专利名称：用于移动ip重新注册的链路等待时间确定的制作方法
相关申请此申请要求于2003年5月16日提交的美国临时专利申请第60/471,144号的优先权。
背景本发明一般涉及移动网络，尤其涉及一种在启用移动IP的设备的重新注册过程期间确定链路等待时间的系统和方法。
在常规因特网协议(IP)路由中，IP地址表示具体网络节点在一网络拓扑结构内的位置，从而允许分组传递。为在此方案下接收分组，路由机制假定每个网络节点对因特网的网络拓扑结构都保持相同的连接点。此外，路由机制假定每个网络节点都有一个相关联的IP地址，它唯一地标识该网络节点的连接点。当一网络节点发送预期目标为一接收设备的分组时，中介因特网路由器接收该分组并分析其IP地址的子网前缀，以确定接收设备的网络。每个中介路由器将该分组转发给所确定的最近的路由器。最后，当该分组到达该设备的子网上的路由器时，该路由器分析IP地址中的其余位，以标识具体接收设备并完成传递。
但是，如果一设备经由除了与该设备的IP地址相关联的子网以外的其它子网连接到因特网，则常规因特网路由将不会把目标为该设备的数据传递到其所连接的子网。因此，常规IP路由不提供充分的用于与在子网之间移动的用户进行通信的手段。
移动IP通过向移动节点或移动站添加用于转发因特网话务的机制来增强常规IP；即，移动设备或无线通信设备具有例如发送器和接收器。通常，移动设备包括，但不限于，蜂窝电话、手持式设备、膝上计算机和路由器。移动IP向每一个移动设备分配一个常规归属IP地址，该地址指示移动设备拓扑结构上正确的“归属”网络。此类移动设备还维护相关联的转交地址(COA)，当移动设备改变其连接点时，该地址标识该移动设备的地址。每一次当用户将移动设备移到一个不同的网络时，该移动设备获得一个新的COA。归属网络上的归属代理(HA)将每个移动设备的永久地址与其当前COA相关联。
移动IP的版本包括移动IPv4、移动IPv6以及HMIPv6。在移动IPv4中，移动设备的话务被发送到归属网络，但被HA截取并，并经由隧穿转发到适当的COA。区外代理(FA)可担当移动设备和HA之间的中介转发设备。在某些实施例中，分组数据服务节点(PDSN)提供到例如因特网或内联网的主无线移动数据访问。移动IPv6将隧穿最小化，并包括使FA成为非必须的机制。HMIPv6通过用移动性锚点(MAP)(可位于路由器分层结构中的任何位置)替换FA，来减少改善移动连接的越区切换速度所需的信令量。
注册是移动IP中的一个关键性功能。每一次当移动设备改变其COA时，它经由IPv6网络中的因特网控制消息协议(ICMP)向HA转发绑定更新，或经由IPv4网络中的FA发送注册请求，来向HA注册。移动IP注册提供一种移动设备向HA传达其当前位置的手段。每个注册都具有相关联的生命期，HA和FA(如果适用)将为该生命期提供转发服务。
在使用FA、PDSN或MAP(统称中介设备)的移动IP的版本中，移动设备向中介设备发送注册请求(RRQ)以开始注册。中介设备处理RRQ并将其分程传送给HA。一接收到RRQ，HA即处理该请求并向中介设备发送准许或拒绝该请求的注册回复(RRP)。各中介设备进而分别处理RRP，并将回复分程传送给移动设备，从而通知该移动设备对其请求的处置。在移动设备注册协同定位的COA的实例中，移动设备将RRQ直接转发给HA。HA用对应的RRP直接响应移动设备。
网络通常实现相对很短的注册生命期，以将幽灵移动IP注册对HA和FA/MAP资源的影响最小化。因此，为保持连通性、以及准确的COA和可达性信息，移动设备经由RRQ向HA请求重新注册，重新注册的请求通常在数据传输期间随数据频带内发送。然后移动设备等待接收来自HA的对应于RRQ的RRP。为解决RRQ或RRP消息丢失的可能性，移动设备通常一发送RRQ即设置重试定时器。如果移动设备在重试定时器上的时间到期(RRQ超时)之前接收到有效RRP，则重新注册完成。但是，如果重试时间在接收到对应RRP之前到期，则移动设备发送后续RRQ。当数据传输期间发送重新注册时，非必要的重新注册请求(RRQ重发)可能会被发送，因为缓冲及其它因素可能在RRQ超时之外再增加重新注册回复的等待时间。
因特网官方协议标准(STD1)，请求评论(RFC)2002，第3.6.3节，IBM(1996)提议一种简单的集合补偿算法，该算法包括以下步骤，在制定重发超时(最少1秒)以后发送新的RRQ，并至少将重发超时加倍。在此规则下，超时最终增加到大于RRQ被发送后RRP到达所需的时间的值；即往返时间(RTT)。
尽管补偿算法试图调节重新注册请求的重发，如果移动设备在发送后续请求之后接收到对前面请求的有效RRP，则该移动设备被强制丢弃该回复，从而延迟了移动节点重新注册的完成，增加了网络上的通信量，并且不利地加重了网络基础结构的负载。
很明显，需要一种用于对实现重新注册的请求重发进行定时、同时将非必需的发送最小化的改良的系统和方法。还需要一种通过优化的移动IP重新注册来提高移动设备通信、将网络负载最小化，并优化网络话务等级的系统和方法。
概述在本发明的一个方面，一种用于通信网络中的链路等待时间确定的方法包括以下步骤根据初始注册程序，确定往返遍历链路的无负载网络延迟；设当前估算延迟等于无负载网络延迟；后续注册尝试一开始，即启动当前往返估算过程，该过程具有开始时间和结束时间；设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的的和；以及如果重试定时器在可能并发的当前往返估算过程的结束时间之前到期，则更新预定的补偿时间段，并重复前面两个步骤；以及在后续注册的结束处，重置当前估算延迟等于当前往返估算过程的结束时间和当前往返估算过程的开始时间之间的差。
尽管当前往返估算过程一般指移动设备一方向归属代理的重新注册尝试，但是本领域技术人员将会认识到，还存在其它应用程序和示例。当前往返估算过程的开始时间可能与例如重新注册尝试期间RRQ的发送时间相关联；而当前往返估算过程的结束时间可与例如与其对应的RRP的接收时间相关联。
预定的补偿时间段可根据包括前述补偿注册重试算法等预定的算法来更新。
