专利名称：数据通信网络中的信令管理的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据通信网络。更具体地说，本发明涉及基于分组的数据通信系统中的资源管理信令(signaling)。此外，本发明涉及端到端路径特有的信令应用的一般状态管理。
背景技术：
在数据通信网络中，存在不同的用于资源管理的信令方法。信令消息可以沿着与数据业务相同的路径流动或者单独流动。对于资源管理信令，通常采用前一种方法，例如资源预留协议(RSVP)[非专利文件1]。当信令沿着数据业务的路径前进时，数据业务路由中的任何改变将导致某个信令信道重建，例如RSVP中的局部修复。
诸如节点故障、拥塞、负荷均衡和移动运动的数据通信网络中的各种事件将导致数据业务路径的路由改变。当这些发生时，在资源管理信令中涉及的节点也可能发生变化。一些节点将不再处于数据业务路径上，因此需要执行资源释放管理并且离开信令链。一些新的节点可能成为数据业务路径的一部分，应当将它们纳入信令链中，并且应当启动相关的资源管理。所有这些管理的启动需要一些信令操作。如果由于移动运动或瞬时的网络故障而发生瞬时的路由改变，则数据业务路径可以从这一条路由切换到另一条路由，并且在非常短的持续时间内切换回原来的路由，这通常被称为Ping-pong效应。因此，资源管理过程和对应的信令也将频繁发生。
当存在要被纳入信令链的新节点时，需要进行一些例行的处理，例如信令节点发现、协商、授权等。当节点离开信令链时，尤其是在资源管理信令中，传统的信令方法通常试图在新路径建立之后立即清除设置在沿着旧路径的节点上的任何状态或资源。该目标是将未使用或重复的资源释放到网络以便更好地利用资源。在Ping-pong效应的情况下，这些传统方法将产生某种问题。当移动节点移动回旧的附接点时，在它可以请求用于其数据流的资源之前，它可能需要等待沿着旧路径重新建立信令状态。如上所述，信令状态的建立是费时的。因此，移动节点可能经历某种服务中断。Ping-pong效应中的另一个问题是这种信令状态重建将对网络产生非常重的信令负担，这显然是不理想的。
R.Braden，et.al.，“Resource Reservation Protocol”，IETFRFC 2205 http://www.ietf.org/rfc/rfc2205.txt[非专利文件2]D.Johnson，et.al.，“Mobility Support in IPv6”，IETFInternet Draftdraft-ietf-mobileip-ipv6-24.txt http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-ipV6-24.txt[非专利文件3]Hesham Soliman，et.al.，“Hierarchical Mobile IPv6 mobilitymanagement(HMIPv6)”，IETF Internet Draftdraft-ietf-mobileip-hmipv6-08.txthttp://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-hmipv6-08.txt发明内容本发明提出一种通过在路由改变之后保留沿着旧路径的信令状态而不是清除(tear down)整条信令链来解决由于Ping-pong效应导致的信令问题的方法。释放在形式上由旧状态拥有的网络资源，但是保留节点上的信令状态。这些状态成为不需要来自网络的主动监控的“休眠”状态。例如，在QoS管理中，所述状态不保留先前预定的网络资源，但是保持诸如路由选择信息或对等关联的路径信息。这取得了网络资源重用的高效率，并且同时便于旧信令路径的快速重建。如果由于瞬时路径故障而发生路由改变，本发明允许连续监控旧路径的断开部分，并且在它被修复时重新使用它。
在本说明书中公开了一种用于在数据通信网络中实现快速信令路径重建的方法。为了帮助理解所公开的发明，使用了以下定义“分组”是可以在数据网络上传送的任何可能格式的独立数据单元。“分组”通常由以下两部分组成“报头”部分和“净荷”部分。“净荷”部分包含要传送的数据，而“报头”部分包含用于协助传送该分组的信息。“报头”必须具有源地址和目的地地址，以便分别标识该“分组”的发送者和接收者。
“移动终端”是改变其与分组交换数据通信网络的附接点的网络元件。使用它来表示终端用户的通信终端，该终端用户的通信终端可以改变其与分组交换数据通信网络的附接点。在本文档中，我们可互换地使用术语“移动节点”和“移动终端”，除非明确地另有说明。
“接入路由器”是通过任何接入技术向“移动终端”提供网络连接的网络元件。这些接入技术可以是无线的、有线的或者甚至是光学的。接入路由器通常是知晓信令的，这意味着它将参与信令消息处理。
在以下描述中，出于说明的目的，阐述了特定的数字、倍数、结构和其它参数，以便提供对本发明的完全理解。然而，对本领域任何技术人员来说将清楚的是可以在没有这些特定细节的情况下实践本发明。
图1是示出在信令管理中涉及的移动场景和各种节点的示例设置的图；图2是示出将在移动事件发生时在沿着旧数据路径的状态的管理中使用的示例过程的图；图3是示出用于检测旧数据路径状态的有效性的示例实现方法和用于管理地址的方法的流程图；图4是示出将在使用本地移动定位点(anchor point)来对外部节点隐瞒移动终端的移动时、在沿着旧数据路径的状态的管理中使用的示例过程的图；图5是示出在信令管理中涉及的瞬时路由改变场景和各种节点的示例设置的图；以及图6是示出将在发生瞬时路由改变时在沿着数据路径的状态的管理中使用的示例过程、以及用于旧数据路径状态的快速重建的方法的图。
