CN1717109A - 用于移动ip的切换机制 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方法、移动节点、接入网以及计算机程序产品，用于激活移动节点在移动IP框架中的接入网之间的切换。本发明侧重于由移动节点发起的互联网服务的服务连续性。激活移动节点的切换取决于互联网服务所要求的QoS和由各种接入网提供的QoS。只有在新的接入网满足互联网服务的QoS要求时，才激活移动节点的切换。因此可以有效地消除服务中断。

Description

用于移动IP的切换机制

技术领域

本发明涉及移动IP领域，并且具体地但不局限于涉及用于移动IP的切换机制。

背景技术

在移动网络环境中，移动节点可以任意改变其网络连接点。移动互联网协议(IP)体系结构和协议旨在，当移动节点改变它的互联网连接时，保持IP会话的连续性。特别地，IP version 4(IPv4)假定节点的IP地址唯一地识别节点的互联网连接点。因此，为接收指定网络的数据包，节点必须定位于由它的IP地址指示的网络上。

移动IP，例如移动IPv4和移动IPv6，意图在于使节点能够从一个IP子网移动到另一个IP子网。通常，这种移动性适合于穿越同构网络，也适合于异构网络。例如，移动IP有利于节点从一个以太网段移动到另一个以太网段，其也允许节点从以太网段移动到无线LAN。移动节点可以包括计算设备，例如主机或路由器，用于改变其从一个网络或子网到另一个网络或子网的连接点。

因此，移动节点可以改变其位置而不用改变其IP地址。通过利用其长期的IP地址，移动节点可以在任何位置与其它互联网节点连续通信。

典型地，移动节点被给予这样一个关于归属网络的长期的IP地址。按与提供给固定主机的永久IP地址相同的方式来管理这个归属地址。当离开其归属网络时，移动节点与一个“转交地址(care-ofaddress)”相关联，以反映出移动节点的当前连接点。

移动IP体系结构的概念还引入了归属代理和外地代理。归属代理用作移动节点的归属网络上的路由器，在移动节点离开归属网络时，该归属代理将数据包隧道传送给移动节点。此外，归属代理维护移动节点的当前位置信息。

外地代理用作移动节点的拜访网络上的路由器，在移动节点注册的同时，外地代理向移动节点提供路由服务。特别地，外地代理把移动节点的归属代理通过隧道传送过来的数据包进行解隧道(de-tunnel)并传送到移动节点。关于移动IP的更多信息请参考(RFC 3220-IP mobility support for IPv4)，可从http：//www.ietf.org/rfc/rfc3220.txt下载获得。

无论何时移动节点需要连接到另一个IP子网而经受位置改变，都要保证IP服务的连续性。在移动IP的框架中，IP服务与IP连接性相关联。因此，IP服务连续性指的是移动节点对互联网的连续的物理连接。即使在移动节点从一个接入网切换到另一个接入网期间能够提供IP服务连续性，但是互联网服务可能是不连续的。互联网服务指的是提供给移动节点的服务。例如，各种不同的互联网服务指的是例如IP语音(VoIP)、电话、视频等服务。因此，IP服务连续性未必提供互联网服务的连续性。

一旦移动节点连接到新的子网，必须准备相应的新路由路径，以向相应的IP分组提供与沿旧路由路径所提供的类似的路由处理。特别地，当节点需要在新的子网中重建服务时，该过程与用于在旧的子网中初始建立服务的过程是相同的，时延敏感的实时业务会受到严重影响。这种移动IP的游牧式使用是相当令人不满意的并且决不适于移动IP的框架中的连续IP服务。

与重新在移动节点上建立互联网服务相比，上下文转移机制的概念旨在，在新的子网上快速重建互联网服务。这里，上下文表示互联网服务的当前状态的信息，该信息是必需的，以便在新的子网中重建服务，而不用重新与移动节点交换整个协议。该上下文作为在新的子网或新子网集合上重建特定服务的手段，能够从一个路由器或其它网络实体转移到另一个上。通常，上下文转移可以基于多种不同的服务，例如认证、授权和计费(AAA)，报头压缩(headercompression)以及服务质量(QoS)。关于上下文转移机制的更多信息请参考RFC 3374，可从http：//www.ietf.org/rfc/rfc3374.txt下载获得。