在本发明的另一个方面，一种用于确定移动IP网络中的链路等待时间的方法包括以下步骤根据初始注册程序，确定无负载网络延迟；设当前估算延迟等于无负载网络延迟；重新注册尝试一开始，即记录当前往返估算过程的发送时间；设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和；并且如果重试定时器在接收到重新注册回复之前到期，则更新预定的补偿时间段并重复前面的两个步骤；且如果重试定时器在接收到重新注册回复之前没有到期，则记录当前往返估算过程的接收时间，并设当前估算延迟等于接收时间和发送时间之间的差。
在本发明的又一个方面，一种用于确定移动IP网络中的链路等待时间的方法包括以下步骤记录初始注册请求从移动设备到归属代理的发送时间；记录注册回复从归属代理到移动设备的对应于初始注册请求的接收时间；根据以下公式确定无负载网络延迟RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中RTT(0)表示初始注册往返延迟，RRP(initial)表示初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示初始注册请求的发送时间；设当前估算延迟等于无负载网络延迟；记录重新注册的请求的发送时间；设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和；并且如果重试定时器在接收到注册回复消息之前到期，则更新预定的补偿时间段，并重复前面的三个步骤；且如果重试定时器在接收到注册回复消息之前没有到期，则记录重新注册回复消息的接收时间，并设当前估算延迟等于接收时间和发送时间之间的差。
在本发明此外的一个方面，一种用于确定通信网络中的链路等待时间的方法包括以下步骤根据初始注册过程，计算往返遍历链路的无负载网络延迟；根据无负载网络延迟，建立当前估算延迟；将预定的补偿时间段加到当前估算延迟；移动IP注册尝试一开始即用根据前一步骤得出的和设置的重试定时器来设置重试定时器；可选地，启动当前往返延迟估算过程；如果启动了前一步骤，则如果发生当前往返延迟估算过程的结束事件即更新当前估算往返延迟；如果重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前到期，则重新计算补偿时间段并重复前两个步骤；以及如果重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前没有到期，则根据当前往返估算过程的结束时间和当前往返估算过程的开始时间之间的差确定当前估算的延迟。
在本发明的另外一个方面，一种系统包括第一设备；第二设备；连接第一设备和第二设备的通信路径；以及确定与遍历第一设备和第二设备之间的通信路径相关联的链路等待时间的至少一个模块。
在本发明的另一个方面，一种移动IP网络包括用于提供第一设备的装置；用于提供第二设备的装置；用于在第一设备和第二设备之间通信的装置；用于确定初始移动IP注册期间往返遍历链路的无负载网络延迟的装置；用于设当前估算延迟等于无负载网络延迟的装置；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和的装置；用于在重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前到期时更新预定补偿时间段，并重置重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和的装置；以及用于在重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前没有过期时重置当前估算延迟等于当前往返估算过程的结束时间和当前往返估算过程的开始时间之间的差的装置。
在本发明的又一个方面，一种通信网络包括用于提供第一设备的装置；用于提供第二设备的装置；用于在第一设备和第二设备之间通信的装置；用于根据初始注册过程确定往返遍历链路的无负载网络延迟的装置；用于设当前估算延迟等于无负载网络延迟的装置；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和的装置；用于在重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前到期时更新预定补偿时间段的装置；用于重置重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟之间的和的装置；以及用于在定时器在当前往返估算过程的结束时间之前没有到期时，重置当前估算延迟等于当前往返估算过程的结束时间和当前往返估算过程的开始时间之间的差的装置。
在本发明的再一个方面，一种无线通信子网包括移动设备；归属代理；用于移动设备和归属代理之间通信的装置；用于记录初始注册请求经由通信装置从移动设备到归属代理的发送时间；用于记录对应于初始注册请求的注册回复经由通信装置从归属代理到移动设备的接收时间；用于根据公式RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，确定无负载网络延迟的装置，其中RTT(0)表示初始注册往返延迟，RRP(initial)表示初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示初始注册请求的发送时间；用于设当前估算延迟等于无负载网络延迟的装置；用于记录重新注册的请求经由通信装置从移动设备到归属代理的发送时间的装置；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和的装置；用于更新预定补偿时间段的装置和用于在重试定时器在接收到注册回复消息之前到期的情况下重置重试定时器的装置；用于记录注册回复消息经由通信路径从归属代理到移动设备的接收时间的装置；以及用于设当前估算延迟等于接收时间(结束事件)和发送时间(开始事件)之间的差的装置。
