一种无线分组网络中的移动切换方法

专利名称：一种无线分组网络中的移动切换方法
技术领域：
本发明涉及分组网络技术领域，特别涉及无线分组网络中的移动切换 方法。
背景技术：
随着网络技术的发展，下一代网络的宽带化、移动化、全IP化已经 成为共识。在对下一代网络的研究中，出现了众多的研究热点，其中的一 个热点是如何实现移动切换的实现。
众所周知，在OSI七层模型中， 一个完整的网络体系可以分为7层， 按照从上到下的顺序，分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、 数据链路层和物理层。其中的网络层对端到端的包传输进行了定义，数据 链路层定义了在单个链路上如何传输数据，而应用层则为应用程序提供了 一个面向网络的4妄口。在移动切换的实现过程中，如何在使用移动IPv6 进行网络层切换的基础上结合其他层的切换，从而实现有服务质量保证且 安全可靠的切换，已成为本领域技术人员广泛关注并试图解决的问题。
移动切换的一个重要方面是语音通信的移动切换，针对语音通信而设 计的移动切换信令的一个目标是保证服务质量，包括减少切换时延和丢包 率，另外一个目标就是确保无线接入分组网络中切换环境下语音通信的安 全、可靠，对其中的入网认证，安全，AAA消息进行控制和管理。现有 技术中相关的研究工作如下
1、移动IPv6协议
Internet工作组IETF( Internet Engineering Task Force )制定了移动IPv6 协议。移动IPv6协议解决了移动用户在IPv6网络中的漫游和切换问题。 由于在移动IPv6协议中的地址资源丰富，处于外地的移动节点可以分配 到一个完整的配置转交地址，无需外地代理实体。同时通过路由优化，移 动节点可以和通信对端不经家乡代理直接通信，避免了效率低下的三角路 由。但是移动IPv6协议在用户切换时产生的时延较长，会影响到切换时 的服务质量。关于移动IPv6协议的详细信息可见参考文献1: D. Johnson,
C.Perkins, J.Arkko, "Mobility Support in IPv6" ， IETFRFC3775。 2、快速移动IPv6协议
与移动IPv6协i义相比，快速移动IPv6协议采用三种4晉施减少切换时
延
1、 在移动节点切换前预先配置好新的转交地址，减少地址配置时延；
2、 在切换前获取目标小区信息，减少移动检测时延；
3、 建立新旧小区间的临时隧道，减少绑定更新时延。
快速移动IPv6协议中采用了预测机制，在移动节点进行切换时，移 动节点向当前的接入路由器申请周围的切换链路信息，由当前的接入路由 器回复相关消息，移动节点收到周围的切换链路信息后，自行配置一个新 的转交地址，并根据新的转交地址得到预测的新小区的接入路由器的地 址，当前接入路由器将数据包发送到预测的新小区的接入路由器进行緩 存，当移动节点切换完成后，新小区的接入路由器将緩存的数据包发送给 移动节点。
上述移动切换过程如果预测成功，可大大减少切换时延，但如预测失 败，则会造成数据大量丢失。此外，在上述移动切换过程中的自行配置地 址操作需要知道相邻小区的状况信息，而新的转交地址生成后，还需要进 行重复地址检测操作。因此，快速移动IPv6中的移动切换过程依然存在 时延较长的问题。关于快速移动IPv6协议的详细信息可见参考文献2: R.Koodli, "Fast Handovers for Mobile IPv6"，正TFRFC4068。
3、 移动环境下RSVP协议(MRSVP):
MRSVP是对RSVP的扩展来实现移动环境下的资源预留。MRSVP协 议要求预测主机未来可能到达的位置，MRSVP中引入了移动清单的概念， 移动清单中记录了移动节点最近可能访问的小区列表。当移动节点移动到 一个新小区后，根据当前位置更新移动清单，并把它发送给会话发送方和 清单中所有小区的移动代理，会话的发送方和这些小区的移动代理交互， 提前为本次通信预留资源，这种方案的缺点在于资源浪费比较大。关于 MRSVP协议的详细信息可见参考文献3: ANUP KUMAR TALUKDAR，
"MRSVP:A Resource Reservation Protocol for an Integrated Service Network With Mobile Host"。
4、 基于组播的RSVP:
该方案将每个移动节点用一个组播地址标识，所有移动节点发送、接
收RSVP消息和IP^L据包都通过组播方式进行，节点的移动可^L为组成员 的变动。该方案釆用了类似于MRSVP的预测机制，将移动主机下一步将 要访问的位置提前加入组播数中，提前预留资源。对于基于组播的RSVP 的详细信息可见参考文献4: W. Chen, L. Huang, et al. RSVP Mobility Support: A Signaling Protocol for Integrated Services Internet with Mobile Hosts[C], IEEE INFOCOM，2000。

