DE60211657T2 - System und verfahren für ein mobilitätsverwaltungsprotokoll mit geringem zusatzaufwand in einer internet protokollschicht - Google Patents

System und verfahren für ein mobilitätsverwaltungsprotokoll mit geringem zusatzaufwand in einer internet protokollschicht Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und Verfahren der mobilen Internetkommunikation, das zu einer hohen Datenübertragungsrate fähig ist, die auch viele unterschiedliche Typen von Verkehrsströmen unterstützen, wobei es sich dabei sowohl um Echtzeit- als auch um Nichtechtzeitdienste handelt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Verwalten der Mobilität eines mobilen Knotens (Mobile Node/MN) innerhalb einer Vielzahl administrativer Gebiete. In einer Ausführungsform verwenden die vielen administrativen Gebiete zur Netzwerkadressübersetzung befähigte Router (Network Address Translation enabled Routers/NATs) für die Internetkommunikation.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In einem mobilen Netzwerk ist jeder mobile Knoten (Mobile Node/MN) in Kommunikation mit einem einzigen Zugangspunkt (Access Point/AP) und empfängt eine Kommunikation über einen Zugangsrouter (Access Router/AR), der dem AP zugeordnet ist. In dieser Situation besteht ein einziger Anbindungspunkt des MN an das Internet. Herkömmlicherweise verwenden Mobilitätsverwaltungsverfahren eine mit zwei Ebenen arbeitende hierarchische Herangehensweise an mobile Internet-Protokolle (IPs). Wenn sich ein MN von seinem Heimat-AP entfernt hat, empfängt der Heimat-AR eine Kommunikation und verpackt sie neu in einem Datagramm von einem Quellknoten, der üblicherweise als ein korrespondierender Knoten (Corresponding Node/CN) bezeichnet wird, indem an das empfangene Datagramm eine neue Kopfzeile hinzugefügt wird, um die CN-Kommunikation umzuleiten und an die aktuelle IP-Adresse des MNs zu "tunneln". Das neu verpackte Datagramm kapselt das ursprüngliche CN-Datagramm in seinem Datenteil ein, was üblicherweise als eine Internetprotokoll-in-Internetprotokoll-Einkapselung (IP-in-IP) bezeichnet wird.
  • Netzwerkadressenübersetzungsbefähigte Router (Network Address Translation enabled Routers/NATs) können zur Anbindung privater Netzwerke an das Internet verwendet werden. Wie in 7 gezeigt, werden herkömmliche Internetkommunikationen durchgeführt, indem 48-Bit-Bindungen zwischen NATs hergestellt werden, die Knoten identifizieren, die miteinander kommunizieren. Der Adressraum wird durch die Internet Address Numbers Authority (IANA) in eine Menge registrierter globaler 24-Bit-Adressen und eine Menge unregistrierter lokaler 24-Bit-Adressen aufgeteilt. Private Netzwerke können aus dem unregistrierten Adressraum eine beliebige Adresse verwenden. Die öffentlichen bzw. globalen Adressen sind registriert, und jedem NAT ist eine Adresse aus diesem Pool zugewiesen.
  • EP 1 001 241 A1 beschreibt einen drahtlosen Zugriff auf paketbasierte Netzwerke. Domänen werden so definiert, dass sie ein Unternetz beinhalten, das mehrere Basisstationen und Router enthält. Basisstationen werden von mobilen Geräten verwendet, um eine Anbindung zum verdrahteten Teil eines paketbasierten Netzwerks, wie zum Beispiel das Internet, zu schaffen und über dieses mit einem korrespondierenden Knoten Pakete auszutauschen. Eine lokale Mobilität zwischen Domänenbasisstationen wird dadurch vorgesehen, dass Routingtabelleneinträge bei Domänenroutern und Basisstationen zum Weiterleiten von Paketen mit der Adresse eines mobilen Gerätes als eine Zieladresse zum mobilen Gerät enthalten und aktualisiert werden. Pakete werden unabhängig von der Domänenbasisstation, an welcher das mobile Gerät angebunden ist, geliefert. Wenn ein mobiles Gerät an eine Basisstation angebunden ist, die in einer fremden Domäne enthalten ist, wird eine Weiterleitungsadresse zugewiesen, und die Pakete werden zur Auslieferung der Pakete an das mobile Gerät getunnelt. Pro mobilem Gerät und pro fremder Domäne ist nur eine Weiterleitungsadresse erforderlich. Die zur Paketauslieferung verwendeten Routingtabelleneinträge werden lediglich auf der Grundlage des lokalen Unternetzes innerhalb der Domänen aktualisiert, ob es sich dabei um eine Heimatdomäne oder um eine fremde Domäne handelt, wobei für den Heimatagenten und den korrespondierenden Knoten Weiterreichungen zwischen Basisstationen im Wesentlichen transparent gemacht werden.
  • US 6,058,431 bezieht sich auf ein Verfahren der Netzwerkadressübersetzung als ein externer Dienst im Zugangsserver eines Dienstanbieters. Bei dem Verfahren wird ein Datagramm vom Internet empfangen, dessen Ziel eine global eindeutige Internetprotokolladresse (IP-Adresse) ist, wodurch die global eindeutige IP-Adresse auf eine lokal bedeutsame IP-Adresse abgebildet wird und das Datagramm an einen in einem Stumpfnetzwerk angeordneten Stumpfrouter (Stub Router) geleitet wird. Bei dem Verfahren wird ferner ein zweites Datagramm von dem Stub Router empfangen, dessen Quelle eine lokal bedeutsame IP-Adresse ist, wobei die lokal bedeutsame IP-Adresse auf eine global eindeutige IP-Adresse abgebildet und dann das zweite Datagramm an das Internet geleitet wird.
  • Der Erfinder hat erkannt, dass es wünschenswert wäre, die herkömmlichen Netzwerkadressübersetzungsfunktionen derartig zu verändern, dass auch Fälle gehandhabt werden können, bei denen mobile Knoten (MNs) innerhalb ihrer eigenen privaten Netzwerke wandern können und bei denen MNs von einem privaten Netzwerk in ein anderes wandern können.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein neuartiges System und Verfahren gerichtet, das eine Mobilitätsverwaltung mit einem optimalen Routing zur Verwendung über eine mobile Luftschnittstelle kombiniert.
  • Ein Netzwerksystem zur Unterstützung der mobilen Internetkommunikation umfasst mehrere Router und mehrere mobile Knoten (Mobile Nodes/MNs). Jeder Router hat eine eindeutige Kommunikationsadresse. Jeder MN ist zu mehreren Standorten beweglich, um über unterschiedliche Router an verschiedenen Standorten mit dem Internet zu kommunizieren. Jedem MN ist ein Heimat-Router zugeordnet.
  • Jeder Router hat eine zugeordnete Mobilknoten-Standortliste (Mobile Node Location List), die jeden MN identifiziert, für den der Router der Heimat-Router ist, sowie die Kommunikationsadresse eines Routers, die einem aktuellen Standort des jeweiligen derartigen MN entspricht. Jeder MN ist von einem alten Standort, bei dem der MN über einen Router mit dem Internet kommuniziert, an einen anderen Standort verlegbar, bei dem der MN über einen anderen Router mit dem Internet kommuniziert.
  • Die Kommunikation am aktuellen Standort über den anderen Router wird dadurch hergestellt, dass an den Heimat-Router des MN die Kommunikationsadresse des anderen Routers als die Kommunikationsadresse weitergeleitet wird, die dem aktuellen Standort des MN entspricht.
  • Demnach wird eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (Corresponding Node/CN) an einen ausgewählten MN dadurch an den ausgewählten MN weitergeleitet, dass auf die Mobilknotenstandortliste des Heimatrouters des ausgewählten MNs zugegriffen wird, um die Kommunikationsadresse festzustellen, die dem aktuellen Standort des ausgewählten MNs entspricht, und die Datenkommunikation an diese festgestellte Kommunikationsadresse gerichtet wird.
  • In einer Ausführungsform enthält das Netzwerk mehrere Zugriffsrouter (Access Router/AR) als die Router. Jeder AR hat eine eindeutige Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse) und einen geografischen Adressbereich, in dem die ARs Daten an die MNs weiterleiten. Jeder MN ist einem Heimat-AR zugeordnet, und jeder AR hat als seine Mobilknoten-Standortliste eine zugeordnete Knotenstandorttabelle (Node Location Table/NLT). Die NLT identifiziert jeden MN, für den der AR der Heimat-AR ist, sowie die IP-Adresse eines aktuellen Standorts eines jeden derartigen MN.
  • Jeder MN ist außerhalb des Zugriffsbereichs seines Heimat-AR an einen Standort innerhalb des Zugriffsbereichs eines beliebigen ausgewählten der anderen ARs beweglich, um über den ausgewählten AR Daten zu empfangen. Hierzu teilt der MN seinem Heimat-AR die IP-Adresse des ausgewählten AR als seinen aktuellen Standort mit. Auf diese Weise wird eine Datenkommunikation von einem anderen Knoten, der üblicherweise als ein korrespondierender Knoten (Corresponding Node/CN) bezeichnet wird, an einen ausgewählten MN dadurch an den ausgewählten MN weitergeleitet, dass eine Anfrage an die IP-Adresse des Heimat-AR des ausgewählten MN gerichtet wird, die IP-Adresse des aktuellen Standorts des ausgewählten MN von der NLT des Heimat-AR des ausgewählten MN empfangen wird und die Datenkommunikation an die empfangene IP-Adresse gerichtet wird.
  • Vorzugsweise enthält das Netzwerksystem mehrere Zugriffspunkte (Access Point/APs). Mindestens ein AP ist jedem AR zugeordnet, so dass die MNs mit den ARs über die APs kommunizieren. Jeder AP hat einen Zugriffsbereich, in dem der AP Daten an die MNs weiterleitet. Die Zugriffsbereiche der APs, die einem bestimmten AR zugeordnet sind, definieren kollektiv den Zugriffsbereich dieses AR.
  • Vorzugsweise enthält das Netzwerksystem auch mehrere Zugriffsnetzwerk-Gateways (Access Network Gateways/ANGs). Mindestens ein AR ist jedem ANG zugeordnet, und jeder ANG ist an das Internet angeschlossen.
  • Es ist ein neuartiges Verfahren der Kommunikation zwischen einem korrespondierendem Knoten (Corresponding Node/CN) und einem mobilen Knoten (Mobile Node/MN) über das Internet unter der Verwendung standardmäßig formatierter Datagramme vorgesehen. Allgemein handelt es sich beim Standardformat für Internetdatagramme um Datagramme, die einen Kopfteil und einen Datenteil haben, wobei der Kopfteil eine Quell-Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse), eine Ziel-IP-Adresse und einen Protokolltyp enthält. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kommuniziert der CN über einen AR, der eine erste IP-Adresse hat, mit dem Internet, ist der MN einem Heim-AR zugeordnet, der eine zweite IP-Adresse hat, und ist der MN über einen AR, der eine dritte IP-Adresse hat, in Kommunikation mit dem Internet. Die zweite und die dritte Adresse sind gleich, wenn der MN über seinen Heimat-AR kommuniziert.
