CN101682873B - 电信***的移动性平面架构 - Google Patents

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Abstract

在包括用于将无线接入网络(22)连接至主干网络(24)的传输网络(26)的电信***(20)中，覆盖移动网络(40)的示例实施方式包括具有以树状拓扑形成的隧道区段且被设置成将通信业务定向至移动节点(30)的点对多点隧道。覆盖移动网络(40)还包括该传输网络(40)的移动性感知路由器(44)，该移动性感知路由器(44)用作该隧道的树状拓扑的节点，并且被设置成执行诸如移动性路由和层3(L3)地址指配的移动性功能。这些移动性功能在移动性控制和管理平面中交互。

Description

电信***的移动性平面架构
技术领域
本发明涉及电信，尤其涉及在诸如IP(因特网协议)、MPLS(多协议标签交换)以及GMPLS(广义MPLS)网络的网络中的移动性支持。MPLS(多协议标签交换)网络例如在E.Rosen et al，Multiprotocol LabelSwitching Architecture，RFC 3031，January 2001中进行了描述。GMPLS(广义MPLS)网络例如在L.Berger，Generalized Multi-Protocol LabelSwitching(GMPLS)Signaling Functional Description，RFC 3471，January2003中进行了描述。
背景技术
在典型的蜂窝无线电***中，无线用户设备单元(UE)经由无线电接入网络(RAN)与一个或更多个核心网络通信。该用户设备单元(UE)可以是诸如移动电话(“蜂窝”电话)和具有移动终端的膝上型电脑的移动站，由此例如可以是与无线电接入网络传送话音和/或数据的便携式、袖珍式、手持式、计算机包括的或车载的移动装置。另选的是，该无线用户设备单元可以是固定无线装置，例如，作为无线本地环路等的一部分的固定蜂窝装置/终端。
无线电接入网络(RAN)覆盖被分成多个小区(cell)区域的地理区域，每一个小区区域都由一基站服务。小区是通过基站站址处的无线电基站设备提供无线电覆盖的地理区域。每一个小区都由一独特标识来标识，该独特标识在该小区中广播。基站通过空中接口(例如，无线电频率)与该基站范围内的用户设备单元(UE)通信。在无线电接入网络中，典型地多个基站(例如，通过陆基线路或微波)连接至无线电网络控制器(RNC)。无线电网络控制器(有时也称作基站控制器(BSC))监管并协调所连接的多个基站的各种不同活动。无线电网络控制器典型地连接至一个或更多个核心网络。该核心网络具有两个服务域(servicedomain)，而RNC具有针对这两个域的接口。
无线电接入网络的一个示例是通用移动电信(UMTS)陆基无线电接入网络(UTRAN)。UMTS是在某些方面建立于欧洲开发的称为全球移动通信***(GSM)的无线电接入技术之上的第三代***。UTRAN本质上是向用户设备单元(UE)提供宽带码分多址(WCDMA)的无线电接入网络。第三代合作伙伴计划(3GPP)已经同意进一步演进UTRAN和基于GSM的无线电接入网络技术。
本领域技术人员应当清楚，在WCDMA技术中，公共频宽允许同时在一个用户设备单元(UE)与多个基站之间通信。基于高速伪噪声(PN)码的使用，通过扩展频谱CDMA波形特性在接收站处辨别占用公共频带的信号。这些高速PN码被用于调制从基站和用户设备单元(UE)发送的信号。利用不同PN码(或在时间上偏移的PN码)的发送器站，生成可以在接收站处分别解调的信号。高速PN调制还允许接收站通过对发送信号的多个不同传播路径进行组合，来有利地生成来自一个发送站的接收信号。因此，在CDMA中，用户设备单元(UE)不需要在从一个小区向另一小区切换连接时切换频率。结果，在源小区继续对针对用户设备单元(UE)的连接提供服务的同时，目的地小区可以支持针对用户设备单元(UE)的连接。因为用户设备单元(UE)在切换期间始终通过至少一个小区通信，所以不存在呼叫的中断。因此，使用术语“软切换”。与硬切换相比，软切换是“先通后断”的切换操作。
因特网工程任务组(IETF)已经公布了用于在IP网络中支持移动性的几种标准。所有这些标准都将重点放在因特网协议版本6(IPv6)上。这些标准被分成两类，支持宏移动性的标准和支持微移动性的标准。宏移动性指横跨几个网络的移动性，而微移动性指一个潜在较大网络内的移动性。宏移动性协议允许接合至外部网络的移动节点利用其归属(永久)IPv6地址来与其它主机通信。IETF的宏移动性协议是移动IPv6(MIPv6)协议。例如，参见D.Johnson et al，Mobility Support in IPv6，RFC3775，June 2004。
微移动性协议旨在通过缩减切换开销来改进局域化移动性。快速切换和分层MIPv6(FMIPv6和HMIPv6)是由IETF标准化的两种微移动性协议。例如，分别参见R.Koodli，Fast Handovers for Mobile IPv6，RFC4068，July 005和H.Soliman et al，Hierarchical Mobile IPv6MobilityManagement(HMIPv6)，RFC 4140，Aug 2005。
当前，诸如NETLMM(基于网络的局域化移动性管理)和MIPSHOP(IP移动性：性能、信令传送，以及切换最优化)的IETF宪章，提议IPv6的新微移动性架构。例如，分别参见Network-based Localized MobilityManagement，http://www.ietf.org/html.charters/netlmm-charter.html；   和Mobility for IP：Performance，Signaling and Handoff Optimization，http://www.ietf.org/html.charters/mipshop-charter.html。
针对IP移动性的现有解决方案存在着显著缺点，使得这些解决方案不能简单地部署。一个缺点是，所提解决方案的复杂性使得在较小移动装置(如蜂窝电话和手机)上的实现不可行。事实上，这种装置的制造商从未想过支持本解决方案。
另一严重缺点是，在部署IPv6方面的延迟。十年前，大多数意见是IPv6是不可避免的(因为因特网的指数式增长造成IPv4地址[主要为B类地址]的不足)。然而，所设计的解决方案同时证明正好相反。CIDR(无类别域间路由)允许将C类地址块分组并通告为一个前缀，同时NAT(网络地址变换)允许使用无限制专用地址空间。因此，IPv4网络保持增长和工作，而不存在10年前所认识的限制。
因为对微移动性的支持将加速在移动节点改变其网络连接点时的切换处理，从而最小化通信中断，所以它是移动网络中的关键问题。
发明内容
因此，所需要的和本发明的目的是，提供用于没有复杂性或对IPv6的依赖而在电信网络中支持微移动性的装置、方法、***以及技术中的一个或更多个。
网络架构按网络中心方式支持微移动性(例如，将微移动性所需的开销放在网络上而非移动节点上)。网络架构包括构建在传输网络上方的覆盖网络，该覆盖网络被设置成将通信业务定向至移动节点。该覆盖网络采用点对多点(P2MP)隧道，以封装定向至移动节点的通信。该架构可以用于在因特网协议(IP)网络、MPLS(多协议标签交换)网络以及GMPLS(广义MPLS)网络中的一个或更多个中支持微移动性。
在电信***中，需要传输网络来将无线接入网络连接至主干网络，覆盖移动网络的示例实施方式包括具有以树状拓扑形成的隧道区段且被设置成将通信业务定向至移动节点的点对多点隧道。覆盖移动网络还包括传输网络的移动性感知路由器，该移动性感知路由器用作所述隧道的树状拓扑的节点，并且被设置成执行在移动性平面中进行交互的移动性功能，以向移动节点提供透明切换。
