专利名称：一种演进网络中目标优选三层快速切换的实现方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种演进网络中利用FMIPv6(Fast Handovers for Mobile IPv6，移动IPv6的快速切换)和CARD(Candidate Access Router Discovery，候选接入路由器发现)协议实现MN(Mobile Node，移动终端)的目标优选三层快速切换的方法。
背景技术：
现有技术中，CDMA2000 EVDO网络的数据必需经由基站-BSC(BaseStation Controller，基站控制器)-PCF(Packet Control Function，分组控制功能)-PDSN(Packet Data Serving Node，分组数据服务节点)4个设备到PDSN进行集中控制和处理，用户信令、数据传到核心网的延时大，且各设备间的接口复杂。
目前演进网络方面对全IP化，简化网络设备和接口的呼声越来越高，运营商和设备商都希望未来网络有更简单的网络结构，尽可能少的设备间接口以易于管理和产品开发。图1是现有技术中对演进网络的结构设想图，如图1所示，展示的是数据通过BTS(Base TransceiverSystem，基站收发系统)经由运营商的专有IP网络连接到AGW(AccessGateway，接入网关)进行控制和处理的两层结构方案，其中，上述的AGW可能与RRM(Radio Resource Management，无线资源管理)模块共设备。
在上述新的网络结构下，MN跨区间的切换流程有了新的需求，且考虑到未来多种移动网间互相漫游、切换的需求，需要有一种与链路层无关的处理机制。移动IP无疑是适应这种需求的最佳解决方案，但是早期移动IP的实现方式是针对无线局域网这样的小范围以数据传输为主的网络设计的，网络切换的延时较大，且性能不稳定，特别是针对承载话音、视频等对切换的延时、丢包等性能有较高要求的实时流媒体业务时，移动IP更显得力不从心。
现有技术中MN/接入路由器不支持移动IP快速切换信令下的切换流程如图2所示，其步骤为步骤201、MN通过PAR(Previous Access Router，原接入路由器)与CN(Correspond Node，通信对端)正保持会话过程；MN检测到新的一个具有较强导频信号的接入点，此时，MN与PAR断开，并连接到新网络中的AP(Access Point，接入点)中；步骤202、MN向新网络中的NAR(New Access Router，新接入路由器)发送路由请求信令；步骤203、NAR向MN发送携带网络前缀信息的路由公告；MN在新网络中生成NcoA(New Care-of Address，新转交地址)，并向HA(Home Agent，家乡代理)/CN发送BU(Binding Update，绑定更新)信息绑定该NcoA；该生成并绑定NcoA的步骤从MN与PAR断开后即可执行。
步骤204、MN利用NcoA通过NAR与CN开始新的会话。
上述步骤201-204的缺点是1)从断开与源网络的连接，到与NAR建立网络层连接这段时间，MN无法收/发任何信息或建立会话连接；2)在MN与NAR建立好网络层的连接，到MN与HA/CN成功绑定这段时间，MN无法接收任何数据及会话连接请求；3)MN连接到新网络时获取新网络信息，形成NCoA，进行到HA/CN的绑定过程都耗费较长时间，加上鉴权认证的时间，切换延时和丢包都非常严重，完全无法满足无缝切换的要求，语音、视频通信都会有长时间中断；
4)MN连接到NAR后通过无状态方式获得NCoA，该方式虽然不需要额外服务器的参与，但获得的NCoA可能存在冲突或无效，这种情况下，除非人工排除，否则MN将无法通信，这在电信网中是无法被接受的。
在现有的网络中，可利用FMIPv6实现MN不同接入网络间的快速切换，其流程如图3、图4所示该快速切换包括两个场景第一场景，如图3所示，MN在源网络中即接收到FBAck消息，其步骤如下步骤301、MN与当前PDSN1保持会话过程；步骤302、MN检测到具有较强导频信号的接入点触发切换流程；步骤303、PDSN 1的BSC 1向目标接入网络的BSC 2发送会话传输请求，BSC间通过A16接口连接，该会话传输请求中包含源PDSN 1的IP地址；步骤304、预建立A10连接，并通告PDSN 1的IP地址；步骤305、PDSN 2向PDSN 1发起快速切换初始消息，并通告其自身的IP地址和网络前缀；步骤306、PDSN 1向PDSN 2回复快速切换初始响应，并传递PPP上下文、TFT等相关信息；步骤307、PDSN 1得到PDSN 2的IP地址及网络前缀等信息，结合已知的MN链路层地址，通过IPv6无状态自动配置(IPv6 Stateless AddressAutoconfiguration)过程中定义的IPv6地址形成机制生成MN在PDSN 2使用的NCoA地址，通过PrPtAdv消息告知MN其NCoA，目标PDSN的IP地址、链路层地址、网络前缀等信息；步骤308、MN向PDSN 1发送FBU消息将NCoA与PCoA进行绑定；步骤309、PDSN 1向PDSN 2发送HI消息请求或验证NCoA，并将MN的链路层地址及PCoA告知PDSN2；
步骤310、PDSN 2向PDSN 1发送HAck应答消息通告是否允许切换，如允许则分配NCoA或验证HI消息中携带的NCoA是否有效，如NCoA不合法、无效或者已经分配则重新指定NCoA；步骤311、PDSN 1收到PDSN 2的HAck应答消息，向MN发送FBack应答消息，消息中包含PDSN 2验证有效的NCoA或者重新指定的NCoA；此时，MN与PDSN 1所在网络断开，切换入PDSN 2所在的网络中，PDSN1将新到达发往MN PCoA地址的数据包转发至PDSN 2；步骤312、PDSN 2重新建立到MN的会话；步骤313、MN切换入PDSN 2的网络后，向PDSN2发送FNA消息通告其的到来及其链路层地址；PDSN 2将缓存的数据包全部转发给MN。
