CN101047635A - 移动ip快速切换***及快速切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动IP快速切换***及快速切换方法，MN向PAR发送携带有数据备份参数的FBU；PAR根据数据备份参数对发送至MN的数据包进行备份；MN接入到新链路后，NAR将通过隧道从PAR获取的数据包向移动节点分发。本发明通过在快速切换过程中对发送至MN的数据包进行备份，而有效减小了丢包率，避免在发送FBU后，PAR与NAR建立隧道前，MN离开前链路情况下的丢包现象，并可以解决因MN误移动而造成的数据包的丢失；当MN没有接收到FBack时，若NAR和PAR之间建立了隧道则直接分发数据包至MN，避免隧道的重复建立，可减小这种情况的切换时延；MN与PAR协商数据备份参数，既满足MN的要求，又可使PAR的存储空间得到更加合理的应用。

Description

移动IP快速切换***及快速切换方法

技术领域

本发明涉及移动IP快速切换技术，尤其涉及能有效减小数据丢包率和切换时延的移动IP快速切换***及快速切换方法。

背景技术

在移动通信网络中，当移动节点从一个接入路由器移动到另一个接入路由器时，移动检测、新转交地址的配置以及绑定更新会增大切换时延和数据丢包率，而移动切换的快速性对于像VOIP等一些实时业务来说是非常重要的，这此实时业务都要求小的切换时延和少的数据丢包率。

在现有的移动IP快速切换方法中，移动节点(Mobile Node，简称MN)和前接入路由器(Previous Access Router，简称PAR)之间的信息交互通过路由器请求代理通告(Router Solicitation for Proxy Advertisement，简称RtsolPr)和代理路由器通告(Proxy Router Advertisement，简称PrRtAdv)来完成。根据MN是否在先前链路上接收到快速绑定确认(FastBinding Acknowledgment，简称FBack)，现有的路由器切换方法包括两种方式：预先操作方式和反应操作方式。

在预先操作方式中，MN在先前链路上接收到了快速绑定更新(FastBinding Update，简称FBU)，在连接到新的链路上时，在MN向新接入路由器(New Access Router，简称NAR)发送的快速邻居通告(Fast NeighborAdvertisement，简称FNA)中不需封装快速绑定更新(Fast Binding Update，简称FBU)。如图1所示，预先操作方式包括以下步骤：

步骤a1、MN在前链路上发送FBU至PAR；

步骤a2、PAR向NAR发送切换发起(Handover Initiate，简称HI)；

步骤a3、NAR向PAR返回切换确认(Handover Acknowledge，简称HAck)；

步骤a4、PAR向NAR发送FBack，并在前链路上向MN发送FBack；在MN收到FBack后，MN与PAR的链路断开；

步骤a5、PAR将发送至MN的数据包经过隧道转发到NAR上，以便MN一连接到NAR上就能收到先前的数据包；

步骤a6、当连接到新的链路时，MN直接发送快速邻居通告(Fast NeighborAdvertisement，简称FNA)至NAR；

步骤a7、NAR将先前经过隧道从PAR发送直NAR缓存的数据包分发至MN。

如果在先前链路上MN没有收到来自PAR的FBack，则必须要转向反应操作方式。在这种方式中，MN在连接到新的链路时，向NAR发送FNA[FBU]，即在FNA中封装FBU，使PAR中的数据包从PAR经隧道发送至NAR，再由NAR分发至MN。如图2所示，为反应操作方式的流程图，包括以下步骤：

步骤b1、在MN未接收到FBack时，MN与PAR的链路断开；

步骤b2、在MN连接到新的链路时，发送FNA[FBU]至NAR，在FNA中封装FBU；

步骤b3、NAR向PAR发送FBU；

步骤b4、PAR向NAR返回FBack；

步骤b5、PAR将数据包经过隧道发送至NAR，由NAR分发至MN。

现有的移动IP快速切换方法存在以下问题：

(1)当MN在先前链路上发送了FBU至PAR就离开了前链路，这时分发至MN的数据包MN不会收到，而PAR和NAR之间的隧道还没有建立，此时发送至MN的所有数据包会丢失；

