CN108601015A - 一种网络切换方法、移动设备、服务网络节点及系统 - Google Patents

一种网络切换方法、移动设备、服务网络节点及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种网络切换方法，包括：当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息；接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN；当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS；接收到TPoS回复的扩展信令对应的响应消息后，通知所述MN切换至所述TPoS。本发明在当前服务点SPoS和TPoS交互过程中的信令扩展，使得扩展信令融合了MIH消息和FPMIPv6协议的信令内容，从而达到网络层和MIH层的融合，减少冗余信令消息，同时改进移动设备交互流程，使得切换过程中移动设备参与度降低，从而降低网络切换的延时和信令开销。

Description

一种网络切换方法、移动设备、服务网络节点及系统
技术领域
本发明实施例涉及网络通信技术领域，更具体地，涉及一种网络切换方法、移动设备、服务网络节点及系统。
背景技术
随着移动互联网技术的迅速发展，使用移动设备如智能手机获取在线视频、在线游戏、移动支付、社交通信等等已经成为人们日常生活的重要组成部分。现有的移动设备普遍配置多种无线接口如WiFi、3G/4G，支持多种无线网络类型。这些网络在地理上相互重叠，共同为移动用户提供网络服务。为了更好地满足用户移动上网需求，实现无缝网络覆盖，需要充分利用各种类型的无线网络，但如何利用多种类型无线网络就涉及异构网络切换的问题。
异构网络切换涉及到数据链路层和网络层地址的改变，增强网络层和链路层的信息交互可提高切换性能。IEEE 802.21工作组在链路层和网络层之间定义了介质独立切换框架MIH(Media Independent Handover)，通过定义统一的服务访问点来屏蔽各种不同无线接入技术的差异，实现移动用户在异构无线网络之间的切换。其定义的逻辑实体MIHF(Media Independent Handover Function)将不同接入网络的不同接入转换为统一接口提供给高层，为高层移动性管理协议提供链路层相关信息，以实现不同接入技术之间的通信。移动性支持协议为移动设备提供移动性支持，使其在移动过程中保持网络层连接的连续性，而MIH框架为不同介质的网络之间提供了统一的接口，因而可以将移动性管理协议和MIH结合，提供异构网络切换方案。
IEEE 802.21标准给出三种代理移动IPv6和MIH结合的网络切换方案。在下面描述中，移动设备表示为MN(Mobile Node)，当前服务点表示为SPoS(Serving Point ofService)，候选服务点表示为CPoS(Candidate Point of Service)，目标服务点表示为TPoS(Target Point of Service)，MAG(Mobile Access Gateway)1为PMIPv6(ProxyMobile IPv6)中的当前接入点，MAG2为PMIPv6中的目标接入点。
1、网络发起的切换方案
(1)MN从MAG1接收数据；
(2)SPoS从介质独立信息服务MIIS查询获取可用的邻居网络信息；
(3)SPoS发送触发消息给MN来发起切换，MN给SPoS回复优先链路和CPoS列表；
(4)SPoS负责查询各个CPoS的资源可用性，并选出TPoS；
(5)SPoS通知TPoS切换临近，并请求TPoS准备资源；
(6)TPoS上的PMIPv6模块从服务器上(比如AAA服务器)请求移动设备的信息，提前为MN注册新的位置信息，并开始缓存数据；
(7)SPoS向MN发送消息通知MN向TPoS切换；
(8)一旦SPoS检测到MN离开，则注销与MN的绑定关系，并通知LMA开始缓存到MN的数据；
(9)TPoS检测到MN接入后，其上的PMIPv6模块就向本地移动锚点LMA(LocalMobility Anchor)注册MN的新位置，LMA则开始向MN转发缓存的数据包；
(10)一旦MN完成新位置注册，则从LMA和MAG2获取数据，完成PMIPv6绑定后，TPoS通知SPoS已切换完成。
2、移动设备发起的切换方案
(1)MN从当前服务点的MAG1接收数据；
(2)MN周期性地或当接入到新的服务网络时向MIIS查询可用的邻居网络信息；
(3)MN向SPoS发送消息来触发切换，该消息包括潜在的候选网络；
(4)SPoS检查CPoS的资源可用性并反馈给MN；
(5)MN来选择TPoS并通知SPoS向TPoS发送消息来保留资源；
(6)TPoS收到消息后，其上的PMIPv6模块向服务器(如AAA服务器)请求MN的信息，并预先注册MN的位置，为MN缓存数据(在TPoS上)；
(7)TPoS向SPoS回复资源准备结果；
(8)MN开始执行切换；
(9)一旦检测到MN离开，SPoS上的PMIPv6客户端将中断其上的MN绑定，并请求LMA开始为MN缓存数据；