在示例实施方式中，传输网络的移动性感知路由器包括入口移动性感知路由器、一个或更多个分支移动性感知路由器、以及一个或更多个出口移动性感知路由器。
在一示例实现中，移动性感知路由器所执行的移动性功能包括隧道管理(TM)功能、移动路由(MR)功能、地址配置(AC)功能、以及切换助手(HH)功能。隧道管理(TM)功能被设置成建立、关停以及(在需要时)重新路由该隧道。移动路由(MR)功能被设置成跟踪移动节点的实际接合点并将通信业务路由至该移动节点的正确位置。地址配置(AC)功能被设置成在移动节点连接至或者重新连接至接入网络时向该移动节点提供层3(L3)地址。切换助手(HH)功能被设置成便于切换处理。
在一示例实施方式中，移动性感知路由器保持指向移动节点的路由，并且被设置成将通信业务定向至特定移动节点，而非沿树状拓扑的多个区段复制该通信业务。移动性感知路由器被设置成，保持移动路由表，并且随着移动节点位置对象沿上行方向行进经过隧道而更新它们的相应移动路由表。优选的是，移动节点位置对象的行进在移动节点与覆盖移动网络进行接合时开始。
在一示例实现中，移动节点位置对象被设置成，包括用于标识移动节点的移动节点前缀，和出口移动性感知路由器的标识符，移动节点通过该移动节点前缀和标识符连接至覆盖移动网络。
在一示例实施方式中，覆盖移动网络可以包括多个点对多点隧道，每一个点对多点隧道都根源于入口移动性感知路由器。多个入口移动性感知路由器被设置成彼此协作，以确定怎样将通信业务定向至移动节点。
在具有多个隧道的一示例实现中，所述多个入口移动性感知路由器包括用于安装指向移动节点的路由的第一入口移动性感知路由器，和第二入口移动性感知路由器。第一入口移动性感知路由器被设置成，向第二入口移动性感知路由器发送消息，以指令该第二入口移动性感知路由器将该第二入口移动性感知路由器接收到的、但定向至移动节点的通信业务重新定向至第一入口移动性感知路由器。
在具有多个隧道的另一示例实现中，所述多个入口移动性感知路由器中的至少一个入口移动性感知路由器设置有到所述多个入口移动性感知路由器中的其它入口移动性感知路由器的隧道。当所述多个入口移动性感知路由器中的所述至少一个入口移动性感知路由器没有对移动节点提供服务，但接收到针对该移动节点的通信业务时，所述多个入口移动性感知路由器中的所述至少一个入口移动性感知路由器被设置成，向所述多个入口移动性感知路由器中的其它入口移动性感知路由器多播所述通信业务。也可以采用组合了通信业务重新定向和多播的混合方案。
有利的是，覆盖移动网络由此被设置成，利用同一协议来执行隧道管理功能、服务质量/服务类别管理功能以及移动节点位置跟踪功能。
本架构致力于解决与IP网络中的移动性有关的许多问题，包括(例如)：(1)隧道管理(隧道建立、隧道关停，以及隧道拓扑更新)；(2)保证安全的移动节点接合和切换；(3)跟踪移动节点的实际接合点(位置)；(4)覆盖网络上的路由(从传输网络上的路由去耦)；以及(5)提供给移动节点的服务质量(QoS)和服务类别(CoS)。
本技术由此例如包括：用于在网络(举例来说，如IP、MPLS以及GMPLS网络)中支持移动性(例如，微移动性)的架构和协议。对这种微移动性的支持，因其显著地影响切换处理，而在移动IP网络中具有战略意义。在移动节点改变其网络接合点时，高效的移动性处理所进行的更快且更高效的切换有利地最小化了通信中断。作为本技术的一个方面，在网络内部处理移动性，并且判定基于拓扑，而非如在移动IPv6(MIPv6)协议中那样通过移动节点来进行。
本技术的进一步优点包括，即使在利用MIP的全球移动性可以导致IP地址的层3因特网协议改变的情况下，也支持微移动性。尽管全球移动性会有较长的切换中断时间，但如果微移动性解决方案隐藏移动性，由此不需要触发宏移动性，则本解决方案也可以缩短切换中断。而且，本技术避免了其它移动性架构需要用于移动节点的新功能(许多这种功能尚未广泛可用)的趋势。更进一步，本技术与许多类型的网络(举例来说，如IP、MPLS以及GMPLS网络)兼容。而且，鉴于诸如隧道传送(tunneling)的方面，可以有利且容易地执行通信工程。
附图说明
根据下面对在附图中例示的优选实施方式的更多具体描述，本发明的前述和其它目的、特征以及优点将变清楚，其中，在所有图中，都使用相同标记字符来指相同部分。附图不一定是按比例绘制的，重点在于例示本发明的原理。
图1是包括微移动性支持架构的示例实施方式的示例电信***的示意图。
图2是覆盖移动网络40(包括其功能组)的示例实施方式的示意图。
图3A是示例入口移动性感知路由器(MAR)的选定功能组的示意图。
图3B是示例分支移动性感知路由器(MAR)的选定功能组的示意图。
图3C是示例出口移动性感知路由器(MAR)的选定功能组的示意图。
图4是例示了在示例覆盖移动网络的操作(包括软(预期)和硬(非预期)切换操作)中所涉及的包括信令传送在内的示例代表性动作的示意图。
图5是例示针对示例覆盖移动网络的移动路由处理和示例位置更新消息的示意图。
图6是便于移动性路由的不透明对象“移动节点位置对象”的示意图。
图7是IP/IP隧道方案的示例实现的示意图。
图8是MPLS隧道方案的示例实现的示意图。
图9A、图9B以及图9C是例示当移动节点从一个出口移动性感知路由器迁移至另一出口移动性感知路由器时必须怎样管理内隧道区段的示意图。
图10是例示经由拓扑约束的地址聚集模式方案的示例实现的示意图。
图11A和图11B例示了具有多个P2MP隧道的覆盖网络，其中图11A示出了ICMP重定向协作方案，而图11B示出了多播方案。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明而非限制的目的，阐述了诸如特定架构、接口、技术等的具体细节，以便提供对本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应当清楚，本发明可以按偏离这些具体细节的其它实施方式来实施。即，本领域技术人员能够设计不同结构，尽管在此没有明确描述或示出，但这些结构具体实施了本发明的原理并且被包括在本发明的精神和范围内。在一些实例中，省略了对公知装置、电路以及方法的详细描述，以不因不必要的细节而掩盖对本发明的描述。在此叙述本发明的原理、方面和实施方式以及其具体实施例的所有陈述，旨在涵盖本发明的结构和功能等同例。另外，这种等同例旨在包括当前已知的等同例以及将来开发的等同例(即，所开发的、执行相同功能的任何部件，而与结构无关)。
因而，例如，本领域技术人员应当清楚，在此的框图可以表示具体实施本技术的原理的例示性电路的概念图。类似的是，应当清楚，任何流程图、状态变换图、伪代码等，表示基本上可以用计算机可读介质表示、由此通过计算机或处理器执行的各种处理，而无论这种计算机或处理器是否明确示出。
包括标注为或描述为“处理器”或“控制器”的功能框在内的各种部件的功能，可以通过使用专用硬件和与合适软件相关联地使用能够执行软件的硬件来提供。当通过处理器提供时，这些功能可以通过一个专用处理器、通过一个共享处理器或者通过多个单独处理器(其中一些可以是共享的或分布式的)来提供。而且，明确使用术语“处理器”或“控制器”，不应被视为专指能够执行软件的硬件，而可以不加限制地包括数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)，以及非易失性存储部。
图1示出了电信***20，其中接入网络22通过传输网络26(由图1中的云状物所包围示出)连接至主干网络24。接入网络22包括多个无线接入点(AP)28，举例来说，如无线电基站(例如，NodeB)。在图1的特定非限制示例中，接入网络22包括三个接入点(AP)281-283，但应当清楚，可以设置更少或更多个接入点(AP)。通过接入网络22，移动节点，如图1中所示的移动节点30，接入电信***20。移动节点是诸如移动站、移动终端或用户设备单元(UE)的节点，其随时间而改变其层2接入点，其中一些改变同样也是层3(L3)改变。因为TCP和其它协议是针对稳定的IP地址设计的，所以L3假定保持了移动IP地址，而当移动节点在移动时(在MIP中)增加IP隧道传送。这种隧道传送通常涉及IP隧道和在网络内设置但通常由主机控制的隧道。