第二场景，如图4所示，MN在收到PrRtAdv消息后与源网络断开，其步骤如下步骤401、MN与当前PDSN1保持会话过程；步骤402、MN检测到具有较强导频信号的接入点触发切换流程；步骤403、PDSN 1的BSC 1向目标接入网络的BSC 2发送会话传输请求，BSC间通过A16接口连接，该会话传输请求中包含源PDSN 1的IP地址；步骤404、预建立A10连接，并通告PDSN 1的IP地址；步骤405、PDSN 2向PDSN 1发起快速切换初始消息，并通告其自身的IP地址和网络前缀；步骤406、PDSN 1向PDSN 2回复快速切换初始响应，并传递PPP上下文、TFT等相关信息；步骤407、PDSN 1得到PDSN 2的IP地址及网络前缀等信息，结合已知的MN链路层地址，通过IPv6无状态自动配置(IPv6 Stateless AddressAutoconfiguration)过程中定义的IPv6地址形成机制生成MN在PDSN 2将要使用的NCoA地址，通过PrPtAdv消息告知MN其NCoA，目标PDSN的IP地址、链路层地址、网络前缀等信息；此时，MN与PDSN 1所在网络断开，切换入PDSN 2所在的网络中；步骤408、PDSN 2重新建立到MN的会话；步骤409、MN向PDSN 2发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到来及其链路层地址，FNA消息中还包含有MN的NCoA；步骤410、MN通过PDSN 2向PDSN 1发送FBU消息将NCoA与PCoA进行绑定，以方便PDSN 1将数据前转到其NCoA；步骤411、PDSN 1向MN发送FBack消息并开始将缓存及目的地址为MNPCoA的数据包转发到PDSN 2；NAR将收到PDSN 2转发来的数据包全部转发给MN。
上述两个场景中的步骤是MN利用FMIPv6在现有的CDMA EVDO网络实现快速切换的流程，其接入网存在BTS-BSC-PCF三层结构，MN到PDSN间存在PPP链路，切换时需要BSC间有A16接口以传递相关的会话信息。应用该方案的网络结构复杂、接口众多，需要维护PPP链路并在切换时传递PPP的相关信息以在新的PDSN上重建PPP连接。
同时，上述方案中也没有说明有多个可选目标接入点时的选择机制，没有考虑终端的具体需求，比如空口类型、能力要求、QoS能力等，因此该方案对目标接入点的选择可能并非最优。
图3、图4的流程中没有注明MN发起到CN绑定更新的时间点，但由于通过无状态方式获得的NCoA可能无效或在新网络上存在冲突，因此必须在连接到新网络并得到NAR对MN所使用的NCoA认可后才能够向CN发送绑定更新消息绑定其NCoA。根据MIPv6路由优化的机制，在MN将NCoA到CN绑定更新前，从CN发来的数据可以通过PAR到NAR的隧道最终前转到MN，但MN用NCoA作为原转发地址发送到CN的数据包会由于CN上不存在MN家乡地址到该NCoA的绑定而被丢弃。
发明内容
针对上述现有技术一中不支持FMIPv6的快速切换流程中切换延时大、丢包现象严重以及现有技术二中利用FMIPv6的快速切换流程中目标接入点的非最优选择机制及有可能造成的数据丢包情况，本发明的目的在于，提供一种方法，能够解决移动终端在不同接入网关间的切换问题，降低切换过程中的延时和丢包问题，同时能够提供目标接入点的优化选择机制。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种演进网络中目标优选三层快速切换的实现方法，移动终端MN在源网络即获得目标接入网络的接入信息，包括步骤(1)MN在切换条件达到后，发送RtSolPr消息上报源媒体接入网关/无线资源管理AGW/RRM功能实体；(2)源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM，并获得MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA；(3)源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其在目标AGW/RRM的接入信息；(4)MN向源AGW/RRM绑定其NcoA；(5)MN向通信对端CN绑定其NcoA；(6)目标AGW/RRM重新建立到MN的会话。
步骤(1)所述的切换条件为检测到一个或者多个具有较强导频信号的无线接入点。
步骤(1)所述的RtSolPr消息中包含目标接入点的链路层地址、导频强度或者MN对切换目标接入点的能力要求信息。
所述的链路层地址为扇区/小区ID。
步骤(1)所述的RtSolPr消息中包含MN-AR CARD Req消息。
步骤(2)所述的源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM包括步骤源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容，通过目标接入点的扇区/小区ID查询CAR数据表获得目标AGW/RRM的IP地址、能力信息；源AGW/RRM根据掌握的一个或者多个AGW/RRM的信息决定MN的切换目标AGW/RRM。
当MN对目标AGW/RRM的能力有要求，且相应表项已过期时，包括步骤源AGW/RRM向目标AGW/RRM发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息；目标AGW/RRM回复AR-AR CARD Reply消息通告其能力信息。