(2)当移动节点在切换之前收到其要移动至一个新接入路由器，但是它实际上移动至另一个不同的接入路由器，则先前的一些数据包会丢失；

(3)在转向反应操作模式时，虽然MN在先前链路没有收到FBack，但是PAR和NAR之间可能已经建立了隧道，这时再重新建立隧道可能会增大切换时延及会给路由器增加不必要的负担。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的问题，提供移动IP快速切换***及快速切换方法，减小数据丢包率和切换时延。

为了实现上述目的，本发明提供了一种移动IP快速切换***，包括：移动节点、前接入路由器及新接入路由器，移动节点通过前接入路由器或新接入路由器接入通信网络，当移动节点从前接入路由器向新接入路由器移动时，移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息，前接入路由器根据数据备份参数对发送至移动节点的数据包进行备份。

所述前接入路由器设有数据备份参数处理模块及数据备份模块，该数据备份参数处理模块用于处理快速绑定更新消息中的数据备份参数，并根据该数据备份参数将备份数据包保存于数据备份模块中；数据备份参数模块与数据备份参数处理模块及新接入路由器连接，用于存储发送至移动节点的备份数据包，并将备份数据包发送至新接入路由器。

本发明还提供了一种移动IP快速切换方法，该方法包括：

步骤1、移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息；

步骤2、前接入路由器根据接收到的快速绑定更新消息中的数据备份参数对发送至移动节点的数据包进行备份，并向移动节点及新接入路由器发送快速绑定确认消息；

步骤3、移动节点接入到新链路后，向新接入路由器发送快速邻居通告消息，新接入路由器将通过隧道从前接入路由器获取的数据包向移动节点分发。

当所述移动节点在前链路没有接收到快速绑定确认消息时，移动节点向新接入路由器发送的快速邻居通告中封装有快速绑定更新消息。所述步骤3可具体为：步骤31、移动节点接入到新链路后，向新接入路由器发送封装有快速绑定更新消息的快速邻居通告消息；步骤32、新接入路由器接收到该快速邻居通告消息后，向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息；步骤33、前接入路由器向新接入路由器返回快速绑定确认消息；步骤34、前接入路由器通过隧道将备份的数据包发送至新接入路由器；步骤35、新接入路由器向移动节点分发数据包。

有时，虽然移动节点没有接收到快速绑定确认消息，但是前接入路由器与新接入路由器已建立了隧道，为了避免重复建立隧道，加入判断的步骤，所述新接入路由器在接收到封装有快速绑定更新消息的快速邻居通告后，判断是否已与前接入路由器建立了隧道，若是，则执行步骤35，否则，向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息。

新接入路由器向前接入路由器发送的快速绑定更新消息中携带的数据备份参数表明停止对发送至所述移动节点的数据包进行备份，所述前接入路由器收到携带有该数据备份参数的快速绑定更新消息后，停止对发送至移动节点的数据包进行备份。若前接入路由器没有发送至移动节点的数据包备份，则忽略数据备份参数。

该方法还可包括：所述移动节点与前接入路由器协商数据备份参数，这样既能满足MN的要求，又可使PAR的存储空间得到更加合理的应用。协商的过程具体为：移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的路由器请求代理通告，前接入路由器根据自身存储能力确定判断是否能够满足该数据备份参数的要求，若不能满足，则对数据备份参数进行调整，并向移动节点发送携带有调整后的数据备份参数的代理路由器通告。所述数据备份参数包括备份数据包总数，当备份的发送至移动节点的数据包数大于该备份数据包总数时，所述前接入路由器按照先入先出原则处理及丢弃数据包。所述数据备份参数还包括备份时间，当备份的发送至移动节点的数据包的存储时间超过备份时间时，所述前接入路由器停止对发送至移动节点的数据包进行备份。

本发明通过在快速切换过程中，对发送至MN的数据包进行备份，而有效的减小丢包率，避免在发送FBU后，在PAR与NAR建立隧道前MN离开前链路情况下的丢包现象；由于PAR对发送至MN的数据包进行了备份，当MN实际移动至的NAR与预计移动到的NAR不一致时，实际移动至的MAR可通过隧道从PAR获取备份数据包并分发给MN，从而可以解决因MN误移动而造成的数据包的丢失；在MN没有接收到FBack时，若NAR和PAR之间建立了隧道则直接分发数据包至MN，避免隧道的重复建立，可减小这种情况的切换时延；MN与PAR协商数据备份参数，既满足MN的要求，又可使PAR的存储空间得到更加合理的应用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有移动IP快速切换方法中的预先操作方式流程图；