  • Der CN sendet ein erstes Datagramm, das die erste IP-Adresse als die Kopf-Quell-IP-Adresse, die zweite IP-Adresse als die Kopfzieladresse, ein Internetsteuernachrichtenprotokoll (Internet Control Message Protocol/ICMP) als den Kopfprotokolltyp identifiziert, und eine Anfrage nach dem Standort des MN ist im Datenteil des ersten Datagramms enthalten. Der Heimat-AR empfängt das erste Datagramm von dem CN und antwortet mit einem zweiten Datagramm, bei dem die zweite IP-Adresse die Kopfquell-IP-Adresse, die erste IP-Adresse die Kopfziel-IP-Adresse, ein ICMP der Kopfprotokolltyp ist und eine Anfrageantwort, welche die dritte IP-Adresse enthält, im Datenteil des zweiten Datagramms enthalten ist. Der CN empfängt das zweite Datagramm und sendet mindestens ein drittes Datagramm, das die erste IP-Adresse als die Kopfquell-IP-Adresse, die dritte IP-Adresse als die Kopfziel-IP-Adresse und ein Datennachrichtenprotokoll als den Kopfprotokolltyp hat, und enthält eine Identifikation des MN und die Kommunikationsdaten für den MN im Datenteil des dritten Datagramms. Der MN empfängt die im dritten Datagramm enthaltenen Kommunikationsdaten über den AR, mit dem der MN in Kommunikation ist.
  • Vorzugsweise unterhält der Heimat-AR eine Knotenstandorttabelle (Node Location Table/NLT), die jeden MN identifiziert, für den der AR der Heimat-AR ist, sowie die IP-Adresse eines aktuellen Standorts eines jeden derartigen MN angibt. Der Heimat-AR erzeugt entsprechend den Datenteil des zweiten Datagramms durch Bezugnahme auf die Knotenstandorttabelle (NLT).
  • Das Verfahren enthält auch vorzugsweise den Schritt, dass der MN ein Standardformatdatagramm sendet, wenn der MN über einen AR mit dem Internet kommuniziert, der nicht der Heimat-AR ist. Das MN-Datagramm enthält die dritte IP-Adresse als die Kopfquell-IP-Adresse, die zweite IP-Adresse als die Kopfziel-IP-Adresse, ein Benutzerdatenprotokoll (User Data Protocol/UDP) als das Kopfprotokoll und enthält eine Identifikation des Heimat-AR sowie die dritte IP-Adresse im Datenteil des MN-Datagramms. Der Heimat-AR empfängt das MN-Datagramm und verwendet dessen Datenteil zum Aktualisieren der dem Heimat-AR zugeordneten NLT.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist jeder Router ein Network Address Translation Router (NAT). Das System umfasst dann vorzugsweise mehrere Netzwerke, wobei jedes Netzwerk einen anderen der NATs mit einer eindeutigen globalen Adresse, mindestens einen dem NAT zugeordneten Host und mindestens einen mobilen Knoten (Mobile Node/MN) enthält. Die mobilen Knoten (MNs) kommunizieren innerhalb des Systems über die Hosts.
  • Jeder Host ist einem NAT zugeordnet und hat einen Dienstbereich, in dem er Daten an die MNs weiterleiten kann. Jeder MN hat einen Heimat-Host innerhalb eines Heimatnetzwerks, das eine lokale Standardadresse definiert, die mit der globalen Adresse des NAT des Heimatnetzwerks gepaart ist, um eine Standardbindung des MN zu definieren.
  • Die Erfindung sieht für den NAT eines jeden Netzwerks eine zugeordnete Mobil-Heimat-Datenbank (Mobile Home Database/MHD) als die Mobilknoten-Standortliste vor, die jeden MN identifiziert, der das Netzwerk als sein Heimatnetzwerk hat, mit a) einer lokalen Adresse einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host innerhalb des Netzwerks oder b) einer Bindung, die durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MNs zu einem Host innerhalb eines anderen Netzwerks definiert, und die globale Adresse des NAT des anderen Netzwerks angibt. Jede MHD eines NAT eines Netzwerks identifiziert ebenfalls jeden besuchenden MN, d.h. einen MN, der aktuell einem Host zugeordnet ist, der dem NAT zugehört, jedoch ein anderes Heimatnetzwerk hat, mit einer lokalen Adresse der aktuellen Hostzuordnung des MN.
  • Jeder MN kann von einem Standort, bei dem der MN Daten über einen ersten zugeordneten Host innerhalb eines ersten Netzwerks, das einen ersten NAT aufweist, kommuniziert, an einen Standort innerhalb des Dienstbereichs eines zweiten Hosts innerhalb des ersten Netzwerks verlegt werden, um über den zweiten Host Daten zu kommunizieren. Die MN-Kommunikation über den zweiten Host wird dadurch ermöglicht, dass der MHD des ersten NAT eine lokale Adresse mitgeteilt wird, die die Zuordnung des MN zu dem zweiten Host reflektiert.
  • Jeder MN kann auch von einem Standort, bei dem der MN über den ersten zugeordneten Host innerhalb des ersten Netzwerks Daten kommuniziert, an einen Standort innerhalb des Zugriffsbereichs eines dritten Hosts innerhalb eines anderen zweiten Netzwerks verlegt werden, das einen zweiten NAT hat, um über den dritten Host Daten zu kommunizieren. Die MN-Kommunikation über den dritten Host wird dadurch ermöglicht, dass der MHD des zweiten NAT eine lokale Adresse mitgeteilt wird, welche die Zuordnung des MN zum dritten Host reflektiert. Wenn das zweite Netzwerk nicht das Heimatnetzwerk des MN ist, teilt der MN der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN auch eine Bindung mit, die eine neue lokale Adresse, welche die Zuordnung des MN zum dritten Host reflektiert, sowie die globale Adresse des zweiten NAT enthält.
  • Das System ermöglicht auch, dass eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (Corresponding Node/CN) an einen ausgewählten MN dem ausgewählten MN dadurch mitgeteilt wird, dass eine Bindung auf der Grundlage der Standardbindung des MN oder der in der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN reflektierten Bindung hergestellt wird. Der NAT, mit dem die Bindung hergestellt wird, leitet die Kommunikation an die lokale Adresse, die in ihrer MHD für den MN angegeben ist.
  • Ein bevorzugtes System enthält mindestens ein Netzwerk, das mehreren Hosts und mindestens einem Host, welcher für mehrere MNs der Heimathost ist, zugeordnet ist. Knoten, die nicht mobil sind, können ebenfalls den Hosts innerhalb des Systems zugeordnet sein. Diese Knoten können in der MHD des Netzwerks des Hosts identifiziert sein, oder der NAT des Netzwerks kann so konfiguriert sein, dass er für an nicht mobile Knoten gerichtete Kommunikationen die MHD umgeht.
  • Vorzugsweise identifiziert die MHD des NAT eines jeden Netzwerks lokale und globale 24-Bit-Adressen und ein Standortfeld. Jeder MN, der das Netzwerk als sein Heimatnetzwerk hat, wird in der MHD des NAT identifiziert mit a) einer lokalen Adresse einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host innerhalb des Netzwerks, eine globale Adresse "0" sowie einen Heimatflag im Standortfeld oder b) einer Bindung, die durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host in einem anderen Netzwerk und eine globale Adresse des NAT des anderen Netzwerks definiert ist, sowie einen Entfernt-Flag im Standortfeld. Jeder Besucher-MN wird vorzugsweise in der MHD des NAT des besuchten Netzwerks mit einer lokalen Adresse der aktuellen Hostzuordnung des MN, einer globalen Adresse "0" und einem Heimat-Flag im Standortfeld identifiziert. Es wird zwischen einem Quell-/korrespondierenden Knoten (CN) und einem MN eine Bindung auf der Grundlage der Bindung hergestellt, die in der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN reflektiert ist, wenn das entsprechende Standortfeld einen Entferntflag hat.
  • Die vorliegende Erfindung kann dazu verwendet werden, eine Internetarchitektur zu implementieren, die aus einer großen Anzahl privater Netzwerke besteht, die einzeln über NATs an den Internet Backbone angebunden sind. Hosts innerhalb dieser selben privaten Netzwerke können miteinander und auch mit externen Hosts über den Internet Backbone kommunizieren. Die Router in jedem privaten Netzwerk unterhalten ihre eigenen lokalen Routen, und Router im Backbone unterhalten ihre eigenen externen Routen. Insbesondere haben die Router innerhalb einer bestimmten Domäne keine Kenntnis von Routen außerhalb dieser Domäne. In gleicher Weise haben auch die (öffentlichen) Backbone-Router keine Kenntnis von den Routen lokaler Adressen.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile des Systems und Verfahrens werden dem Fachmann auf diesem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
  • 1 ist ein schematischer Schaltplan einer Architektur und Topologie eines mit dem Internet verbundenen mobilen Netzwerks.
  • 2 veranschaulicht eine Knotenstandorttabelle für einen Zugriffsrouter gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Internetdatagramms.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die ein Format für ein Internetsteuerungsnachrichtenprotokoll (Internet Control Message Protocol/ICMP) gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Benutzerdatenprotokoll-Nachrichtenformat (User Data Protocol/UDP) gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Schaltplan einer Architektur und Topologie eines mit dem Internet verbundenen mobilen Netzwerks, das auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung anwendbar ist.
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Internetkommunikationsbindung.