步骤(2)所述的源AGW/RRM获得MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA包括步骤源AGW/RRM根据目标AGW/RRM的地址向DHCP Server请求MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA；DHCP Server向源AGW/RRM返回请求的NcoA，同时标记该地址被分配。
步骤(3)所述的PrRtAdv消息中包含MN-AR CARD Reply消息。
步骤(3)所述的MN在目标AGW/RRM的接入信息包括目标AGW/RRM的IP地址、接入点的链路层地址和MN的NCoA。
步骤(2)所述的源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM后还包括步骤源AGW/RRM向目标AGW/RRM传递MN当前的会话相关信息。
步骤(4)所述的MN向源AGW/RRM绑定其NcoA包括步骤
MN向源AGW/RRM发送快速绑定更新FBU消息绑定其NcoA；源AGW/RRM向目标AGW/RRM发送切换初始HI消息，通告MN的NCoA、原转交地址PCoA，链路层地址信息；目标AGW/RRM向源AGW/RRM发送切换确认Hack消息作为HI的应答消息；源AGW/RRM收到目标AGW/RRM的Hack消息后，向MN发送快速绑定确认FBack消息。
源AGW/RRM向MN发送FBack消息后还包括步骤MN切换入目标接入网络，源AGW/RRM将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与目标AGW/RRM间的隧道前转到MN。
步骤(5)所述的MN向CN绑定其NcoA包括步骤MN向CN发送绑定更新BU消息绑定其NCoA；CN向MN回复绑定确认BACK消息。
本发明的方法还包括步骤MN切换入目标接入网络后，向目标AGW/RRM发送快速邻居通告FNA消息通告其的到达和链路层地址，告知目标AGW/RRM将新到达和缓存的数据包通过NCoA地址转发给MN。
步骤(6)所述的目标AGW/RRM重新建立到MN的会话是目标AGW/RRM利用所述传递的MN当前的会话相关信息建立到MN的会话。
步骤(3)所述的源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其目标AGW/RRM的接入信息后，还包括步骤MN切换入新的网络中，向目标AGW/RRM发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到达、链路层地址和NCoA的使用。
步骤(4)所述的MN向源AGW/RRM绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向源AGW/RRM发送FBU消息绑定其NcoA；
源AGW/RRM向MN发送FBack消息。
步骤(5)所述的MN向CN绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向CN发送BU消息绑定其NCoA；CN向MN回复BACK消息。
所述的源AGW/RRM向MN发送FBack消息后，还包括步骤源AGW/RRM将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与目标AGW/RRM间的隧道前转到MN。
本发明的方法还包括步骤MN切换入目标接入网络后，向目标AGW/RRM发送快速邻居通告FNA消息通告其的到达和链路层地址，告知目标AGW/RRM将新到达和缓存的数据包通过NCoA地址转发给MN。
步骤(7)所述的目标AGW/RRM重新建立到MN的会话是目标AGW/RRM利用所述传递的MN当前的会话相关信息建立到MN的会话。
步骤(4)所述的源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其目标AGW/RRM的接入信息后，还包括步骤MN切换入新的网络中，向目标AGW/RRM发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到达、链路层地址和NCoA的使用。
步骤(5)所述的MN向源AGW/RRM绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向源AGW/RRM发送FBU消息绑定其NcoA；源AGW/RRM向MN发送FBack消息。
步骤(6)所述的MN向CN绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向CN发送BU消息绑定其NCoA；CN向MN回复BACK消息。
所述的源AGW/RRM向MN发送FBack消息后，还包括步骤源AGW/RRM将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与目标AGW/RRM间的隧道前转到MN。
实施本发明，其带来的有益效果是1)实现了FMIPv6网络中MN在不同接入网关间的切换问题；2)在多数情况下，MN都能在切换到新接入网关前获得目标接入网关的相关信息和转交地址并完成到CN的注册，大大减少了切换延时，同时在切换到目标接入网关后，原接入网关通过隧道将收到和缓存的发往MN原转交地址的数据包转发到MN的当前转交地址，减少了丢包的发生，实现了无缝切换；3)原AGW/RRM设备在MN切换前即将其当前的会话相关信息传递到目标AGW/RRM设备，使得MN在到达新接入网关后能很快恢复新的会话；4)通过CARD协议实现对多个可选目标AGW/RRM的地址获取和能力发现，能够更好的满足不同终端、不同业务对网络接口特性、QoS能力等需求，实现最优的切换选择；5)基于FMIPv6的快速切换完全独立于承载媒体和链路层信息，在网络层实现了MN的快速切换，适合于MN在异质网络间的切换。
