专利名称：使用移动节点信息最小化切换时间的方法和设备的制作方法
技术领域：
符合本发明的设备和方法涉及使用移动节点信息来最小化切换时间。
背景技术：
随着有线联网转变为无线联网，正在实施关于网络装置的动态结合的研究。现有技术的移动互联网协议(IP)是提供给移动节点的IP地址。
图1是示出现有技术的分配移动IP处理的示例的示图。移动节点100通过本地代理200在本地区域50与通信节点400通信的同时移到外地网络60。移动节点100向外地网络60中的接入点(AP)301请求L2连接。AP 301向移动节点100提供对L2连接请求(如图2及其所附公开中所示)的响应。此外，通过由路由器500或AP 301周期性发送的广播消息(路由器广播)来检测移动节点100的移动。移动节点使用路由器广播产生转交地址。重复地址检测(DAD)过程开始确定转交地址是否唯一。
通过将转交地址发送到相应区域中的其它主机或其它节点并确定是否存在使用与转交地址相同的地址的装置来执行DAD过程。如果在预定的时间段内(现有技术标准推荐1秒)从其它装置接收到指示相应的转交地址正在被使用的消息，则另一转交地址被选择，其后DAD过程再次被执行。如果在预定的时间段内没有接收到指示相应的转交地址正在被使用的消息，则确定产生的转交地址是唯一的并且该转交地址被使用。因此，移动节点100执行绑定更新(BU)过程以通知本地代理200和通信节点400移动节点100的IP已经改变。
图2示出在其中显示现有技术的移动IP中由切换延迟时间占用的时间的图示。
图2包括图示(a)，其示出从移动节点离开先前链接的时刻到移动节点完成新链接的建立的时刻的时间。在操作1中，移动节点(MN)检测出其正开始离开先前链接。因此，在操作2中开始新链接的建立，从这时起，切换开始。此外，如果先前链接在操作3中被删除之后新链接的建立在操作4中被终止，则切换完成。在从先前链接被删除的时刻开始到新链接的建立被终止的时刻的期间(即，切换延迟)，不执行通信，减少这段时间是很重要的。
图2还包括图示(b)，其示出细分的切换时间。切换时间被分为L2切换时间和L3切换时间。L2切换时间指示执行在媒体接入控制(MAC)层的切换时间；L2切换时间包括以下操作的时间测量链接、确定链接是否已经改变、和如果链接已经改变，则执行切换。
L3切换时间包括在网络层的切换，其包括移动检测时间、地址冲突检测时间和绑定更新(BU)时间。为了检测移动，根据现有技术的移动IP相关标准，需要超过250ms的时间。如果移动检测需要的时间短，则优点在于移动可被迅速地检测到，但是不足在于增加了路由器的负担。
地址冲突检测时间指的是执行上述DAD需要的时间。如果DAD执行时间短，则切换时间可被缩短。然而，因为检测重复地址需要的时间被缩短，所以标准需要大约1000ms的最短时间。对于在终止地址冲突的检测之后指示改变的地址的BU操作，需要大约10ms。
在典型语音数据的情况下，如果切换时间超过150ms，则用户可检测到服务的停止。此外，在比语音数据对时间更敏感的应用程序的情况下，如果切换没有在大约100ms之内被处理，则服务质量会降低。
L2切换时间为几十毫秒，但是当遵守由现有技术的标准推荐的时间时，L3切换时间需要大约1300ms，这占用了大部分切换时间。因此，需要改进移动IP的性能以最小化切换时间。特别地，需要用于减少占用大部分L3切换时间的地址冲突检测时间的方法和设备。
发明内容
本发明提供一种通过使用关于移动节点的信息，最小化使用移动IP地址的移动节点的切换时间的方法和设备。
本发明还提供一种用于最小化切换时间并通过最小化切换时间来提高在移动时的通信质量的方法和设备。
根据本发明的一方面，提供一种使用移动节点信息来最小化切换时间的方法，包括接收标识信息，其包括关于路由器的信息和关于接入点的唯一的信息；将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的信息与所述标识信息结合，由此产生移动节点的移动IP地址；以及将移动IP地址发送到移动节点。