(10)一旦MN与TPoS建立二层连接，TPoS上的PMIPv6客户端将与LMA通过代理绑定更新PBU(Proxy Binding Update)、代理绑定确认PBA(Proxy Binding Acknowledgement)消息来更新绑定缓存，LMA将缓存的数据包转发给MN；
(11)完成PMIPv6绑定过程后，MN从MAG2和LMA接收数据，TPoS向SPoS发送消息告知其切换过程已完成。
3、移动设备发起的BBM(Break Before Make)切换方案
这种情况下，在TPoS没收到MN的切换决定时，MN失去了与SPoS的连接。然后，MN发现了TPoS并建立了与TPoS的连接，TPoS则通知SPoS切换完成。
其切换过程如下：
(1)MN从MAG1和LMA接收数据；
(2)MN周期性地或当接入到新的服务网络时向MIIS查询可用的邻居网络信息；
(3)MN向SPoS发送消息来触发切换，该消息包括潜在的候选网络；
(4)SPoS检查CPoS的资源可用性并反馈给MN，MN选出TPoS；
(5)MN失去了与SPoS的连接；
(6)SPoS上的PMIPv6客户端一旦检测到MN离开，则中断其上的绑定，并请求LMA开始为MN缓存数据；
(7)MN开始执行二层切换；
(8)一旦MN建立了与TPoS的二层连接，TPoS上的PMIPv6模块则开始执行PBU/PBA过程；
(9)完成PMIPv6绑定后，MN从MAG2和LMA接收数据，TPoS向SPoS发送消息告知其切换过程已完成。
由上述IEEE 802.21标准给出的切换方案可以发现，PMIPv6与MIH之间存在冗余信令消息，有些功能重复，缺少信令之间的融合，并且移动设备的参与度过高，导致网络切换的延时较长、信令开销过大。
发明内容
本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种网络切换方法，包括：
步骤1、当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
步骤2、接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
步骤3、当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定(Transient Binding)，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
本发明实施例还提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的另一种网络切换方法，包括：
步骤S1、检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
步骤S2、接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
步骤S3、接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
步骤S4、当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种服务网络节点，包括：
查询模块，用于当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
目标服务点确定模块，用于接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
扩展信令发送模块，用于当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
根据本发明实施例提供的第三方面，还包括一种移动设备，包括：
检测模块，用于检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
候选网络列表发送模块，用于接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
切换响应模块，用于接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
连接建立模块，用于当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
根据本发明实施例的第四方面，还包括一种网络切换系统，包括移动设备和服务网络节点，所述移动设备和服务网络节点共同执行上述网络切换方法。
本发明实施例提供的网络切换方法、移动设备、服务网络节点及系统，通过在SPoS和TPoS交互过程中的信令扩展，使得扩展信令融合了MIH消息和快速切换代理移动IPv6协议的信令内容，从而达到网络层和MIH层的融合，减少冗余信令消息，同时改进移动设备交互流程，使得切换过程中移动设备参与度降低，从而降低网络切换的延时和信令开销。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种网络切换方法流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种网络切换方法流程图；
