专利名称：分组路由方法、代理服务器和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在位于相应的第一网域和另外网域中的移动主机与通信主 机(correspondent host)之间路由包括路由信息的分组的方法，至少所述第一网域包括多 个子网，所述移动主机附接到所述子网之一。本发明还涉及用于包括多个子网的网域的代理服务器，所述代理服务器包括注册 器(registrar)，所述注册器用于在与所述子网之一相关的移动主机向所述网域注册后注 册(register)分配给所述主机的本地IP地址和全局IP地址。本发明还涉及用于通过网络向另外的装置发送包括源地址的分组的装置。
背景技术：
因特网对人类通信的不断增长的影响已增加了对基于因特网服务的可用性的要 求。例如，这已导致提供因特网服务的移动网络允许该网络的用户接入因特网。然而，在移 动网络上提供因特网接入不是没有技术困难。网际协议(IP)被设计为供固定主机使用且 不考虑对用户移动性的支持。已做出努力来提供支持使用IP通信的移动(例如，无线)网络。此类网络通常称 为移动IP网络。在此类网络上支持移动性的早期努力包括在网络层处理主机移动性的解 决方案，诸如移动IP、移动IPv4和移动IPv6。近来，已提出用于在应用层支持主机移动性 的解决方案。在这些解决方案中，会话发起协议(SIP)看起来是此类解决方案中最有前途 的实施方式。SIP是简单的基于文本的应用层协议，其作为用于IP网络中的多媒体服务的呼叫 控制协议而获得广泛认可。第三代合作伙伴计划(3GPP)已采用SIP进行下一代网络中的 多媒体呼叫控制。SIP可以固有地处理用户移动性，因为SIP使用逻辑地址，即用于识别SIP 用户的SIP统一资源标识符(SIP-URI)，而与他们当前正在使用的设备无关。可以将基于SIP的通信协议扩展为还覆盖包括漫游网域中的服务覆盖的终端移 动性。这称为移动SIP。根据这种方法，正在进行的SIP会话在切换到新子网路由器之后需 要被重新建立。交换端到端SIP会话重新建立消息，该消息包含移动主机的新IP地址和用 于正在进行的会话的更新的会话描述。这使得通信主机能够向移动主机的新IP地址发送 所有后续数据。如果会话必须符合服务质量(QoS)要求，则这可能是不可接受的。漫游网域可以包括多个子网。移动SIP不适合于域内切换，因为其涉及在切换到 域内的新子网路由器之后针对IP地址更新的端到端信令交换。移动SIP的替换方案将是 向移动主机分配两个IP地址-在主机当前正在漫游的域内具有有效性的本地IP地址和在 该域外具有有效性的全局IP地址。该全局IP地址将向终端的归属(home)网络注册。在 这种情况下，漫游网域的域路由器可以将在其报头中包括该全局IP地址的分组隧道传输 至与该终端相关的子网。此类隧道传输(tunnel)典型地包括用包括指定本地IP地址的报 头的包装器(wrapper)来包装分组，使得不需要每次移动终端在该漫游网域中的子网之间 切换时都更新存储在移动终端的归属网络上的注册细节。移动终端还使用此类包装器来隧道传输外出分组。这种方法的缺点是其在分组尺寸方面产生附加开销。在分组本身很小时 这可能是特别不期望的。例如，在IPv4标准中，最少附加的20个八位位组将由于隧道传输 而被添加到所有分组。
参照附图来更详细地且以非限制性示例的方式描述本发明的实施例，在附图中图1示意性地描绘本发明的实施例所考虑的漫游网络情形；图2示意性地描绘图1的情形中的移动主机的注册程序；图3示意性地描绘用于移动主机的域内切换程序；图4示意性地描绘依照本发明的实施例的涉及SIP会话的发起的通信；以及图5示意性地描绘依照本发明的实施例的SIP会话期间的通信。
具体实施例方式应理解的是附图仅仅是示意性的且不是按比例绘制。还应理解的是相同的参考标 号在所有附图中用来指示相同或类似的部分。图1描绘一种典型情形，其中，向网域120中的域服务器130注册的移动主机10 访问漫游网域100，漫游网域100可以是诸如无线LAN的无线网域。在本实施例中，移动主 机10利用SIP预订方法来获取对多媒体服务的访问，即建立与可以位于另一网域中的另 一主机的多媒体会话。如前所述，SIP会话初始化方法的优点是由所谓的SIP-URI来定义 SIP会话的端点。在SIP术语中，移动主机10是能够发起和终止SIP会话的用户代理(user agent)。域服务器130典型地履行用于移动主机10的代理服务器和注册器的职责，这意味 着此服务器包含SIP-URI到全局IP地址的映射。在本申请的上下文中，全局IP地址是用 于互联网(图1中的140)中的不同域之间的IP通信的地址。相反，本地IP地址是典型地 用于网域内部的通信的地址。漫游网域100可以包括由子网路由器102、102'和102"识别的多个子网。