图1是现有技术中对演进网络的结构设想图；图2是现有技术中MN/接入路由器不支持移动IP快速切换信令下的切换流程图；图3是现有技术中MN利用FMIPv6实现快速切换的流程图一；图4是现有技术中MN利用FMIPv6实现快速切换的流程图二；图5是FMIPv6快速切换中Predictive模式的流程图；图6是FMIPv6快速切换中Reactive模式的流程图；图7是一个由MN触发的CARD协议的流程图；图8是本发明的实施方案一的流程图；图9是本发明的实施方案二的流程图；
图10是异常情况下没有完成快速切换，但采用目标优选机制的流程图。
具体实施例方式
本发明是融合FMIPv6和CARD协议等IETF组织对移动IP技术的最新研究成果，结合移动通信网演进网络的具体特点和实际需求提出的一种MN跨接入网关、跨网络的三层无缝切换解决方案。
下面分别对FMIPv6和CARD协议做简单介绍(A)FMIPv6将快速切换分为两个场景场景一、当MN在PAR链路发送FBU消息并收到FBack(Fast BindingAcknowledgement快速绑定确认)消息，将这种场景命名为“Predictive”模式，其流程如图5所示步骤501、MN向PAR发送RtSolPr消息携带新接入点的链路层地址；步骤502、PAR通过查找缓存或IPv6邻居发现过程得到新接入点的IP地址及网络前缀等信息，结合已知的MN链路层地址，通过IPv6无状态自动配置(IPv6 Stateless Address Autoconfiguration)过程中定义的IPv6地址形成机制生成MN在NAR将要使用的NCoA，通过PrRtAdv消息告知MN其NCoA、NAR的IP地址、链路层地址、网络前缀等信息；步骤503、MN通过FBU(Fast Binding Update，快速绑定更新)消息将NCoA与PCoA进行绑定以方便PAR在MN移动到NAR后能将数据前转到其NCoA；步骤504、PAR通过HI(Handover Initiate，切换初始)消息向NAR请求或验证NCoA，并将MN的链路层地址及PCoA告之NAR；步骤505、NAR向PAR发送HAck(Handover Acknowledge，切换确认)消息通告是否允许切换如允许则分配NCoA或验证HI消息中携带的NCoA是否有效，如NCoA不合法、无效或者已经分配则重新指定NCoA；步骤506、PAR收到NAR的Hack消息，向MN发送FBack(Fast BindingAcknowledgement，快速绑定确认)消息，由于可能此时MN已经断开与PAR的连接，正移动到NAR的连接中，所以该消息双向发送；步骤507、PAR将新到达发往MN PCoA的数据包转发给NAR；步骤508、MN连接到新的网络后，立即向NAR发送FNA(Fast NeighborAdvertisement，快速邻居通告)消息通告其的到来及其链路层地址；步骤509、NAR将缓存的数据包全部转发给MN。
场景二、当MN与NAR连接后才收到Fback消息或新发起FBU，则此种场景命名为“Reactive”模式，其流程如图6所示步骤601、MN向PAR发送RtSolPr消息携带新接入点的链路层地址；步骤602、PAR通过查找缓存或IPv6邻居发现过程得到新接入点的IP地址及网络前缀等信息，结合已知的MN链路层地址，通过IPv6无状态自动配置(IPv6 Stateless Address Autoconfiguration)过程中定义的IPv6地址形成机制生成MN在NAR将要使用的NCoA，通过PrRtAdv消息告知MN其NCoA、NAR的IP地址、链路层地址、网络前缀等信息；步骤603、MN断开与源网络的连接并连接到NAR上；步骤604、MN连接到新的网络后，立即向NAR发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到来及其链路层地址；步骤605、如果NAR在处理FNA消息时发现MN的NCoA已经在用，则必须丢弃封装的FBU数据包并发送包含NAACK(Neighbor AdvertisementAcknowledge，邻居通告应答)选项的路由通告消息告知MN新的NCoA；步骤606、MN通过FBU将NCoA与PCoA进行绑定以方便PAR将数据前转到其NCoA；步骤607、PAR向MN发送FBack消息，并开始将缓存及目的地址为MNPCoA的数据包转发到NAR；步骤608、NAR将收到的PAR转发来的数据包全部转发给MN。
(B)CARD协议实现的主要功能B1、反向地址解析MN在发起网络层切换前通过在无线信道上监听已经获取了新接入点AP的链路层ID(对于IEEE802.11网络，即为MAC地址)，CARD帮助MN将这些AP的链路层ID映射到与这些AP相连的CAR(Candidate Access Router，候选接入路由器)的IP地址。为了获取CAR的IP地址，MN将新接入点AP的链路层ID通过MN-AR CARD Req消息发往当前的AR(Access Router，接入路由器)，当前AR通过查询自身的CAR表将CAR的IP地址返回给MN；B2、发现CAR能力获取所有CAR的能力信息可以帮助MN做出最佳的切换决定。MN在MN-AR CARD Req消息中通过设置C-flag标志请求当前AR返回CAR的能力信息，如果AR发现其对应表项即将或已经过期，则发送AR-AR CARD Req信息给目标CAR请求相应的能力信息，再返回给MN；B3、CARD协议还允许MN可选的指示其感兴趣的目标CAR能力，比如空口特性、QoS能力等，这样MN的当前AR可以用该信息预先过滤出优化的目标CAR。