执行移动节点从旧的子网切换到新的子网的决策可以基于描述连接类型、用户优先权和信号强度的参数。通常，多种切换准则能与不同种类的切换机制相结合。例如，移动节点可以一直搜索提供互联网接入的可用的接入网。决策是否执行切换到所检索的接入网，即，使用所检索的接入网，很大程度上取决于切换策略。例如，策略可以指定将移动节点自动绑定到最近检索的接入网。或者，其它的策略可以建立潜在的接入网的列表，以及一些其它的可以依赖于信号强度准则。总之，切换机制指定一种用于执行移动节点从一个接入网切换到另一个接入网的切换策略，但该切换机制并没有明确标准化。

为了保证给定的互联网服务也在新的子网或接入网上，该新的子网必须至少满足与移动节点在旧的子网中的相同QoS。例如当移动节点连接到互联网服务并由此要求某种QoS时，执行切换到新的子网未必能保证新的子网也能提供所要求的QoS。

结果；当移动节点在子网间切换时，可能无法再保证互联网服务的QoS的连续性。例如，在商用移动IP网中，执行子网间切换的决策与互联网服务的QoS要求以及子网的QoS特性无关。

因此，本发明旨在提供一种改进的切换机制，用于移动节点在接入网或子网间的切换。

发明内容

本发明提供一种方法，该方法用于激活移动节点的切换，该移动节点借助于第一接入网连接到互联网服务。互联网服务要求典型地由第一接入网提供的QoS。激活切换的本发明方法包括以下步骤：接收至少第二接入网的QoS信息，比较所接收的QoS信息和互联网服务的QoS，以及如果第二接入网提供互联网服务所要求的QoS，则激活移动节点从第一接入网到第二接入网的切换。

以这种方式，核查(check)作为用于切换的候选接入网的第二接入网是否提供互联网服务所要求的满意QoS。激活切换的本发明方法有效地代表一种对切换机制的附加约束。因此，在执行切换之前，要得到所有的候选接入网的QoS信息，即，至少第二接入网的QoS信息，并且与互联网服务的QoS比较。从而，有效地避免把移动节点连接到不能提供所要求的QoS的接入网中。

通常，QoS准则为切换机制或切换策略提供一种附加准则。它未必是一种排他的切换准则，而是可以与其它任意的切换准则很好的结合，例如信号强度或成本相关准则。QoS准则能有效地用来避免不恰当的切换，但是即使满足QoS准则，它也不会强制切换。

响应QoS准则的失效，通常会阻止移动节点切换到另外的接入网，这与任何其它切换准则的数量和影响无关，即使该切换准则可能还会有助于切换策略。

根据本发明更为优选的实施方式，如果第二接入网不满足互联网服务的QoS要求，则禁止从第一接入网到第二接入网的切换。因此，从候选接入网得到的QoS信息用于评估对没有提供所要求的QoS的候选接入网的排除准则。

根据本发明更为优选的实施方式，该方法还包括将切换的禁止指示给移动节点的用户。因此，当没有至少第二接入网能够提供所要求的QoS时，不能执行移动节点从第一接入网到第二接入网的满意切换，并且因此不能激活。通过把不满足的信息指示给最终的用户，该用户就明白存在潜在的IP服务中断，并且可以自主地决定是否接受该不满意的QoS或停止移动以便留在第一接入网的覆盖区域中。

优选地，当至少第二接入网没有提供所要求的QoS时，用户可以否决切换的禁止。以这种方式，仍能够执行切换，其代价是互联网服务的质量和连续性。

根据本发明更为优选的实施方式，响应移动节点的请求，接收至少第二接入网的QoS信息。因此，移动节点开始搜索作为移动节点切换的候选者的接入网。接入网搜索可以主动执行或者被动执行。主动接入网搜索基于候选接入网的QoS信息的请求，该候选接入网位于移动节点的附近。这种请求可以基于频繁的原则或基于需求而由移动节点发出，例如当第一接入网的信号强度要下降到预定的阈值以下时。