层2(L2)指OSI模型的数据链路层。在OSI模型中，层1(L1)是物理层；层2(L2)是数据链路层；层3(L3)是网络层；层4(L4)是传输层；层5(L5)是会话层；层6(L6)是表示层；而层7(L7)是应用层。层L2，即数据链路层，是在相邻网络节点/实体之间传递数据的层。层L3，即网络层，对来自传输层的服务请求进行响应并且向数据链路层(L2)发出服务请求。网络层(L3)负责端到端(源到目的地)包递送，而数据链路层(L2)负责节点到节点包递送。
传输网络26是使网络运营商向诸如移动节点30的移动节点提供移动***的网络。在图1例示的非限制示例实现中，传输网络26是因特网协议网络，而在其它实现中，可以是另一类型的网络，如MPLS(多协议标签交换)网络或GMPLS(广义MPLS)网络。传输网络26包括多个路由器32。
图1还例示了支持微移动性的覆盖移动网络40。图1中由三角形所示或包围的覆盖移动网络40，被设置成将通信业务定向至诸如移动节点30的移动节点。覆盖移动网络40是包括通过传输网络26建立的一个或更多个点对多点(P2MP)隧道42在内的逻辑网络。覆盖移动网络40的P2MP隧道42连接传输网络26的特定路由器，这些特定路由器配备有或装有诸如隧道传送和通信业务重定向的移动性相关功能组。这种配备有移动性的路由器在此被称作“移动性感知路由器”(MAR)44。
覆盖移动网络40的每一个P2MP隧道42都具有形成树的拓扑。该树中的节点是移动性感知路由器(MAR)44，其中这些节点通过弧或隧道区段相连接。针对隧道树状拓扑，移动性感知路由器(MAR)通常可以被分类为入口移动性感知路由器(MAR)44I、分支移动性感知路由器(MAR)44B、以及出口移动性感知路由器(MAR)44E。同样，每一个P2MP隧道42都具有一个入口(根)MAR 44I、一个或更多个分支MAR44B(分支级别比一大的节点)、以及一个或更多个出口MAR 44E(树的叶)。在图1所示的特定非限制示例实施方式中，P2MP隧道42具有三个分支移动性感知路由器(MAR)44B和三个出口移动性感知路由器(MAR)44E。应当清楚，在其它实施方式中，可以设置不同数量的入口移动性感知路由器(MAR)44I、分支移动性感知路由器(MAR)44B以及出口移动性感知路由器(MAR)44E。根据这些移动性感知路由器(MAR)所实施的策略，可以或者不可以在分支MAR 44B处复制通过P2MP隧道42转发的包。
在图1的电信***20中，“接入路由器”是连接至无线接入点(AP)28的移动性感知路由器(MAR)44中的任一个，由此典型为出口移动性感知路由器(MAR)44E。在图1所示的示例实施方式中，接入网络22由此是由接入路由器和接入点(AP)28组成的因特网协议子网络。
移动性功能组
图2示出了包括覆盖移动网络40的四个功能组或功能：隧道管理(TM)功能、移动路由(MR)功能、地址配置(AC)功能、以及切换助手(HH)功能。下面，作为功能组之间的交互，对这四个功能组中的每一个都进行简要讨论。这些功能中的任一个或更多个都可以通过对应单元来执行，并且这种单元可以是处理器或控制器，这些术语在上面进行扩展性说明。而且，一个或更多个单元(例如，处理器或控制器)可以在一节点处执行或运行一个或更多个功能。
隧道管理(TM)功能是负责P2MP隧道42的建立、关停以及重新路由的实体。隧道管理(TM)功能向网络管理***并且向人类操作员提供接口。隧道管理是由移动性感知路由器(MAR)44所实行(例如，实现、执行或运行)的功能。
移动路由(MR)功能是负责跟踪移动节点30的实际接合点，并且负责与移动性感知路由器(MAR)44转发引擎交互以便将通信业务路由至移动节点的正确位置的实体。移动路由(MR)功能是由移动性感知路由器(MAR)44所实行(例如，实现、执行或运行)的功能。
地址配置(AC)功能是负责在移动节点30连接至或者重新连接至接入网络22时向该移动节点30提供层3(L3)地址的实体。地址配置(例如，地址配置(AC)功能)是由移动性感知路由器(MAR)44和移动节点30协作实行(例如，实现、执行或运行)的功能。
切换助手(HH)功能是负责以包括层2(L2)通知(触发)、L2重新关联、安全节点接合以及切换相关信令传送的功能来便于进行切换处理的实体。切换助手(HH)功能可以分布在移动性感知路由器(MAR)44、网络设备(例如，无线交换机)以及移动节点30间。
功能组交互
下面认识并且在图2中例示了四个功能(例如，隧道管理(TM)功能、移动路由(MR)功能、地址配置(AC)以及切换助手(HH)功能)之间的交互。
在由图2中的示例交互50所描绘的TM-MR交互中，在创建、破坏或重新路由一隧道时，隧道管理(TM)功能通知移动路由(MR)功能。
在由图2中的示例交互51所描绘的HH/AC-MR交互中，当切换助手(HH)功能或地址配置(AC)功能(在切换完成之前、期间以及之后)检测到切换时，通知移动路由(MR)功能，以便触发对迁移移动节点的位置更新处理。
在由图2中的示例交互52所描绘的HH-AC交互中，切换助手(HH)功能在检测到切换时，通知地址配置(AC)功能，以便触发地址配置过程。
在由图2中的示例交互53所描绘的MR-MR交互中，不同移动性感知路由器(MAR)44处的移动路由(MR)功能通过移动路由协议(MRP)来协作。
在由图2中的示例交互54所描绘的TM-TM交互中，不同移动性感知路由器处的隧道管理(TM)功能组通过隧道管理协议(TMP)来协作。
在由图2中的示例交互55所描绘的AC-AC交互中，网络侧的地址配置(AC)功能通过地址配置协议(ACP)与移动节点侧的地址配置(AC)功能交互。
在由图2中的示例交互56所描绘的H-HH交互中，如果切换助手(HH)功能分布在本架构的不同部件间，则它们通过切换信令传送协议(HSP)交互。
除了移动节点上发生的HH-AC交互(如图2中的示例交互52)以外，剩余的交互至少部分地发生在移动性感知路由器(MAR)44上。支持上述功能和交互所需的算法和协议限定了“移动性平面”。移动性平面聚集了用于在IP网络中支持移动性的管理和控制功能。因而，图2例示了移动性平面内的交互。
在示例实现中，实现移动性平面的架构满足一组主要和次要要求。主要要求有：
·对IPv4和IPv6协议的支持。
·没有对移动节点上的IP栈协议的改变。
·在IP移动***与其它现有或未来服务(例如，MIPv6、VPN(虚拟专用网络)以及VoIP(话音传输IP))之间共存。
·安全节点接合和切换。
较主要的次要要求有：
·多个隧道传送方案(例如，MPLS、IP/IP)。
·对服务质量和/或服务类别的支持。
·对通信业务工程(TE)功能的支持
移动性感知路由器(MAR)
如上所示，移动性感知路由器(MAR)44可以被分类为入口移动性感知路由器(MAR)44I、分支移动性感知路由器(MAR)44B，或者出口移动性感知路由器(MAR)44E。
图3A示意性地示出了入口移动性感知路由器(MAR)44I的代表性示例构成部件。具体来说，入口移动性感知路由器(MAR)44I包括：移动路由功能组60(还称为移动路由器)；隧道传送(封装)功能组62(还称为封包器)；以及转发功能组64(还称为包转发器)。
如图3A所示，入口移动性感知路由器(MAR)44I例如执行移动路由功能、隧道传送(封装)功能、以及转发功能。这些功能被示为相应功能组。
移动路由功能组60执行移动路由。当入口移动性感知路由器(MAR)44I接收到以移动节点30为目标的包时，它必须查阅移动路由表66，以便选择用于转发包的合适隧道区段。入口移动性感知路由器(MAR)44I处的移动路由表66上的条目包含作为表索引的地址前缀、隧道区段标识符，以及隧道传送信息(例如，服务类型)。
