PMIP等协议）。更可与未来的软件定义网络、控制与转发分离等网络架构无缝整合。

附图说明

图1为终端在WLAN网络中的切换；

图2为代理移动IPv6协议典型网络架构图；

图3为本实施例中终端始终使用固定IP地址，快速切换后IP移动的流程图；

图4为本实施例中终端初始通过DHCP获得IP地址，快速切换后IP移动的流程图；

图5为切换前后，终端均通过DHCP获得IP地址的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

实施例1

本实施例提供一种实现IP移动的方法，包括如下操作：

当终端在新入网、开机、或其它原因在长时期离网后入网时（此时期由网络运营商指定，比如5分钟或1小时等），将启动“初始入网流程”，即先通过身份认证，再以下面两种方式中的任一种获得IP地址，其中，源AP将实时监听此初始入网流程，并将分配给终端的IP地址发往对应的AC；

1)以DHCP方式申请IP地址，由归属路由器分配或代理。

2)由网络管理者分配的固定使用的IP地址；

当终端在短时期离网后（此时期由网络运营商指定，比如小于5秒或1分钟等），再次入网时，将启动“快速切换流程”。即完成身份认证后，直接直接使用切换前使用的IP地址。需要说明的是，对于那些不能直接使用切换前的IP地址的终端，将启动“标准切换流程”，即先进行身份认证，再通过DHCP流程获取IP地址。

当终端成功切换到新无线接入点（如WLAN网络的AP、3GPP蜂窝网络的基站等）并使用切换之前的IP地址后，AC向此新的无线接入点通告该终端的IP地址（即AC将已存储的终端初始入网时使用的IP地址发送给新的AP），新的无线接入点（即第二AP）向其归属路由器发送终端切换消息，以通知其某MAC地址的终端已为自己的接入用户。

其中，终端切换消息可以为一则代理ARP消息或者是新定义的消息。无论采用何种消息格式，该终端切换消息均需要携带切换到新的无线接入点的终端的源IP地址与源MAC地址。

另外，无线接入点通过路由器的各个端口与之连接。因此，终端切换无线接入点后，它通往路由器的端口就可能随之改变了。基于此情况，优选方案提出，归属路由器以及之下的其它交换机，在收到终端切换消息或ARP消息后，将按照其中的源MAC地址，即终端的MAC地址，刷新IP地址/端口表与MAC地址/端口表，将终端的所有下行数据发往此端口。而终端的上行数据，可直接传输，无需其它网元做任何变动。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图3为终端始终使用固定IP地址时的切换流程图。

