CN1375152A - 分组交换网中的路由选择 - Google Patents

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Abstract

一种为分组交换网的用户分配地址的方法,其中所述地址用于在网络上将数据分组从一个远程位置路由到用户,所述方法包括使用一个GPS接收机来确定用户的地理位置,并根据所确定的地理位置来产生一个地址。

Description

分组交换网中的路由选择
技术领域
本发明涉及在分组交换网中的路由选择，更具体而言，本发明涉及用于在分组交换网中路由数据的地址的产生和分配。本发明尤其适用于，但不是必须适用于互联网中地址的产生和分配。
背景技术
互联网包括一些由传输链路(通常是铜电缆或光纤)互连的路由器。互联网用户通常将它们的个人计算机使用拨号调制解调器通过诸如PSTN电话网的接入网连接到互联网。接入网进而又通过网络接入服务器(如互联网服务提供者)连接到互联网。其它用户可以连接到进而又直接连接到互联网路由器的局域网(LAN)。
互联网是一种分组交换网，其中所发送的数据被捆绑成为“数据报”。数据报可以携带一个可变长度的有效负荷，其长度在数据报的头中指示。为每个用户分配一个唯一的IP地址，该IP地址包括一个标识用户所连接到的网络的前缀部分(即MSB)以及一个标识到网络的用户的后缀部分(即LSB)。每个数据报伴随着目的用户的IP地址(以及起源用户的IP地址)，并由介入路由器根据所述IP地址来将数据报路由到目的用户。
目前的IPv4标准定义了4个八比特字节(32比特)长的IP地址。由美国官方INTERNIC将地址范围分配给网络，当用户请求一个互联网连接时，网络通常动态地将各IP地址分配给用户。最近几年中互联网的可用性以及使用的增长是巨大的，并且有引入定义了16个八比特字节长的IP地址的IPv6标准。希望这足以应付互联网的未来增长。
发明内容
在目前的互联网地址产生和分配过程中有多个固有问题，这些是不可能由IPv6的引入来解决的。
第一个问题是由单一官方(INTERNIC)来进行在上层的地址分配。这可能导致不公平，并且当引入一个新网络时，确实会引起延迟和增加的管理责任。因为地址是由网络动态分配给用户的，所以会出现一个相关问题，将导致对用户的互联网连接时间的时间延迟。此外，因为IP地址的这种动态分配，所以用户很难识别分配给第一个用户希望与之通信的某个其它用户的IP地址。
通常需要将IP地址手工输入用户的计算机、服务器、路由器等。在这种手工数据条目操作中显然有出现错误的可能。
应当理解，这些问题不仅限于互联网，在包括广域网(WAN)和移动电信网的其它使用率很高的分组交换网中也会出现这些问题。
本发明的一个目的是克服或者至少减轻上述的缺点。通过根据用户的地理位置来为分组交换网用户产生地址来达到这个以及其它目的。
根据本发明的第一方面，提供了一种为分组交换网的用户分配地址的方法，其中所述地址被用于在网络上将数据分组从一个远程位置路由到用户，所述方法包括确定用户的地理位置，并根据所确定的地理位置来产生一个地址。
应当理解，根据用户位置被利用其而确定的方案，每个用户或每组用户被在数据网中分配一个唯一的地址。地址分配不再是单一官方的责任，而是成为用户位置的一个固有特性。所产生的地址对应于或者数学上可以从确定地址位置而获得。
本发明有利于位置特定数据分组的发送。也就是说，提供一个用户的(大致)位置，可能与该用户通信。
优选地，分组交换网是一个包括多个路由器的IP网络，这些路由器根据伴随着数据报的目的IP地址(或者从目的IP地址中获取的其它数据)而将数据分组进行路由选择。更优选地，数据网是互联网。
优选地，所述确定用户地理位置的步骤包括使用一个全球定位系统(GPS)接收机来确定用户的经度和纬度(以及可选的高度)。可替代地，可以使用两个或多个固定陆地站来确定用户的位置。例如，可以使用由移动电话设备和移动电信网所做的测量来确定用户的位置。
根据本发发明的第二方面，提供了一种用于为分组交换网的用户分配地址的设备，该设备包括用于接收用户的地理位置的输入装置以及用于根据所接收的地理位置来产生一个地址的处理装置。
