专利名称：移动通信网络中的快速切换的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信，更具体地，涉及在移动节点正在接收数据尤其是分组数据的同时移动节点从一个静态通信节点向另一节点的切换。
背景技术：
图1示出了用于在移动节点MN(例如，便携电话)与对端节点(未示出)之间通过因特网I实现移动通信的标准配置。移动节点MN通过接入点AP1、AP2、AP3等无线连接到网络，并且接入路由器AR1、AR2通过路由器R连接到因特网。
最初，当移动节点MN处于所示位置时，在移动节点MN与因特网之间通过接入点AP2、接入路由器AR1以及路由器R交换信号。当移动节点要从接入点2切换到接入点3时(例如由于移动节点从一地向另一地运动)，在接入路由器AR1和AR2之间交换切换发起以及切换确认消息。从新接入路由器AR2向旧接入路由器AR1发送的消息将包括移动节点一旦处于接入路由器AR2的控制下时将要使用的新转交地址(nCoA)。该新地址然后被传送回移动节点MN。在这一事件后的指定时间，去往移动节点MN的数据分组将不再从AR1发送到AP2，而是从AR1“隧道”传送到AR2，为移动节点MN从AP2切换到AP3做准备。此时，必须在AR2中缓冲分组，直到MN从AP2切换到AP3，即，第2层(L2)切换。一旦第2层切换已经完成，在MN和AR2之间通过AP3交换信号，从而可以将分组从AR2引导到AP3，然后引导到MN。最后，从MN向路由器R发送绑定更新消息BU。此时，路由器得知MN与AR2进行通信，从而其可以直接向AR2发送分组，而无需从AR1隧道传送到AR2。
在上述示例中，由单独一个路由器R来处理所有切换请求。当移动节点从一地运动到另一地时，该路由器需要存储并保持这些移动节点所使用的更新后的转交地址。实际上，如果只有一个路由器R，则需要太多的处理时间来管理大量移动节点(MN)。
最近，提出了所谓的“移动停靠点”(mobile anchor point)。在许多文献中对此进行了讨论，包括美国专利公开US 2001/0046223A1(此处描述为移动代理)。移动代理或移动停靠点能够执行归属代理的功能，包括维护提供移动节点的归属地址与其相应的当前转交地址之间的映射的列表。在网络层次的不同级别上都可以包括移动停靠点(分层的移动停靠点)，并且这能够减小移动节点改变与网络的附着点时的信号传输延迟。
本发明的目的是通过采用从使用与下述标准相关的概念所获得的好处，来提供快速切换过程i)分层切换过程，例如，在移动停靠点(MAP)层次中的接入路由器与顶端MAP之间采用一个或多个额外程度的定位；ii)预测切换过程。
发明内容
本发明提供了一种用于在具有分层移动停靠点的分层移动管理系统中路由数据的方法，其中控制移动停靠点将数据路由从旧的通信节点转换到新的通信节点并对其进行调整，以便在接收到切换发起信号之后的预定时间段届满同时发生，所述控制移动停靠点在其域中具有所述两个通信节点，其中所述时间段的决定因素是附着于所述旧通信节点的剩余时间。
本发明可以应用于分组网络中的实时多媒体应用。有效的数据分组路由以及快速切换机制减小了潜在的切换延迟以及接收机处的数据丢失。
从前面可以认识到，在本发明的方法中，在接入路由器之间没有隧道传输。由于MAP层次所获得的额外程度的定位，当在其域中具有旧通信节点和新通信节点的MAP知道移动节点将要使用的新转交地址时，将分组通过新路由(包括一个或多个MAP)重定向在时间上是可行的。
该过程包括可以称之为“部分预测切换”的过程，其中在准备就绪且在移动节点到达(之前)时，将分组引导到新的附着点。
优选地，不必在MAP层次中的每一等级报告新的转交地址，而是只要向在其域中具有旧通信节点和新通信节点(接入路由器)的最低等级MAP报告。
如下面更加详细解释的那样，在本发明的优选实施例中，为了同步的目的，在有效地定义了切换持续时间的旧通信节点和新通信节点之间交换消息，并且系统中的其他部件将由此得到定时信号。
现在，将参考附图描述仅仅作为示例的本发明的实施例，附图中图1是为了描述已知的切换过程(上述)而示出了在接入点之间运动的移动节点的示意图；图2图示了使用移动停靠点的可能的拓扑配置；图3图示了在根据本发明的切换方法中在拓扑中的移动节点和更高层之间交换信号的定时；以及图4至15图示了根据本发明的切换方法中的连续步骤。
具体实施例方式
如上所述，所提出的建议的配置基于这样的原理在MIPv6(移动因特网协议版本6)兼容系统中，可以在网络层次的不同等级上包括多个移动代理或移动停靠点。图2示出了一种合适的配置。
