CN104796951A

CN104796951A - 用于移动切换的动态分组缓冲系统

Info

Publication number: CN104796951A
Application number: CN201510221333.1A
Authority: CN
Inventors: V·法雅尔多; 大场义洋; 谷内谦一; A·杜塔
Original assignee: Toshiba Corp; Telcordia Technologies Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Iconectiv LLC
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2015-07-22
Also published as: EP1911239A1; EP1911239B1; CA2614856A1; JP2008514034A; WO2007007913A1; US8068460B2; US20070014259A1; CA2614856C

Abstract

本申请提供了用于移动切换的动态分组缓冲系统，其中移动设备沿着一系列邻近网络运动，并且移动节点碰到期间没有网络连接的阶段，所述系统包括：在接入路由器、接近所述移动设备正在离开的网络边缘的网络节点、接近所述移动设备正在移向的网络边缘的网络节点、移动节点和/或通信节点处的每一移动设备的分组缓冲器，其中当完成切换过程时，所述缓冲器节点将所缓冲的分组转发给所述移动节点和/或从所述移动节点转发所述所缓冲的分组，其中所述系统还包括缓冲控制协议，其被定义为与移动性管理协议普遍兼容的单独的协议，以及其中所述缓冲控制协议定义用于将所缓冲的分组转发给移动节点的隧道建立机制，以提供移动性管理协议的独立性。

Description

用于移动切换的动态分组缓冲系统

本申请是分案申请，原申请的申请号为200680000640.6，申请日为2006年7月13日，发明名称为“用于移动切换的动态分组缓冲系统”。

技术领域

本申请涉及无线网络，在一些优选实施例中，涉及改进在邻近的网络等之间的移动设备切换的方法。

背景技术

1.网络和互联网协议

存在多种类型的计算机网络，最出名的是互联网。互联网是计算机网络的世界范围的网络。当今，互联网是对几百万用户可用的公共和自支持网络。互联网使用被称为TCP/IP(即传输控制协议/互联网协议)的一组通信协议以连接主机。互联网具有公知作为互联网骨干网的通信架构。对互联网骨干网的接入主要由对公司和个人转售接入的互联网服务提供商(ISP)控制。

IP(互联网协议)是可在网络上将数据从一个设备(例如电话、PDA[个人数字助理]、计算机等)发送到另一设备的协议。IP是无连接协议。现今，存在各种版本的IP，包括例如IPv4、IPv6等。在网络上的每一主机设备具有至少一个IP地址，其标识所述主机设备到IP网络的附着点。在通信期间在端点之间的连接是不连续的。当用户发送或接收数据或消息时，数据或消息被划分为称为分组的成分。每一分组被看作独立的数据单元。

为了标准化在互联网或类似网络上的点之间的传输，建立了OSI(开放系统互连)模型。OSI模型将网络中的两个点之间的通信过程划分为七个堆叠层，每一层添加其自身的功能组。每一设备处理消息，从而在发送端点处存在通过每一层的向下的流，并在接收端点处存在通过多个层的向上的流。提供七层功能的程序和/或硬件通常是设备操作系统、应用软件、TCP/IP和/或其它传送和网络协议以及其它软件和硬件的合并。

通常，当消息从用户传递或传递到用户时使用最上面的四层，当通过设备(IP主机设备)传递消息时使用最下面的三层。IP主机是能够发送和接收IP分组的在网络上的任意设备，例如服务器、路由器或工作站。目的地为其它一些主机的消息不是被向上传递到较高的层，而是被转发到其它主机。在OSI和其它类似的模型中，IP处于第三层，也就是网络层。OSI模型的层列出如下。层7即应用层，在该层例如识别通信方、识别服务质量、考虑用户鉴权和隐私、识别对数据句法的约束，等等。层6(即表示层)是例如将到来的和外出的数据从一种表示格式转换为另一表示格式等的层。层5(即会话层)是例如对会话进行设置、协调和终止，在应用之间进行交换和对话的层。层4(即传输层)是例如管理端到端控制和错误校验等的层。层3(即网络层)是例如处理路由和转发等的层。层2(即数据链路层)是例如提供用于物理级的同步、进行比特填充并提供传输协议知识和管理等的层。电气和电子工程师协会(IEEE)将数据链路层再划分为两个进一步的子层：MAC(媒体接入控制)层，对到物理层和来自物理层的数据传输进行控制；以及LLC(逻辑链路控制)层，与网络层进行接口，解释命令，并执行错误恢复。层1(即物理层)是例如在物理级通过网络传送数据流的层。IEEE将物理层再划分为PLCP(物理层会聚过程)子层和PMD(物理介质相关)子层。

通常，比层2高的层(诸如包括OSI模型中的网络层或层3等的那些层)被称为较高层。

2.无线网络

无线网络可以包括多种类型的移动设备，例如蜂窝和无线电话、PC(个人计算机)、膝上型计算机、可佩戴的计算机、无绳电话、寻呼机、手机、打印机、PDA等。例如，移动设备可以包括用于确保语音和/或数据的快速无线传输的数字系统。典型的移动设备包括以下组件中的一些或全部：收发机(即发射机和接收机，包括例如具有集成的发射机、接收机以及其它所希望的其它功能单元的单芯片收发机)；天线；处理器；一个或多个音频传感器(例如用于音频通信中的扬声器或麦克风)；电磁数据存储器(例如在提供数据处理的设备中的ROM、RAM、数字数据存储器等)；闪速存储器；完整芯片或集成电路；接口(例如USB、CODEC、UART、PCM等)；和/或其它组件。

可以将无线LAN用于无线通信，其中移动用户可以通过无线连接来连接到局域网(LAN)。无线通信可以包括例如经由电磁波(例如光、红外线、无线电、微波)进行传播的通信。当前存在各种WLAN标准，例如蓝牙、IEEE 802.11以及归属RF。

通过示例的方式，蓝牙产品可用于在移动计算机、移动电话、便携式手持设备、个人数字助理(PDA)以及其它移动设备之间提供链路，并提供到互联网的连接。蓝牙是计算和电信产业规范，其详细说明移动设备如何可以使用短距离无线连接容易地彼此互连以及与非移动设备进行互连。蓝牙创建了数字无线协议以解决由于各种移动设备激增引起的终端用户问题，其中需要保持从一个设备到另一设备的数据同步和一致，由此允许来自不同厂商的设备在一起无缝工作。可根据通用命名概念来对蓝牙设备命名。例如，蓝牙设备可具有蓝牙设备名称(BDN)或与唯一蓝牙设备地址(BDA)关联的名称。蓝牙设备还可加入互联网协议(IP)网络。如果蓝牙设备在IP网络上运行，则其可配备有IP地址和IP(网络)名称。因此，配置为加入IP网络的蓝牙设备可包含例如BDN、BDA、IP地址和IP名称。术语“IP名称”指的是与接口的IP地址对应的名称。

IEEE标准——IEEE 802.11规定了用于无线LAN和设备的技术。通过使用802.11，可完成与支持多个设备的每一单个基站的无线联网。在一些示例中，设备可预先装配无线硬件，或者用户可安装包括天线的分立硬件(诸如卡)。例如，不管是不是接入点(AP)、移动台(STA)、网桥、PCMCIA卡或其它设备，802.11中使用的设备通常都包括三个显著的元素：无线电收发机、天线和控制在网络中的点之间分组流的MAC(媒体接入控制)层。

此外，可在一些无线网络中使用多接口设备(MID)。MID可包含两个或多个独立的网络接口(例如蓝牙接口和802.11接口)，从而允许MID加入两个独立的网络，并与蓝牙设备进行接口。MID可具有IP地址以及与IP地址关联的通用IP(网络)名称。

无线网络设备可包括蓝牙设备、多接口设备(MID)、802.11x设备(包括例如802.11a、802.11b和802.11g设备的IEEE 802.11设备)、归属RF(归属射频)设备、Wi-Fi(无线保真)设备、GPRS(通用分组无线服务)设备、3G蜂窝设备、2.5G蜂窝设备、GSM(全球移动通信系统)、EDGE(GSM演进的增强数据)设备、TDMA类型(时分多址)设备或包括CDMA2000的CDMA类型(码分多址)设备，但不限于此。每一网络设备可包含类型不定的地址，其包括(但不限于此)IP地址、蓝牙设备地址、蓝牙通用名称、蓝牙IP地址、蓝牙IP通用名称、802.11IP地址、802.11IP通用名称或IEEE MAC地址。