优选地，所述处理装置被安排来产生一个含有所述地理位置的分组头。在使用中，分组头还含有对于分组的目的的地理位置。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于接入分组交换数据网的设备，所述设备包括：
用于确定该设备的地理位置的位置确定装置；以及
包括用于接收所述设备的地理位置的输入装置以及用于根据所接收的地理位置来产生一个地址的处理装置的设备。
尽管可以采用现有的分组交换网结构来实现本发明，但是也可能引入提供重大优点的全新结构。
根据本发明的第四方面，提供了一种分组交换数据网，其包括多个互连的路由器，其中的每一个知道其本身的地理位置以及其相邻路由器的地理位置，并且每个路由器被安排来根据其本身的位置、相邻路由器的位置、以及包含在数据分组中的地理目的地/路由信息来将所接收的数据分组路由到相邻路由器。
上述本发明第四方面的实施例提供了优越于现有分组交换网的多个重大优点。这些包括不需要连续更新路由器的路由表(减小了网络业务量)，由于不需要检查过长的路由表，从而加速了路由选择过程，并且减小了路由器的复杂度。
优选地，所述多个路由器包括第一组北/南子路由器以及第二组东/西子路由器，这两组路由器中的至少一些是互连的，以允许一个数据分组的方向可以从北/南切换到东/西，反之亦然。
优选地，每个路由器被安排来检查包含在所接收的数据分组中的一个当前方向指示符，用以确定分组的当前传输方向。每个路由器还检查包含在所接收的数据分组中的距离计数器，其指示分组已经在所指示的方向中行进的距离或者在该方向中的剩余传输距离。如果一个距离计数器指示接收路由器是在所指示方向中的目的路由器(例如是服务于目的用户的路由器)，则路由器或者引起方向从北/南切换到东/西或反之，或者引起分组被发送到连接到该路由器的一个用户。
根据本发明的第五方面，提供了一种在分组交换网中路由数据分组的方法，该方法包括步骤：
a)产生一个含有至少数据分组的源和目的地的经度和纬度的数据分组头，该头还包括一个指示分组的传输方向的方向指示符，以及指示该分组在所指示方向中行进的距离或者在该方向中的剩余距离的距离计数器；
b)在所指示的方向中将数据分组发送到相邻路由器并更新距离计数器；
c)在接收路由器中检查数据分组头，以确定该接收路由器是否代表所指示方向中的目的路由器；
d)如果不是，则在所指示的方向中将数据分组发送到一个相邻路由器并更新距离计数器；以及
e)如果是，则用与初始指示符正交的一个指示符来更新方向指示符，并计算指示分组在新的所指示方向中行进的距离或在该方向中的剩余距离的新的距离计数器，并且重复步骤b)到d)直到接收路由器代表所指示方向中的目的路由器为止。
根据本发明的第六方面，提供了一种为蜂窝电信网的一个移动台分配地址的方法，其中该地址用于在网络上将数据分组从一个远程位置路由到移动台，所述方法包括根据移动台所连接到的网络的一个节点的地理位置来产生一个地址。
在GSM网络中，所述节点可以是基站或基站控制器或MSC。在UMTS网络中，该节点可以是基站、RNC、MSC、SGSN等。
附图说明
图1示意说明包含一个GPS接收机的互联网用户终端；
图2表示一个IP数据报头的结构；以及
图3示意说明互联网的被修改的路由器结构；
图4是说明路由图3的网络中的数据报的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了一台个人计算机(PC)1，其可以是一台包括奔腾微处理器等的传统PC。PC1耦合到一个已知类型的全球定位系统(GPS)接收机2，其根据从轨道卫星发送的射频信号的监视来确定其本身在经度、纬度和高度方面的位置。目前，GPS接收机能够定位精确地为20米的位置，但是该精确地将来可能提高。GPS接收机2产生一个电输出信号3，其含有以度、分和秒读出的纬度和经度以及以米读出的高度。该信号3被传送到PC1的输入端口。