发明内容
本发明的目的是克服现有的快速移动IPv6协议中时延较长的缺陷， 从而提供一种时延短，安全性与服务质量高的移动切换方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种无线分组网络中的移动切换方 法，包括以下步骤
步骤1 )、移动节点预测到即将发生切换事件后，预测将要进入的目标 小区，根据预测结果为移动节点申请目标接入路由器的标识号、IP地址和 新的转交地址，并由当前小区的接入路由器緩存发送到移动节点的数据
包；
步骤2)、移动节点得到新的转交地址后，移动节点的应用层判断移动 节点是否处于接通状态，如果是，在网络层完成与预测相关的切换操作， 用于下载移动节点的AAA消息并建立接入路由器之间的双向资源预留隧 道，否则，执行步骤6),等待链路层切换指示消息；
步骤3)、移动节点进行链路层的切换；
步骤4)、移动节点完成链路层切换后，触发网络层切换，并在网络层 检验切换预测的结杲是否正确，如果正确，执行下一步，否则重新申请配 置新的转交地址后再执行下一步；
步骤5)、移动节点实现与当前小区接入路由器间的绑定，建立当前小 区的接入路由器与移动节点间的双向临时隧道，并通过双向临时隧道将步 骤l)中所緩存的数据包发往移动节点；
步骤6)、移动节点的应用层收到切换指示消息后，在应用层判断移动 节点是否预测准确，并判断移动节点是否处于接通状态，如果预测准确且 处于接通状态，则在目标小区的接入路由器中进行注册更新，然后执行步 骤9);如果预测不准确且处于接通状态，则跳转到步骤7);如果移动节 点处于非接通状态则跳转到步骤8);
步骤7)、当移动节点处于接通状态，但前期预测不准确时，重新建立 当前小区的接入路由器与目标小区的接入路由器间的双向资源预留隧道， 并在目标小区的接入路由器的服务器中实现对移动节点的注册更新，然后 执行步骤9);
步骤8)、移动节点处于非接通状态，则在目标小区的接入路由器的服 务器上实现对移动节点的注册更新后结束操作；
步骤9)、移动节点进行路由优化操作，在路由优化后，将发送到移动 节点的数据通过优化后的路径进行传输。
上述技术方案中，所述的步骤1)具体包括以下实现步骤
步骤1-1 )、移动节点的链路层扫描并预测到移动节点即将发生切换事 件后，发送预切换指示以触发网络层；在所述的预切换指示中，指明了预 测目标小区的接入路由器的标识号；
步骤l-2)、移动节点的网络层收到预切换指示后，通知移动节点当前 所在小区的接入路由器；
步骤1 -3 )、当前小区的接入路由器向所述预测目标小区的接入路由器 发送消息，为移动节点申请所述目标小区的新的转交地址；
步骤l-4)、所述预测目标小区的接入路由器启动地址配置过程，为所 述的移动节点配置新的转交地址；
步骤1-5)、所述预测目标小区的接入路由器将配置好的新的转交地址 发送给当前小区的接入路由器；
步骤1-6)、当前小区的接入路由器将所述预测目标小区的接入路由器 的标识号、IP地址及新的转交地址发送给所述的移动节点；
步骤1-7)、当前小区的接入路由器緩存发送到移动节点的数据包。
上述技术方案中，在所述的步骤2)中，所述的与预测相关的切换操 作是指
步骤2-1 )、移动节点的应用层向所述预测目标小区的接入路由器的应 用层发送切换预测消息；所述切换预测消息包括移动节点的电话号码、当 前接入路由器的标识号以及业务流服务质量参数；
步骤2-2 )、所述预测目标小区的接入路由器向当前小区的接入路由器 请求下载移动节点的AAA消息；
步骤2-3 )、所述当前小区的接入路由器将移动节点的AAA消息通知 所述预测目标小区的接入路由器；
步骤2-4)、所述预测目标小区的接入路由器向所述移动节点发送身份 认证消息；
步骤2-5)、移动节点进行身份验证；
步骤2-6 )、所述预测目标小区的接入路由器提取切换预测消息中的业 务服务质量参数，建立到当前小区接入路由器的资源预留隧道；
步骤2-7)、建立当前小区接入路由器到预测目标小区接入路由器的资 源预留隧道；
步骤2-8)、与预测相关的切换操作完成。
建立所述的资源预留隧道时，首先由第一个接入路由器发送RSVP协 议中的PATH消息到第二个接入路由器，然后由第二个接入路由器回复 RSVP协议中的RESV消息，从而建立两个路由器之间的资源预留隧道。
上述技术方案中，在所述的步骤4)中，所述的重新申请配置新的转 交地址包括以下实现步骤
步骤4-l)、移动节点的链路层完成切换后，向网络层发送一个切换指 示以触发网络层切换，该指示消息中包含了所要切换到的目标小区的接入 路由器的标识号；
步骤4-2)、移动节点的网络层收到切换指示后，检查所要切换到的目 标小区接入路由器的标识号与所述预测目标小区接入路由器的标识号是 否一致，如果一致，表示预测成功，执行步骤5)，否则，预测失败，执行 下一步；
步骤4-3)、移动节点向所述目标小区的接入路由器申请新的转交地
址；
步骤4-4)、所述目标小区的接入路由器启动地址配置过程，为移动节 点配置新的转交地址；