具体实施例方式
(实施例1)在分组交换数据通信网络中，尤其是在因特网中，通常沿着数据业务路径进行资源管理信令，以便建立服务并且预定所需资源。这种信令协议的一个示例是RSVP[非专利文件1]。沿着信令路径，除了信令消息的源和目的地以外，还可以有将在该信令中涉及的、例如拦截和处理信令消息的中间节点。这些节点被称为是知晓信令的。在正确设计的系统中，这些知晓信令的节点通常控制用于向用户提供服务的资源。因此，它们参与信令对于保证对用户的服务质量(QoS)而言非常重要。
网络条件的改变将引发数据业务路径的路由改变，这使得所述路径特有的信令协议沿着新的数据业务路径建立另一条信令路径。这是移动网络的常见行为。
图1示出了移动通信场景的简化表示，其中，在移动节点(MN)(102)和对应节点(CN)(101)之间进行数据通信。MN(102)最初位于位置102A，并且经由接入路由器(AR)A(103A)而通过链接106连接到网络。根据在移动节点(102)处使用的诸如无线、红外、光学等的接入技术，链接106可以采用任何形式。在此位置上，数据业务路径沿着经过ARA(103A)、信令路由器(SR)A(105A)、交叉路由器(CoR)(104)、信令路由器(SR)C(105C)的链接106、107、108、109和110。所有示出的网络节点都是知晓信令的。对于本领域任何技术人员来说显而易见的是，可以存在图上没有示出的、在通信中涉及的更多的网络元件。因此，所述链接是逻辑连接，并且在物理上可以是很多不同通信技术(例如以太网(注册商标)和ATM)的不同链接的组合。
为了沿着上述路径提供服务，必须沿着数据业务路径执行某些种类的信令，例如，以便分配对应的网络资源或者配置网络防火墙或网关。MN(102)可以自己执行信令，或者通过使用信令代理代表它进行信令来执行信令。如果MN(102)需要信令代理，则AR A(103A)可以充当信令代理来代表MN(102)发送信号，因为它是与MN(102)最近的知晓信令的节点。
CN(101)可以是经由任何种类的技术连接到网络的任何设备。在此场景中，假设CN(101)是静止的，尽管它也可以是具有移动能力的节点。类似地，CN(101)可以自己执行信令，或者使用信令代理、例如使用作为与CN(101)最近的知晓信令的节点的信令路由器C(105C)来代表它执行信令。
为了沿着数据业务路径执行信令，知晓信令的节点必须互相发现并且建立关联。例如，ARA(103A)和SRA(105A)需要互相定位，并且建立信令关系，例如存储彼此的地址等。在该发现过程之后，每个知晓信令的节点将保存关于它的信令伙伴(peer)的状态信息。该状态将包含例如伙伴的地址、所使用的协议和端口、以及可用的信令应用。仅在此状态信息可用的情况下，才能执行资源管理信令。例如，MN(102)可以通过向ARA(103A)发送信号消息来请求网络为其数据流分配对应的带宽。使用上述信令状态信息，AR A(103A)可以分配对应的资源，并且向SR A(105A)转发该消息。在AR A(103A)处分配的资源将与所述状态相关联。可以在有限的持续时间内将所述状态信息保持活跃或有效。例如，在QoS信令中，必须以每个固定间隔刷新预定的状态，否则对应的状态和相关联的资源将被释放。这可以防止网络故障耗尽网络的资源。
当MN(102)从一个附接点移动到另一个、例如从位置102A移动到位置102B时，网络拓扑也可能改变。在位置102B上，MN(102)通过接入路由器B(103B)连接到网络。因此，对于具有同一CN(101)的相同数据应用，数据业务路径现在包括链接111、112、113、109和110以及代替AR A(103A)和SRA(105A)的两个新的网络节点AR B(103B)和SR B(105B)。
由于数据路径已经改变，因此必须执行信令，以便在新节点上建立相似的信令状态。这包括知晓信令的节点的发现和信令关联建立。在图中显而易见的是新数据业务路径的一部分与旧数据业务路径重合。CoR(104)是新旧数据路径的公共部分的第一个知晓信令的节点。由AR A(103A)、链接107、SRA(105A)和链接108组成的这一段旧数据路径不再用于MN(102)和CN(101)之间的数据应用。本发明提供了一种用于管理这一段数据路径上的状态和资源的方法。
图2示出了当MN(102)从位置102A移动到位置102B并且移动回位置102A时的示例信令过程。MN(102)从位置102A出发。在此位置102A上，它与CN(101)建立通信应用，并且沿着该数据业务路径的所有知晓信令的节点(例如AR A(103A)和CoR(104))建立了信令状态并且为该通信应用分配了对应的网络资源(步骤201)。
由于某些移动事件，MN(102)将其位置从位置102A改变为位置102B，并且通过AR B(103B)附接到网络(步骤202)。由于ARA(103A)和AR B(103B)拥有不同的地址空间，因此MN(102)必须改变其本地地址。为了继续与CN(101)的通信应用，MN(102)需要通过移动协议消息向CN(101)通知该地址改变(步骤203)。例如，如果使用移动IPv6[非专利文件2]，则在步骤203发送的这一消息可以是移动IP绑定更新消息。在接收到此地址更新消息之后，CN(101)能够更新其对应的通信应用，例如，将新数据分组发送到新地址。对于本领域任何技术人员来说显而易见的是，此地址更新过程可以包括几个消息交换回合。出于简单的原因，在图上示出在步骤203仅具有一次消息交换。
