CN1816015A - 通信系统、移动终端、中继装置以及传送路由学习方法 - Google Patents

通信系统、移动终端、中继装置以及传送路由学习方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种通信系统，其具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、在所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和中继装置之间进行数据的中继的层2交换机，其中，该通信系统包括路由信息通知部，该路由信息通知部在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发往所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。

Description

通信系统、移动终端、中继装置以及传送路由学习方法
相关技术的交叉引用
本申请基于先前在2005年2月1日递交的日本专利申请No.P2005-025566并享受其优先权的好处；其全部内容被收容于本申请中，以资参考。
技术领域
本发明涉及一种通信系统、移动终端、中继装置以及传送路由学习方法。
背景技术
在基于因特网协议(IP)(例如，参照J.Postel，“Internet Protocol，”RequestFor Comments 791，September，1981.)的因特网中，路由器将网络分割为多个子网络。在同一子网络内，根据以太网(注册商标)(例如，参照“LAN/MANCSMA/CD Access Method，”IEEE 802.3，March，2002。)代表的层2协议进行数据帧的传送。同一子网络内的网络收容位于子网络的边界的路由器和多个主机，由在路由器和主机之间进行数据帧传送的层2交换机、集线器、与层2交换机或集线器相连接和任意对象进行通信的主机构成。使用层2地址进行子网络内的数据帧的传送。作为具有代表性的层2地址，有MAC地址(例如参照“LAN/MAN CSMA/CD Access Method，”IEEE 802.3，March，2002。)。路由器在对发送给位于子网络内的主机的分组进行发送时，参照分组的目的地IP地址，使用邻居发现协议(例如，参照T.Narten，et al.，“Neighbor Discoveryfor IP version 6(IPv6)，”Request For Comments 2461，December，1998。)来求出目的地主机的MAC地址。在解析目的地MAC地址之后，路由器生成将层2的目的地地址作为目的地主机的MAC地址，将发送源作为路由器的MAC地址的数据帧，并传送给子网络内。如图1所示，在由任意的端口接收到数据帧时，复制数据帧，由已接收到的端口以外的所有端口发送数据帧。由此，集线器在有剩余地消耗子网络内的频带的同时，有时在集线器中发生数据的碰撞。
另一方面，如图2所示，层2交换机具有注册了MAC地址和传送目的端口的映象的网桥传送表(BFT)。层2交换机在由任意的端口接收到数据帧时，参照数据帧的目的地MAC地址，检索在BFT中是否注册了目的地MAC地址。在已被注册的情况下，将数据帧由已注册在BFT中的端口发送。由此，层2交换机与集线器相比，能够有效地利用子网络内的频带，防止数据的碰撞。层2交换机的BFT在由任意的端口接收到数据帧时，注册接收到的数据帧的发送源MAC地址以及接收端口。在发送源MAC地址未被注册在BFT中的情况下，新在BFT中进行注册，虽然已经注册了发送源地址，但在接收到数据帧的端口和已注册在BFT中的端口不一样的情况下，将已注册在BFT中的端口变更为接收到数据帧的端口。在已注册在BFT中的端口和数据帧接收端口一致的情况下，对称为老化时间(Ageing time)的表示注册信息的有效期的值进行更新。根据上述的方法，层2交换机生成并更新BFT。
层2的目的地地址解析在IPv4中使用地址解析协议(Address ResolutionProtocol：ARP)(例如参照D.C.Plummer，“Ethernet Address Resolution Protocol，”Request For Comments 826，November，1982.)。ARP将记载了想要进行地址解析的目的地IP地址的请求报文发送到广播地址。由此，存在留有剩余地消耗子网络内的频带的问题。作为IPv6的层2地址解析协议的邻居发现协议将请求地址解析的邻居请求报文(Neighbor Solicition message)传送给请求节点多播地址(Solicited node multicast address)，由此能够有效地利用子网络内的频带。但是，层2地址在BFT中未注册层2的多播地址(例如，MAC多播地址)时，层2交换机将发送给MAC多播地址的数据帧由所有的端口发送，因此实际上就会和广播的通信量相同。为了解决该问题，作为使层2交换机学习MAC多播的方法，具有MLD探听(例如，参照M.Christensen，“Considerations for IGMP and MLD Snooping Switches，”draft-left-magma-snoop-11.txt，May，2004。)。MLD选读主机发送的ICMP多播监听器报告报文(Multicast Listener Report message)(例如，参照R.Vida，“Multicast Listener Discovery Version2(MLDv2)for IPv6，”Request ForComments 3810，June，2004。)，在BFT中注册MAC多播地址。ICMP多播监听器报告报文在主机参加的多播组的MAC多播地址中设定数据帧的层2目的地址。由此，如图3所示，层2交换机在BFT中注册ICMP多播监听器报告报文的层2目的地址和接收到ICMP多播监听器报告报文的端口。通过MLD探听，层2交换机能够将MAC多播地址只发送给参加多播组的主机所连接的端口，因此能够有效利用频带。
