CN106031206B - 优化的路由移动性管理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置被配置用于执行一种优化的路由移动性方法。所述方法包括判断移动节点从第一网络转移到第二网络。所述方法还包括：响应于判断出所述移动节点的转移，在所述第二网络的接入/网关路由器处，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀。所述方法还包括更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀。

Description

优化的路由移动性管理系统和方法
本申请要求享有申请日期为2014年2月27日、发明名称为“优化的路由移动性管理”的第61/945,521号美国临时专利申请以及申请日期为2015年2月26日、发明名称为“优化的路由移动性管理系统和方法”的第14/631,928号美国正式专利申请的权益。所述各申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及优化的路由移动性管理系统和方法。
背景技术
一些现有的移动性管理协议，包括移动IP和3GPP通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service，GPRS)隧道协议(GPRS Tunneling Protocol，GTP)，使用了隧道，导致了路由更复杂、非优化。例如在移动IP中，移动节点自其家庭网络得到家庭地址，并在附着到拜访网络时得到转交地址(care-of-address)。移动锚点，在家庭网络中也称为家庭代理，拦截自通信节点发往家庭地址的分组。然后，移动锚点将该分组转发到转交地址。即便通信节点与移动节点相互接近，但路由仍必须路由到该移动锚点，而后者的距离可能较远。此时，通过移动锚点进行路由就导致了非优化的路由和较长的分组延迟。
发明内容
依照一个实施例，提供了一种优化的路由移动性管理方法。所述方法包括判断移动节点从第一网络转移到第二网络。所述方法也包括：响应于判断出所述移动节点的转移，在所述第二网络的接入/网关路由器处，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀。所述方法还包括更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀。
依照另一个实施例，提供了一种优化的路由移动性管理装置。所述装置包括至少一个存储器和耦连至所述至少一个存储器的至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置用于：判断移动节点从第一网络转移到第二网络；响应于判断出所述移动节点的转移，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀；以及更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀。
依照又一个实施例，提供了一种实施计算机程序的非易失性计算机可读介质。所述计算机程序包括计算机可读的程序代码，其用于：判断移动节点从第一网络转移到第二网络；响应于判断出所述移动节点的转移，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀；以及更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀。
附图说明
为更全面地理解本发明及其优点，将结合附图进行参照描述，其中相同的数字表示相同的对象，其中：
图1示出了移动IP网络中非优化路由的一个示例；
图2示出了优化的路由移动性管理的一个示例；
图3示出了当有新会话打开时或已在较高层级提供移动性支持时使用新会话标识符的IP路由的一个示例；
图4示出了IP路由的一个示例，该IP路由使用原始会话标识符和移动性管理隧道，以通过原网络中的路由修改功能进行路由；
图5示出了使用最优的路由移动性管理将一个IP地址从一个网络转移到另一个网络的一个示例；
图6示出了完成如图4和5所述的移动性管理隧道操作后即拆除隧道的一个示例性网络；
图7示出了当活动中的会话不再需要优化的路由移动性管理，优化的路由移动性管理过期的一个示例；
图8到12示出了在控制面与数据面相分离的网络中的移动性管理情景的示例；
图13示出了一种可用于实施各种本发明所公开的设备和方法的通信系统1300的示意图；
图14A和14B示出了一种可被用于实施各种本发明所公开的方法和教导的示例性设备；以及
图15示出了根据本发明的优化的路由移动性管理方法。
具体实施方式
下文所探讨的附图1到15，以及用于描述本专利文件所载的本发明的原理的各种实施例，均仅为示例性的，不应被解读为对本发明的范围的任何限制。本领域普通技术人员会理解，本发明的原理可以在任意类型的合理布置的设备或系统得以实施。
图1示出了移动IP网络100中非优化路由的一个示例。在诸如移动IP的移动性管理协议中，移动节点(mobile node，MN)101自其家庭网络102处得到家庭地址(home address，HoA)，并在附着到拜访网络103时得到转交地址(care-of-address，CoA)。移动锚点(mobileanchor，MA)104，在家庭网络中也称为家庭代理(home agent，HA)，拦截自通信节点(correspondent node，CN)105发往HoA的分组。然后，MA 102将该分组转发到CoA。即便CN105与MN 101相互接近，分组的路由也仍必须传到MA 104，而此距离可能较远。此时，通过MA104进行路由就导致了非优化的路由和较长的分组延迟。