一个由MN触发的CARD协议的流程图如图7所示，其步骤如下步骤(1m)、MN获得新网络的接入点的链路层地址或其他CARD触发条件；步骤(2m)、MN向当前AR发送MN-AR CARD Req消息请求目标接入点信息；当前AR查询自身缓存的数据表，如果没有请求的目标接入点信息或相应表项已过期，则执行下述步骤(1a)，(2a)；步骤(3m)、AR通过MN-AR CARD Reply消息向MN返回目标接入点信息。
步骤(1a)、当前AR通过AR-AR CARD Req消息向目标CAR请求其接入点信息；步骤(2a)、CAR通过AR-AR CARD Reply消息向AR返回请求的接入点信息；下面以CDMA2000演进网络为例，结合附图，对本发明提供的方法做进一步说明本发明的前提是下述的MN、AGW/RRM等功能实体支持IETF规定的MIPv6快速切换及其协议族和CARD协议，并能够正确处理FMIPv6快速切换中的各种消息。
图8是本发明的实施方案一的流程图，如图8所示，MN在源网络即对NCoA进行快速绑定，并收到快速绑定确认消息，其步骤为步骤801、MN与源网络AGW/RRM1之间正保持会话过程；其中，AGW/RRM1相当于上述的PAR，MN通过AGW/RRM1与CN进行会话；步骤802、MN在切换条件达到后，如检测到新的一个或多个具有较强导频信号的接入点，将其链路层地址、导频强度及可能对目标接入点的能力要求等信息在RtSolPr(包含MN-AR CARD Req)消息中上报给源网络的RRM功能实体；上述RtSolPr上报的RRM功能实体可能和AGW共设备，也可能是不同的设备，图9中以RRM和AGW共设备为例；对于接入点链路层地址，在CDMA2000/UMTS/GSM等蜂窝通信系统，其一般为扇区/小区ID；对于IEEE802.11系统，其为AP的MAC地址；步骤803、AGW/RRM1根据步骤802中上报的数据(该数据一般会多次采样进行比较)，通过目标接入点的扇区/小区ID查询CAR数据表找到目标AGW/RRM的IP地址、能力等信息；CAR数据表中的各个表项都有相应的生命周期值，如果MN对目标AGW/RRM能力有要求而相应表项已过期，则发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息；图中即为AGW/RRM1向AGW/RRM2发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息，其中AGW/RRM2相当于上述NAR/CAR；
步骤804、AGW/RRM 2回应AR-AR CARD Reply消息通告其能力信息；步骤805、AGW/RRM 1根据掌握的一个或多个AGW/RRM的信息决定MN的切换目标AGW/RRM 2，并根据AGW/RRM 2的地址请求MN在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，如可以向DHCP Server请求；步骤806、DHCP Server向AGW/RRM 1返回请求的在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，并标记该地址被分配；步骤807、AGW/RRM 1向目标AGW/RRM 2传递MN当前的会话相关信息；该过程不必等到AGW/RRM 1收到DHCP Server的应答才开始执行，在AGW/RRM 1决定好MN的目标AGW/RRM 2后到MN发生实际切换前这段时间即可发起；其消息名称、格式不限定既可以单独发送，也可以和其他消息在同一个IP分组中发送；既可以是一条消息，也可能是多条交互消息；步骤808、AGW/RRM 1通过PrRtAdv(包含MN-AR CARD Reply)消息向MN通告其目标AGW/RRM 2的IP地址、接入点的链路层地址和MN的NCoA；步骤809、MN向AGW/RRM 1发送FBU(Fast Binding Update，快速绑定更新)消息绑定其NCoA地址；步骤810、MN向CN发送BU(Binding Update，绑定更新)消息绑定其NCoA地址，并收到CN的绑定确认消息；步骤811、AGW/RRM 1向AGW/RRM 2发送HI消息，通告MN的NCoA、PCoA，链路层地址等相关信息；步骤812、AGW/RRM 2向AGW/RRM 1发送Hack消息作为HI的应答消息；步骤813、AGW/RRM 1在收到AGW/RRM 2发送的Hack消息后，向MN发送FBack(Fast Binding Acknowledgement，快速绑定确认)消息；此时，MN断开与源网络的连接，并切换到新的网络中，AGW/RRM 1将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与AGW/RRM 2间的隧道前转到AGW/RRM 2；
步骤814、MN切换到到新的网络中，立即向AGW/RRM 2发送FNA(FastNeighbor Advertisement，快速邻居通告)消息通告其的到达和链路层地址，告知AGW/RRM 2可以将新到达和缓存的数据包通过NCoA转发给MN；步骤815、AGW/RRM 2用步骤807中获得的会话相关信息重新建立到MN的会话。
上述步骤中，由于网络通过DHCP Server集中分配CoA，而DHCPServer将不断更新/维护地址使用情况，因此分配的NCoA在新网络中发生无效或重复的概率极低，MN在切换发生前提前向CN绑定其NCoA可以保证MN在切换到AGW/RRM 2连接后立即可以使用FMIPv6的路由优化功能使用NCoA向CN成功发送数据，相比切换完成后再发起到CN的绑定更新，上述方案减少了切换延时。