无线网络还可以涉及在例如移动IP(互联网协议)系统、PCS系统以及其它移动网络系统中建立的方法和协议。就移动IP而言，其涉及由互联网工程任务组(IETF)创建的通信协议。通过移动IP，移动设备用户可以在维持其初始分配的IP地址的同时移动穿过网络。移动IP增强了互联网协议(IP)，并添加了当移动设备在其的归属网络外部进行连接时，用于将互联网流量转发到所述移动设备的装置。移动IP为每一移动节点分配在归属网络上的归属地址以及标识所述设备在网络及其子网中的当前位置的转交地址(CoA)。当将设备移动到不同的网络时，所述设备接收到新的转交地址。归属网络上的移动代理可以将每一归属地址与其转交地址关联。移动节点可以通过使用例如互联网控制消息协议(ICMP)，在每当其改变其转交地址时，将绑定更新发送给归属代理。

通常，在基础IP路由选择(即外部移动IP)中，路由选择机制基于以下假设：每一网络节点总是具有到例如互联网的恒定附着点，并且每一节点的IP地址标识其所附着的网络链路。在此使用的术语“节点”包括连接点，所述连接点可以包括例如重新分布点或用于数据传输的端点，并可以识别、处理通信和/或将通信转发给其它节点。例如，互联网路由器可以查看例如标识设备的网络的IP地址前缀等。于是，在网络级，路由器可以查看例如标识特定子网的一组比特。于是，在子网级，路由器可以查看例如标识特定设备的一组比特。在典型移动IP通信的情况下，如果用户从例如互联网断开与移动设备的连接并尝试在新的子网进行重新连接，则所述设备必须被配置以新的IP地址、正确的网络掩码以及默认路由器。否则，路由选择协议不能正确地递交分组。

3.移动设备的切换

在例如具有基于IP的无线网络接口(诸如IEEE 802.11或802.16接口)的移动设备的情况下，当所述移动设备从一个网络运动到另一网络时，它需要执行漫游或切换。在现有切换方法的情况下，通常通过执行以下一系列协议层特定的切换来完成切换：

第一，切换发生在物理层。在这点上，移动设备将其无线信道转换到例如目标网络中的无线基站或无线接入点。

第二，切换发生在层2。在这点上，移动设备将其层2(即链路层)连接转换到目标网络。如上所述，链路层或层2指的是承载用户流量的紧接在IP层之下的协议。如果目标网络需要层2鉴权，则移动设备执行与目标网络的鉴权。

第三，切换发生在IP层。在这点上，移动设备从目标网络获得本地IP地址，如果所述目标网络需要IP层鉴权则执行所述鉴权，其后，执行IP层位置更新，从而使得去往所述移动设备的IP分组可以被IP网络经由所述目标网络传送到所述移动设备。在一些示例中，支持IP层的一种方式是使用由互联网工程任务组(IETF)定义的移动IP。

第四，切换发生在应用层。移动设备执行在应用层所需的步骤，以确保其应用流量将经由所述目标网络正确地流向所述移动设备上的应用。例如，当移动设备使用用于管理其应用层信号传送的由IETF定义的会话发起协议(SIP)时，可以通过移动设备以其归属SIP服务器更新其当前位置，来实现应用层切换。如果所述目标网络需要，则移动设备可能还需要进行与目标网络的应用层鉴权。这种情况例如，移动设备正使用所访问的3GPP(第三代合作伙伴项目)无线网络中的IP多媒体子系统(IMS)，其中，IMS是在3GPP网络上支持对于多媒体应用的应用层信号传送和管理的基于SIP的系统。

有时，IP层切换或应用层切换就足够。也就是说，可能无需都执行IP层和应用层切换两者。当将这些现有方法用于基于IP的无线网络时，会导致明显的切换延迟。例如，在存在许多无线局域网(WLAN)的地理区域(例如城市)中、在复杂建筑或住家的内部、或在存在多个无线LAN的其它公共场所中，移动设备可以同时从多个无线网络接收较强的无线电信号。然而，所述移动设备可能没有被授权使用这些无线网络中的某些网络。

在上述现有切换方法下，移动设备将基于例如无线电信号强度来选择目标网络，并将经历上述步骤以连接目标网络，其后，发现其是否被授权使用所述网络或者所述网络是否不提供移动设备所需的容量(例如充足可用的带宽)或服务。因此，移动设备必须尝试连接到另一网络，并重复该过程，直到其最终连接到向其提供并允许其使用其所需的容量或服务的网络(或者直到其已经试尽所有可能的网络)。因此，在现有系统的情况下，切换可能花费无法忍受的较长时间，并且可能延迟诸如直播语音和/或视频应用的敏感应用。虽然已知各种系统和方法，但仍然需要用于在无线网络中执行切换的改进型系统和方法。

发明内容

本发明的优选实施例的广泛方面是在沿着一系列邻近网络运动的移动设备和通信节点之间，在没有分组丢失的情况下进行切换。当从一个网络运动到另一网络时，移动节点可碰到期间没有网络连接的时期。可通过使用位于接入路由器、接近所述移动设备正在离开的网络的边缘的网络节点、接近所述移动设备正在移向的网络的边缘接近的网络节点、和/或移动节点处的每一移动设备的分组缓冲器，来实现无切换分组丢失。当完成切换过程时，将所缓冲的分组转发给所述移动节点。

优选实施例的另一方面在于结合现有移动性协议、接入协议或作为独立的网络或链路层机制，使用缓冲，并且将用于缓冲控制的协议定义为单独的协议，从而使得系统与移动性管理协议普遍兼容。所述缓冲控制协议在移动设备和移动节点之间以信号传送事件和参数。

优选实施例的另一方面定义用于将所缓冲的分组转发给移动节点的隧道建立机制，以提供移动性管理协议的独立性。

优选实施例的另一方面在于在缓冲节点中缓冲在切换周期期间处于传送中的分组。一旦完成切换，所缓冲的分组就被清空并转发给位于新位置的移动设备。可以在移动设备中设置缓冲节点，以在移动设备缓冲节点中缓冲在切换周期期间外出的分组，并且缓冲节点可以设置在网络边缘处，以缓冲从网络边缘缓冲器发出的而去往所述移动设备的分组。在单个或多个移动设备处设置缓冲节点，提供了在切换期间的双向缓冲以及在两个方向上的对分组丢失的补偿。

在优选实施例的另一方面中，在切换之前，切换前的流量经由先前网络到达移动设备。当移动设备准备移动到新网络时，它将自己的意图以信号通知给缓冲节点，并且所述缓冲节点开始对去往所述移动设备的流量进行缓冲。一旦完成切换，所述移动设备就以信号通知所述缓冲节点以清空所缓冲的分组并将所缓冲的分组转发给位于所述新网络中的所述移动设备，所述缓冲节点可以属于需要临时缓冲支持的节点，并可以属于先前的接入路由器或下一接入路由器或所述移动设备。

在优选实施例的另一方面中，缓冲节点是截取去往一个或多个移动设备的分组的网络实体，并且当所述移动设备处于切换过程中时对分组进行临时缓冲以避免分组丢失，所述缓冲节点分类对于每一移动节点的分组，缓冲被分类的分组，并在完成切换之后适当地转发所缓冲的分组，并且其中，由请求缓冲服务的移动设备以信号通知这些步骤中的每一步骤。

在优选实施例的另一方面中，在肯定的服务结束之后，现有缓冲控制协议以信号通知对所缓冲的分组进行转发，其中当所述缓冲节点开始清空所缓冲的分组时，其已经被提供有移动设备的当前转交地址。在清空和转发所缓冲的分组之前，所述缓冲控制协议还将所述移动节点的当前转交地址以信号通知给所述缓冲节点。

在优选实施例的另一方面中，当移动设备和缓冲节点处于相同IP子网中时，所缓冲的分组被本地发送给所述移动设备，而当移动设备和缓冲节点处于不同IP链路上时，所缓冲的分组被发往其朝向所述移动设备的下一跳路由器，并且使用IP路由选择被传送到所述移动设备。

在优选实施例的另一方面中，缓冲阶段跨越期间发生业务量分类和缓冲的时期，所述缓冲阶段在缓冲节点通过指示正在提供缓冲服务来响应初始缓冲请求之后立即开始，并且当满足服务结束条件时结束。在所述缓冲阶段中，缓冲节点和移动设备可以交换一个或多个扩展请求，并且其中，每一交换完成扩展请求协商。

