通信方法、系统和装置的制造方法

通信方法、系统和装置的制造方法
【专利说明】通信方法、系统和装置
[0001]本申请是申请日为2007年12月31日，题为“通信方法、系统和装置”，申请号为200780048986.8的专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2006年12月31 日提交的、名称为“COMMUNICAT1NS METHODS,SYSTEMAND APPARATUS”的美国临时专利申请S.N.60/883，039的优先权，前述临时申请已被转让给本发明的受让人并且以引用的方式明确地并入本申请。
技术领域
[0004]概括地说，本发明的多个实施例涉及通信方法和装置，具体地说，涉及使用多个移动性控制节点的用于控制分组转发的方法和装置。
【背景技术】
[0005]在IETF(www.1etf.0rg)所开发的多个文档中描述了移动IP(MIP) JIP通过在归属代理(HA)处对发往/来自于MN转交地址(CoA)的分组建立隧道来为移动节点(MN)归属地址(HoA)提供移动性管理，其中，MH HoA可在丽CoA路由JIP在丽和HA之间发送信号，在HA处保存MN CoA/MN HoA绑定，并且当MN在接入路由器之间以及因此在路由拓扑中移动时将MNCoA更新为每个新CoA值。
[0006]MIP HA既作为MIP信令的端点，又作为MIP隧道转发的端点。说公布在其上的HoA前缀的路由通告，根据该信息为MN分配HoA JIP HA必须具有和每个MN的安全关联，并且还与信令所经过的任何外地代理具有安全关联。这是为了确保只有授权的MIP节点才能够进行绑定改变。其最终结果通常是HA路由器平台具有重要的转发、移动性发信号和安全处理职责。HA还具有MN的拓扑位置和移动的即时的可见性，这可以用于基于位置的服务和存在性管理。然而，将这些信息进行处理并发布给应用服务对HA节点安排了额外的显著的负担。HA上的其它问题在于:从安全性和管理的角度出发，理想地应当将HA置于管理员的应用服务器场中的防火墙之后，但是这会导致在访问HA和向MN进行转发过程中大量的低价值业务两次通过防火墙。
[0007]改进的MIPHA架构对HA功能进行分解，以分离和分散MIP信令和隧道端点。说控制节点(HACN)管理与MN和FA进行的移动性信令，同时一个或多个HA隧道节点(HATN)对发送往丽HoA的分组进行转发。使用这种方式，可以在单个HACN的控制下运行多个HATN。
[0008]然而，即使在使用多个HATN的情况下，HACN的故障仍然会使经由HACN进行移动性信令的所有MN无法更新其移动性位置，尽管每个HATN仍然可以将分组正确地转发给保持在同一位置的丽。因此，无论使用传统HA或是使用分离的HA( HACN/HATN)来进行移动性管理，HA/HACN的故障都会导致严重的问题。
[0009]当前通常将使用虚拟路由器冗余协议(VRRP)来进行同步的传统HA冗余对作为IP移动性领域的优化部署配置，其中通过冗余HA的同步协议使任何HA故障对MN/FA都不可见。随着将移动性事件和增值处理(包括外部应用程序服务器)进行集成的需求的增加，随着需要进行同步的状态数量的增加，这种集中式(热备)架构越来越成为瓶颈。将两个HA置于同一位置使它们容易遭受地理/环境的故障(天气、供电、袭击、洪水等)。此外，当HA相互远离(增加了信令延迟)时，由于每个虚拟HA中的绑定和其它状态逐渐失去同步，所以，同步协议的性能逐渐变差。
[0010]使用不需要同步的多个物理HA是有问题的，这是由于HA管理地址的分配和转发，以及因此HA的改变引起MN HoA的改变会导致进行中的会话大片中断。此外，丽和FA已知HA的地址和HoA，因此HA中的变化暴露给MN并且依靠MN即时地进行操作来检测的故障HA并且随后转移到空闲HA。不存在使该空闲HA能够对故障HA所使用的HoA提供转发的已知解决方案。此外，依靠MN从错误的HA中进行恢复在空中链路上是昂贵的、缓慢的、并且意味着将客户过度地暴露给运营商错误，并且，运营商依靠终端软件来保证该恢复的及时性。
[0011]鉴于上文所述，应当理解，需要用于提供分组转发控制功能和/或分组转发功能(例如，HA类的功能)的改进的方法，其既能提供故障容错，又能避免将两个归属代理置于邻近处所关联的多个问题/风险，还能避免与使用相互远离的两个传统HA所关联的一些或多个同步和/或控制问题。

【发明内容】

[0012]多个方法和装置涉及在将归属代理功能在归属代理控制节点和隧道节点之间进行分配的系统中提供增强的功能和故障容错，本文将隧道节点称为归属代理隧道节点，其根据归属代理控制节点的指示来执行分组转发。根据多个实施例对分布式归属代理方法进行了增强，用于为归属代理控制节点和/或归属代理隧道节点提供冗余性。并非下文所述的所有方案都用于所有的实施例，并且在多个实例中描述了多个可选方法。