在理论上，有可能将MN 101所拥有的IP地址从家庭网络102转移到被拜访的网络103，然后在路由器之间运行路由协议，从而使得新的路由表会将分组路由到位于被拜访的网络103中的MN 101。但有几个因素使得这一做法不现实。首先，路由表需要一定的时间方可聚合。而聚合的用时通常过长，无法支持能够保障会话的连续性的无缝切换。其次，路由表的大小总体上是通过聚合来最小化的，然而每将一个IP地址转移到不同的路由器，都意味着其他路由器需要学习的路由表中增添了新的条目。随着越来越多的MN执行切换，并将它们的IP地址携带到新的网络中，路由表的大小将增加。
本发明的实施例采用了分布式的移动性管理做法。本文所描述的实施例的网络配置将依照如下的网络移动性管理功能加以展示：会话标识(session identification，SID)、位置管理(location management，LM)和路由修改(rout modification，RM)功能。现在对这些功能加以描述。
会话标识符(SID)：在切换中，MN可以使用SID为应用实现会话的连续性。或者，可以使用不同于路由IP地址的单独的IP地址作为所述SID，其中路由IP地址例如为在发起该应用的家庭网络中在先使用的IP地址。然后，此SID就被关联到家庭网络中的IP前缀功能。同样的，有多个进行中的应用的MN可以使用多个前缀。SID功能可以将各个前缀与积极使用该前缀的应用相关联，并在不再有应用需要使用该前缀时释放该前缀。
位置管理(LM)：互联网已经通过管理静态主机的信息来实现使用各个主机的IP地址作为定位符的路由。LM功能跟踪掌握着MN的互联网络位置，其中随着MN的移动其IP地址可能发生改变。所述信息可关联到各个SID，或者关联到MN的IP路由地址，或者关联到能够对以MN为目的地的分组加以转发的节点的IP路由地址。在客户端-服务器模型中，客户端(client，LMc)和服务器(server，LMs)之间可以交换位置查询与更新消息。可选地，在LMs与LMc之间可以存在一个或多个代理(例如，LMs-代理-LMc)。在这种情况中，对LMs而言，代理的行为类似LMc。而对LMc而言，代理的行为则类似LMs。
路由修改(RM)功能：RM功能依现有路由表的决定更改路由。在一些系统中(例如软件定义网络(Software Defined Networks，SDN))，RM功能可以划分为数据面(RM-DP)功能和控制面(RM-CP)功能。
单前缀/多前缀授权(PD)：一种负责网络中若干个节点的IP地址的接入路由器。所述接入路由器为其网络中的若干个节点分配IP地址。此路由器会保护这些IP前缀。而IP前缀授权(PD)功能就可以将原由该路由器所负责的一系列IP前缀授权到所述网络中的另一个路由器。这种授权通常是从网络中的一个接入路由器到该接入路由器所在原网络下的子网中的另一个接入路由器。
图2示出了优化的路由移动性管理的一个示例。在图中，移动节点从第一网络转移到第三网络，同时与第二网络中的通信节点进行通信。如图2所示，多个网络(Net1 201、Net2 202和Net3 203)分别分配若干个IP前缀，各网络的若干个前缀可以分别聚合为P1：：、P2：：和P3：：。网络201-203的每一个都包括LM服务器(即LM1-LM3)和包括RM功能的接入/网关路由器。在一些实施例中，LM服务器LM1-LM3可以包括具有分布式LM数据库的分布式LM服务器。在一些示例中，各个网络分配64个IP前缀，但应当理解的是，各网络所分配的前缀数可以不同。在一些实施例中，网络201-203为较大网络204的子网络。虽然本发明的各种附图中示出了三种网络(或子网络)201-203，但要理解的是，网络(或子网络)的数量可以多于或少于三个。
随着移动节点从一个网络转移到另一个来转移该移动节点的IP地址，从而实现路由移动性管理的优化方法。本发明的管理方法的使用可以配合(或不配合)网络功能虚拟化(NFV)/软件定义网络(SDN)。如果不配合NFV/SDN，则通过利用IP地址分配消息来转移地址。待完成后续的路由表更新，即可使用直接的IP路由来路由分组。如果不配合NFV/SDN，则可以选择在路由表更新之前先使用隧道，从而不需要立即执行路由表更新。所述更新可以批量进行，并按照一定的时间间隔交换路由信息，从而不会导致路由协议消息过多。无论是否配合NFV/SDN，均可同样地转移IP地址，以便保障反向兼容性，以及平滑过渡到NFV/SDN下的移动性管理。
移动节点12原附着在Net1 201，被分配的IP前缀是P12：：/64。运用此前缀，移动节点12以格式P12：：mn12配置IP地址。在本例中，该MN 12与Net2 202中的通信节点15之间有一个活动中的通信会话(例如语音通话或视频会议)。此会话在MN 12上的会话标识符为SID12，与MN 12的IP地址P12：：mn12相等。自CN 15进入MN 12的分组以SID12作为目的地，所述分组沿着221-222所标出的路由，自Net2 202中的CN 15出发，到达Net1 201中接入/网关路由器211上的RM功能，然后自接入/网关路由器211上的RM功能出发，到达Net1 201中的MN12。