这里，在如主机移动的情况下，需要与主机的移动目的地对应地更新层2交换机的BFT。例如，可以举出如下利用形态：在子网络内，可以将接入点(AP)与路由器或层2交换机进行连接，可以在无线环境下将移动主机(MH：Mobile Host)连接到因特网。AP在向MH提供无线链路的同时，与层2交换机一样地具有BFT，还具有数据帧的传送功能。在MH切换所连接的AP时，位于同一子网络内的AP和层2交换机需要变更切换了连接AP的MH的BFT的注册信息。作为无线LAN1的标准的IEEE 802.11定义了根据MH的移动，对AP以及层2交换机的BFT进行更新的方法作为IEEE 802.11f(例如参照“Inter Access Point Protocol，”IEEE 802.11f，July，2003。)。在IEEE802.11f中，定义了层2更新帧，在MH切换了所连接的AP时，将本帧发送到同一子网络内。如图4所示，接收到层2更新帧的AP以及层2交换机在BFT中注册接收到层2更新帧的发送源MAC地址(MH的MAC地址)以及层2更新帧的主机。
但是，层2更新帧能够使AP以及层2交换机学习的仅是MH的MAC单播地址，对于有效地更新BFT还有改善的余地。
另一方面，在通常起动主机时发送ICMP多播监听器报告。由此，没有定义为每次MH移动时进行发送。其中，也有根据MH的移动发送的安装，但仅是在层3移动时，即子网络发生了变化的情况下进行发送。因此，在切换了同一子网络内的AP的情况下不进行发送。在这种情况下，因特网上的任意通信对象(CN：Correspondent Node)在将MH作为目的地开始进行通信时由MH的最后一跳发送的层2地址解析用的邻居请求就会由AP以及层2交换机发送到错误的端口或由所有端口发送。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述课题而发明的，其目的在于提供一种通信系统、移动终端、中继装置以及传送路由学习方法，它能够根据MH的移动，通过学习MH的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址，有效地更新BFT。
本发明的一种通信系统，其具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和中继装置之间进行数据的中继的层2交换机，其中，该通信系统包括路由信息通知部，该路由信息通知部在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发往所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
本发明的一种移动终端，其配置在通信系统中，该通信系统具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和中继装置之间进行数据的中继的层2交换机。该移动终端包括路由信息通知部，其在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发往所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
本发明的一种中继装置，其配置在通信系统，该通信系统具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和中继装置之间进行数据的中继的层2交换机。该中继装置包括路由信息通知部，其在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发往所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
本发明的一种传送路由学习方法，其用于通信系统，该通信系统具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和中继装置之间进行数据的中继的层2交换机。该传送路由学习方法包括：在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发往所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息的步骤；所述中继装置和所述层2交换机根据所述路由信息更新所具有的BFT的步骤。
附图说明
图1是现有的通信系统的结构框图(其1)；
图2是现有的通信系统的结构框图(其2)；