在本发明的另外一个方面，一种移动IP通信网络包括移动设备；归属代理；连接移动设备和归属代理的通信路径；用于根据初始注册过程确定遍历移动设备和归属代理之间的通信路径的无负载网络延迟的无负载网络延迟模块；用于设当前估算延迟等于无负载或有负载网络延迟的当前估算延迟模块；用于记录重新注册的请求经由通信路径在移动设备和归属代理之间的发送时间的请求发送时间模块；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和的重试定时器模块；用于在重试定时器在经由通信网络接收从归属代理到移动设备的重新注册回复消息以前到期的情况下更新预定补偿时间段并通知重试定时器模块的定时器到期模块；用于记录移动设备接收重新注册回复消息的时间的注册回复接收时间模块；以及用于设当前估算延迟等于接收时间和发送时间之间的差的重置模块。
本发明的其它优点将在说明书的以下部分中提出，其中详细描述的目的是揭示本发明的示例性实施例，而不是对其设置限制。
附图简述
图1是根据本发明的一个实施例的一种无线通信子网图；图2是根据本发明的一个实施例的与移动IP环境中的一种注册过程相关联的通信流程图；图3是根据本发明的一个实施例的与移动IP环境中的相关联的注册和重新注册过程的控制流程图；图4所示是根据本发明的一个实施例的一种示例性方法的流程图；图5所示是根据图4所示实施例的步骤44的用于确定初始RTT(无负载网络)延迟的子过程的一个示例的流程图；图6所示是根据图4所述的本发明的实施例的用于确定当前估算网络延迟的子过程的另一个示例的流程图；图7所示是根据图4所述的本发明的实施例的用于确定当前估算网络延迟的子过程的又一个示例的流程图；以及图8所示是根据本发明的一个实施例的一种示例性系统的框图。
详细描述以下详细描述是目前所构想的实现本发明的最佳方法。此描述并不试图进行限制，而是用于说明本发明的一般原理，本发明的范围由所附权利要求书定义。
本发明提供一种系统和方法，用于准确确定在通信网络(例如，移动IP网络)中的具体链路上传输的话务的发送和接收之间的可变等待时间延迟，以及优化利用所述链路的过程。等待时间确定改善诸如移动设备向代理设备重新注册等过程。等待时间确定优化重新注册请求发送的定时，从而确保及时完成重新注册过程；将延迟的传递所引起的网络通信量最小化以消除冗余的重新注册请求，并将延迟的传递必需的被丢弃的重新注册回复最小化；以及提高移动设备的性能。
现在转到附图，其中相同的项用相同的标号引用，图1根据本发明的一个实施例，一般地示出一种无线通信子网10。无线通信子网10可包括移动站(MS)12；中介设备14；归属代理(HA)16；网络18(例如，因特网)；以及对应设备20(即，发送预期目标为MS12的通信的设备，或预期接收来自MS12的通信的设备)。通常，消息和数据可经由前述各种组件遍历一个或多个通信路径22，来实现MS12和对应设备20之间的通信。
MS12还可包括终端设备(TE)24和移动设备26，后者可具有分别用来发送和接收通信的发送器28和接收器30。TE24和移动设备26可具体化为集成单元；例如，蜂窝电话、手持式设备、以及膝上计算机。
中介设备14一般可便于移动设备26经由与MS12相关联的HA16连接到网络18。各种网络协议和配置可确定具体的中介设备，包括区外代理(FA)、分组服务数据网络(PDSN)、以及移动性锚点(MAP)。
网络18可包括物理或逻辑的设备或设计的任何装置或构造。例如，路由器和其它网络设备(未示出)可将来自HA 16的通信转发到预期目的地——对应设备20。通信路径22可包括任何传输介质，例如，红外传输、数字电缆、模拟线路、无线电波、等等。此外，各种协议和通信方案可利用通信路径22。
图2示出一通信流程图，该图描述诸如图1的无线通信子网10等移动因特网协议(移动IP)环境中的示例性注册过程。在这一环境中，一般在注册之前有代理告示和请求过程，或代理发现过程，如沿时间线32所示。
在32a，区外代理(FA)34可告示其服务。在32b，移动设备26可移到FA 34的网络中。一接收到来自FA34的告示，移动设备26即可请求来自FA34的服务，即，移动设备26可向FA34发送注册请求(RRQ)。在32c，FA34可处理RRQ并将其转发给相关联的HA16或拒绝注册。在32d，HA16可处理RRQ并组成接受或拒绝注册的注册回复(RRP)。HA16可向FA34发送RRP。在32e，FA34可将RRP分程传送给移动设备26。如果HA16接受注册请求，分程传送给移动设备26的状态信息可包括新注册的生命期。整个注册过程通常不与并发的IP话务(即，除注册和重新注册消息以外的数据)共同利用网络16，因此导致相对较慢的等待时间。
在成功完成注册以后，用户的IP话务36可经由FA34和HA16在移动设备26和对应设备20之间流动，如32f处所示。IP话务36可包括例如web浏览器或文件传输话务。
图3示出一示例性消息流程图，以及与无线通信子网10中的移动IP子网环境的注册和重新注册过程相关联的时间线32；移动IP子网环境具有移动设备26；FA34；HA16；以及对应设备20。在时间线32上，并在时间先后顺序上接着图2中所描述的事件，移动设备26可与对应设备20建立连接，IP话务36可在两者之间流动，如32f处所示。移动设备26可从一个子网移到另一个子网，从而要求对新FA34和HA18的初始注册更新移动设备26的转交地址(COA)。
因此，在23处示为阶段1的初始注册阶段可包括以下步骤在32a从中介设备14向移动设备26发送代理告示(ASM)；在32b从移动设备26向中介设备14发送代理请求(AAM)；在32b从移动设备26经由中介设备14向FA34发送RRQ；在32c从FA34向HA16转发RRQ；在32d从HA16向中介设备14发送RRP；以及在32e将RRP从中介设备14分程传送到移动设备26。在23，可不带并发的频带内数据地执行阶段1的步骤；即，沿着任何链路的ASM、AAM、RRQ和RRP不与发往或者发自移动设备26的任何其它数据同时发生。此外，注意，40处的阶段1的23a处的两个初始步骤对于完成注册过程而言不是必需的。