当此通信会话处于活动中时，MN 12转移到了Net3 203中。在本示例中，MN 12可以与Net3 203中的新附着点交换L2消息。MN 12也可以通过发送网络发现消息或路由器请求(route solicitation，RS)消息来决定在Net3 203中要使用的IP前缀。此消息可包括其当前IP地址和MAC地址。
依据基于网络的移动性支持原理，接入/网关路由器213会查询分布式LM服务器(其中服务器LM1-LM3包括所述分布式LM服务器)来判断是否已为MN 12分配IP地址，这可以通过MN 12所提供的MAC地址来加以识别。若确已分配，则Net3 203中的接入/网关路由器213上的RM功能广播具有MN 12上所存在的前缀的路由器通告(Route Advertisement，RA)消息，从而让MN 12能够继续使用此前缀。
附加的，接入/网关路由器213还为MN 12分配新前缀：P32：：/64。MN 12使用这个新前缀来配置新的IP地址：P32：：mn12。而MN 12在Net1 201中所用的原前缀(P12：：/64)则被弃用。所谓被弃用的元素或属性，就是已经被更新的一个结构或多个结构所淘汰的元素或属性。此后，MN 12可以为需要移动性支持的进行中的会话继续使用会话标识符SID12。在一些实施例中，可为对(Net1 201的)被弃用的前缀使用弃用计时器。在此类进行中的会话全部关闭之后，被弃用前缀的弃用计时器即可过期。否则，如果依然有使用该被弃用的前缀的进行中的会话，则弃用计时器重新开始。一旦弃用计时器过期，则被弃用的前缀也过期，将不再被MN 12使用。
在一些情境中，并非始终需要移动性支持，可以绕过。例如，当MN 12打开与CN 15的新会话时，MN 12就可以使用新的会话ID：SID32，此会话ID等于IP地址P32：：mn12。在其他情境中，移动性支持可以在更高的层级上提供，从而使得任意当前通信应用可以在改换到使用新会话ID的新会话之后继续进行。例如，图3示出了当有新会话打开时或已在较高层级提供移动性支持时，使用新会话ID(SID32)的IP路由的一个示例。如图3所示，对于MN 12与CN 15之间的新通信会话，使用新会话ID(SID32)自CN 15进入MN 12的分组的路径如301所指示。
进行中的通信会话可能需要会话连续性，但缺乏上层的移动性支持。在这种情况中，进行中的会话可以继续使用原会话ID SID12。例如，图4示出了IP路由的一个示例，该IP路由使用原始会话标识符和移动性管理隧道，以通过原网络中的接入/网关路由器211上的RM功能进行路由。如图4所示，位置管理客户端(Location management client，LMc)功能搭配接入/网关路由器213上的RM功能，向Net1 201中的位置管理服务器LM1发送位置更新信息，从而将会话标识符SID12关联到Net3 203中的RM功能的IP地址P30：：rm3。自CN 15进入MN 12的分组以SID12为目的地，沿着图4中401-403所标出的路由发出。这些分组首先沿着路径401到达Net1 201中接入/网关路由器211上的RM功能。RM功能运用所述LM信息，通过隧道402将这些分组发往接入/网关路由器213上的RM功能。然后，接入/网关路由器213上的RM功能运用本地网络机制403，例如第2层路由，将这些分组转发到MN 12。
总之，通过接入/网关路由器211上的RM功能的路由401-403是非优化的，需要在接入/网关路由器211与接入/网关路由器213上的RM功能之间建立并维持隧道402，且两个RM功能都需要存储及维持该隧道的上下文。本文将展示的是，如果建立的是优化的路由，则对这种隧道的需要将只是临时性的。在隧道建立的过程中，可以用预定的隧道时间周期设置并初始化一个隧道计时器。当所述隧道计时器过期时，即可拆除所述隧道使得路由器211-213上的RM功能可以删除相应的上下文。
图5示出了使用最优的路由移动性管理将一个IP地址从一个网络转移到另一个网络的一个示例。如图5所示，由接入/网关路由器211向接入/网关路由器213发送前缀授权消息，如501处所示，使得IP前缀P12：：/64的锚点从接入/网关路由器211上的RM功能被转移到接入/网关路由器213上的RM功能。一旦授权发生，IP前缀P12：：/64就会由路由器213所有，直至此前缀授权过期。自该时间点起，路由器213上的RM功能就会保护IP前缀P12：：/64。然后，路由协议会更新路由器211213所各自关联的路由表，从而反映出被转移的所述IP前缀P12：：/64。利用更新的路由表，自CN 15以SID12为目的地而进入MN 12的分组就会沿着图5中502-503所标出的路由线路被直接路由。
路由表更新的范围可能受到一定的限制，具体取决于网络配置。总之，所述更新在层级上不会向上超过必要限度，并且可能不超出Net1 201与Net3 203所共有的网关、对等点或边界网关。例如，如果Net1 201和Net3 203都是网络204的子网，或者如果网络204是Net1 201和Net3 203所共有的转接网，则来自Net3 203的路由表更新就不会超出网络204的范围。
路由表的更新并不需要立即执行，因为频繁地立即更新路由表可能导致信令过多。在一些实施例中，路由的更新可以推迟，直至较晚的时间进行。例如，当有若干个MN在执行切换时，可以利用路由协议，将各路由更新汇总为一个批次，等待定期调度的路由表批量更新事件发生时执行更新。如此可避免信令过多。