图3是本发明实施例提供的网络切换过程信令交互图；
图4是本发明实施例提供的一种服务网络节点结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种移动设备结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种网络切换系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
现有技术中，由于各种无线网络实现形式差异大，底层协议不同，因而异构网络切换在移动设备和整个系统方面都要更为复杂，主要表现在：
(1)异构网络切换过程复杂，导致通信延迟较长、数据丢包较大；
(2)异构网络切换过程信令较多，导致网络信令开销增加，通信效率较低；
(3)移动设备需要过多参与切换过程信令交互，导致其功耗增加，降低设备使用时长。这些问题严重影响着用户上网体验，限制了移动通信质量。
具体的，现有技术中在IEEE 802.21标准中给出了三种PMIPv6和MIH结合的网络切换方案，从三种网络切换方案中可以看出：
1、PMIPv6与MIH之间存在冗余信令消息，有些功能重复，缺少信令之间的融合，例如：现有技术中在网络层L3切换过程中必须通过HI/HACK(Handover Initialization/Handover Acknowledge)信令进行切换开始和切换确认，上下文转移数据消息由切换开始(HI)消息携带发送，切换确认(HACK)消息携带上下文转移数据确认消息，在触发切换的同时触发AR间的上下文转移，使得上下文转移和MN切换同时执行，但该过程中由于是将上下文转移数据确认消息作为选项附带在HACK中送回，那么HACK信令需要等待上下文转移结束才能继续往下执行，但实际切换过程不应该依赖于上下文转移，故而该HI/HACK信令可能会造成信令冗余，从而增加切换时延。
2、上述切换方案中TPoS对MN的信息获取是通过AAA服务器查询获得，由此会引入额外的处理时间。
3、上述方案中移动设备参与度过高，在移动设备和服务网络节点之间信令交互过多，这将会增加移动设备的功耗，影响切换效率，导致移动设备的通信质量下降等。
4、上述切换方案对缓存数据包的处理缺乏明确的说明，其数据缓存点较多(LMA，MAG2等)，有可能导致数据包乱序问题。
在本发明所有实施例中，为了方便表述，所述SPoS和TPoS均包括接入点POA和服务点POS，SPoS即指代为当前POA/POS，同样的，TPoS指代为目标POA/POS。
针对上述现有技术中存在的诸多问题，图1是本发明实施例提供的一种网络切换方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤1、当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
步骤2、接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
步骤3、当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
在本发明实施例中，执行主体为当前服务点SPoS，所述SPoS与所述MN之间已建立连接关系，所述TPoS为网络切换的目标服务点，当切换至TPoS后，所述TPoS即为新的SPoS。
具体的，步骤1中，所述链路质量下降指示信息为：MN中的链路质量检测模块会周期性的对MN与SPoS之间通信链路之间进行链路质量检测，即本发明实施例中所述的本地链路质量，当链路质量下降到某个预设阈值之下时，MN中的链路质量检测模块会向MN上报链路质量检测问题，MN从而向SPoS发送链路质量下降指示信息，从而触发由SPoS向TPoS的网络切换过程。
可以理解的是，对比于现有技术，本发明实施例固定地采用了链路质量监测下降时触发网络切换的触发条件，从而使得网络切换固定由服务网络节点发起，简化了现有技术的切换发起流程。
进一步的，步骤1中，所述候选切换网络的查询消息是SPoS收到链路质量下降指示信息触发网络切换后向MN发送的查询消息，目的是向MN询问此时可进行切换的临近网络信息，从而MN收到候选切换网络的查询消息后，能够反馈候选网络列表给SPoS。
步骤2中，所述MN发送的携带有候选网络列表的响应消息即MN发送的所有有关候选网络信息的消息集合，其中包含了若干个可进行切换的临近网络信息，SPoS将对每一个可切换的临近网络进行资源获得性查询，判断每一个可切换的临近网络是否满足切换要求，再对所有满足切换要求的临近网络按照预设规则进行优先级排序，选择优先级最高的临近网络作为目标服务点。
其中，选择标准包括但不限于带宽、时延、抖动、负载、资费等。
进一步的，步骤2中，在SPoS确定了TPoS后，将携带有TPoS信息的切换提交请求发送给MN，该消息用于通知MN选择的TPoS。
步骤3中，待MN对于TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应后，SPoS将发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀。