注册以后，在32f，IP话务36可在移动设备26和对应设备22之间流动。在示例性IPv4实施例中，在32g，HA16将目标为移动设备的IP话务38隧穿到14处的中介设备以进行传递。
在当前注册的持续期(其生命期)期间，移动设备26可请求重新注册。但是，和上述初始注册过程不同，重新注册话务可与应用程序数据同时发送，因此在被缓冲的应用程序数据被发向或发自移动设备26时，重新注册话务很可能遭到传输延迟。如42处的阶段2所示，重新注册可包括以下步骤在32b，从移动设备26随IP话务36向中介设备14频带内地转发RRQ，在32c，中介设备14可将RRQ转发给HA16。在32f，接下来对应设备20可从移动设备26接受所转发的IP话务。在32f，对应设备20可向HA16发送预期目标为移动设备26的IP话务36，在32g，HA16将IP话务38隧穿到中介设备14，以向移动设备26传递。同时，在32g，HA16可经由中介设备14向移动设备26发送RRP；在32i，中介设备14将把IP话务和RRP一起转发给移动设备30。重新注册过程的阶段2(42)的复杂程度和增加的数据负载可能导致等待时间与初始注册等待时间相比大大加长。此外，如果移动设备26在接收到RRP之前终止重新注册尝试，则必需冗余地以更长的完成超时来重复该过程，这进一步降低了网络性能和注册过程的效率。
现在转到图4，一流程图根据本发明的一个实施例示出一种示例性方法，包括以下步骤在44，在初始重新注册尝试期间，根据初始注册过程确定无负载网络延迟；在46，设当前估算延迟等于无负载网络延迟；在48，后续的重新注册过程一开始，即记录当前往返估算过程的发送时间；在50，设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟的和；如果在51重试定时器在接收到注册回复消息以前到期，则在52更新预定补偿时间段，并重复50处的步骤；否则在54记录当前往返估算事件的接收时间；以及在56重置当前估算延迟等于接收时间和发送时间之间的差。对于后续的重新注册尝试，可从48处的步骤开始重复该过程，如58处所示。
本领域技术人员将会注意到，预定补偿时间段可由各种手段来确定，包括以上在RFC2002中所描述的补偿算法。
各种实施例可使用各种手段来初始地确定无负载网络延迟(步骤44)，包括，但不限于，使用RRP/RRQ对的初始注册过程。现在转到图5，图示出一流程图，该流程图根据图4的44处的步骤，示出用于在初始注册过程期间确定无负载网络延迟的一种初始注册子过程的示例。该子过程可包括以下步骤在60，记录初始注册请求(RRQ(initial))从移动设备到归属代理的发送时间；在62，记录对应于RRQ(initial)的注册回复(RRP(initial))从归属代理到移动设备的接收时间；设初始注册往返延迟(RTT(0))等于接收时间(RRP(initial))和发送时间(RRQ(initial))之间的差；以及在44和在64，根据以下公式确定无负载网络延迟RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中RTT(0)表示初始注册往返延迟，RRP(initial)表示初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示初始注册请求的发送时间。
包括步骤48、54和56(全部以虚线框示出)的当前往返估算过程可包括诸如重新注册子过程、回波子过程和分组子过程等各种子过程。
重新注册子过程实际上可利用与为初始注册过程设置的相同算法计算当前估算延迟。例如，在图4的步骤48，记录重新注册的RRQ的发送时间；在图4的54，记录对应RRP的接收时间；以及在图4的步骤56，根据以下公式计算当前估算延迟RTT(current)＝RRP(x_t)-RRQ(x_t)，其中，RTT(current)表示当前估算往返延迟，RRP(x_t)表示与当前重新注册尝试相关联的RRP的接收时间，而RRQ(x_t)表示与当前重新注册相关联的RRQ的发送时间。因此，重新注册尝试和当前往返估算过程可以完全相同。
分别在图6和7中示出的回波和分组子过程可潜在地同时开始，并与上述重新注册过程或注册尝试同时运行。
如图6所示的回波过程可包括以下步骤在66(图4的步骤48)，记录ICMP回波请求(ECHO(send))从移动设备到归属代理的发送时间；在68(图4的步骤54)，记录对应的ICMP回波回复(ECHO(receive))从归属代理到移动设备的接收时间；以及在70(图4的步骤56)，根据以下公式，确定当前估算延迟RTT(current)RTT(current)＝(ECHO(receive)-ECHO(send))，其中，RTT(current)表示当前估算往返延迟，ECHO(receive)表示从归属代理接收对应的ICMP回波的接收时间，而ECHO(send))表示ICMP回波请求的发送时间。
本领域技术人员将会注意到，在各种实施例中，还可使用回波子过程以取代以上图5的重新注册过程，以在重新注册期间确定当前估算网络延迟。
如图7所示的分组过程可包括以下步骤记录TCP分组的发送时间(图4的步骤48)；在68，记录对应的确认从归属代理到移动设备的接收时间(图4的步骤54)；以及在70，根据以下公式确定当前估算延迟RTT(current)(图4的步骤56)RTT(current)＝(ACK(receive)-PACKET(send))，其中RTT(0)表示分组往返延迟，ACK(receive)表示确认的接收时间，而PACKET(send)表示TCP分组的发送时间。
图8根据本发明的一个实施例示出一种示例性系统。此实施例可用来例如确定延迟时间，以及优化图1所示的无线通信子网中的重新注册。该系统可包括MS12，后者具有TE24、通信路径22、移动设备26、发送器28、和接收器30；归属代理16；以及在77a一般地示出的若干模块。在示例性实施例中，系统包括中介设备14。