当多个路由更新批量执行时，路由表可能需要一定的时间才能更新。由于具体应用的要求不同，路由表更新的时间对具体应用而言可能会(也可能不会)足够短。如果路由表更新的时间并未超过应用所需的切换延迟，则可能不需要图4和图5所示的移动性管理操作来设置隧道402，故而可以略过。
反之，如果路由表更新的时间超过了应用所需的切换延迟，则必须先执行移动性管理隧道操作。分组首先通过Net1 201中路由器211上的RM功能进行路由。然后，不再取非优化的路由，而是依照需要提供移动性支持。待移动性管理隧道402就绪时，最优路由移动性管理即完成执行。然后，待IP前缀从路由器211上的RM功能被转移到路由器213上的RM功能，并且路由表更新完毕时，则开始使用最优路由502-503。
当不再需要移动性管理隧道402时(如隧道计时器超时)，即可拆除隧道402，具体如图6所示。但是，Net1 201中的位置管理服务器LM1依然记得SID12已被分配给P30：：rm3，从而使得前缀P12：：/64在Net1 201中不可用(改为将前缀P12：：/64分配到Net3 203)。
图7示出了当任何活动中的会话不再需要优化的路由移动性管理，优化的路由移动性管理过期的一个示例。在一些情境中，可以在前缀授权中设置授权计时器，从而将IP前缀或IP地址从Net1 201转移到Net3 203。所述授权计时器可以依预定的授权时间周期进行初始化。所述授权计时器可以在被弃用的前缀过期之后过期。否则，如果被弃用的前缀尚未过期，则所述授权计时器可以重新开始。被弃用的前缀可以保持在被弃用状态，也可被续约，直至不再需要为从Net1 201切换到Net3 203的应用提供移动性支持。例如，所述应用可能已经终止，不再有任何活动中的会话被切换并仍使用SID12。然后，Net 3 203中被弃用的前缀P12：：/即可过期。在这种情况中，就无需在Net3 203中保留IP前缀P12：：/，故而此IP前缀可以过期。此后，MN 12只有一个会话标识符SID32，如图7所示。于是，使用会话ID为SID32的路由对自CN 15进入MN 12的分组进行路由，即701-702所标出的路由线路。然后即可更新路由表，从而反映出前缀P12：：/又重新归Net1 201所有。不过，路由表的更新并不需要立即执行。这样的路由表更新可以按照批量方式，与其他更新共同执行，从而使信令最少。
在用于将前缀授权到Net3 203的授权计时器过期之后，前缀P12：：/64就在Net1201中可用。然后，Net1 201中的位置管理服务器LM1就不再需要保存P12：：/64曾被分配给Net3 203的信息。
图8到12示出了在控制面(CP)与数据面(DP)相分离的网络中的移动性管理情景的示例。图8到12类似于图2到7，相似点在于：都描绘了三个网络(Net1 201、Net2 202和Net3203)、都分配了若干个IP前缀，各网络的前缀都可以分别聚合为P1：：、P2：：和P3：：。与前几幅图所不同的是，在图8到12中，控制面的功能与数据面的功能是相分离的。虚线框801内的功能是控制面的功能，可以相互搭配和集中化。例如，位置管理(LM)功能(框801之内)是控制面的一部分，而数据分组处理(框801之外)则是数据面的一部分。路由修改(RM)功能可以在控制面与数据面之间分割。例如，有些RM功能与数据分组处理有关，属于数据面的一部分(RM-DP功能)，而其他RM功能(如授权前缀的功能、与其他路由器通信等)就属于控制面的一部分(RM-CP功能)。在一些实施例中，框801中的控制面功能可以集中到一个单一的数据中心中。于是，各种控制面功能之间的通信可以变得非常迅速。在一些实施例中，框801中的控制面功能被实施为软件定义网络(SDN)的控制器。
如图8所示，移动节点12原附着在Net1 201，被分配的IP前缀是P12：：/64。运用此前缀，移动节点12以格式P12：：mn12配置IP地址。该MN 12与Net2 202中的通信节点15之间有一个活动中的通信会话(例如语音通话或视频会议)。此会话在MN 12上的会话标识符为SID12，与IP地址P12：：mn12相等。自CN 15进入MN 12的分组以SID12作为目的地，所述分组沿着802-803所标出的路由，自Net2 202中的CN 15出发，到达Net1 201中路由器811上的RM-DP功能，然后自路由器811上的RM-DP功能出发，到达Net1 201中的MN 12。
当此通信会话处于活动中时，MN 12转移到了Net3 203中。MN 12可以与新附着点交换L2消息。MN 12也可以通过发送网络发现消息或路由器请求(RS)消息来决定要使用的IP前缀。此消息包括其当前IP地址和MAC地址。
依据基于网络的移动性支持原理，接入-网关路由器813会查询分布式LM服务器(其中服务器LM1-LM3包括所述分布式LM服务器)来判断是否已为MN 12分配IP地址，这可以通过MN 12所提供的MAC地址来加以识别。若确已分配，则Net3 203中的接入/网关路由器813上的RM-CP功能广播具有MN 12上所存在的前缀的路由器通告(RA)消息，从而让MN 12能够继续使用此前缀。