  • 8 veranschaulicht einen Teil einer Mobil-Heimat-Datenbank (Mobile-Home-Database/MHD) eines der Netzwerkadressenübersetzungsrouter (Network Address Translation Router/NATs) die in 6 gezeigt sind, gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
  • 9 veranschaulicht einen Teil einer Mobil-Heimat-Datenbank (Mobile-Home Datebase/MHD) eines der in 6 gezeigten Netzwerkadressübersetzungsrouter (Network Adress Translation Routers/NATs) gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
  • Tabelle der Abkürzungen
  • Hierin werden die folgenden Akronyme verwendet:
    • ANG
    Access Network Gateway/Zugriffsnetzwerk-Gateway
    AP
    Access Point/Zugriffspunkt
    AR
    Access Router/Zugriffsrouter
    BER
    Bit-Error Rate/Bitfehlerrate
    CN
    Corresponding Node/Korrespondierender Knoten
    COA
    Care of Address/Weiterleitungsadresse
    DNS
    Domain Name Server/Domänennamenserver
    FN
    Foreign Network/Fremdes Netzwerk
    HA
    Home Address/Heimatadresse
    HNI
    Home Network Identifier/Heimatnetzwerkidentifizierung
    IANA
    Internet Adress Numbers Authority
    ICMP
    Internet Control Message Protocol/Internetsteuerungsnachrichtenprotokoll
    IETF
    Internet Engineering Task Forces
    IP
    Internet Protocol
    IP
    in IP Internet Protocol-In-Internet Protocol
    MCN
    Mobile Communication Network/Mobiles Kommunikationsnetz
    MHD
    Mobile-Home Database/Mobil-Heimat-Datenbank
    MN
    Mobile Node/Mobiler Knoten
    NAT
    Network Address Translation Router/Netzwerkadressübersetzungsrouter
    NDP
    Neighborhood Discovery Protocol/Nachbarschaftsentdeckungsprotokoll
    NLT
    Node Location Table/Knotenstandorttabelle OSPF Open Shortest Path First
    QoS
    Quality of Service/Dienstgüte
    TCP/IP
    Transmission Control Protocol/Internet Protocol
    UDP
    User Datagramm Protocol/Benutzerdatenprotokoll
    VA
    Visiting Address/Besucheradresse
    3GPP
    Third Generation Partnership Project
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
  • Die vorliegende Erfindung bietet Verbesserungen gegenüber bestehenden Mobilitätsverwaltungsprotokollen, insbesondere aktuellen 3GPP Mobile IP. Durch die vorliegende Erfindung erübrigt sich die Notwendigkeit nach einer IP-in-IP Einkapselung von einem CN an einen MN, während die Identität des ursprünglichen CN im IP-Datagramm enthalten ist, wird das Routing vom Sender zu Empfänger unter der Verwendung von OSPF optimiert, d.h. es besteht keine Notwendigkeit, über den Home-AR zu tunneln, wie bei Mobile IP. Auch wenn die vorliegende Erfindung sowohl auf drahtlose als auch auf verdrahtete Netzwerke anwendbar ist, so macht doch die Verringerung des Zusatzaufwands die Erfindung für eine drahtlose Kommunikation über die Luftschnittstelle in 3GPP Mobile IP Netzwerken besonders geeignet.
  • Anhand von 1 ist die Architektur und Topologie eines typischen mobilen Kommunikationsnetzes (Mobile Communication Network/MCN) gezeigt. Die gezeigten Elemente sind mit der folgenden Terminologie und den folgenden Definitionen zu lesen. Ein mobiler Knoten (Mobile Node/MN) bedeutet ein mobiles IP-Endgerät, das dazu befähigt ist, seinen Anbindungspunkt an das Internet zu wechseln. Der Zugriffspunkt (Access Point/AP) ist ein Zugangspunkt, der eine verdrahtete oder drahtlose Luftschnittstellenverbindung für die MNs bereithält. Die Erfindung in ihrer Anwendung auf die Vereinfachung einer Weiterreichung einer kontinuierlichen Kommunikation würde typischerweise nur im Zusammenhang mit drahtlosen MN-Schnittstellen verwendet. Der Zugriffsrouter (Access Router/AR) ist ein IP- Router, der mit einem oder mehreren APs verbunden ist. Jeder AR repräsentiert eine einzige IP-Adresse. Ein Zugriffsnetzwerk Gateway (Access Network Gateway/ANG) ist ein IP-Gateway, der die Unternetzwerke an den Internet Backbone anbindet. Eine Kombination mit demselben ANG verbundener ARs gehört zum selben Unternetzwerk. Umgekehrt gehören mit anderen ANGs verbundene ARs zu anderen Unternetzwerken.
  • Jeder MN ist im Voraus einem einzigen Unternetzwerk zugewiesen, der als sein "Heimatnetzwerk" bezeichnet wird. Jedes Heimatnetzwerk wird durch eine Identifikation identifiziert, die als die Heimatnetzwerkidentifikation (Home Network Identifier/HNI) bezeichnet wird. Innerhalb seines Heimatnetzwerks ist der MN mit einem Zugriffspunkt verbunden, der als "Heimat-AP" bezeichnet wird, der seinerseits mit einem Router verbunden ist, der als "Heimat-AR" bezeichnet wird. Jeder AR hat eine eindeutige IP-Adresse, so dass die Verbindung zwischen einem MN und seinem Heimat-AR einen einzigen Anbindungspunkt an das Internet repräsentiert. Jedem MN im Netzwerk ist ein fester Wert zugewiesen, der als sein Hostname bezeichnet wird, der allgemein aber auch als Knotennamen bezeichnet wird. Der MN-Hostname ändert sich nicht, wenn sich der MN im MCN bewegt. Insbesondere, immer dann, wenn ein MN, der mit dem AR verbunden ist, einen Internet-Domänen-Netzwerkserver (Internet Domain Network Server/DNS) mit einem <HNI, Hostnamen>-Paar eines spezifischen MN abfragt, gibt der DNS die IP-Adresse des Heimat-AR des spezifischen MN zurück.
  • Es ist wohl bekannt, TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)-Datenpakete zu senden, um die Übertragung von Daten von einem Quellknoten an einen Zielknoten zu bewerkstelligen. Eine Bestimmungs-IP-Adresse im IP-Kopf wird verwendet, um das Paket an den Ziel-AR zu leiten. Der AR sendet dann das Datenpaket an alle mit ihm verbundenen APs. Das TCP-"Bestimmungsportnummern"-Feld enthält den Hostnamen des Ziel-MN. Jeder AP registriert die Hostenamen der MNs, die aktuell mit ihm verbunden sind. Wenn ein AP ein Paket empfängt, dessen Portnummer (Hostnamen) mit einem seiner registrierten Hostnamen übereinstimmt, wird das Paket über die Schnittstelle an diesen MN übertragen. Anderenfalls wird das Paket verworfen.
  • 1 veranschaulicht schematisch zwei Unternetzwerke 10, 20, die jeweils über ihren eigenen ANG mit dem Internet kommunizieren. Das erste Unternetzwerk 10 enthält die ARs AR0 und AR1. Der Router AR0 ist den Zugriffspunkten AP0,0 und AP0,1 zugeordnet. Ein mobiler Knoten MN0,0 ist dem AP0,0 als sein Heimat-AP und dem AR0 als sein Heimat-AR zugeordnet. Ein mobiler Knoten MN0,1 ist dem AP0,1 als seinem Heimat-AP und AR0 als seinem Heimat-AR zugeordnet. Der zweite Zugriffsrouter AR1 des Unternetzwerks 10 ist dem Zugriffspunkt AP1,0 zugeordnet. Die mobilen Knoten MN1,0 und MN1,1 haben AP1,0 als ihren Heimat-AP und AR1 als ihren Heimat-AR.
  • Das zweite Unternetzwerk 20 enthält den Zugriffsrouter AR; und den zugeordneten Zugriffsrouter APi,0. Die mobilen Knoten MNi,0 bis MNi,k sind dem Zugriffspunkt APi,0 als ihrem Heimat-AP und dem Zugriffsrouter ARi als ihrem Heimat-AR zugeordnet. Der Einfachheit halber sind nur die mobilen Knoten MNi,0, MNi,1 und MNi,k gezeigt. Der mobile Knoten MNi,k ist so gezeigt, dass er über das erste Unternetzwerk 10 durch den Zugriffspunkt AP1,0 und den Zugriffsrouter AR1 mit dem Internet in Kommunikation ist.
  • Das Mobilitätsverwaltungsprotokoll der vorliegenden Erfindung ist dafür ausgelegt, dass mobile Knoten sich in einem mobilen Kernnetzwerk (Mobile Core Network) bewegen. Dieses Protokoll ist für MNs geeignet, die sich innerhalb eines einzigen Unternetzwerks oder über mehrere Unternetzwerke hinweg bewegen. Gemäß dem Protokoll der vorliegenden Erfindung wird der Quelle der neue Standort des Ziels jedes Mal dann mitgeteilt, wenn sich das Ziel zu einem neuen AR bewegt. Wenn sich der MN zu einem neuen AP bewegt, jedoch immer noch mit demselben AR verbunden ist, so bedeutet dies, dass sich die dem MN zugeordnete IP-Adresse nicht geändert hat. Wenn umgekehrt ein MN mit einem anderen AR verbunden wird, wird die IP-Adresse geändert, um eine neue Route anzuzeigen. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der mobile Knoten MNi,k von seinem Heimat-Unternetzwerk 20 entfernt ist und über die Adresse des Routers AR1, und nicht die Adresse des Routers AR; mit dem Internet in Kommunikation ist.
  • Der mobile Knoten MN0,0 von 1 könnte sich potentiell an einen anderen Standort begeben, um statt über seinen Heimatzugriffspunkt AP0,0 über den Zugriffspunkt AP0,1 zu kommunizieren. In diesem Fall würde MN0,0 über seinen Heinmatzugriffsrouter AR0 in Kommunikation mit dem Internet bleiben, so dass sich seine zugeordnete IP-Adresse nicht geändert hätte. Wenn der mobile Knoten MN0,0 jedoch über den Zugriffspunkt AP1,0 auf das Internet zugreift, dann ändert sich seine IP-Adresse zur Adresse des Zugriffsrouters AR1, auch wenn MN0,0 innerhalb seines Heimatunternetzwerks 10 verbleibt.
  • Während des normalen Betriebs können sich die MNs im MCN frei bewegen. Damit die Möglichkeit gegeben ist, zu jeder Zeit einen MN zu lokalisieren, unterhält jeder AR ein Verzeichnis, das als "Knotenstandorttabelle" ("Node Location Table"/NLT) bezeichnet wird. Die NLT enthält eine Auflistung der Knotennamen (Hostnamen) aller MNs, für welche der AR ein Heimat-AR ist, und ihre aktuellen Standorte, wie sie von der IP-Adresse des AR reflektiert werden, über den der MN mit dem Internet in Kommunikation ist. Wenn der MN bei seinem Heimat-AR ist, dann ist die IP-Adresse diejenige seines Heimat-AR. Wenn sich der MN jedoch von seinem Heimat-AR entfernt hat, dann ist die IP-Adresse diejenige eines fremden AR.
  • 2 veranschaulicht eine Knotenstandorttabelle 30, die mit einem Zugriffsrouter ARi des Unternetzwerks 20 verbunden ist und für die in 1 gezeigten MNs Einträge hat. Der aktuelle Standort der mobilen Knoten, die "zuhause" sind, ist die IP-Adresse des ARi. Die Tabelle 30 reflektiert, dass die aktuelle IP-Adresse für MNi,k die IP-Adresse des Routers AR1 des Unternetzwerks 10 ist, was mit dem gezeigten Standort von MNi,k übereinstimmt.