隧道传送(封装)功能组(例如，封包器62)执行隧道传送(封装)。该包根据从移动路由表获取的隧道传送信息来封装。典型封装动作包括向包外添加报头或者对包加标签。
包转发功能组(例如，包转发器64)执行包转发。一旦封装好，就通过选定隧道区段转发包。
分支移动性感知路由器(MAR)
图3B示意性地示出了分支移动性感知路由器(MAR)44B的代表性示例构成部件。具体来说，分支移动性感知路由器(MAR)44B包括移动路由功能组70(还称为移动路由器)、隧道传送(封装/解封装)功能组72(还称为封包器/解封包器)、以及转发功能组74(还称为包转发器)。
通过移动路由功能组70来执行分支移动性感知路由器(MAR)44B的移动路由。当分支移动性感知路由器(MAR)44B接收到隧道传送包时，它执行解封装操作，以便恢复内包报头或标签。通过包封装/解封装功能组(封包器/解封包器)72来执行解封装。该移动性感知路由器接着查阅移动路由表76，以便判定将通过哪一个分支转发原始包。分支MAR处的移动路由表76上的条目包含作为表索引的移动节点标识符、下一个隧道区段的标识符以及隧道传送信息。
通过隧道传送(封装)功能组(例如，封包器72)来执行隧道传送(封装)。根据从移动路由表76获取的隧道传送信息来封装原始包。典型的封装动作包括对包添加外报头或者对包加标签。
通过包转发功能组(例如，包转发器74)来执行包转发。一旦封装后，就通过选定隧道区段转发包。
出口移动性感知路由器(MAR)
图3C示意性地示出了出口移动性感知路由器(MAR)44E的代表性示例构成部件。具体来说，出口移动性感知路由器(MAR)44E包括包解封装功能组80(还称为解封包器)和包路由功能组(还称为包路由器)82。
通过包解封装功能组(解封包器)80来执行解封装。在包解封装功能组80中，(例如，通过剥除包的外报头)来对隧道传送包进行解封装，从而恢复隧道传送包。
包路由功能组(包路由器)82经由规则IP路由朝向隧道传送包的目的地(移动节点30)来路由该隧道传送包。移动路由表86辅助进行IP路由。
在入口移动性感知路由器(MAR)44I、分支移动性感知路由器(MAR)44B以及出口移动性感知路由器(MAR)44E的功能组进行的处理中，原始包在通过P2MP隧道42的区段而隧道传送时保持不变。
策略
在本架构中，可以应用不同策略以引导路由和移动性处理。策略是在可以有多个另选例且可以完成优化的情况下使用的规则。在移动节点第一次接合至网络时完成锚点的选择，以选择树中的顶部节点。示例策略是以下事情或者影响以下事情：
最大同时会话数：限制路由器中的同时会话数的参数。如果实现该最大数，则可以选择另一锚点。
终端类型/签约类型：如果可以针对签约服务器(即，半径)检索到终端类型，则可以基于签约类型来选择不同锚点。
操作概述
当以移动节点为目标的包到达入口移动性感知路由器(MAR)44I时，根据上述功能将其隧道传送，直到其到达出口移动性感知路由器(MAR)44E为止，以便将该包路由至移动节点30。
图4例示了在示例覆盖移动网络的操作中所涉及的包括信令传送在内的示例代表性动作。图4用圆弧SHO示出了在软(先通后断)切换操作中所涉及的示例动作，而用圆弧HHO示出了在硬(先断后通)切换操作中所涉及的示例动作。
图4的动作4-0示出了提示软(预期)切换(SHO)操作的L2触发。图4的动作4-1示出了在开始L2切换之前移动节点30的切换助手(HH)功能将切换请求消息发送至其现有(实际)出口移动性感知路由器(MAR)44E的切换助手(HH)功能。动作4-2是从现有或实际出口移动性感知路由器(MAR)44E的切换助手(HH)功能向新的或目标出口移动性感知路由器(MAR)44E发送的切换准备消息。动作4-3是从现有出口移动性感知路由器(MAR)44E的切换助手(HH)功能向移动节点30的切换助手(HH)功能发送的切换应答消息。动作4-4示出了HH-MR交互，其中通知新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的移动路由(MR)功能，以便触发用于迁移移动节点的位置更新处理。动作4-5和动作4-6示出了MR-MR交互，其中针对用于P2MP隧道42的树上的两个分支移动性感知路由器(MAR)44B执行位置更新。动作4-7是HH-AC交互，其中移动节点30的切换助手(HH)功能在L2切换完成之后通知移动节点30的地址配置(AC)功能，以便触发地址配置过程。动作4-8和动作4-9在地址配置过程中涉及。作为动作4-8，移动节点30的地址配置(AC)功能向新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的地址配置(AC)功能发送地址配置消息。动作4-9示出了从新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的地址配置(AC)功能向移动节点30的地址配置(AC)功能发送的地址配置应答消息。
因而，当移动节点30(根据其切换助手(HH)功能指示的过程)执行切换SHO时，呈现在移动节点30上的地址配置(AC)功能和呈现在出口移动性感知路由器(MAR)44E上的地址配置(AC)功能进行交互，以便向移动节点提供新的层3(L3)地址。如果该地址与前一地址相同，则传输连接未因切换而中断。该切换还触发对移动路由(MR)功能的移动节点位置更新(由动作4-5和动作4-6所示)。位置更新处理按当包以移动节点为目的时，将该包路由至对该移动节点所接合至的链路提供服务的出口MAR的方式，来更新移动性感知路由器(MAR)44上的移动路由表(66、76、86)。
图4还示出了在硬(非预期)切换(HHO)操作中所涉及的包括信令传送在内的示例代表性动作。图4的动作4′-0示出了在L2切换完成之后提示切换(HO)操作的L2触发。动作4′-1和动作4′-2在地址配置过程中涉及。作为动作4′-1，移动节点30的地址配置(AC)功能向新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的地址配置(AC)功能发送地址配置消息。动作4′-2示出了从新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的地址配置(AC)功能向移动节点30的地址配置(AC)功能发送的地址配置应答消息。而且，地址配置过程使新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的地址配置(AC)功能与其移动路由(MR)功能执行AC-MR交互(作为动作4′-3)。作为AC-MR交互的结果，通知新的出口移动性感知路由器(MAR)44E的移动路由(MR)功能，以便触发对迁移移动节点的位置更新处理。图4的动作4′-4和动作4′-5反映了该位置更新过程。
参照图5，描述了移动路由和示例位置更新处理的示例模式。图5示出了入口(或根)移动性感知路由器M1、两个分支移动性感知路由器M2和M3、以及四个出口(接入)移动性感知路由器M4、M5、M6以及M7。在图5的覆盖移动网络的移动性平面的隧道中，出口移动性感知路由器M4和出口移动性感知路由器M5分别通过隧道区段C和D连接至分支移动性感知路由器M2。出口移动性感知路由器M6和出口移动性感知路由器M7分别通过隧道区段E和F连接至分支移动性感知路由器M3。分支移动性感知路由器M2和分支移动性感知路由器M3分别通过隧道区段A和B连接至入口(或根)移动性感知路由器M1。
图5示出了经由出口移动性感知路由器M4接合的移动节点30。当移动节点30向出口移动性感知路由器M5所服务的链路移动(如箭头5-1所示)时，分支移动性感知路由器M2处的移动路由表76M2上的与这个节点有关的条目，必须随着不同隧道区段(在这种情况下，从隧道区段C到隧道区段D)更新。如果如图5中的箭头5-2所示，移动节点30进一步漫游至出口移动性感知路由器M7所服务的链路，则必须更新入口移动性感知路由器M1处的移动路由表66M1和分支移动性感知路由器M3处的移动路由表76M3。一旦分支移动性感知路由器(MAR)处理了表示新的接合点的移动路由协议消息，例如，在处理了新分支移动性感知路由器处的位置更新4-6和旧分支移动性感知路由器处的位置更新4-5之后，就马上执行表更新(参见图4)。