图2为现有移动IP快速切换方法中的反应操作方式流程图；

图3为本发明的移动IP快速切换***结构示意图；

图4为本发明的移动IP快速切换***一具体实施例结构示意图；

图5为本发明的移动IP快速切换方法流程图；

图6为本发明的移动IP快速切换方法一具体实施例流程图；

图7为本发明的移动IP快速切换方法另一具体实施例流程图；

图8为本发明的移动IP快速切换方法再一具体实施例流程图；

图9为本发明的协商数据备份参数方法一具体实施例流程图。

具体实施方式

如图3所示，为本发明的移动IP快速切换***结构示意图，包括：MN、PAR及NAR。在切换前，MN通过PAR接入通信网络，当MN需要从PAR移动到NAR，通过NAR接入通信网络时，MN向PAR发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息，PAR根据数据备份参数对发送至MN的数据包进行备份。

如图4所示，为本发明的移动IP快速切换***一具体实施例结构示意图，PAR设有数据备份参数处理模块及数据备份模块，该数据备份参数处理模块用于处理快速绑定更新消息中的数据备份参数，并根据该数据备份参数将备份数据包保存于数据备份模块中；数据备份参数模块与数据备份参数处理模块及NAR连接，用于存储发送至MN的备份数据包，并将备份数据包发送至NAR。数据备份参数处理模块还负责与MN进行数据备份参数协商，根据数据备份模块的当前存储能力，调整数据备份参数。

图5所示，为本发明的移动IP快速切换方法流程图，包括：

步骤1、MN向PAR发送携带有数据备份参数的FBU；

步骤2、PAR根据接收到的FBU中的数据备份参数对发送至MN的数据包进行备份，并向移动节点及新接入路由器发送快速绑定确认消息；

步骤3、MN接入到新链路后，向NAR发送FNA，NAR将通过隧道从PAR获取的数据包向MN分发。

数据备份参数中可包括备份的总包数及备份时间等参数，可采用表1的格式：

                    表10                                8                                16                                24                               31

类型	长度	类型代码	总包数
				过期时间		保留

其中，各参数说明如下：

类型——由IANA分配；

长度——整个数据备份参数的长度，8bit无符号整数，长度以8B为单位；

类型代码——0，发送请求方不做要求或接收方满足要求；1，发送请求方要求重新备份；2，数据包太多；3，过期时间太长；

备份数据包总数——表明当前路由器能够为MN的数据包备份的总包数；

备份时间——表示当前路由器为MN备份的数据保存的最长时间，单位ms；如果过期时间为0，则表示停止数据包的备份处理，此时总包数应该也必须设置为0。

保留——未使用字段，当发送时必须清0，接收方必须忽略此位。

PAR根据数据备份参数对发送至MN的数据包进行备份，当备份的发送至移动节点的数据包数大于该备份数据包总数时，PAR按照先入先出原则处理及丢弃数据包；当备份的发送至MN的数据包的存储时间超过备份时间时，PAR停止对发送至MN的数据包进行备份。

由于PAR对发送至MN的数据包进行了备份，当MN离开前链路时PAR与NAR之间的隧道没有建立，或者MN实际移动至的路由器与预先确定的路由器不一致时，可利用PAR备份的数据包，从而可有效减小数据丢包率。