  • Bevor IP-Datagramme an einen Ziel-MN gesendet werden können, muss zwischen dem AR der Quelle oder den korrespondierenden Knoten (Corresponding Node/CN) und dem AR des Ziel-MN eine TCP-Verbindung hergestellt werden. Vor einem derartigen Ereignis stellt der Quell-CN den aktuellen Standort des Ziel-MN fest. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass ein Paar ICMP-Nachrichten (Internet Control Message Protocol) unter der Verwendung von Standardformatdatagrammen zwischen gleichberechtigten Partnern ausgetauscht werden. ICMP ist ein wohlbekanntes Protokoll, das innerhalb des Datenteils der standardmäßig formatierten Internet-Datagramme verwendet wird. ICMPs haben ein TYPE-Feld, bei dem die Typen 20 und 21 bisher nicht benutzt wurden.
  • 3 veranschaulicht ein Standardformat-Datagramm für die Internetkommunikationen. Das Datagramm enthält einen Kopfteil und einen Datenteil. Der Kopfteil enthält ein Quell-IP-Adressfeld, ein Bestimmungs-IP-Adressfeld und ein Protokolltyp-Feld. Der Datenteil entspricht dem Typ des Protokolls, das im Kopf Protokolltyp-Feld angegeben ist.
  • 4 veranschaulicht ein Format eines ICMP, das im Datenteil eines Standardformat-Internetdatagramms mitgeteilt wird. Das ICMP von 4 enthält ein Typenfeld, ein Codefeld, ein Prüfsummenfeld, ein Identifikationsfeld, ein Laufzahlfeld und ein optionales Datenfeld gemäß dem herkömmlichen ICMP-Format. Die ICMPs der vorliegenden Erfindung verwenden vorzugsweise den Typ 20 oder 21 im Typenfeld, wie im Einzelnen unten erläutert ist, könnten jedoch auch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung einen beliebigen bisher undefinierten Typ verwenden.
  • Zum Kommunizieren von Daten von einem CN an einen MN indiziert zuerst der CN in einem DNS unter der Verwendung des Knotennamens des Ziel-MN und ruft die Heimat-IP-Adresse des MN gemäß dem herkömmlichen Protokoll ab. Als Nächstes stellt der CN ein Standardformatdatagramm zusammen, das einen Kopfteil und eine ICMP-Knotenstandort-Abfragenachricht in einen Datenteil enthält. Der CN-Datagrammkopf enthält die IP-Adresse des AR des CN als die Kopf-Quell-IP-Adresse, die Heimat-AR-IP-Adresse des MN als die Kopfbestimmungsadresse und "1", das aktuell für ICMPs als der Kopfprotokolltyp zugewiesen ist. Die ICMP-Knotenstandort-Abfragenachricht ist mit den folgenden Feldeinstellungen vorgesehen:
    • TYP = 20 – Knotenstandortabfrage.
    • IDENTIFIKATION = Knotennamen – Knotennamen des Ziel-MN.
  • Der Rest der Felder wird auf herkömmliche Weise gefüllt, und die resultierende ICMP-Nachricht wird in den Datenteil des CN-IP-Datagrammrahmens eingebracht. Das resultierende IP-Datagramm wird an den Heimat-AR des Ziel-MN gesendet. Beim Empfang wertet der Heimat-AR des Ziel-MN die Prüfsummendaten aus, um einen korrekten Empfang der ICMP-Abfragenachricht vom CN sicherzustellen. Wenn die Prüfsumme keine korrekte ICMP-Nachricht anzeigt, wird keine Reaktion gegeben, und der CN muss seine Anfrage erneut senden. Wenn die ICMP-Nachricht korrekt empfangen wurde, verwendet der Heimat-AR des Ziel-MN die Identifikation des ICMP des CN zum Indizieren in der NLT und zum Abrufen der aktuellen IP-Adresse des Ziel-MN. Der Heimat-AR des Ziel-MN konstruiert dann ein entsprechendes Datagramm, das eine ICMP-Rücknachricht enthält, und sendet es an den CN zurück. Der Kopf des Antwortdatagramms enthält die Heimat-AR-IP-Adresse des Ziel-MN als die Kopf-Quell-IP-Adresse, die IP-Adresse des AR des CN als die Kopf-Bestimmungsadresse und "1", das aktuell für die ICMPs als der Kopfprotokolltyp zugewiesen ist. Die ICMP-Knotenstandort-Anfrage-Antwortnachricht ist mit den folgenden Feldeinstellungen versehen:
    • TYP = 21 – Knotenstandortanfrageantwort.
    • IDENTIFIKATION = Knotennamen von CN.
    • OPTIONALE DATEN = Aktuelle IP-Adresse des Ziel-MN.
    • CODE = 1 oder 13 – "1" zeigt an, dass der MN nicht verfügbar ist, und "13" zeigt an, dass der MN verfügbar ist.
  • Der Rest der Felder wird auf herkömmliche Art und Weise gefüllt, und die resultierende ICMP-Nachricht wird in den Datenteil des Antwortdatagrammrahmens eingebracht. Optional kann der Heimat-AR des MN eine Nachricht an den Ziel-MN an den IP-Standort senden, der in der NLT angegeben ist, um festzustellen, ob der MN aktiv mit dem Internet verbunden ist. Wenn keine Bestätigung dieser Anfrage in einem ausgewählten Wartezeitraum empfangen wird, dann verwendet der Heimat-AR des MN den Code "1" in seiner Antwort an den CN. In diesem Fall könnte der AR auch so konfiguriert sein, dass er den aktuellen Standort des Ziel-MN in der NLT auf den Heimat-AR zurücksetzt.
  • Das resultierende IP-Datagramm wird an den CN gesendet. Beim Empfang wertet der AR des CN die Prüfsummendaten aus, um einen korrekten Empfang der ICMP-Anfrageantwortnachricht sicherzustellen. Wenn die Prüfsumme keine korrekte ICMP-Nachricht anzeigt, wird nichts veranlasst, und der CN muss seine Anfrage erneut senden, da er sonst keine Antwort bekommt. Wenn die ICMP-Nachricht korrekt empfangen wurde, verwendet der AR des CN die Identifikation des ICMP zum Weiterleiten der aktuellen IP-Adresse des Ziel-MN an den CN und der Information, ob der CN verfügbar ist.
  • Nachdem die IP-Adresse bekannt ist, wird zwischen dem Sender-CN und dem Empfänger-MN eine TCP-Verbindung hergestellt und findet die Datenübertragung statt. Angenommen, der MN ist verfügbar, dann konstruiert der CN eines oder mehrere TCP/IP-Datagramme, welche die Daten für den Ziel-MN enthalten und sendet sie direkt an den MN an seiner aktuellen IP-Adresse. Die TCP/IP-Datagramm-Köpfe enthalten die IP-Adresse des AR des CN als die Kopf-Quell-IP-Adresse, die aktuelle AR-IP-Adresse des Ziel-MN als die Kopfbestimmungsadresse und "6", was derzeit für TCP/IP-Daten als der Kopfprotokolltyp zugewiesen ist.
  • Wenn ein Ziel-MN seinen Standort zu einem neuen AP verlegt, während er immer noch mit dem CN kommuniziert, wird eine Weiterreichung ("Hand Off") durchgeführt. Zur Weiterreichung wird dem CN der neue Standort des Ziel-MN mitgeteilt, so dass der Ziel-MN ohne Unterbrechnung weiter Daten empfangen kann. Wenn nach der Verlegung des Standorts ein neuer AP des Ziel-MN mit demselben AR verbunden ist, d.h. die aktuelle IP-Adresse des MN gleich bleibt, dann kann die Verbindung wie normal weitergehen. Wenn andererseits jedoch sich der MN an einen AP mit einem anderen AR bewegt, ändert sich die aktuelle IP-Adresse des MN und muss dem CN die neue IP-Adresse mitgeteilt werden. Nach der Mitteilung verwendet der CN die neue aktuelle IP-Adresse des Ziel-MN als die Kopfbestimmungsadresse in den TCP/IP-Datagrammen.
  • Zum Umleiten des Datenverkehrsstroms sendet der MN eine Benutzerdatenprotokoll-Nachricht (UDP-Nachricht) an jeden CN und den Heimat-AR des MN, welche die neue aktuelle IP-Adresse des Ziel-MN enthält. Wo keine bestehende Kommunikation mit einem CN durchgeführt wird, wird lediglich an den Heimat-AR des MN ein UDP-Nachrichtendatagramm gesendet. Dies geschieht auch bei der erneuten Anbindung des MN, wenn der MN vollständig vom Internet getrennt wird, indem er an eine Position verbracht wird, der außerhalb des Zugriffbereichs aller kompatibler APs liegt, oder indem er einfach ausgeschaltet wird. 5 veranschaulicht das Format einer UDP-Nachricht, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
  • Die UDP-Nachricht enthält ein Quell-Hostnamen-Feld, ein Ziel-Hostnamen-Feld, ein UDP-Nachrichtenfeld und ein Prüfsummenfeld. In der UDP-Nachricht des MN wird der Knotennamen des MN in das Quell-Hostnamen-Feld und der Knotennamen des CN bzw. der Knotennamen des Heimat-AR des MN in das Bestimmungs-Hostnamen-Feld eingesetzt. Die neue aktuelle IP-Adresse des MN wird in das UDP-Nachrichtenfeld der UDP-Nachricht eingesetzt. Die UDP-Nachrichtenlänge ist normalerweise auf 12 Bytes eingestellt, weil sie drei Wörter lang ist.
  • Die UDP-Nachricht ist als der Datenteil eines Standardformatdatagramms, wie es in 3 gezeigt ist, enthalten. Der Datagrammkopf des Ziel-MN enthält die IP-Adresse des AR des CN bzw. die IP-Adresse des Heimat-AR des MN als die Kopf-Bestimmungs-IP-Adresse, und der Protokolltyp ist als "17" angegeben, was aktuell die für UDP-Nachrichten zugewiesene Identifikation ist.
  • Die Kopf-Quell-IP-Adresse des UDP-Nachrichtendatagramms des MN ist dann entweder die "alte" aktuelle MN-IP-Adresse oder die "neue" aktuelle MN-IP-Adresse, je nachdem Typ der Weiterreichung, die implementiert ist. Ein bevorzugtes Verfahren zum Implementieren der Weiterreichung ist der Folgeumschaltkontakt ("Make before Break"), wobei der MN die Adresse des neuen AR, mit dem er kommuniziert, erhält, bevor er die Kommunikation über den bestehenden ("alten") AR abbricht. In einem derartigen Fall ist dann die Datagramm-Kopf-Quell-IP-Adresse des MN die bestehende ("alte") IP-Adresse, wobei die neue Standort-IP-Adresse des MN im UDP-Nachrichtenfeld der UDP-Nachricht im Datagramm des MN gespeichert ist. Anderenfalls wird die UDP-Nachricht mitgeteilt, nachdem die Kommunikation mit dem Ziel-MN über den neuen AR angefangen hat, und das UDP-Nachrichtendatagramm des MN hat dann die Adresse des neuen AR als die Kopf-Quell-IP-Adresse.