移动性感知路由器的移动路由表上的条目为软状态，这意味着，如果确认它们的位置更新消息停止，则删除该条目。软状态是当不再通过指向移动节点的路由到达这些移动节点时，删除这些路由的一种清除方式。这种方案要求移动节点30定期执行网络接合，以便生成用于刷新指向移动节点30的路由的位置更新消息。用于使移动节点30执行定期网络接合的方式，是以短租用时间(lease time)向移动节点30提供L3地址。当租用时间接近于过期时，移动节点30执行网络接合，该网络接合为移动节点30生成地址位置更新消息。
协议
隧道管理(TM)功能、移动路由(MR)功能、地址配置(AC)功能以及切换助手(HH)功能，通过联网协议进行交互。为简化起见，将这些协议例示为图2中的叠加在箭头上的圆圈。理想的是，这些协议是已经建立好的协议，但它们最终可以有较小且被允许的扩展。
隧道管理协议允许在IP网络上建立点对多点(P2MP)隧道传送。具有新近的点对多点(P2MP)扩展的RSVP-TE协议可以是这种协议。关于这点，参见以下文献中的一个或更多个：D.Awduche et al，RSVP-TE：Extensions to RAVP for LSP Tunnels，RFC 3209，Dec 2001；S.Yasukawa，Signaling Requirements for Point-to-MultipointTraffic-Engineered MPLS Label Switch Paths(LSPs)，RFC 4461，Apr 2006；R.Aggarwal et al，Extensions to RSVP-TE for Point-to-Multipoint TE LSPs，Internet Draft(draft-ietf-mpls-rsvp-te-p2mp-06.txt)，July 2006。另选的是，还可以采用基于CLI(命令行接口)、SNMP(简单网络管理协议)或HTTP(超文本传输协议)的专有协议。
移动路由协议不同于传输网络上的常规因特网协议路由协议之处在于，它限于覆盖网络。一种可能性是，例如采用OSPF(开放最短路径优先)不透明LSA(链路状态通告)来在常规IP协议中捎带确认(piggyback)移动节点位置。这种解决方案限于具有很少移动节点的网络，因为它要求在每一个移动节点切换时进行LSA洪泛(flooding)。
另一种可能性是，在隧道管理协议上捎带确认移动节点位置。在RSVP-TE的情况下，预留(RESV)消息可以携带具有移动节点位置的不透明对象(移动节点位置对象)。这种解决方案比前一种解决方案更好扩展，因为不需要洪泛，并且仅通过需要更新或安装在不透明对象中标识的指向移动节点的路由的移动性感知路由器(MAR)来处理RESV消息。
地址配置可以无状态或有状态。利用有状态地址配置，可以在切换期间保持前一L3地址，以便保持传输连接。可以采用DHCP(动态主机配置协议)作为地址配置协议。有关DHCP，例如参见R.Droms，DynamicHost Configuration Protocol，RFC 2131，March 1997，和R.Droms，DynamicHost Configuration Protocol for IPv6，RFC 3315，July 2003。在这种情况下，每一个接入路由器都具有针对DHCP服务器的DHCP代理服务器。DHCP被设置成分配具有短租用时间的地址，以便使移动节点定期执行网络接合。网络接合触发确认移动节点在接入网络中的实际接合点的位置更新消息。
RFC 4068(移动IPv6的快速切换)建立支持MIPv6的、针对IPv6网络的L3切换协议。尽管这种协议在IPv4网络中不存在对应物，但它容易适应于IPv4网络。
另一可能性是采用L2触发表，以便向上层通知L2切换活动。最后，还可以采用专有协议。
移动路由
设计点对多点(P2MP)隧道，用于多播分布式树。因此，在该树中的每一个分叉点处复制正被隧道传送的包。如果获知到达移动节点的隧道区段，则采用用于向移动节点路由通信业务的P2MP隧道的移动性感知路由器(MAR)44必须改变这种行为，以便避免包复制。为了获知移动节点的精确位置，分支移动性感知路由器(MAR)44B必须保持针对移动节点的各节点路由。因此，分支移动性感知路由器(MAR)44B处的移动路由表76除了包含根据传输网络处的路由协议宣布的针对网络的聚集条目以外，还包含针对移动节点的全面地址条目。
因为全长度前缀路由影响可扩展性，所以聚集方案是希望的。指向移动节点的路由聚集可以经由拓扑约束、聚集移动性和/或网络移动性来实现。随后，对基于操作的拓扑约束模式的路由聚集进行描述。
接入网络被划分成具有不相交地址范围的区域，并且在用于每一个区域的每一个移动性感知路由器(MAR)44上安装固定路由。接合至一区域且具有该区域范围中的地址的移动节点，不需要单独路由(指配给该区域的路由足以到达该移动节点)。
将连续L3地址范围指配给“移动容器”(例如，火车)，并且该容器中的每一个移动节点都具有这个范围内的地址。针对整个范围执行位置更新和移动路由。
移动路由器事实上是接合有几个移动节点的移动节点。该路由器相对于移动网络而隐藏了这些移动节点。
示例实现模式
示例实现模式仅在移动节点上使用动态主机配置协议(DHCP)的客户端侧。假定当层2(L2)切换发生时，该移动节点通过发出DHCP请求或更新消息(例如，网络接合)来更新其层3(L3)地址。更加增强的实现可以采用配有L2触发和切换信令传送功能的切换助手。切换助手可以按用户空间级、装置驱动程序级或操作***内核级安装在移动节点上。
在网络侧，该实现针对整个接入网络采用相同L3前缀。该实现可以部署在IPv6或IPv4网络上。该移动性平面采用顺序定义的协议和扩展。
针对隧道传送管理和移动性路由两者采用具有P2MP扩展的RSVP-TE。针对移动性路由，图6例示了命名为移动节点位置对象的不透明对象。具有P2MP扩展的RSVP-TE，例如可根据R.Aggarwal et al，Extensions to RSVP-TE for Point-to-Multipoint TE LSPs，Internet Draft(draft-ietf-mpls-rsvp-te-p2mp-06.txt)，July 2006来理解。
如图6所示，移动节点位置对象携带移动节点ID(例如，其空中接口的介质接入控制[MAC]地址)、移动节点的L3地址类型(IPv4或IPv6)、移动节点前缀长度和移动节点前缀、对移动节点的当前链路提供服务的出口移动性感知路由器(MAR)44的标识符、以及一组标志。代替使用全地址，而使用移动节点前缀，允许一个对象在聚集移动性的情况下提到一组移动节点。一旦出口移动性感知路由器(MAR)44E获知节点接合，就在这个出口移动性感知路由器(MAR)44E处生成携带这种对象的RESV消息。这个RESV消息朝着入口移动性感知路由器(MAR)44I上行经过隧道。对这个消息的处理导致更新移动性感知路由器的移动路由表。
DHCPv4和DHCPv6
针对有状态地址配置采用动态主机配置协议(DHCP)。每一个出口移动性感知路由器(MAR)44E都按这样的方式装配有DHCP代理服务器，即，该代理服务器应答链路上的DHCP请求并将该DHCP请求转发至DHCP服务器。在IPv4网络上，DHCPv4应答向移动节点提供了网络前缀和默认路由器。默认路由器是在主机或另一路由器不知道其它下一跳的情况下，主机或另一路由器向其转发包的路由器。在IPv6网络上，这个信息必须从网络发现(ND)路由器通告消息中获取。