模块集77a可包括一个或多个模块以实现等待时间确定。这些模块可包括，集成到一个或多个系统组件或与之独立的例如软件程序、计算机硬件、或两者的结合。例如，一个或多个模块77a可具体化为驻留在移动设备26上的硬件组件和软件程序的结合。一个或多个模块77a可利用一条或多条通信路径22或任何其它手段来实现等待时间确定。例如，参考77a，模块77可包括用于确定移动设备26和归属代理16之间的无负载网络延迟的无负载网络延迟模块78；用于设当前估算延迟等于无负载网络延迟的当前估算延迟模块80；用于记录重新注册请求经由例如中介14从移动设备26到归属代理16的发送时间的请求发送时间模块82；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和当前估算网络延迟84的和的重试定时器模块74；用于在重试定时器在接收到重新注册回复消息之前到期的情况下更新预定补偿时间段并通知重试定时器模块84的定时器到期模块86；用于记录重新注册回复消息经由例如中介设备14从HA16到移动设鳖26的接收时间的注册回复接收时间模块88；以及用于设当前估算延迟等于接收时间和发送时间之间的差的重置模块90。
多个模块77a可作为一个或多个软件组件驻留在移动设备26上。当被调用时，无负载网络延迟模块78可在初始移动IP注册期间测量遍历移动设备26和归属代理16之间的通信路径22的网络延迟，并确定无负载网络延迟值。
在初始注册过程期间，无负载网络延迟模块78可通过沿通信路径22并经由中介设备14向归属代理16转发RRQ来确定移动设备26和归属代理16之间的往返链路等待时间。归属代理16可经由中介设备14，用RRP来响应移动设备26。无负载网络延迟模块78可计算无负载网络延迟值，例如，RRQ-RRP对的总链路遍历时间。可从例如移动设备26接收RRP的接收时间和移动设备26发送RRQ的发送时间之间的差来计算无负载网络延迟。
当前估算延迟子过程可包括上述重新注册子过程、回波子过程、以及分组子过程。回波过程实际上可包括重新注册子过程所利用的同一过程；但是，可使用因特网控制消息协议(ICMP)回波来取代RRQ，并使用ICMP回波回复来取代RRP。类似地，分组过程实际上可包括和重新注册过程相同的过程；但是，传输控制协议(TCP)分组-确认(ACK)对取代了RRQ-RRP对。
往返链路遍历无须存在频带内数据即可发生；因此，无负载网络延迟值可表示遍历无负载网络链路的时间的测量。无负载网络延迟模块78可将其无负载网络延迟值传递给当前估算延迟模块80，后者可设当前估算延迟值等于所接收的往返延迟值。
为在当前往返估算过程(例如，重新注册尝试)期间确定当前估算延迟，请求发送时间模块82可建立表示当前往返估算过程的开始时间的值；例如，RRQ从移动设备26到归属代理16的发送时间。
重试定时器模块84可在当前往返估算过程的开始时间设重试定时器。重试定时器上所设的时间可对应于预定补偿时间段和当前估算延迟值的总时间值。
定时器到期模块86可监视定时器的倒数和当前往返估算过程的进度。如果重试定时器上的时间在当前往返估算过程(例如，模块设备26从归属代理16接收RRP)的结束时间之前到期，则重试定时器模块84可被重新调用，后者用对应于已更新的预定补偿时间段和当前估算延迟值的值来重置重试定时器上的时间。如果当前往返估算过程在重试定时器到期之前结束，则重置模块90可从当前往返估算过程的开始时间和结束时间之间的差(例如，重新注册尝试期间，RRP的接收时间和RRQ的发送时间之间的差)计算已更新的当前估算延迟。
当然，应该理解，前述内容涉及本发明的若干较佳实施例，可对本发明进行修改而不会偏离如所附权利要求书中所述的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于确定具有链路的通信网络中的链路等待时间的方法，所述方法包括以下步骤(a)根据初始注册过程确定往返遍历所述链路的无负载网络延迟；(b)设当前估算的延迟等于所述无负载网络延迟；(c)后续注册尝试一开始，即启动具有开始时间和结束时间的当前往返估算过程；(d)设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和；(e)如果所述重试定时器在可能并发的所述当前往返估算过程的结束时间之前到期，则更新所述预定补偿时间段并重复步骤(c)和(d)；以及(f)在所述后续注册结束时，重置所述当前估算的延迟等于所述当前往返估算过程的结束时间和所述当前往返估算过程的开始时间之差。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括提供含有所述链路的无线通信子网的初始步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线通信子网利用移动IP。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述链路还包括移动设备和归属代理之间的链路。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括重新注册子过程。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述开始时间还包括重新注册请求的发送时间。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述结束时间还包括重新注册回复的接收时间。