  • Damit der Ziel-MN die Adresse des neuen AR erhält, mit dem er kommunizieren wird, sendet der MN eine herkömmliche Nachbarschafts-Entdeckungs-Protokoll-Nachricht (Neighborhood Discovery Protocol/NDP). Die NDP-Nachricht ist ein Standardprotokoll, welches die IP-Adresse des Routers zurückgibt, dem der AP zugeordnet ist, der einen Zugriffsbereich aufweist, in dem sich der Ziel-MN bewegt hat. Dann sendet der MN die UDP-Nachrichtendatagramme, um dem CN und dem Heimat-AR des MN die NDP-Ergebnisse mitzuteilen. Der Heimat-AR aktualisiert seine NLT mit der neuen IP-Adresse, die im UDP-Nachrichtendatagramm des MN empfangen wurde.
  • Wahlweise kann der Heimat-AR eine Bestätigungs-UDP-Nachricht oder eine andere Art Bestätigungsnachricht an den MN senden, um die Aktualisierung der NLT zu bestätigen. Dies ist wichtig, um den Fall zu handhaben, bei dem die Prüfsumme der UDP, die vom Heimat-AR des MN empfangen wurde, fehlerhaft ist. In einem derartigen Fall wird dann die NLT nicht aktualisiert, da der Heimat-AR die Information in der UDP nicht verarbeitet. Eine Bestätigung durch den Heimat-AR an den MN ermöglicht es dem MN, die UDP-Nachricht in Abwesenheit einer Bestätigung innerhalb einer ausgewählten Warteperiode erneut zu senden.
  • In dem Fall, wo sich der Ziel-MN bewegt, während er Daten von einem CN empfängt, sendet der MN die UDP-Nachricht, welche die Ergebnisse des NDP enthält, an den CN. Dann leitet der CN die TCP/IP-Datagramme um, indem er die neue AR-IP-Adresse als die Kopf-Bestimmungs-IP-Adresse in den TCP-IP-Datagrammen verwendet. Für die Datenblöcke, die im Übergangszeitraum übertragen werden, können der MN und der CN kommunizieren, um das letzte TCP-IP-Datagramm zu bestimmen, das der Ziel-MN erfolgreich vom CN empfangen hat, so dass der CN eventuell fehlende, an den Ziel-MN gerichtete TCP-IP-Datagramme an die neue IP-Adresse senden kann. Alternativ hierzu können Vorkehrungen getroffen werden, um Datagramme, die vom Ziel-MN nicht empfangen wurden, vom "alten" AR an den "neuen" AR nachzusenden.
  • Wie in 6 veranschaulicht, ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung implementiert, bei der private Netzwerke 10, 12, 20 über zur Netzwerkadressübersetzung befähigte Router (Network Address Translation enabled Routers/NATs) mit einem externen Internet Backbone verbunden sind. Unter der Verwendung eines derartigen Verfahrens kann eine große Anzahl privater Netzwerke mit dem externen Internet Backbone verbunden werden. Hosts in unterschiedlichen privaten Netzwerken können über den Backbone miteinander kommunizieren, indem sie die von der IANA zugewiesenen NAT-registrierten Adressen verwenden. Hosts innerhalb desselben privaten Netzwerks können unter der Verwendung einer der unregistrierten Adressen miteinander kommunizieren. Auf diese Weise sind die registrierten Adressen global eindeutig, während unregistrierte Adressen lediglich eine lokale Bedeutung haben. Die lokalen Adressen und die globalen Adressen schließen sich gegenseitig aus und sind herkömmlicherweise jeweils 24 Bits lang.
  • Zum Beispiel sind die Netzwerke 40, 42 und 50 über NAT-befähigte Router NAT-A, NAT-B bzw. NAT-N mit dem Internet verbunden. Den Routern NAT-A, NAT-B und NAT-N ist jeweils durch die IANA eine eindeutige globale Adresse zugewiesen. Knoten innerhalb eines jeweiligen privaten Netzwerks 40, 42, 50 werden auf der Grundlage des Hosts, an den der Knoten angeschlossen ist, lokale Adressen zugewiesen. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der Knoten MN0,A0 über den HostA0 an das private Netzwerk 10 angeschlossen ist, so dass die lokale Adresse des Knotens MN0,A0 beim HostA0 ein 24-Bit-Code ist, der diese Verbindung anzeigt. Zur einfacheren Darstellung ist die globale Adresse eines NAT in den 6 und 7 durch den NAT-Namen identifiziert und ist die lokale Adresse, die eine Verbindung zwischen einem bestimmten Knoten MNX und einem HostX anzeigt, als MNX@HostX repräsentiert.
  • Wenn eine Kommunikation und/oder ein Datenpaket von einem Knoten in einem Netzwerk an einen Knoten in einem anderen Netzwerk gesendet werden soll, wird, bevor die Datenübertragung stattfinden kann, eine herkömmliche NAT-Tabelle erstellt. Durch Konvention wird der den Knoten initialisierende Kontakt als ein korrespondierender Knoten (Corresponding Node/CN) bezeichnet. Für eine Knoten-Knoten-Kommunikation besteht die erste Menge von Handlungen darin, eine Bindung durch die NATs für die Netzwerke zu schaffen, an welche die Knoten aktuell angeschlossen sind. Der herkömmliche Vorgang ist beschrieben durch Request for Comments (RFCs) 1631 und 3032 der Internet Engineering Task Forces (IETF). Wenn eine Bindung hergestellt wird, kann ein Internetprotokoll (IP)-Datenpaket vom korrespondierenden Knoten (CN) gesendet werden, welches das globale Internet durchquert und den NAT des empfangenden Knotens auf der Grundlage der hergestellten Bindung erreicht.
  • 7 veranschaulicht das Format der herkömmlichen Bindungstabelle, die zwischen dem CN und dem empfangenden Knoten hergestellt wird. Die Bindungen bestehen aus Kombinationen der globalen und der lokalen Adresse der Knoten. Zum Beispiel kann der Knoten MN0,A0 im Netzwerk 10 als CN mit dem Knoten MN0,B0 im Netzwerk 50 kommunizieren. Für den Knoten MN0,A0 sind die Bindungsdaten die kombinierte globale Adresse NAT-A und die lokale Adresse MN0,A0@HostA0. Für den Knoten MN0,B0 bestehen die Bindungsdaten aus einer Kombination der globalen Adresse NAT-B und der lokalen Adresse MN0,B0@HostB0.
  • Die Prozedur zum Aussenden eines Datenpakets vom Knoten MN0,A0 an den Knoten MN0,B0 ist wie folgt. Das Paket wird mit der globalen Adresse NAT-A als der Quelladresse und der globalen NAT-B als der Zieladresse codiert und von dem Quellknoten MN0,A0 abgesendet. Der empfangende NAT, in diesem Beispiel NAT-B, prüft die Bindung in seiner Tabelle und ruft die lokale Adresse des Hosts des empfangenden Knotens, in diesem Beispiel Host0B, ab. Dann wird das Paket zu diesem Host weitergeleitet, durch den es beim Knoten MN0,B0 empfangen wird. Wo ein Knoten nicht mobil ist, repräsentieren seine Bindungsdaten eine permanente Adresse, an die jeder CN unter den herkömmlichen Bindungssystemen bzw. -protokollen Daten senden kann. Mobile Knoten MN können jedoch ihren Standort ändern, so dass eine einfache Adressierung von Daten an eine früher bekannte Adresse eine Auslieferung nicht sicherstellt, ohne dass es ein System zur Berücksichtigung von Verbindungsveränderungen des MN gibt.
  • Die 8 und 9 veranschaulichen die Architektur, die verwendet wird, um ein Mikromobilitätsprotokoll zwischen den gezeigten privaten Netzwerken zu implementieren. Die Architektur enthält eine Entität, die als Mobil-Heimat-Datenbank (Mobile-Home-Database/MHD) bezeichnet wird, die jedem NAT zugeordnet ist. Dabei handelt es sich um ein großes Verzeichnis, das eng mit dem jeweiligen NAT gekoppelt ist, um die Bewegungen der MNs innerhalb des privaten Netzwerks nachzuverfolgen. Außerdem zeigt es an, wann der MN sich in ein fremdes Netzwerk (Foreign Network/FN) bewegt hat.
  • Die MHD für den jeweiligen NAT enthält vorzugsweise ein Indexfeld für jeden mobilen Knoten, ein Heim/Entfernt-Flag-Feld, das anzeigt, ob ein mobiler Knoten dem NAT zugeordnet ist, eine lokale Adresse oder eine Weiterleitungsadresse (Care of Address/COA)-Feld und ein NAT-Adressfeld. Jeder MN hat einen Heimat-Host in einem Heimatnetzwerk, der eine Heimatadresse (HA) definiert, die zur ständigen lokalen Adresse eines nicht mobilen Knotens dahingehend analog ist, dass es sich dabei um die Adresse handelt, die ein CN zum Kontaktieren des MN verwenden wird. Die Standardbindung für einen MN ist eine Kombination der globalen Adresse des NAT des Heimatnetzwerks des MN und der Heimatadresse des MN. Wenn er zuhause ist, wird die Standardbindung des MN verwendet, um eine NAT/NAT-Verbindung für die CN/MN-Kommunikation herzustellen.
  • Alle MNs, deren Heimathost einem bestimmten NAT, d.h. dem NAT des Heimatnetzwerks, zugeordnet ist, haben in der MHD dieses NAT Dateneinträge. Eine günstige Art und Weise zum Identifizieren der mobilen Knoten besteht darin, ihre Standard- oder Heimatadresse (Home Address/HA) zu verwenden, so dass das Indexfeld einer MHD eines NAT eines Netzwerks vorzugsweise die HAs aller MNs auflistet, deren Heimatnetzwerk dieses Netzwerk ist, um den Dateneintrag für jeden MN zu identifizieren.
  • Das Flagfeld repräsentiert ein logisches Feld, das vorzugsweise einen Wert 0 oder einen Wert 1 annehmen kann, um einen Zuhause- oder Entfernt- Status bezüglich dem Netzwerk zu repräsentieren. Im vorliegenden Beispiel wird 0 dazu verwendet anzuzeigen, dass der MN eine Verbindung mit einem Host im Netzwerk hat, und 1 dazu verwendet anzuzeigen, dass der MN eine Verbindung mit einem anderen Netzwerk hat. Das lokale Adressfeld (COA) wird dazu verwendet anzuzeigen, mit welchem Host der MN aktuell verbunden ist. Wenn der lokale Adressfeldeintrag ein Host ist, der einem fremden Netzwerk zugehört, enthält das globale Adressfeld die globale Adresse des NAT dieses fremden Netzwerks. In diesem Fall wird das Flagfeld auf 1 gesetzt. Wenn das Flagfeld 0 ist, wird der globale Adressflag nicht benötigt, da die relevante globale Adresse diejenige des NAT der MHD ist.
