專利名稱：在具有移動終端的分組交換網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信信號的路由選擇。具體地說，本發(fā)明涉及一種把電信信號路由選擇到固定和移動電信介質(zhì)的方法，使得用戶可以在任何一種介質(zhì)上以相同方式使用類似的服務(wù)，并通過交換設(shè)備和其他基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的更大的通用性來允許系統(tǒng)運(yùn)營商降低成本。本發(fā)明關(guān)注于基于分組的通信的路由選擇(例如使用所謂的“因特網(wǎng)協(xié)議”(IP)在“因特網(wǎng)”中使用的路由選擇)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的移動介質(zhì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是，移動用戶和相關(guān)的系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)接口(通常是無線電基站)合作以使得一個移動節(jié)點(diǎn)能夠從與一個基站通信改變?yōu)榕c另一個基站通信，并使得網(wǎng)絡(luò)能夠更新該新位置的智能點(diǎn)。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，這些智能點(diǎn)是本地位置寄存器和訪問者位置寄存器(HLR和VLR)，而在“移動IP”中這些位置被稱為本地代理和外部代理。在兩種情況下，“訪問者”位置寄存器或“外部”代理都保持一個只與那些正在與在它們的監(jiān)管下的基站合作的用戶有關(guān)的記錄，而它們對應(yīng)的“本地”位置寄存器或“本地”代理則保持一個有關(guān)它們的相關(guān)用戶的永久記錄，其中包括一個有關(guān)每個“本地”單元正與哪個VLR或外部代理合作的記錄。一個入局消息中的地址標(biāo)識出相關(guān)的HLR/本地代理，參考該信息來識別適當(dāng)?shù)腣LR/外部代理以得到更具體的路由選擇細(xì)節(jié)。這允許在靠近用戶當(dāng)前位置的VLR/外部代理內(nèi)實(shí)現(xiàn)微小的位置變化，而無需通知距離較遠(yuǎn)的HLR/本地代理，從而顯著減少了信令開銷。
移動性的其他成本是提供該本地代理/外部代理接口，尤其是對于分組系統(tǒng)，還包括隧穿(把消息從一個地址轉(zhuǎn)發(fā)到另一個地址)的成本，地址用盡(無法重新使用一個正發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā)的地址)，和三角路由選擇。
在固定介質(zhì)系統(tǒng)中，IP路由選擇基于從潛在目的地到潛在發(fā)送者的IP地址塊或前綴的分配(具有相關(guān)的度量或路由成本)，使得發(fā)送者和中間路由器可以確定到目的地的最好的下一個跳點(diǎn)(相鄰路由器)。為網(wǎng)絡(luò)中的所有目的地預(yù)先計(jì)算這些路由，使得發(fā)送者可以在產(chǎn)生信息時立即發(fā)送。當(dāng)源和目的地具有固定位置，并且通信帶寬足以滿足路由的窮盡交換時，路由的預(yù)先計(jì)算和所配置的路由選擇交換技術(shù)是可能的。但是，隨著漫游比例的增加，這種模型趨于失敗，需要一個更動態(tài)的路由選擇方法。
R.Ramjee，T.La Por，S.Thuel，K.Varadh在1999年2月19日公開了一個作為因特網(wǎng)草案的稱為“HAWAII”的提議，名稱是“使用HAWAII的IP微移動性支持”，刊登在因特網(wǎng)工程工作組網(wǎng)站HTTP∥www.ietf.org/internet-drafts/draft-rimjee-micro-mobility-hawaii-00.txt。HAWAII使用專門的路徑建立方案，當(dāng)在一個路由選擇域中時在特定的路由器中安裝基于主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)記錄，以支持域內(nèi)微移動性，并且默認(rèn)使用“移動IP”用于域間微移動性。在HAWAII中，當(dāng)移動主機(jī)在域內(nèi)移動的同時其保留自己的網(wǎng)絡(luò)地址。HAWAII體系結(jié)構(gòu)依賴于域中的一個網(wǎng)關(guān)路由器(稱為域根路由器)，該域中的默認(rèn)路由被指向該域根路由器?；诿總€移動主機(jī)的永久IP地址為其分配一個本地域。路徑建立方案更新一個域中的單個路由選擇路徑，使得在無線電鏈路層的越區(qū)切換之前和之后到移動主機(jī)的接續(xù)都是可能的。只有那些沿著域根路由器和當(dāng)前服務(wù)于移動主機(jī)的基站之間的單個路由選擇路徑設(shè)置的路由器具有用于移動主機(jī)IP地址的路由選擇表記錄。該域中的其余路由器把任何尋址到移動主機(jī)的分組沿著依賴于路由選擇域的樹型性質(zhì)的默認(rèn)路由(以域根路由器為根)上行路由選擇，以提供與沿著該單個路由選擇路徑(對于該單個路由選擇路徑，路由器具有用于移動主機(jī)IP地址的單獨(dú)主機(jī)記錄)向移動主機(jī)進(jìn)行的下行路由選擇的交叉。
在HAWAII中，域之間的移動性由“移動IP機(jī)制”支持。本地域根路由器被指定為本地代理，通過外部域根路由器轉(zhuǎn)發(fā)被封裝的IP分組。
HAWAII提議的缺陷包括移動IP隧道集中在網(wǎng)絡(luò)的核心中的很少幾個節(jié)點(diǎn)(域根路由器)中，使得任何這些節(jié)點(diǎn)的故障都可能導(dǎo)致由故障節(jié)點(diǎn)處理的所有移動IP狀態(tài)和相關(guān)話路的大規(guī)模故障。此外，由于從本地域外部到本地域內(nèi)以及相反方向的所有路由選擇都必須通過本地域根路由器發(fā)生，因此本地域根路由器的故障也可能導(dǎo)致大規(guī)模故障。