8.一种用于确定移动IP网络中的链路等待时间的方法，所述方法包括以下步骤(a)根据初始注册过程确定无负载网络延迟；(b)设当前估算的延迟等于所述无负载网络延迟；(c)重新注册尝试一开始，即记录当前往返估算过程的发送时间；(d)设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和；(e)以及如果所述重试定时器在接收到重新注册回复之前到期，则更新所述预定补偿时间段并重复步骤(d)和(e)；(f)以及如果所述重试定时器在接收到重新注册回复之前没有到期，则记录所述当前往返估算过程的接收时间，并重置所述当前估算的延迟等于所述接收时间和所述发送时间之差。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述初始注册过程还包括以下步骤记录初始注册请求从所述移动设备到所述归属代理的发送时间；记录对应于所述初始注册请求的注册回复从所述归属代理到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述无负载网络延迟RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中RTT(0)表示所述初始注册往返延迟，RRP(initial)表示由所述HA发送的所述初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示所述初始注册请求的发送时间。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括重新注册子过程。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述重新注册子过程还包括以下步骤记录重新注册的RRQ的发送时间；记录对应RRP的接收时间；以及根据以下公式确定所述当前估算的往返延迟RTT(current)＝RRP(x_t)-RRQ(x_t)，其中，RTT(current)表示所述当前估算的往返延迟，RRP(x_t)表示与所述当前重新注册尝试相关联的RRP的接收时间，而RRQ(x_t)表示与所述当前重新注册相关联的RRP的发送时间。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括回波子过程。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述回波过程还包括以下步骤记录ICMP回波请求从所述移动设备到所述代理设备的发送时间；记录对应的ICMP回波从所述代理设备到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述当前估算网络延迟RTT(current)＝(ECHO(receive)-ECHO(send))，其中，RTT(0)表示所述当前估算往返延迟，ECHO(receive)表示从所述归属代理接收所述对应的ICMP回波的接收时间，而ECHO(send))表示所述ICMP回波请求的发送时间。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括分组相关过程。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述分组相关过程还包括以下步骤记录TCP分组从所述移动设备发送到所述归属代理的发送时间；记录对应的确认从所述归属代理发送到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述当前估算网络延迟RTT(current)＝(ACK(receipt)-PACKET(send))，其中RTT(current)表示所述当前估算往返延迟，ACK(receipt)表示所述确认的接收时间，而PACKET(send)表示所述TCP分组的发送时间。
16.一种用于确定移动IP网络中的无负载链路等待时间的方法，所述方法包括以下步骤(a)记录初始注册请求从所述移动设备到所述归属代理的发送时间；(b)记录对应于所述初始注册请求的注册回复从所述归属代理到所述移动设备的接收时间；(c)根据以下公式确定无负载网络延迟RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中，RTT(0)表示所述初始注册往返延迟，RRP(initial)表示所述初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示所述初始注册请求的发送时间。(d)设当前估算的延迟等于所述无负载网络延迟；(e)记录重新注册的请求的发送时间；(f)设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和；(g)如果所述重试定时器在接收注册回复消息之前到期，则更新所述预定补偿时间段并重复步骤(e)、(f)和(g)；以及(h)如果所述重试定时器在接收所述注册回复消息之前没有到期，则记录所述重新注册回复消息的接收时间，并设所述当前估算延迟等于所述接收时间和所述发送时间之差。
17.一种用于确定具有链路的通信网络中的链路等待时间的方法，所述方法包括(a)用于根据初始注册过程计算往返遍历所述链路的无负载网络延迟的步骤；(b)用于根据所述无负载网络延迟建立当前估算的延迟的步骤；(c)用于将预定补偿时间段加到所述当前估算的延迟的步骤；(d)用于在移动IP注册尝试一开始即设置重试定时器的步骤，所述重试定时器是根据步骤(c)中所得的和来设置的；(e)可任选地，用于启动所述当前往返延迟估算过程的步骤；(f)如果步骤(e)被启动，用于在发生所述当前往返延迟估算过程的结束事件的情况下更新所述当前估算往返延迟的步骤；(g)用于在所述重试定时器在所述当前往返估算过程的结束时间之前到期的情况下重新计算所述补偿时间段并重复步骤(e)和(f)的步骤；以及(h)用于在所述重试定时器在所述当前往返估算过程的结束时间之前没有到期的情况下，根据所述当前往返估算过程的结束时间和所述当前往返估算过程的开始时间之差来确定所述当前估算延迟的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括提供利用移动IP的无线通信子网的初始步骤，其中所述无线通信子网含有所述链路。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述链路还包括移动设备和归属代理之间的链路。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述当前往返估算过程还包括重新注册尝试；所述开始时间还包括重新注册请求的发送时间；以及所述结束时间还包括重新注册回复的接收时间。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述用于建立当前估算的延迟的步骤还包括用于根据回波子过程建立当前估算的延迟的步骤。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述用于根据所述无负载网络延迟建立当前估算的延迟的步骤还包括用于根据分组子过程建立当前估算的延迟的步骤。