根据本发明的另一方面，提供一种用于使用移动节点信息来最小化切换时间的接入点，包括前缀接收单元，用于接收标识信息，其包括关于路由器的信息和关于接入点的唯一的信息；地址产生单元，用于将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的信息与标识信息结合，由此产生移动节点的移动IP地址；以及地址发送单元，用于将移动IP地址发送到移动节点。
通过下面结合附图进行的对示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其它方面将变得更加清楚，其中图1是示出现有技术的分配移动IP处理的示例的示图；图2是示出在现有技术的移动IP中由切换延迟占用的时间的图示；图3是示出根据示例性实施例的路由器、AP和移动节点的构造的方框图；图4是示出根据示例性实施例的设置移动IP的处理的示图；图5是示出根据示例性实施例的设置移动IP的处理的顺序图；图6是根据示例性实施例的AP使用移动节点的MAC地址产生移动IP地址的处理的流程图；图7是根据示例性实施例的将路由器和AP的前缀与移动节点的MAC地址结合的处理的示图；以及图8是示出根据示例性实施例的用于管理MAC地址的地址管理单元的方案的示图。
具体实施例方式
在描述之前，将简单地描述在说明书中使用的术语的含义。然而，应该注意的是当术语没有被描述为明确地限制本发明的术语时，术语的描述是用于帮助理解本说明书，术语并不意味着限制本发明的技术精神。
移动IP移动IP是将互联网协议(IP)应用到移动节点的技术。如果当移动节点从外部位置访问远程网络时在当前网络获得的地址被注册在本地代理(HA)中，则本地网络将数据发送到远程网络的节点。为了降低当主机频繁地移动或当移动员工的数量较大时管理IP地址的复杂性，因特网工程任务组(IETF)在请求评论(RFC)2002中提出移动IP。这些移动IP标准包括两部分移动IP代理和移动节点。每一移动IP代理负责将分组路由至注册的移动节点的虚拟路由服务。移动IP对于每一移动节点允许两个IP地址。一个IP地址用于标识，另一个用于路由。
移动节点(MN)移动节点是从一个网络改变至另一网络的装置。当移动节点离开本地网络并移到外地网络时，通过新链接将IP地址分配给移动节点，由此保持通信。移动节点可以是移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、或网络语音协议(VoIP)电话。然而，上述装置仅被提供作为示例，示例性实施例并不受限于此，如本领域的任何技术人员所知的移动节点的其它移动节点可被提供。
本地代理和本地地址本地代理是当移动节点离开本地网络(原始网络)时用于发送数据的路由器。本地地址是用于标识移动节点的地址。
外地代理外地代理是用于提供至最近连接至移动节点的外地节点的路由服务的路由器。
转交地址(CoA)转交地址是当移动节点从本地网络移到外地网络时移动节点拥有的IP地址。移动节点随机地产生转交地址，将转交地址发送到移动节点最近连接的网络，并确定是否存在具有相同转交地址的其它装置。现有技术的方法需要在切换处理期间确定重复地址是否存在的过程。
通信节点通信节点是移动的移动节点正与之通信的节点。通信节点可以是移动节点或固定节点。
接入点(AP)接入点(AP)是用于管理无线网络的装置。一个路由器可被连接至多个接入点。每一接入点将由路由器发送的网络信息发送到移动节点，并执行将移动节点绑定到网络需要的过程。
在移动节点产生转交地址之后，需要大量的时间来确定是否存在使用所述转交地址的其它主机；如此，有必要减少重复地址检测(DAD)过程需要的时间。由于DAD对于保证地址的唯一性是必要的，所以当地址以保证它的唯一性的方式来产生时，没有必要进行DAD过程。
附在网络装置上的网卡具有MAC地址。最初，推荐的是以保证MAC地址的唯一性的方式来产生MAC地址。然而，在实际网络中，不能够假设MAC地址是唯一的，这是因为首先，可通过一些节点或系统中的软件或双列直插式开关来任意改变MAC地址；其次，MAC地址包括24比特的生产厂商标识符和24比特的节点标识符，从而可用于标识节点的数字受限于24比特。