  • Die 8 und 9 veranschaulichen verschiedene Beispieleinträge für die MHDs von NAT-B und NAT-N der Netzwerke 42 bzw. 50 zu einem bestimmten Zeitpunkt, wie in 6 gezeigt.
  • Wenn ein MN mit seinem Heimat-Host in Kommunikation ist, wie bezüglich der mobilen Knoten MN0,B0, MN0,B1 und MN0,NK gezeigt ist, wird das zugehörige Flagfeld auf 0 gesetzt und ist der lokale Feldeintrag bzw. der COA-Feldeintrag derselbe wie die Heimatadresse. Es wird keine NAT-Adressinformation benötigt.
  • Für MNs, die einem Host zugeordnet sind, der nicht der Heimat-Host des MN, sondern ein Host im Heimatnetzwerk des MN ist, hat die MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN Dateneinträge für das Flagfeld von 0 und die lokale Adresse (COA) als die aktuelle Zuordnung des MN mit seinem Nicht-Heimat-Host. Zum Beispiel hat der mobile Knoten MN1,B0 einen Heimathost HostB0, es ist in 1 jedoch gezeigt, dass er mit dem Host HostB1 verbunden ist. Der MN wird im Indexfeld durch seine HA, MN1,B0@HostB0, identifiziert, hat den Wert 0 im Flagfeld und hat MN1,B0@HostB1 als die COA, wie in 8 angegeben. Die NAT-Adressfeldinformation wird nicht benötigt, da die globale Adresse gleich bleibt, weil HostB1 und HostB0 demselben Netzwerk mit der zugehörigen globalen Adresse, nämlich NAT-B, zugeordnet sind.
  • Wenn ein MN von einem Netzwerk mit einem Host eines anderen Netzwerks eine Verbindung aufnimmt, wird der MN im NAT dieses Netzwerks mit einer Besucheradresse registriert. Zum Beispiel hat im Netzwerk 50 der Knoten MNi,Nk als seinen Heimathost den HostNk, wobei das Netzwerk 50 über NAT-N mit dem Internet kommuniziert. In 6 ist dargestellt, dass der Knoten MNi,Nk das Netzwerk 42 in Verbindung mit HostB1 besucht, der NAT-B zugeordnet ist. Demnach wird dem mobilen Knoten MNi,Nk eine Besucheradresse (Visiting Address/VA) zugewiesen, die als MNi,Nk@HostB1 in der MHD des NAT-B mit einem Flagfeld 0 repräsentiert wird, wodurch seine Kommunikation mit dem Internet über NAT-B und eine MNi,Nk@HostB1 lautende lokale Adresse angezeigt wird.
  • Wenn der mobile Knoten, zum Beispiel MNi,Nk, zuerst eine Kommunikation mit dem fremden Netzwerk, zum Beispiel dem Netzwerk 42, einleitet, wird an den NAT seines Heimatnetzwerks, in diesem Fall NAT-N, eine Kommunikation gesendet, um eine effiziente Umleitung von Kommunikationen zu ermöglichen. Die Kommunikation an den NAT des Heimatnetzwerks des MN verändert die MHD-Daten des NAT bezüglich der Auflistung für den MN dadurch, dass das Flagfeld auf 1 gesetzt wird und Bindungsdaten für weitere Internetkommunikationen geliefert werden. Die Bindungsdaten setzen sich aus der zugewiesenen Besucheradresse (Visiting Address/VA) und der globalen Adresse des NAT des Netzwerks zusammen, welches der MN besucht.
  • Für das Beispiel des mobilen Knotens MNi,Nk sind in der MHD des NAT-N in 4 ein Flagwert von 1, eine lokale Adresse von MNi,Nk@HostB1 und eine NAT-Adresse von NAT-B. Ein korrespondierender Knoten, der versucht, mit dem mobilen Knoten MNi,Nk zu kommunizieren, kann dann keine Bindung zu NAT-N herstellen, da der Flag in der MHD des NAT-N auf 1 gesetzt ist. In diesem Fall wird die Bindung mit der Bindung hergestellt, die durch das lokale Adressfeld und das NAT-Adressfeld für den Eintrag von MNi,Nk in der MHD des NAT-N repräsentiert wird. Die Kommunikation wird dann dadurch ausgeführt, dass eine Bindung mit dem fremden NAT, in diesem Beispiel dem NAT-B, hergestellt wird.
  • Solange der besuchende MN keine Zuordnung zu einem Host eines anderen Netzwerks herstellt, behält er vorzugsweise seine Besucheradressen (Visiting Address/VA)-Identifikation in der MHD des NAT, dessen Netzwerk er besucht, wobei diese VA auch in der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des mobilen Knotens reflektiert ist.
  • Wenn der besuchende mobile Knoten innerhalb desselben Netzwerks eine Zuordnung zu einem anderen Host, den er besucht, herstellt, dann behält er dieselbe VA-Identifikation in der MHD des NAT, den er besucht, erhält dann jedoch eine neue lokale Adresse. Diese neue lokale Adresse wird dann im COA-Feld des MHD-Eintrags des besuchenden MN gespeichert, und der NAT des besuchten Netzwerks leitet dann auf der Grundlage dieser COA-Daten Kommunikationen an den MN. In einem derartigen Fall ist keine Veränderung der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN erforderlich. Wenn zum Beispiel MNi,Nk seine Zuordnung zum HostB1 umschaltet und eine Verbindung zu HostB0 aufnimmt, dann wird der COA-Eintrag in der MHD von NAT-B von MNi,Nk@HostB1 in MNi,Nk@HostB0 geändert, und es wird keine Änderung in den Einträgen der MHD von NAT-N vorgenommen.
  • Vorzugsweise bestimmen dann die Hosts periodisch, ob immer noch eine Verbindung zu dem besuchenden MN besteht. Wenn der besuchte Host feststellt, dass der MN seine Verbindung unterbrochen hat und der MN keine Verbindung mit einem anderen Host hergestellt hat, dann kann der besuchte Host dies dem zugeordneten NAT mitteilen, der dann die COA für den Eintrag des besuchenden MN auf einen Datenstatus 0 ändert. Ein Beispiel hierfür ist der Eintrag für den besuchenden Knoten MNh,Pq in 8. Dieser Eintrag zeigt an, dass MNh,Pq mit dem fremden HostB1 verbunden war, jedoch nicht länger mit dem Netzwerk 42 verbunden ist. Auf diese Weise ist keine Verbindung von MNh,Pq mit einem Host in 6 angezeigt. Ein derartiger Eintrag bedeutet dann auch für einen CN, dass der MN keine Verbindung mit einem anderen Host eingerichtet hat, da der CN nur über den VA von MNh,Pq, nämlich MNh,Pq@HostB1, Kontakt mit dem Netzwerk 42 aufnimmt, wenn der MHD-Eintrag des NAT des Heimatnetzwerks von MNh,Pq nicht aktualisiert wurde. Wenn ein CN zu dieser Zeit versucht, mit den besuchenden Knoten zu kommunizieren und vom NAT des Heimathosts des MN an den NAT des besuchten Netzwerks verwiesen wird, wird keine Bindung hergestellt, und die Kommunikation schlägt dann fehl.
  • Wenn ein NAT eines Heimatnetzwerks eines MN eine Kommunikation zum Ändern der Bindungsinformation für den MN von einem fremden NAT zu einem anderen empfängt, sendet er vorzugsweise eine Nachricht an den ersten fremden NAT, in der angegeben ist, dass der MN das Netzwerk dieses NAT nicht länger besucht, so dass der Besuchsknoteneintrag aus der MHD des ersten fremden NAT gelöscht werden kann. Eine derartige Nachricht wird vorzugsweise auch gesendet, wenn ein MN nach einem Besuch anderer Netzwerke zu seinem Heimatnetzwerk zurückkehrt.
  • Der CN braucht dabei niemals den aktuellen Standort des MN zu wissen. Der CN muss lediglich von der statischen Standardbindung, die auf einer Heimatadresse (HA) des MN basiert, sowie von der globalen Adresse des Heimatnetzwerks Kenntnis haben. Diese Anordnung spart die Vielzahl von Registrierungsnachrichten ein, die über das globale Internet versendet werden.
  • Die enge Anbindung der MHDs an die NATs bedeutet, dass ein IP-Datenpaket nicht zuerst zum Heimatnetzwerk zu gelangen braucht. Das Paket kann direkt an ein fremdes Netzwerk getunnelt werden, in dem sich der MN befindet. Hierdurch wird das berüchtigte Dreiecksroutingproblem vermieden.
  • Das Mikromobilitätsprotokoll für über eine Vielzahl fremder Netzwerke (FNs) wandernde (Roaming) MNs startet damit, dass der NAT des CN versucht, eine Bindung mit dem NAT des Heimatnetzwerks des MN einzurichten. Der Vorgang schlägt fehl, wenn das Statusbit in der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN 1 ist. Hierdurch wird angezeigt, dass der MN derzeit nicht in seinem Heimatnetzwerk (HN) ist; er befindet sich in einem FN. Das FN hat dem MN eine VA zugewiesen, die in der MHD des NAT des Heimatnetzwerks des MN zusammen mit der statischen globalen Adresse des FN gespeichert ist. Diese Bindungsdaten werden an den NAT des CN zurückgesendet, und der NAT des CN baut dann eine Bindung mit dem NAT des FN auf. Der Rest des Protokolls geht dann auf die gleiche Weise weiter, als ob der MN mit einem Host in seinem Heimatnetzwerk verbunden wäre.
  • Wenn sich während einer Kommunikation mit einem CN ein MN von einem fremden Netzwerk FN1 zu einem anderen fremden Netzwerk FN2 bewegt, werden die Einträge für den MN in der MHD des FN1 vorzugsweise auf 0, NULL, NULL gesetzt, wenn der MN mit dem FN1 den Kontakt verliert. Wenn der MN sich dann zum anderen FN2 bewegt, kommuniziert er über einen Host, Host2, der dem NAT von FN2, NAT-FN2, zugeordnet ist, mit FN2. Dem MN wird eine MN@Host2 lautende VA zugewiesen, so dass die Einträge für diese VA in der MHD von NAT-FN2 auf 0, MN@Host2, NULL gesetzt werden. Die Bindungsdaten (MN@Host2, NAT-FN2) werden an den NAT des Heimatnetzwerks von MN und den NAT von CN gesendet. Zwischen dem NAT von CN und NAT-FN2 wird eine neue Bindung hergestellt. Der Rest des Protokolls geht dann wie oben beschrieben weiter.