附加的，接入/网关路由器813还为MN 12分配新前缀：P32：：/64。MN 12使用这个新前缀来针对Net 3 203配置一个新的IP地址：P32：：mn12。这个新的IP地址将由MN 12在Net3203中时所启动的应用来使用。而MN 12针对Net1 201所用的原前缀(P12：：/64)则被弃用。MN 12之后可以为需要移动性支持的进行中的会话而在Net3 203中继续使用会话标识符SID12。在一些实施例中，可为(Net1 201的)被弃用的前缀使用弃用计时器。在此类进行中的会话全部关闭之后，被弃用前缀的弃用计时器即可过期。否则，如果依然有使用该被弃用的前缀的进行中的会话，则弃用计时器重新开始。一旦弃用计时器过期，则被弃用的前缀也过期，将不再被MN 12使用。
在一些情境中，并非始终需要移动性支持，可以绕过。例如，当MN 12打开与CN 15的新会话时，MN 12就可以使用新的会话ID：SID32，此会话ID等于P32：：mn12。在其他情境中，移动性支持可以在更高的层级上提供，从而使得任意当前通信应用可以在改换到使用新会话ID的新会话之后继续进行。例如，图9示出了当有新会话打开时或已在较高层级提供移动性支持时，使用新会话ID(SID32)的IP路由的一个示例。如图9所示，对于MN 12与CN 15之间的新通信会话，使用新会话ID(SID32)自CN 15进入MN 12的分组的路径如901所指示。
进行中的通信会话可能需要会话连续性，但缺乏上层的移动性支持。在这种情况中，进行中的会话可以继续使用原会话ID SID12。
图10示出了在集中化控制面上使用最优路由移动性管理的一个示例。如图10所示，由路由器1011向接入路由器813发送前缀授权消息，如1001处所示，使得IP前缀P12：：/64的锚点从路由器1011上的RM-CP功能被转移到接入路由器813上的RM-CP功能。一旦授权发生，IP前缀P12：：/64就会由接入路由器813所有，直至此前缀授权过期。自该时间点起，接入路由器813上的RM-CP功能就会保护IP前缀P12：：/64。因此，路由协议会更新路由表。利用更新的路由表，自CN15以SID12为目的地而进入MN 12的分组就会沿着图10中1002-1003所标出的路由线路被直接路由。
由于控制面与数据面是相分离的，故Net1 201上的RM-CP功能将前缀授权到Net3203上的RM-CP功能可能只是示意性的。换言之，实际的消息传送可能是通过集中化控制器向IP路由器或第2层的交换机上的转发表发送一个或多个更新来实现的。采用集中化控制后，完成更新的耗时可以短于运行分布式路由协议所需的时间。在一些实施例中，完成转发表更新的耗时可能迅速到足以支持具有会话连续性的切换。
在一些实施例中，一个或多个进入分组可能在切换的过程中即已启程。Net1 201中的位置管理服务器LM1保存着P12：：/64已被分配给Net3 203上的RM-DP功能的信息。当启程的分组到达Net1 201上的RM-DP功能时，如果路由表的更新进程尚未完成，则可将这些分组放入缓存。如图11所示，一旦路由表更新完成，这些分组就可以沿着路由1101，按照更新后的路由表的描述，路由到Net3 203上的RM-DP功能。
在一些实施例中，当不再有使用会话标识符SID12的活动中的应用，则Net3 203中被弃用的前缀P12：：/64过期，并且将Net1 201中的前缀P12：：/64授权到Net3 203的授权也过期。
路由表更新的范围可能受到一定的限制，具体取决于网络配置。总之，所述更新在层级上不会向上超过必要限度，并且可能不超出Net1 201与Net3 203所共有的网关、对等点或边界网关。例如，如果Net1 201和Net3 203都是网络204的子网，或者如果网络204是Net1 201和Net3 203所共有的转接网，则来自Net3 203的路由表更新就不会超出网络204的范围。
图12示出了在DP-CP相分离的环境中优化的路由移动性管理的过期的一个示例。在一些情境中，可以在前缀授权中设置转移计时器，从而将IP地址从Net1 201转移到Net3203。所述转移计时器可以达到足够的长度，从而无需再为从Net1 201切换到Net3 203的应用提供移动性支持。例如，所述应用可能已经终止，不再有任何活动中的会话被切换并仍使用SID12。在这种情况中，就无需在Net3 203中保留IP前缀P12：：/，故而此IP前缀过期。此后，MN 12只有一个会话标识符SID32，如图12所示。于是，自CN 15进入MN 12的分组在路由时使用会话ID为SID32的路由，即1201-1202所标出的路由线路。让前缀P12：：在Net3 203中过期的一个优点在于，改进了路由表对IP前缀的聚合。为达成这点，路由表可能需要再次更新，以便将前缀P12：：重新移回到Net1 201。不过，路由表的更新并不需要立即执行。这样的路由表更新可以按照批量方式，与其他更新共同执行，从而使信令最少。
因为要更新路由表的耗时可能较长，故而也可以使用一个延迟计时器，从而延迟在Net1 201中使得前缀P12：：/64可用。将前缀授权到Net3 203的授权计时器过期之后，可能还应当再等待路由更新到达Net1 201上的RM-DP功能，然后再使前缀P12：：/64在Net1201中可用。然后，Net1 201中的位置管理服务器LM1就不再需要保存P12：：/64曾被分配给Net3 203的信息。