步骤4-5 )、所述目标小区的接入路由器将配制好的新的转交地址发送 给移动节点。
上述技术方案中，所述的建立双向临时隧道包括以下步骤 步骤5-1 )、移动节点向目标小区的接入路由器发送包含绑定更新消息 的邻居通告消息；
步骤5-2 )、目标小区的接入路由器取出邻居通告消息中的绑定更新消 息，并发送到当前小区的接入路由器，所述绑定更新消息中包含了移动节 点的新旧转交地址；
步骤5-3)、当前小区的接入路由器收到绑定更新消息后，通知移动节 点绑定更新成功；
步骤5-4)、当前小区的接入路由器建立当前小区的接入路由器到移动 节点的双向临时隧道；
步骤5-5 )、当前小区的接入路由器通过双向临时隧道将緩存的数据包 发往移动节点。
上述技术方案中，在所述的步骤6)中，所述的注册更新操作具体包 括以下步骤
步骤6-1)移动节点在与预测相关的操作结束，并接收到链路层切换 指示后，向目标小区的接入路由器发送入网请求指示，通知目标小区的接 入路由器移动节点已经进入新的小区；
步骤6-2)、目标小区的接入路由器向注册服务器发送消息，以实现对 所述移动节点的注册更新；
步骤6-3)、注册服务器完成注册更新后，发送确认消息；
步骤6-4 )、注册服务器通知所述当前小区的接入路由器删除所述移动 节点的记录信息；
步骤6-5)、所述当前小区的接入路由器删除所述记录消息，并发送确 认消息。
上述技术方案中，在所述的步骤7)中，所述的重新建立当前小区的 接入路由器与目标小区的接入路由器间的双向资源预留隧道，并在目标小 区的接入路由器的服务器中实现对移动节点的注册更新具体包括以下步 骤
步骤7-1)、移动节点向所述目标小区的接入路由器发送入网请求消 息；该消息中包含电话号码，当前接入路由器的标识号以及业务流服务质 量参数；
步骤7-2 )、所述目标小区的接入路由器向当前小区的接入路由器请求
下载所述移动节点的AAA消息；
步骤7-3)、当前小区的接入路由器回复所述移动节点的AAA消息； 步骤7-4 )、当前小区的接入路由通知当前小区的接入路由器的服务器
删除移动节点的记录；
步骤7-5)、当前小区接入路由器的服务器删除所述移动节点的记录； 步骤7-6)、目标小区的接入路由器对移动节点的身份进行验证；
步骤7-7)、移动节点回复身份验证消息；
步骤7-8 )、目标小区的接入路由器提取所述入网请求消息中的业务服 务质量参数，建立当前小区的接入路由器到目标小区的接入路由器之间的 资源预留隧道；
步骤7-9 )、建立目标小区的接入路由器到当前小区的接入路由器之间 的资源预留隧道；
步骤7-10)、目标小区的接入路由器在注册服务器更新所述移动节点 的注册信息；
步骤7-11)当前小区的接入路由器删除所述移动节点的记录信息。 上述技术方案中，在所述的步骤8)中，所述的对移动节点的注册更 新包括以下步骤
步骤8-l)、所述移动节点向目标小区的接入路由器发送入网请求；所 述入网请求中包含移动节点的电话号码，当前小区的接入路由器的标识号 以及业务服务质量参数；
步骤8-2)、目标小区的接入路由器收到ENT—REQ后向当前接入路由 器发送AAAINFO一REQ;
步骤8-3)、当前小区的接入路由器收到AAAINFO一REQ回复 AAAINFO—REP;
步骤8-4)、当前小区的接入路由器通知当前小区的接入路由器的服务 器删除移动节点在当前小区的接入路由器上的记录；
步骤8-5)、当前小区的接入路由器的服务器删除所述移动节点的相关
记录；
步骤8-6)、目标小区的接入路由器对移动节点进行身份验证； 步骤8-7)、移动节点回复身份验证消息；
步骤8-8)、目标小区的接入路由器向注册服务器发送所述移动节点的 更新消息；
步骤8-9)、所述注册服务器对所述移动节点进行更新； 步骤8-10)、注册服务器通知当前小区的接入路由器删除所述移动节 点的记录；
步骤8-11 )、当前小区的接入路由器删除所述移动节点的记录。
上述技术方案中，所述的步骤9)具体包括以下步骤
步骤9-1 )、所述移动节点向通信对端发送RSVP协议中的PATH消息；
步骤9-2)、所述通信对端回复RSVP协议中的RESV消息，并向所述
移动节点发送PATH消息；
步骤9-3)、移动节点回复RESV消息给通信对端；
步骤9-4)、移动节点进行路由优化，向通信对端发送绑定更新消息；
步骤9-5)、移动节点收到绑定更新消息后，修改绑定链表，向移动节
点发送绑定更新确认消息；
步骤9-6)、通信对端将发往移动节点的数据重定向到优化路径上，数
据包使用路由优化后的资源预留路径进行通信。在本发明中，将链路层，
网络层，应用层切换相结合综合考虑； 本发明的优点在于
1 、本发明的移动切换方法根据预测的结果直接到目标小区的接入路 由器中寻找包括转交地址在内的相关信息，与现有技术相比无需知道其他 相邻小区的状态信息，减少了移动切换的时延；
2、 目标小区的接入路由器的转交地址通过有状态配置，不存在重复 地址检测的问题；
3、 本发明的移动切换方法将链路层的预测切换和应用层信令相结合， 减少了应用层信令交互带来的时延；
