CN1555662A - 在移动节点(M N)和对应节点(C N)间的第一和第二基于 I P特别是基于移动 I P v 6的通信路径之间实施面向服务质量的越区切换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在移动节点(MN)和对应节点(CN)之间的第一和第二基于IP特别是基于移动IPv6的通信路径之间实施面向QoS越区切换的方法，其中，第二通信路径属于多条移动节点可访问的通信路径，这些通信路径具有一个或多个中间机制，该方法包括至少下列步骤：a.从多条移动节点可访问的通信路径中选择一通信路径作为第二通信路径，b.在该移动节点产生一消息(BU)，该消息至少包含一个在所选通信路径上分配给该移动节点的IP地址和关于所选通信路径的最低服务质量要求(QoS)，c.沿移动节点和对应节点之间所选的通信路径发送该消息，d.通过在所选通信路径上该消息依次经过的各个中间机制和/或通过对应节点，检查并在必要时保证至少可满足最低服务质量要求，其中，该消息包含对从移动节点至对应节点和/或反向的通信的最低服务质量要求，以及当至少满足该最低服务质量要求时，在第一通信路径和选作的第二通信路径之间自动地进行越区切换，或者当没有至少满足该最低服务质量要求时，终止该消息并在中间机制和/或对应节点中产生报告，将其发送给该移动节点，然后，从多条移动节点可访问的通信路径中选出另一通信路径作为第二通信路径并重复该方法。

Description

在移动节点(MN)和对应节点(CN)间的 第一和第二基于IP特别是基于移动IPv6的 通信路径之间实施面向服务质量的越区切换的方法
技术领域
本发明涉及一种在移动节点(MN)和对应节点(Correspondent Node)(CN)间的第一和第二基于IP特别是基于移动IPv6的通信路径之间实施面向QoS的越区切换的方法。
背景技术
随着对基于IPv6网络的不同接入技术的出现，对该网络提出了越来越强烈的要求，就是在移动网络系统中也能保证一定的服务质量(QoS)。当移动节点至基于IPv6的网络的接入点(point of attachment)改变时，移动IPv6保证了数据分组至移动节点(MN)的正确转发(路由)。这例如在“D.Johnson and C.Perkins，Mobility Support in IPv6，Internet Draft，draft-ietf-mobileip-ipv6-13.txt，work-in-progress，Nov.2000”中有说明。此外，也有必要在通过移动节点变换接入点时，对应于待传输的数据分组保证足够的服务质量(QoS)，使得借助移动IPv6也可以支持QoS敏感的IP业务。
在H.Chaskar和R.Koodli的文章“Framework for QoS Support in MobileIPv6”，Internet Draft，draft-chaskar-mobileip-qos-01，work-in-progress，Mar.2001中引入一种基于IPv6的选项，即所谓的“QoS对象选项”。该QoS对象包含关于对服务质量的要求的信息，为了保证满足要求的服务，在移动节点和相应的对应节点之间的通信路径应该满足这些服务质量要求。一个这种QoS对象作为所谓的“逐跳(hop-by-hop)”选项封装在IPv6数据分组中，这些数据分组可以另外包含所谓的结合更新(Binding Update)(BU)以及结合确认(Binding Acknowledgement)(BA)头选项(Header-Option)(简称为结合更新消息以及结合确认消息)。例如，如果移动节点的位置改变使其IP地址也可能改变，则从该移动节点向一个相应的网络节点(例如一个对应节点)发送一结合更新消息，以便告知其该移动节点的新IP地址。结合确认消息(BA消息)可以说是对结合更新消息(BU消息)的回答，并且多数情况下包含关于新的IP地址由对应节点认可的信息。这种对新IP地址的认可和由此对该新地址的使用，在本发明的范围内称为越区切换，其一般通过沿另一路由或者沿另一路径传递分组来产生作用。在常规的移动IPv6中，一条结合更新消息通过从移动节点至相应的对应节点的整个路径。