一种基于有状态转发链的PMIPv6切换方法
【专利摘要】本发明提出一种基于有状态转发链的PMIPv6切换方法，在避免不必要的信令开销同时，保证MN的快速切换，以优化PMIPv6的移动性管理性能。包括以下步骤：1)切换触发：MN向其已接入的当前MAG发送切换触发消息；2)切换决策：当前MAG根据切换触发消息及一门限K确定切换决策；3)切换执行：如MN处于idle状态且转发链长度小于门限K，则当前MAG延长转发链至目标MAG；如MN处于idle状态且转发链长度大于或等于门限K或MN状态为busy，则发起快速切换过程；如存在转发链成环的情况，则当前MAG通过PBU消息告知目标MAG，目标MAG接收MN的数据包时，直接执行缓存等待MN接入，不按转发链转发。
【专利说明】一种基于有状态转发链的PMIPv6切换方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信【技术领域】，具体涉及一种基于有状态转发链的PMIPV6切换 方法。
【背景技术】
[0002] 移动互联网中的移动节点（Mobile Node，MN)可以被分成两大类：一类是处于激 活状态（busy)的丽，这种节点需要经常对位置管理者进行位置更新；另一类是处于空闲 状态（idle)的MN，这种节点较少发送数据报文，从而也较少需要对位置管理者进行位置更 新。对处于激活状态的MN，由于位置管理者知道其精确位置信息，因此可以把报文直接发送 给该节点。对处于空闲状态的MN，由于位置管理者往往不知道其精确位置信息，因此，需要 通过其他技术来对这类节点进行定位，该技术通常称为寻呼。
[0003] 寻呼技术已经在传统蜂窝移动通信系统中得到了广泛的应用。近来，国内外 学者纷纷提出把寻呼应用于互联网，提出了 IP寻呼的概念。IP寻呼指的是定位处于空 闲状态 MN 的 IP 地址的过程[Kempf J.Dormant mode host alerting("IP paging"） problem statement. IETF RFC3132, 2001 ；Kempf J,Castelluccia C,Mutaf P, et al. Requirements and functional architecture for an IP host alerting protocol. IETF RFC 3154,2001]。IP寻呼的研究内容主要涉及到三个方面，分别是寻呼体系结构 (Paging Architecture)、寻呼协议（Paging Protocol)和寻呼算法（Paging Algorithm) [Ramjee R，Li L，Porta T，et al. IP paging services for mobile hosts. Wireless Networks，2002, 8 (5) : 427-441]。其中，寻呼体系结构决定IP寻呼中MN寻呼状态信息存储 的位置；寻呼协议决定IP寻呼中寻呼的发起者，定义IP寻呼中节点之间的各种交互消息， 并负责更新和维护MN的寻呼状态；寻呼算法决定IP寻呼中查找节点IP地址所采用的方 法，如选择寻呼、顺序寻呼、多步寻呼和定向寻呼等。
[0004] 目前，IP寻呼的研究主要集中在对移动IPv4(Mobile IPv4，MIPv4) [C. Perkins，IP Mobility Support for IPv4. RFC 3344.2002]和移动 IPv6(Mobile IPv6, MIPv6) [D. Johnson，C. Perkins，J.Arkko. Mobility Support in IPv6. RFC3775. 2004]进行寻 呼功能的扩展。这些扩展机制主要可以分成两类：第一类称为静态聚合寻呼（Static Aggregate Paging, SAP) [Lee J S，Min J H，Park K S，et al. Paging extensions for hierarchical mobile IPv6:P-HMIPv6. Proceedings of the IEEE International Conference on Networks (ICON), Sydney, Australia, IEEE Press,2003:245-248 ； Poungkong T，Benjapolakul W. A comparative analysis on signaling cost of mobile IP regional registration with paging support.Proceedings of the IEEE Wireless Communications&Networking Conference (WCNC),New Orleans,USA,IEEE Press，2005:1415-1420 ;Liebsch M，Lamparter B. A generic IP paging architecture and protocol.Computer Networks, 2005, 49(3) :427-448 ；Wu X, Mukherjee B,Bhargava B. A crossing-tier location update/paging scheme in hierarchical cellular networks. IEEE Transactions on Wireless Communications，2006, 5 (4):839-848 ; Castelluccia C, Mutaf P. An adaptive per-host IP paging architecture. ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2001，31 (5) : 48-56]。在该类机制中，网络管理者预先 设计好寻呼域，寻呼域的范围保持不变，并且网络对所有处于空闲状态的MN采用相同的寻 呼机制。