图13示出了一种可用于实施各种本发明所公开的设备和方法的通信系统1300的示意图。总体上，系统1300允许多个无线用户发射和接收数据及其他内容。系统1300可以实施一种或多种信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)或单载波FDMA(SC-FDMA)。
在本例中，通信系统1300包括用户设备(UE)1310a-1310c、无线接入网(RAN)1320a-1320b、核心网1330、公用交换电话网(PSTN)1340、互联网1350和其他网络1360。虽然图13中所示的这些组件或单元具有一定的个数，但系统1300中可以包括任意数量的此种组件或单元。
UE 1310a-1310c被配置用于在系统1300中进行工作和/或通信。例如，UE 1310a-1310c被配置用于发射和/或接收无线信号。UE 1310a-1310c分别代表任意适合的终端用户设备，可以包括(或被称为)例如用户装置/设备(UE)、无线传输/接收单元(WTRU)、移动丫、固定或移动用户单元、传呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸屏设备、无线传感器或其他消费者电子设备等。
这里的RAN 1320a-1320b分别包括基站1370a-1370b。各个基站1370a-1370b被配置用于为所述UE 1310a-1310c中的一个或多个提供无线接口，从而实现接入核心网1330、PSTN 1340、互联网1350和/或其他网络1360。例如，基站1370a-1370b可以包括(或者是)若干公知设备中的一种或几种，例如基站收发台(BTS)、Node-B(NodeB)、演进型NodeB(eNodeB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(AP)、无线路由器、服务器、交换机或在有线或无线网络中所适用的任意其他处理实体。
在图13所示的实施例中，基站1370a构成RAN 1320a的一部分，后者还可包括其他基站、单元和/或设备。同样的，基站1370b也构成RAN 1320b的一部分，后者还可包括其他基站、单元和/或设备。基站1370a-1370b中的每一个运行，以在一定的地理地区或区域内(有时称“小区”)发射和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以运用多输入多输出(MIMO)技术，让各个小区具有多个收发器。
基站1370a-1370b运用无线通信链接，通过一个或多个空口1390来与UE 1310a-1310c中的一个或多个进行通信。空口1390可以利用任何适用的无线接入技术。
考虑可让系统1300使用多信道接入功能，包括本文所述方案。在具体的实施例中，基站1370a-1370b和UE 1310a-1310c被配置用于实施长期演进无线通信标准(LTE)、LTE升级版(LTE-A)和/或LTE广播(LTE-B)。当然，也可利用其他的多址接入方案和无线协议。
RAN 1320a-1320b与核心网1330通信，从而为UE 1310a-1310c提供语音、数据、应用、网络语音(VoIP)或其他服务。可以理解的是，RAN 1320a-1320b和/或核心网1330可以与一个或多个其他RAN(未示出)进行直接或间接的通信。核心网1330也可以作为其他网络(例如PSTN 1340、互联网1350和/或其他网络1360)的网关接入。此外，UE 1310a-1310c中的部分或全部可以包括运用不同的无线技术和/或协议、通过不同的无线链接、用于与不同的无线网进行通信的功能。
虽然图13示出了一种通信系统的一个示例，但图13仍可做各种更改。例如，其中的通信系统1300可以包括采取任何适当配置的、任意数量的UE、基站、网络或其他组件。
图14A和14B示出了一种可被用于实施各种本发明所公开的方法和教导的示例性设备。具体的，图14A示出了UE 1310的示例，图14B则示出了基站1370的示例。这些组件可以用在系统1300中、网络201-203中或任何其他合适的系统中。
如图14A所示，UE 1310包括至少一个处理单元1400。处理单元1400实施UE 1310的各种处理操作。例如，处理单元1400可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或能够让UE 1310在系统1300中工作的其他任何功能。处理单元1400也支持下文将要详述的方法和教导。例如，处理单元1400被配置用于依照本文所述的路由移动性管理的标准和原理来控制或支持UE 1310的工作。各处理单元1400包括任意合适的、被配置用于执行一种或多种操作的处理或计算装置。例如，各处理单元1400可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
UE 1310也可以包括至少一个收发器1402。收发器1402被配置用于调制由至少一个天线1404传输的数据或其他内容。收发器1402也被配置用于解调由至少一个天线1404所收到的数据或其他内容。各收发器1402包括用以生成用于无线传输的信号和/或处理以无线方式所接收到的信号的任意合适的结构。各天线1404包括用以发射和/或接收无线信号的任意合适的结构。在UE 1310中可以使用一个或多个收发器1402，并且在UE 1310中可以使用一个或多个天线1404。虽然收发器1402在图示中为单个功能单元，但也可以采用至少一个发射器和至少一个单独的接收器加以实施。