4、 本发明将链路层、网络层和应用层的移动切换相结合，降低了切 换的时延，保证了切换的安全性，提高了切换的服务质量。


以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中
图1为一个无线移动切换场景的示意图2为本发明的无线分组网络中的移动切换方法的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 在对本发明的方法进行说明之前，首先对本发明的应用场景进行说 明。图l是一个无线移动切换的示意图，在该图中，假设有两个无线局域 网，在一个无线局域网中有一个接入点API和一个接入路由器ARl,在 另一个无线局域网中有一个接入点AP2和一个接入路由器AR2，两个无 线局域网通过因特网实现数据通信。假设一个用户携带一个移动节点(如
移动电话)首先在第一个无线局域网中，通过接入点API连接到无线局域 网上，并通过与无线局域网相连的因特网与远程的通信对端进行数据通 信；随着用户的移动，用户携带的移动节点离开第一个无线局域网，并进 入第二个无线局域网的范围内。在这一过程中，要完成无线局域网间的移
动切换，鉴于移动切换过程的复杂性，在本实施例中，如图2所示，对这 一切换过程按步骤进行详细说明
步骤IO、移动节点预测到即将发生切换事件后，预测将要进入的目标 无线局域网，根据预测结果为移动节点申请目标接入路由器的标识号、IP 地址和新的转交地址(CoA),并由当前接入路由器緩存发送到移动节点的 数据包。本步骤的具体实现如下
步骤11、移动节点的链路层扫描并预测到移动节点即将发生切换事 件，发送预切换指示PreJHO.indication触发网络层，该指示消息中指明了 预测的目标接入路由器的标识号BS一ID;在本步骤中，假如移动节点预测 即将切换到第二个无线局域网中，则在指示消息中标明目标接入路由器 AR2的标识号。
步骤12、移动节点的网络层收到Pre—HO.indication后，封装RtSolPr 消息后发送给当前接入路由器；在图2中，由于当前的移动节点在第一个 无线局域网中，因此它的当前接入路由器为AR1。
步骤13、当前接入路由器AR1收到RtSolPr消息后，通过因特网向 目标接入路由器AR2发送ADDR—REQ消息，为移动节点申请目标小区的 新的转交地址CoA;
步骤14、目标接入路由器AR2收到ADDR一REQ消息后，与本地DHCP 服务器联系，启动地址配置过程，为移动节点配置新的CoA;
步骤15、目标接入路由器AR2将配置好的新的CoA通过ADDR—RSP 消息发送给当前接入路由器AR1;
步骤16、当前接入路由器AR1收到ADDR—RSP消息后，通过PrRtAdv 消息把NCoA发送给将要发生切换的移动节点，该消息中包含了目标接入 路由器的BS—ID、目标接入路由器的IP地址以及新的CoA地址。
步骤17、当前接入路由器AR1緩存发送到移动节点的数据包。在本 实施例中，假设用户通过因特网与远程的通信对端进行数据通信，因此， 当前接入路由器缓存远程通信对端发送到移动节点的数据包。
步骤20、移动节点得到新的CoA地址后，移动节点的应用层判断移
动节点是否处于接通状态，如果是，完成与预测相关的切换操作，否则，
执行步骤60,等待链路层切换指示消息HO.indication。
由于在非接通状态下，移动节点的应用层不需要做任何操作，网络层 也只需要执行筒单的没有预测的切换协议即可，因此，处于非接通状态是 不需要预测切换、分配地址的。
在本步骤中，与预测相关的切换操作包括向目标接入路由器发送AAA 消息，以及建立目标接入路由器和当前接入路由器间的双向资源预留隧 道，具体实现如下
步骤21、移动节点的应用层向目标接入路由器AR2的应用层发送切 换预测消息HO—IND，该消息中包含移动节点的电话号码、当前接入路由 器的标识号以及业务流服务质量参数等信息；其中的业务流服务质量参数 包括用来表示延时、带宽、抖动、突发长度等信息的参数。
步骤22、目标接入路由器AR2收到HO—IND后，向当前接入路由器 AR1发送AAAINFO—REQ，请求下载移动节点的AAA消息；本步骤中， 所述的AAA消息是指与认证、授权、计费相关的消息。
步骤23、当前接入路由器AR1收到AAAINFO_REQ后回复 AAAINFO—REP,将移动节点的AAA消息告知目标接入路由器AR2;
步骤24、目标接入路由器向移动节点发送IDEN_TEST进行身份认证；
步骤25、移动节点回复IDEN—RES确认身份验证；
步骤26、目标接入路由器AR2提取HO—IND消息中的QOS参数，发 送PATH消息给当前接入路由器ARl;
步骤27、当前接入路由器ARl收到PATH消息后回复RESV消息， 建立目标接入路由器AR2到当前接入路由器ARl的资源预留隧道；
步骤28、当前接入路由器ARl发送PATH消息给目标接入路由器 AR2;
步骤29、目标接入路由器AR2回复RESV消息给当前接入路由器 ARl,建立起当前接入路由器ARl到目标接入路由器AR2的资源预留隧 道；