优选实施例的另一方面定义：缓冲控制协议使得移动设备能够指定将要缓冲的流量的类型(流量分类)。这允许移动设备灵活地用信号通知缓冲节点仅对感兴趣的流量进行缓冲。这也有助于缓冲节点减少缓冲请求所需的资源分配。

优选实施例的另一方面定义：缓冲节点调整和协商将在执行缓冲服务中分配的资源。将要分配的资源的量是基于每一请求并考虑移动节点的切换需求以及缓冲节点中的资源的可用性，来计算的。所述协商是缓冲控制协议中的一部分。

优选实施例的另一方面定义缓冲节点存在于移动节点中。这有助于存在于正发送分组的移动节点中的软件应用程序。当产生切换时，所发送的分组被缓冲。在这样的情况下，移动节点到缓冲节点的信号传送在本地化进行。当所缓冲的分组将被清空和转发时，所缓冲的分组的目的地IP地址不变，并且将经由正常IP路由选择对所述IP地址进行路由。

通过结合附图的以下描述，将更容易理解各种实施例的上述和/或其它方面、特点和/或优点。在可应用的情况下，各种实施例可以包括和/或排除不同的方面、特征和/或优点。此外，在可应用的情况下，各种实施例可合并其它实施例的一个或多个方面或特点。不应将特定实施例的方面、特点和/或优点的描述理解为限制其它实施例或权利要求。

附图说明

图1是以接入路由器充当BN的分组缓冲模型的示意图；

图2是具有预鉴权/预配置的分组缓冲的示意图；

图3是用于外出分组的位于MN中的缓冲节点(BN)的示意图；

图4是BCP协议流的示图。

具体实施方式

在附图中，以示例的方式而非限制的方式示出了本发明的优选实施例。

虽然本发明可以以多种不同的形式实施，但是应该这样理解这里所描述的多个示例性实施例，即本公开应被认为是提供本发明的原理的示例，并且这些示例不是为了将本发明限制于在此描述/或在此示出的优选实施例。

优选实施例介绍

在此使用的缩写如下：移动节点(MN)；通信节点(CN)；缓冲节点(BN)；清空策略(FP)；缓冲控制协议(BCP)；服务结束(EOS)；缓冲器大小(bsz)；时限超时(hp)；分类流量(tc)；转交地址(CoA)；结果代码(rcode)。

在移动环境中，可以预期的是，从一个网络移动到另一网络的移动节点(MN)有一段时间将没有网络连接。因此，在切换周期(HP)期间，传送中的去往MN的分组将很可能丢失。切换过程被这样的事实恶化，即对于MN的分组流量路径仍经过先前网络，直到MN已将它的新位置通知给适当的实体为止(移动IPv4/6绑定更新)。在此情况下，从MN离开先前网络的时刻，直到适当的实体得知MN的新位置(用于移动IPv6路由优化的HA或CN)并适当地转发分组的时刻，会发生分组丢失。如此长的丢失期将严重妨碍不能完全补偿所述丢失的流式传输应用的质量。

现有技术试图在网络端点(即，媒体应用)处减轻所述丢失。大部分多媒体应用借助播放缓冲区、FEC[10]、基于RTCP的反馈[8]以及其它的技术[9]，来使分组丢失的影响最小化，或者来修整流量中的小中断。然而，现有解决方案既没有考虑过度分组丢失或过度延迟，也不支持对丢失和延迟敏感的实时应用(例如VoIP)。此外，这些机制严重依赖于终端系统的协作。如果CN与MN距离很远，则任何基于重传的机制都将导致延迟。本发明提供了一种除应用端点之外的解决方案，该解决方案在接入路由器处或者在接近移动设备正在离开或移向的网络的边缘的网络实体(缓冲节点)处，提供每一移动设备的分组缓冲器。在缓冲节点(BN)中将缓冲在切换周期期间处于传送中的分组。当切换完成时，所缓冲的分组将被清空，并发送给处于新位置中的MN。该方法为已经到达BN的、去往MN的、所有分组提供零分组丢失。本解决方案还描述了使MN能够具有对BN行为的更大的粒度控制的缓冲方案，从而有助于减小整体切换延迟。

在切换周期中由MN发送的外出分组在切换过程中也可能丢失。在此情况下，也可以在MN中本地实现BN，来为切换周期中的外出分组提供缓冲解决方案。在MN和网络边缘中都具有BN，这提供了切换期间的双向缓冲，并且补偿了两个方向上的分组丢失。

BN也可以位于接入点中，特别地用来辅助执行主动扫描的MN。当MN在与当前相关接入点不同的信道上执行主动扫描时，所述MN可以不再从该接入点接收分组。本发明的一个实施例使用MN省电模式来以信号通知所述接入点情景，并使得所述接入点代表MN开始进行缓冲。在接入点本身上实施BN提供了与对缓冲周期和缓冲器大小的良好控制相同的功能，如在2.1.6中所述。

1.1背景

优选实施例改善了下面的和/或其它的背景信息。下面文件中的每一个都通过引用结合于此，以资参考：

[1]Moore,N.,Choi J.,Pentland Bret,“Tunnel Buffering for MobileIPv6,”draft-moore-mobopts-tunnel-buffexing-00.txt,July 2004；

[2]Khalil,M.,Akhtar H.,Qaddoura E.,Perkins C,Cerpa A.,“BufferManagement for Mobile IP,”draft-mkhalil-mobileip-buffer-00.txt,October 1999；

[3]R.Koodli,“Fast Handovers for Mobile IPv6,”draft-ietf-mipshop-fast-mipv6-03.txt,October 2004；

[4]Krishnamurtrii G.,Chalmers R.,Perkins C,“Buffer Managementfox Smooth HandOvers in Mobile IPv6,”draft-krishnamurthi-mobileip-buffer6-00.txt,July 2000；

[5]Chul-Ho Lee,Dongwook Lee,JongWon Kim,“Seamless MPEG-4Video Streaming over Mobile IP-enabled Wireless LAN,”NetworkResearch Workshop 2004/18^th APAN meeting；

[6]Perkins C.,Wang K-Y.,“Optimized smooth handoffs in MobileIP,”Proceedings of IEEE Symposium on Computers and Communications,July 1999；

[7]Pejman Roshan,Jonathan Leary,“802.11 Wireless LANFundamentals,”Cisco Press,ISBN 1587050773,December 2003；

[8]Rosenberg J.,Schulzrinne H.,“An RTP Payload Format forGeneric Forward Error Correction”,RFC 2733,December 1999；

[9]Perkins C.,Hodson O.,“Options for Repair of Streaming Media,”RFC 2354,June 1998；

[10]Bremen J.,Wenger S.,Sato N.,et.Al.,“Extended RTP Profile forRTCP-based feedback(RTP/AVPF),”draft-ietf-avt-rtcp-feedback-11.txt,August 2004；

[11]Reza Rejaie et al.RAP:An End-to-end Rate-based CongestionControl Mechanism for Real-time Streams in the Internet,March 1999.

已有两条提案提供总体相似的缓冲功能[1，2]。这两条提案都定义了对移动IP(v4/v6)协议的扩展，以支持在切换期间在网络中的缓冲。优选实施例包括现有方案不支持的下列新特性中的例如一个或多个，优选全部。

现有提案与特定的移动性管理协议紧密结合。相反，本方法通过将缓冲控制协议定义为单独的协议，能够与任何移动性管理协议合作。

在现有提案中，缓冲节点的位置限于移动代理，例如归属代理和移动性锚点。相反，本方法提供了更灵活的缓冲节点位置。

在现有提案中，在切换周期完成之后向移动节点转发所缓冲的分组严重依赖于所结合的移动管理协议的移动代理的转发行为。相反，本方法定义了本身的隧道建立机制，其用于向移动节点转发所缓冲的分组，从而提供了理想的移动管理协议独立性。

在本方法的优选实施例中，定义了缓冲分组的详细队列机制和转发机制以及出错情况下的详细行为，而在现有提案中没有这些细节。

没有现成的在链路层定义的协议专用于控制在切换期间在接入点处的分组缓冲。在此描述的优选方法可以被定义在链路层，用于控制在切换期间在接入点处的分组缓冲。

下面提供在现有方法和本方法的一些实施例之间的比较。

参考文件[1]描述了在BU(绑定更新)和LBU(本地绑定更新)消息的移动性报头中添加P比特的应用。当将要进行缓冲时(P比特值为‘1’)和当将要进行转发时(P比特值为‘0’)，P比特的值对HA(归属代理)进行指示。与本方法的一些实施例相比，例如，在能够出现动态协商和能够选择缓冲结束处的多个行为的方面，该方案是有局限性的。