此外，接入网搜索还可以基于候选接入网的被动式请求和通告。在这种情况下，候选接入网定期地发送关于它们的瞬时QoS的信息。关于互联网服务和所有候选接入网的QoS的信息典型地通过利用QoS分类来译码，例如3GPP QoS分类。以这种方式，与接入网的QoS相关的多个不同的参数能够由适当的分类来表示。

因此，通过交换和发送分类标识符，来代替分开地发送分类的所有参数，可以在各种不同的接入网和移动节点之间有效地交换QoS信息。关于3GPP QoS分类的更多信息请参考“3GPP TS 23.107 thirdgeneration partnership project；technical specification groupservices and system aspect quality of service(QoS)conceptand architecture(release 5)”，可在http：//www.3gpp.org/ftp/specs/archive/23-series/23.107/获得。

根据本发明更为优选的实施方式，可以借助于储存库(repository)来存储至少互联网服务的QoS。该储存库可以由移动节点或由任何一个接入网提供。该储存库至少用于存储互联网服务所要求的QoS的参数或者存储QoS分类的标识符。借助于存储互联网服务的QoS，可以容易地将互联网服务的QoS与候选接入网的QoS信息相比较。此外，该储存库还可以存储候选网络的QoS信息或候选网络的选择。

此外，该储存库还可以存储第一接入网的QoS信息，该第一接入网提供互联网服务到移动节点的连接。因此，该储存库代表一种有效的手段，用以提供互联网服务的相关QoS信息，以及用于提供候选接入网的QoS信息。优选地，存储在储存库中的数据基于定期原则进行更新，以便反映潜在的未来接入网的瞬时QoS状态。此外，借助于储存库及其定期更新，能有效地说明互联网服务关于其QoS要求的更改。

另一方面，本发明提供一种移动节点，用于借助于第一接入网连接到互联网服务。互联网服务典型地要求由第一接入网提供的QoS。移动节点包括，用于接收至少第二接入网的QoS信息的装置，用于比较QoS信息和互联网服务的QoS的装置，以及用于激活移动节点从第一接入网到第二接入网的切换的装置。只有至少第二接入网的QoS提供互联网服务所要求的QoS，激活切换的装置才适于激活切换。

根据本发明更为优选的实施方式，移动节点还包括储存库，用于存储至少互联网服务的QoS。优选地，位于移动节点中的储存库还适于存储至少第二接入网的QoS信息，例如候选接入网的QoS信息。以这种方式，接收QoS信息、比较QoS信息、切换激活可以完全由移动节点本身执行。

又一方面，本发明提供一种接入网，用于将移动节点连接到要求QoS的互联网服务。该接入网包括，用于接收至少第二接入网的QoS信息的装置，用于比较QoS信息和互联网服务的QoS的装置，以及如果至少第二接入网提供互联网服务所要求的QoS，则用于激活移动节点从第一接入网到第二接入网的切换的装置。

根据本发明更为优选的实施方式，接入网包括储存库，用于至少存储互联网服务的QoS。优选地，存储在接入网中的储存库还提供存储至少第二接入网即候选接入网的QoS信息。以这种方式，本发明的切换机制包括接收多个候选接入网的QoS信息，比较所接收的QoS信息与互联网服务的QoS，以及响应执行QoS核查，激活移动节点的切换，该切换机制可以完全借助于接入网执行，该接入网提供移动节点到互联网服务的连接。

又一方面，本发明提供一种计算机程序产品，用于激活移动节点的切换，该移动节点借助于第一接入网连接到互联网服务。互联网服务要求QoS，并且该计算机程序产品包括计算机程序装置，该装置适于：接收至少第二接入网的QoS信息，比较所接收的QoS信息与互联网服务的QoS，以及如果第二接入网的QoS提供互联网服务所要求的QoS，则激活移动节点从第一接入网到第二接入网的切换。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施方式，其中：