Cohen等人在IEEE infocom’92中發(fā)表的名稱為“本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)中的IP定址和路由選擇”的論文描述了一種臨時定址方案，當(dāng)一個移動單元加電時由一個其接收服務(wù)的基站動態(tài)地分配一個臨時IP地址。每個基站具有與其永久相關(guān)的IP地址“組”。其優(yōu)點(diǎn)是，在移動單元加電時，不觸發(fā)路由選擇表更新。但是，當(dāng)移動單元移動到一個不同的基站時，要在網(wǎng)絡(luò)或可能是子網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)使用常規(guī)IP路由選擇更新消息廣播來更新網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇表。其缺點(diǎn)是，路由選擇信令負(fù)載較高，尤其是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有大量移動單元處于活動狀態(tài)時。此外，提供一個地址咨詢實(shí)體以確定是否可以重新使用一個IP地址。該地址咨詢實(shí)體保存所述IP地址組，并且每當(dāng)一個移動單元在基站之間移動時就被通知。這進(jìn)一步增加了網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇信令負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括把一個或多個網(wǎng)絡(luò)地址分配給第一接入節(jié)點(diǎn)作為所述第一接入節(jié)點(diǎn)的一個或多個本地地址；動態(tài)地把一個第一所述本地地址分配給一個正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路服務(wù)的第一移動節(jié)點(diǎn)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；當(dāng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個第二接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時，通過把路由選擇更新消息發(fā)送到所述分組交換節(jié)點(diǎn)的一個有限子集，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，所述子集位于所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)之間的連接路徑的區(qū)域中，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；和隨后改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址，并把所述第一本地地址分配給由所述第一接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)的一個第二移動節(jié)點(diǎn)。
因此，可以把一個網(wǎng)絡(luò)地址在較長時期內(nèi)與一個給定接入節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，并且當(dāng)在該接入節(jié)點(diǎn)中接收服務(wù)時把該網(wǎng)絡(luò)地址分配給一個移動節(jié)點(diǎn)，而接入節(jié)點(diǎn)之間的移動節(jié)點(diǎn)的較短期移動性也是可能的。通過把路由選擇更新消息僅發(fā)送到所述分組交換節(jié)點(diǎn)的一個有限子集(該子集位于接入節(jié)點(diǎn)之間的連接路徑的區(qū)域中)，可以減少由于移動性而在網(wǎng)絡(luò)中造成的路由選擇信令負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括把一個或多個網(wǎng)絡(luò)地址分配給第一接入節(jié)點(diǎn)作為所述第一接入節(jié)點(diǎn)的一個或多個本地地址；動態(tài)地把一個第一所述本地地址分配給一個正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路服務(wù)的第一移動節(jié)點(diǎn)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；當(dāng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個第二接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；和當(dāng)所述本地地址可以重新分配時，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址，并把一個路由選擇消息發(fā)送到所述第一接入節(jié)點(diǎn)以指明可以把所述第一本地地址分配給正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)的一個第二移動節(jié)點(diǎn)。
通過把路由選擇返回到第一接入節(jié)點(diǎn)并把一個路由選擇消息發(fā)送到第一接入節(jié)點(diǎn)以指明在本地地址空閑時可以把它重新分配，可以避免對一個單獨(dú)的地址維護(hù)人員的需求(由于路由選擇的變化，這需要頻繁更新)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括為第一網(wǎng)絡(luò)地址沿著第一路由選擇路徑對分組進(jìn)行路由選擇，該路由選擇路徑是在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中為所述第一網(wǎng)絡(luò)地址而被指向第一接入節(jié)點(diǎn)的第一多個路由選擇路徑中的一個，所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路使用所述第一網(wǎng)絡(luò)地址服務(wù)于一個移動節(jié)點(diǎn)；從一個第二接入節(jié)點(diǎn)把一個定向的路由選擇更新消息發(fā)送到所述第一接入節(jié)點(diǎn)，以創(chuàng)建一個用于所述第一網(wǎng)絡(luò)地址的第二路由選擇路徑，所述第二路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)為第一網(wǎng)絡(luò)地址把基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的多個路由選擇路徑指向單個接入節(jié)點(diǎn)時，該方面提供了一種方便且可靠的為第一網(wǎng)絡(luò)地址改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇的方法。