图9是本发明的实施方案二的流程图，如图9所示，MN在收到PrRtAdv消息后即失去与源网络的连接，并在新网络中快速绑定NCoA，其步骤为步骤901、MN与源网络AGW/RRM1之间正保持会话过程；其中，AGW/RRM1相当于上述的PAR，MN通过AGW/RRM1与CN进行会话；步骤902、MN在切换条件达到后，如检测到新的一个或多个具有较强导频信号的接入点，将其链路层地址、导频强度及可能对目标接入点的能力要求等信息在RtSolPr(包含MN-AR CARD Req)消息中上报给源网络的RRM功能实体；上述RtSolPr上报的RRM功能实体可能和AGW共设备，也可能是不同的设备，图9中以RRM和AGW共设备为例；对于接入点链路层地址，在CDMA2000/UMTS/GSM等蜂窝通信系统，其一般为扇区/小区ID；对于IEEE802.11系统，其为AP的MAC地址；步骤903、AGW/RRM1根据步骤902中上报的数据(该数据一般会多次采样进行比较)，通过目标接入点的扇区/小区ID查询CAR数据表找到目标AGW/RRM的IP地址、能力等信息；
CAR数据表中的各个表项都有相应的生命周期值，如果MN对目标AGW/RRM能力有要求而相应表项已过期，则发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息；图中即为AGW/RRM1向AGW/RRM2发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息，其中AGW/RRM2相当于上述NAR/CAR；步骤904、AGW/RRM 2回应AR-AR CARD Reply消息通告其能力信息；步骤905、AGW/RRM 1根据掌握的一个或多个AGW/RRM的信息决定MN的切换目标AGW/RRM 2，并根据AGW/RRM 2的地址请求MN在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，如可以向DHCP Server请求；步骤906、DHCP Server向AGW/RRM 1返回请求的在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，并标记该地址被分配；步骤907、AGW/RRM 1向目标AGW/RRM 2传递MN当前的会话相关信息；该过程不必等到AGW/RRM 1收到DHCP Server的应答才开始执行，在AGW/RRM 1决定好MN的目标AGW/RRM 2后到MN发生实际切换前这段时间即可发起；其消息名称、格式不限定既可以单独发送，也可以和其他消息在同一个IP分组中发送；既可以是一条消息，也可能是多条交互消息；步骤908、AGW/RRM 1通过PrRtAdv(包含MN-AR CARD Reply)消息向MN通告其目标AGW/RRM 2的IP地址、接入点的链路层地址和MN的NCoA；此时，MN断开与源网络的连接，并切换入新的网络中；步骤909、MN切换入新的网络中，立即向AGW/RRM 2发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到达、链路层地址和NCoA的使用；步骤910、MN通过AGW/RRM 2向AGW/RRM 1发送FBU消息绑定其NCoA地址；步骤911、AGW/RRM 1向MN回复FBack消息，并将到达和缓存的到MNPCoA的数据包通过与AGW/RRM 2间的隧道前转到MN；步骤912、MN通过AGW/RRM 2向CN发送BU消息绑定其NCoA地址，并收到CN的绑定确认消息；步骤913、AGW/RRM 2用步骤907中获得的会话相关信息重新建立到MN的会话。
上述步骤中，由于系统通过DHCP Server集中分配CoA地址，而DHCPServer将不断更新/维护地址使用情况，因此分配的NCoA在新网络中发生无效或重复的概率极低。
本发明带来的有益效果1)实现了FMIPv6网络中MN在不同接入网关间的切换问题；2)在多数情况下，MN都能在切换到新接入网关前获得目标接入网关的相关信息和转交地址并完成到CN的注册，大大减少了切换延时，同时在切换到目标接入网关后，原接入网关通过隧道将收到和缓存的发往MN原转交地址的数据包转发到MN的当前转交地址，减少了丢包的发生，实现了无缝切换；3)原AGW/RRM设备在MN切换前即将其当前的会话相关信息传递到目标AGW/RRM设备，使得MN在到达新接入网关后能很快恢复新的会话；4)通过CARD协议实现对多个可选目标AGW/RRM的地址获取和能力发现，能够更好的满足不同终端、不同业务对网络接口特性、QoS能力等需求，实现最优的切换选择；5)基于FMIPv6的快速切换完全独立于承载媒体和链路层信息，在网络层实现了MN的快速切换，适合于MN在异质网络间的切换。
另外，借助于上述本发明的FMIPv6的消息格式和CARD协议，还可实现MN优化目标接入点的一般移动IP切换流程，其流程如图10所示，步骤为步骤1001、MN与源网络AGW/RRM1之间正保持会话过程；其中，AGW/RRM1相当于上述的PAR，MN通过AGW/RRM1与CN进行会话；步骤1002、MN在切换条件达到后，如检测到新的一个或多个具有较强导频信号的接入点，将其链路层地址、导频强度及可能对目标接入点的能力要求等信息在RtSolPr(包含MN-AR CARD Req)消息中上报给源网络的RRM功能实体；上述RtSolPr上报的RRM功能实体可能和AGW共设备，也可能是不同的设备，图9中以RRM和AGW共设备为例；对于接入点链路层地址，在CDMA2000/UMTS/GSM等蜂窝通信系统，其一般为扇区/小区ID；对于IEEE802.11系统，其为AP的MAC地址；步骤1003、AGW/RRM1根据步骤1002中上报的数据(该数据一般会多次采样进行比较)，通过目标接入点的扇区/小区ID查询CAR Table(CAR数据表)找到目标AGW/RRM的IP地址、能力等信息；CAR