MN(102)和CN(101)发现以前从未使用过此新地址，这意味着该数据路径是新路径(步骤204)。MN(102)可以通过将所有以前使用过的地址与计时器一起存储在其本地数据库中来注意到这一点。
图3示出了在MN(102)处实现这一功能的可能方式。当MN(102)改变其附接点时，它将获得新的本地地址(步骤301)。MN(102)将搜索其本地地址数据库，并且检查以前是否使用过该地址(步骤302)。存储在数据库中的地址与计时器相关联。当此计时器到期时，将从数据库中删除该地址。可以将此地址数据库保存在MN(102)的存储器中。如果重新启动MN(102)，则由于在重新启动之后MN(102)将重置其所有通信应用并且这些记录不再有用，因此将以空记录来重新初始化该数据库。
在所述搜索之后，MN(102)检查在数据库中是否发现该新地址(步骤303)。如果该新地址存在并且计时器有效，则MN(102)将把“Old-Path(旧路径)”标志设置为“TRUE(真)”(步骤304)。否则，MN(102)将把“Old-Path”标志设置为“FALSE(假)”(步骤305)。在此之后，MN(102)将把旧地址与计时器一起存储到数据库中。计时器的值是为MN(102)预设的。计时器值的确定可以取决于若干因素，例如网络接口类型、最后检测到的信令强度、期望的覆盖区域、接入点负荷情况、链接成本等。MN(102)可以使用本地策略而基于所有因素的加权和来计算将用于计时器的值。
CN(101)可以在仅仅利用将“接收地址更新消息(在步骤203发送的)”来代替处理301的情况下、利用图3所示的相似的过程来实现所述功能。当CN(101)将地址存储到其数据库中时，如果使用了移动IP，那么它还应当存储MN(102)的标识符，例如MN(102)的归属地址。用于该地址的计时器值应当由MN(102)在步骤203发送的地址更新消息中指明。
如图2所示，当MN和CN发现所述地址是新的时，它们将发起信令路径建立过程(步骤204)。该信令路径建立过程包括诸如AR B(103B)和SRB(105B)的知晓信令的节点的发现。在此路径建立过程中，CoR(104)将能够发现数据路径的分岔(步骤205)，这是因为两条数据路径均用于同一通信应用、从而与为该应用分配的同一会话标识符相关联。
在这一点上，存在用于沿着新数据路径建立必要的信令和资源状态的三种可能的替换信令过程。将使用哪种替换过程取决于用于资源管理的信令协议和通信应用的配置。
在替换过程A中，当MN(102)发现“Old-Path”标志为“FALSE”时，它将沿着新数据路径发起资源预定消息(步骤206A)。这一消息将沿着新数据路径建立关于应用会话的必要状态信息，并且使相关节点为数据流分配相应的网络资源。当在步骤206A发送的预定消息到达CoR(104)时，由于在MN(102)处使用了新地址，因此CoR(104)将更新其用于该会话的对应状态信息，例如，更新用于数据流的过滤程序(filter)。在该更新之后，CoR(104)将把更新消息转发到数据路径的公共部分(步骤207A)。与CoR(104)处的操作相似，此消息将更新沿着公共数据路径的知晓信令的节点上的状态。
在替换过程B中，CN(101)将发送公共路径更新消息(步骤206B)。这一消息将更新沿着数据路径的公共部分的节点上的信令状态信息，例如，数据流过滤程序更新等。一旦CoR(104)接收到此信息，它就将更新用于会话的对应状态信息，并且向MN(102)转发新的数据路径预定消息(步骤207B)。在步骤207B发送的这一预定消息将在沿着新数据路径的知晓信令的节点上建立信令状态，并且使得向该会话分配必要的网络资源。
在替换过程C中，在路径建立过程期间在步骤205发现路径分岔之后，CoR(104)将沿着新数据路径向MN(102)发送一个预定消息(步骤206C)。在步骤206C发送的这一预定消息将在沿着新数据路径的知晓信令的节点上建立信令状态，并且使得为数据流分配必要的网络资源。同时，CoR(104)将沿着数据路径的公共部分向CN(101)发送状态更新消息(步骤207C)。在步骤207C发送的这一更新消息将更新沿着MN(102)所使用的新地址的公共数据路径上的所有知晓信令的节点，例如更新对应的数据流过滤程序。
出于简单的原因，在图中将步骤206A、206B、206C、207A、207B和207C处的消息交换示出为在单个方向上进行。对于本领域任何技术人员来说显而易见的是，实际的过程可以包括沿着所述路径在两个方向上的几个回合的消息交换。例如，在替换过程B中，在接收到状态预定消息之后，MN(102)可以将响应消息发送回CoR(104)。
对于使用哪种替换过程的选择取决于所使用的信令协议和应用配置。例如，如果通信应用具有从CN(101)流向MN(102)的数据，则替换A将是所使用的过程。相反，如果数据流从MN(102)流向CN(101)，则替换B将是所使用的过程。替换A或替换B不会导致对知晓信令的节点的实现的任何修改，即，它们共享相同的状态机制实现。替换过程C将仅在信令协议保持信令伙伴之间的高安全性关联时才使用。