参考文件[2]描述了类似于本发明所提出的方法的移动IPv4缓冲协议。最相似的地方在于对管理缓冲持续时间、协商缓冲器大小以及流量流识别信息(IP流量过滤器)的控制协议的显式定义。在移动IPv4环境的约束下，参考文件[2]推荐以显式信号传送来确定缓冲周期的持续时间，而且还隐含给缓冲器的租期时间。虽然本方法在功能上可具有一些相似性，但是本方法在超出移动IPv4技术的范围工作，并且BN的位置不限于FA(外地代理)或HA(归属代理)。

参考文件[4]是[2]的移动IPv6版本，并描述了相似的机制。本发明中提出的、现有方法不支持的特征是缓冲器管理发现。它利用IPv6路由器广告来检查网络的缓冲容量。总的来说，在[4]和[2]中描述的方法是基本上相同的。

参考文件[8、9和10]提供了可选的机制来减少分组丢失，而不使用任何缓冲器管理协议，但严重依赖于客户端的协作。

存在在MN(移动节点)主动扫描的同时使用IEEE 802.11的电源管理功能以避免分组丢失的现有方法[7]。在该方法中，MN以信号通知当前接入点该MN正进入休眠模式，并且该接入点试图缓冲对于MN的分组直到MN醒来。然而，在其它情况中，该方法不能用来在切换期间缓冲分组。这个缺点是由于该方法假定在MN醒来从而停止缓冲之后它继续与该接入点相关联而导致的，并且因为该方法不承载为了满足特定QoS需求而可能需要的附加信息，例如业务流识别信息、缓冲大小和缓冲周期，所以适用性受限。

2.结构

在优选实施例中，存在缓冲方案所需的两个(2)主要组件：BN和缓冲控制协议(BCP)。BCP在MN和BN之间用信号通知事件和参数。BCP是可靠协议，包括具有重传能力的请求(BReq)和响应(BAns)对。在部分3中详细讨论BCP。

在本结构中，在缓冲和转发之间有明显的分离，这使得当清空缓冲器时能够将所缓冲的分组转发到任何节点，如2.1.5节中所述。在移动性协议的情况下，不管是否涉及隧道都执行转发。BCP的使用也定义了与任何移动性管理协议的明显的分离。一些BCP使用如下：

1)在如图1所示的主机端和它的接入路由器之间；

2)在主机端和它的接入点之间。在此情况下，所述缓冲控制协议可以被定义在L2或L3。

在图1中示出了将接入路由器用作BN的分组缓冲模型。最好用朝向MN 102的业务流116、122和104来描述该缓冲模型。在切换之前，切换之前的流量118经由先前网络110到达MN 102。一旦MN决定运动到新网络112，则MN显式地通过信号将它的意图通知给BN 106。然后，BN 106开始缓冲仍通过先前网络110进行转发的到MN 110的流量116。一旦切换完成，则MN 102通过信号(显式地或隐式地)通知BN 106清空缓冲的分组104，并将所缓冲的分组104转发到新网络112中的MN 102，如线120所示。然而，需要重点指出的是，BN的位置不限于该拓扑结构。如在2.1.6节中所讨论的，BN可以位于需要临时缓冲支持的任何节点上。作为示例，先前接入路由器108、下一接入路由器109和移动设备102可以都具有缓冲能力。流程线114表示在通信节点100和MN 102之间的、获得路由优化的、切换之后的流量。

流程线122表示在CN和MN 102之间的、具有转交地址的、切换之后的流量。存在缓冲方案所需的两个主要部件：BN和缓冲控制协议(BCP)。BCP在MN和BN之间用信号通知事件和参数。BCP是可靠协议，由具有重传能力的请求(BReq)和响应(BAns)对构成。在第3节中详细讨论BCP。

2.1缓冲节点

在优选实施例中，缓冲节点(BN)是网络实体，当一个或多个MN处于切换过程中时，该网络实体截取去往所述一个或多个MN的分组并临时缓冲这些分组，以避免分组丢失。为此，BN必须能够对每个MN的分组分类、缓冲所述分组以及在切换完成之后适当地转发所缓冲的分组。此外，这些步骤中的每一个都是由请求缓冲服务的MN以信号通知的。

2.1.1缓冲节点和缓冲控制协议

相对于MN，BN是被动实体。MN使用BCP来向BN请求缓冲服务。该协议也传达缓冲请求结果和包括信号传送错误的错误状态。BN只响应请求(对所接收的每个BReq发送BAns)，但从不产生请求。在节3中详细讨论BCP。

2.1.2流量分类

BN必须能够对流量进行分类，并为请求服务的每个MN动态分配缓冲器。当MN发送BReq[initial]时，MN指出必须缓冲的流量的类别。[initial]指定了由MN发送的、包括流量类别信息的信号类型(initial)和信号参数。MN可以仅对缓冲特定类型的流量感兴趣，而非去往MN的所有流量。如果MN没有提供类别信息，则BN应该缓冲对于MN的所有流量。

2.1.3缓冲器大小(bsz)分配

也可以在BReq[initial]中由MN协商BN所分配的缓冲器的大小。MN可预先得知切换周期的长度和流量速率，因而能够计算出缓冲器大小(bsz)的合理值。然而，BN可对该值施加限制，以节约存储器资源。因此，BN指配bsz的最终值。BN将这个最终值作为Bans[initial]的一部分传回MN。如果MN不接受BN给出的值，则MN可以通过向BN发送表示欲终止缓冲服务的信号BReq[stop]来撤消它的缓冲服务请求。

MN也可以在BReq[initial]中指出它提出的bsz是否是它需求的能接受的不能再小的量。MN可以通过在BReq[initial]参数中设置强制标记(flag.m)来指示该信息。在BN不能满足该要求的情况下，BN立即中止服务并通过Bans[initial]将错误回传给MN。在此情况下，BN甚至不保留关于该服务的状态信息。

虽然在初始协商期间设置了bsz值，但是在缓冲服务的过程中还可以动态调整bsz值。细节见部分3.3.2。

2.1.3缓冲服务持续时间

由于缓冲服务是短暂服务，所以一旦BN已经从MN接收到BReq[initial]并已经建立了所协商的值，就开始缓冲。然后由BN保持关于该服务的状态信息。如果由于某原因BN不能接受初始请求，则如2.1.7节中所述，BN可以将该失败信息作为Bans[initial]的一部分传给MN。切换服务应该至少包含MN不能发送或接收IP分组的切换周期。缓冲周期的终止是服务结束(EOS)持续时间，其可以具有肯定的或否定的结果，可利用分别在2.1.3.1节和2.1.3.2节中描述的时限法和显式信号传送法，来确定具有肯定结果的缓冲周期(bp)。由于所述方法中的一个可以取代另一种方法，所以这两个方法是互斥但互补的。当满足如在2.1.7节中所述的错误状态时，出现具有否定结果的缓冲周期。

2.1.3.1时限缓冲

BN和MN可协商时限超时值(bp)以确定EOS。在显式接收BReq[stop]之前的超时期满构成现有清空策略(FP)的强制执行和肯定EOS，如2.1.4节所述。大的bp值可能导致缓冲器溢出。在此情况下，如在2.1.7.1节中所述地处理缓冲器溢出事故。超时的长度包含MN不能发送或接收IP分组的切换周期。

2.1.3.2显式信号传送

在先前所建立的bp值期满之前显式接收BReq[stop]构成肯定EOS和强制执行现有FP。参见2.1.4节中所述。先前的BReq[ext]信号也可能已经承载了覆盖任何现有策略的新FP值。在此情况下，应该强制执行新FP。显式信号传送的持续时间应该包含MN不能发送或接收IP分组的切换周期。显式信号传送可以与时限缓冲一起使用。显式信号传送也可以用来调节网络的动态行为，例如改变对缓冲器大小的需求。

2.1.3.3错误状态

在缓冲服务期间出现的、迫使缓冲服务终止的错误状态，构成否定EOS。如果BN试图执行受限的恢复，则可强制实施任何现有的FP。然而，错误状态通常被视为是毁灭性的，分配给该服务的所有资源和状态信息应该被释放给系统，见2.1.7节。