这类机制主要解决网络的整体性能优化问题；第二类称为个人寻呼（Individual Paging)[Castelluccia C. Extending mobile IP with adaptive individual paging:a performance analysis. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review，2001，5 (2):14-26 ;Do H T,Onozato Y. A comparison of different paging mechanisms for mobile IP. Wireless Networks,2007,13(3):379-395 ；Techabanyat C，Benjapolakul W. Distributed local paging scheme for mobility management in mobile IP.Proceedings of the IFIP International Conference on Wireless and Optical Communications Networks (WOCN), Singapore, IEEE Press，2007:1-5 ; Roy A,Misra A，Das S K. Location update versus paging trade-off in cellular networks:an approach based on vector quantization. IEEE Transactions on Mobile Computing，2007, 6 (12) : 1426-1440]，在该类机制中，网络对每个处于空闲状态的MN的寻 呼机制以及寻呼域范围都可能不同。这类机制主要解决单个丽的性能优化问题。但上述 研究都是在基于终端的移动性管理协议之上进行，因而存在一些固有弊端，如：需要更新现 有终端的软件、增加终端复杂性和电量消耗、大量移动性信令占用无线资源等。
[0005] 鉴于这类移动性协议本身的缺陷，IETF成立了 NetLMM工作组，提出基于网络的 移动性管理协议需求[J.Kempf，Ed. Problem Statement for Network-Based Localized Mobility Management (NETLMM) ? RFC4830. 2007]。经过长期讨论之后，正式发布了代 理移动 IPv6 (Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)标准[S.Gundavelli，Proxy Mobile IPv6. RFC5213. 2008]。基于网络的移动性管理协议不需要终端参与移动性管理过程，所有的 移动性信令都由网络完成，这就解决了对终端的功能需求和无线资源浪费的问题。基于 PMIPv6基本协议，J. H. Lee提出基于网络的寻呼机制[Jong-Hyouk Lee，Tai_Myoung Chung， Sangheon Pack and Sri Gundavelli， Shall we apply paging technologies to proxy mobile IPv6 ? Proceedings of the 3rd international workshop on Mobility in the evolving internet architecture Mobility In The Evolving Internet Architecture， Aug. 2008-Aug. 2008, Seattle，WA，USA]，仿真结果证明该机制可以有效的减少PMIPv6的协 议开销，进而优化PMIPv6协议的性能。
[0006] 在代理移动PMIPv6中，当MN接入的MAG(Mobility Access Gateway，移动接入网 关）发生切换时，MAG和LMA(Local Mobility Anchor，本地移动锚点）之间就需要交互信 令消息以进行丽的位置更新。当丽为空闲状态且LMA和MAG距离较远时，丽的定时位置 刷新以及发生MAG之间切换时的位置更新就会造成不必要的开销。因此如何优化基于MAG 之间转发链的转发机制就成了本领域技术迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0007] 针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于有状态转发链的PMIPv6切换方 法，在避免不必要的信令开销同时，保证丽的快速切换，以优化PMIPv6的移动性管理性能。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的方法包括以下步骤：
[0009] 1)切换触发：丽准备接入一目标MAG时，首先主动向其已接入的一当前MAG发送 切换触发消息；所述切换触发消息用以指示MN处于busy状态或idle状态、指示是否存在 转发链成环的情况及指示当前转发链的长度；
[0010] 2)切换决策：当前MAG根据切换触发消息及一门限K确定切换决策；
[0011] 3)切换执行：如MN处于idle状态且转发链长度小于门限K，则当前MAG延长转发 链至目标MAG ;如丽处于idle状态且转发链长度大于或等于门限K或丽状态为busy，则 当前MAG向目标MAG预先通知MN的接入，使目标MAG作为转发链的一头节点，并发起快速 切换过程；如存在转发链成环的情况，则当前MAG通过一PBU消息告知目标MAG，目标MAG接 收MN的数据包时，直接执行缓存等待MN接入，MN的状态不按转发链转发。
[0012] 进一步地，所述切换触发消息扩展自ICMP消息。
[0013] 进一步地，所述MN用以获取当前MAG及目标MAG的列表信息，并依据前述列表信 息计算转发链长度。
[0014] 进一步地，所述当前MAG及目标MAG均维护一 PT条目，包括丽的家乡网络前缀 NHP、丽之前接入MAG地址Previous和丽之后接入MAG地址Next。