依照借 助于图2更详细地解释的实施例，在例如通过对移动主机10加电来将移动主机10引入漫 游网域100后，移动主机10向漫游网域100注册。在漫游网域100中引入移动主机10后， 由漫游网域100的其中一个子网路由器向移动主机10分配本地IP地址，移动主机10在引 入此网域后已变得与所述其中一个子网路由器相关联。在图1中，其为子网路由器102。由 图2中的通信202来指示将本地IP地址分配给移动主机10，该本地IP地址可以选自相关 子网路由器可用的本地IP地址池。这完成了注册程序的本地地址分派部分200。现在，这 使得移动主机10能够向域服务器100发起SIP注册请求。域服务器110典型地包括SIP代理服务器112、SIP本地注册器114和域路由器 116。此类服务器有时也称为移动性代理，其为负责本地处理域内移动性、从而实现快速域 内切换的域边界实体。SIP注册请求212被引导至SIP代理服务器112，SIP代理服务器112 访问服务器数据库(未示出)以确定SIP-URI是否已向漫游网域100注册。在此类注册尚 不存在的情况下，代理服务器112在通信214中向SIP本地注册器114转发SIP注册请求， 之后，SIP本地注册器114将分配的本地IP地址映射到SIP-URI，并在通信216中用信号通 知SIP代理服务器112此映射已完成。这完成了区域注册过程210。
随后，SIP代理服务器112借助于通信222来请求域路由器116向移动主机10分 派全局IP地址。典型地执行此操作一次，即，当移动主机10进入漫游网域100时。域路由 器116从域路由器116可用的IP地址池中选择全局IP地址并将所分配的全局IP地址映 射到服务器数据库中的SIP-URI，之后，域路由器116借助于通信224用信号通知SIP代理 服务器112向移动主机10分配全局IP地址已完成。这完成了全局地址分派程序220。现在，SIP代理服务器112建立与SIP归属注册器130的通信232，其中，SIP归属 注册器130被告知已分配给移动主机10的全局IP地址以允许SIP归属注册器132将针对 移动主机10的SIP请求重定向到漫游网域100。SIP归属注册器132的地址典型地被包括 在SIP-URI中。因此，SIP代理服务器112可以通过SIP-URI的评估来获得SIP归属注册 器132的地址。应认识到此操作典型地也执行一次，即，在移动主机10在漫游网域100中 注册的期间。 在该分配的全局IP地址的注册完成后，SIP归属注册器130在通信234中告知SIP 代理服务器112该注册已完成。这完成了归属注册程序230。SIP代理服务器112随后在 通信240中用信号通知移动主机10 移动主机10向漫游网域100的注册程序已完成。这里，重要的是注意到在此注册程序期间的任何阶段都没有为移动主机10提供 由域路由器116分配给移动主机10的全局IP地址。移动主机10仅仅知道已在通信202 中传送的所分配的本地IP地址。这对下文将更详细地讨论的后续SIP会话具有启示。域服务器110保持SIP-URI、本地IP地址和全局IP地址之间的映射。当移动主机 10移动到域内的新子网时，或者如果移动主机10出故障达到超过定义的时间段阈值的一 段时间后，此映射将被刷新。刷新此类映射典型地包括重复本地地址分派程序200和区域 注册程序210。在区域注册程序210中，域服务器110或更确切地说是SIP代理服务器112 将检测到SIP-URI已被分配了全局IP地址，使得可以在区域注册程序210完成后生成注册 完成通信240。在实施例中，移动主机的应用层每隔一定间隔(此间隔将为几秒左右)对网络层 进行轮询，以查看移动主机的IP地址是否已改变。替换实施方式可以是SIP应用应预订被 通知网络层的IP地址变化。此IP地址变化将触发区域注册和可能的归属注册所需的SIP 信令消息交换(如果移动主机已移动到新域中的子网，则将需要归属注册)。图3示意性地描绘用于移动主机10的区域注册程序，移动主机10已被分配用于 漫游网域100的全局IP地址。在从移动主机10已迁移到的子网路由器接收到本地IP地 址后，移动主机10向域服务器110的SIP代理服务器112发出新的SIP注册请求302，域服 务器110通过在映射表中用新分配的本地IP地址替换先前分配的本地IP地址并随后发出 注册完成确认304来完成区域注册，所述映射表包括SIP-URI、本地IP地址和全局IP地址 之间的映射。在移动主机10的域间切换、即从一个域迁移到另一域的情况下，可以在新访问的 漫游网域内重复图2中描绘的注册过程。在注册过程完成后，移动主机10准备好发起或接受新的SIP会话。此类会话的 原理在图4中举例说明。通信主机20被示为尝试发起与移动主机10的SIP会话。SIP邀 请402被转发到移动主机10的归属注册器130。