23.一种具有链路的通信网络系统，所述系统包括第一设备；第二设备；连接所述第一设备和所述第二设备的通信路径；以及至少一个模块，所述模块确定与遍历所述第一设备和所述第二设备之间的通信路径相关联的所述链路等待时间。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于所述第一设备还包括移动设备；以及所述第二设备还包括归属代理。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，还包括中介设备，用于经由所述通信路径在所述移动设备和归属代理之间分程传送通信。
26.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述至少一个模块还包括无负载延迟模块，用于根据初始注册过程确定往返遍历所述链路的无负载网络延迟；当前估算延迟模块，用于设当前估算延迟等于所提供的网络延迟值；请求发送时间模块，用于记录当前往返估算过程的开始时间；重试定时器模块，用于在具有开始时间和结束时间的当前往返估算过程一开始即设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算网络延迟的和；定时器到期模块，用于在所述重试定时器在所述当前往返估算过程的结束时间之前到期的情况下更新所述预定补偿时间段并通知所述重试定时器模块；注册回复接收时间模块，用于记录当前往返估算过程的结束时间；以及重置模块，用于设所述当前估算延迟等于所述当前往返估算过程的结束时间和所述当前往返估算过程的开始时间之差。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于所述当前往返估算过程还包括重新注册子过程；所述开始时间还包括重新注册请求的发送时间；以及所述结束时间还包括重新注册回复的接收时间。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括从包括重新注册子过程、回波子过程、以及分组子过程的组中选择的一个过程。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述重新注册过程还包括记录重新注册请求从所述移动设备到所述归属代理的发送时间；记录对应于所述初始注册请求的重新注册回复从所述归属代理到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述无负载网络延迟RTT(current)＝RRP(x_t)-RRQ(x_t)，其中，RTT(current)表示所述当前估算的往返延迟，RRP(x_t)表示与所述当前重新注册尝试相关联的RRP的接收时间，而RRQ(x_t)表示与所述当前重新注册相关联的RRQ的发送时间。
30.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述回波子过程还包括记录ICMP回波请求从所述移动设备到所述代理设备的发送时间；记录对应的ICMP回波从所述代理设备到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述有负载网络延迟RTT(t)＝(ECHO(receive)-ECHO(send))，其中，RTT(current)表示所述当前估算往返延迟，ECHO(receive)表示从所述归属代理接收所述对应的ICMP回波的接收时间，而ECHO(send))表示所述ICMP回波请求的发送时间。
31.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述当前往返估算过程还包括记录TCP分组从所述移动设备发送到所述归属代理的发送时间；记录对应的确认从所述归属代理发送到所述移动设备的接收时间；以及根据以下公式确定所述有负载网络延迟RTT(t)＝(ACK(receipt)-PACKET(send))，其中RTT(0)表示所述当前估算往返延迟，ACK(receipt)表示所述确认的接收时间，而PACKET(send)表示所述TCP分组的发送时间。
32.一种通信网络，包括用于提供第一设备的装置；用于提供第二设备的装置；用于在所述第一设备和所述第二设备之间通信的装置；用于在初始移动IP注册期间确定往返遍历所述链路的无负载网络延迟的装置；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和的装置；用于在所述重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前到期时更新所述预定补偿时间段，并重置所述重试定时器等于所述预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和的装置；以及用于在所述重试定时器在当前往返估算过程的结束时间之前没有到期时重置所述当前估算延迟等于所述当前往返估算过程的结束时间和所述当前往返估算过程的开始时间之差的装置。
33.如权利要求32所述的网络，其特征在于，还包括使用移动IP的无线通信子网。
34.如权利要求33所述的网络，其特征在于所述用于提供第一设备的装置还包括移动设备；以及所述用于提供第二设备的装置包括归属代理。
35.如权利要求34所述的网络，其特征在于，还包括中介设备，用于经由所述用于通信的装置在所述移动设备和所述归属代理之间分程传送通信。
36.如权利要求34所述的网络，其特征在于，所述移动IP注册还包括初始注册过程。