UE 1310还包括一个或多个输入/输出装置1406。输入/输出装置1406便于与用户的交互。各输入/输出装置1406包括用以向用户提供或自用户接收信息的任意合适的结构，例如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器、触摸屏或其他接口装置。
此外，UE 1310包括至少一个存储器1408。存储器1408存储指令和UE 1310所使用、生成或收集的数据。例如，存储器1408可以存储由处理单元1400执行的软件或固件指令，以及存储用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。各存储器1408包括任意适用的易失性和/或非易失性存储和检索装置。任何适用类型的存储器皆可使用，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、用户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等。
如图14B所示，基站1370包括至少一个处理单元1450、至少一个发射器1452、至少一个接收器1454、一个或多个天线1456和至少一个存储器1458。处理单元1450实施基站1370的各种处理操作，如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或其他任何功能。处理单元1450也可以支持下文将要详述的方法和教导。例如，处理单元1450被配置用于依照本文所述的路由移动性管理的标准和原理来控制或支持基站1370的工作。各处理单元1450包括任意合适的、被配置用于执行一种或多种操作的处理或计算装置。例如，各处理单元1450可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
各个发射器1452包括用以生成用于向一个或多个UE或其他装置无线传输的信号的任意合适的结构。各个接收器1454包括用以自一个或多个UE或其他装置接收并处理信号的任意合适的结构。虽然在图示中为分离的组件，但所述至少一个发射器1452和至少一个接收器1454可以合并为一个收发器。各天线1456包括用以发射和/或接收无线信号的任意合适的结构。虽然在图示中一个公共天线1456同时耦合到发射器1452和接收器1454，但发射器1452上可以耦合一个或多个天线1456，且接收器1454上也可以耦合一个或多个单独的天线1456。各存储器1458包括任意适用的易失性和/或非易失性存储和检索装置。
关于UE 1310和基站1370的附加细节为本领域公知细节。因此，为清楚起见，此处略去这些细节。
图15示出了根据本发明的优化的路由移动性管理方法。图15所示方法1500基于上述关键概念。方法1500可以联合图2到14B中所述组件中的一个或多个加以执行。但是，方法1500也可以与其他任何合适的装置或系统一起使用。
在操作1501中，一个装置判断移动节点从第一网络转移到第二网络。例如，这可以包括Net3 203中的接入/网关路由器213判断出MN 12从Net1 201转移到Net3 203。
响应于判断出所述移动节点的转移，在操作1503中，所述装置接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息。这可以包括接入/网关路由器213接收来自Net1 201中的接入/网关路由器211的前缀授权消息。所述前缀授权消息被配置用于指示出所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络。所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀(如P12：：/64)。
在操作1505中，所述装置更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀。这可以包括接入/网关路由器213(或Net3 203中的其他组件)更新路由表。在一些实施例中，所述路由表的更新被推迟，直至发生路由表批量更新事件。如果所述路由表的更新尚未发生，所述装置可使用所述第一网络和所述第二网络之间的隧道以进行所述移动节点的通信会话，直至发生所述路由表的更新。
在操作1507中，当使用被转移的IP前缀的移动节点上不再有任何活动中的通信会话时，所述装置就使所述被转移的IP前缀在所述第二网络过期。
虽然图15示出了一种优化的路由移动性管理方法1500的一个示例，但图15仍可做各种更改。例如，虽然在图示中为一系列的步骤，但图15中所示的各个步骤之间可以重叠、并行、按另外的顺序发生或发生多次。此外，一些步骤可以被合并或移除，可以依照具体需要添加附加的步骤。
本发明的实施例通过不用隧道即转移一个或多个IP地址，从而提供优化的路由移动性管理。本文所公开的优化的路由移动性管理的方法和系统的使用可以配合(或不配合)网络功能虚拟化(NFV)，例如在软件定义网络(SDN)的上下文中。本发明的实施例实现了使用(或不使用)NFV/SDN的网络共存，因而可实现各网络之间的兼容，以及实现到NFV/SDN的平滑过渡。本发明的实施例的使用可以结合3GPP、WiMAX、3GPP2、WLAN及未来的任何聚合核心网产品，以及任何无线接入网环境，包括3GPP、WLAN、WiMAX、3GPP2等。