[0013]根据一些方案，如果归属代理控制节点故障，则次要归属代理控制节点接管归属代理控制功能。虽然引入冗余性看起来简单，但是为了避免在多个但并非全部应用中的分组丢失，需要能够在短时间内进行主要归属代理控制节点和次要归属代理控制节点之间的转换。多个实施例描述了多种方法、装置、节点、和/或消息以及系统配置，其可以用于维持主要归属代理和次要归属代理对状态(例如，操作状态)的控制，其有助于在主要节点和次要节点之间功能的快速转换。新颖实施例的多个特征涉及信令的消息和方法，其可以用于对存储在主要归属代理控制节点和次要归属代理控制节点中的信息(例如，可用于地址解析和支持分组路由的绑定信息)进行更新。此外，多个方法涉及进行信令的方法，信令使得特定的归属代理控制节点(主要节点或次要节点)在特定时间点进行操作。多个实施例的发消息和控制方法提供了为归属代理控制节点更新/控制操作状态和存储于其上的信息的有效方式，其用于对单个节点提供归属代理功能。还描述了新颖的故障检测技术，该技术可以用于触发从主要节点到次要节点的转换。从主要节点到次要节点的转换会导致节点状态互换，例如，次要HA控制节点变为主要HA控制节点，以及作为次要HA控制节点的节点变为主要HA控制节点。
[0014]应当理解，描述了通过使用多个分布式分组转发控制节点和多个分组转发节点来提供归属代理类的功能的方法和装置。多个实施例的方法和装置提供了分组转发控制和实际分组转发操作的冗余性，并且还允许将冗余节点置于不同的物理位置，从而改进了系统可靠性和故障容错。
[0015]因此，本申请涉及使用多个归属代理控制节点(HACN)对具有一个或多个归属代理隧道节点(HATN)的系统提供冗余度和/或控制的方法和装置等。在一些实施例中，通过控制HATN向(例如，访问网络中的)节点(例如，漫游节点)转发分组来使用HACN控制到该节点的分组转发。
[0016]将要描述的方法和装置主要用于基于MIP的系统的情况，但是其还可以在3GPP/CDMA2000和/或具有类似需求的其它系统中提供等价的或类似的控制和转发功能。可以使用本文所描述的同样的或类似的信令和隧道功能来实现的系统可以经由下述系统元件或未来的等价物来实现:经由基于MIP或GTP的隧道和支持信令的MSC、SGSN、GGSN、PDSN、RNC、BS和MT节点。可以使用3GPP和CDMA2000系统及其衍生系统中可见的等价于或类似于本文中的实施例所描述的节点的多个节点来映射和直接实现本文所述的多个特征和方法。
[0017]在多个实施例中，将多个HACN设置于整个运营商网络中的存在点(Ρ0Ρ)，并且共享对公共HA数据库功能(HADF)的接入，该公共HA数据库功能可位于一个HACN中或者位于分立的HA数据库节点(HADN)中AADF保存MN、HACN地址、HATN地址、归属地址前缀、对HATN的前缀分配、对MN的归属地址分配和HATN绑定(即，MN HoA和MN转发地址之间的映射)等信息。特别地，HADF包括HACN和HATN的信息，其支持运营商网络的各部分中的特定HoA前缀。为HATN分配HADF之外的前缀，以及任何分配的HACN可以经由HACN-HATN协议来对HATN处的绑定进行调整。优先地使用AAA系统来将HACN、HATN和关联的HoA前缀的列表分发给(例如，位于基站的)每个接入节点，所述每个接入节点定期地进行刷新，使得可以从列表中删除停止工作的HACN和HATN，并且应用HACN/HATN/前缀的改变。注意到当接入节点处存在基于特定前缀的MN时，通常，用于特定前缀的HACN和HATN仅分发到该接入节点。
[0018]优选地使用AAA系统为每个MN分配HoA地址，并且可以分配关联的主要HACN和次要HACN。这确保了HoA分配状态不受特定的HACN的约束。由接入节点在第一绑定响应中将所分配的HoA和所关联的HACN传递给MN JA缓存HACN和前缀之间的映射，并且对来自于丽的消息进行管理，以确保这些消息遵守这些映射。MN在网络设施中移动的过程中，可以改变提供给MN的主要HACN和次要HACN。这是因为对于同一个前缀而言有多个拓扑分布的和地理分布的HACN可以作为主要HACN，结果，在网络的特定部分中，具有同一个前缀的多个MN可以具有同一个主要HACN和次要HACN JN应当首先尝试由FA所通知的主要HACN，即使这意味着MN需要根据另一个HACN重定位。如果MN使用了错误的HACN，则FA可以替换HACN的值并且在绑定响应中返回新值。