图3是现有的通信系统的结构框图(其3)；
图4是现有的通信系统的结构框图(其4)；
图5是第1和第2实施例的通信系统的结构框图；
图6是第1实施例的MN的结构框图；
图7是表示第1实施例的传送路由学习方法的流程图；
图8是表示第1实施例的传送路由学习方法的顺序图；
图9是第2实施例的MN的结构框图；
图10是表示第2实施例的传送路由学习方法的流程图；
图11是表示第2实施例的传送路由学习方法的顺序图。
具体实施方式
第1实施例
(通信系统)
如图5所示，第1实施例中的通信系统100包括：移动终端(MN)1、提供向MN1的接入链路的中继装置(AP)2、从MN1的通信目的地终端(CN)7下一跳的路由器(AR)4、在AR4和AP2之间进行数据中继的层2交换机3、路由器(RT)6和归属代理(HA)5。
这里，所谓MN(Mobile Node)不局限于上述的移动主机，还包含设置在电车、飞机等移动物体内的移动路由器(MR：Mobile Router)。MR是为移动物体内的主机和向移动主机进行通信的中继点的设备，与移动物体内的主机和各自移动物体外的AP进行直接通信的情况相比，具有降低控制信号以及减小发送功率等效果。
第1实施例的通信系统100在MN1起动的情况下，以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接的情况下，发送ICMP多播监听器报告报文，使同一子网络内的AP2和层2交换机3同时学习发给MN1的分组的层2单播地址以及层2多播地址。在第1实施例中，作为层2单播地址以及层2多播地址，以MAC单播地址以及MAC多播地址为例进行说明。
如图6所示，第1实施例中的MN1包括处理装置10以及与AP2收发分组数据的收发信息部20。
处理装置10包括路由信息通知部11，其在MN1起动的情况下以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接的情况下，向MN1所属的子网络内的中继装置2以及层2交换机3通知包含发给MN1的分组的MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息。
AP2保存BFT，根据由MN1通知的包含MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息来更新BFT。
同样地，层2交换机3保存BFT，根据由MN1通知的包含MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息来更新BFT。
(传送路由学习方法)
下面，使用图7和图8对第1实施例的传送路由学习方法进行说明。
图7表示MN1的流程，图8表示作为MN1的移动控制方法，使用了移动IPv6(例如，参照“D.Johnson，el al.，‘Mobility Support IPv6，’Request ForComments 3775，June，2004。”)时的动作顺序的例子。
首先，在图7的步骤S101中，MN1在起动时进行周边小区搜索，对质量最高的AP2(图8的步骤S201)发送连接请求(Association Request)(图8的步骤S202)，并进行向AP的连接处理。
然后，在步骤S102，从AP2接收到连接响应(Association Response)的MN1(图8的步骤S203)在步骤S103，通过上行链路通知(Link up notification)向层3通知在层2的连接处理已结束(图8的步骤S204)，上述连接响应(Association Response)通知向AP2的连接处理结束。上行链路通知是层2和层3之间的信息交换报文(例如，参照“小林亮一、井上雅广、网岛一郎、梅田成规、‘IP基本移动通信系统的链路层通用的控制信息交换方式的探讨’、电子信息通信学会通信协会大会、2003年9月”)的一种，是向层3通知层2的连接处理结束，可以收发数据帧的报文。
另外，MN1切换连接目的地AP2时的处理也一样。MN1进行周边小区搜索，在对质量最高的AP2在层1级进行了切换处理之后发送重新连接请求(Reassociation Request)。由AP2接收到重新连接响应(ReassociationResponse)后的动作和起动时一样，发送上行链路通知(Link up notification)。
然后，在步骤S104，MN1在接收到上行链路通知时，生成IPv6链路本地地址、请求节点多播地址、和与请求节点多播地址对应的MAC多播地址。
然后，在步骤S105，在生成了上述地址之后，MN1的路由信息通知部向同一子网络内的AP2以及层2交换机3发送ICMP多播监听器报告报文(图8的步骤S205)，该ICMP多播监听器报告报文将目标多播地址设定为MN的请求节点多播地址，将IPv6目的地地址设定为MN的MLD-可多播地址(capable multicast address)，将IPv6源地址设定为MN的IPv6链路本地地址，将层2数据帧的目的地地址设定为与请求节点多播地址相对应的MAC多播地址，将层2数据帧的源地址设定为MN的MAC单播地址。
另外，MN1在发送ICMP多播监听器报告的同时，在步骤S106进行移动IPv6所定义的移动检测处理(图8的步骤S206(路由器请求)和步骤S207(路由器广告))以及向归属代理(HA)7的绑定注册处理(图8的步骤S208(绑定更新)和步骤S209(绑定确认))。