但是，这不具有一般的意义，因为绝大多数的越区切换都是局部的，即移动节点仅从一个基站切换到相邻的基站。局部性的结果是，旧的和新的路由或路径，即在越区切换之前和之后的路由或路径，差别极小，并且只是在该移动节点附近有差异。出于这种考虑建立了“分层登记”的概念。因此，不是将BU消息分别发送到对应节点(CN)，而是在网络中设立中间机制(Zwischeninstanz)，即所谓的移动定位点(Mobility Anchor Point，MAP)，其同样可以进行越区切换。这样，数据从CN通过MAP流动到MN或者相反。于是，只需将BU消息发送至MAP而不再发送至CN本身，只要MAP可以提供旧的和新的IP地址。如果MAP做不到这点，则必须将BU消息沿CN方向继续传递并确定一个新的MAP。为了降低这种与可能远距离的MAP通信的频度，可以引入MAP的进一步分层，这些分层分别基于相同的基本原则，即，将数据从移动节点逐次地通过在分层中相互衔接的MAP引导至CN或者相反。在这种意义上称为分层登记，因为发送信号的消息在这种MAP的分层中仅仅需要一直传递到遇到一个MAP，该MAP既覆盖了MN的旧IP地址又覆盖了MN的新IP地址。这里，在边界情况下也必须接触到CN。
Chaskar的QoS对象的概念尤其在分层登记中允许一条极好的路径，来处理对服务质量的要求。在这种情况下，结合更新消息仅传递到旧的和新的通信路径相互偏离之处的网络节点。仅至该网络节点可以产生关于服务质量的变化，即相对于旧通信路径提供的QoS。因为多数所谓的越区切换，即伴随着其IP地址变化的移动节点的多数位置变换是局部的，所以这是最有效率的措施。然后，必要时从该网络节点发出对应的结合确认消息。如果此时一个由Chaskar引入的QoS对象作为所谓的逐跳选项捆绑在该消息中，则意味着，相应的结合更新消息在从移动节点通过网络系统直到旧的和新的通信路径交汇处的网络节点的通道上、在经过多个网络节点过程中，在带有QoS或者负责提供对应的QoS资源的单个的节点中，触发对所要求的资源的提供。但是，Chaskar尤其没有说明，在没有足够资源的情况下会发生什么。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，借助于该方法可以尽可能快地识别，所选择的至对应节点的通信路径对于服务质量要求是否是恰当的，或者是否必须寻找另一条至相应的对应节点的通信路径。在此，旧的通信路径和新的通信路径之间的越区切换应该仅在沿新的通信路径可以满足并保留服务质量要求的情况下发生，其中，明确地包含了最佳努力的服务质量要求的可能性。
按照本发明，提供了一种用于在移动节点(MN)和对应节点(CN)之间的第一和第二基于IP、特别是基于移动IPv6的通信路径之间实施面向QoS的越区切换的方法，其中，所述第二通信路径属于移动节点可以访问的多条通信路径，这些通信路径具有零个、一个或多个中间机制，该方法包括至少下列步骤：
a.从该移动节点可以访问的多条通信路径中选择一条通信路径作为第二通信路径，
b.通过该移动节点产生一消息(BU)，该消息至少包含一个依据所选择的通信路径分配给该移动节点的IP地址和关于所选择通信路径的最低服务质量要求(QoS)，
c.通过在所选通信路径上该消息依次经过的各个中间机制和/或通过对应节点，检查并在必要时保证至少可以满足该最低服务质量要求，
其中，该消息包含了对从移动节点至对应节点和/或反向的通信的最低服务质量要求，以及
当至少满足了该最低服务质量要求时，则在第一通信路径和选择作为第二通信路径的通信路径之间自动地进行越区切换，或者
当没有至少满足该最低服务质量要求时，则终止该消息并在一个中间机制和/或对应节点中产生一个报告，并将其发送给该移动节点。
在此，步骤b中的消息不必在移动节点中产生，而是通过该节点产生。即，该移动节点至少启动该消息的建立。例如，移动节点可以委托一个基站或者其控制器，允许该BU依次通过位于所选择的通信路径上的中间机制。第一通信路径和选择作为第二通信路径的通信路径分别对应于一个基站。例如，可以出现下列情况：
值得希望的是，节省在移动节点和基站之间的连接上的空中接口的资源。因此，移动节点在被选择作为第二通信路径上向基站发送没有QoS对象的BU，而该BU指明，从第一通信路径的基站取得最低服务质量要求。