图1示出了借助于第一接入网连接到互联网服务的移动节点的框图，

图2说明了激活移动节点的切换的流程图，

图3示出了网络体系结构的框图，其中，用于QoS信息的储存库通过接入网提供。

具体实施方式

图1是示意框图，其中，移动节点100经由第一接入网104连接到互联网服务110。框图还说明了各种不同的接入网104、106、108，它们连接到互联网120并用作子网，它们的每一个都为移动节点100提供到互联网和互联网服务110的接入点。互联网服务110可以包括例如IP语音(VoIP)、电话、视频等的服务。取决于具体的服务类型，互联网服务110要求一定的服务质量(QoS)112。此外，每一个接入网104、106、108分别提供接入网特定QoS 114、116、118。接入网104、…108的QoS 114、…118可以不同并且可以基本偏离互联网服务110的QoS 112。

在框图1中，移动节点100经由接入网104连接到互联网服务110。该连接用实箭头说明。在这种情况下，保证接入网104的QoS 114满足用于连接互联网服务110。因此，QoS 114至少提供与QoS 112相同的服务等级。

接入网106、108示为可以提供移动节点100到互联网服务110的连接的候选接入网，如虚箭头所示。特别地，当移动节点100经受移动时，接入网104和移动节点之间的信号强度可能会下降到允许的阈值以下，因此会迫使移动节点切换到候选接入网106、108之一。

通过利用例如使用上下文转移的切换机制，可以执行移动节点从接入网104到其它任何一个接入网106、108的切换。此外，作为移动节点切换到新的接入网或子网的结果，移动节点100会接收新的转交地址。

为了保证互联网服务110的服务连续性，本发明方法核查候选接入网106、108的QoS 116、118是否满足用于将移动节点100连接到要求QoS 112的互联网服务110。因此，接入网106、108的QoS 116、118的信息用作切换机制的准则。因此，只有候选网络106、108的相应QoS 116、118满足互联网服务110的QoS 112所指定的QoS要求，才能激活移动节点从接入网104到任何其它接入网106、108的切换。

以这种方式，可以有效地避免连接到互联网服务110的移动节点100会经受切换到不能提供互联网服务110所要求的QoS的新子网。

移动节点100还包括储存库102，它适于存储互联网服务110的QoS 112的信息。优选地，通过QoS分类或对应的QoS分类标识符存储QoS 112。通过借助于移动节点100中的储存库102在本地存储互联网服务110的QoS 112的信息，移动节点100本身具有它当前连接的互联网服务110所要求的QoS。无论何时移动节点需要从接入网104切换到候选接入网106、108的任何一个，移动节点100都能够接收候选接入网106、108的QoS 116、118的信息。

然后，将优选以QoS分类或分类标识符的形式接收的QoS 116、118的信息，与所存储的互联网服务110的QoS 112相比较。借助于这种比较，充分地核查任一候选接入网106、108是否满足提供互联网服务110所要求的QoS 112。例如当接入网106的QoS 116与互联网服务110的QoS 112相匹配时，可以激活移动节点100从接入网104到接入网106的切换。然后通过利用已知的使用例如上下文转移的切换机制，可以执行该激活切换。

在另一种情况下，当接入网106、108中没有一个能够提供所要求的QoS 112时，在执行切换期间或切换之后就不能再保证互联网服务110的连续性。在这种情况下，移动节点100会指示由于没有可用的满意QoS而可能出现服务中断。因此，移动节点100的用户能够做出决策，是接受互联网服务110的这种中断还是停留在接入网104的覆盖区域内。至少，在可能出现服务中断之前，移动节点100的用户可以知道缺少QoS。优选地，移动节点包括相应的输入装置，以便处理用户的决策。

QoS 114、116、118的信息交换可以是基于移动节点100的请求或借助于频繁的通告或接入网104、106、108的请求而触发。优选地，QoS信息的请求基于动态原则执行。例如，当任何一个接入网104、…108的业务负载变化时，可以发送或通告QoS可用性所发生的变化。以这种方式，激活移动节点100的切换的方法能够有效地解决候选接入网或候选子网106、108的QoS可用性的动态变化。

