CN1510879A - 用于无线局域网中移动节点的切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于无线局域网中的移动节点的切换方法和切换装置。所述切换方法包括：a)当移动节点到处移动时，扫描由邻近的访问路由器发送的信标信号；b)根据信标扫描结果预测新访问路由器(NAR)；c)在链路层的L2触发出现之前，获得预测的有关NAR的信息；和d)当链路层的L2触发出现时，使用预测的NAR的信息来实现绑定更新。

Description

用于无线局域网中移动节点的切换方法和装置

本申请要求2002年12月23日在韩国知识产权局申请的，申请号为No.2002-82385的优先权，其中所公开的内容包含在此全部作为参考。

技术领域

本发明涉及用于移动节点的切换方法和装置。

背景技术

由于因特网已渐渐成为信息结构中重要的组成部分，用户数量和与因特网相关的装置数量的急剧增加导致很多问题的出现。因此，因特网协议版本6(IPv6)逐渐发展来解决这些问题，例如IP地址的不足，实现更多有效的路由选择、更好的安全性、更好的移动性、和更好的服务质量(Qos)，以及正在进行的商业化。

一种基于IPv6主要用来提供功能的移动IPv6装置被预言比先前的同类装置能展现出更好和更有效的移动性。然而，这样的移动IPv6装置需要在第三层(IP层)的切换过程来提供无缝的移动通信。

最近，提出了一种因特网方案“移动Ipv6的快速切换”(IETF：draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-0.5.txt)，上述因特网草案建议一种在第二层(链路层)的促进下能快速实现切换的算法。

具体来说，移动IP给出一种用于保持对因特网的访问所必需的协议操作的描述，同时移动节点经历从一个访问路由器到另一个访问路由器的切换。由移动IP来描述的协议操作包括移动检测、IP地址构成和位置更新。

访问路由器定期产生信标信号来通知邻近的移动节点它的标识符，即，基本服务装置标识符(BSSD)。图1中，先前的访问路由器(PAR)120和新访问路由器(NAR)130都定期产生信标信号来通知邻近的移动节点它们的存在或标识符。其中，PAR120是在经历切换前移动节点110的缺省路由器，NAR130是在经历切换后移动节点110的缺省路由器。

假设PAR120构成基本服务装置(BSS1)，以及NAR130构成BSS2。当移动节点110位于A点时，它属于BSS1，当移动节点110位于B点时，它属于BSS2。当移动节点110位于位置A时，它能接收到来自NAR130和PAR120的信标信号，但是从NAR130接收到的信标信号的强度非常弱。同样，当移动节点110位于位置B时，它能接收到来自PAR120和NAR130的信标信号，但是从PAR120接收到的信标信号的强度非常弱。

当移动节点110从A点移动到B点时，在某一时刻从NAR130接收的信标信号的强度会变得大于从PAR120接收的信标信号的强度。在这一时刻，会出现L2层的L2触发。例如，当L2触发出现在B点时，移动节点110能根据从NAR130接收到的信标信号得出NAR130的BSSID。

然后，移动节点110经历切换，所述切换通过向PAR120发出关于NAR130的信息的请求、分析被请求的信息、实现绑定更新和在PAR120与NAR130之间发送切换启动(HI)消息和确认(ACK)消息来实现。

如上所述传统切换的详细说明由图2表示。参照图2，在步骤S210，当L2触发出现时，移动节点意识到它正在进入新的网络。在这个阶段中，移动节点能得出新网络中的访问路由器的BSSID，即，NAR。

在步骤S220，移动节点通过向PAR发送RtSoIPr消息来向PAR发送关于与BSSID相应的NAR的信息请求。

在步骤S230，PAR搜索用于请求的信息的分布式的服务表(DST)，例如标头消息、链路层地址和NAR的IP地址。在步骤S240，PAR通过向移动节点发送PrRtAdv消息向移动节点发送搜索到的信息。

然后，在步骤S250，移动节点基于它的介质访问控制(MAC)地址和接收到的NAR的标头信息建立转交地址(care-of-address，CoA)，在步骤S260，向PAR发送快速绑定更新消息(FBU消息)。