在另一种情况下，移动节点还没有与被选择作为第二通信路径上的基站的建立连接，而是仅识别其标识。因此，该移动节点指示第一通信路径的基站，给被选择作为第二通信路径的基站下指示，发送一相应的BU。
与由Chaskar建议的QoS对象选项相反，这里，在检查服务质量要求满足情况之后，要么丢弃结合更新消息(BU)并产生一个报告，该报告通知移动节点，不能满足服务质量要求，这在下面称为负结合确认消息(BA)，或者当可以满足服务质量要求时，转发该结合更新消息。Chaskar则没有规定，在没有足够资源以满足服务质量要求的情况下会出现什么情况。按照本发明的方法，移动节点借助负结合确认消息了解到这种状况。然后，或者将最低服务质量要求对应于在所选通信路径上现有的服务质量降低，并使用同一选择作为第二通信路径的通信路径再次执行按照本发明的方法，或者选择另一条通信路径作为第二通信路径然后重复该方法，或者在一个等待时间之后重复按照本发明的方法。选择这些可能性中的哪个取决于实现形式，以及例如可以依据与第一通信路径上基站的连接还能保持多久来确定。
此外，可以将对于在移动节点和对应节点之间的“上行”业务和“下行”业务的服务质量要求同时利用结合更新消息发送。就这点而言可以尽快地保证以及可以确定，对于从移动节点到对应节点(“上行”业务)的通信和对于从对应节点到移动节点(“下行”业务)的通信的通信路径是否满足相应的服务质量要求。但是，也存在这样的可能性，即利用结合确认消息发送“下行”业务。
只有当沿着新的通信路径的所有参与的中间机制、即所有具有QoS保证的单元可以提供满足服务质量要求所要求的资源时，才进行越区切换。否则旧的QoS可靠的通信路径将继续存在并被继续利用，而移动节点通过该报告或者负结合确认消息，可以通过其它基站寻找并建立其它通信路径。
优选地，在所述步骤b中产生的消息包含一个介于从最低服务质量要求至所希望的服务质量要求的服务质量要求范围。这意味着，除了必须满足的最低服务质量要求(以便可以在移动节点和对应节点之间进行对应的通信)之外，还提出这样的服务质量要求，它们可以实现移动节点和对应节点之间充分的直到最佳的通信。作为附加的选项，最低服务质量要求也可以是最佳努力服务。这尤其对于这样的情况是有意义的，即，一个MN，例如由于其移动仅可以与一个其它的基站建立联系，或者等待与第一通信路径的基站的连接不久将脱离。
这里，在检验现有QoS资源时首先检验，是否可以满足实现最佳通信的所希望的服务质量要求。如果是这样，在仅简单地转发结合更新消息。如果所希望的服务质量要求不能满足，则检验哪些服务质量要求刚好可以满足。然后将它们填入QoS对象，并可以在必要时改写所希望的服务质量要求。如果至少满足了最低服务质量要求，则转发该消息，并通过在还可以支配的资源的范围内保留对应的资源来保证满足最低服务质量要求或者必要时的更高的要求。
在本发明方法一个优选实施方式中，在进行越区切换时，在中间机制和/或对应节点中产生关于可以满足何种服务质量要求的描述的报告，并同时或者在执行该越区切换之后发送给移动节点，从而告知其将按照何种质量实现其与对应节点之间的通信。这意味着，该移动节点通过结合确认消息了解到最后保留的服务质量，该结合确认消息本身又提供了信息，即其可以包含不是用于检验目的的QoS对象。
检验满足服务质量要求的中间机制优选地是具有QoS保证的网络单元。这里，可以是移动定位点(MAP)，也可以是路由器或者基站或者其控制器，它们沿所考虑的通信路径设置，向对应节点方向发送的结合更新消息经过它们。并不是所有这些中间机制都可以同时产生应该发送给移动节点的相应报告，以便告知移动节点，哪些服务质量要求可以被满足和/或最低服务质量要求不能得到满足。优选地，结合更新消息由一个这种类型的中间机制(如路由器)利用相应的注释转发，该中间机制尽管可以确定服务质量要求能否被满足，但不能停止该消息和产生并发送相应的报告。然后，由于该注释在下一个可能的、位于所选择通信路径上的中间机制(其本身不必具有QoS保证)，在最低服务质量要求也不能满足的情况下，停止结合更新消息，产生一个相应的报告，并发送到该移动节点。
Chaskar引入的QoS对象涉及的是一个逐跳头选项，该选项必须为每个节点所注意到。而在本发明中，在一定的条件下也可以选择一个所谓的目的头选项，该选项仅须为收件者所注意到，例如如果所有中间机制都是MAP，则是如此，因为经过的分组分别向其寻址。