另一方面，在图8的步骤S205，接收到ICMP多播监听器报告的AP2以及层2交换机3通过MLD探听学习在本报文的层2帧目的地地址中所指定的MN1的MAC多播地址，并注册在BFT中。同样，通过交换机标准具有的学习功能，把在本报文的层2帧源地址中所指定的MN的MAC单播地址注册在BFT中。此时的BFT的状态例如如图5所示地被更新。
(作用及效果)
现有的方法是在MN连接AP时以及切换时只可以学习层2单播地址，只能在MN起动时学习MAC多播地址。因此，无法对应MN的移动准确地变更AP以及层2交换机的BFT。
根据第1实施例的通信系统100、MN1以及传送路由学习方法，在MN1起动时，以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接时，能够向MN1所属的子网络内的AP2以及层2交换机3通知包含发给MN的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。这样，对应MN1的移动，同时学习MN的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址，由此能够有效地更新BFT。
另外，数据链路层单播地址可以作为MAC单播地址，数据链路层多播地址可以作为MAC多播地址。
另外，利用ICMP多播监听器报告报文可以通知路由信息。通过使用ICMP多播监听器报告报文可以同时学习两种地址。
(第2实施例)
在第1实施例中，MN1具有路由信息通知部11，但是在第2实施例中，对AP2具有路由信息通知部的情况进行说明。
(通信系统)
如图5所示，第2实施例的通信系统100同第1实施例相同，具有：移动终端(MN)1、提供向MN1的接入链路的中继装置(AP)2、从MN1的通信目的地终端(CN)7下一跳的路由器(AR)4、在AR4和AP2之间进行数据中继的层2交换机3、路由器(RT)6和归属代理(HA)5。
在第2实施例中，在MN1起动时，以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接的情况下，AP2发送ICMP多播监听器报告报文，使同一子网络内的AP以及层2交换机同时学习MN的层2单播地址以及多播地址。在第2实施例中也和第1实施例相同，作为层2单播地址以及MAC多播地址，以MAC单播地址以及MAC多播地址为例进行说明。
如图9所示，第2实施例的AP2具有处理装置50以及和MN1以及层2交换机3收发分组数据的收发信息部60。
处理装置50具有归属移动节点路由信息通知部51，其在MN1起动时、以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接时，向MN1所属的子网络内的中继装置2以及层2交换机3通知包含发给MN1的分组的MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息。
另外，AP2保存BFT，根据由MN1通知的包含MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息，更新BFT。
同样，层2交换机3保存BFT，根据由MN1通知的包含MAC单播地址以及MAC多播地址的路由信息，更新BFT。
(传送路由学习方法)
下面，使用图10和图11对第2实施例中的传送路由学习方法进行说明。
图10表示第2实施例中的AP2的动作流程，图11表示作为MN1的动作控制方法使用移动IPv6时的动作顺序例。
首先，在图10的步骤S301，AP2在接收到来自MN1的连接请求(Association Request)或重新连接请求(Reassociation Request)(图11的步骤S402)时，进行发送源MN1的连接处理，在步骤S302，为了通知连接处理结束，将连接响应(Association Response)或重新连接响应(ReassociationResponse)发送到MN1(图11的步骤S403)。
AP2的归属移动节点路由信息通知部51在发送例了连接响应(Association Response)或重新连接响应(Reassociation Response)之后，在步骤S303，根据由连接请求(Association Request)或重新连接请求(Reassociation Request)通知的MN1的MAC单播地址，生成MN1的IPv6链路本地地址、请求节点多播地址和与请求节点多播地址对应的MAC多播地址。
然后，在步骤S304，在生成上述地址之后，归属移动节点路由信息通知部51将ICMP多播监听器报告报文发送到同一子网络内的AP2以及层2交换机3(图11的步骤S404)，该ICMP多播监听器报告报文将目标多播地址设定为MN的请求节点多播地址，将IPv6目的地地址设定为MN的MLD-可多播地址(capable multicast address)，将IPv6源地址设定为MN的IPv6链路本地地址，将层2数据帧的目的地地址设定为与请求节点多播地址相对应的MAC多播地址，将层2数据帧的源地址设定为MN的MAC单播地址。