[0019]当MN未能从主要HACN获得对绑定更新的响应时，则MN需要有机会采取合适的操作。失败的响应可能是分组丢失的结果，或者是由于FA、HACN或HATN的故障。两个并发HATN都出现故障的可能性远小于一个HACN故障的的可能性，并且MN可以迅速检测和回避FA故障。由于分组丢失导致故障的可能性是最高的，所以FA应当在计时器Tl之后向主要HACN重传绑定更新消息，并且对所重传的绑定更新消息标明重传标志或一些修改的标识符。将Tl设置为显著地高于(默认为2.5倍)经由HACN和HATN的常规往返时间(RTT1)。如果在计时器T2(默认为RTTl的6倍)之后，初始和重发绑定更新请求都没有得到答复，则MN将绑定更新重定向到次要HACN。可能(并且优选地)由FA来处理该重定向，其中绑定更新的响应通知MN所述HACN的改变。
[0020]在一些实施例中，由MN产生用于其绑定的严格顺序。可以由FA生成顺序标识符，以节省空中链路资源。使用一个、两个或三个标识符的组合来管理该顺序，在多个不同节点上生成多个标识符。对绑定更新进行严格排序，使得FA、HACN、HADF和多个HATN能够检测到副本和重传，并且因此它们不会混淆与特定MN HoA相关联的最近的绑定更新，也不会混淆在每个HATN处正在管理特定前缀的HACN。在经由FA到HACN的消息中携带顺序标识符一直到冗余HATN，然后通过HACN在HATN响应中返回给MN。可能返回不同的标识符，只要该标识符的值是所接收消息中的信息和节点之间在信令通道上共享的信息的函数，从而为了排序和安全的目的，对返回的标识符进行验证。当另一个HACN使用增加了顺序的标识符来更新绑定时，或者当指示更高优先级时、或者当性能信息指示应当使用不同的HACN时，可以取代在HATN处管理用于MN的当前绑定的当前HACN。
[0021]将HATN处与绑定相关的事件(例如，性能统计)报告给当前HACN或剩余HACN。在示例性实施例中，由于故障，主要HACN将被MN旁路，并且然后HATN会在其响应中通知次要HACN，所以这些事件不会报告给次要HACN。每个用于特定MN HoA的新绑定更新会对先前从HATN接收的事件进行确认，使得HATN可以跟踪成功接收以及在HADF中存储这些事件。
[0022]当用于特定HoA前缀的主要HACN失效时，使用遭受影响的HoA前缀的大量MN通常会丢失它们的移动性管理功能。这些MN处于网络的同一个拓扑部分中，并且多个MN可能位于同一个次要HACN、FA和HATN。这确保了故障机制对于HADF、HACN、FA和HATN处理、发消息和声明是有效的。对故障主要HACN的第一绑定更新会将HATN的主要故障，以及转换到次要HACN的消息通知FA并随后通知HATN，然后，FA可以缓存故障信息并且将来自于使用故障HACN的前缀的FA处MN的所有绑定更新重定向到次要HACN，并从而避免了计时器Tl和T2。通过接入节点之间的转换和相关状态的传送，还可以快速地将故障信息传送给邻近的接入节点。故障信息会到达HADF，并致使将HACN改变(S卩，成为新的主要HACN)的消息经由AAA消息分发到网络设施中的剩余FA处。次要HACN从重定向的绑定更新中获知主要HACN出现故障，并且从而开始收集来自于AAA和HADF的与受影响的HoA前缀相关的本地状态。受影响的HATN也会从重定向的绑定更新中获知主要HACN出现故障，并且停止将信息发送给主要HACN并且重定向使用受影响的HoA前缀的消息到次要HACN。
[0023]根据特定实施例，HATN可以请求转换到另一个HACN，或原来的HACN或新HACN可以使用特定消息来指示HATN更改到新HACN，或者使用来自于新HACN的接收的更新的绑定消息来间接地指示HATN更改到新HACN。根据HACN的基于时间或负载的共享、优先级指示或性能跟踪，接入节点或MN可以将绑定信息消息导向原来的HACN或者新HACN。如果经由分立HADN来进行转换信令，则HADN在两个HACN之间传送消息。
[0024]一种用于操作包括第一节点(例如，第一HATN)、第二节点(例如，第一HACN)、第三节点(例如，第二HATN)、第四节点(例如，第二HACN)和接入节点的通信系统的示例性方法，包括:操作第二节点来向第一节点发送包括第一转发信息的第一消息(例如，第一转发信息消息)，所述第一转发信息用于经由第一节点和第三节点中的一个以及接入节点来转发包括移动节点地址的分组;操作第二节点从第一节点接收改变请求消息，所述改变请求消息请求第二节点停止向第一节点提供用于包括所述移动节点地址的分组的转发信息；以及操作第四节点向第一节点发送包括第二转发信息的第二消息(例如，第二转发信息消息)，所述第二转发信息用于经由第一节点和接入节点来转发包括所述移动节点地址的分组。