[0015] 进一步地，步骤3)中所述延长转发链通过以下步骤实现：当前MAG向目标MAG发 送PBU消息，目标MAG根据所述PBU消息更新其PT条目，并向当前MAG响应一 PBA消息，当 前MAG接收到PBA消息后，更新其PT条目，将丽之后接入MAG地址Next设置为MAG2的地 址。
[0016] 进一步地，步骤3)中发起快速切换过程时，目标MAG向LMA发送状态为"Dormant" 的另一PBU消息。
[0017] 进一步地，所述MN还用以维护一 MAG列表，所述MAG列表包括MN曾接入的转发链 小于门限K的MAG，所述丽依据目标MAG的列表信息及MAG列表判断是否转发连成环。
[0018] 进一步地，如果MN接入的目标MAG存在于MAG列表中，则MN判断转发链成环，并 重新计算转发链长度：如目标MAG为MAG列表中的第i个MAG，则将转发链长度置为i-1。[0019] 如上所述，本发明的方法扩展了 PMIPv6信令消息，实现MAG之间转发链的维护；提 出优化的PMIPv6切换机制，实现最优链路的转发，且避免了转发链成环时的冗余转发，进 而提高了数据转发效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例中切换方法的切换触发消息格式示意图。
[0021] 图2为本发明实施例中切换方法中延长转发链的操作流程图。
[0022] 图3为本发明实施例中切换方法中快速切换的操作流程图。
【具体实施方式】
[0023] 为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作 详细说明如下。
[0024] 实施例：
[0025] 依据切换管理的顺序执行的三个部分（切换触发、切换决策和切换执行），本发明 对PMIPv6的扩展主要包括以下步骤：
[0026] 1、切换触发
[0027] 虽然PMIPv6协议的移动性管理操作均由网络实体执行，但是业界已经公认，丽 的参与能够优化移动性管理的性能。本发明规定PMIPv6中的MN持续扫描可用的无线链 路，即寻呼域内可用的邻居MAG，在需要进行MN的切换时，即MN需要接入其他可用的邻居 MAG时，MN主动向当前MAG发送切换触发消息（HI)，该消息扩展自Internet控制报文协议 (Internet Control Message Protocol，ICMP)消息，其格式如图 1 所不。
[0028] 本发明将Type = 126的ICMP作为切换触发消息，"B"标志位用于指示进行切换的 丽是处于busy状态还是idle状态。当"B"为1时,说明丽正在进行通信，处于busy状 态。此外，"L"标志用于指示是否存在转发链成环的情况。"Dis"指示当前转发链的长度。 由于MN能够完全获取自己移动切换过程中所接入的MAG的列表信息，所以其能依据具体情 况设置L和Dis的值。
[0029] 2、切换决策
[0030] "B"和"Dis"之间的关系如表1所示。
[0031] 表1B和Dis之间的关系
[0032]
【权利要求】
1. 一种基于有状态转发链的PMIPv6切换方法，包括W下步骤： 1) 切换触发加N向其已接入的一当前MAG发送切换触发消息；所述切换触发消息用W 指示MN处于busy状态或idle状态、指示是否存在转发链成环的情况及指示当前转发链的 长度； 2) 切换决策；当前MG根据切换触发消息及一口限K确定切换决策； 3) 切换执行；如^1N处于idle状态且转发链长度小于口限K，则当前MAG延长转发链至 目标MAG ;如^1N处于idle状态且转发链长度大于或等于口限K或MN状态为busy,则当前 MAG向目标MAG预先通知丽的接入，使目标MAG作为转发链的一头节点，并发起快速切换过 程；如存在转发链成环的情况，则当前MAG通过一 P脚消息告知目标MAG，目标MAG接收丽 的数据包时，直接执行缓存等待^1N接入。
2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述切换触发消息扩展自ICMP消息。
3. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述MN用W获取当前MAG及目标MAG的列 表信息，并依据前述列表信息计算转发链长度。
4. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述当前MG及目标MG均维护一 PT条目， 所述PT条目包括丽的家乡网络前缀NHP、丽之前接入MAG地址Previous和丽之后接入 MAG 地址 Next。
5. 根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤3)中所述延长转发链通过W下步骤实 现；当前MAG向目标MAG发送PBU消息，目标MAG根据所述PBU消息更新其PT条目，并向当 前MAG响应一 PBA消息，当前MAG接收到PBA消息后，更新其PT条目，将丽之后接入MAG 地址Next设置为MAG2的地址。
6. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤扣中发起快速切换过程时，目标MAG向 LMA发送状态为"Dormant"的另一 P脚消息。
7. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述丽还用W维护一 MAG列表，所述MAG列 表包括丽曾接入的转发链小于口限K的MAG，所述丽依据目标MAG的列表信息及MAG列表 判断是否转发连成环。
8. 根据权利要求7所述方法，其特征在于，如果MN接入的目标MAG存在于MAG列表中， 则丽判断转发链成环，并重新计算转发链长度；如目标MAG为MAG列表中的第i个MAG，贝。 将转发链长度置为i-1。
【文档编号】H04W36/00GK104469866SQ201410717958
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】延志伟, 胡安磊 申请人:中国科学院计算机网络信息中心