需要说明的是，扩展信令的目的是将MIH消息与FPMIPv6协议的信令进行融合，从而达到网络层和MIH层的融合，并且现有技术中TPoS对MN的信息获取是通过AAA服务器查询获得，由此会引入额外的处理时间，而这一过程可以通过MIH信令消息捎带以实现优化。
具体实现过程为在SPoS发送给TPoS的信息中进行扩展，加入相应的扩展参数，使得MN的配置信息可以直接被传递到TPoS来执行预先登记并设置隧道。
可以理解的是，通过扩展信令中扩展参数的设定，TPoS无须反复通过信令交互从MN获取配置信息，而可以直接通过一次接收SPoS的信令完成预注册流程。
本发明实施例优选的提供了移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀作为扩展信令里必须包含的3个扩展参数，其余扩展参数可根据实际需要进行添加。
移动设备标识MN ID，为信令中必须包含的设备标识，用于表示进行网络切换的设备号，需要说明的是，MN ID不属于扩展参数。
移动设备链路地址接口标识MN LLA-IID，在扩展信令中定义其新的TLV值为101，表示MN的本地链路地址接口标识符，其由网络节点用于将PMIPv6隧道与在点对点链路的情况下和MN连接的接入链路相关联。
本地移动锚点地址LMAA，在扩展信令中定义其新的TLV值为102，用于携带IPv6或IPv4的LMA的地址。
家乡网络前缀HNP，在扩展信令中定义其新的TLV值为103，它用于标识由LMA分配给MN的目标链路的MN的IPv6家乡网络前缀列表。一般由1个八位字节组成的HNP列表，用于标识HNP和HNP的长度。
表1本发明实施例提供的扩展信令新增扩展参数
表1是本发明实施例提供的扩展信令新增扩展参数，如表1所示，本发明实施例通过引入扩展参数，实现信令扩展，从而将MN的配置信息直接由SPoS传递至TPoS。
进一步的，步骤3中，TPoS收到SPoS发送的扩展信令后进行资源准备，资源准备过程主要包括：提前完成位置注册更新、瞬时绑定、信道预留、地址分配与检测、数据包缓存等。
需要说明的是，在本发明实施例中，TPoS采用了快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，而不是现有技术中的切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定。快速切换代理移动(Fast-handover Proxy mobile IPv6，FPMIPv6)是切换代理移动IPv6(ProxyMobile IPv6，PMIPv6)的快速切换机制。
可以理解的是，PMIPv6是IETF NETLMM工作组于2008年标准化的一种基于网络的本地移动性管理机制，在PMIPv6中，移动节点不需要参与任何IP移动性相关的信令交互过程，因此大大减少了无线链路隧道开销和信令开销，然而，由于PMIPv6采用的是“先断后接”的反应式模式，切换过程中的接入认证，注册和隧道建立等操作，带来了切换过程中的较大的时延和丢包问题，故而本发明实施例为了获取更短时延和低丢包率，采用了FPMIPv6协议进行网络切换，并且由于在扩展信令中已携带有FPMIPv6协议所必须的LMA地址和家乡网络前缀，故而可以直接建立TPoS中FPMIPv6与服务器的PBU/PBA瞬时绑定。
可以理解的是，FPMIPv6协议的瞬时绑定过程由LMA发起，可以将下行链路数据包的数据发送到新的网络连接点和之前的网络连接点，以减少数据包的丢失。并且，当本方案应用于特定的无线网络类型时，可通过使用优化的L2机制来进一步优化性能。
更进一步的，对应于SPoS发送给TPoS的扩展信令，TPoS在完成资源准备后需要对所述扩展信令进行响应，即所述扩展信令对应的响应消息。
在本发明实施例中，引入IANA定义的切换状态来表明TPoS的资源准备结果。
表2 MIH和IANA中定义的状态代码的比较
状态码 MIH定义 IANA定义
0 成功 切换接受或成功
1 未指定失败 切换已接受，NCoA无效[RFC5568]
2 拒绝 切换接受，NCoA分配[RFC5568]
3 授权失败 切换接受，使用PCoA[RFC5568]
4 网络错误 主动发送的消息[RFC5568]
5～255 未分配 上下文传输已接受或成功[RFC5949]
6 未分配 所有可用的上下文传输[RFC5949]
7-127 未分配 未分配
128 未分配 切换不接受，未指定原因[RFC5568]
129 未分配 管理禁止[RFC5568]
130 未分配 资源不足[RFC5568]
131 未分配 请求的上下文不可用[RFC5949]
132 未分配 转发不可用[RFC5949]
133-255 未分配 未分配
表2是本发明实施例提供的状态扩展码和和IANA中定义的状态代码的比较，其中，所述MIH定义即本发明实施例所述的状态扩展码，由表2中定义可以看出，本发明实施例将MIH定义的当前状态由成功(0)、未指定的失败(1)、拒绝(2)、授权失败(3)、网络错误(4)和未定义(5～255)组成。