在通信404中，充当重定向服务器的归属 注册器130为通信主机20提供被分配给移动主机10的全局IP地址。通信主机20生成对漫游网域100中的移动主机10的重定向SIP邀请406。移动主机10可以通过将接受消息 408引导至通信主机20来接受该SIP邀请，之后，可以在SIP会话410中在移动主机10与 通信主机20之间传送数据。应认识到，在通信主机20与移动主机10之间传送的分组包括路由信息以保证网 络140将分组路由到适当的目的地。此路由信息典型地包括这些分组的目的地的全局IP 地址。在本领域中，典型地通过将分组封装在包括本地IP地址的包装器中在域路由器116 与移动主机10之间隧道传输分组，在所述本地IP地址处可以到达移动主机10。类似地，移 动主机10将通过将分组封装在包括本地IP地址的包装器中来隧道传输任何外出分组。域 路由器116在将该分组转发到通信主机20之前将从该分组中去除包装器。如前文所解释 的，此程序增大域内通信的分组尺寸。在图5中示意性地描绘的实施例中，完全避免域内隧道传输。通信主机20被布置 为向域服务器110转发分组502。分组502包含路由信息，该路由信息包括已分配给漫游网 域100内部的移动主机10的全局IP地址。在域服务器110接收到分组502后，域服务器 110访问其数据库以检索移动主机10的对应本地IP地址。域服务器110随后通过用本地 IP地址替换全局IP地址来重构分组502，由此产生重构分组504。此重构将使得需要重新 计算IP报头校验和。类似地，移动主机10可以生成用于传输到通信主机20的分组506，其中，包括分组 506的源地址的路由信息是已由子网路由器102之一分配给移动主机10的本地IP地址。 再次地，域服务器110在接收到分组506后将通过用移动主机10的全局IP地址替换该分 组的源信息中的本地IP地址来重构此分组，由此产生重构分组508，所述全局IP地址可以 从存储在域服务器110的数据库中的这些地址之间的映射中检索到。在实施例中，分组506 的重构还包括IP报头校验和的重新计算。可以将上述分组重构方法视为网络地址转换的新应用。在实施例中，域服务器10 适于执行此类网络地址转换。由于本来已知如何在服务器上实现网络地址转换，所以仅仅 为了简洁而不进一步解释本实施例。然而，应指出的是以前没有报告出于重构SIP分组的 目的而应用的网络地址转换。还应认识到移动主机10(即装置)例如诸如移动电话、个人数字助理、膝上型电 脑、笔记本电脑等移动通信设备也需要适配，因为已知的主机设备全部适于如前所述的那 样隧道传输域内分组。在实施例中，移动主机10适于在外出分组中插入其本地IP地址而 不是其全局IP地址作为源地址。可以以任何适当方式来实现移动主机10的此适配。应认 识到此适配不需要移动主机10的协议栈的修改。本实施例仅仅消除对用附加IP报头来包 装每个外出分组的需要，由此简化在移动主机10的协议栈处的处理。可以有利地在诸如无线LAN的包括多个无线子网路由器的无线网络中应用上述 分组重构技术。例如，可以有利地在诸如ETSI TN 23. 234标准的3GPP标准中采用上述分 组重构技术，因为其将消除对域内分组隧道传输的需要，由此缩小域内分组通信的尺寸并 因此改善分组通信速率。还应指出的是还可以与中间会话(mid-session)域内切换相组合地使用上述分 组构造技术。在此类切换期间，域服务器110将缓冲进入分组502，直至移动主机10的新本 地IP地址已向域服务器110注册为止，之后，重构分组504被转发到移动主机10的新本地IP地址。应认识到虽然已在SIP分组通信的情况下描述了本发明的实施例，但本发明不限 于此特定通信技术。本发明的各种实施例可以应用于其中在相应网域中的主机之间传送包 括基于全局IP地址的路由信息的分组的任何适当通信技术。应注意的是上述实施例说明而不是限制本发明，并且在不脱离随附权利要求的范 围的情况下，本领域的技术人员将能够设计许多替换实施例。在权利要求中，不应将放在括 号内的任何参考标号理解为限制该权利要求。词语“包括”不排除除权利要求中所列那些 元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的词语“一”不排除多个此类元件的存在。 可以借助于包括数个不同元件的硬件来实现本发明。在枚举数个装置的设备权利要求中， 可以同一个硬件项目来实现这些装置中的数个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措 施这一纯粹事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求