在移动节点向对链路提供服务的DHCP代理服务器执行地址请求或网络接合时，生成携带移动节点位置对象的RSVP-TE RESV消息。从DHCP代理服务器返回的消息，在被转发至移动节点之前，在出口移动性感知路由器(MAR)44E处被截获。截获器代码与向提供其移动节点ID、其指配的L3地址数据以及合适标志的RSVP-TE守护进程(daemon)交互。该守护进程生成位置更新消息并将其转发至上游移动性感知路由器(MAR)44，例如，该上游移动性感知路由器(MAR)44可以是入口移动性感知路由器(MAR)44I和分支移动性感知路由器(MAR)44B，因为在最长的情况下，该消息上行至根部。
IP/IP隧道传送可以使用一般路由封装(GRE)。一般路由封装例如由D Farinacci et al，Generic Routing Encapsulation(GRE)，RFC 2784，March2000进行了描述。GRE支持IPv4经由IPv4或IPv6，和IPv6经由IPv6或IPv4。
利用GRE隧道，接入网络和传输网络可以采用不同版本的IP协议。GRE隧道区段根据RSVP-TE消息建立。PATH消息设立下游移动性感知路由器(MAR)44处的隧道端点，而RESV消息设立上游移动性感知路由器(MAR)44处的端点。
图7例示了IP/IP隧道传送方案的示例实现。图7具体示出了例如分支移动性感知路由器(MAR)44B及其路由表76。IP/IP隧道区段由虚拟接口(例如，隧道tun0)表示。事实上，分支移动性感知路由器(MAR)44B通过隧道区段tun0连接至未例示的上游移动性感知路由器(MAR)44，通过隧道区段tun1连接至第一下游移动性感知路由器(MAR)44，而通过隧道区段tun2连接至第二下游移动性感知路由器(MAR)。分支移动性感知路由器(MAR)44B的端口A连接至隧道tun0；分支移动性感知路由器(MAR)44B的端口B连接至隧道tun1；而分支移动性感知路由器(MAR)44B的端口C连接至隧道tun2。图7还示出了内隧道X(延伸通过隧道tun0到tun1)和内隧道Y(延伸通过隧道tun0到tun2)。在图7中，内隧道X实际上当前出现在与所关注的特定移动节点的通信中。另一方面，内隧道Y例如表示存在用于(至少当前时间)与其它移动节点通信的其它内隧道的事实。内隧道X对应于所关注的特定移动节点的移动节点地址或位置，内隧道Y对应于代表性的其它移动节点的移动节点地址或位置。
图7的路由表上的条目(如分支移动性感知路由器(MAR)44B右侧的扩展版本所示)用于将移动节点的前缀映射至虚拟接口(例如，映射至隧道)。路由表76被设置成，提供针对目的地前缀的下一跳。例如，图7中的路由表76示出了，针对在内隧道X上接收到的包，下一跳是隧道tun1。
IP/IP隧道传送的优点是，对移动通信业务的路由和转发不同于常规IP路由和转发。更精确地说，移动路由表与已经存在的路由表集成，而移动性感知路由器(MAR)的转发引擎保持不变。本领域技术人员明白，包转发引擎是提供层2和层3包交换、路由查找、包转发以及路由查找功能的实体。
迄今，一般使用术语“移动路由表”和“路由表”来描述针对任何移动性感知路由器(MAR)44的路由表。根据移动性感知路由器(MAR)的类型，路由表可以具有更具体的名称。例如，针对MPLS隧道传送的移动路由表还称为入口MAR 44I上的FEC(转发等同类)表，并且还称为分支移动性感知路由器(MAR)44B上的标签信息库(LIB)。RESV消息在相应类型的移动性感知路由器(MAR)44上安装有关FEC表和标签信息库的条目。
图7还例示了多协议标签交换(MPLS)隧道传送怎样采用标签堆栈来将包隧道传送至移动节点。图7示出了示例MPLS包90。示例MPLS包90包括一个或更多个报头，如外报头和内报头。内报头对应于移动节点地址或位置；外报头包括隧道的目的地域和源域。例如，针对图7所示的MPLS包90，内报头用Y标识通信中涉及的移动节点的地址(并且使用内隧道Y)，而外报头标识源域中的端口C和目的地域中的端口E。因而，外标签标识隧道区段，而内标签标识移动节点。
图8例示了MPLS隧道传送方案的示例实现。图8示出了通过隧道区段A连接至分支移动性感知路由器(MAR)44B的入口移动性感知路由器(MAR)44I。分支移动性感知路由器(MAR)44B分别通过两个单独隧道区段B和C连接至移动性感知路由器(MAR)44q和44E。移动性感知路由器(MAR)44q可以是另一分支移动性感知路由器或者是出口移动性感知路由器。而移动性感知路由器(MAR)4E是出口移动性感知路由器。分支移动性感知路由器(MAR)44B具有连接至隧道A的端口eth0、连接至隧道B的端口eth1、以及连接至隧道C的端口eth2。图8还示出了与第一移动节点的位置对应的内隧道X(例如，对应于第一移动节点位置)，和与第二移动节点的位置对应的内隧道Y(例如，对应于第二移动节点位置)。
在入口移动性感知路由器(MAR)44I上，安装了具有移动节点的全长度地址前缀的转发等同类(FEC)表66。可以采用诸如下面所述的那些方案的聚集方案，以便避免具有全长度地址前缀的FEC。
在正常操作下，当去往特定移动节点的包抵达入口移动性感知路由器(MAR)44I时，这个移动性感知路由器(MAR)44I在其FEC表66中查找匹配条目。如果找到这种匹配，则将与FEC 66相关联的或者从FEC 66获取的两个标签推入MPLS包92中。第一或内标签(标签94)对应于移动节点位置；第二或外标签(标签96)对应于要使用的输出隧道区段。
基于外标签96(标识P2MP隧道干线)交换包，直到该包到达分支点(如分支移动性感知路由器(MAR)44B)为止。如图8所示，分支移动性感知路由器(MAR)44B包括标签信息库(LIB)76，该标签信息库存储有针对其输入端口(端口eth0)处接收的连接的可能外标签和内标签，和针对在其输出端口(端口eth1和端口eth2)上输出的连接的可能外标签和内标签。图8示出了标签信息库(LIB)76的示例内容76′，其表示针对两个移动节点位置X和Y的包经由隧道区段A在端口eth0处进入。标签信息库(LIB)76的示例内容76′还表示针对移动节点位置X的包通过端口eth1向隧道区段B退出，和针对移动节点位置Y的包通过端口eth2向隧道区段C退出。基于存储在标签信息库(LIB)76处的信息，在分支移动性感知路由器(MAR)44B处，基于两个标签(内和外)进行标签交换。换句话说，去往移动节点位置的MPLS包102具有指定移动节点位置Y的内标签104和指定隧道区段C的外标签106。
当包到达出口移动性感知路由器(MAR)44E时，去除标签，并且将该包进行朝向其目的地的常规IP路由。
图9A、图9B以及图9C例示了在这个实施例中，当移动节点从出口MAR-1(44E1)向出口MAR-2(44E2)迁移时，怎样管理内隧道区段X。图9A示出了经由出口MAR-1(441)通过内区段X和外区段A与B到达移动节点。在移动节点迁移期间，具有移动节点位置对象的RSVP-TERESV消息在外区段C内生成内隧道区段X，并且把该内区段X封装在外区段B内。如果预先传送这个消息，则内区段X可以共存于外区段B和C两者上。图9B例示了这种情况，这是将针对移动节点的包转发至两个区段B和C，以便使切换期间的丢包最少的双播情况。双播持续一短时段，直到切换处理完成为止。在移动节点完成其切换之后，将外区段B内的内区段X删除，如图9C所示。
安全实现模式可以采用基于远程认证拨号用户服务(RADIUS)的L2认证。例如，C.Rigney，Remote Authentication Dial In User Service(RADIUS)，RFC 2865，June 2000对远程认证拨号用户服务进行了描述。
移动节点30在接合至接入点(AP)28时提供其凭证(例如，用户名/密码、MAC地址)。接入点针对提供的凭证而在RADIUS服务器上认证移动节点。如果认证成功，则接入点完成接合处理。可以采用公共密钥基础结构(PKI)，以便增强安全性，但这在性能和配置方面具有额外开销。