2.1.4清空策略

MN发送的BReq[initial]以及后续BReq指示这样的策略，即一旦满足EOS，BN就对任何缓冲的分组进行强制执行。由BN强制执行的清空策略(FP)转发或丢弃所缓冲的数组，并利用BCP或者带外机制(例如ICMP)将显式错误通知发送给MN。来自MN的BReq[initial]包含默认FP，一旦缓冲服务结束而没有接收到任何覆盖该默认FP的后续BReq[ext]，BN就强制执行该默认FP。包含新FP的后续BReq[ext]覆盖任何先前建立的FP。

2.1.5分组转发

当现有FP在肯定EOS之后转发所缓冲的分组时，BN必须能够得知当它开始清空所缓冲的分组时MN的当前CoA。MN的当前CoA可能与在BN中注册的CoA相同，或者如果MN在向BN注册之后已经改变了它的CoA，则MN的当前CoA可能与在BN中注册的CoA不同。为了使BCP与任何移动性管理协议合作，BCP本身具有当BN开始清空所缓冲的分组时将MN的当前CoA告知BN的机制。这是通过将MN的当前CoA包括在BReq[stop]消息中来实现的。在没有以信号发送BReq[stop]的如2.1.3.1节所述的时限缓冲的情况下，BCP可以在bp期满之前将CoA包括在BReq[ext]信号中。如果具有不同CoA的MN发送不止一个BReq[ext]，则BN可以使用最后一个以信号发送的CoA。

优选地，清空所缓冲的分组和转发所缓冲的分组如下执行。

如果MN和BN在相同的IP子网中，则利用地址解析协议(ARP)将所缓冲的分组本地发送给MN。否则，如果MN和BN在不同的IP链路上，则所缓冲的分组被发送给朝向MN的它的下一跳路由器，并利用IP选路被传送给MN。在后一种情况下，可以在BN和MN的当前CoA之间的IP隧道中传送所缓冲的分组。如果在执行显式信号传送以停止缓冲之前不存在该IP隧道，则通过BReq[stop]和BAns交换或者bp期满，由显式信号传送来建立所述IP隧道。作为IP隧道建立的一部分，BN必须保持在先前网络中的MN的CoA和当前CoA之间的映射。然后，缓冲分组的选路可以使得通过IP隧道转发该分组。在通过移动性管理/优化协议(例如FMIP6[3])建立所述IP隧道的一些情况下，所述隧道用来转发所缓冲的分组，而不用创建另一隧道。

在MN和BN位于不同的IP链路上的情况下，除了创建IP隧道，BN能够修改所缓冲的IP分组的目的地址。在转发期间，BN可以将缓冲的分组的目的IP地址修改为当前CoA。然后，分组将通过正常IP选路向当前CoA转发。这减小了与建立和维持到MN的IP隧道相关联的额外管理。这在IP移动性管理协议可能没有隧道功能可用或者如果没有使用移动性管理协议的情况下也是有帮助的。

2.1.6BN在网络中的位置

虽然能够将BN放置在MN和CN之间的通信路径上的任何节点上，但是优选地将BN放置在如图1所示的在切换之前MN所附着的先前接入路由器上，或者放置在如图2所示的在切换之后MN所附着的新接入路由器上。图2示出了具有预鉴权/预配置的分组缓冲，并且在BN 214位于新网络上的情况下，可假定一些预鉴权或预配置是在MN运动之前完成的。预配置过程使得BN能够在没有任何移动协议帮助的情况下，甚至在MN移动之前确定MN的地址。然而，在所有情况下，无论BN位于先前网络中还是位于新网络中的，都可以采用相同的结构，并且BN和MN之间的交互不改变。

接入路由器204位于先前网络216中，接入路由器(BN)205位于新网络218中。流程线206表示CN 202和MN 200之间的切换之前的流量。流程线210表示通信节点202和MN 200之间的切换后的流量。流程线212表示CN 202和BN 214之间的缓冲流量。流程线208表示MN 200和BN 214之间的信号传送。

如图3所示，BN的另一位置可以在MN自身中。接入路由器314在新网络302中，接入路由器318在先前网络300中。流程线312表示CN 304和MN 324之间的缓冲流量。

流程线306表示从MN到CN的切换之前的流量。流程线308表示MN和缓冲节点310之间的信号传送。流程线316表示从BN 310到CN 304的切换后的流量。

在这点上，图3示出了用于外出分组的位于MN 324中的缓冲节点(BN)。在此情况下，BN用于在切换周期中对MN的外出分组提供缓冲服务。该应用与先前公开的BN位置互斥且互补。用位于MN中的BN，能够实现双向缓冲。如同先前的位置一样，BN的结构以及BN与MN之间的交互不改变。

BN位于MN中对于切换期间的乒乓效应也是有帮助的。例如，当MN在新网络中没能完成切换并将自己重新关联到先前网络时，发生乒乓效应。在此情况下，BN对可能已经在失败了的切换尝试期间丢失的分组起恢复机制的作用。当在MN处对外出流量执行缓冲时，只通过每一分组的目的地址来确定缓冲分组的转发行为。此外，不需要外部信号传送来在MN处缓冲外出分组。参考文件[11]讨论了缓冲外出流量以提供拥塞控制，但是该参考文件没有具体处理移动情形。

BN也可位于先前接入点中，从而当MN为了发现新接入点或者测试到新接入点的连接性而进行主动扫描时，有助于对分组进行缓冲。

2.1.7错误状态

错误状态或否定EOS会由于下面的原因而发生。

2.1.7.1BN不能提供服务

BN可能接收由于资源限制而不能应允的MN的BReq[initial]。当BN的资源由于提供给其它MN的现有缓冲服务而已受到限制时，会发生这种情况。如果BN决定在BReq[initial]中MN强加的参数大于系统所能提供的资源总量，则也会出现这种情况。在此情况下，BN可以在BAns[initial]中将该故障信息传达给MN，通知MN BN不能提供所请求的服务。BN将不为所请求的服务保持任何状态信息。MN可以选择重新提交具有调整后的值的新BReq[initial]。在此情况下，BN将把所述新BReq[initial]作为新的服务请求来处理。

2.1.7.2缓冲器溢出

当如2.1.3节中所述的那样，在满足缓冲器EOS之前BN排队的分组数目已经超过所分配的缓冲器容量时，发生缓冲器溢出。在此情况下，BN可能不将情况传达给MN并协商后续措施，例如通过BReq[ext]延长缓冲周期。MN可以在切换处理的中间，这样BN将基于先前所配置的管理策略采取下面的措施。

2.1.7.2.1尾部丢弃直到缓冲持续时间结束

为了提供可恢复的环境，BN可以选择只保持当前所缓冲的分组并丢弃后续新到达的分组(尾部丢弃)。一旦缓冲持续时间结束，可以如2.1.4节中所述强制执行现有FP。这使得BN能够限制MN将丢失的分组数目。

2.1.7.2.2终止缓冲服务

在由于资源限制而不满足可恢复性或不可能恢复的情况下，BN可以选择完全终止缓冲服务并释放与之相关的所有资源。在此情况下，一旦交换了后续BReq/BAns信令，MN就能够得知BN的行动。如果当缓冲持续时间结束时没有出现这样的信令，则BN可以默默地丢弃它为关联的缓冲服务所保持的所有相关状态。

2.1.7.3信号传送故障(缓冲控制协议故障)

当出现缓冲控制协议错误时，信号传送故障发生。缓冲控制协议(BCP)提供了能够指示该事件的重传特征和错误处理特征。BN能够根据如在3.5节中讨论的错误严重性来进行适当地动作。

2.1.7.4系统/主机故障

系统故障可包括存储器耗尽、整体网络连接故障或者BN所属的主机或系统进入不稳定和不可使用状态的其它故障。导致所述状态的任何事件或情况都可以被认为是毁灭性的，并致使BN不工作。BN对这样的事件采取的行动将取决于情况的严重性和设置在系统中的可恢复性方案。在此情况下，BN的可应用性由其实施方式确定。

2.2需求

为了当分组在传输中被缓冲时实现无缝业务流，需要施加约束。

2.2.1所缓冲的分组的优先级

为了避免分组发送的次序错乱，应该维持所缓冲的分组相对任何新到达的切换后的分组的优先级。一旦满足肯定EOS并且BN必须转发所缓冲的分组，BN必须确定在任何新到达的分组被发送给MN之前，所缓冲的分组被转发给了MN。为了保持发送给MN的分组的次序，这是必需的。实现的方法绝大部分是系统中可利用的机制的特定的和附属的实施方式。通用方法如下。