在本发明的应用于移动网络的路由器切换方法一具体实施例中，MN接收到FBack后才离开前链路，如图6所示为本实施例流程图，包括如下步骤：

步骤101、MN发送RtsolPr至PAR；

步骤102、PAR向MN返回PrRtAdv；

步骤103、MN在前链路上发送FBU至PAR，该FBU中携带有数据备份参数；

步骤104、PAR接收到携带有数据备份参数的FBU后，立即根据该参数对发送至MN的数据包进行备份；

步骤105、PAR向NAR发送HI；

步骤106、NAR向PAR返回HAck；

步骤107、PAR向NAR发送FBack，并在前链路上向MN发送FBack；在MN收到FBack后，MN与PAR的链路断开；

步骤108、PAR将发送至MN的数据包经过隧道转发到NAR上，以便MN一连接到NAR上就能收到先前的数据包；

步骤109、当连接到新的链路时，MN直接发送FNA至NAR；

步骤110、NAR将先前经过隧道从PAR发送直NAR缓存的数据包分发至MN。

本实施例为正常的切换流程，即MN是在接收到FBack后才离开前链路，在这种情况下并没有利用到备份的数据包。但是，由于MN在发送FBU时，并不知道PAR能否收到NAR的Hack，如果PAR多次发送HI后并没有收到来自NAR的Hack，也就是说，PAR收到了FBU，但是因为某些原因在NAR和PAR之间没能建立隧道，这时可以使用这些备份数据包，在MN接入新链路时，NAR可通过隧道从PAR获取备份的数据包并发送至MN。另外，如果MN在切换之前收到其要移动至一个新接入点，但是它实际上移动至另一个不同的接入点，此时这些备份数据是有用的，MN在接入新链路后，实际接入的NAR可通过隧道从PAR获取备份数据并分发至MN。因此，为了减小丢包率，PAR有必要对发送至MN的数据包进行备份。

在本发明的移动IP快速切换方法另一具体实施例中，MN没有在前链路接收到FBack，MN在连接到新链路后的流程如图7所示，包括如下步骤：

步骤201、MN接入到新链路后，向NAR发送FNA[FBU]；

步骤202、NAR接收到FNA[FBU]后，向PAR发送携带有数据备份参数的FBU；其中，数据备份参数表明停止对发送到MN的数据包的备份，例如，若数据备份参数采用表1的定义，那么设置总包数及过期时间均为0；

步骤203、PAR根据数据备份参数停止对发送至MN的数据包的备份，并向NAR返回FBack；

步骤204、PAR通过隧道将备份的数据包发送至NAR；

步骤205、NAR向MN分发数据包。

由于PAR对发送至MN的数据进行了备份，即使MN错误移动，或者在PAR与NAR的隧道还没建立完成时就离开了前链路，数据也不会丢失。MN新接入的路由器可以从PAR获取备份的数据，并发送至MN。

有时，虽然MN没有接收到FBack，但是PAR与NAR已建立了隧道，为了避免重复建立隧道，在本发明的再一实施例中加入判断的步骤，NAR在接收到FNA[FBU]后，进行判断，若已与PAR建立了隧道，则立即分发数据包，而不再重新建立隧道。如图8所示为本实施例流程图，包括如下步骤：

步骤301、MN接入到新链路后，向NAR发送FNA[FBU]；

步骤302、NAR接收到FNA[FBU]后，判断是否已与PAR建立了隧道，并没有检测到地址重复，若是，则执行步骤306，否则，执行步骤303；

步骤303、NAR向PAR发送携带有数据备份参数的FBU；其中，数据备份参数表明停止对发送到MN的数据包的备份，例如，若数据备份参数采用表1的定义，那么设置总包数及过期时间均为0；

步骤304、PAR根据数据备份参数停止对发送至MN的数据包的备份，并向NAR返回FBack；

步骤305、PAR通过隧道将备份的数据包发送至NAR；

步骤306、NAR向MN分发数据包。

在PAR收到NAR发送的带有数据存储选项的FBU时，若NAR没有发送至MN的数据包备份，则忽略数据备份参数。

有时，PAR可能无法满足MN请求的数据备份参数，此时，PAR会根据自身的存储能力对数据备份参数进行调整。

为了既能满足MN的要求，减小丢包率，又使PAR的存储空间得到更加合理的应用，可在MN发送FBU之前加入MN与PAR协商数据备份参数的步骤，即MN根据自身的情况确定数据备份参数，并发送给PAR，PAR根据收到的参数及自身的存储能力决定将要使用的数据备份参数，若收到的参数不能满足，则根据情况作适当调整，并将调整后的发送至MN。在本发明的协商数据备份参数方法一具体实施例中，通过RtsolPr和PrRtAdv实现参数的协商，如图9所示，为本实施例流程图，包括以下步骤：