当MN(102)具有所建立的新数据路径时，它将向CoR(104)指示是否应当保持从CoR(104)到MN(102)的旧数据路径的状态。由于沿着旧数据路径存在为通信应用流分配的网络资源，因此如果不再使用旧数据路径，则应当释放那些资源。通常，通过使沿着旧数据路径的状态超时来实现资源的释放，例如，MN(102)在时限内不发送刷新消息。对于缺乏资源的某个网络，这种超时是不可接受的。因此，沿着旧路径的资源预定的明确清除是有必要的。由于在某种情况下MN(102)将需要这两条数据路径共存(例如多归属移动节点、软切换等)，因此理想的是MN(102)向网络指示是否应当立即清除旧路径。
MN(102)可以通过使用在替换过程A中的步骤206A发送的预定消息中的标志、或者在替换过程B和替换过程C中的步骤207B或步骤206C发送的预定消息的响应中的标志来做出该指示。这里，假设了清除标志，但是该标志可以是对清除或保持预定的指示。当CoR(104)看到在所述消息中存在这样的清除标志时，它将明确地清除沿着用于MN(102)的旧路径的资源预定。如果CoR(104)在那些消息中没有看到这样的标志、或者没有接收到这样的消息，则它将保留沿着旧路径的资源预定不动。
MN(102)使用其本地策略来决定是否打开那些消息中的标志。例如，如果MN(102)具有正用于同一会话的多个接口、即多归属的情况，则它将期望网络保持两条数据路径上的预定。在此情况下，MN(102)将不会打开所述标志。然而，如果MN(102)是数据流的源、并且它决定切换到新数据路径上，则它将打开所述标志，并且请求网络清除旧数据路径的预定。低层信息也将帮助MN(102)确定所述标志的值。例如，如果层2触发程序(trigger)表明用于旧路径的链接已经丢失，则MN(102)将通过打开所述标志来请求网络清除旧路径的预定。存在更多的MN(102)在决定所述标志时要考虑的因素，例如使用旧链接的成本、可用的带宽、路径的延迟、链接的可靠性等。
如图2所示，当CoR(104)看到由MN(102)指示的标志时，它将通过沿着旧路径发送设零(set-to-zero)消息来试图释放沿着用于MN(104)的旧数据路径分配的资源。此设零消息将使沿着从CoR(104)到MN(102)的旧数据路径的任何知晓信令的节点释放为数据流分配的任何网络资源。知晓信令的节点可以逐渐(例如逐步地)释放网络资源，使得当MN(102)移回来时可以以较高的可能性恢复当前的资源预定。
同时，这些知晓信令的节点将保持信令关联和关于所述流的任何其它状态信息。将以新的计时器值来设置这种信令或状态信息，所述计时器值被包括在设零消息中。在计时器到期之前，对于这些节点的管理实体来说，所述状态将呈现为处于休眠模式，尽管没有为它们分配网络资源。现在，所释放的网络资源可由其它会话使用。当与所述状态相关联的计时器到期时，也将从这些知晓信令的节点中删除那些状态。可以将计时器值设置为在MN处针对其本地地址使用的值相同。这样，可以使沿着旧路径的地址和状态的删除同步。
由于保留了所有状态信息，因此这些节点仍然知晓应用会话。对于MN(102)，要重新使用旧路径，它只需要将网络资源预定改变回它所期望的值。这种恢复过程通常比建立全新的状态快得多。例如，资源分配可以仅仅是管理信息库(base)中的值的改变，并且状态的重新激活仅仅是标志值的改变。如果不能获得所请求的资源，则知晓信令的节点可以根据流量状态来逐渐(例如逐步地)增加网络资源。由于这些状态被置于休眠模式，因此不需要将它们包括在对节点的正常维护(例如，对伙伴信息的监控等)中。此外，相关联的流过滤程序将在所接收的分组处理中。这将维护状态信息的成本减到最低。
如图2所示，MN(102)可以在短时间内移动回位置102A，并且附接到相同的AR A(103A)(步骤209)。类似地，MN(102)将从AR A(103A)获得本地地址，并且通过通知消息向CN(101)通知此地址改变。这一次，使用图3所示的方法，MN和CN识别出该地址(步骤211)，并且它们不会发起信令路径建立过程。
在这一点上，也存在两种用于信令的替换过程，其对应于前面提到的替换A和替换B。这些替换过程的使用也取决于先前选择的过程。如果为先前的过程选择了替换C，那么，在这里，可以根据通信方向而使用替换A和替换B二者。
在替换过程A中，MN(102)沿着通过AR A(103A)的旧数据路径向CN(101)发送旧路径恢复消息。此消息包括用于数据流的所期望的网络资源信息、以及MN(102)的当前地址信息。当接收到在212A发送的这一恢复消息时，沿着旧路径的知晓信令的节点(例如AR A(103A))将激活原来的状态信息，并且分配将与该会话相关联的对应网络资源。如先前提到的那样，如果不能获得所请求的资源，则知晓信令的节点可以根据流量状态来逐渐(例如，逐步地)增加网络资源。由于MN(102)和知晓信令的节点对于所述地址和状态使用相同的计时器值，因此确保了状态信息在这些节点上可用。由于大多数状态信息仍然有效，因此恢复消息只需包括最少的信息，并且它可以非常小。除此以外，由于恢复过程不需要重新建立整个状态，因此它也将比建立新的会话快得多。
在CoR(104)接收到在步骤212A发送的这一恢复消息之后，它将使用MN(102)的新地址来更新其状态，例如流过滤程序。CoR(104)将向CN(101)转发公共路径更新消息(步骤213A)。在步骤213A发送的这一消息将使沿着公共数据路径的所有知晓信令的节点利用MN(102)的当前地址和所期望的网络资源分配来更新它们的状态。