成功(0)表示TPoS资源准备成功，可以进行连接，未指定的失败(1)指代切换过程被接受，但是连接过程中有某些环节出现问题导致无法MIH层切换失败，拒绝(2)表示该TPoS拒绝提供资源，授权失败(3)表示在网络许可授权过程中出现了授权失败，网络错误(4)表示网络连接过程中出现错误，导致切换失败，未定义(5～255)可添加后续需要标识的状态码。
可以理解的是，SPoS通过识别所述扩展信令对应的响应消息中的扩展状态码即可判断TPoS资源准备状态以及切换结果，若出现扩展状态码不为(1)时，即判定此TPoS切换失败，从而开启下一次切换流程。
当扩展状态码为(1)时，即切换已经成功，此时SPoS将向TPoS传递下行数据，供TPoS进行数据缓存。
可以理解的是，当SPoS接收到扩展状态码为(1)的扩展信令对应的响应消息时，代表网络切换在网络层之上已经切换完成，但MN与TPoS之间尚未通过路由建立连接，故而TPoS还未完全取代SPoS的功能。
直至MN与TPoS建立二层连接，并完成快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新后，TPoS才成为新的SPoS。此时，MN将向原SPoS发送消息通知原SPoS进行资源释放。
本发明实施例提供的网络切换方法，通过在SPoS和TPoS交互过程中的信令扩展，使得扩展信令融合了MIH消息和FPMIPv6协议的信令内容，从而达到网络层和MIH层的融合，减少冗余信令消息，从而降低网络切换的延时。
在上述实施例的基础上，步骤1之前所述方法还包括：
周期性向介质独立信息服务MIIS发送信息获取请求，以根据所述MIIS发送的信息响应消息获取临近网络信息，并将所述临近网络信息周期性发送给所述MN。
其中，所述介质独立信息服务MIIS为MIH信息服务器的服务节点，通过与MIIS的交互可以获取所有MIH层与其交互的临近网络信息。
在本发明实施例中，在有新的MN接入SPoS时SPoS向MIIS发送信息获取请求，以获取MIIS中预存的临近网络信息，并将临近网络信息通知MN。
若MN不是新连入的，则SPoS将按照预设周期向介质独立信息服务MIIS发送信息获取请求，并按照同一周期告知MN临近网络信息。
可以理解的是，MIIS所能获取的临近网络可能包含有同构接入网络也可能包含有异构接入网络，并且类型有可能发生变化，那么通过周期性获取的方式，能够及时更新临近网络信息，为后续网络切换过程做好准备。
在上述实施例的基础上，所述步骤2具体包括：
接收到MN发送的可切换网络的响应消息后，向所述候选网络列表中每一服务网络发送网络资源切换查询信息，以供每一服务网络根据所述网络资源切换查询信息进行资源准备，并发送网络资源切换响应信息；
接收到每一服务网络发送的网络资源切换响应信息，根据预设的选择标准，从所有服务网络中确定所述TPoS。
其中，可以理解的是，SPoS接收到的候选网络列表中包括多个候选网络时，需要从中筛选出最适合的候选网络作为目标切换网络。
本发明实施例提供的筛选过程为向每一服务网络均发送网络资源切换查询信息，当服务网络接收到网络资源切换查询信息后，会对自身的资源可获得性进行核查，包括：带宽、时延、抖动、负载、资费等多项指标，在服务网络资源可获得性核查完毕后，发送反馈信息给SPoS，反馈信息中携带有上述指标对应的值。
SPoS再根据预设的选择标准，根据上述指标对应的值对服务网络进行排序，从而将排序最前的服务网络确定为目标服务点。
本发明实施例通过进行资源可获得性排查，从而确定目标服务点的方式，能够挑选出最优的服务网络供MN进行切换，从而使得带宽、时延、抖动、负载、资费等多项指标最为优化。
图2是本发明实施例提供的另一种网络切换方法流程图，如图2所示，包括：
步骤S1、检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
步骤S2、接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
步骤S3、接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
步骤S4、当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
在图2所述实施例中，执行主体为移动设备MN，MN与当前服务点SPoS已进行连接，需要切换的服务网络称为目标服务点TPoS。
具体的，步骤S1中，MN首先会通过MN的链路质量检测模块周期性的对MN与SPoS之间通信链路之间进行链路质量检测，即本发明实施例中所述的本地链路质量，当链路质量下降到某个预设阈值之下时，MN中的链路质量检测模块会向MN上报链路质量检测问题，MN从而向SPoS发送链路质量下降指示信息，当SPoS接收到链路质量下降指示信息后触发切换，具体的可参见图1所述实施例，本发明实施例在此不再赘述。
步骤S2中，MN接收到SPoS发送的候选切换网络查询消息后，根据之前由SPoS告知的临近网络信息，对每个邻近网络信息进行依次查询，获取每个临近网络的链路情况、服务节点以及带宽、资费等状况，再将符合标准的临近网络添加进候选网络列表中发送给SPoS，以供所述SPoS在候选网络列表中确定目标服务点TPoS。