2.2.1.1BN中的附加转发队列

除BN的主缓冲器之外，可实施附加转发队列。所述转发队列可用来存储在清空BN的缓冲器的同时新到达的、去往MN的、切换后的分组。这具有顺次使用两个缓冲器的效果。缓冲器的清空是优先级比转发队列高的主缓冲器所专有的。例如，系统可利用流量控制队列(即，Linux流量控制模块)来实现队列优先级。

2.2.1.2系统接收机队列

一些系统采用接口接收机队列(网络驱动器rx队列)，以在到来的分组被系统转发之前对其进行缓冲。BN能够通过预先取得对存储在该队列中的分组的处理，来利用这个特征。BN能够预先占用系统，并在系统开始传送存储在接收机队列中的分组之前清空它的缓冲器。一个警告在于：接收机队列保持对于接口的所有到来分组。因此，预先取得对接收机队列的处理通常将延迟所有分组的发送，而不仅仅延迟MN的分组的发送。

2.2.2对于EOS的清空和转发速率

在肯定EOS之后的BN中的清空和转发速率应大于新到达的切换后的分组的接收速率。如果不是这样，则很可能是保存切换后的分组的队列(2.2.1.1和2.2.1.2)将在BN的缓冲器腾空之前被填满。这将导致切换后的队列溢出，并最终导致分组丢失。如果BN预先占用系统中的所有其它行为(即，旋转锁定)，则可以专门由BN执行清空和转发。这可以保证清空和转发将发生在任何其它转发之前。然而，由于过长的预占用会对系统健康具有不利影响，所以BN应该更关注该方法。在所有情况下，所述方案是实现方式所特定的。

2.2.3最大缓冲服务持续时间

应该通过定义如在2.1.3.1节中所述的bp值的最大持续时间以及缓冲器的最大尺寸，来在BN中可管理地配置服务持续时间的最大界限。这些界限应该考虑BN可利用的本地资源。所述界限应被认为是不可协商的值。

2.2.4到MN的通信链路

假定在MN和BN之间的信号传送(BCP)存在于切换之前和之后。

3.缓冲控制协议(BCP)

BCP是MN用来请求BN处的缓冲服务的控制协议。它是由请求和响应信号对组成的简单且可靠的消息传送系统。BCP可以被定义为新协议，或被定义为对现有协议(例如PANA、SIP和移动IP(v4/v6))的扩展，或者被定义为对链路层协议的扩展。例如，在移动IPv6中，可以在以TLV格式承载BCP的绑定更新/通知消息交换中定义新的移动性选项。在PANA中，可定义能够附加于PUR/PUA消息交换的BCP AVP。可采用其它方法，只要能够符合BCP信号传送的要求。在所有情况下，BCP信号的发送和编码可具体到承载BCP的每个协议。

3.1协议信号

作为规则，请求信号从MN向BN发送；响应于请求信号，响应信号从BN向MN发送。BN从不产生请求信号。请求信号承载关于请求的参数，响应信号含有结果代码。通过使用传输时限、重传和错误处理行为来维持可靠性。BCP使用下面的信号对。

3.1.1 BReq[initial]和BAns[initial]

总是首先在MN和BN之间交换这些信号。所述信号用来建立如3.3.1节中所述的缓冲服务。这些信号具有下面的格式。

BReq[initial]＝{id，bp，tc，bsz，p}

id－用来向BN唯一地标识MN的MN Id。这可以是MN的mac地址或源地址。

bp－缓冲周期

tc－将要分类和缓冲的应用特定的流量

bsz－建议将要分配的缓冲器大小

p－对于EOS的FP，有效值被丢、转发或通过信号丢弃

flag{m}－请求标记

m－是否所设置的bsz是强制的且不能协商

BAns[initial]＝{id，bp，bsz，rcode}

bp－用于该服务的缓冲周期

bsz－为该服务分配的缓冲器大小

rcode－BN提供的结果代码

3.1.2 BReq[ext]和BAns[ext]

在建立缓冲服务之后并在MN的切换周期之前或之后交换这些信号。它们用于扩展如3.3.2中节所述的缓冲服务的参数。

BReq[ext]＝{id，seq，bp，bsz，p，coa}

id－在BReq[initial]中发送的MN id

seq－信号序列号

bp－附加的缓冲周期，可以为零(0)

bsz－附加的缓冲器大小，可以为零(0)

p－对于EOS的新FP，有效值被丢弃、转发或通过信号丢弃

coa－MN的当前CoA

BAns[ext]＝{id，seq，bp，bsz，rcode}

id－在BReq[initial]中发送的MN id

seq－信号序列号，必须与BReq[ext]匹配

bp－用于该服务的新缓冲周期

bsz－为该服务分配的新缓冲器大小

rcode－BN提供的结果代码

3.1.3 BReq[stop]和BAns[stop]

为了结束缓冲服务而交换这些信号，如3.3.3节中所述。

BReq[stop]＝{id，p，coa}

id－在BReq[initial]中发送的MN id

p－对于EOS终止FP，有效值被丢弃、转发或通过信号丢弃

coa－MN的当前CoA

BAns[stop]＝{id，rcode}

id－在BReq[initial]中发送的MN id

rcode－BN提供的结果代码

3.2服务属性

BCP还在BN中创建服务属性(状态信息)。这些属性可包括下面的内容：

MN Id(id)；

缓冲周期(bp)；

协商的缓冲器大小(bsz)；

流量类别(tc)参数；

FP，当前EOS清空策略；

最后的扩展请求序列号；

当前MN CoA；

先前MN CoA。

可在如3.2.1节中所述的请求阶段中分配这些属性。一旦接收到有效请求信号或其它本地事件，BN就更新所述属性值。属性寿命限于服务的持续时间。如果满足肯定或否定EOS，则BN释放被这些属性占据的资源。

3.3服务阶段

通常，BCP能够将BN服务划分成三个阶段。缓冲服务必须顺次完成这些阶段。

3.3.1服务请求阶段

服务请求阶段是用来为MN建立缓冲服务的初始阶段。服务请求阶段包括在MN和BN之间交换的单个BReq[initial]/BAns[initial]信号，以协商缓冲需求并确定BN是否能满足这些需求。如果BN能够支持MN，则分配状态信息，并立即开始MN流量的缓冲。然后，BN向MN发送带有指示成功的结果代码(rcode)的BAns[initial]。如果BN已经对MN提供的建议值作出调整并能够提供服务，则也开始缓冲服务，同时BAns[initial]包括指示错误的rcode。如果BN不能提供服务，则不分配状态信息，并且BN发送带有适当的错误代码的BAns[initial]。MN在初始BReq[initial]中发送下面的参数。

3.3.1.1缓冲周期

由于MN可以预先得知缓冲周期的长度(这可以是切换周期的估计值)，所以MN可以将该值发送给BN。如2.2.3节中所述，如果该值不超过本地配置的最大界限，则BN能够将该值用作bp。如果该值在最大界限之下，则BN应该在BAns[initial]中将rcode设置成表示成功。如果该值超过最大界限，则BN可以拒绝缓冲请求或者使用最大界限作为bp值。在任一种情况下，BN都应该通过在BAns[initial]中将rcode设置成表示错误来将它的决定通知MN。如果BN使用MN认为不合适的最大值，则MN具有终止服务的选择权。在此情况下，MN可以立即进入如在3.3.3节中所述终止阶段。

3.3.1.2缓冲器大小(bsz)

MN可建议将在服务期间BN所使用的bsz。因为MN可以预先得知所使用的应用和相应的期望流量速率以及信道情况，所以这是可能的。结合切换周期，MN能够计算容纳分类流量所需的合理的bsz。然而，MN所提供的bsz对BN只是建议性的。BN基于本地可用资源对将要使用的实际bsz具有最终权限。如果BN能够接受MN建议的bsz，则BN可在BAns[initial]中设置表示成功的rcode，如果BN不能接受所建议的值，则BN可使用本地配置的最大界限，并通过在BAns[initial]中将rcode设置成表示错误来将它的决定通知MN。如果BN提出的bsz不合适，则MN具有终止服务的选择权。在此情况下，MN可立即进入如在3.3.3节中所述的终止阶段。

3.3.1.3流量类别(tc)

默认在缓冲周期中BN将缓冲去往MN的所有流量。然而，MN可提供关于需要被缓冲的流量类型的参数。这是在MN对只缓冲特定类型的流量(tc)感兴趣的情况下。tc参数的格式根据具体实施方式而不同，并且MN可需要预先得知该实施方式。