  • Wenn sich ein MN während einer Kommunikation mit einem CN von einem fremden Netzwerk FN1 zurück in sein Heimatnetzwerk HN bewegt, wird der Eintrag für den MN in der MHD des NAT von FN1 vorzugsweise auf 0, NULL, NULL gesetzt, wenn der MN den Kontakt mit FN1 verliert. Wenn sich der MN dann zu seinem HN bewegt, kommuniziert er über einen Host, HostHN, der dem NAT seines HN zugeordnet ist, NAT-HN, mit seinem HN. Hierbei ist zu bemerken, dass HostHN der Heimathost, HostHome, des MN sein kann oder auch nicht. In der MHD des NAT seines HN hat der MN schon einen MN@HostHome lautenden Dateneintrag für seine HA. Der Eintrag wird dann vorzugsweise geändert, um die entsprechenden Datenfelder auf 0, MN@HostHN, NULL zu setzen. Die Bindungsdaten (MN@HostHome, NAT-HN) werden an den NAT des CN gesendet. Zwischen dem NAT des CN und NAT-HN wird eine neue Bindung eingerichtet. Der Rest des Protokolls geht dann wie oben beschrieben weiter.
  • Der NAT des CN in den obigen Fällen wäre normalerweise der NAT des Heimatnetzwerks von CN. Wenn der CN jedoch ein MN ist, der ein FN besucht, dann ist der NAT von CN der NAT des besucht werdenden FN.
  • Andere Variationen und Alternativen, die vom Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend erkannt werden, sollen hier mit eingeschlossen sein.

Claims (15)

  1. Netzwerksystem zum Unterstützen mobiler Internetkommunikation, mit: mehreren Routern, von denen jeder eine eindeutige Kommunikationsadresse hat; mehreren mobilen Knoten (Mobile Nodes/MNs), die zu verschiedenen Standorten hin beweglich sind, um über unterschiedliche Router an unterschiedlichen Standorten mit dem Internet zu kommunizieren; wobei jeder MN einem Heimat-Router zugeordnet ist und einen eindeutigen Host-Namen hat; wobei jeder Router eine zugeordnete Mobile Node Location List hat, die durch seinen eindeutigen Host-Namen jeden MN angibt, für den der Router der Heimat-Router ist, und wobei die Kommunikationsadresse eines Routers einem aktuellen Standort eines jeden derartigen MN entspricht; und wobei jeder MN von einem alten Standort, bei dem der MN über einen Router mit dem Internet kommuniziert, zu einem aktuellen Standort beweglich ist, an dem der MN über einen anderen Router mit dem Internet kommuniziert, indem dem Heimat-Router des MN die Kommunikationsadresse des anderen Routers als die Kommunikationsadresse mitgeteilt wird, die dem aktuellen Standort des MN entspricht, wodurch eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (Corresponding Node/CN) an einen ausgewählten MN dadurch an den ausgewählten MN weitergeleitet wird, dass auf die Mobile Node Location List des Heimat-Routers des ausgewählten MN zugegriffen wird, um die Kommunikationsadresse festzustellen, welche dem aktuellen Standort des ausgewählten MN entspricht, und die Datenkommunikation an diese festgestellte Kommunikationsadresse geleitet wird.
  2. Netzwerksystem nach Anspruch 1, wobei: jeder Router ein Zugriffsrouter (Access Router/AR) ist, der eine eindeutige Internet-Protokoll-Adresse (IP-Adresse) und einen geografischen Zugriffsbereich hat, in welchem die ARs Daten an die MNs weitergeben; jeder MN einem Heimat-AR zugeordnet ist; jeder AR als seine Mobile Node Location List eine zugeordnete Knotenstandorttabelle (Node Location Table/NLT) hat, welche durch seinen eindeutigen Host-Namen jeden MN, für den der AR der Heimat-AR ist, sowie die IP-Adresse eines aktuellen Standorts eines jeden derartigen MN angibt; und jeder MN außerhalb des Zugriffsbereichs seines Heimat-AR zu einem Standort innerhalb eines Zugriffsbereichs eines Ausgewählten der anderen AR beweglich ist, um dadurch Daten über den ausgewählten AR zu empfangen, dass seinem Heimat-AR die IP-Adresse des ausgewählten AR als sein aktueller Standort mitgeteilt wird, wodurch eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (CN) an einen ausgewählten MN dem ausgewählten MN dadurch mitgeteilt wird, dass eine Anfrage an die IP-Adresse des Heimat-AR des ausgewählten MN geleitet wird, die IP-Adresse des aktuellen Standorts des ausgewählten MN von der NLT des Heimat-AR des ausgewählten MN kommend empfangen wird und die Datenkommunikation an die empfangene IP-Adresse geleitet wird.
  3. Netzwerksystem nach Anspruch 2, weiter mit: mehreren Zugriffspunkten (Access Points/AP), wobei einem jeden AR mindestens ein AP zugeordnet ist, so dass die MNs über die APs mit den ARs kommunizieren; und wobei jeder AP einen Zugriffsbereich hat, in dem der AP Daten an MNs weitergibt, wodurch die Zugriffsbereiche der APs, die einem bestimmten AR zugeordnet sind, kollektiv den Zugriffsbereich dieses AR definieren.
  4. Netzwerksystem nach Anspruch 3, weiter mit mehreren Access Network Gateways (ANGs), wobei jedem ANG mindestens ein AR zugeordnet ist und jeder ANG an das Internet angeschlossen ist.
  5. Netzwerksystem nach Anspruch 1, wobei jeder Router ein Network Address Translation Router (NAT) ist, der ferner aufweist: mehrere Netzwerke, von denen jedes aufweist: einen anderen der NATs mit einer eindeutigen globalen Adresse; mindestens einen Host, der dem NAT des Netzwerks zugeordnet ist; und mindestens einen mobilen Knoten (Mobile Node/MN); wobei jeder Host einen Bedienungsbereich hat, in dem er Daten an die MNs weiterleiten kann; wobei jeder MN einen Heimat-Host in einem Heimat-Netzwerk hat, der unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens, der mit der globalen Adresse des NAT des Heimat-Netzwerks gepaart ist, um ein Standardbinding des MN zu definieren, eine lokale Standardadresse definiert; wobei der NAT eines jeden Netzwerks als seine Mobile Node Location List eine zugeordnete Mobile-Home Database (MHD) hat, die folgendes angibt: jeden MN, der das Netzwerk als sein Heimat-Netzwerk hat, mit: einer lokalen Adresse, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host im Netzwerk oder eines Bindings, das durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host in einem anderen Netzwerk unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und der globalen Adresse des NAT des anderen Netzwerks definiert ist; und jeden Gast-MN, der ein MN ist, der derzeit einem Host im Netzwerk zugeordnet ist, jedoch ein anderes Heimat-Netzwerk hat, mit einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung des MN; wobei jeder MN von einem Standort, bei dem der MN über einen ersten zugeordneten Host in einem ersten Netzwerk mit einem ersten NAT Daten kommuniziert, zu einem Standort im Bedienungsbereich des zweiten Hosts innerhalb des ersten Netzwerks beweglich ist, um über den zweiten Host Daten zu kommunizieren, indem an die MHD des ersten NAT eine lokale Adresse weitergegeben wird, welche die Zuordnung des MN zum zweiten Host widerspiegelt; oder zu einem Standort innerhalb des Zugriffsbereichs eines dritten Hosts innerhalb eines anderen zweiten Netzwerks, das einen zweiten NAT aufweist, um über den dritten Host Daten zu kommunizieren, indem an die MHD des zweiten NAT eine lokale Adresse weitergegeben wird, welche die Zuordnung des MN zum dritten Host widerspiegelt, und, wenn das zweite Netzwerk nicht das Heimat-Netzwerk des MN ist, auch durch Mitteilen eines Bindings, welches eine neue lokale Adresse enthält, welche die Zuordnung des MN zum dritten Host und die globale Adresse des zweiten NAT widerspiegelt, an die MHD des NAT des Heimat-Netzwerks des MN; so dass eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (CN) an einen ausgewählten MN dadurch an den ausgewählten MN weitergeleitet wird, dass: auf der Grundlage des Standardbindings oder des in der MHD des NAT des Heimat-Netzwerks des MN widergespiegelten Bindings ein Binding erstellt wird und die Kommunikation an die lokale Adresse geleitet wird, die in der MHD desjenigen NAT angegeben ist, mit der das Binding erstellt wird.
  6. Netzwerksystem nach Anspruch 5, wobei mindestens ein Netzwerk mehrere Hosts hat und mindestens einer der Hosts der Heimat-Host für mehrere MNs ist.
  7. Netzwerksystem nach Anspruch 5, wobei die MHD des NAT eines jeden Netzwerks lokale und globale Adressen und ein Standortfeld angibt, so dass: jeder MN, der das Netzwerk als sein Heimat-Netzwerk hat, identifiziert wird mit: einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host im Netzwerk, einer globalen Adresse "null" und einem Heimat-Flag im Standortfeld, oder eines Bindings, das durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host in einem anderen Netzwerk definiert ist, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und einer globalen Adresse des NAT des anderen Netzwerks und eines Entfernt-Flags im Standortfeld; und wobei jeder Gast-MN identifiziert ist durch: eine lokale Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung des MN, einer globalen Adresse "null" und eines Heimat-Flags im Standortfeld.