步骤S3中，即SPoS已从候选网络列表中确定出目标服务点TPoS，并将携带有TPoS信息的网络切换提交请求发送至MN，从而MN明确了目标网络后做出响应，告知SPoS已做好切换准备，可以进行切换，从而SPoS发送扩展信令并根据扩展信令对应的响应消息中的扩展状态码判定切换是否成功。
可以理解的是，当切换成功后，相应的MN的链路质量检测模块在下一个周期检测到链路质量上升，从而开始建立与TPoS之间的二层连接，一旦连接建立完成，则可以通过目标网络转发上下行数据，其中，下行数据可以为已经缓存在TPoS或服务器中的数据。
进一步的，步骤S4中，当二层连接建立完毕时，MN需要发送路由请求给TPoS，所述路由请求例如：RS。从而TPoS根据路由请求进行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，更新完成后，所述TPoS即成为新的SPoS。
可以理解的是，现有技术采用的切换方案中移动设备MN需要完成的信令交互内容较多，且有些交互内容为非必要，同时移动设备较多的交互内容会导致切换的效率下降，不利于通信质量。
但本发明实施例提供的方案与现有技术可以发现，本发明实施例中MN与SPoS之间的交互流程较少，且信令功能大部分由SPoS进行承担，故而MN在切换过程的参与度大大减少，从而减轻MN功耗，达到更高的切换效率和利用率。
在上述实施例的基础上，步骤S2具体包括：
接收到所述SPoS发送的可切换网络的查询消息后，将此时可切换的候选网络列表按照预设的排序规则进行排序，并按照排序顺序依次发送查询响应消息至所述SPoS。
其中，所述预设的排序规则为根据候选网络的带宽、资费等因素加权计算，加权公式可根据不同MN的偏好进行设置，从而能够将所有候选网络进行排序，将偏好较高的候选网络优先发送给SPoS。
并且，在本发明实施例中，对于候选网络的发送采用依次发送，即按照排序规则按照一定时间间隔发送给SPoS，使得SPoS接收到候选网络后可以立刻进行资源获得性检验，若直接检验合格则无须继续发送后续排序靠后的候选网络。
在上述实施例的基础上，步骤S4还包括：
根据所述TPoS的网络切换类型，选用对应的通信接口，以进行所述二层连接，所述网络切换类型包括同质网络切换和异构网络切换。
可以理解的是，本发明实施例提供的方案包括了同质网络切换和异构网络切换，针对于两种类型不同的切换方式，本发明实施例提供的MN中设有两类接口，分别为IF-S和IF-C，其中，IF-S表示服务接口，IF-C表示网络候选接口，每个接口都可以独立地检测它们的链路状态。假设初始状态为MN利用IF-C与服务网络通信，然后MN开始进行网络切换，那么当IF-S检测到链路质量下降时，IF-S上报Link_Going_Down消息至MN，MN再向SPoS发送链路质量下降指示消息，例如：MIH_Link_Going_Down消息。
同样的，若假设初始状态为MN利用IF-C与服务网络通信，那么步骤S4中，会对目标网络的类型进行检测，若目标网络类型即采用的接口为IF-C接口，则判定为异构切换，此时IF-C开启，并发送消息给TPoS，开始建立二层连接，例如：发送MIH_Link_Up消息给TPoS。若目标网络类型与MN的IF-S一致，则判定为同质切换，则由IF-S发送消息给TPoS，开始建立二层连接。
进一步的，若为异构网络切换，则在建立二层连接以及绑定更新过程后，则由MN的IF-S发送消息发送给原SPoS，告知其切换完成，可以释放资源，例如：发送MIH_N2N_HO_Complete request以及收到MIH_N2N_HO_Complete response消息。
可以理解的是，通过本发明实施例提供的网络切换方案，能够根据不同的接口实现同质切换和异构切换两种类别的网络切换，并根据切换类型选用相应的接口进行后续通信。
在上述实施例的基础上，步骤S4之后所述方法还包括：
当所述TPoS成为新的SPoS后，直接从与所述TPoS绑定的服务器接收转发数据，或
从所述TPoS或与所述TPoS绑定的服务器接收已缓存好的数据。
需要说明的是，本发明实施例提供的网络切换过程在进行网络切换信令交互的同时由服务器和TPoS进行数据缓存。
可以理解的是，现有技术中，并没有对于缓存数据包的处理进行具体说明，只是数据缓存点较多，但对于连续数据，需要有序读取，才能获得正确的信息，故而数据包一旦乱序，会造成信息丢失。
在本发明实施例中，数据读取是直接从与所述TPoS绑定的服务器接收转发数据，或
从所述TPoS或与所述TPoS绑定的服务器接收已缓存好的数据。
其中，对于接收缓存数据，是采用了TPoS和TPoS绑定的服务器两个缓存点进行缓存，缓存过程一般是在TPoS进行资源准备时进行，此时TPoS会从SPoS获取下行数据，并将其缓存在服务器或TPoS本地。
可以理解的是，本发明实施例采用的数据读取方案明确了数据流程的处理过程，并且采用固定的两个缓存点进行数据缓存，减少了数据包乱序的可能。
图3是本发明实施例提供的网络切换过程信令交互图，如图3所示，本发明实施例提供的网络切换方案主要包括：