在步骤S270，PAR向移动节点发送ACK消息作为对接收到快速绑定更新消息的响应。

在步骤S280，PAR向NAR发送HI消息，并且在步骤S290所述NAR向所述PAR发送ACK消息。

切换到这里就完成了。如果在切换过程中有任何要到达移动节点的数据包，相应的数据包会通过NAR从PAR发送到移动节点。切换处理后，移动节点使用NAR而不是PAR。

但是，由于传统的切换过程占用了大量的时间，来自IP层的数据包传输的时间就会因为切换而被延迟，也就是说切换延迟不可避免地被延长，因而造成将传统的切换技术应用于实时通信几乎是不可能的，例如可视电话通信、视频会议或动态图像的传输。

同时，公开号为2001-87890，标题为“在无线局域网中使用信标消息的高速转交”的韩国专利公开了另一种传统的切换技术。在上述专利技术中，受传递控制的访问路由器定期发送信标信号，所述信号包括面向用户终端的测量到的功率强度信息和标头信息，并且如果发送了转交请求，用户终端就建立基于从访问路由器传送来的标头信息的地址，并使用建立的地址实现转交。然而，因为标头信息包含在信标消息中，并且有关依靠信标消息被发送给用户终端，所以不可避免地造成信标消息变大。

发明内容

本发明提供一种用于无线局域网中的切换方法和装置，所述切换方法和装置能减少切换延迟。

根据本发明的一个方面，提供一种在无线局域网环境下的切换方法。所述切换包括：a)当移动节点到处移动时，扫描由邻近的访问路由器发送来的信标信号；b)根据信标信号扫描结果预测新的访问路由器(NAR)；c)在链路层的L2触发出现之前接收关于预测的NAR的信息；d)当链路层的L2触发出现时，通过使用预测的NAR上的信息实现绑定更新。

最好，在步骤b)中，如果在所扫描的信标信号中有信标信号，它的强度不断增加，并且所述对应信标信号的强度与从当前访问路由器(或先前访问路由器PAR)发送来的信标信号的强度的比值超过预定值，那么发送所述对应信标信号的访问路由器将被优先的预设为NAR。

根据本发明的另一个优选实施例，提供一种用于无线局域网中的移动节点的切换装置。所述切换装置包括信标扫描单元，用来扫描由与到处移动的移动节点相邻的访问路由器发送来的信标信号；NAR预测单元，用来根据信标信号扫描结果预测NAR；预处理单元，用来接收关于NAR的信息，在链路层的L2触发出现之前由NAR预设单元设定；NAR信息存储单元，用来存储有关NAR的信息，该信息通过预处理单元获得；和绑定更新处理单元，当链路层的L2触发出现时，通过使用存储在NAR信息存储单元中的NAR的信息来实现绑定更新。

根据本发明的另一个优选实施例，提供计算机可读记录媒质，其上写入了能实现上述的切换方法的程序。

为了减少切换延迟，本发明允许切换过程中的一些步骤在链路层的L2触发出现之前被执行，而不是将所有切换过程中的步骤都推迟直到L2触发出现。

换句话说，移动节点通过由链路层实现的信标信号扫描过程来预测哪个访问路由器将成为下一个访问路由器，即，NAR，并且在进入新网络之前接收预设的访问路由器的信息。因此，在移动节点进入新网络后，不需要赶紧去接收NAR信息，因为已经有所述NAR信息了。因而，这个过程有利于大量减少切换延迟。

附图说明

本发明的上述和其他特征和优点，将通过参照附图对示范实施例的详细描述变得更加清楚：

图1是说明在无线局域网的网络系统中执行传统切换的图；

图2是在无线局域网中传统的切换方法的流程图；

图3是说明根据本发明的一个示范实施例，在无线局域网中高速切换方法的图；

图4是说明根据本发明的一个示范实施例实现切换操作的网络系统图；

图5是说明根据本发明的一个示范实施例的用于无线局域网中移动节点的切换装置的方框图；和

图6A和6B是根据本发明的一个示范实施例的无线局域网中的切换方法的流程图。

具体实施方式

图3是解释说明根据本发明的一个示范实施例的无线局域网中使用的高速切换方法的图。

假设移动节点310从A点经过B点移动到C点。然后，移动节点310被预设为接收来自先前的访问路由器(PAR)(320)和新的访问路由器(NAR)1(330)、NAR2(340)、和NAR3(350)的信标信号。当移动节点310位于A点时，它只能接收到来自NAR2(340)和NAR3(350)的弱的信标信号。因此，假设位于A点的移动节点310接收只来自PAR(320)和NAR1(330)的强度比值为90∶10的信标信号。当移动节点310向C点移近时，从PAR(320)接收到的信标信号的强度减弱，而从NAR1(330)接收到的信标信号的强度增强。