步骤401、MN向PAR发送携带有数据备份参数的RtsolPr；

步骤402、PAR根据自身存储能力确定判断是否能够满足MN发送的数据备份参数，若不能满足，则执行步骤403，否则，执行步骤404；

步骤403、PAR对数据备份参数进行调整；

步骤404、PAR向MN发送携带数据备份参数的PrRtAdv；若对数据备份参数进行了调整，则PrRtAdv中携带的是调整后的数据备份参数。

由于PAR的状态是动态变化的，即使进行了参数的协商，PAR仍可能无法满足FBU中携带的数据备份参数。此时，PAR还需根据当前的情况对数据备份参数进行调整。

本发明通过在快速切换过程中，对发送至MN的数据包进行备份，而有效的减小丢包率，避免在发送FBU后，在PAR与NAR建立隧道前MN离开前链路情况下的丢包现象；由于PAR对发送至MN的数据包进行了备份，当MN实际移动至的NAR与预计移动到的NAR不一致时，实际移动至的MAR可通过隧道从PAR获取备份数据包并分发给MN，从而可以解决因MN误移动而造成的数据包的丢失；在MN没有接收到FBack时，若NAR和PAR之间建立了隧道则直接分发数据包至MN，避免隧道的重复建立，可减小这种情况的切换时延；MN与PAR协商数据备份参数，既满足MN的要求，又可使PAR的存储空间得到更加合理的应用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1、一种移动IP快速切换***，其特征在于包括：移动节点、前接入路由器及新接入路由器，移动节点通过前接入路由器或新接入路由器接入通信网络，当移动节点从前接入路由器向新接入路由器移动时，移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息，前接入路由器根据数据备份参数对发送至移动节点的数据包进行备份。

2、根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述前接入路由器设有数据备份参数处理模块及数据备份模块，该数据备份参数处理模块用于处理快速绑定更新消息中的数据备份参数，并根据该数据备份参数将备份数据包保存于数据备份模块中；数据备份参数模块与数据备份参数处理模块及新接入路由器连接，用于存储发送至移动节点的备份数据包，并将备份数据包发送至新接入路由器。

3、一种移动IP快速切换方法，其特征在于该方法包括：

步骤1、移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息；

步骤2、前接入路由器根据接收到的快速绑定更新消息中的数据备份参数对发送至移动节点的数据包进行备份，并且向移动节点及新接入路由器发送快速绑定确认消息；

步骤3、移动节点接入到新链路后，向新接入路由器发送快速邻居通告消息，新接入路由器将通过隧道从前接入路由器获取的数据包向移动节点分发。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于当所述移动节点在前链路没有接收到快速绑定确认消息时，所述快速邻居通告中封装有快速绑定更新消息。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所述步骤3具体为：

步骤31、移动节点接入到新链路后，向新接入路由器发送封装有快速绑定更新消息的快速邻居通告消息；

步骤32、新接入路由器接收到该快速邻居通告消息后，向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息；

步骤33、前接入路由器向新接入路由器返回快速绑定确认消息；

步骤34、前接入路由器通过隧道将备份的数据包发送至新接入路由器；

步骤35、新接入路由器向移动节点分发数据包。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤32具体为：

步骤321、所述新接入路由器在接收到该快速邻居通告后，判断是否已与前接入路由器建立了隧道，若是，则执行步骤35，否则，向前接入路由器发送携带有数据备份参数的快速绑定更新消息。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤32中的数据备份参数表明停止对发送至所述移动节点的数据包进行备份，所述前接入路由器收到携带有该数据备份参数的快速绑定更新消息后，停止对发送至移动节点的数据包进行备份。

8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：若前接入路由器没有发送至移动节点的数据包备份，则忽略数据备份参数。

9、根据权利要求3-8任一所述的方法，其特征在于该方法还包括：所述移动节点与前接入路由器协商数据备份参数。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述的协商具体为：移动节点向前接入路由器发送携带有数据备份参数的路由器请求代理通告，前接入路由器根据自身存储能力确定判断是否能够满足该数据备份参数的要求，若不能满足，则对数据备份参数进行调整，并向移动节点发送携带有调整后的数据备份参数的代理路由器通告。

11、根据权利要求3-8任一所述的方法，其特征在于：所述数据备份参数包括备份数据包总数，当备份的发送至移动节点的数据包数大于该备份数据包总数时，所述前接入路由器按照先入先出原则处理及丢弃数据包。

12、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述数据备份参数包括备份时间，当备份的发送至移动节点的数据包的存储时间超过备份时间时，所述前接入路由器停止对发送至移动节点的数据包进行备份。

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