  8. Verfahren zur Kommunikation zwischen einem korrespondierenden Knoten (CN) und einem mobilen Knoten (Mobile Node/MN) über das Internet unter der Verwendung von Datagrammen, die einen Kopfteil und einen Datenteil aufweisen, wobei der Kopfteil eine Internet-Protokoll(IP)-Quelladresse, eine IP-Zieladresse und einen Protokolltyp enthält, wobei der CN über einen Router, der eine erste IP-Adresse hat, mit dem Internet kommuniziert, der MN einen eindeutigen Host-Namen hat und einem eine zweite IP-Adresse aufweisenden Heimat-Zugriffs-Router (Access Router/AR) zugeordnet ist und der MN über einen eine dritte IP-Adresse aufweisenden AR in Kommunikation mit dem Internet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritt aufweist: der CN sendet ein erstes Datagramm, das die erste IP-Adresse als die Kopfteil-IP-Quelladresse, die zweite IP-Adresse als die Kopfteil-Zieladresse und ein Internet Control Message Protocol (ICMP) als den Kopfteil-Protokolltyp identifiziert, und eine Anfrage als der Standort des MN im Datenteil des ersten Datagramms enthalten ist; wobei der Heimat-AR das erste Datagramm vom CN empfängt und mit einem zweiten Datagramm antwortet, wobei die zweite IP-Adresse die Kopfteil-IP-Quelladresse, die erste IP-Adresse die Kopfteil-IP-Zieladresse und ein ICMP der Kopfteilprotokolltyp ist, und eine Anfrageantwort, welche die dritte IP-Adresse enthält, im Datenteil des zweiten Datagramms enthalten ist; wobei der CN das zweite Datagramm empfängt und mindestens ein drittes Datagramm sendet, das die erste IP-Adresse als die Kopfteil-IP-Quelladresse, die dritte IP-Adresse als die Kopfteil-IP-Zieladresse und ein Datennachrichtenprotokoll (Data Message Protocol) als den Kopfteil-Protokolltyp enthält und eine Identifikation des MN unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und Kommunikationsdaten für den MN im Datenteil des dritten Datagramms enthält; und wobei der MN die im dritten Datagramm enthaltenen Kommunikationsdaten über den AR empfängt, mit dem sich der MN in Kommunikation befindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Heimat-AR eine Knotenstandorttabelle (Node Location Table/NLT) unterhält, welche unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und der IP-Adresse eines aktuellen Standorts eines jeden MN jeden derartigen MN identifiziert, für den der AR der Heimat-AR ist; wobei die aktuelle Standort-IP-Adresse die dritte IP-Adresse ist, die gleich der zweiten IP-Adresse ist, wenn der MN über seinen Heimat-AR mit dem Internet in Kommunikation ist; und wobei der Heimat-AR den Datenteil des zweiten Datagramms erzeugt, indem er auf die Node Location Table (NLT) Bezug nimmt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit den folgenden Schritten: der MN sendet ein Datagramm, wenn der MN über einen AR mit dem Internet kommuniziert, der nicht sein Heimat-AR ist, wobei das MN-Datagramm die dritte IP-Adrsse als die Kopfteil-IP-Quelladresse, die zweite IP-Adresse als die Kopfteil-IP-Zieladresse und ein Benutzerdatenprotokoll (User Data Protocol/UDP) als das Kopfteilprotokoll enthält, sowie eine Identifikation des Heimat-AR und die dritte IP-Adresse im Datenteil des MN-Datagramms enthält; und der Heimat-AR das MN-Datagramm empfängt und dessen Datenteil zum Aktualisieren der dem Heimat-AR zugeordneten NLT verwendet.
  11. Verfahren für ein mobiles Internet-Kommunikationssystem, das mehrere Netzwerke aufweist, von denen jedes einen Network Address Translation Router (NAT) und eine eindeutige globale Adresse, mindestens einen dem NAT zugeordneten Host und mindestens einen mobilen Knoten (Mobile Node/MN) aufweist, wobei jeder Host einen Bedienungsbereich hat, in dem er Daten an die MNs weiterleiten kann, wobei jeder MN einen Heimat-Host, einen zugeordneten eindeutigen Host-Namen und ein Heimat-Netzwerk hat, das eine lokale Standardadresse definiert, die mit der globalen Adresse des NAT des MN gepaart ist, um ein Standardbinding des MN zu definieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen einer zugeordneten Mobile-Home Database (MHD) für den NAT eines jeden Netzwerks, die angibt: eine lokale Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host im Netzwerk, oder ein Binding, das durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host in einem anderen Netzwerk definiert ist, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und der globalen Adresse des NAT des anderen Netzwerks; und jeden Gast-MN, der ein MN ist, der aktuell einem Host im Netzwerk zugeordnet ist, jedoch ein anderes Heimat-Netzwerk hat, mit einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung des MN; wenn sich ein MN von einem Standort, an dem der MN über einen ersten zugeordneten Host in einem einen ersten NAT aufweisenden ersten Netzwerk Daten kommuniziert, zu einem Standort innerhalb des Bedienungsbereichs eines zweiten Hosts in dem ersten Netzwerk bewegt, um Daten über den zweiten Host zu kommunizieren, Weiterleiten einer die Zuordnung des MN zum zweiten Host widerspiegelnden lokalen Adresse an die MHD des ersten NAT; wenn sich ein MN von einem Standort, an dem der MN über den ersten zugeordneten Host im ersten Netzwerk Daten kommuniziert, zu einem Standort innerhalb des Zugriffsbereichs eines dritten Hosts in einem anderen zweiten Netzwerk, das einen zweiten NAT aufweist, bewegt, um über den dritten Host Daten zu kommunizieren, Weiterleiten einer die Zuordnung des MN zum dritten Host widerspiegelnden lokalen Adresse an die MHD des zweiten NAT, und, wenn das zweite Netzwerk nicht das Heimat-Netzwerk des MN ist, auch durch Weiterleiten eines Bindings, welche eine neue die Zuordnung des MN zum dritten Host widerspiegelnde lokale Adresse und die globale Adresse des zweiten NAT enthält, an die MHD des NAT des Heimat-Netzwerks des MN; und Weiterleiten einer Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (CN) an einen ausgewählten MN durch: Erstellen eines Bindings zu einem NAT auf der Grundlage des Standardbindings des MN oder des in der MHD des NAT des Heimat-Netzwerks des MN widergespiegelten Bindings, und Leiten der Kommunikation an die lokale Adresse, die in der MHD des NAT angegeben ist, zu dem das Binding für den MN erstellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei: die MHD des NAT eines jeden Netzwerks lokale und globale Adressen und ein Standortfeld angibt, so dass: jeder MN, der das Netzwerk als sein Heimat-Netzwerk hat, wie folgt identifiziert wird: mit einer lokalen 24-Bit-Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host im Netzwerk, einer globalen Adresse "null" und einem Heimat-Flag im Standortfeld, oder mit einem Binding, das durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host in einem anderen Netzwerk unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und eine globale Adresse des NAT des anderen Netzwerks und einen Entfernt-Flag im Standortfeld definiert ist; und wobei jeder Gast-MN wie folgt identifiziert ist: mit einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung des MN, einer globalen Adresse "null" und einem Heimat-Flag im Standortfeld; und auf der Grundlage des in der MHD des NAT des Heimat-Netzwerks des MN widergespiegelten Bindings ein Binding zwischen dem CN und einem MN erstellt wird, wenn das entsprechende Standortfeld einen Entfernt-Flag aufweist.
  13. Network Address Translation Router (NAT) für ein Netzwerksystem, das mehrere Netzwerke aufweist, von denen jedes einen NAT mit einer eindeutigen globalen Adresse, mindestens einen Host, der dem NAT zugeordnet ist, und mindestens einen mobilen Knoten (Mobile Node/MN) aufweist, wobei jeder Host einen Bedienungsbereich hat, in dem er Daten an die MNs weitergeben kann, wobei jeder MN einen Heimat-Host, einen zugeordneten eindeutigen Host-Namen und ein Heimat-Netzwerk hat, das eine lokale Standardadresse definiert, die mit der globalen Adresse des NAT des Heimat-Netzwerks gepaart ist, um ein Standardbinding des MN zu definieren, wobei der NAT aufweist: eine Mobile-Home Database (MHD), welche identifiziert: jeden MN, der als seinen Heimat-Host einen Host hat, der dem NAT zugeordnet ist, mit: einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des MN zu einem Host, der dem NAT zugeordnet ist, oder eines Bindings, das durch eine lokale Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host definiert ist, der dem NAT nicht zugeordnet ist, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und der globalen Adresse des diesem Host zugeordneten NAT; sowie jeden MN, der aktuell einem Host zugeordnet ist, der dem NAT zugeordnet ist, jedoch einen Heimat-Host hat, der dem NAT nicht zugeordnet ist, mit einer lokalen Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung; so dass eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (CN) an einen ausgewählten MN, der als seinen Heimat-Host einen Host hat, der dem NAT zugeordnet ist, an den ausgewählten MN weitergeleitet wird durch: Erstellen eines Bindings auf der Grundlage des Standardbindings des MN oder des in der MHD des NAT widergespiegelten Bindings, und, wenn das Binding zu dem NAT erstellt ist, Leiten der Kommunikation an die in der MHD angegebene lokale Adresse.
  14. NAT nach Anspruch 13, wobei die MHD lokale und globale 24-Bit-Adressen und ein Standortfeld definiert, so dass: jeder MN, der als seinen Heimat-Host einen Host hat, der dem NAT zugeordnet ist, identifiziert ist durch: eine lokale 24-Bit-Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens einer aktuellen Zuordnung des NM zu einem dem NAT zugeordneten Host, eine globale Adresse "null" und einen Heimat-Flag im Standortfeld, oder eines Bindings, das durch eine lokale 24-Bit-Adresse einer Zuordnung des MN zu einem Host, der dem NAT nicht zugeordnet ist, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und einer globalen 24-Bit-Adresse des NAT, der diesem Host zugeordnet ist, und einen Entfernt-Flag im Standortfeld definiert ist; und dass jeder MN, der aktuell einem Host zugeordnet ist, der dem NAT zugeordnet ist, jedoch einen Heimat-Host hat, der dem NAT nicht zugeordnet ist, identifiziert ist durch: eine lokale 24-Bit-Adresse unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens der aktuellen Host-Zuordnung des MN, eine globale Adresse "null" und einen Heimat-Flag im Standortfeld.
  15. Verfahren für die mobile Internetkommunikation, mit den folgenden Schritten: Vorsehen mehrerer Router, von denen jeder eine eindeutige Kommunikationsadresse hat; Vorsehen mehrerer mobiler Knoten (MN), die jeweils einen eindeutigen Host-Namen haben und zu verschiedenen Standorten hin beweglich sind, um an unterschiedlichen Standorten über unterschiedliche Router mit dem Internet zu kommunizieren, wobei jeder MN einem Heimat-Router zugeordnet ist; Versehen jedes Routers mit einer zugeordneten Mobile Node Location List (NLT), die jeden MN, für den der Router der Heimat-Router ist, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens und der Kommunikationsadresse eines Routers, die einem aktuellen Standort jedes derartigen MN entspricht, identifiziert; und, wenn sich der jeweilige MN von einem alten Standort, bei dem der MN über einen Router mit dem Internet kommuniziert, zu einem aktuellen Standort bewegt, an dem der MN über einen anderen Router mit dem Internet kommuniziert, Herstellen einer Kommunikationsfähigkeit über den anderen Router durch Weiterleiten der Kommunikationsadresse des anderen Routers als die Kommunikationsadresse, die dem aktuellen Standort des MN entspricht, unter der Verwendung seines eindeutigen Host-Namens an den Heimat-Router des MN, wodurch eine Datenkommunikation von einem korrespondierenden Knoten (CN) dadurch an einen ausgewählten MN weitergeleitet wird, dass auf die Mobile Node Location List des Heimat-Routers des ausgewählten MN zugegriffen wird, um die Kommunikationsadresse festzustellen, welche dem aktuellen Standort des ausgewählten MN entspricht, und die Datenkommunikation an die festgestellte Kommunikationsadresse geleitet wird.
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