本发明相对于例如RSVP等公知措施的优点的事实在于，在移动节点改变了其位置并因此其IP地址也可能改变的情况下，对沿移动节点和对应节点之间的新通信路径的资源可支配性，可以利用最少的开销进行检查并必要时进行保证，因为相应的服务质量要求是利用另一消息，即结合更新消息(BU)进行耦合和发送，而不是利用一个单独的协议发送。此外，由此可对必要的资源的可支配性非常迅速地检查和保证。支持RSVP的方案需要两个RTT，即两个所谓的“往返时间”而不是只是一个RTT；此外，RSVP与所述的分层方法的共同作用是不可靠的。与Chaskar的方法相比，首先作为优点可提及的是，按照本发明的方法可以按资源的可支配性有条件地进行越区切换，以及BA消息的相应扩展。按照本发明的方法可以与各种QoS机制共同作用而实现，特别是与DiffServ，IntServ和MPLS。另外，如果移动节点的服务质量要求可能不会满足，则立刻通知移动节点。这按照本发明通过在沿所选择的通信路径经过的中间机制中和/或由对应节点产生一个对应报告，该报告在本发明的范围内称为负结合确认消息。同时，当不能至少满足最低服务质量要求时，按照本发明，将停止并丢弃结合更新消息。由此，为移动节点提供了这样的可能性，即寻找另一通信路径并在那里再次检验现有QoS资源的可支配性。
此外，本发明涉及一种在移动节点和对应节点之间的基于IP特别是基于移动IPv6的通信路径上的中间机制，特别是网络单元，其中，该中间机制可以作为在本发明意义下的中间机制使用。这种网络单元可以例如是路由器，基站，基站控制器或者移动定位点。
附图说明
本发明的其它优点结合下面附图说明。图中，
图1示意地示出了按照本发明方法的一个实施方式，
图2示意地示出了按照本发明方法的另一个实施方式。
具体实施方式
在图1中示出一种情况，其中，移动节点1改变其在移动网络中的位置并因此必须向另一基站2登记。其中，移动节点1还得到一个新的IP地址，所有发给该节点的(例如由对应节点3通过因特网4)信息必须发送到该IP地址。移动节点1此时必须选择一个新的通信路径B，该路径与旧的通信路径A的区别在于，它在至对应节点3的路径上经过另外的节点。当移动节点1的IP地址改变时，尽管移动IPv6可以保证数据分组正确地转发(路由)到该移动节点1，但是不能保证足够的服务质量(QoS)。为了能够达到希望的服务质量要求，或者至少保证最低服务质量要求，移动节点1产生一消息BU，该消息至少包含新分配给移动节点1的IP地址和对应的服务质量要求(QoS)。该消息BU从移动节点1沿新的通信路径B依次从一个节点传递至下一个节点。那些与移动性和服务质量要求可靠性无关的节点，仅简单地转发该消息BU。而那些对于服务质量要求可靠性起作用或者表示MAP的节点，则在本发明范围内被称为中间机制。通常、也是优选地，MAP也对服务质量起作用，但是这并不是必须的。但尽管不是必须的，首先一般对应的基站属于这样。据此，移动节点1首先向分配给它的基站2发送消息BU。然后，在基站2中检查，是否可以满足所希望的服务质量要求或者最低服务质量要求。只有在满足的情况下，才将消息BU向下一个中间机制，例如移动定位点5传递。在移动定位点5，作为在通信路径B上的其它中间机制再次进行对服务质量要求满足的检查。这里的过程完全如同在基站2中已经描述的。通信路径B上最后的中间机制6表示了这样的节点，即，旧的通信路径A和新的通信路径B在此汇合。在通信路径A和B的重合部分C上不再检查服务质量，该部分C是完全透明的。对服务质量要求的满足通过对通信路径A进行的验证已经得到了保证。这种分层的措施是极其有效的，并且可以极大地节省时间。在最后中间机制6中(这里是一个移动定位点)再次检查对服务质量要求的满足并对应地进行保证。如这里表示的，中间机制6向移动节点1发送一个最后的消息BA，该消息具有对可以满足何种服务质量要求或者至少可以满足最低服务质量要求的描述。由此，进行实际的从旧通信路径A到新通信路径B的越区切换，也就是说，越区切换与这样的条件结合，即在新通信路径B上有足够的服务质量资源的可支配性。MAP6改变本地路由内容或者本地通信路径的内容，并立刻使用MN1的新IP地址以代替旧的。