然而，MAC地址是系统的，这是由于它们至少保证基本水平的唯一性，并且MAC地址根据生产厂商或产品被分组并产生。因此，在示例性实施例中，在移动节点的信息中，选择诸如MAC地址的至少在基本程度保证唯一性的信息，并且选择的信息被用作转交地址的一部分，由此允许移动节点不需DAD过程而产生转交地址。
在本说明书中，提出使用移动节点的MAC地址来至少在基本水平保证唯一性的示例性实施例。然而，本发明并不受限于该示例性实施例，还包括本领域任何技术人员可理解的其它实施例。举例但不作为限制，可仅使用MAC地址的一部分来产生转交地址。
图3是示出根据示例性实施例的路由器、AP和移动节点的构造的方框图。
用于示例性实施例中的包括“单元”的术语，即，“模块”或“表”，指示软件部件，或诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)的硬件部件。每一模块执行特定的功能，可被实现为驻留在可寻址存储介质中，或在一个或多个处理器上运行。因此，作为示例，模块可包括各种部件，诸如软件部件、面向对象的软件部件、类部件和任务部件、进程、函数、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。由部件和模块提供的功能可被组合为较少数量的部件和模块，或可被分为额外的部件或模块。此外，部件和模块可被实现为驱动装置中的一个或多个中央处理单元(CPU)或保护多媒体卡。
在图3中示出移动节点100、AP 300和路由器500的构造。移动节点100包括用于请求转交地址的自动地址提交单元110和BU请求单元120。自动地址提交单元110向AP 300请求转交地址以将转交地址提供给移动节点100。在这种情况下，自动地址提交单元110发送移动节点100的MAC地址，以消除对DAD过程的需要。此外，如果AP 300基于MAC地址确定转交地址是否重复，并且指示转交地址不重复，则BU请求单元120执行通知本地代理(HA)和通信节点(CN)其改变的转交地址的操作。
AP 300包括前缀接收单元310、地址管理单元320、地址产生单元330、高速DAD处理单元340和地址发送单元350。
前缀接收单元310从路由器500接收分配给每一AP的前缀，并存储该前缀。唯一的前缀被分配给组成路由器的每一AP。该前缀可与MAC地址结合以产生随后将连接至AP 300的其它移动节点的转交地址。地址管理单元320存储关于连接至AP 300的移动节点的信息，由此使得能够产生唯一的地址。在移动节点的信息中，地址管理单元320存储诸如MAC地址的至少在基本水平保证唯一性的信息。如果对移动节点的MAC地址进行管理，则可容易地确定重复MAC地址是否存在。下面将描述地址管理单元320的构造。
如果地址管理单元320确定重复信息不存在，举例但不作为限制，重复MAC地址不存在，则地址产生单元330接收来自前缀接收单元310的将被用作地址的一部分的前缀和来自地址管理单元320的MAC地址两者，并产生转交地址。如果具有相同MAC地址的装置存在，则高速DAD处理单元340确定已经由移动节点100产生并发送的新地址是否重复。如同在现有技术的方法中，DAD功能被执行。地址发送单元350将已经由地址产生单元330产生的地址发送到移动节点100。当发送路由器广播时，地址发送单元350可将移动节点100的移动IP包括在路由器广播中。路由器广播可包括网络管理或绑定、或数据发送所需的各条信息，并且其可被发送。
路由器500包括前缀管理单元510，用于管理将被分配给由路由器500管理的AP的前缀。关于所述前缀的信息可被包括在由路由器周期性发送的路由器广播中。由于前缀信息被用于标识AP，所以前缀信息必须是唯一的。前缀信息包括由路由器管理的子网前缀。
图4是示出设置移动IP的示例性处理的示图。参照图3描述的部件来描述IP设置过程。