PC1被安排来或者在安装过程中根据请求或者更可能地每当用户启动一个互联网接入时，来运行一个IP地址产生程序。该程序用作从GPS接收机2接收的最近读取的IP地址的基础。以20比特二进制数(180×3600)表示经度测量，还有一个额外比特指示从所选择的原点向西或向东的方向，而由一个19比特二进制数(90×3600)表示纬度测量，还有一个额外比特指示从赤道向北或向南的方向。由一个12比特二进制数表示高度(从低于海平面4km到高于海平面12km)，还有一个额外比特指示从海平面的方向。这样，可以由一个54比特的二进制数来表示PC1的位置。假设IP地址是64比特长，这剩下10比特(或者1023个设备地址)用于PC1。在本例中，PC1选择这些可用地址之一用于其自己使用。不过，应当理解，一组位置接近的互联网终端可以以避免地址冲突的方式来共享可用的一组地址。
如图1所示，PC1连接到局域网(LAN)4，后者进而又连接到IP路由器5。IP路由器5是对于LAN4到互联网6的入口点。在传统的互联网接入系统中，由某个(连接到LAN4的)互联网服务器负责将一个IP地址分配给PC1。不过，如上面所讨论的，在本例中，IP地址是由PC1自己产生的。
在互联网对话期间，从PC1在互联网6上发送的数据报包括具有如图2所示的结构的头部分。该头涉及数据报路由的域是：
源(即PC1)的经度、纬度和高度；
目的地(即数据报的目的节点)的经度、纬度和高度；
方向指示符w，n和u，当设置为1时，它们分别表示西、北和向上位置，并且当设置为0时，表示相反位置(相对于某个固定原点)；
距离计数器，其保存在当前行进方向(E/W，N/S或U/D)中到目的地的剩余距离；
当前传送方向指示符(Dir)，其指示数据报传输的当前方向(E/W或N/S)；以及
分发方向完成指示符(Sto)，其指示如果有，则是哪个分发方向(E/W或N/S)最后被完成。
图3表示代表对现有结构的修改的互联网路由器结构。每个路由器被认为是一对并置的子路由器：即东/西子路由器和北/南子路由器。东/西子路由器将数据报沿纬度线路由，而北/南子路由器将数据报沿经度线路由。
现在考虑由连接到如图3所示路由器5的PC1的用户所产生的一个数据报。假设对于该数据报的目的地是位于区域7中的一个服务器，并且其连接到进而又连接到路由器8的LAN。PC1将知道其本身的位置以及目的服务器的位置。PC1首先确定到目的服务器(东)的最直接的经度方向，然后确定到服务器的经度距离(d1)。前者被输入Dir域，后者被输入距离计数器域。数据报被从PC1(通过LAN4)传送到路由器5，其中确定数据报必须被在向东的方向发送到下一个路由器9。根据其本身的位置、以及路由器9的知识，路由器5能够确定到路由器9的距离。在发送数据报之前，通过从距离计数器当前保持的值(d1)中减去所确定的距离来更新距离计数器。
一旦接收到路由器9的数据报，就检查该数据报的头部，以看方向计数器是否有一个超过在向东方向中下一个路由器的距离的50％的值。在本例中是这种情况，路由器9将立即将数据报转发到在向东方向中的下一个路由器。该过程持续直到数据报到达路由器10为止。在路由器10，识别方向计数器中的值是否小于到在向东方向中下一个路由器的距离的50％。然后，路由器9分析头的Sto域，并识别没有方向分发已经在先前被完成，即向东的分发是最先完成的。因此，路由器10计算到目的服务器的纬度距离d2，并用该值来更新距离计数器。Dir域也被更新以指示向北的传输方向，并且Sto域被更新以指示向东的传输方向已经完成。然后，数据报被从路由器发送到路由器，直到它到达路由器8为止，其中距离计数器再次被识别为小于到在向北方向中下一个路由器的距离的50％。目的路由器8能够确定它是从包含在头中的目的位置或者通过分析Sto域得到的目的路由器。
通过目的服务器所连接到的局域网达到从路由器7到目的服务器的最终分发。
上述方法还在图4的流程图中进一步示出。
本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以对上述实施例做出各种修改。例如，尽管距离计数器和Dir域的使用提供了用于路由数据分组的特别快的机制，但是也可以只根据目的地位置，即纬度、经度和高度来执行路由。还应当理解，术语“用户”并不限于上述的PC。例如，“用户”可以是服务器或路由器或甚至是一个移动终端。