在替换过程B中，CN(101)在发现MN(102)返回旧路径之后发送公共数据路径更新消息(步骤212B)。此更新消息包括由MN(102)使用的当前地址以及所期望的网络资源。沿着公共数据路径的知晓信令的节点将根据该信息来更新它们的状态，例如，利用MN(102)的新地址来调整数据流过滤程序。
当CoR(104)接收到在步骤212B发送的这一公共路径更新消息时，它将通过ARA(103A)向MN(102)转发旧路径恢复消息(步骤213B)。这一恢复消息包括与在步骤212B发送的公共路径更新消息相似的信息。当接收到在步骤213B发送的这一消息时，沿着旧路径的任何知晓信令的节点将激活用于会话的对应状态。在该消息中指示的对应网络资源将被分配和关联到会话。如先前提到的那样，如果不能获得所请求的资源，则知晓信令的节点可以根据流量状态来逐渐(例如，逐步地)增加网络资源。
如先前提到的那样，对于要使用的替换过程的选择取决于所使用的信令协议、通信应用的配置以及事先使用的替换过程。
在替换A或替换B中，在所述移动之后，在步骤212A和212B发送的消息均包括所期望的网络资源信息。这是因为在附接点改变之后，通信需求也可能改变。例如，当MN进行从无线LAN接口到其UMTS接口的切换时，所请求的带宽将少得多。因此，可以为不同的MN(102)附接分配不同的网络资源。
在接收到在步骤212A或步骤212B发送的消息之后，CoR(104)将能够检测在MN(102)处的数据路径的改变(步骤214)。类似地，如果MN(102)还指示应当释放先前的数据路径(111、112和113)上的资源，则CoR(104)将沿着先前的数据路径发送设零消息(步骤215)，这一消息将获得与在步骤208发送的消息相似的效果。
整个信令过程可以继续到CN(101)或MN(102)终止该通信应用会话为止。
(实施例2)在实施例1中提到的过程假设CN(101)可以看到MN(102)的移动。当使用某种本地移动方案时，MN(102)的移动对于CN(101)将是透明的，例如，当使用分级移动IP方案[非专利文件3]时，只要MN(102)处于MAP(移动定位点)的一个域内，在CN(101)处就将看到相同的地址。在此情况下，移动定位点通常将充当CoR(104)。因此，CoR(104)将知道MN(102)的任何移动。
图4示出了当使用这种本地移动方案时本发明的可能操作过程。MN(102)在位置102A上开始与CN(101)的通信应用。MN(102)通过AR A(103A)连接到网络，并且CoR(104)是本地移动定位点。因此，只要MN(102)保持处于CoR(104)的域中，所有数据流量都将经过CoR(104)。在位置102A上，MN(102)沿着数据路径预定了网络资源(步骤401)。CoR(104)将存储MN(102)的本地地址。
由于某些移动事件，MN(102)移动到新地点102B，并且通过AR B(103B)附接到网络(步骤402)。同时，MN(102)将从AR B(103B)获得新的本地地址，因为它具有与AR A(103A)的地址空间不同的地址空间。为了保持通信，MN(102)使用移动协议来向移动定位点CoR(104)通知该移动以及它的新地址。
在接收到在步骤403发送的地址更新消息之后，CoR(104)将检查MN(102)以前是否使用过该地址。在CoR(104)处可以使用图3所示的、如实施例1所述的用于使MN(102)识别所述地址的方法，其中第一步骤301是从MN(102)接收在步骤403发送的地址更新消息。在此情况下，CoR(104)也将保存由MN(102)使用的先前的本地地址以及与每个地址相关联的计时器的数据库。
如果没有发现地址记录，则CoR(104)和MN(102)将发起路径发现和信令状态建立过程(步骤404)。这一路径建立过程包括建立沿着新数据路径的知晓信令的节点之间的消息发送关联、建立信令消息路由选择表等。
CoR(104)将沿着新数据路径向MN(102)发送预定和状态建立消息(步骤405)。这一消息将使沿着新数据路径的知晓信令的节点创建关于应用会话的状态信息，并且为数据流分配必要的网络资源。
由于CoR(104)是本地移动定位点，因此将向外部网络节点(例如CN(101))隐瞒MN(102)从位置102A到位置102B的移动。因此，不需要沿着数据路径的公共部分更新信令状态和应用会话信息。从CN(101)的观点看，MN(102)保持在相同的接触点处。有鉴于此，CoR(104)不需要沿着数据路径的公共部分发送任何消息。
对于本领域任何技术人员显而易见的是在某种情况下，例如，数据流量从CoR(104)流向MN(102)，可以将在步骤405发送的状态建立消息与在步骤404发送的路径建立消息相结合。可以在一个消息分组中发送这两个消息。
在MN(102)接收到在步骤405发送的状态建立消息之后，它将用响应消息进行答复，以便指示状态建立的结果(步骤406)。在同一消息中，MN(102)将指示它对于对旧数据路径的处理的期望，以便例如立即清除或保持它。这一响应将由沿着新数据路径的知晓信令的节点分程传送到CoR(104)。此时，通信应用将通过CoR(104)流向新数据路径。