移动节点100在通过本地代理200与通信节点400通信的同时离开本地网络50并连接至外地网络60。这时候，组成外地网络60的AP 300对包括在由路由器500发送的路由器广播中的前缀信息进行缓存。由路由器产生所述前缀信息以防止与另一AP 302的地址冲突。移动节点100的自动地址提交单元110将移动节点的MAC地址发送到AP 300。由于移动节点被最近连接到网络60，所以移动节点的MAC地址被存储在地址管理单元320中。
AP 300的地址管理单元320通过参照接收的移动节点的MAC地址来确定所述MAC地址是否已经存在。如果所述MAC地址不存在，则地址产生单元330产生包括AP的前缀和移动节点100的MAC地址两者的转交地址。此外，地址发送单元350将所述转交地址发送到移动节点100。此后，移动节点100通过BU请求单元120执行绑定更新(BU)以将转交地址通知本地代理200和通信节点400。通过经由AP 300、路由器500和网关的互联网发送转交地址。
同时，如果移动节点100离开包括所述网络的区域，则AP可删除移动节点的MAC地址。如果当移动节点释放连接时相应的MAC地址被删除，则当具有所述MAC地址的另一移动节点被连接至网络时，移动IP地址可使用相同的MAC地址来获得。
可以看出，通过省略图1中描述的DAD过程，图4中设置移动IP的处理可充分地减少整个切换需要的时间。
参照图2，当满足由现有技术的标准推荐的要求时，L3切换时间是1260ms+α。然而，如图4的处理所示，DAD过程(即，需要大约1000ms+α的地址冲突检测)被省略，从而L3切换时间是大约260ms+α。即，可以看出，L3切换时间被减少了大约80％。
图5是示出根据示例性实施例的设置移动IP的处理的顺序图。在操作S101中，管理移动节点100连接至的外地网络的路由器500将路由器广播周期性发送到组成网络的AP 300。在这种情况下，路由器广播包括关于唯一分配给AP 300的AP前缀的信息。在操作S102中，AP 300对包括在路由器广播中的前缀信息进行缓存。同时，移动节点100从它的区域移到外地区域。此外，移动节点100向AP 300请求绑定，并同所述请求一起发送MAC地址。在操作S112中，AP 300发送指示已经成功绑定的响应。
此外，在操作S120中，AP 300的地址管理单元320确定由移动节点100发送的MAC地址是否已经被存储，如果相同的MAC地址没有被存储，则将基于在操作S102中缓存的AP前缀的地址和MAC地址结合以产生转交地址。在操作S130中，产生的地址被分配给移动节点。通过将移动IP地址包括在路由器广播中，并发送带有移动IP地址的路由器广播来执行移动IP地址的分配。
在操作S141和S142中，移动节点执行绑定更新(BU)操作以将它的转交地址通知给本地代理200和通信节点400。
图6是根据示例性实施例的AP使用移动节点的MAC地址产生移动IP地址的处理的流程图。
在操作S201中，AP从路由器接收前缀信息。作为前缀信息的示例，如图7所示，前缀信息包括路由器的子网前缀和唯一的AP信息。然而，本发明并不受限于此。由路由器发送的路由器广播可包括前缀信息。此外，AP接收进入AP的无线范围并请求绑定的移动节点的MAC地址，并在操作S202中存储MAC地址。如果除MAC地址之外，还存在至少在基本水平满足唯一性并且可由移动节点发送的其它信息，则可使用该信息。
在操作S210中，AP确定具有与接收的MAC地址相同的MAC地址的移动节点是否存在。作为确定的结果，如果没有具有相同MAC地址的移动节点存在，则在操作S211中，操作S201中的前缀信息和MAC地址被结合，由此产生移动IP地址。此外，在操作S212中，该地址被发送到移动节点。该地址可被包括在由AP发送的路由器广播中。
同时，如果具有相同MAC地址的移动节点存在，则现有技术的DAD过程被执行。因此，在操作S215中，AP从移动节点接收由移动节点随机产生的移动IP。在操作S216中，AP通过路由器将接收的移动IP地址发送到另一网络，并确定是否存在具有相同地址的另一装置。