(1)SPoS利用信息获取请求和响应消息(如MIH_Get_Information request和MIH_Get_Information response消息)与MIIS交互获取邻近网络信息；
(2)MN的IF-S检测链路状态，一旦发现当前链路质量正在下降(如生成Link_Going_Down)，则向当前服务点发送链路质量下降指示消息(如MIH_Link_Going_Down消息)；
(3)当前服务点向MN发送候选可切换网络查询请求消息(如MIH_Net_HO_Candidate_Query request消息)以请求候选网络，并且MN依次回复携带MN候选网络列表的候选可切换网络查询响应消息(如MIH_Net_HO_Candidate_Query response消息)；
(4)在接收到响应消息之后，当前服务点通过网络切换资源查询请求消息请求和响应消息(如MIH_N2N_HO_Query_Resource request和MIH_N2N_HO_Query_Resourceresponse)对候选网络进行资源准备；
(5)当前网络根据预设的选择标准选择TPoS，在本发明实施例中以候选网络1作为确定的目标服务点，并将目标服务点通知给MN；
(6)当前服务点发送扩展的网络切换提交请求/响应消息(如MIH_N2N_HO_Commitrequest和MIH_N2N_HO_Commit response消息)给候选网络来准备资源，资源准备包括但不限于提前完成位置注册更新、瞬时绑定、信道预留、地址分配与检测、数据包缓存等；
(7)若TPoS类型与MN的IF-C一致(这种情况为异构切换)，则IF-C开启，并发送消息(如MIH_Link_Up消息)给TPoS，开始建立二层连接；若TPoS类型与MN的IF-S一致(这种情况为同质切换)，则由IF-S发送消息(如MIH_Link_Up消息)给TPoS，开始建立二层连接；
(8)MN发送路由器请求消息(如RS)给TPoS，触发TPoS执行代理移动IPv6的绑定更新过程，从而更新绑定缓存以及和TPoS和LMA之间的隧道；
(9)TPoS发送路由器通告消息给MN，完成绑定更新过程，此时TPoS即为新的SPoS；
(10)若为异构切换，则MN的IF-S发送消息(如MIH_Link_Down消息)给之前的当前网络，通知其切换完成，并发送消息(MIH_N2N_HO_Complete request和MIH_N2N_HO_Complete response消息)释放资源。
从本发明实施例提供的信令交互流程可以发现，本发明实施例提供的网络切换方法，过在SPoS和TPoS交互过程中的信令扩展，使得扩展信令融合了MIH消息和FPMIPv6协议的信令内容，从而达到网络层和MIH层的融合，减少冗余信令消息，同时改进移动设备交互流程，使得切换过程中移动设备参与度降低，从而降低网络切换的延时和信令开销。
图4是本发明实施例提供的一种服务网络节点结构示意图，所述服务网络节点包括：查询模块1、目标服务点确定模块2以及扩展信令发送模块3，其中：
查询模块1用于当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
目标服务点确定模块2用于接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
扩展信令发送模块3用于当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
具体的如何利用查询模块1、目标服务点确定模块2以及扩展信令发送模块3进行网络切换可参见上述实施例，本发明实施例在此不再赘述。
图5是本发明实施例提供的一种移动设备结构示意图，如图5所示，所述移动设备包括：检测模块4、候选网络列表发送模块5、切换响应模块6以及连接建立模块7。
检测模块4用于检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
候选网络列表发送模块5用于接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
切换响应模块6用于接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
连接建立模块7用于当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
具体的如何利用检测模块4、候选网络列表发送模块5、切换响应模块6以及连接建立模块7进行网络切换可参见上述实施例，本发明实施例在此不再赘述。
图6是本发明实施例提供的一种网络切换系统结构示意图，所述系统包括：移动设备8和服务网络节点9，其中：
所述移动设备8和服务网络节点9共同执行上述实施例中提供的网络切换方法。
本发明实施例提供的网络系统，通过在SPoS和TPoS交互过程中的信令扩展，使得扩展信令融合了MIH消息和FPMIPv6协议的信令内容，从而达到网络层和MIH层的融合，减少冗余信令消息，同时改进移动设备交互流程，使得切换过程中移动设备参与度降低，从而降低网络切换的延时和信令开销。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络切换方法，其特征在于，包括：