如果MN(102)指示应当释放沿着旧路径的资源，则CoR(104)将沿着旧数据路径发送设零消息(步骤407)。在步骤407发送的这一设零消息将使沿着旧数据路径的知晓信令的节点释放用于通信会话的对应网络资源，但是保留信令关联和状态信息。可以在设置了计时器的情况下将对应的状态置于休眠模式。这与在实施例1中描述的行为相似。
在短时间周期内，MN(102)移动回位置102A，并且附接到AR A(103A)(步骤408)。将向MN(102)分配新的本地地址，并且MN(102)通过更新消息将此报告给CoR(104)(步骤409)。
在接收到在步骤409发送的这一地址更新消息之后，CoR(104)将搜索其本地数据库，以便验证该地址是否是MN(102)以前使用过的地址。如果该地址在数据库中拥有有效记录，则CoR(104)将沿着旧路径发送恢复状态消息(步骤411)。在步骤411发送的这一恢复消息将使具有有效休眠状态的知晓信令的节点重新激活该状态，并且为应用会话分配任何必要的资源。由于状态信息已经是可用的，因此这一恢复过程将比正常的状态建立过程快得多。
当MN(102)看到在步骤411发送的恢复状态消息时，它将用状态恢复响应消息进行答复(步骤412)，以便报告恢复的结果，并且指示它是对先前的路径的优选处理。在步骤412发送的这一响应消息将由沿着所述路径的知晓信令的节点分程传送到CoR(104)。当CoR(104)看到具有用来清除先前路径(111、112和113)的标志的消息时，它将向先前的数据路径发送具有计时器值的设零消息(步骤413)。与在步骤407发送的消息的效果相似，这一消息使得用于所述应用的知晓信令的节点上的状态被设置为休眠，并且释放对应的网络资源。
对于本领域任何技术人员来说显而易见的是，只要MN(102)在CoR(104)的域内移动，CN(101)就不会注意到该移动。因此，所有这些信令仅发生在所改变的部分内部。公共数据路径不需要修改或更新。
如果MN(102)移动出CoR(104)的域，这意味着本地移动方案无效，则在实施例1中描述的过程将适用。在此情况下，CN(101)将知晓MN(102)的移动。
在以上两个实施例示出的示例中，移动节点与固定节点通信。实际上，本发明也可以应用于通信端的两方都是移动节点的情况。在该情况下，将存在两个交叉路由器，并且本发明将应用于所有旧数据业务路径。
(实施例3)在先前的两个实施例中，数据路径的改变是由移动终端的移动导致的。在数据通信网络中，有时候可能由于瞬时网络故障或负荷均衡的原因而引发路由的改变。在该情况下，在信令中不涉及移动协议。图5示出了对于两个固定端主机之间的通信发生路由改变的示例场景。
固定端主机A(EH A)(501A)通过网络路由器A(NR A)(502A)、交叉路由器A(CoR A)(503A)、NR B(502B)、CoR B(503B)和NR D(502D)的路由开始与固定端主机B的通信(501B)。对于本领域任何技术人员来说显而易见的是，沿着通信的数据路径可以有更多的网络节点。出于简单的原因，该图仅示出了一部分节点。图上示出的所有这些网络节点都是知晓信令的，这意味着它们可以参与信令消息处理。
在某个时刻，CoRA(503A)和CoR B(503B)之间的路由可能发生故障，因此NR B将不再能为该数据路径服务。诸如链接断开、NR B耗尽其资源以及负荷均衡的原因等的不同原因可能导致该故障。在此情况下，网络路由选择协议将把数据流量转移到例如从CoR A(503A)到NR C(502C)、以及从NRC(502C)到CoR B(503B)的另一条路由上。
这种路由改变还将导致某些信令动作，例如沿着用于应用会话的新路由的QoS预定。CoR A(503A)和CoR B(503B)将通过监控用于通信数据流的输出或输入接口来注意到该路由的改变。这需要可以获得一些路由选择协议方面的信息。向新数据路由的转换可以仅仅是临时措施，例如该路由仅仅是备用路由。例如，出于延迟或成本的原因，一旦旧路由可用，就应当将数据流量转移回原来的路径上。图6示出了将本发明用于瞬时故障的情况以获得快速数据路径恢复的示例信令过程。
EH A(501A)通过经过NR B(502B)的旧路径开始与EH B(501B)的通信。已经为了某种QoS保证而沿着该数据路径为数据流分配了信令状态和必要的网络资源(步骤601)。在某个时间点，通过NR B的路由不再能够为通信应用服务(步骤602)。如上所述，这可能是由不同原因的组合而导致的，诸如CoRA(503A)和NR B(502B)之间的链接故障。在网络中使用的路由选择协议将自动地把数据流量转移到例如经由NR C(502C)的另一条路由。
CoR A(503A)和CoR B(503B)将按照上面所述的那样来检测路由的改变。作为响应，CoR A(503A)和CoR B(503B)将发起新信令路径发现(步骤603)。在成功的路径发现之后，将沿着新数据路径建立信令状态和资源预定(步骤604)。这两个过程的详细操作取决于通信数据流的方向和所使用的协议。
此时，通信数据将沿着新数据路由流动，并且已经分配了必要的资源以便提供QoS保证。由于旧数据路由不再使用，因此CoR A(503A)和CoR B(503B)将沿着旧数据路径发送对于资源的设零消息(步骤605)。此设零消息将使沿着旧数据路由的任何知晓信令的节点释放为数据流分配的网络资源，并且将相关状态置于具有计时器的休眠模式。该计时器的值将在步骤605发送的设零消息中指示。当计时器到期时，将删除该休眠状态。