图7是根据示例性实施例的将路由器和AP的前缀与移动节点的MAC地址结合的处理的示图。
移动IP基于互联网协议第六版(IPv6)并包括总共128比特。在单播地址中，128比特中的高64比特被用作子网前缀，低64比特被用作接口标识符。因此，路由器501或502可将路由器和每一结合的AP的标识符发送到每一AP。该子网前缀可取决于IPv6的地址设置方案而变化，这意味着128比特中的某些比特可与路由器和AP的地址结合并被发送。举例但不作为限制，如果64比特被用作子网前缀，则低64比特中的高16比特被设置为用于标识AP的信息，剩下的48比特被设置为移动节点的MAC地址。
路由器501或502将路由器广播发送到组成网络的每一AP。该路由器广播包括每一AP的前缀标识符。此外，路由器广播可包括路由器的前缀。每一AP的前缀被存储在AP的前缀接收单元中。同时，如果移动节点100向AP 301请求绑定并发送MAC地址，则AP 301确定相应的MAC地址是否重复，当相应的MAC地址不重复时，AP 301将在其中MAC地址被与路由器和AP的前缀结合的移动IP地址发送到移动节点100。
图8是示出根据示例性实施例的用于管理MAC地址的地址管理单元的方案的示图。MAC地址包括48比特。MAC地址主要分为三部分，即，用于标识生产厂商的厂商ID、用于标识产品的产品ID、和分配给每一节点的节点ID。对于相应的产品，产品ID用于标识传真机、计算机或PDA。因此，在图8的地址管理单元的示例性实施例中，对于每一厂商，移动节点的MAC地址被存储，以减少MAC地址的比较所需的时间。举例但不作为限制，S厂商的节点的MAC地址以这样的方式被存储只有产品ID和节点ID被存储在S厂商表中。节点的厂商ID标识S厂商，从而不需要存储该厂商ID。在L厂商和H厂商的情况下，对于每一厂商，移动节点的MAC地址被存储。如果新移动节点在管理以这种方式存储信息的表的同时发送MAC地址，则取决于新移动节点的生产厂商，各个厂商的表被搜索。同时，将出现产品ID的重复的可能性很高，从而在搜索MAC地址的时候首先使用节点ID来搜索MAC地址，如果节点ID不重复，则使用相应的MAC地址。如果当使用节点ID搜索MAC地址时检测到具有重复节点ID的MAC地址，则将产品ID彼此比较，从而可确定MAC地址是否重复。
为了提高搜索速度，可仅检查节点ID的一些低比特。由于低比特组成分配给节点本身的ID，所以该ID重复的可能性小。举例但不作为限制，如果首先检查低3比特，并且该低3比特与其它节点ID的低3比特不同，则整个MAC地址与其它MAC地址不同，从而不需要检查任何其它比特。如果低3比特是相同的，则可比较整个节点ID，或者可将整个产品ID和整个节点ID与其它MAC地址的整个产品ID和整个节点ID进行比较。
上述示例性实施例可以以包括存储在计算机可读介质中的指令集合的软件来实现；然而，本发明并不受限于此，可使用如同本领域任何技术人员可理解的软件的其它实现。
因此，本发明的优点在于其可大大地减少使用移动IP地址的移动节点的切换时间。此外，示例性实施例可提高通信质量，而不会在切换时引起通信中断。
尽管已经为了示例性目的公开了示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解在不脱离如权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、附加和替换是可行的。因此，应理解上述示例性实施例在各方面而言仅作为示例，并不是限制性的。本发明的范围由权利要求而不是详细的描述来限定。本领域的技术人员应理解，所有来源于权利要求及其等同概念的含义和范围的修改和替换被包括在由权利要求限定的本发明的范围中。
权利要求
1.一种执行切换的方法，该方法包括接收标识信息，其包括路由器信息和唯一的接入点信息；将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的移动节点信息与所述标识信息结合，以产生移动节点的移动互联网协议(IP)地址；以及将移动IP地址发送到移动节点。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接收的步骤包括接收由路由器周期性发送的路由器广播。