一种用于在位于相应的第一网域(100)和另外网域(120)中的移动主机(10)与通信主机(20)之间路由包括路由信息的分组的方法，至少所述第一网域包括多个子网(102、102′、102″)，所述移动主机附接到所述子网之一，该方法包括使用本地IP地址和全局IP地址来识别所述第一网域(100)内部的所述移动主机(10)，其中，所述全局IP地址在所述第一网域外部具有有效性，并且其中，所述本地IP地址在所述第一网域内部具有有效性，所述路由信息包括所述全局IP地址；在所述第一网域(100)中接收到该分组后通过用所述本地IP地址替换所述全局IP地址来对所述分组进行重新格式化；以及经由所述移动主机附接的子网(102、102′、102″)将经重新格式化的分组传送到所述移动主机(10)。
2.如权利要求1的方法，其中，所述分组是会话发起协议分组。
3.如权利要求1或2的方法，其中，至少第一网域(100)是包括多个无线子网(102、 102' ,102")的无线网域。
4.如权利要求3的方法，其中，所述无线网域是无线局域网域。
5.如权利要求1 4中的任何一项的方法，还包括在移动主机附接到所述子网(102、 102' ,102")中的另一子网后向移动主机(10)分配新的本地IP地 址。
6.如权利要求1 5中的任何一项的方法，其中，所述路由信息包括校验和，所述重新 格式化步骤包括重新计算用于本地IP地址的校验和。
7.如权利要求1 6中的任何一项的方法，还包括在所述移动主机与所述通信主机之间的会话建立之后从移动主机(10)向通信主机 (20)传输包括源地址的另外分组，所述源地址包括所分配的本地IP地址；以及在相应域(100、120)之间传送所述分组之前通过用移动主机(10)的全局IP地址替换 本地IP地址来将所述分组重新格式化。
8.一种用于包括多个子网(102、102' ,102")的网域(100)的代理服务器(112)，所 述代理服务器包括注册器(114)，所述注册器用于在与所述子网(102、102' ,102")之一 相关的移动主机(10)向所述网域(100)注册后注册被分配给所述主机的本地IP地址和全 局IP地址，所述移动主机(10)被布置为从另外网域(120)中的通信主机(20)接收分组， 所述分组包括全局IP地址，其中，所述代理服务器(112)被布置为在向所述移动主机(10) 所附接的子网(102、102' ,102")转发所述分组之前用本地IP地址替换所述分组中的全 局IP地址。
9.如权利要求8的代理服务器(112)，其中，所述IP报头包括校验和，所述代理服务器 被布置为在用本地IP地址替换全局IP地址之后重新计算校验和。
10.如权利要求8或9的代理服务器(112)，其中，移动主机(10)被布置为向通信主机 (20)发送包括本地IP地址作为源地址的另外分组，代理服务器(112)还被布置为在将所述 另外分组转发到所述另外网域(120)之前用全局IP地址来替换所述另外分组中的源地址。
11.一种包括多个子网(102、102' ,102")和如权利要求8 10中任一项所述的代 理服务器(112)的网络(100)。
12.如权利要求11的网络(100)，其中，所述网络是无线网络。
13.一种用于通过网络(100、120、140)向另外装置(20)发送包括源地址的分组的装置(10)，所述网络包括第一网域(100)，所述第一网域(100)包括多个子网(102、102'、 102")，其中，所述装置(10)被布置为存储由该装置所附接的第一网域(100)的子网 (102,102' ,102")的路由器分配给该装置的本地IP地址，所述本地IP地址仅在所述第 一网域(100)内部具有有效性，并被布置为在所述分组中插入所述本地IP地址作为源地址。
14.如权利要求13的装置(10)，其中，所述装置被布置为与该装置所附接的子网(102、 102' ,102")无线地通信。
15.如权利要求14的装置(10)，其中，所述装置被布置为依照IEEE802.11标准通信。
全文摘要
本发明涉及分组路由方法、代理服务器和装置。公开了一种用于在位于相应的第一网域和另外网域中的移动主机与通信主机之间路由包括路由信息的分组的方法，至少所述第一网域包括多个子网，所述移动主机附接到所述子网之一，该方法包括使用本地IP地址和全局IP地址来识别第一网域内部的移动主机，其中，所述全局IP地址在第一网域外部具有有效性，并且所述本地IP地址在第一网域内部具有有效性，所述路由信息包括全局IP地址；在第一网域中接收到分组后通过用本地IP地址替换全局IP地址来对所述分组进行重新格式化；以及经由移动主机所附接的子网将经重新格式化的分组传送到移动主机。还公开了供在这种方法中使用的代理服务器和装置。
文档编号H04W80/04GK101877846SQ201010171580
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年4月29日
发明者V·萨尔马 申请人:惠普开发有限公司