对于这两个交叉路由器CoR A(503A)和CoR B(503B)，它们将类似地把旧数据路由的状态置为休眠模式，并且同时，它们将发起调查过程(步骤606A和步骤606B)。这一调查过程将在预设的时间周期内周期性地尝试沿着旧数据路由发送调查消息。如果该调查消息不能在所述周期内到达，则将删除关于旧数据路由的旧状态信息。预设周期的长度由CoR基于网络特性来确定，例如，对于中枢，所述周期将更长。
如果在所述周期内旧路由从故障中恢复(步骤607)，则调查消息将到达。例如，由CoR A(503A)发送的调查消息将由NR B(502B)分程传送到CoRB(503B)(步骤608)。这意味着现在可以将旧数据路由用于服务。
在接收到此调查消息之后，CoR B(503B)将重新激活用于旧数据路由的旧状态(步骤609)，并且沿着旧路径向CoR A(503A)发送恢复状态消息(步骤610)。在步骤610发送的这一恢复消息包含用于恢复资源预定的必要状态信息、以及沿着旧路径的用于为数据流服务的其它状态。沿着旧路由的知晓信令的节点(例如NR B(502B))将使用所包含的信息来恢复所述状态，并且准备为数据流服务。在接收到在步骤610发送的状态恢复消息之后，CoR A将通知对应的路由选择管理实体将数据流重新转移到旧数据路径上，即，经由NRB(502B)。由于在重新转移之前已经建立了状态和资源预定，因此该数据流可以在不进行进一步的处理的情况下享有QoS保证。
工业实用性本发明可应用于涉及数据通信网络的技术。更具体地说，本发明可应用于涉及基于分组的数据通信系统中的资源管理信令的技术。此外，本发明可应用于涉及端到端路径特有的信令应用的一般状态管理的技术。
权利要求
1.一种用于在数据通信网络中管理信令以便实现快速信令路由重建的系统，包括i.可移动通信终端，其可以在通信会话期间改变其附接点和通信地址，并且能够识别先前使用的附接点和地址；ii.对应终端，其保持与所述可移动通信终端的通信会话，并且能够识别所述可移动通信终端先前使用的地址；以及iii.沿着所述通信会话的数据路径的单个或多个网络元件，其能够停止用于所述通信会话的信令状态并且释放相关网络资源，并且在接收到预先定义的信令消息时，重新激活所述信令状态并且重新分配相关网络资源。
2.如权利要求1所述的用于在数据通信网络中管理信令以便实现快速信令路由重建的系统，还包括沿着所述通信会话的数据路径的网络元件，其能够检测数据路径的改变，并且发起用于释放先前的数据路径上的网络资源并且更新重合的数据路径上的状态信息的消息。
3.如权利要求1所述的用于在数据通信网络中管理信令以便实现快速信令路由重建的系统，其中，所述可移动通信终端还包括i.通过在用于在新数据路径上建立信令状态的消息中包括标志来指示对先前的数据路径上的信令状态的优选处理的部件；以及ii.通过使用先前的网络连接状态和特性的信息来计算用于保持先前使用的通信地址信息的时间周期的部件。
4.如权利要求1所述的用于在数据通信网络中管理信令以便实现快速信令路由重建的系统，其中，与所述可移动通信终端通信的所述对应终端能够在所述通信会话期间改变附接点和通信地址。
5.如权利要求1所述的用于所述可移动通信终端的系统，用于识别其先前使用的附接点和通信地址，包括i.本地数据库，用于存储附接点和通信地址信息；以及ii.计时器，与所述附接点和通信地址信息相关联；由此，当计时器到期时，将删除所存储的信息。
6.如权利要求1所述的用于与所述可移动通信终端通信的所述对应终端的系统，用于识别可移动通信终端先前使用的通信地址，包括i.本地数据库，用于存储所述可移动通信终端的身份和通信地址信息；以及ii.计时器，与所述身份和通信地址信息相关联；由此，当计时器到期时，将删除所存储的信息。
7.一种用于在数据通信网络中管理信令以便实现快速信令路由重建的系统，包括i.可移动通信终端，其能够在通信会话期间改变其附接点和通信地址，并且能够识别先前使用的附接点和地址；ii.沿着所述通信会话的数据路径的单个或多个网络元件，其能够停止用于所述通信会话的信令状态并且释放相关网络资源，并且在接收到预先定义的信令消息时，重新激活所述信令状态并且重新分配相关网络资源；以及iii.沿着所述通信会话的数据路径的本地移动定位点，其能够检测和隐瞒所述可移动通信终端的通信地址的改变，并且识别所述终端先前使用的通信地址，并且能够发起用于释放先前的数据路径上的网络资源的消息。
8.如权利要求7所述的用于所述本地移动定位点的系统，用来识别可移动通信终端先前使用的通信地址，包括i.本地数据库，用于存储所述可移动通信终端的身份和通信地址信息；以及ii.计时器，与所述身份点和通信地址相关联，由此，当计时器到期时，将删除所存储的信息。
9.一种用于在数据通信网络中管理信令以便实现从瞬时路由改变中快速恢复的系统，包括i.单对或多对通信终端，其在瞬时路由改变期间保持通信会话；ii.单个或多个交叉节点，其能够检测路由改变，发起用于释放旧路由上的网络资源的消息，监控旧路由的可用性，并且在旧路由变得可用时通知路由管理实体；以及iii.沿着所述通信会话的数据路径的单个或多个网络元件，其能够停止用于所述通信会话的信令状态并且释放相关网络资源，并且在接收到预先定义的信令消息时重新激活所述信令状态，并且重新分配网络资源。
10.一种用于数据通信网络中的资源管理信令、以便支持用于通信会话的多个连接并且实现更好的资源利用效率的方法，包括以下步骤i.由通信终端获得用于现有通信会话的新网络连接；以及ii.由所述通信终端通过在用于建立新连接上的信令状态的消息中包括标志来向网络指示其对先前的连接的优选处理。