37.如权利要求36所述的网络，其特征在于，所述初始注册过程还包括用于记录初始注册请求从所述移动设备到所述归属代理的发送时间的装置；用于记录对应于所述初始注册请求的注册回复从所述归属代理到所述移动设备的接收时间；以及用于根据以下公式确定所述无负载网络延迟的装置RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中RTT(0)表示所述初始注册往返延迟，RRP(initial)表示所述初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示所述初始注册请求的发送时间。
38.如权利要求34所述的网络，其特征在于，还包括另一网络以及相关联的用于确定当前估算的往返延迟的回波子过程。
39.如权利要求38所述的网络，其特征在于，所述回波过程还包括用于记录ICMP回波请求从所述移动设备到所述代理设备的发送时间的装置；用于记录对应的ICMP回波从所述归属代理到所述移动设备的接收时间的装置；以及用于根据以下公式确定所述无负载网络延迟的装置RTT(t)＝(ECHO(receive)-ECHO(send))，其中，RTT(t)表示在时间t所述当前回波往返延迟值，ECHO(receive)表示从所述归属代理接收所述对应的ICMP回波的接收时间，而ECHO(send))表示所述ICMP回波请求的发送时间。
40.如权利要求34所述的网络，其特征在于，还包括分组相关子过程，用于确定当前估算的往返延迟。
41.如权利要求40所述的网络，其特征在于，所述分组相关过程还包括用于记录TCO分组从所述移动设备发送到所述归属代理的发送时间的装置；用于记录对应的确认从所述归属代理发送到所述移动设备的接收时间的装置；以及用于根据以下公式确定所述无负载网络延迟的装置RTT(t)＝(ACK(receipt)-PACKET(send))，其中RTT(t)表示在时间t的所述当前分组往返延迟值，ACK(receipt)表示所述确认的接收时间，而PACKET(send)表示所述TCP分组的发送时间。
42.如权利要求34所述的网络，其特征在于所述当前往返估算过程还包括重新注册尝试；所述开始时间还包括重新注册请求的发送时间；所述结束时间还包括重新注册回复的接收时间。
43.一种无线通信子网，包括移动站；归属代理；连接所述移动站和所述归属代理的通信路径；以及至少一个模块，用于确定所述移动站和所述归属代理之间的等待时间。
44.如权利要求43所述的子网，其特征在于，还包括中介设备。
45.如权利要求44所述的子网，其特征在于，所述中介设备还包括从包括区外代理、移动锚点、以及分组数据服务节点的组中选出的至少一个设备。
46.如权利要求43所述的子网，其特征在于，所述移动站还包括从包括终端装置、移动设备、发射器、以及接收器的组中选出的至少一个组件。
47.如权利要求43所述的子网，其特征在于，所述至少一个模块还包括从包括无负载网络延迟模块、当前估算延迟模块、请求发送时间模块、重试定时器模块、定时器到期模块、注册回复模块、以及重置模块的组中选出的至少一个模块。
48.一种移动IP通信网络，包括移动设备；归属代理；用于在所述移动设备和所述归属代理之间通信的装置；用于记录初始注册请求经由所述用于通信的装置从所述移动设备到所述归属代理的发送时间的装置；用于记录对应于所述初始注册请求的注册回复经由所述用于通信的装置从所述归属代理到所述移动设备的装置；用于根据以下公式确定所述无负载网络延迟的装置RTT(0)＝(RRP(initial)-RRQ(initial))，其中RTT(0)表示所述初始注册往返延迟，RRP(initial)表示所述初始注册回复的接收时间，而RRQ(initial)表示所述初始注册请求的发送时间。用于设当前估算延迟等于所述无负载网络延迟的装置；用于记录重新注册的请求经由所述用于通信的装置从所述移动设备到所述归属代理的发送时间的装置；用于设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算的网络延迟的和的装置；用于在所述重试定时器在接收到注册回复消息之前到期的情况下更新所述预定补偿时间段的装置和重置所述重试定时器的装置；用于记录所述注册回复消息经由所述通信路径从所述归属代理到所述移动设备的接收时间的装置；以及用于设所述当前估算延迟等于所述接收时间(结束事件)和所述发送时间(开始事件)之间的差的装置。
49.一种移动IP通信网络，包括移动设备；归属代理；连接所述移动设备和所述归属代理的通信路径；无负载网络延迟模块，用于根据初始注册过程确定遍历所述移动设备和所述归属代理之间的所述通信路径的无负载网络延迟；当前估算延迟模块，用于设当前估算延迟等于所述无负载或有负载网络延迟；请求发送时间模块，用于记录重新注册请求经由所述通信路径在所述移动设备和所述归属代理之间的发送时间；重试定时器模块，用于设重试定时器等于预定补偿时间段和所述当前估算网络延迟的和；定时器到期模块，用于在所述重试定时器在经由所述通信网络接收到从所述归属代理到所述移动设备的重新注册回复消息之前到期的情况下更新所述预定补偿时间段，并通知所述重试定时器模块；注册回复接收时间模块，用于记录所述移动设备接收所述重新注册回复消息的接收时间；以及重置模块，用于设所述当前估算延迟等于所述接收时间和所述发送时间之差。
全文摘要
一种用于移动IP网络中的链路等待时间确定的方法和系统确定无负载网络延迟；设置当前估算延迟；启动当前往返估算过程；并设置重试定时器。如果重试定时器在该过程完成之前到期，则该方法和系统更新预定的补偿时间段，并重复之前的两个步骤。在重新注册以后，该方法和系统重置当前估算延迟时间。链路等待时间确定优化移动设备和代理设备之间的重新注册过程，从而增强移动设备通信，将网络负载最小化，并优化网络话务等级。
文档编号H04L1/16GK1788520SQ200480013104
公开日2006年6月14日 申请日期2004年5月14日 优先权日2003年5月16日
发明者J·戴克, J·曼达亚姆 申请人:高通股份有限公司