CN1282476A - 代理路由选择 - Google Patents

Abstract

一个在通信系统中(例如,Internet)向移动节点(6)对消息进行路由选择的方法,包括根据记录着移动节点(6)当前位置的可达信息和服务控制器(13)所提供的用户优先选择的消息向代理节点(18)发送消息,该服务控制器能够将来报转移到用户所确定的地址,并且在缺少移动节点(6)的当前位置信息的情况下能够干预并将来报发送到一缺省的位置,如代理节点(18)。

Description

代理路由选择

                            本发明的领域

本发明涉及在通信网络中对数据进行路由选择，包括但不仅限于诸如Internet网络，特别但不唯一地涉及对流向一移动节点的数据进行路由选择的方法。该移动节点可以是一个移动主机，如一个便携式计算机，或者它也可以是一个路由器—负责提供一个或多个完整网络(例如，飞机内的移动数据网络)的移动性。无论哪种情况，该移动节点可以改变从一个网络或子网到另一个网络的接入点。

                            本发明的背景

在构成Internet的各种网络中对数据进行路由选择是基于Internet协议(IP)。数据以被称作IP数据报的数据单元形式在由IP地址所确定的Internet节点间传送。IP的详细规范见文档“Request forcomment”RFC791，它由Internet工程任务组(IETF)维护。RFC文档可由Internet上获取，例如，“ftp：//ds.internic.net/rfc/rfcxxxx.txt”，其中“xxxx”代表RFC号，所以RFC791可从rfc791.txt中得到。

当前版本的IP，即IPv4，本身并不支持移动性，而一个名为“IP移动性支持”的协议(通常被称作移动PI)设计用于增强IPv4以支持移动性。此协议的描述见文档RFC2002，具体获取方式如上所述。下一代IP(IPv6)被特别设计以满足移动的需求。

IPv4假定节点的IP地址唯一确定该节点接入到Internet上的固定位置。如果该节点移动到不同位置，则只能通过为其分配一个新的IP地址来联系。而移动PI可以使一移动节点(如膝上或掌上计算机)在Internet上发送或接收IP数据报，而不管它所接入到Internet的物理位置，并且不改变其IP地址。其机理的实例见图1a和1b。

参考图1a，Internet包括大量通过路由器5连接的网络和子网1、2、3和4。路由器可以是一个被编程以完成路由选择任务的通用计算机。Internet上所采用的路由器日益成为诸如美国加利福尼亚的Cisco Systems等厂商所提供的专用硬件。无论哪种情况，用于基于IP的网络中的路由器的功能在RFC1812中被定义。

移动节点(MN)6通常通过本地网1与Internet相连。分配给节点6的唯一IP地址就是它的本地地址。移动代理，如外部代理(FA)和内部代理(HA)，通过被称为代理通告的可用性消息通告其在网上的存在。移动代理典型的是连接于一特定网络上的路由器；例如，本地代理7是一个连接到本地网1的路由器，外部代理8是一个连接到外部网2的路由器。移动节点6可通过一代理请求消息从任一本地移动代理处有选择地请求代理通告消息。移动节点6通过接收代理通告能够确认它是在本地网1还是在外部网2，3，4。

当移动节点6在其本地网时，它不需要移动服务。当移动节点6临时移到外部网2(如图1a中所示的点线框)时，它在外部网2获取一个临时转发地址。这个地址可以是一外部代理转发地址，即外部代理的IP地址，它是通过从基于外部网2的任意外部代理接收或请求代理通告而获得的。或者，该转发地址可以通过采用外部分配机制(如动态主机分配协议(DHCP)(读者可参考RFC1541以获取进一步的信息))来获取，在此情形下被称为共同定位的转发地址。

然后移动节点6通过与内部代理7交换注册请求和注册应答消息向内部代理7注册新的转发地址。注册提供移动节点将其当前的可达信息发送至其内部代理的机制。假定外部网2上的移动节点6正在注册一个通过代理通告从例如外部代理8处接收的外部代理转发地址，注册过程具体描述如下。

首先，移动节点6将注册请求消息发送至外部代理8，外部代理8处理该消息，并将其转发至该移动节点的本地代理7处。该注册请求消息包括外部代理的IP地址。本地代理7发送一注册应答消息到外部代理8处来准许(或拒绝)该注册请求。外部代理8处理这个应答并将其转发到移动节点6。当这个节点从其所在的本地网1处被搜寻时，这个处理过程为移动节点6建立了一个数据报可被发送过来的临时地址。