当移动节点310到处移动时，它能预测哪个访问路由器将成为NAR，并在L2触发出现之前，通过计算强度越来越弱的信标信号与强度越来越强的信标信号之间的强度比值来获得有关NAR的信息。假设强度越来越弱的信标信号从PAR输出，而强度越来越强的信标信号从NAR输出。

例如，当移动节点310位于B点时，它接收来自PAR(320)和NAR1(330)的强度比值为60∶40的信标信号。如果有一种规则，当从预定访问路由器发送到预定节点的信标信号的强度占发送到所述预定节点的所有信标信号的强度60％或更多时，根据所述规则将所述预定访问路由器确定为用于预定节点的NAR，那么移动节点310就将NAR1(330)确定为它的下一个访问路由器。然后，移动节点310向B点的PAR(320)发送与NAR1(330)的基本服务装置标识符有关的信息的请求。PAR(320)为移动节点310所请求的NAR信息搜索自己的分布式服务表(DST)，并将搜索到的NAR信息发送给移动节点310。因此，移动节点310能成功地在L2触发出现之前接收NAR信息。

图4是说明根据本发明的一个示范实施例的实现切换的无线局域网环境下的网络系统图。

移动节点410预测哪个将成为下一个访问路由器，即，在从A点到C点的过程中经过的B点上的NAR(430)，并且移动节点向PAR(420)发送一个用于预测的访问路由器的信息的请求，以及接收来自PAR(420)的请求的信息和将接收到的信息存储起来。然后，当L2触发在C点出现时，移动节点410根据存储的信息建立转交地址(CoA)，并通过使用建立的CoA实现绑定更新。在PAR420和NAR430之间发送例如切换启动(HI)消息和确认消息(ACK)等消息的过程与现有技术中的发送过程是一样的。

图5是根据本发明的一个示范实施例的移动节点500的方框图。移动节点500包括信标扫描单元510、NAR预测单元520、预处理单元530、NAR信息存储单元540和一绑定更新处理单元550。信标扫描单元510扫描由邻近的访问路由器发送来的信标信号。NAR预测单元520根据扫描到的信标信号的强度预测NAR。预处理单元530在L2触发出现前对接收预测的NAR的标头信息的预处理。NAR信息存储单元540存储预测的NAR的标头信息。绑定更新处理单元550通过使用存储在NAR信息存储单元540中的NAR标头信息建立CoA，并通过使用CoA向PAR发送绑定更新消息。

图6A和6B是根据本发明的一个示范实施例的无线局域网中实现切换操作的流程图。

如果移动节点到处移动，在步骤S610，L2在无线局域网中通过信标扫描来搜索邻近的访问路由器。

在步骤S620，使用一种预定的预测算法来预测NAR。更具体来说，在步骤S621，确定移动节点通过信标扫描接收到的信号的强度是否有所增强或减弱。换句话说，移动节点从邻近的访问路由器接收信标信号，并得出哪个信标信号的强度增强了，以及所述增强的信标信号是哪个邻近的访问路由器发送的。

如果移动节点的强度没有增加或减弱，那就意味着移动节点几乎不动了，那么要预测NAR是非常困难了。因此，移动节点重新执行信标扫描。否则，在步骤S622，移动节点计算出发送强度增强的信标信号的预定访问路由器与当前访问路由器之间功率的比值，即，NAR与PAR的功率比值，并且确定是否计算出来的比值大于预定的指数值。如果计算出来的比值大于预定的指数值，移动节点就预测预定访问路由器为下一个访问路由器，即，NAR。

在步骤S630，执行NAR信息的预处理。具体来说，移动节点向当前的访问路由器，即，PAR，发送预测的NAR的BSSID，并向PAR发送用于预测NAR信息的请求(在步骤S631)。

然后，在步骤S632，PAR为移动节点请求的NAR信息搜索自己的DST，此DST包含有关邻近的访问路由器的信息，例如：标头信息、链路层地址和IP地址，在步骤S633，PAR向移动节点发送搜索到的信息。在步骤S634移动节点将由PAR发送来的NAR信息存储起来。

在步骤S640，当L2触发出现在移动节点中，并且移动节点访问预测的NAR时，在步骤S650，移动节点执行绑定更新。换句话说，移动节点使用自己的MAC地址和在L2触发出现之前就已经存储的预测的NAR的标头信息来建立CoA，并使用建立的CoA向PAR发送绑定更新消息。