步骤210、当前接入路由器ARl回复RESV_CON消息给目标接入路 由器AR2，确认资源预留隧道建立完成；
步骤211、当前接入路由器ARl回复HO_IND—COMP给目标接入路 由器AR2，与预测相关的切换操作完成。
步骤30、移动节点进行链路层的切换；
步骤40、移动节点完成链路层切换后，触发网络层切换，并在网络层 检验切换预测的结果是否正确，如果正确，执行下一步，否则重新申请配 置新的CoA地址后再执行下一步。在本步骤中，重新申请配置新的CoA 地址的具体实现步骤包括
步骤41、移动节点的链路层完成切换后，向网络层发送一个切换指示 HO.indication触发三层切换，该指示消息中包含了所要切换到的无线局域 网的接入路由器的标识号BS_ID;
步骤42、移动节点的网络层收到切换指示后，检查所要切换到的无线 局域网的接入路由器的标识号与前述预测过程中所得到的目标接入路由 器的标识号是否一致，如果一致，表示预测成功，进入步骤50，否则，预 测失败，执行下一步；
在前述过程中已经提到，在本实施例中，用户的移动节点预测进入接 入路由器AR2所在的无线局域网，当用户在实际移动过程中，确实进入了 该无线局域网时，表示预测成功，如果进入了其他无线局域网，则表示预 测失败。
步骤43 、移动节点向目标接入路由器发送ADDR—REQ消息，申请新 的CoA地址；
步骤44、目标接入路由器收到ADDR—REQ消息后，与本地DHCP服 务器联系，启动地址配置过程，为移动节点配置新的CoA地址；
步骤45、目标接入路由器将配制好的新的CoA地址通过ADDR—RSP 消息发送给移动节点。
步骤50、移动节点实现与当前接入路由器间的绑定，建立当前接入路 由器与移动节点间的双向临时隧道，并通过双向临时隧道将緩存的数据发 往移动节点。本步骤的具体实现如下
步骤51、移动节点向目标接入路由器发送包含绑定更新消息BU的邻 居通告消息FNA;
步骤52、目标接入路由器AR2取出邻居通告消息中的绑定更新消息， 代替移动节点向当前接入路由器AR1发送，该消息中包含了移动节点的新 旧CoA地址；
步骤53、当前接入路由器AR1收到绑定更新消息后，给移动节点发 送绑定更新确认消息BU Ack通知移动节点绑定更新成功；
步骤54、当前接入路由器建立当前接入路由器到移动节点的双向临时 隧道；
步骤55、当前接入路由器通过双向临时隧道将緩存的数据包发往移动 节点。
步骤60、移动节点的应用层收到切换指示消息HO.indication后，判 断移动节点是否预测准确，并判断移动节点是否处于接通状态，如果预测 准确且处于接通状态，则在目标接入路由器中进行注册更新，然后执行步 骤90;如果预测不准确且处于接通状态，则跳转到步骤70;如果移动节 点处于非接通状态则跳转到步骤80;
由于在通信过程中，通信的发生可以是突发的，而预测切换的发生时 刻与真正切换发生的时刻之间存在一定的时间差，因此，虽然在步骤20 中已经对移动节点是否处于接通状态进行了判断，但在本步骤中还要对移 动节点是否处于接通状态进行判断。此外，在步骤40中，在移动节点的 网络层对预测结果是否正确进行了判断，而在本步骤中，则是在移动节点 的应用层对预测结果是否正确进行了判断。网络层负责移动IP切换，应 用层负责呼叫接续，两者对预测结果的判断过程是相互独立的。
在本步骤中，在目标接入路由器中进行注册更新的操作具体包括
步骤61、移动节点在收到表示与预测相关操作结束的消息 HO一IND一COMP，并接收到链路层切换指示后，向目标接入路由器发送入 网请求指示ENTRY—IND,通知目标接入if各由器移动节点已经进入新的无 线局域网；
步骤62、目标接入路由器向注册服务器发送REGISTER消息，对移
动节点进行注册更新；
步骤63、注册服务器回复REGISj:ONF进行确认；
步骤64、注册服务器发送REGISTER—DEL消息给当前接入路由器，
通知当前接入路由器删除移动节点的记录信息；
步骤65、当前接入路由器回复REGIS_DEL—CONF消息进行确认。 步骤70、当移动节点处于接通状态，但前期预测不准确时，重新建立
当前接入路由器与目标接入路由器间的双向资源预留隧道，并在目标接入
路由器的服务器中实现对移动节点的注册更新，然后执行步骤70。
步骤71、移动节点向目标接入路由器发送入网请求消息ENT一REQ;
该消息中包含电话号码，当前接入路由器的BS一ID以及QOS参数；
步骤72、目标接入路由器收到ENTJREQ后向当前接入路由器发送用 于请求下载AAA消息的AAAINFO_REQ消息；
步骤73 、当前接入路由器收到AAAINFO_REQ消息后回复 AAAINFO—REP;
步骤74、当前接入路由器发送消息AAAINFO—DEL通知当前接入路 由器的服务器删除移动节点的记录；
步骤75、当前接入路由器的服务器回复AAAINFO一DEL一CONF进行 确认；
步骤76、目标接入路由器发送IDEN—TEST消息对移动节点身份进行 验证；