如果该移动节点6返回到连接在外部网2上的本地网1时，它将通过交换注册请求和注册应答消息向它的本地代理7解除注册。

参考图1b，当附属于网络4的通信节点(CN)9向移动节点6(当它被连接到外部网2上时)发送一条消息时，这条消息被本地代理7截获，如箭头A所示。本地代理7将组成该消息的数据报与移动节点6的转发地址(在这个例子中就是外部代理8的IP地址)一起封装起来，并将该消息转发到外部代理8处。该封装数据报的传输，如箭头B所示，是一个隧道的过程。外部代理8接到该数据报，将它们解封并转发至移动节点6处，如箭头C所示。从移动节点6到Internet上其他节点的消息并不是必需沿着这条路由，而可以通过相应的路由器直接被发送，如可能是外部代理8。

封装和隧道的概念在RFC 2003(IP中的IP封装)中被详细地描述。该模型中隧道是当数据包被封装时通过的通道。封装允许IP数据报对中间路由器不可见，以免被不正确地选择路由到移动节点。相反，数据报在封装器和可对该数据报正确选择路由的智能型解封器(如外部代理)之间选择路由。本地代理7和外部代理8就是该遂道的端点。在共同定位转发地址的情况中，移动节点自身也成为遂道的一个端点。

US-A-5 325 362(Aziz)和JohnsonDB发表于Proceedings of theworkshop on workstation operating systems上的“Ubiquitous MobileHostIntemetworking”(1993年10月14日，pp.85-90，XP000672247)给出了遂道的策略，使得当移动节点在本地网和外部网之间移动时，到达移动节点数据的高效路由选择可被维持。

为使上述的遂道处理功能正确，本地代理7以移动性绑定的形式保持了用于移动节点6的可达信息。这是移动节点转发地址特性和生命周期参数(在节点6向本地代理注册失效之前所保持的秒数)的结合。生命周期值背后的目的是以在设定时间内的绑定失效值来保持系统的动态特性，除非被移动节点无条件地保持。例如，默认的路由器通告生命周期值，在移动节点正向一外部代理(通过代理通告获取该值)注册时可以被使用，是1800秒。

接收到注册请求消息后，本地代理7生成或修改该移动性绑定，例如，在该请求是重注册请求且该移动性绑定没有失效的情况下，通过重新设置生命周期来进行。如果一给定的移动性绑定的生命周期值在重新注册请求被接收之前失效，本地代理7从它的记录中删除该移动性绑定。来自于本地代理7的注册应答消息通知移动节点6(通过外部代理8)其请求的状态，包括由本地代理7所分配的生命周期值。

移动IP支持多个并发的移动性绑定，所以每个移动节点6可以向多个外部代理注册并得到多个转发地址。这在移动节点与网络之间使用无线接口(例如射频接口)，在多于一个外部代理的范围内移动的地方尤其有用。例如，如果移动节点是飞机上的一个路由器，则当飞机飞行时，路由器随着时间的变化利用无线连接向地面上的一系列外部代理注册。

在存在多个并发的移动性绑定的情况下，当接收包括新的外部代理IP地址的注册请求时，本地代理7保留其已存在的移动性绑定列表。如果一个移动性绑定的生命周期值失效了，本地代理7从它的记录中删除那个移动性绑定，但在它的记录中保留其他不失效的绑定。

图2示出了移动节点6处于两个外部代理10、11之间的情况。一旦向每个外部代理10、11注册的过程完成后，移动IP为本地代理7通过遂道将每一个到达数据报的一个独立拷贝提供到每个转发地址处。移动节点6将因此根据它注册到的外部代理的数目而接收到每个数据报的多份拷贝，在图中情况下，是2份。这增加了传输中数据位出错的概率。