此外，响应用户在移动节点100上发起互联网服务110，可以借助于储存库100来存储互联网服务110所要求的QoS 112。而且，在互联网服务110运行期间，可以将其QoS要求112的任何更改发送到移动节点100，以便于更新借助于储存库102所存储的QoS特定数据。

例如，当正连接到接入网104的移动节点100经受移动时，接入网106可能变得可用于提供指定QoS的给定的互联网服务。然后核查最近检索到的接入网106是否满足互联网服务的QoS。如果接入网106满足QoS准则，就基于其它附加的准则，例如基于成本的准则或参照信号强度的准则，确定执行从接入网104切换到接入网106的决策。

只要满足QoS准则，关于QoS方面的切换都是可以的，但是不一定强制执行该切换。例如，如果接入网106的使用关联较高的成本，移动节点就尽可能地使用接入网104，即，只要接入网104的信号强度足够。例如，当由于移动节点的移动不久会失去对接入网104的接入时，即，相关的信号强度将要下降到预定的阈值以下时，就可以执行到接入网106的切换。

图2示出了根据本发明方法激活移动节点100的切换的流程图。在第一个步骤200中，接收候选接入网的QoS的信息。该QoS信息可以借助于QoS分类和相应的标识符发送，以便使为了交换QoS信息所须传送的数据量减少到最低。这些QoS参数可以基于主动原则或被动原则发送。主动发送指的是基于请求发送QoS参数，而被动发送描述的情况是候选接入网的QoS参数基于频繁的原则或以连续的模式发送。

在接下来的步骤202中，比较第一候选接入网的QoS和发起的互联网服务所要求的QoS。比较可以指的是比较指定QoS的多个参数或比较QoS的特定分类。在之后的步骤204中，评估步骤202中执行的比较的结果。核查所选的候选接入网的QoS是否满足互联网服务的QoS要求。

如果候选接入网的QoS满足互联网服务，该方法将继续步骤208，其中，激活切换到所选的候选接入网。其后，可以通过使用例如上下文转移机制，执行移动节点到候选接入网的对应切换。

在另外一种情况下，如果候选接入网的QoS不满足互联网服务并且不能保证服务的连续性，该方法将继续步骤206。在步骤206中，核查另一个接入网是否可用于执行移动节点的切换。当在步骤206中另一个接入网可用时，该方法继续步骤210，其中，该接入网成为候选接入网，用于移动节点的潜在(potential)切换。因此，在步骤210中可用的接入网被选作候选接入网。其后，该方法返回步骤200，其中，接收最近所选的候选接入网的QoS信息。

如果在步骤206中没有其它的接入网可用以满足执行移动节点的切换，在步骤212中就禁止移动节点的切换。因此，在最后的步骤214中将这种禁止切换最终指示给用户。对于步骤212中的切换禁止的另一种可供选择的方式是，指示一种潜在的服务中断给最后节点的用户，而不必禁止切换。然后用户可以自主地决定是拒绝切换，还是以潜在的服务中断为代价执行切换或是停留在当前接入网的覆盖区域内。

此外，要指出的是图2的流程图中所说明的方法可以借助于移动节点或者借助于移动节点当前连接到的接入网来普遍地实现。

图3示出了经由接入网304连接到互联网服务310的移动节点300的框图。通常，除了借助于接入网304存储的图1的储存库102之外，框图3对应于框图1。图1的参考标号对应于图3的参考标号，并相差200。

图3中当移动节点300发起要求QoS 312的互联网服务310时，在位于接入网304中的储存库302中进行相应的登记，以提供移动节点300连接到互联网320并连接到特定互联网服务310。本发明方法把QoS准则结合到切换机制中，在此，是借助于接入网304执行该方法。例如当移动节点300需要切换到任何一个候选接入网306、308时，将接入网306、308相应的QoS信息发送到接入网304。在那里，将QoS 316、318的QoS参数与所存储的QoS 312相比较。只要QoS 316、318的任何一个满足了提供互联网服务310的服务连续性，就激活移动节点切换至相应的接入网306、308，并可以随后执行。