图2示出了按照本发明方法的另一种过程。这里，移动节点1也包括一个新的IP地址，并试图为该地址建立一条保证QoS的通信路径，作为不同于旧通信路径A的选择。为此，它再次首先向对于其可用的基站2发送一条消息BU。基站2检查该服务质量要求，保证对应的资源并将消息BU转发至下一个中间机制，这里是移动定位点(MAP)5。该中间机制在对服务质量要求的检查中确定，其不能提供对应的资源。然后，该中间机制通过基站2向移动节点1发回一个负消息(负BA消息)。不进行从通信路径A至新的通信路径B的越区切换。相反，移动节点1尝试另一条新的通信路径D。其又向对应的基站7发送具有相应服务质量要求的消息BU。该消息BU又按照进行的检查和相应的资源的保证一直传递到一个不能满足服务质量要求的中间机制为止，或者一直传递到一个在其上新的通信路径D和旧的通信路径A交叉的中间机制。在图中的情形中示出了后者。两个通信路径在移动定位点8上交叉。直到对应节点3的剩余路径E对两个通信路径A和D相同，由此保证了可以满足对应的服务质量要求。就此而言，不再在该剩余路径E上针对服务质量进行检查。如这里示出的，移动定位点8可以同基站7一样满足服务质量要求。然后，移动定位点8通过基站7向移动节点1送出一个消息BA，该消息具有对可以满足服务质量要求的正面描述。由此，在MAP8中进行了在旧的通信路径A和新的通信路径D之间的越区切换。

Claims (6)

1.一种用于在移动节点(MN)和对应节点(CN)之间的第一和第二基于IP、特别是基于移动IPv6的通信路径之间实施面向QoS的越区切换的方法，其中，所述第二通信路径属于移动节点可以访问的多条通信路径，这些通信路径具有零个、一个或多个中间机制，该方法包括至少下列步骤：
a.从该移动节点可以访问的多条通信路径中选择一条通信路径作为第二通信路径，
b.通过该移动节点产生一消息(BU)，该消息至少包含一个依据所选择的通信路径分配给该移动节点的IP地址和关于所选择通信路径的最低服务质量要求(QoS)，
c.通过在所选通信路径上该消息依次经过的各个中间机制和/或通过对应节点，检查并在必要时保证至少可以满足该最低服务质量要求，
其特征在于，
该消息包含了对从移动节点至对应节点和/或反向的通信的最低服务质量要求，以及
当至少满足了该最低服务质量要求时，则在第一通信路径和选择作为第二通信路径的通信路径之间自动地进行越区切换，或者
当没有至少满足该最低服务质量要求时，则终止该消息并在一个中间机制和/或对应节点中产生一个报告，并将其发送给该移动节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中产生的所述消息包含一个介于从最低服务质量要求至所希望的服务质量要求的服务质量要求范围。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进行越区切换时，在中间机制和/或对应节点中产生关于可以满足何种服务质量要求的描述的报告，并同时或者在执行该越区切换之后发送给所述移动节点。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述中间机制是网络单元，特别是路由器、基站、控制器或移动定位点(MAP)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当没有至少满足最低服务质量要求时，或者当在至少满足最低服务质量要求的条件下进行了越区切换时，则通过在与分层的移动IP组合中的下一个合适的中间机制将在所述步骤b中产生的消息尽快地终止，产生一个报告并发送给所述移动节点。
6.一种中间机制、特别是网络单元，其位于在移动节点和对应节点之间的基于IP特别是基于移动IPv6的通信路径上，其特征在于，所述中间机制是可以作为按照权利要求1至5中任一项所述的方法的意义下使用的中间机制。
CNB018234674A 2001-07-10 2001-07-10 在移动节点(MN)和对应节点(CN)间的第一和第二基于IP特别是基于移动IPv6的通信路径之间实施面向服务质量的越区切换的方法 Expired - Fee Related CN100375567C (zh)

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