在服务提供类别实现模式方面，服务类别(CoS)经由针对IP/IP隧道的DSCP(DiffServ代码点)来实现，或者在MPLS隧道情况下经由垫片(shim)报头的EXP(实验)位来实现。当移动节点(例如，基于其凭证)第一次接合在接入网络上时，判定服务类别。这个信息在移动节点位置对象(图6的标志位)上传播。在入口MAR上标记DSCP或EXP，而其余MAR简单地尊重(honor)这些标记。
用于提供CoS的另一可能性是提供多个“并行”的P2MP隧道，每一个都提供特定水平的CoS。入口MAR基于包报头(例如，目的地地址)，选择合适隧道以朝出口MAR转发包。
在示例的IP寻址实现模式中，接入网络22出于安全性和操作理由采用专用寻址。通过按使移动节点从网络外部不可见的方式向该移动节点指配专用地址，提供了保密性和安全性。通过在移动网络上采用较大地址空间(例如，B类地址)，避免在移动节点的数量增加时IP地址不足，来促进操作过程。专用寻址要求在入口移动性感知路由器(MAR)44I上或者在入口移动性感知路由器(MAR)44I与主干网络24之间的任何地方配置NAT。NAT必须在强大的路由器上激活，因为它可能随着移动节点的数量增加而影响性能。
路由聚集实现模式采用基于拓扑约束的地址聚集。针对图10中的简单网络，例示了地址聚集模式方案的示例实现。在图10中，接入网络22被分成四个区域：区域22-0、区域22-1、区域22-2以及区域22-3。图10示出了DHCP服务器120，每一个接入路由器(例如，每一个出口移动性感知路由器(MAR)44E)都具有针对DHCP服务器120的DHCP代理服务器。尽管在图10中，为方便起见，将DHCP服务器120示为仅连接至一些出口移动性感知路由器(MAR)44E，但应当明白，任何和/或全部出口移动性感知路由器(MAR)44E都可以连接至DHCP服务器120。与地址掩码处理类似，地址空间被分成四个区间。移动性感知路由器不知道这些区间，但DHCP服务器120知道。针对这些区域的聚集路由静态安装在移动性感知路由器(MAR)44上。第一次接合至一区域的节点必须具有该区间内的地址(例如，图10中的移动节点30具有地址10.10.1.8)。如果移动节点在一区域内漫游，则因为静态路由足以到达该区域内的该移动节点，所以不需要路由更新。但是当移动节点离开一区域时，局部发生路由更新。例如，当移动节点离开区域22-0并进入区域22-1时，因为入口移动性感知路由器(MAR)M1上的静态路由对于到达区域22-1处的移动节点来说仍然有效，所以仅在分支移动性感知路由器(MAR)M2上发生路由更新。然而，当移动节点30进入区域22-2时，在入口移动性感知路由器(MAR)M1和分支移动性感知路由器(MAR)M2上，并且在分支移动性感知路由器(MAR)M3上，都发生路由更新。
在最直接的情况下，覆盖移动网络40可以具有一个P2MP隧道42。可是，有些网络拓扑需要多个P2MP隧道，或者本身适宜于多个P2MP隧道。一个示例是具有针对主干网的多个连接的传输网络。在这种情况下，连接至主干网的每一个路由器都可以充当入口移动性感知路由器(MAR)44I，由此用于作为P2MP隧道的根部。当入口移动性感知路由器(MAR)接收到以经由根源于另一移动性感知路由器(MAR)的P2MP隧道而能到达的移动节点为目标的包时，多个P2MP隧道可能出现问题。
图11A和图11B例示了在入口移动性感知路由器之间具有协作方案的覆盖移动网络40的示例实施方式。这种协作基于因特网控制消息协议(ICMP)或多播。有关因特网控制消息协议，例如参见J.Postel，InternetControl Message Protocol，RFC 792，Sep 1981。
在图11A所示的第一种情况下，当入口MAR 44I安装有指向移动节点30的路由时，它向其余入口移动性感知路由器发送ICMP重新定向消息，以便指令它们将以该移动节点为目标的包重新定向至这个MAR。在图11B所示的情况下，每一个入口移动性感知路由器(MAR)44I作为以其余入口移动性感知路由器(MAR)为出口的P2MP隧道的根部。当包到达一个入口移动性感知路由器时，该入口移动性感知路由器查阅其移动路由表。如果没有找到条目，则通过到其余入口移动性感知路由器(它们中的一个将该包转发至移动节点)的P2MP隧道来多播该包。图11A的ICMP重新定向方案具有在入口移动性感知路由器上复制指向移动节点的路由的缺点。如图11B所示的多播具有包复制的缺点。
示例优点
在此描述的技术，在其各种实施方式和模式中提供了许多优点。
本技术由此例如包括，用于在网络(举例来说，如IP、MPLS以及GMPLS网络)中支持移动性(例如，微移动性)的架构和协议。对这种微移动性的支持在移动IP网络中是关键问题并且有战略意义，因为它显著影响加速切换处理。通过高效移动性处理而便于进行更快速且更高效的切换，这有利地最小化了在移动节点改变其网络接合点时的通信中断。本发明提出了一种用于在IP、MPLS以及GMPLS网络中支持微移动性的架构。根据本发明，作为本技术的一个方面，在网络内处理移动性，并且基于拓扑进行判定，而非如在移动IPv6(MIPv6)协议中一样通过移动节点来进行判定。
而且，本技术避免了其它移动性架构需要针对移动节点的新功能(许多这种功能尚未广泛可用)的趋势。更进一步，本技术与许多类型的网络(举例来说，如IP、MPLS以及GMPLS网络)兼容。而且，鉴于诸如隧道传送的方面，可以有利地且容易地执行通信工程。
本技术不需要绑缚于IPv6，而是可在IPv4和IPv6这两种网络上部署。因为本技术依靠隧道传送，所以还可以利用在接入网络上是IPv4而在传输网络上是IPv6(或者相反)的混合部署。
本技术不需要受在接入、传输或主干网络上的任何地方放置的诸如防火墙和NAT盒的中间盒(middle box)的影响。
本技术不需要对移动节点提出诸如复杂协议(如MIPv6)的要求。因为它仅依靠标准IP协议堆，所以该解决方案支持例如基于Windows
Mobile、Symbian以及PalmOne操作***的所有商业可获的移动节点。例如，本架构不妨碍在移动节点上部署增强以便改进切换速度和安全性。这种增强可以安装在用户空间上或操作***内核(举例来说，如装置驱动程序)上。
本技术可以在移动节点在接入网络内漫游时保存它们的L3地址，以使不在移动节点所保持的传输连接上造成中断。
本技术不需要将移动节点限制成采用诸如MIPv6和HIP(主机标识协议)的宏移动性协议。
本技术可以遵守与L2(例如，无线保护接入-WPA)、L3(例如，IP安全性-IPSec)以及L4+(例如，安全套接层-SSL，加密HHTP-HTTPS)有关的安全性机制。
本技术可以将P2MP隧道传送管理、QoS/CoS管理以及移动节点位置跟踪组合到同一协议(RSVP-TE)中，从而缩减实现和运营成本。
本技术不需要干涉已经部署在传输网络上的服务，举例来说，如VPN和VoIP。
本技术不需要采用不常见的协议，本架构可以采用标准化协议。当需要协议的扩展时，它们被引入作为这些协议已经预见的不透明对象。
尽管上面的描述包含许多特性，但这些不应视为对本发明的范围的限制，而仅是提供对本发明的一些当前优选实施方式的例示。应当清楚，本发明的范围完全涵盖对于本领域技术人员来说可以显见的其它实施方式。本领域技术人员所已知的上述优选实施方式的部件的、所有结构上的、化学上的以及功能上的等同物都被涵盖于此。而且，装置或方法不需要解决每一个要解决的问题。

Claims (23)

1.一种操作电信***(20)的方法，该电信***包括用于连接无线接入网络(22)和主干网络(24)的传输网络(26)，该方法包括以下步骤：
通过所述传输网络提供覆盖移动网络(40)，所述覆盖移动网络包括具有以树状拓扑形成的隧道区段的点对多点隧道，所述点对多点隧道连接移动性感知路由器(44)，所述移动性感知路由器位于所述主干网络与所述无线接入网络的一个或更多个接入点之间的传输网络中；