然后，在步骤S660，PAR向移动节点发送ACK消息作为对接收到移动节点发送来的绑定更新消息的响应。在步骤S670，PAR向NAR发送HI消息。以响应HI消息的接收，在步骤S680，NAR向PAR发送ACK消息。

本发明能以记录在计算机可读记录媒质上的计算机可读编码来实现。计算机可读记录媒质包括几乎所有类型的能以计算机读取所述数据的方式记录数据的记录装置。例如，计算机可读记录媒质可以是一种磁带，如ROM，RAM，或CD-ROM，软盘，光学数据存储，或载波，如通过因特网数据传输。另外，计算机可读记录媒质能分布于通过网络相互连接的多个计算机系统，其中本发明能通过存储在计算机可读记录媒质上的计算机编码以分散的方式来实现。

如上所述，根据本发明，通过预测将被移动节点访问的新访问路由器和在L2触发出现之前接收所述新访问路由器上的信息来实现减少切换延迟成为可能。

Claims (9)

1.一种无线局域网环境中的切换方法，包括：

a)扫描由邻近的访问路由器发送给移动节点的信标信号；

b)根据信标扫描结果预测新访问路由器；

c)在链路层的L2触发出现之前，接收预测的新访问路由器的信息；和

d)当链路层的L2触发出现时，使用预测的新访问路由器的信息来实现绑定更新。

2.如权利要求1所述的切换方法，其中在步骤b)，如果在所扫描的信标信号中，有信标信号，它的强度不断增加，并且所述对应的信标信号的强度与从当前的访问路由器发送来的信标信号的强度的比值超过预定值，那么发送所述对应的信标信号的访问路由器被预测为新访问路由器，并且当前的访问路由器被预设为先前访问路由器。

3.如权利要求1所述的切换方法，其中步骤c)包括：

c1)向先前访问路由器发送用于预测的新访问路由器的标头信息的请求；

c2)接收来自先前访问路由器的预测的新访问路由器的标头信息；和

c3)存储接收到的预测的新访问路由器的标头信息。

4.如权利要求3所述的切换方法，其中步骤d)包括：

d1)使用移动节点的介质访问控制信息和存储的预测的新访问路由器的标头信息来建立转交地址；

d2)使用建立的转交地址向先前访问路由器发送绑定更新消息；和

d3)接收来自先前访问路由器的绑定确认消息。

5.用于无线局域网中的移动节点的切换装置，所述装置包括：

信标扫描单元，用于扫描由移动节点附近的访问路由器发送来的信标信号；

新访问路由器预测单元，用于根据信标扫描结果预测新访问路由器；

预处理单元，用于获得有关新访问路由器上的信息，所述新访问路由器是在链路层的L2触发出现之前由新访问路由器预测单元预测的；

新访问路由器信息存储单元，用于存储由预处理单元获得的有关新访问路由器的信息；和

绑定更新处理单元，用于在链路层的L2触发出现之前，通过使用新访问路由器的信息实现绑定更新，所述新访问路由器的信息存储在新访问路由器信息存储单元中。

6.如权利要求5所述的装置，其中如果在所扫描的信标信号中，有信标信号，它的强度不断增加，并且所述对应的信标信号的强度与从先前访问路由器发送来的信标信号的强度的比值超过预定值，那么新访问路由器预测单元将发送所述强度增加的信标信号的访问路由器预设为新访问路由器。

7.如权利要求5所述的装置，其中预处理单元向先前访问路由器发送用于新访问路由器的标头信息的请求，接收来自先前访问路由器的新访问路由器标头信息，并将接收到的新访问路由器标头信息存储在新访问路由器信息存储单元中。

8.如权利要求7所述的装置，其中绑定更新处理单元使用移动节点的介质访问控制信息和存储在新访问路由器信息存储单元中的新访问路由器标头信息来建立转交地址，使用建立的转交地址向新访问路由器发送绑定更新消息，并且接收来自新访问路由器的绑定确认消息。

9.一种计算机可读记录媒质，其上记录有能实现切换方法的程序，所述切换方法包括：

a)扫描由邻近的访问路由器发送给移动节点的信标信号；

b)根据信标扫描结果预测新访问路由器；

c)在链路层的L2触发出现之前，获得预测的有关新访问路由器的信息；和

d)当链路层的L2触发出现时，使用预测的新访问路由器的信息来实现绑定更新。

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