Table中的各个表项都有相应的生命周期值，如果MN对目标AGW/RRM能力有要求而相应表项已过期，则发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息；图中即为AGW/RRM1向AGW/RRM2发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息，其中AGW/RRM2相当于上述NAR/CAR；步骤1004、AGW/RRM 2回应AR-AR CARD Reply消息通告其能力信息；步骤1005、AGW/RRM 1根据掌握的一个或多个AGW/RRM的信息决定MN的切换目标AGW/RRM 2，并根据AGW/RRM 2的地址请求MN在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，如可以向DHCP Server请求；步骤1006、DHCP Server向AGW/RRM 1返回请求的在AGW/RRM 2中需要使用的NCoA，并标记该地址被分配；步骤1007、AGW/RRM 1向目标AGW/RRM 2传递MN当前的会话相关信息；该过程不必等到AGW/RRM 1收到DHCP Server的应答才开始执行，在AGW/RRM 1决定好MN的目标AGW/RRM 2后到MN发生实际切换前这段时间即可发起；其消息名称、格式不限定既可以单独发送，也可以和其他消息在同一个IP分组中发送；既可以是一条消息，也可能是多条交互消息；步骤1008、AGW/RRM 1通过PrRtAdv(包含MN-AR CARD Reply)消息向MN通告其目标AGW/RRM 2的IP地址、接入点的链路层地址和MN的NCoA；MN在收到AGW/RRM 1发送的PrRtAdv消息前已与源网络断开，并切换入新的网络中；步骤1009、MN收到AGW/RRM 2发送的携带有其NCoA的路由通告消息；步骤1010、MN使用新分配的NCoA向AGW/RRM 2发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到达、链路层地址和NCoA的使用；步骤1011、MN通过AGW/RRM 2向AGW/RRM 1发送FBU消息绑定其NCoA；步骤1012、AGW/RRM 1向MN回复FBack消息，并将到达和缓存的数据包通过与AGW/RRM 2间的隧道前转到MN；步骤1013、MN通过AGW/RRM 2向CN发送BU消息绑定其NCoA，并收到CN的绑定确认消息；步骤1014、AGW/RRM 2用步骤1007中获得的会话相关信息重新建立到MN的会话。
上述步骤1001-1014借用FMIPv6的消息格式可以方便实现对网络设备进行统一的消息处理和开发，可实现MN目标接入点的优化机制，但是未实现MN的FMIPv6的快速切换。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，本方案以CDMA2000演进网络举例，但同样适用于其他使用移动IP技术的通信网络，如演进后的WCDMA网络，WLAN，WiMAX等。另外可以将本发明实施方案及附图中提及的BTS认为各种无线接入技术的无线接入点、AP等，将AGW/RRM认为相应网络中的媒体接入网关/无线资源管理单元等具体功能实体；本方案专注于移动节点在不同接入网关间网络层的快速切换过程，方案中提及的临近扇区/小区均指不同AGW/RRM管理的扇区/小区；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种演进网络中目标优选三层快速切换的实现方法，其特征在于移动终端MN在源网络即获得目标接入网络的接入信息，包括步骤(1)MN在切换条件达到后，发送RtSolPr消息上报源媒体接入网关/无线资源管理AGW/RRM功能实体；(2)源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM，并获得MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA；(3)源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其在目标AGW/RRM的接入信息；(4)MN向源AGW/RRM绑定其NcoA；(5)MN向通信对端CN绑定其NcoA；(6)目标AGW/RRM重新建立到MN的会话。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的切换条件为检测到一个或者多个具有较强导频信号的无线接入点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的RtSolPr消息中包含目标接入点的链路层地址、导频强度或者MN对切换目标接入点的能力要求信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的链路层地址为扇区/小区ID。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的RtSolPr消息中包含MN-AR CARD Req消息。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM包括步骤源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容，通过目标接入点的扇区/小区ID查询CAR数据表获得目标AGW/RRM的IP地址、能力信息；源AGW/RRM根据掌握的一个或者多个AGW/RRM的信息决定MN的切换目标AGW/RRM。