移动通信系统的非常特别的特性是连接可以经常地被建立、中断和重建。本地代理7可能和经过一个外部代理连接的移动节点6失去联系，仅需要让其通过另一个外部代理重建即可。然而，本地代理7可能与移动节点6完全失去联系，从而其每个移动性绑定的生命周期将最终失效。当它失效时，本地代理7从其用于移动节点6的记录中删除每个移动性绑定。一旦所有的移动性绑定都失效，该移动节点经由本地代理将不再可达。发送到该移动节点6的数据因此不能被选择路由以到达其目标。这类事件由Internet控制消息协议(ICMP，是IP所有操作的完整部分)来处理。ICMP的功能包括处理错误报告和可达性测试，以及性能度量和阻塞控制。在本地代理7中没有确定到达移动节点6路由的移动性绑定的情况下，本地代理7产生一ICMP目标不可达错误报告并与指示该目标网络不可达的代码一起发送到通信节点9。

本地代理7也有可能没有觉察到移动节点6不再可达，例如，因为在该节点向本地代理7重新注册其存在后不久变得不再可达，所以对应的移动性绑定的生命周期尚未失效。在这种情况下，本地代理7将继续通过遂道发送封装好的数据报，但外部代理1O、11将不能将这些转交给该移动节点。ICMP错误消息将因此被生成，向前面那样被转交给通信节点9。

尽管ICMP在通信出现困难时提供某些指示是很有用的，但它不能解决确保数据到达其目标的问题，只能简单地通知问题的存在。此外，还有这样的时候，即移动节点6自已知道它在当前位置上不再可达并需要某些呼叫转移的办法。更为不便的是，在变得不可达之后，假定该移动节点6随后再次变成可达并重新向本地代理7注册，但这些数据不再可用。

                        本发明的概要

为解决上面的问题，本发明提供在通信系统中对流向一移动节点的数据选择路由的方法，包括为该移动节点维护可达信息并接收流向该移动节点的数据的步骤，该方法的特点在于：当可达信息指示该移动节点是不可达时设置该接收数据被发送的目标的步骤。

该数据的目标可能包括一代理节点且该方法可进一步包括当可达信息指示该移动节点变成可达时，指示该代理节点发送接收到的数据到该移动节点处。

该数据目标可以根据用户的优先选择来设定，也可以说明使用该用户指定的目标的条件。因此更为方便的是，用户可以控制代理目标被使用的环境，同时系统设置得使得当该移动节点从本地代理处不再可达时如果用户不说明默认的目标，这样的目标总是被提供。

该可达信息可能是一个单独的目标址或是多个地址，如在基于移动IP的系统中由多个外部代理提供的转发地址。

本发明进一步提供了一移动通信系统，包括一移动节点、用于保持移动节点的可达信息的装置和用于接收流向该移动节点的消息的装置，该系统的特点在于还包括一个服务控制器，当可达信息指示该移动节点不可达时被配置来设定流向该移动节点的消息的目标。

根据本发明，进一步提供对流向远离本地网的移动主机的数据进行路由选择的方法，包括以下步骤：保持数据被选择路由到达移动主机的位置记录，和在数据不能经由记录中指明的任何位置进行路由选择以到达移动主机的情况下，对该数据选择路由到一个替代目标，再从该替代目标到达该移动主机。

依照本发明，还提供一移动通信系统，包括：一个可在本地网和多个已连接的通信网络之间移动的移动主机、一个路由器，当移动主机远离其本地网时用来为该移动主机的数据选择该数据通过其可被发送到移动主机的一个位置、和一个服务控制器，当数据不能被发送到移动主机时进行干预使得数据被发送到另一个位置上。

本发明也提供一移动通信系统，包括一移动节点和用于接收流向该移动节点消息的装置，本系统的特点在于还包括根据用户的优先选择控制该消息被发送的目标的装置。

该系统进一步包括用于保持该移动节点可达信息的装置，和当可达信息指示该节点不可达时，用于操作来设定用户定义的目标的控制装置。

本发明进一步提供对流向通信系统中一移动节点的数据选择路由的方法，包括接收流向该移动节点的数据，根据用户优先选择设定数据被发送到的目标等步骤。

                        附图的简要描述

本发明的实施例将参考附图描述如下，其中：

图1a是基于移动IP的常规系统的总体布置示意图；

图1b示出了到与图1a系统中的外部网相连的移动节点的数据流；

图2是一示出在基于移动IP的常规系统中移动节点与多个外部代理注册的示意框图；

图3是用于根据本发明所述方法的本发明所述系统的示意框图。

                        详细描述

参考图1b，在一已知的基于IP的系统如Internet中，本地代理7在将数据传输到移动节点6中起被动作用。当本地代理7截取前往到移动节点6的数据时，其唯一选择是基于该节点的当前位置记录将消息以隧道方式传输到移动节点6，或如果无可达信息，则返回一个ICMP错误。