本发明的优化的路由移动性管理方法提供了若干可选组件，每个可选组件都可以按照需要单独选择，例如取决于完成某机制所用的时间是否短到足以支持该具体应用在切换中的会话连续性。
在不使用NFV/SDN的实施例中，路由表更新的执行未必十分迅速。在这种情况中，可以在需要时使用一个或多个现有的隧道机制，以便于完成路由表的更新。虽然使用了隧道，并随之导致了非优化的路由，但仅会在路由表更新完毕前的初始阶段的分组上发生。当在路由表更新完毕前使用隧道时，就可以将路由表的更新做批量处理，按照定期安排的间隔执行，从而避免移动性管理信令过多。
在一些实施例中，所述一个或多个装置的一些或全部功能或进程由计算机程序实施或支持，所述计算机程序由计算机可读的程序代码形成，并在计算机可读介质中实施。“计算机可读的程序代码”一词包括任何类型的计算机代码，包括源代码、对象代码和可执行代码。“计算机可读介质”一词包括计算机能够访问的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、激光唱碟(CD)、数字视频光盘(DVD)或其他任何类型的存储器。
列出本专利文件中通篇所用的某些词语或短语的定义可能较为有益。“包含”和“包括”两词及它们的衍生词意指含有但不限于。“或”一词为包含性的，意指“和/或”。短语“所关联”和“其所关联”及它们的衍生词意指包含、被包含其中、相互连接、容纳、被容纳其中、连接到或与之连接、耦连到或与之耦连、可以与之通信、交错、并列、接近、被绑定到或与之相绑定、具有或具有某种属性等。
虽然本发明描述了某些实施例和总体上相关联的方法，但这些实施例和方法的替换或置换对本领域普通技术人员而言，将是显而易见的。因此，以上对示例性实施例的描述并不限定或限制本发明。在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提之下，同样可以做出其他更改、替代和改换。

Claims (10)

1.一种优化的路由移动性管理方法，所述方法包括：
判断移动节点从第一网络转移到第二网络；
响应于判断出所述移动节点的转移，在所述第二网络的接入/网关路由器处，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀；以及
更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀；
弃用所述IP前缀；
针对所述被弃用的IP前缀，以预定的弃用时间周期初始化弃用计时器；
如果所述IP前缀在所述第一网络中被使用，则以所述预定的弃用时间周期重新初始化所述弃用计时器；以及
当所述弃用计时器过期时，使所述被弃用的IP前缀过期。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述路由表的更新被推迟，直至发生路由表批量更新事件。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
当所述路由表的更新尚未发生时，使用所述第一网络和所述第二网络之间的隧道以进行所述移动节点的通信会话，直至发生所述路由表的更新。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
当所述隧道形成时，以预定的隧道时间周期初始化隧道计时器；并且
当所述隧道计时器超时时，拆除所述隧道。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二网络是软件定义网络SDN的一部分。
6.一种用于优化的路由移动性管理的装置，所述装置包括：
至少一个存储器；以及
耦连至所述至少一个存储器的至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置用于：
判断移动节点从第一网络转移到第二网络；
响应于判断出所述移动节点的转移，接收来自所述第一网络的路由器的前缀授权消息，所述前缀授权消息被配置用于将所述移动节点的通信会话所关联的IP前缀从所述第一网络转移到所述第二网络，所述前缀授权消息包括预先分配到所述第一网络的IP前缀；
更新路由表以反映出所述被转移的IP前缀；
弃用所述IP前缀；
针对所述被弃用的IP前缀，以预定的弃用时间周期初始化弃用计时器；
如果所述IP前缀在所述第一网络中被使用，则以所述预定的弃用时间周期重新初始化所述弃用计时器；以及
当所述弃用计时器过期时，使所述被弃用的IP前缀过期。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述路由表的更新被推迟，直至发生路由表批量更新事件。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于：
当所述路由表的更新尚未发生时，使用所述第一网络和所述第二网络之间的隧道以进行所述移动节点的通信会话，直至发生所述路由表的更新。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置用于：
当所述隧道形成时，以预定的隧道时间周期初始化隧道计时器；并且
当所述隧道计时器超时时，拆除所述隧道。
10.如权利要求6所述的装置，其中，所述第一和第二网络是软件定义网络SDN的一部分。
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