其中，初始接入流程如下：

完成终端身份认证，AC获知终端将使用的切换流程（若采用EAP方式。AC为认证点）；

终端直接使用网络运营商分配的固定IP地址；

终端的IP地址由源AP（即终端初始入网时的AP）监听、发往AC，并存储在AC或之上的数据库；

终端与网络交互上下行数据流......。

快速切换流程如下：

终端切换到AP2（即切换到的新的AP）并完成身份认证，通过用户属性，AC查到此终端使用的IP地址（即终端初始入网时使用的IP地址）；

AC向新的AP告知终端IP地址、终端使用快速切换流程；

终端IP地址直接使用已分配的固定IP地址；

AP2向归属路由器发送携带有终端的源IP地址与源MAC地址的终端切换消息，路由器更新端口/MAC/IP地址表，AP2与归属路由器之间的交换机更新MAC/端口表。

图4为终端初始通过DHCP获得IP地址，切换后使用切换前IP地址。

其中，初始接入流程如下：

完成终端身份认证，AC获知终端将使用的切换流程；

终端通过DHCP获得IP地址，由归属路由器分配或代理分配；

终端与网络交互上下行数据流……。

快速切换流程如下：

终端切换到AP2并完成身份认证，通过用户属性，AC查到此终端使用的IP地址以及将使用的切换流程；

AC向AP2告知终端IP地址、终端使用快速切换流程；

终端使用切换前IP地址（即终端初始入网时使用的IP地址）；

AP2向归属路由器发送携带有终端的源IP地址与源MAC地址的终端切换消息，路由器更新端口/MAC/IP地址表，AP2与归属路由器之间的交换机更新MAC/端口表；

图5为切换前后，终端均通过DHCP获得IP地址。

其中，初始接入流程如下：

完成终端身份认证，AC获知终端将使用的切换流程；

终端通过DHCP获得IP地址，由归属路由器分配或代理分配；

终端与网络交互上下行数据流……。

标准切换流程如下：

终端切换到AP2并完成身份认证，通过查询用户属性，AC可知此终端使用的IP地址以及将使用的切换流程；

AC向AP告知终端IP地址、终端使用标准切换流程；

终端通过DHCP获得IP地址。归属路由器分配或代理分配与切换前相同的IP地址，以支持终端IP移动。

实施例2

本实施例介绍一种接入点（AP）设备，可实现上述实施例1的各操作。该设备至少包括如下两个单元。

第一单元，实时监听终端的初始入网流程

第二单元，将所监听的初始入网流程中分配给终端的IP地址发往对应的接入控制器（AC）以便该终端快速切换时使用。端。

需要说明的是，上述设备的架构主要是针对其作为源AP时提出的，但上述AP设备也可能是其他一些终端快速切换至的新的AP，此时，AP设备还可以包括第三单元，该单元在有终端通过快速切换流程切换到AP设备并使用初始入网时使用的IP地址时，接收对应的AC发送的成功切换至本AP的终端的IP地址，并向新切换至本AP的终端对应的归属路由器发送终端切换消息。

其中，上述终端切换消息中携带新切换至AP的所述终端的源IP地址与源MAC地址。具体地，终端切换消息可以是代理ARP消息或者新定义的消息。

上述AP设备的其他操作细节可参见实施例1中相应的描述，在此不再赘述。

实施例3

本实施例介绍一种无线接入控制器（AC），包括如下单元：

第一单元，接收并存储AP所发送的通过初始入网流程接入无线网的终端的IP地址以便该终端快速切换时使用；

第二单元，在终端通过快速切换接入无线网并使用初始入网时使用的IP地址时，将所存储的终端初始入网时使用的IP地址通知给快速切换到的新的AP。

另外，上述AC的具体工作过程可参见实施例1中相应的描述，在此不再赘述。

实施例4

本实施例提供一种实现IP移动的系统，该系统至少包括上述实施例2所描述的接入点设备以及实施例3所描述的无线接入控制器。其中，接入点设备的具体工作过程可参见实施例2的相应内容，无线接入控制器的具体工作过程可参见实施例3的相应内容，在此不再赘述。

从上述实施例可以看出，本申请技术方案采用归属路由器获取终端移动信息，使得终端在IP网络中移动时，保持同一IP地址，路由器快速刷新转发端口表，进而保持业务连续。这样，单一的承载网络便可转发数据并支持IP移动，避免了叠加另一套网络协议来支持IP移动（如MIP/PMIP等协议）。更可与未来的软件定义网络、控制与转发分离等网络架构无缝整合。

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/单元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。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现IP移动的方法，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端切换消息中携带切换至新的AP的终端的源IP地址与源介质访问控制（MAC）地址。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述终端切换消息为代理地址解析协议（ARP）消息或者新定义的消息。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述AC接收并存储AP监听到的终端初始入网时使用的IP地址的过程如下：

所述AC接收并存储所述IP地址。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始入网流程中，所述终端获取初始入网使用的IP地址的过程如下：

由网络管理者为所述终端分配固定使用的IP地址。

7.一种接入点（AP）设备，其特征在于，包括：

第一单元，实时监听终端的初始入网流程；

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述终端切换消息中携带新切换至AP的所述终端的源IP地址与源介质访问控制（MAC）地址。

10.如权利要求8或9所述的设备，其特征在于，

11.一种无线接入控制器（AC），其特征在于，包括：

12.一种实现IP移动的系统，其特征在于，包括如权利要求7至10所述的接入点设备以及如权利要求11所述的无线接入控制器。