步骤77、移动节点回复IDEN一RES进行回复；
步骤78、认证通过，则目标接入路由器根据ENT一REQ消息中的QOS 参数发送PATH消息给当前接入路由器；
步骤79、当前接入路由器回复RESV消息给目标接入路由器；并发送 PATH消息给目标接入路由器；
步骤710、目标接入路由器回复RESV消息给当前接入路由器；
步骤711、当前接入路由器回复RESVJX)N确认当前接入路由器与目 标接入路由器间的双向资源预留隧道建立成功；
需要说明的是，在本步骤中所建立的双向资源预留隧道由RSVP拓展 协议完成，而在前述的步骤54中，所建立的双向临时隧道则是IP隧道， 两者是不同的。
步骤712、目标接入路由器向注册服务器发送节点更新消息 REGISTER;
步骤713、注册服务器回复REGIS—CONF进行确认；
步骤714、注册服务器发送REGISTER—DEL消息给当前接入路由器，
通知当前接入路由器删除节点记录；
步骤715、当前接入路由器回复REGIS—DEL_CONF消息进行确认，
然后执行步骤卯。
步骤80、移动节点处于非接通状态，则在目标接入路由器的服务器上 实现对移动节点的注册更新后结束操作。其中，对移动节点的注册更新操 作包括以下步骤
步骤81、移动节点向目标接入路由器发送入网请求ENT—REQ;此消
息包含电话号码，PAR的BS—ID以及QOS参数；
步骤82、目标接入路由器收到ENT_REQ后向当前接入路由器发送用 于请求下载移动节点AAA消息的AAAINFO一REQ消息；
步骤83、当前4妄入路由器收到AAAINFO—REQ回复AAAINFO—REP;
步骤84 、当前接入路由器发送消息AAAINFO一DEL通知当前接入路 由器的服务器删除移动节点在当前接入路由器上关于AAA消息的记录；
步骤85、当前接入路由器的服务器回复AAAINFO一DEL一CONF进行 确认；
步骤86、目标接入路由器发送IDEN一TEST消息对移动节点身份进行 验证；
步骤87、移动节点回复IDEN一RES进行回复；
步骤88、目标接入路由器向注册服务器发送节点更新消息 REGISTER;
步骤89、注册服务器回复REGIS—CONF进行确认；
步骤810、注册服务器发送REGISTER—DEL消息给当前接入路由器，
通知当前接入路由器删除移动节点的注册记录；
步骤811 、当前接入路由器回复REGIS—DEL_CONF消息进行确认，
然后结束操作。
步骤卯、移动节点进行路由优化操作，在路由优化后，将发送到移动 节点的数据通过优化后的路径进行传输。
步骤91、移动节点向通信对端CN发送PATH消息；
步骤92、通信对端回复RESV消息，并发送PATH消息；
步骤93、移动节点回复RESV消息给通信对端；
步骤94、移动节点进行路由优化，向通信对端发送绑定更新消息BU;
步骤95、移动节点收到BU后，修改绑定链表，向移动节点发送绑定 更新确认消息BUAck;
步骤96、通信对端将发往移动节点的数据重定向到优化路径上，数据 包使用路由优化后的资源预留路径进行通信。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限 制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应 当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技 术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1、一种无线分组网络中的移动切换方法，包括以下步骤步骤1)、移动节点预测到即将发生切换事件后，预测将要进入的目标小区，根据预测结果为移动节点申请目标小区接入路由器的标识号、IP地址和新的转交地址，并由当前小区的接入路由器缓存发送到移动节点的数据包；步骤2)、移动节点得到新的转交地址后，移动节点的应用层判断移动节点是否处于接通状态，如果是，则在网络层完成与预测相关的切换操作，包括下载移动节点的AAA消息并建立当前小区的接入路由器与目标小区接入路由器之间的双向资源预留隧道，否则，执行步骤6)，等待链路层切换指示消息；步骤3)、移动节点进行链路层的切换；步骤4)、移动节点完成链路层切换后，触发网络层切换，并在网络层检验切换预测的结果是否正确，如果正确，执行下一步，否则重新申请配置新的转交地址后再执行下一步；步骤5)、移动节点实现与当前小区接入路由器间的绑定，建立当前小区的接入路由器与移动节点间的双向临时隧道，并通过双向临时隧道将步骤1)中所缓存的数据包发往移动节点；步骤6)、移动节点的应用层收到切换指示消息后，在应用层判断移动节点是否预测准确，并判断移动节点是否处于接通状态，如果预测准确且处于接通状态，则在目标小区的接入路由器中进行注册更新，然后执行步骤9)；如果预测不准确且处于接通状态，则跳转到步骤7)；如果移动节点处于非接通状态则跳转到步骤8)；步骤7)、当移动节点处于接通状态，但前期预测不准确时，重新建立当前小区的接入路由器与目标小区的接入路由器间的双向临时隧道，并在目标小区的接入路由器的服务器中实现对移动节点的注册更新，然后执行步骤9)；步骤8)、移动节点处于非接通状态，则在目标小区的接入路由器的服务器上实现对移动节点的注册更新后结束操作；步骤9)、移动节点进行路由优化操作，在路由优化后，将发送到移动节点的数据通过优化后的路径进行传输。