步骤1、当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
步骤2、接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
步骤3、当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1之前所述方法还包括：
周期性向介质独立信息服务MIIS发送信息获取请求，以根据所述MIIS发送的信息响应消息获取临近网络信息，并将所述临近网络信息周期性发送给所述MN。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
接收到MN发送的可切换网络的响应消息后，向所述候选网络列表中每一服务网络发送网络资源切换查询信息，以供每一服务网络根据所述网络资源切换查询信息进行资源准备，并发送网络资源切换响应信息；
接收到每一服务网络发送的网络资源切换响应信息，根据预设的选择标准，从所有服务网络中确定所述TPoS。
4.一种网络切换方法，其特征在于，包括：
步骤S1、检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
步骤S2、接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
步骤S3、接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
步骤S4、当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
接收到所述SPoS发送的可切换网络的查询消息后，将此时可切换的候选网络列表按照预设的排序规则进行排序，并按照排序顺序依次发送查询响应消息至所述SPoS。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4还包括：
根据所述TPoS的网络切换类型，选用对应的通信接口，以进行所述二层连接，所述网络切换类型包括同质网络切换和异构网络切换。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4之后所述方法还包括：
当所述TPoS成为新的SPoS后，直接从与所述TPoS绑定的服务器接收转发数据，或
从所述TPoS或与所述TPoS绑定的服务器接收已缓存好的数据。
8.一种服务网络节点，其特征在于，包括：
查询模块，用于当接收到MN发送的链路质量下降指示信息时，向所述MN发送候选切换网络的查询消息，以供所述MN根据所述候选切换网络的查询消息，发送携带有候选网络列表的响应消息；
目标服务点确定模块，用于接收到MN发送的携带有候选网络列表的响应消息后，从所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS，并发送携带有TPoS信息的网络切换提交请求至所述MN，以供所述MN根据所述TPoS信息的网络切换提交请求进行切换响应；
扩展信令发送模块，用于当接收到所述MN关于所述TPoS信息的响应消息后，发送扩展信令至所述TPoS，所述扩展信令至少包括移动设备标识、移动设备链路地址接口标识、本地移动锚点地址以及家乡网络前缀，以供所述TPoS根据所述扩展信令进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定，并根据资源准备结果回复所述扩展信令对应的响应消息，所述扩展信令对应的响应消息至少包括扩展状态码，若所述扩展状态码符合预设值，则判定切换至所述TPoS成功。
9.一种移动设备，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测本地链路质量，若所述本地链路质量开始下降，则向当前服务点SPoS发送链路质量下降指示信息，以供所述SPoS根据所述链路质量下降指示信息触发网络切换；
候选网络列表发送模块，用于接收到所述SPoS发送的候选切换网络查询消息，将候选网络列表发送给所述SPoS，以供所述SPoS在所述候选网络列表中确定目标服务点TPoS；
切换响应模块，用于接收到所述SPoS发送的携带有所述TPoS信息的网络切换提交请求，并根据所述网络切换提交请求发送关于所述TPoS信息的响应消息至所述SPoS，以供所述SPoS通知所述TPoS进行资源准备，实现TPoS上快速切换代理移动IPv6与服务器之间的瞬时绑定；
连接建立模块，用于当检测到所述本地链路质量上升后，开始建立与所述TPoS之间的二层连接，当所述二层连接建立完毕时，发送路由请求信息给所述TPoS，以供所述TPoS执行快速切换代理移动IPv6与服务器之间的绑定更新，使得所述TPoS成为新的SPoS。
10.一种网络切换系统，包括移动设备和服务网络节点，所述服务网络节点执行如权利要求1-3任一所述的方法，所述移动设备执行如权利要求4-7任一所述的方法。
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