因此，本发明方法把QoS准则与用于移动IP的切换机制相结合，提高了切换机制的总体可靠性以及服务连续性。

标号列表

100  移动节点

102  储存库

104  接入网

106  接入网

108  接入网

110  互联网服务

112  服务质量(QoS)

114  服务质量

116  服务质量

118  服务质量

120  互联网

300  移动节点

302  储存库

304  接入网

306  接入网

308  接入网

310  互联网服务

312  服务质量

314  服务质量

316  服务质量

318  服务质量

320  互联网

Claims (10)

1.一种方法，激活借助于第一接入网(104)连接到互联网服务(110；310)的移动节点(100；300)的切换，所述互联网服务要求由所述第一接入网提供的服务质量(112；312)，所述方法包括以下步骤：

-接收至少第二接入网(106，108；306，308)的服务质量(116，118；316，318)信息，

-比较所述服务质量(116，118；316，318)信息和所述互联网服务的所述服务质量(112；312)，

-如果所述至少第二接入网提供所述互联网服务(110；310)所要求的服务质量(116，118；316，318)，则激活所述移动节点从所述第一接入网到所述第二接入网(106，108；306，308)的切换。

2.根据权利要求1的方法，还包括：如果所述第二接入网不满足所述互联网服务(110；310)的所述服务质量(112；312)要求，则禁止从所述第一接入网(104；304)切换到所述第二接入网(106，108；306，308)。

3.根据权利要求2的方法，还包括将切换禁止指示给所述移动节点(100；300)的用户。

4.根据权利要求1的方法，其中，响应所述移动节点(100；300)的请求，接收所述至少第二接入网的服务质量(116，118；316，318)信息。

5.根据权利要求1的方法，其中，借助于储存库(102；302)存储所述互联网服务(110；310)的所述服务质量(112；312)。

6.一种移动节点(100；300)，用于借助于第一接入网(104；304)连接到互联网服务(110；310)，所述互联网服务要求由所述第一接入网提供的服务质量(112；312)，所述移动节点包括：

-用于接收至少第二接入网(106，108；306，308)的服务质量(116，118；316，318)信息的装置，

-用于比较所述服务质量信息和所述互联网服务的所述服务质量的装置，

-如果所述至少第二接入网的所述服务质量提供所述互联网服务(110；310)所要求的服务质量，则激活所述移动节点(100；300)从所述第一接入网(104)到所述第二接入网(106，108；306，308)的切换的装置。

7.根据权利要求6的移动节点(100；300)，还包括储存库(102；302)，用于至少存储所述互联网服务(110；310)的所述服务质量(112；312)。

8.一种接入网(104；304)，用于将移动节点(100；300)连接到要求服务质量(112；312)的互联网服务(110；310)，所述接入网包括：

-用于接收至少第二接入网(106，108；306，308)的服务质量信息的装置，

-用于比较所述服务质量信息和所述互联网服务的所述服务质量的装置，

-用于在所述至少第二接入网提供所述互联网服务(110；310)所要求的服务质量的情况下，激活所述移动节点(100；300)从所述接入网(104；304)到所述第二接入网(106，108；306，308)的切换的装置。

9.根据权利要求8的接入网(104；304)，还包括储存库(102；302)，用于存储至少所述互联网服务(110；310)的所述服务质量(112；312)。

10.一种计算机程序产品，用于激活移动节点(100；300)的切换，该移动节点适于借助于第一接入网(104；304)连接到互联网服务，所述互联网服务(110；310)要求服务质量(112；312)，所述计算机程序产品包括计算机程序装置，该装置适于：

-接收至少第二接入网(106，108；306，308)的服务质量(116，118；316，318)信息，

-比较所述服务质量信息和所述互联网服务的所述服务质量，

-如果所述至少第二接入网的服务质量提供所述互联网服务(110；310)所要求的所述服务质量(112；312)，则激活所述移动节点(100；300)从所述第一接入网(104；304)到所述第二接入网(106，108；306，308)的切换。

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