在图2中，对端节点CN(固定或移动)正在与移动节点MN进行通信。CN与MN之间的媒体路径通过与对端节点相关联的路由器R、因特网、移动停靠点MAP的分层结构、附着点或接入路由器AR1、AR2、AR3、AR4层、以及多个接入点(与接入路由器在地理上一致，未示出)。当移动节点进入某一域(例如，由MAP2控制的域)时，其将使用不同的局部化转交地址来注册到它与因特网之间的每一个移动代理。当从对端节点向移动节点发送分组时，分组到达顶层移动代理。顶层移动代理将对分组进行封装，并且下一移动节点(在分层结构中处于顶层移动代理之下)将对该分组解封装，并且在将其向下发送到分层结构中下一移动代理之前对其再次进行封装。该过程以类似的方式继续，直至移动节点MN接收到数据分组。
MN从AR1切换到AR2的过程以多个不同步骤进行，图3示出了这些步骤的定时。现在详细描述每个步骤。
步骤1现在参考图4，移动节点MN从AR1离开移向AR2。最初，数据分组从MAP2通过AR1流向MN。
步骤2与上述现有方法一样，当在当前接入路由器AR1与MN将要切换到的新接入路由器AR2之间交换了切换发起HI以及切换确认HACK信号之后，触发切换(触发的方式不是本发明的一部分)。传送回AR1的消息包括一旦切换之后MN将要使用的、与AR2相关联的转交地址。在该具体示例中，触发AR2(见图5)向AR1发送切换发起HI消息，该消息包括新转交地址。图7示出了到达AR1的HI信号。
步骤3HI信号包含1.AR2的IP地址。
2.MN要使用的潜在CoA。
3.AR1需要继续向MN单播的时间量的指示。
第1项和第2项是标准过程，但是第3项对下面所述的本发明优选实施例是重要的。
步骤4a当AR1接收到HI消息时，其必须以切换确认消息(HACK)来答复。HACK消息包含1.MN的归属地址2.MN的旧转交地址3.MN的链路层地址
4.AR1愿意继续向MN单播的时间量(dt)步骤4b同时，如图9所示，AR1向MN发送代理路由器广告(PrRtAdv)。PrRtAdv消息包含1.AR2(新的接入路由器)的IP地址2.AR2(新的接入路由器)所建议的转交地址图9示出了到达MN的代理路由器广告消息以及到达AR2的切换确认消息HACK。图9还示出了在HACK消息到达AR2时从AR2到MAP1切换发起传输。
步骤4c如图10所示，在时间(dt)内MN继续由AR1服务。同时，切换发起消息从MAP1传播到MAP2(见图11)，根据本发明，MAP2具有定时器。重要的是注意到到达MAP2的HI消息包含在步骤4a期间在AR1与AR2之间约定的实际服务时间(dt)。MAP2可以考虑由有线及无线链路所导致的额外延迟(传输延迟)，来相应地调整该指定时间间隔(dt)。
步骤5MN开始执行L2切换，而不需要通知AR1。这在时间dt过去之后发生。在常规的预测切换过程中，当要发生切换时，MN通过向AR1发送快速绑定更新信号，来通知AR1。在所建议的F-BU中，不需要传送。如图12所示，MN在dt2的时间中执行第2层切换，在这段时间内，MN不能接收任何数据分组。
同时，一旦时间(dt)届满，移动停靠点2(即，在其域内具有AR1和AR2的MAP)就被触发，并且开始将分组重定向到MAP1。
当在MAP之间重新路由数据分组时，MAP2定时器扮演着关键的角色。该定时器基于通过切换发起消息传送到MAP2的约定时间(dt)，其中针对由将AR2、MAP1和MAP2连接在一起的有线链路以及在接入点与移动节点之间的无线链路所引起的延迟来对该约定时间进行调整。一旦MAP2定时器到时，则开始重新路由。
MAP1所接收到的分组被解封装，并且被再次封装，然后由MAP1发送到AR2。分组被缓存(缓冲)在接入路由器2和/或MAP1中，一旦MN通知成功切换到AR2，就将分组发送到MN。MAP2内的实心区域以及三角形符号分别表示可能的缓冲以及“定时器”。这一阶段可以看作局部预测切换。
本发明与常规的预测过程不同，不依赖于在所涉及到的接入路由器之间的隧道传输。
步骤6如图13所示，一旦第2层切换结束，MN向接入路由器2发送快速相邻广告(F-NA)，表明MN已经到达。快速相邻广告包含MN的链路层地址，以便被AR2识别。一旦接入路由器2接收到F-NA(图14)，它就可以开始将所缓冲的分组传送到MN，如图15所示。
不需要从MN向AR2发送然后向MAP1发送绑定更新传输来向MAP1通知将发生第3层切换(在标准的预测以及分层切换过程中需要此发送)，因为MAP2和MAP1已经知道需要使用的新的子网前缀，并且数据分组已经从MAP2重定向到MAP1(即，已经实现第3层切换)。
重要的是，在移动节点完成第2层切换并且决定发送F-NA作为触发机制来向接入路由器AR2通知其到达之前完成步骤5。否则，当移动节点到达接入路由器2时，由于没有准备好由其接收的分组，将存在一段延迟。