参考图3，在根据本发明的系统中，本地代理7，例如，一个运行提供路由选择功能软件的PC，被重新配置以便在任何数据报被以隧道方式传输到外部代理10，11之前，服务控制器13可以干预。如下所述服务控制器13的功能易于在通用计算机通过软件实现。服务控制器13包括一用户接口14和执行用户应用程序15的处理能力。它同时以临时存储器16和用户优先选择数据库17的形式提供数据存储。服务控制器13的主要功能是基于来自本地代理的当前绑定信息，以及用户或系统所定义的优先选择为本地代理7确定合适的移动性绑定。

当移动节点6通过本地代理7可达时，服务控制器可干预来设置新的移动性绑定，用户的优先选择确定它应当这样作。

当移动节点6不可由本地代理7到达时，服务控制器13可被指令总是干预，以便到来的数据总被发送到一个适当的目标。例如，这个目标可能是临时存储器16，但在本发明优选的实施例中，适当的目标是代理节点18，它可以在移动节点不可用时存储前往到移动节点6的数据，并在移动节点6在网络上可用时有效取代相应的节点9。

一个优先选择的目标，或者用于特定的情况，或者作为一个通用缺省的目标，可由用户通过用户接口14来确定，或通过运行于服务控制器13的用户应用程序15来确定。若没有可选目标被用户确定，系统管理员在任何情况下可设定一个缺省目标，例如代理节点18。

用户所要求的优先选择可存储于用户优先选择数据库17。优先选择将对定向于移动节点6的任何消息指明一个可选的目标，诸如可选代理节点19a-n之中的一个作为目标，并且可能包含指明可选目标将被使用的环境的代码。例如，数据库17可能确定可选目标仅在一特定日期或时间之后被使用。数据库17可能进一步包括多个目标地址，每个目标地址将被用于不同的场合。例如，不同的目标可被用于不同的时间段或响应不同类型的消息，以便文档传送可被路由选择到一个目标，如代理节点19a，而可视电话可被路由选择到另一目标，如代理节点19b。

上述实例并不想作为限制，数据库17可存储任意数据格式以使服务控制器13被配置为根据服务控制器13所使用的任一特定系统的要求提供智能网络服务。

系统的操作参考图3描述如下。

当一个消息，以数据报流的形式，从前往到移动节点6的对应节点9接收到，本地代理7为该节点的未失效的移动性绑定检查其内部记录，

如果本地代理的记录表明没有移动节点6的移动性绑定记录，本地代理7向服务控制器13发信号。服务控制器13此后检查用户优先选择数据库17并将缺省绑定(缺省绑定仅在无其它绑定时有效)提供给本地代理7。如果无用户优先选择被提供，服务控制器13使用系统管理员提供的缺省。

当移动节点6不可用时，缺省绑定是有效的，指向移动节点6的任何消息将通过隧道过程被传输到优选的目标，例如，代理节点18。代理节点18对消息进行解封装操作并存储该消息。当本地代理7从对应节点9接收到消息时，服务控制器13可能指令本地代理7向对应节点9发回一个消息，例如，一个先前存储的用户消息。

在消息从对应节点9发送后的某一时间，移动节点6又转为可用，或者在其本地网1(在此情形下，它对本地代理7撤消注册)或者在外部网2，3，4(在此情形下，它对本地代理7重新注册一个新的转发地址)。在任一情形下，本地代理7更新服务控制器13，后者指令代理节点18将所存储的消息发送到移动节点6。就移动节点6而言，代理节点18由此取代对应节点9，并根据常规移动IP协议将所存储的消息发送到移动节点6。例如，如果移动节点6返回到本地网1，则代理节点18将消息直接发送到移动节点6，忽略本地代理7。在另一方面，如果移动节点处于外部网2，3，4，并在本地代理7注册，代理节点18将消息发到本地代理7，以便通过适当的转发地址继续发送到移动节点6。

为处理本地代理7不知道移动节点6不再可到达这一可能性，例如，由于节点在向本地代理7重新注册其存在之后很快转变成不可达，外部代理10，11被配置向本地代理7发送所有ICMP错误消息，以便本地代理7能够修正绑定。这可保证此类错误消息不被发回到对应节点9，由此，就对应节点9而言，移动节点6对其是可用的，消息将根据服务控制器13的设置进行路由选择。