3.3.1.4清空策略

MN发送的FP指示这样的策略：一旦如2.1.3节中所述满足EOS，BN就应该对所缓冲的分组进行强制执行。当前支持的策略是如2.1.4节中所述地转发或丢弃分组。由于服务变得没有意义，BReq[initial]中的、规定针对任何EOS BN都丢弃所缓冲的分组的FP值可能看起来不合适。然而，可能存在这样的情况，如在2.1.3节中所述，MN根据满足的EOS条件来决定强制执行两个(2)不同的策略。作为一个示例，MN可希望当满足时限缓冲EOS时丢弃所有分组，而当满足显式信号传送EOS时转发所有分组。在此情况下，默认FP被设置为丢弃所有分组，以信号发送肯定EOS的后续BReq[stop]可以承载用于指示转发所有分组的FP。

在BReq[initial]中提供的FP也可以被设置成空。在此情况下，所使用的FP可以是本地配置的值。

3.3.2缓冲阶段

缓冲阶段包括发生流量分类和缓冲的时期。缓冲阶段在BN在请求阶段中以表示提供缓冲服务的BAns[initial]进行响应之后立即开始，并当满足EOS条件时结束。在该阶段期间，BN和MN可交换一个或多个扩展请求(BReq[ext]/BAns[ext])。每一交换完成扩展请求协商。扩展请求允许MN重新协商在请求阶段或者先前扩展请求交换期间已经建立的属性值。这使得缓冲服务被扩展。在该周期中也可以执行BReq[stop]/BAns[stop]交换以中止缓冲服务。在此情况下，BReq[stop]提供的FP可以强制执行丢弃所有缓冲的分组的策略。

由于信号交换是在切换周期之前或之后进行的，因此当执行扩展请求时应提起注意。因此，移动节点对信号交换和切换周期进行同步，以确保在信号交换期间网络连接可用。

与BReq[initial]对比，由BReq[ext]提供的参数被添加到现有属性值中。除了FP之外，得到的新的值可服从在3.1.1节中施加到初始值的相同的限制和条件。移动节点在每一BReq[ext]中发送以下参数。

3.3.2.1缓冲周期

移动节点可在BReq[ext]信号中将附加的切换延迟通知给缓冲节点。在BReq[ext]中提供的切换值被加到现有切换属性值，并服从在3.3.1.1节中指定的限制和条件。对于由缓冲节点接收的每一新的BReq[ext]，都重复该过程。在移动节点对调整该特定值不感兴趣的情况下，可将该参数设置为零(0)。

3.3.2.2缓冲器大小(bsz)

移动节点可向缓冲节点提供关于扩展请求还需要的bsz的建议。在BReq[ext]中提供的bsz值被加到现有bsz属性值，并服从在3.3.1.1节中指定的限制和条件。对于由缓冲节点接收的每一新的BReq[ext]，都重复该过程。在移动节点对调整该特定值不感兴趣的情况下，可将该参数设置为零(0)。

3.3.2.3清空策略

NM可使用BReq[ext]来建立用于当前缓冲服务的新的默认FP。当满足EOS时，缓冲节点强制实施新的FP。如果在BReq[ext]中提供的FP为空，则这是指示缓冲节点保持现有FP属性值。如果现有属性值为空，则缓冲节点应将FP属性值设置为本地配置值。

3.3.2.4 CoA信息

还可将BReq[ext]用于更新移动节点的CoA，以方便在2.1.5节中描述的转发。在时限超时预占显式信号传送从而满足肯定EOS的情况下，需要在BReq[ext]上承载CoA。在BReq[ext]中承载CoA参数也使得BCP和缓冲节点在架构上独立于使用环境。作为示例，驻留在移动节点上的缓冲节点(如图3所示)可将其先前的CoA通知给缓冲节点，以防在2.1.6节中讨论的乒乓效应。

3.3.3终止阶段

当满足EOS时开始终止阶段，如2.1.3节中描述的那样，并且当为缓冲服务分配的全部资源被释放给系统时结束。当满足肯定EOS并且强制执行转发策略时，缓冲节点应遵循2.1.5节和2.2节中描述的转发需求。在显式信号传送的情况下，在NM和缓冲节点之间交换BReq[stop]/BAns[stop]以终止缓冲服务。移动节点应与切换周期同步以确保在信号交换期间的网络连接。还可由移动节点使用显式BReq[stop]来中断缓冲服务。当移动节点以信号发送其中带有强制执行丢弃分组的FP的BReq[stop]时，中断服务。BReq[stop]具有以下参数。此外，如果已经将缓冲节点已经确定执行将缓冲的分组转发给移动节点，移动节点和缓冲节点在不同的IP链路上，并且在缓冲节点和移动节点之间没有隧道，则缓冲节点还创建到移动节点的新隧道。

3.3.3.1清空策略

在终止阶段期间，缓冲节点应强制实施在BReq[stop]中提供的FP。如果在BReq[stop]中提供的FP为空，则缓冲节点应强制实施现有FP属性值。指定进行转发的FP应遵循2.2节中的转发需求。

3.3.3.2 CoA信息

如果BReq[stop]信号承载了CoA信息，则其应该取代在BReq[ext]中承载的先前的CoA信息，并且应该在转发所缓冲的分组时使用。在新的CoA驻留在不同于其归属地的IP网络中的情况下，BReq[stop]还可被用作建立IP-IP隧道的信号。2.1.5节中提供了细节。

3.4协议信号流

图4中所示的协议流涉及移动节点切换、流量分类以及缓冲，因此其提供了信号交换的一般顺序。变量o1和o2定义了在缓冲阶段中当网络连接可能存在时有效移动节点和缓冲节点可以出现的时期。

3.5协议可靠性

BCP是锁定步进协议，在可以发起另一信号交换之前需要完成现有信号交换。这样简化了缓冲节点中的状态转变和重传中的严格性。

BCP使用传输超时和重传，以在信号传送中检测失败。仅重传请求信号。如果移动节点发送请求并在指定超时周期中没有接收到应答，则其应重传该请求。如果在已经出现了重传的最大次数之后没有接收到应答，则在MN中出现错误状态。传输超时和重传的最大次数两者都应是合理的值，以最小化整个延迟。不应重传由缓冲节点发送的应答信号。缓冲节点应对任意重传的信号以相同的应答信号来进行响应。如果与MN的连接完全丢失，则缓冲节点可依靠hp值以终止缓冲服务。

对于BReq[ext]，缓冲节点也应依靠与该信号关联的顺序号来确定其接收到的BReq[ext]是否为重传。由缓冲节点发送的BAns[ext]必须提供与关联于该应答的BReq[ext]中的顺序号等同的匹配顺序号。由于可能产生多个BReq[ext]/BAns[ext]交换，因此需要这种处理。BReq[initial]/BAns[initial]和BReq[stop]/BAns[stop]信号不需要顺序号检查，这是由于这些交换应分别在缓冲服务的开始和结束期间仅出现一次。也可通过检查顺序号的值来补充信号有效性。

3.6在网络中发现缓冲节点可用性

移动节点可以尝试向现有网络中的和其正移向的新网络中的网络实体发送BReq[initial]，以发现缓冲服务的可用性。移动节点可使用来自网络实体的响应缺失来指示哪一网络不提供缓冲服务。响应缺失应被定义为移动节点到达最大次数的重传尝试但没有接收到应答的时间。如果移动节点从两个网络都没有接收到响应，则不存在服务。如果移动节点从两个网络都接收到响应，则移动节点应选择哪一网络将提供服务，并且中断在没有选择的网络中的请求。或者，可由诸如DNS或DHCP的现有机制提供缓冲服务的可用性。

3.7安全性考虑

BCP不提供内在的安全性。BCP依靠由较低层、IP层(即IPsec)或对承载BCP的双亲协议来提供安全性，如3.8节中所述。

3.8实现考虑

缓冲节点的实现可使用系统中存在的方法和设备。例如，在Linux系统中，可通过使用网络过滤器(ip表)或流量控制模块来进行流量分类。可以使用这些工具基于每个流来设置复杂的分类规则。此外，还可以连同缓冲节点特定控制一起使用流量控制模块来实现缓冲。

本发明的广泛范围

虽然在此描述了本发明的示例性实施例，但本发明不限于在此描述的各种优选实施例，而是包括具有基于该公开本领域技术人员应理解的等同元件、修改、省略、(例如涵盖各个实施例的方面的)组合、改变和/或变化的任意和全部实施例。基于在权利要求中采用的语言而不限于在该说明书中或在办理申请期间描述的示例(其示例应理解为非排除性的)来宽泛地解释权利要求中的限定。例如，在该公开中，术语“优选地”是非排除性的，并且表示“优选地，但不限于此”。