结果，需要做出如下一些决定■数据需要在AR2中(如果需要的话，在MAP1中)缓冲多长时间■重新路由机制(将去往MN的分组从自MAP2去往AR1的路线重定向到自MAP2去往MAP1的路线)应该何时开始发生，以便保证在第2层切换完成时数据分组已经被缓冲在AR2中并且等待传送到MN(如上所述，一旦步骤5完成，“转换”过程就开始。例如，如果移动节点运动太慢，则可能需要延迟重新路由过程。)■弥补移动节点运动太慢的似然性所需的缓冲区大小前面描述了一种执行快速切换的备选方法。该方法利用额外程度的定位(这种定位可以通过应用多个移动停靠点来实现)，并且还引入了“局部预测”切换的概念，而不需要在所涉及到的接入路由器之间进行任何隧道传输。在图2中示出了该方法的示例性配置，其中在上层MAP中实现重新路由机制。在该示例中，一旦移动停靠点(处于该具体示例的层次中的顶部)内的定时器到时，数据分组就被重定向(“转换”)。在前述移动停靠点内的定时器考虑由中介的有线及无线链路所引起的信号传输延迟，并且在从下层的移动停靠点接收到“触发”时开始运行。被重定向的分组能够被相继完全缓冲在AR2中，或者缓冲负载可以分散在所涉及到的接入路由器和移动停靠点之间(即，在该示例中、在AR2与MAP1之间)。需要根据移动节点的速度来调整缓冲区的大小。
该方法的特征是，数据分组的重定向不需要绑定更新(BU)传输，因为所涉及到的移动停靠点实体已经知道需要采用的新的子网前缀(在所建议的新CoA中指示)。在移动节点到达新的附着点(即，AR2)时，数据分组已经被重定向。
另一特征是，一旦约定时间段(dt)届满，就开始第2层切换。这意味着在第2层切换之前不需要向旧附着点(即，AR1)发送快速绑定更新(F-BU)传输(在标准的预测切换过程中需要此发送)。
权利要求
1.一种用于在具有分层移动停靠点的分层移动管理系统中路由数据的方法，其中控制移动停靠点将数据路由从旧的通信节点转换到新的通信节点并对其进行调整，以便在接收到切换发起信号之后的预定时间段届满同时发生，所述控制移动停靠点在其域中具有所述两个通信节点，其中所述时间段的决定因素是附着于所述旧通信节点的剩余时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述时间段的另一决定因素是所述域中的估计传输延迟。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中提出并约定附着于所述旧通信节点的剩余时间作为在所述旧通信节点与新通信节点之间交换的切换发起及确认信号的一部分。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述控制移动停靠点是层次上、其域包括所述旧通信节点和新通信节点的、最低等级的移动停靠点。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中当数据路由从旧通信节点转换到新通信节点时，沿着从所述控制移动停靠点通过所述新通信节点的信号路径实现缓冲。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中为了同步的目的，在连续步骤的执行之间引入一个和多个预定延时。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述切换发起信号是从所述移动节点去往所述旧通信节点的快速绑定更新信号。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述移动节点发送到所述新通信节点的发起信号是相邻广告。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述旧通信节点和新通信节点充当接入路由器。
10.一种实质上参考附图所述的方法。
全文摘要
描述了一种用于在具有分层移动停靠点的分层移动管理系统中路由数据的方法。控制移动停靠点将数据路由从旧的通信节点转换到新的通信节点并对其进行调整，以便在接收到切换发起信号之后的预定时间段届满同时发生，其中所述控制移动停靠点在其域中具有所述两个通信节点。所述时间段的主要决定因素是附着于所述旧通信节点的剩余时间。
文档编号H04L12/28GK1778134SQ200480010608
公开日2006年5月24日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月14日
发明者尼古劳斯·法格雷达斯 申请人:松下电器产业株式会社