在与蜂窝电信网注册的移动终端的情况下，分配给该终端的IP地址可以部分地从终端通过其连接到网络的节点的地理位置中获得。例如，该IP地址可以包括对应于连接节点的位置的前缀以及一个对应于终端标识的后缀。在GSM网中，连接节点可以是基站。一旦分组已经路由到连接节点，则移动IP就可以被用于将分组路由目的终端。

Claims (12)

1.一种用于为分组交换网的用户分配地址的方法，其中该地址用于在网络上将数据分组从远程位置路由到用户，所述方法包括确定用户的地理位置，并根据所确定的地理位置来产生一个地址。
2.如权利要求1所述的方法，其中分组交换网是一个包括多个路由器的IP网，其中的每个路由器根据伴随着数据报的目的IP地址来路由数据分组。
3.如权利要求2所述的方法，其中数据网是互联网。
4.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中所述确定用户的地理位置的步骤包括使用一个全球定位系统(GPS)来确定用户的经度和纬度(以及可选地高度)。
5.一种用于为分组交换网的用户分配一个地址的设备，该设备包括用于接收用户的地理位置的输入装置以及用于根据所接收的地理位置而产生一个地址的处理装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述处理装置被安排来产生含有所述地理位置的分组头。
7.一种用于接入分组交换数据网的设备，该设备包括：
用于确定所述设备的地理位置的位置确定装置；以及
包括用于接收所述设备的地理位置的输入装置以及用于根据所接收的地理位置而产生一个地址的处理装置的设备。
8.一种分组交换数据网，它包括多个互连的路由器，其中的每一个知道其本身的地理位置以及其相邻路由器的地理位置，并且每个路由器被安排来根据其本身的位置、相邻路由器的位置、以及包含在数据分组中的地理目的地/路由信息来将所接收的数据分组路由到相邻路由器。
9.如权利要求8所述的网络，其中每个所述路由器包括第一组北/南子路由器以及第二组东/西子路由器，这两组路由器中的至少一些是互连的，以允许一个数据分组的方向可以从北/南切换到东/西，反之亦然。
10.如权利要求8或9所述的网络，其中：
每个路由器被安排来检查包含在所接收的数据分组中的一个方向指示符，用以确定分组的当前传输方向；
每个路由器检查包含在所接收的数据分组中的距离计数器，其指示分组已经在所指示的方向中行进的距离或者在该方向中的剩余传输距离；并且
如果一个距离计数器指示接收路由器是在所指示方向中的目的路由器，则路由器或者引起方向从北/南切换到东/西或反之，或者引起分组被发送到连接到该路由器的一个用户。
11.一种用于在分组交换网中路由数据分组的方法，该方法包括步骤：
a)产生一个含有至少数据分组的源和目的地路由器的经度和纬度的数据分组头，该头还包括一个指示分组的传输方向的方向指示符，以及指示该分组在所指示方向中行进的距离或者在该方向中的剩余距离的距离计数器；
b)在所指示的方向中将数据分组发送到相邻路由器并更新距离计数器；
c)在接收路由器中检查数据分组头，以确定该接收路由器是否代表所指示方向中的目的路由器；
d)如果不是，则在所指示的方向中将数据分组发送到一个相邻路由器并更新距离计数器；以及
e)如果是，则用与初始指示符正交的一个指示符来更新方向指示符，并计算指示分组在新的所指示方向中行进的距离或在该方向中的剩余距离的新的距离计数器，并且重复步骤b)到d)直到接收路由器代表所指示方向中的目的路由器为止。
12.一种用于为蜂窝电信网中的移动台分配地址的方法，其中所述地址用于在网络上将数据分组从远程位置路由到移动台，所述方法包括根据移动台所连接到的网络的一个节点的地理位置来产生一个IP地址。
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