[0025 ] 一种与第一网络节点(例如，第一 HATN )、第三网络节点(例如，第二 HATN)和接入节点一起使用的示例性通信系统，包括:第二网络节点(例如，第一HACN)，其包括:1)第一消息模块，用于生成和向第一节点发送包括第一转发信息的第一消息(例如，第一转发信息消息)，所述第一转发信息用于经由第一节点和第三节点中的一个以及所述接入节点来转发包括移动节点地址的分组；? )改变请求处理模块，用于从第一节点接收改变请求消息，所述改变请求消息请求第二节点停止向第一网络节点提供用于包括所述移动节点地址的分组的转发信息；以及第四网络节点(例如，第二HACN)，包括第二消息模块，用于生成和从第四网络节点向第一节点发送第二转发信息消息，所述第二转发信息消息包括第二转发信息，所述第二转发信息用于经由第一节点和接入节点来转发包括所述移动节点地址的分组。
[0026]一种用于在包括第一节点(例如，第一HATN)、第二节点(例如，第一HACN)、第四节点(例如，第二 HACN)和接入节点的系统中操作第一节点的示例性方法，包括:操作第一节点从第二节点接收包括第一转发信息的第一消息，所述第一转发信息用于经由第一节点和接入节点来转发包括移动节点地址的分组；以及操作第一节点从第四节点(例如，第二HACN)接收包括第二转发信息的第二消息，所述第二转发信息用于经由第一节点和接入节点来转发包括所述移动节点地址的分组。一种在包括第一节点(例如，第一HATN)、第二节点(例如，第一HACN)、第四节点(例如，第二HACN)和接入节点的通信系统中使用的示例性第一节点，所述第一节点包括:第一消息处理模块，用于从第二节点接收和处理包括第一转发信息的第一消息，所述第一转发信息用于经由第一节点和接入节点来转发包括移动节点地址的分组；以及第二消息处理模块，用于从第四节点接收和处理第二消息，所述第二消息包括第二转发信息，所述第二转发信息用于经由所第一节点和接入节点来转发包括所述移动节点地址的分组。
[0027]上文所述的特征仅仅是本申请中所描述的多个特征和实施例的一部分，并且不应被作为所有特征或元件的概要。在下文的【具体实施方式】中将描述多个附加的特征和实施例。
[0028]虽然已经在上述的
【发明内容】
部分中讨论了多个实施例，但是应当理解并非所有的实施例包括同样的特征，以及上文所述的一些特征是不必要的但是在一些实施例中可能需要。将在下文的【具体实施方式】中讨论多个附加的特征、实施例和优势。
【附图说明】
[0029]图1示出了示例性网络，其图示了多个实施例的示例性元件。
[0030]图2示出了现有技术的、在移动节点(MN)、外地代理(FA)和归属代理(HA)之间的移动IP(MIP)信令。
[0031]图3示出了与传统基于HA的系统不同的、用于归属代理控制节点/归属代理隧道节点(HACN/HATN)的组合的等价的现有技术基于MIP的信令流。
[0032]图4从第一节点(例如，归属代理隧道节点)的角度示出了多个示例性新颖实施例的示例性节点、状态、信令和方法。
[0033]图5从接入节点的角度示出了多个示例性新颖的实施例的示例性节点、状态、信令和方法。
[0034]图6示出了在接入节点处用来支持多个HACN的可选的一组信令和方法。
[0035]图7从示例性的第二节点和第四节点(例如，HACN)的角度示出了多个示例性新颖实施例的示例性节点、状态、信令和方法，其中，所述第二节点和所述第四节点控制由所述第一节点和所述第三节点(例如，HATN)进行的到MN的转发。
[0036]图8示出了示例性的归属代理数据库，其可以设置于第二节点(例如，HACN节点)、第四节点(例如，另一个HACN节点)或者另一个节点(例如，归属代理数据库节点MAAAfA中，或者可以分布在这些节点之间。
[0037]图9是根据多个实施例的示例性隧道代理(TA)节点的示例性状态图。
[0038]图10是根据多个实施例的示例性隧道代理(TA)节点的示例性状态图。
[0039]图11是根据多个实施例的操作接入节点的示例性方法的流程图。
[0040]图12是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0041]图13是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0042]图14是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0043]图15是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0044]图16是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0045]图17是根据多个实施例的操作通信系统的示例性方法的流程图。
[0046]图18是根据多个实施例的示例性通信系统的图示。