2、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，所述的步骤1 )具体包括以下实现步骤步骤1-1)、移动节点的链路层扫描并预测到移动节点即将发生切换事 件后，发送预切换指示以触发网络层；在所述的预切换指示中，指明了预 测目标小区的接入^各由器的标识号；步骤l-2)、移动节点的网络层收到预切换指示后，通知移动节点当前 所在小区的接入路由器；步骤1-3 )、当前小区的接入路由器向所述预测目标小区的接入路由器 发送消息，为移动节点申请所述目标小区的新的转交地址；步骤l-4)、所述预测目标小区的接入路由器启动地址配置过程，为所 述的移动节点配置新的转交地址；步骤1-5)、所述预测目标小区的接入路由器将配置好的新的转交地址 发送给当前小区的接入路由器；步骤1-6)、当前小区的接入路由器将所述预测目标小区的接入路由器 的标识号、IP地址及新的转交地址发送给所述的移动节点；步骤1-7)、当前小区的接入路由器緩存发送到移动节点的数据包。
3、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，在所述的步骤2)中，所述的与预测相关的切换操作是指步骤2-1 )、移动节点的应用层向所述预测目标小区的接入路由器的应 用层发送切换预测消息；所述切换预测消息包括移动节点的电话号码、当 前接入路由器的标识号以及业务流服务质量参数；步骤2-2 )、所述预测目标小区的接入路由器向当前小区的接入路由器 请求下载移动节点的AAA消息；步骤2-3)、所述当前小区的接入路由器将移动节点的AAA消息发送 给所述预测目标小区的接入路由器；步骤2-4)、所述预测目标小区的接入路由器向所述移动节点发送身份 认证消息；步骤2-5)、移动节点进行身份验证；步骤2-6)、所述预测目标小区的接入路由器提取切换预测消息中的业 务服务质量参数，建立到当前小区接入路由器的资源预留隧道；步骤2-7 )、建立当前小区接入路由器到预测目标小区接入路由器的资 源预留隧道； 步骤2-8)、与预测相关的切换操作完成。
4、 根据权利要求3所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，建立所述的资源预留隧道时，首先由当前接入路由器发送RSVP协 议中的PATH消息到目标接入路由器，然后由目标接入路由器回复RS VP 协议中的RESV消息，从而建立两个路由器之间的资源预留隧道。
5、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，在所述的步骤4)中，所述的重新申请配置新的转交地址包括以下 实现步骤步骤4-l)、移动节点的链路层完成切换后，向网络层发送一个切换指 示以触发网络层切换，该指示消息中包含了所要切换到的目标小区的接入 路由器的标识号；步骤4-2)、移动节点的网络层收到切换指示后，检查所要切换到的目 标小区接入路由器的标识号与所述预测目标小区接入路由器的标识号是 否一致，如果一致，表示预测成功，执行步骤5)，否则，预测失败，执行 下一步；步骤4-3)、移动节点向所述目标小区的接入路由器申请新的转交地址；步骤4-4)、所述目标小区的接入路由器启动地址配置过程，为移动节 点配置新的转交地址；步骤4-5 )、所述目标小区的接入路由器将配制好的新的转交地址发送 给移动节点。
6、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，所述的建立双向临时隧道包括以下步骤步骤5-1 )、移动节点向目标小区的接入路由器发送包含绑定更新消息 的邻居通告消息；步骤5-2 )、目标小区的接入路由器取出邻居通告消息中的绑定更新消 息，并发送到当前小区的接入路由器，所述绑定更新消息中包含了移动节 点的新旧转交地址；步骤5-3)、当前小区的接入路由器收到绑定更新消息后，通知移动节 点绑定更新成功；步骤5-4 )、当前小区的接入路由器建立当前小区的接入路由器到移动 节点的双向临时隧道； 步骤5-5)、当前小区的接入路由器通过双向临时隧道将緩存的数据包 发往移动节点。
7、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，在所述的步骤6)中，所述的注册更新操作具体包括以下步骤步骤6-1)移动节点在与预测相关的操作结束，并接收到链路层切换 指示后，向目标小区的接入路由器发送入网请求指示，通知目标小区的接 入路由器移动节点已经进入新的小区；步骤6-2)、目标小区的接入路由器向注册服务器发送消息，以实现对 所述移动节点的注册更新；步骤6-3)、注册服务器完成注册更新后，发送确认消息；步骤6-4 )、注册服务器通知所述当前小区的接入路由器删除所述移动 节点的记录信息；步骤6-5)、所述当前小区的接入路由器删除所述记录消息，并发送确 认消息。