11.如权利要求10所述的方法，所述通信终端通过使用包括以下内容的信息来确定所述标志的值i.本地管理策略；ii.通信应用配置；iii.用于先前的连接的接口的状态；iv.使用该连接的成本；v.该连接的可用带宽；vi.该连接的可靠性；以及vii.上述因素的加权和。
12.一种用于数据通信网络中的资源管理信令以便实现快速信令状态重建的方法，包括以下步骤i.由沿着移动终端的通信数据路径的交叉节点检测数据路由的改变，并且发送用于释放沿着通信会话的先前的数据路径的网络资源的消息；ii.由沿着先前的数据路径的能够处理所述释放消息的网络元件来将用于通信会话的信令状态设置为休眠模式，并且释放对应的网络资源；iii.检测向旧数据路径的返回，并且由所述移动终端发送用于恢复沿着旧数据路径的信令状态和资源的消息；以及iv.由能够处理所述恢复消息的所述网络元件重新激活信令状态，并且重新分配对应的网络资源。
13.一种用于数据通信网络中的资源管理信令以便实现快速信令状态重建的方法，包括以下步骤i.由沿着移动终端的通信数据路径的交叉节点检测数据路由的改变，并且发送用于释放沿着通信会话的先前的数据路径的网络资源的消息；ii.由沿着先前的数据路径的能够处理所述释放消息的网络元件将用于通信会话的信令状态设置为休眠模式，并且释放对应的网络资源；iii.由所述交叉节点检测所述移动终端向旧数据路径的返回，并且向旧数据路径发送用于恢复信令状态和网络资源的消息；以及iv.由能够处理所述恢复消息的所述网络元件重新激活信令状态，并且重新分配对应的网络资源。
14.如权利要求12或13所述的用于数据通信网络中的资源管理信令的方法，还包括以下步骤i.在由所述交叉路由器发送到旧数据路径的所述资源释放消息中包括计时器值；以及ii.当该计时器到期时，由所述沿着旧数据路径的网络元件删除处于休眠模式的信令状态。
15.如权利要求14所述的用于数据通信网络中的资源管理信令的方法，还包括以下步骤由所述移动终端通过用于建立新数据路径的信令状态的消息来通知优选的计时器值。
16.如权利要求12所述的用于移动终端检测向旧数据路径的返回的方法，包括以下步骤i.由所述移动终端将先前使用的地址和附接点信息与相关联的计时器一起存储在本地数据库中；ii.当附接到新的附接点并且被分配了新地址时，所述移动终端搜索该数据库；以及iii.当相关联的计时器到期时，所述移动终端从数据库中删除所述地址和附接点信息。
17.如权利要求13所述的用于交叉节点检测移动终端向旧数据路径的返回的方法，包括以下步骤i.当检测到数据路由改变时，交叉节点将移动终端先前使用的路径信息与相关联的计时器一起存储在本地数据库中；ii.当检测到数据路由改变时，交叉节点搜索该数据库；以及iii.当相关联的计时器到期时，交叉节点从数据库中删除所述路径信息。
18.如权利要求14所述的方法，所述移动终端通过使用包括以下内容的信息来确定计时器值i.网络接口类型；ii.最后检测的信令强度；iii.附接点覆盖区域；iv.接入点负荷情况；v.链接的成本；以及vi.以上因素的加权和。
19.如权利要求16所述的方法，所述移动终端通过使用包括以下内容的信息来确定计时器值i.网络接口类型；ii.最后检测的信令强度；iii.附接点覆盖区域；iv.接入点负荷情况；v.链接的成本；以及vi.以上因素的加权和。
20.一种用于数据通信网络中的资源管理信令、以便在当使用本地移动定位点来对外部节点隐瞒移动终端的移动时实现快速信令状态重建的方法，包括以下步骤i.由所述移动终端向移动定位点通知位置的改变，并且移动定位点发送用于释放沿着通信会话的先前的数据路径的网络资源的消息；ii.由沿着先前的数据路径的能够处理所述释放消息的网络元件将用于通信会话的信令状态设置为休眠模式，并且释放对应的网络资源；iii.由所述移动定位点检测所述移动终端向所述位置的返回，并且向旧数据路径发送用于恢复信令状态和网络资源的消息；以及iv.由能够处理所述恢复消息的所述网络元件重新激活所述信令状态，并且重新分配对应的网络资源。
21.一种用于数据通信网络中的资源管理信令、以便实现从瞬时路由改变中快速恢复的方法，包括以下步骤i.由沿着数据路径的交叉节点检测数据路由的改变，并且发送用于释放沿着旧数据路径的网络资源的消息；ii.由所述交叉节点启动计时器并监控旧路径的状态，并且当检测到旧路径可用时，发送用于恢复信令状态和网络资源的消息；以及iii.由所述交叉节点向路由选择管理实体通知旧数据路径的可用性。
22.如权利要求21所述的用于所述交叉节点监控旧路径的可用性的方法，包括以下步骤i.由交叉节点沿着旧数据路径周期性地发送调查消息；以及ii.当接收到沿着旧数据路径的调查消息时，交叉节点指示旧路径的可用性。
全文摘要
提供了一种用于管理沿着旧数据路由的信令状态、以便快速重建该信令状态的方法。取代明确地删除沿着旧数据路由的信令状态或者当时间到期时，通过缓和的状态管理保留沿着旧数据路由的信令状态。在缓和的状态管理的情况下，释放沿着旧数据路由的状态所拥有的网络资源，并且保留最少的信息。当可以再次使用旧路由时，可以快速恢复所述状态，并且可以重新分配网络资源。
文档编号H04L12/54GK1943187SQ200580011218
公开日2007年4月4日 申请日期2005年2月10日 优先权日2004年2月13日
发明者上丰树, 程洪, 陈必耀 申请人:松下电器产业株式会社