3.如权利要求1所述的方法，其中，发送的步骤包括将包括移动'地址的路由器广播发送到移动节点。
4.如权利要求1所述的方法，其中，产生的步骤包括确定具有实质上与移动节点相同的信息的装置是否连接至接入点。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述路由器信息包括由路由器分配的IP地址的子网前缀。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述唯一的接入点信息区别于关于组成路由器的其它接入点的唯一的信息。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述移动节点信息是移动节点的媒体接入控制地址。
8.一种执行切换的接入点，该接入点包括前缀接收单元，其接收包括路由器信息和唯一的接入点信息的标识信息；地址产生单元，其将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的移动节点信息与所述标识信息结合，由此产生移动节点的移动互联网协议(IP)地址；以及地址发送单元，其将移动IP地址发送到移动节点。
9.如权利要求8所述的接入点，其中，所述标识信息是包括在可周期性发送的路由器广播中的信息。
10.如权利要求8所述的接入点，还包括经由地址发送单元发送到移动节点的包括移动IP地址的路由器广播。
11.如权利要求8所述的接入点，还包括存储移动节点信息的地址管理单元，其中，地址产生单元搜索地址管理单元以确定具有实质上与移动节点相同的信息的装置是否连接到接入点。
12.如权利要求8所述的接入点，还包括地址管理单元，其对于每一生产厂商，存储关于移动节点的信息。
13.如权利要求8所述的接入点，还包括地址管理单元，其对于每一产品，存储关于移动节点的信息。
14.如权利要求8所述的接入点，其中，所述路由器信息包括路由器分配的IP地址的子网前缀。
15.如权利要求8所述的接入点，其中，所述唯一的接入点信息可区别于关于组成路由器的其它接入点的唯一的信息。
16.如权利要求8所述的接入点，其中，所述移动节点信息是移动节点的媒体接入控制地址。
17.一种存储用于执行切换方法的程序的计算机可读介质，该方法包括接收标识信息，其包括路由器信息和唯一的接入点信息；将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的移动节点信息与所述标识信息结合，以产生移动节点的移动互联网协议(IP)地址；以及将移动IP地址发送到移动节点。
18.如权利要求17所述的计算机可读介质，其中，接收的步骤包括接收由路由器周期性发送的路由器广播，并且发送的步骤包括将包括移动IP地址的路由器广播发送到移动节点。
19.如权利要求17所述的计算机可读介质，其中，产生的步骤包括确定具有实质上与移动节点相同的信息的装置是否连接至接入点。
20.如权利要求19所述的计算机可读介质，其中，产生的步骤包括当所述确定的步骤确定所述装置不具有实质上与连接至接入点的移动节点相同的信息时，将所述标识信息和所述移动节点信息结合；或者当所述确定的步骤确定所述装置具有实质上与连接至接入点的移动节点相同的信息时，执行重复地址检测过程。
全文摘要
一种使用移动节点信息来最小化切换时间的方法和设备。在使用移动节点信息来最小化切换时间的方法中，接收包括关于路由器的信息和关于接入点的唯一的信息的标识信息。将关于连接至由接入点控制的网络的移动节点的信息与所述标识信息组合，由此产生移动节点的移动IP地址。其后，移动IP地址被发送到移动节点。
文档编号H04L29/12GK1809010SQ20061000218
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者郑云在 申请人:三星电子株式会社