当本地代理的记录中包含至少一个外部代理10，11的无效移动性绑定时，本地代理7请求服务控制器13检查是否用户优先选择已被记录到用户优先选择数据库17。如上所述，用户数据库17还记录表明用户优先选择被使用的条件信息。如果没有指明用户优先选择，或者所使用的条件不满足，本地代理7通过适合的外部代理10，11向移动节点6发送消息。如果找到有效的用户优先选择，服务控制器13根据该优先选择动作以修正本地代理的移动性绑定。例如，优先选择可能指明尽管移动节点6可达，在某一预定的时间内，消息还是应当被发送到代理节点19a。服务控制器13由此在适当时间修订本地代理的移动性绑定，以便使优先选择有效。在预定的有效期内，服务控制器13指令代理节点19a根据常规移动IP协议将所存储的消息发送到移动节点6，如上所述。

上述系统能够用于诸如可视电话这类实时通信业务，使之能够在移动节点不可用时高速将此类业务通过代理节点重定向到一移动节点。

尽管上述实例是参考Internet进行描述的，该发明可用于基于Internet协议的任何网络，并且其原理可扩展到基于其它网络协议的系统。

Claims (19)

1、一种在通信系统中对流向移动节点(6)的数据进行路由选择的方法，包括以下步骤：

保持移动节点的可到达信息；及接收流向移动节点的数据；其特征在于：当可到达信息表明移动节点不可到达时，设置所接收的数据将要被发送的目标(18，19a-n)。

2、根据权利要求1的方法，其中数据目标包括一代理节点(18)。

3、根据权利要求2的方法，进一步包括当可到达信息表明移动节点已变得可到达时，指令代理节点将所接收的数据发送到移动节点。

4、根据前述权利要求之一的方法，包括根据用户优先选择设置数据目标。

5、根据权利要求4的方法，其中用户优先选择指明用户所指定的目标将被使用的条件。

6、根据前述权利要求之一的方法，其中可到达信息包括至少一个目标地址。

7、根据权利要求11的方法，进一步包括将数据存储于上述替代目标直到移动主机变得可用。

8、根据前述权利要求之一的方法，其中通信系统包括基于Intemet协议(IP)的系统。

9、根据权利要求7的方法，其中可到达信息由本地代理路由器(7)维护。

1O、根据权利要求7或8的方法，其中目标地址是移动节点的转发地址。

11、一移动通信系统，包括：

移动节点(6)；

用于维护移动节点可到达信息的装置；和

用于接收流向移动节点的消息的装置；其特征在于：

当可到达信息表明移动节点不可到达时，服务控制器(13)

配置用于为流向移动节点的消息设置一目标。

12、一种对流向远离其本地网(1)的移动主机(6)的数据进行路由选择的方法，包括以下步骤：

维护通过其数据可被路由选择到移动主机的位置记录；并且在数据不能根据记录中的位置数据被路由选择到移动主机时，将数据路由选择到替代目标(18，19a-n)，从该替代目标数据取回到移动主机。

13、根据权利要求12的方法，进一步包括将数据存储于上述替代目标直到移动主机变得可用。

14、一移动通信系统，包括：

可在本地网(1)和多个互连的通信网络(2，3)之间移动的移动主机(6)；

配置用于当移动主机远离其本地网时将待流向移动主机的数据路由选择到位置(10，11)的路由器(7)，通过位置(10，11)数据可被发送到移动主机；和

服务控制器(13)，当可数据不能发送到移动主机时，配置用于干预以将数据发送到一替代位置(18，19a-n)。

14、一移动通信系统，包括：

移动节点(6)；

用于接收流向移动节点的消息的装置(7)；其特征在于：

用于根据用户优先选择控制消息将被发送的目标的装置(13)。

15、根据权利要求14的系统，进一步包括用于维护移动节点可到达消息的装置，其中当可到达信息表明节点不可到达时控制装置可为该消息设置一用户定义的目标。

16、一种在通信系统中对流向移动节点(6)的数据进行路由选择的方法，包括以下步骤：

接收流向移动节点的数据；及

根据用户优先选择设置数据被发送的目标。

17、一个参考附图如上文所描述的移动通信系统。

18、一个在通信系统中对流向移动节点的数据进行路由选择的方法，参考附图如上文描述。

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