8、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，在所述的步骤7)中，所述的重新建立当前小区的接入路由器与目 标小区的接入路由器间的双向资源预留隧道，并在目标小区的接入路由器 的服务器中实现对移动节点的注册更新具体包括以下步骤步骤7-1)、移动节点向所述目标小区的接入路由器发送入网请求消 息；该消息中包含电话号码，当前接入路由器的标识号以及业务流服务质 量参数；步骤7-2 )、所述目标小区的接入路由器向当前小区的接入路由器请求下载所述移动节点的AAA消息；步骤7-3)、当前小区的接入路由器回复所述移动节点的AAA消息； 步骤7-4 )、当前小区的接入路由通知当前小区的接入路由器的服务器删除移动节点的记录；步骤7-5)、当前小区接入路由器的服务器删除所述移动节点的记录； 步骤7-6)、目标小区的接入路由器对移动节点的身份进行验证； 步骤7-7)、移动节点回复身份验证消息；步骤7-8)、目标小区的接入路由器提取所述入网请求消息中的业务服 务质量参数，建立当前小区的接入路由器到目标小区的接入路由器之间的 资源预留隧道；步骤7-9 )、建立目标小区的接入路由器到当前小区的接入路由器之间 的资源预留隧道；步骤7-10)、目标小区的接入路由器在注册服务器更新所述移动节点 的注册信息；步骤7-11)当前小区的接入路由器删除所述移动节点的记录信息。
9、 根据权利要求8所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，建立所述的资源预留隧道时，首先由第一个接入路由器发送RSVP 协议中的PATH消息到第二个接入路由器，然后由第二个接入路由器回复 RSVP协议中的RESV消息，从而建立两个路由器之间的资源预留隧道。
10、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，在所述的步骤8)中，所述的对移动节点的注册更新包括以下步骤步骤8-l)、所述移动节点向目标小区的接入路由器发送入网请求；所 述入网请求中包含移动节点的电话号码，当前小区的接入路由器的标识号 以及业务服务质量参数；步骤8-2 )、目标小区的接入路由器收到ENT—REQ后向当前接入路由 器发送AAAINFO一REQ;步骤8-3)、当前小区的接入路由器收到AAAINFO_REQ回复 AAAINFO一REP;步骤8-4 )、当前小区的接入路由器通知当前小区的接入路由器的服务 器删除移动节点在当前小区的接入路由器上的记录；步骤8-5)、当前小区的接入路由器的服务器删除所述移动节点的相关步骤8-6)、目标小区的接入路由器对移动节点进行身份验证； 步骤8-7)、移动节点回复身份验证消息；步骤8-8 )、目标小区的接入路由器向注册服务器发送所述移动节点的 更新消息；步骤8-9)、所述注册服务器对所述移动节点进行更新； 步骤8-10)、注册服务器通知当前小区的接入路由器删除所述移动节 点的记录；步骤8-11 )、当前小区的接入路由器删除所述移动节点的记录。
11、 根据权利要求1所述的无线分组网络中的移动切换方法，其特征 在于，所述的步骤9)具体包括以下步骤步骤9-1 )、所述移动节点向通信对端发送RSVP协议中的PATH消息； 步骤9-2)、所述通信对端回复RSVP协议中的RESV消息，并向所述移动节点发送PATH消息；步骤9-3)、移动节点回复RESV消息给通信对端；步骤9-4)、移动节点进行路由优化，向通信对端发送绑定更新消息；步骤9-5)、移动节点收到绑定更新消息后，修改绑定链表，向移动节点发送绑定更新确认消息；步骤9-6)、通信对端将发往移动节点的数据重定向到优化路径上，数据包使用路由优化后的资源预留路径进行通信。
全文摘要
本发明公开了一种无线分组网络中的移动切换方法，包括预测目标小区，申请新的转交地址，并缓存数据；在网络层判断移动节点是否接通，如果是，完成与预测相关的操作，并在应用层判断是否处于接通状态；进行链路层的切换、检测切换预测的结果是否正确，如果是，执行下一步，否则重新申请配置新的转交地址后再执行下一步；绑定移动节点，建立双向临时隧道；在应用层判断是否处于接通状态，如果是，执行下一步，否则对移动节点进行注册更新；判断预测是否正确，若正确，进行路径优化，根据优化后的路径发送数据，否则重新建立双向临时隧道，并对移动节点进行注册更新后，再进行路径优化。本发明有利于减少移动切换的时延，提高了安全性和服务质量。
文档编号H04L29/08GK101115007SQ20071012057
公开日2008年1月30日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者斌 冯, 毅 孙, 张玉成, 石晶林, 郑如松 申请人:中国科学院计算技术研究所