另一方面，从AP2接收到连接响应(Association Response)的MN1通过上行链路通知(Link up notification)向层3通知在层2的连接处理已结束(图11的步骤S405)，上述连接响应(Association Response)通知向AP2的连接处理结束。
另外，MN1在发送ICMP多播监听器报告的同时，在步骤S106，进行移动IPv6所定义的移动检测处理(图11的步骤S406(路由器请求)和步骤S407(路由器广告))以及向归属代理(HA)7的绑定注册处理(图11的步骤S408(绑定更新)和步骤S409(绑定确认))。
另一方面，在图11的步骤S404，接收到ICMP多播监听器报告的AP2以及层2交换机3通过MLD探听学习在本报文的层2帧目的地地址中指定的MN1的MAC多播地址，并在BFT中进行注册。同样，通过交换机标准具有的学习功能，在BFT中注册在本报文的层2帧源地址中所指定的MN的MAC单播地址。此时的BFT的状态如图5所示地更新。
(作用及效果)
根据第2实施例的通信系统100、AP2以及传送路由学习方法，在MN1起动时以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接时，可以向MN1所属的子网络内的AP2以及层2交换机3通知包含发给MN的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。这样，根据MN1的移动，同时学习MN的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址，由此可以有效地更新BFT。
另外，数据链路层单播地址可以作为MAC单播地址，数据链路层多播地址可以作为MAC多播地址。
另外，使用ICMP多播监听器报告报文可以通知路由信息。通过使用ICMP多播监听器报告报文能够同时学习两种地址。
(其他实施例)
例如，在第1以及第2实施例中，对在MN1起动时以及MN1向MN1所属的子网络内的AP2切换连接时通知路由信息进行了说明，但是在MN1向与MN1所属的子网络不同的子网络内的AP2切换连接的情况下，也可以适用本发明。
其他的优点及改善对于熟悉本技术领域的人来说，是显而易见的。因此，本发明在其较广的方面不限于这里所示和说明的特定的细节和代表实施例。因此，可以进行各种修改而不脱离由所附权利要求及其等价物定义的一般发明概念的范围。

Claims (6)

1.一种通信系统，其具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、在从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和所述中继装置之间进行数据中继的层2交换机，其特征在于，
包括：路由信息通知部，其在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发给所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
所述数据链路层单播地址是MAC单播地址，所述数据链路层多播地址是MAC多播地址。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
所述路由信息通知部使用ICMP多播监听器报告报文通知所述路由信息。
4.一种移动终端，其被设置在具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、在从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和所述中继装置之间进行数据中继的层2交换机的通信系统中，其特征在于；
包括：路由信息通知部，其在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发给所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
5.一种中继装置，其被设置在具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、在从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和所述中继装置之间进行数据中继的层2交换机的通信系统中，其特征在于；
包括：路由信息通知部，其在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发给所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息。
6.一种传送路由学习方法，其是具有提供向移动终端的接入链路的中继装置、在从所述移动终端的通信目的地终端下一跳的路由器和所述中继装置之间进行数据中继的层2交换机的通信系统的传送路由学习方法，其特征在于；
包括：
在所述移动终端起动时以及所述移动终端切换连接时，向所述移动终端所属的子网络内的所述中继装置以及所述层2交换机通知包含发给所述移动终端的分组的数据链路层单播地址以及数据链路层多播地址的路由信息的步骤，
所述中继装置和所述层2交换机根据所述路由信息更新所具有的BFT的步骤。
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