使用所述传输网络的移动性感知路由器，作为所述树状拓扑的节点；
基于由路由协议分布至所述移动性感知路由器的更新网络拓扑信息，选择所述移动性感知路由器中的至少一个移动性感知路由器，作为用于将通信业务定向至移动节点的入口移动性感知路由器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述更新网络拓扑信息存储在所述至少一个移动性感知路由器中。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：执行在移动性平面中进行交互的移动性操作，以向移动节点提供层3地址。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：使用存储在所述至少一个移动性感知路由器中的策略，来选择所述树状拓扑中的最顶部锚点。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：在因特网协议网络、多协议标签交换网络以及广义多协议标签交换网络中的一个或更多个中支持微移动性。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个移动性感知路由器执行所述移动性操作，所述移动性操作执行与所述移动节点的所述层3地址有关的位置更新过程。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述移动性操作包括：
隧道管理操作，该隧道管理操作被设置成建立、关停以及在需要时重新路由所述隧道；
移动路由操作，该移动路由操作被设置成，跟踪所述移动节点的实际接合点，和将通信业务路由至所述移动节点的正确位置；
地址配置操作，该地址配置操作被设置成，当移动节点连接至或重新连接至所述无线接入网络时，向所述移动节点提供层3地址；
切换助手操作，该切换助手操作被设置成便于进行切换处理。
8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：保持指向移动节点的路由，和将通信业务定向至特定移动节点，而非沿所述树状拓扑的多个区段复制所述通信业务。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动性感知路由器包括：所述入口移动性感知路由器、一个或更多个分支移动性感知路由器、以及一个或更多个出口移动性感知路由器，隧道区段存在于每个移动性感知路由器之间，所述入口移动性感知路由器连接到主干网络，出口移动性感知路由器连接到所述无线接入网络的所述接入点，所述接入点服务于一个或更多个移动节点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，配置多个点对多点隧道，各点对多点隧道都根源于一入口移动性感知路由器，并且还包括彼此协作以确定怎样将通信业务定向至所述移动节点的多个入口移动性感知路由器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个入口移动性感知路由器包括第一入口移动性感知路由器和第二入口移动性感知路由器，该第一入口移动性感知路由器用于安装指向所述移动节点的路由，并且其中，该方法还包括以下步骤：所述第一入口移动性感知路由器向所述第二入口移动性感知路由器发送消息，以指令所述第二入口移动性感知路由器将所述第二入口移动性感知路由器所接收到的、但定向至所述移动节点的通信业务重新定向至所述第一入口移动性感知路由器。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个入口移动性感知路由器中的至少一个入口移动性感知路由器被设置成，使隧道根源于所述多个入口移动性感知路由器中的其它入口移动性感知路由器，并且其中，所述方法还包括以下步骤：当所述多个入口移动性感知路由器中的 所述至少一个入口移动性感知路由器没有对所述移动节点提供服务，但接收到针对所述移动节点的通信业务时，所述多个入口移动性感知路由器中的所述至少一个入口移动性感知路由器向所述多个入口移动性感知路由器中的其它入口移动性感知路由器多播所述通信业务。
13.一种在电信***中操作的设备，所述电信***包括用于连接无线接入网络和主干网络的传输网络，所述设备包括：
用于通过所述传输网络提供覆盖移动网络(40)的装置，所述覆盖移动网络包括具有以树状拓扑形成的隧道区段的点对多点隧道，所述点对多点隧道连接移动性感知路由器，所述移动性感知路由器位于所述主干网络与所述无线接入网络的一个或更多个接入点之间的传输网络中；
用于使用所述传输网络的移动性感知路由器作为所述树状拓扑的节点的装置；
用于基于由路由协议分布至所述移动性感知路由器的更新网络拓扑信息，选择所述移动性感知路由器中的至少一个移动性感知路由器，作为用于将通信业务定向至移动节点(30)的入口移动性感知路由器的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，在至少一个移动性感知路由器中存储更新网络拓扑信息。
15.根据权利要求13所述的设备，还包括：用于执行在移动性平面中进行交互的移动性操作以向移动节点提供层3地址的装置。
16.根据权利要求13所述的设备，还包括：用于使用存储在所述至少一个移动性感知路由器中的策略来选择所述树状拓扑中的最顶部锚点的装置。
17.根据权利要求13所述的设备，还包括：用于在因特网协议网络、多协议标签交换网络以及广义多协议标签交换网络中的一个或更多个中支持微移动性的装置。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少一个移动性感知路由器执行所述移动性操作，所述移动性操作执行与所述移动节点的所述层3地址有关的位置更新过程。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述移动性操作包括：
隧道管理操作，被配置为建立、关停以及在需要时重新路由所述点对多点隧道；
移动路由操作，被配置为跟踪所述移动节点的实际接合点，并且将通信业务路由至所述移动节点的正确位置；
地址配置操作，被配置为在移动节点连接至或重新连接至所述无线接入网络时，向所述移动节点提供层3地址；
切换助手操作，被配置为便于进行切换处理。
20.根据权利要求13所述的设备，还包括：用于保持指向移动节点的路由，和将通信业务定向至特定移动节点，而非沿所述树状拓扑的多个区段复制所述通信业务的装置。
21.根据权利要求13所述的设备，其中所述移动性感知路由器包括入口移动性感知路由器、一个或更多个分支移动性感知路由器以及一个或更多个出口移动性感知路由器，隧道区段存在于每个移动性感知路由器之间，所述入口移动性感知路由器连接到主干网络，出口移动性感知路由器连接到所述无线接入网络的所述接入点，所述接入点服务于一个或更多个移动节点。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，配置多个点对多点隧道，所述多个点对多点隧道中的每一个点对多点隧道都根源于入口移动性感知路由器，而且，所述多个入口移动性感知路由器彼此协作，以确定怎样将通信业务定向至所述移动节点。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述多个入口移动性感知路由器包括第一入口移动性感知路由器和第二入口移动性感知路由器，该第一入口移动性感知路由器用于安装指向所述移动节点的路由，并且其中，所述第一入口移动性感知路由器向所述第二入口移动性感知路由器发送消息，以指令所述第二入口移动性感知路由器将所述第二入口移动性感知路由器所接收到的、但定向至所述移动节点的通信业务重新定向至所述第一入口移动性感知路由器。
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