在该公开中和在办理申请期间，在对于特定权利要求限定的情况下将仅采用装置加功能或步骤加功能的限定，下面的全部条件存在于所述限定中：a)清楚地陈述“装置”或“步骤”；b)清楚地陈述对应的功能；以及c)没有陈述结构、材料或支持该结构的行动。在该公开中和在办理申请期间，术语“本发明”或“发明”可用作指代本公开中的一个或多个方面。本发明的语言不应被不正确的解释为关键标识，不应被不正确地解释为应用于所有方面或实施例(即，应理解，本发明具有多个方面和实施例)，并且不应被不正确地解释为限制本申请或权利要求的范围。在该公开中和在办理申请期间，术语“实施例”可用来描述任意方面、特点、过程或步骤及其任意组合、和/或其任意部分等。在某些实施例中，各种实施例可包括重叠的特征。在该公开中，可采用以下简称术语：表示“举个例子”的“例如”。

Claims

1.一种进行切换而没有分组丢失的方法，其中移动设备沿着一系列邻近的网络运动，所述方法包括：

在接入路由器、接近所述移动设备正在离开的网络边缘的网络节点、接近所述移动设备正在移向的网络边缘的网络节点、移动节点和通信节点中的至少一个处，提供每一移动设备的分组缓冲器，

当所述移动节点从一个网络移动到另一网络时其碰到期间没有网络连接的时期，以及

当完成所述切换处理时，所述每一移动设备的分组缓冲器将所缓冲的分组转发给所述移动节点和/或从所述移动节点转发所述所缓冲的分组，

其中，将用于缓冲控制的协议定义为单独的协议，由此缓冲系统与移动性管理协议普遍兼容，以及

其中，所述缓冲控制协议定义用于将所缓冲的分组转发给移动节点的隧道建立机制，以提供移动性管理协议的独立性。

2.如权利要求1所述的方法，其中，结合现有移动协议、接入协议，或作为独立的网络或链路层机制来使用缓冲。

3.如权利要求1所述的方法，包括：作为所述转发的一部分，将所述所缓冲的分组的目的IP地址修改为nCoA，作为用于减少隧道管理的复杂性的机制。

4.如权利要求1所述的方法，包括：将所述所缓冲的分组的目的IP地址修改为nCoA。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：通过在链路层提供所定义的协议，来控制在切换期间在接入点处的分组缓冲。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：缓冲在切换周期期间处于传送中的所述缓冲节点分组，并且一旦完成切换，就清空所缓冲的分组，并将所清空的缓冲分组转发给位于新位置的所述移动设备。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：缓冲在切换周期期间从所述移动设备外出的分组，并在网络边缘处在缓冲节点中对分组进行缓冲，从而在切换期间提供双向缓冲，并在两个方向上补偿分组丢失。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当所述移动节点执行主动扫描时，在位于接入点中的缓冲节点中对分组进行缓冲。

9.如权利要求1所述的方法，其中，在切换之前，切换前的流量经由先前网络到达所述移动设备，当所述移动设备准备移动到新网络时，所述移动设备将其意图以信号传送给所述缓冲节点，并且所述缓冲节点开始对仍然通过所述先前网络转发并且去往所述移动设备的流量进行缓冲，一旦完成切换，所述移动设备就以信号通知所述缓冲节点以清空所缓冲的分组，并将所述所缓冲的分组转发给位于所述新网络中的所述移动设备，所述缓冲节点在先前接入路由器、下一接入路由器和/或所述移动设备上。

10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在作为网络实体的节点中对分组进行缓冲，其中所述网络实体截取去往一个或多个移动设备的分组并在所述每一移动设备处于切换过程的同时暂时对所述分组进行缓冲以避免分组丢失；在所述网络实体缓冲节点中对每一移动节点的分组进行分类；在完成切换之后适当地转发所缓冲的分组，并且其中，由请求缓冲服务的移动设备以信号通知这些步骤中的每一步骤。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：由所述移动节点使用BReq[initial]指示将被缓冲的分组的类别，以通过信号通知所述缓冲节点仅缓冲所述移动节点所感兴趣的分组。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述移动设备使用缓冲控制协议向所述缓冲节点请求缓冲服务，所述协议传送缓冲请求结果和错误状态，所述缓冲节点对请求进行响应但不生成请求，所述缓冲服务是短暂服务，并且当缓冲节点从移动设备接收到BReq[initial]并且已经建立所协商的值时开始进行缓冲。

13.如权利要求1所述的方法，其中，由所述移动设备发送的BReq[initial]和后续BReq指示所述缓冲节点对任意缓冲的分组强制执行的策略，清空策略由所述缓冲节点强制执行，所述清空策略为转发或丢弃所缓冲的分组，并且使用缓冲控制协议或带外机制将显式错误通知发送给所述移动设备。

14.如权利要求5所述的方法，其中，现有清空协议在肯定的服务结束之后转发所缓冲的分组，其中当所述缓冲节点开始清空所缓冲的分组时，其已经被提供有所述移动设备的当前转交地址，并且所述缓冲控制协议将所述移动节点的当前转交地址指示给所述缓冲节点。

15.如权利要求14所述的方法，其中，当所述移动设备和所述缓冲节点处于相同IP子网中时，通过使用地址解析协议将所述所缓冲的分组本地发送给所述移动设备，而当所述移动设备和所述缓冲节点处于不同IP链路上时，将所缓冲的分组发送给其朝向所述移动设备的下一跳路由器，并使用IP选路将所缓冲的分组传送到所述移动设备。

16.如权利要求2所述的方法，其中，由所述移动设备使用所述缓冲控制协议以请求缓冲节点处的缓冲服务，所述缓冲控制协议是新的协议、现有协议的扩展、或链路层协议的扩展。

17.如权利要求1所述的方法，其中，缓冲阶段跨越期间发生流量分类和缓冲的时期，所述缓冲阶段在所述缓冲节点在请求阶段中以指示正在提供缓冲服务的BAns[initial]进行响应之后立即开始，并且当满足服务结束的条件时结束，在所述缓冲阶段中，所述缓冲节点和所述移动设备可以交换一个或多个扩展请求，并且其中，每一交换完成扩展请求协商。

18.如权利要求17所述的方法。其中，在所述缓冲节点和所述移动设备位于同一处的情况下，在所述移动设备中本地进行扩展请求协商。

19.一种用于进行切换而没有分组丢失的系统，其中移动设备沿着一系列邻近网络运动，并且移动节点碰到期间没有网络连接的阶段，所述系统包括：在接入路由器、接近所述移动设备正在离开的网络边缘的网络节点、接近所述移动设备正在移向的网络边缘的网络节点、移动节点和/或通信节点处的每一移动设备的分组缓冲器，其中当完成切换过程时，所述缓冲器节点将所缓冲的分组转发给所述移动节点和/或从所述移动节点转发所述所缓冲的分组，

其中，所述系统还包括缓冲控制协议，其被定义为与移动性管理协议普遍兼容的单独的协议，以及

20.如权利要求19所述的系统，所述系统还包括：

每一移动设备的分组缓冲器，其位于接入路由器、接近所述移动设备正在离开的网络边缘的网络节点、和/或接近所述移动设备正在移向的网络边缘的网络节点；

移动节点；

通信节点；

用于缓冲分组的排队和转发机制；

在所述移动设备中的缓冲节点，其用于在所述移动设备缓冲节点中缓冲在切换周期期间的外出分组，在网络边缘的缓冲节点中缓冲分组，所述缓冲节点在切换期间提供双向缓冲并在两个方向上补偿分组丢失，所述缓冲节点是截取去往一个或多个移动设备的分组并在所述每一移动设备处于切换过程的同时暂时对所述分组进行缓冲以避免分组丢失的网络实体，所述缓冲节点对每一移动节点的分组进行分类，并在完成切换之后适当地转发所缓冲的分组；以及

地址解析协议，当所述移动设备和所述缓冲节点处于相同IP子网中时，将所述所缓冲的分组本地发送给所述移动设备，而当所述移动设备和所述缓冲节点处于不同IP链路中时，将所述所缓冲的分组发送给朝向所述移动设备的下一跳路由器，并使用IP选路将所缓冲的分组传送给所述移动设备。