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于当MN对目标AGW/RRM的能力有要求，且相应表项已过期时，包括步骤源AGW/RRM向目标AGW/RRM发送AR-AR CARD Req消息请求对方的能力信息；目标AGW/RRM回复AR-AR CARD Reply消息通告其能力信息。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的源AGW/RRM获得MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA包括步骤源AGW/RRM根据目标AGW/RRM的地址向DHCP Server请求MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA；DHCP Server向源AGW/RRM返回请求的NcoA，同时标记该地址被分配。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(3)所述的PrRtAdv消息中包含MN-AR CARD Reply消息。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)所述的MN在目标AGW/RRM的接入信息包括目标AGW/RRM的IP地址、接入点的链路层地址和MN的NCoA。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM后还包括步骤源AGW/RRM向目标AGW/RRM传递MN当前的会话相关信息。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)所述的MN向源AGW/RRM绑定其NcoA包括步骤MN向源AGW/RRM发送快速绑定更新FBU消息绑定其NcoA；源AGW/RRM向目标AGW/RRM发送切换初始HI消息，通告MN的NCoA、原转交地址PCoA，链路层地址信息；目标AGW/RRM向源AGW/RRM发送切换确认Hack消息作为HI的应答消息；源AGW/RRM收到目标AGW/RRM的Hack消息后，向MN发送快速绑定确认FBack消息。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于源AGW/RRM向MN发送FBack消息后还包括步骤MN切换入目标接入网络，源AGW/RRM将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与目标AGW/RRM间的隧道前转到MN。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)所述的MN向CN绑定其NcoA包括步骤MN向CN发送绑定更新BU消息绑定其NCoA；CN向MN回复绑定确认BACK消息。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤MN切换入目标接入网络后，向目标AGW/RRM发送快速邻居通告FNA消息通告其的到达和链路层地址，告知目标AGW/RRM将新到达和缓存的数据包通过NCoA地址转发给MN。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤(6)所述的目标AGW/RRM重新建立到MN的会话是目标AGW/RRM利用所述传递的MN当前的会话相关信息建立到MN的会话。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)所述的源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其目标AGW/RRM的接入信息后，还包括步骤MN切换入新的网络中，向目标AGW/RRM发送封装了FBU消息的FNA消息通告其的到达、链路层地址和NCoA的使用。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于步骤(4)所述的MN向源AGW/RRM绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向源AGW/RRM发送FBU消息绑定其NcoA；源AGW/RRM向MN发送FBack消息。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于步骤(5)所述的MN向CN绑定其NcoA包括步骤MN通过目标AGW/RRM向CN发送BU消息绑定其NCoA；CN向MN回复BACK消息。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述的源AGW/RRM向MN发送FBack消息后，还包括步骤源AGW/RRM将到达和缓存的到MN PCoA的数据包通过与目标AGW/RRM间的隧道前转到MN。
全文摘要
本发明提供了一种演进网络中目标优选三层快速切换的实现方法，移动终端MN在源网络即获得目标接入网络的接入信息，包括步骤(1)MN在切换条件达到后，发送RtSolPr消息上报源媒体接入网关/无线资源管理AGW/RRM功能实体；(2)源AGW/RRM根据RtSolPr消息中的内容决定MN的切换目标AGW/RRM，并获得MN在目标AGW/RRM中使用的新转交地址NcoA；(3)源AGW/RRM向MN发送PrRtAdv消息告知其在目标AGW/RRM的接入信息；(4)MN向源AGW/RRM绑定其NcoA；(5)MN向通信对端CN绑定其NcoA；(6)目标AGW/RRM重新建立到MN的会话。
文档编号H04W36/02GK101043727SQ200610071328
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者王洁 申请人:华为技术有限公司