本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面參考附圖以示例方式描述的實(shí)施例中得到更好的理解，其中圖1示意性表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的固定/移動拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例；圖2到11示意性表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的基站間越區(qū)切換和伴隨的路由選擇更新；圖12到16表示根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的基站間越區(qū)切換和伴隨的路由選擇更新；圖17到25表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例把路由選擇恢復(fù)到一個本地基站；圖26示意性表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例在路由選擇節(jié)點(diǎn)中保持的一個路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表；和圖27表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例在路由選擇節(jié)點(diǎn)中保持的一個下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參見圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的固定/移動拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例。舉例來說，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括形成了一個自主系統(tǒng)(AS)的三個分組交換網(wǎng)絡(luò)2，4，6，其范圍由圖1中的深陰影部分示意性表示。對術(shù)語“自主系統(tǒng)”的一個定義是“在相同管理下的一組路由器和網(wǎng)絡(luò)”(“因特網(wǎng)中的路由選擇”，Christian Huitema，Prentice-Hall，1995，page 158)。此處，術(shù)語“自主系統(tǒng)”還表示本領(lǐng)域中的一個路由選擇域，并且還表示一個網(wǎng)絡(luò)，或一組網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有運(yùn)行相同路由選擇協(xié)議的路由器。一個自主系統(tǒng)可以連接到其他自主系統(tǒng)，形成一個全球互連網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng)(下面以此為例)。路由選擇協(xié)議是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，并且與其他自主系統(tǒng)的通信是通過諸如邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)之類的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。已知的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的例子是路由選擇信息協(xié)議(RIP)和最短路徑優(yōu)先開放(OSPF)。
形成自主系統(tǒng)的固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)2，4，6包括多個因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組交換節(jié)點(diǎn)，其形式是在AS中把不同網(wǎng)絡(luò)2，4，6互連的多個核心路由器(CR)，多個邊沿路由器(ER)和橋式路由器(BR)。所有這些分組交換節(jié)點(diǎn)運(yùn)行單個IP路由選擇協(xié)議，在下面將更詳細(xì)地描述其一個實(shí)施例。
一個或多個外部網(wǎng)關(guān)路由器(EGR)把自主系統(tǒng)連接到全球因特網(wǎng)的其他自主系統(tǒng)。
圖1所示的自主系統(tǒng)同時為移動主機(jī)和固定主機(jī)(即靜止主機(jī))執(zhí)行路由選擇，對移動主機(jī)來說，根據(jù)移動主機(jī)的移動性的結(jié)果改變AS內(nèi)的路由選擇，對固定主機(jī)來說，沒有這種路由選擇改變。
可以通過無線鏈路把移動節(jié)點(diǎn)連接到邊沿路由器，在所示例子中，無線鏈路是一個使用由移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供的基站(BS)路由器的蜂窩無線電鏈路(另一個可能類型的無線鏈路是紅外鏈路)。蜂窩無線電鏈路可以是時分多址(TDMA)系統(tǒng)鏈路，例如GSM，或碼分多址(CDMA)系統(tǒng)鏈路，例如“CDMA2000”。移動節(jié)點(diǎn)的形式是單獨(dú)的移動主機(jī)14，和/或具有連接到其上的多個主機(jī)的移動路由器16，它們在任何給定時間分別與一個或多個(例如，在CDMA“軟越區(qū)切換”情況下)BS路由器進(jìn)行無線電通信。BS路由器可以控制與無線電天線同處一地的多個基地收發(fā)信臺(BTS)，在無線電天線周圍形成蜂窩系統(tǒng)的各個“小區(qū)”。
移動節(jié)點(diǎn)14，16在蜂窩無線電通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間移動。如果一個BS路由器服務(wù)于多個小區(qū)，一個在小區(qū)間越區(qū)切換的移動節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)通過相同的BS路由器接收分組數(shù)據(jù)。但是，一旦一個移動節(jié)點(diǎn)移動到它接收服務(wù)所用的BS路由器的范圍之外，越區(qū)切換到一個新小區(qū)可能需要改變AS內(nèi)的路由選擇。從所述移動節(jié)點(diǎn)始發(fā)和指向所述移動節(jié)點(diǎn)的、并且在越區(qū)切換前通過一個給定BS路由器使用該節(jié)點(diǎn)的IP地址的標(biāo)識符進(jìn)行路由選擇的數(shù)據(jù)分組，可能需要在越區(qū)切換后通過一個不同的BS路由器為相同的IP地址進(jìn)行路由選擇。一個移動節(jié)點(diǎn)可以在從一個BS路由器到另一個BS路由器的越區(qū)切換期間通過AS加入與一個不同的主機(jī)的通信話路。因?yàn)樵趥鬏攲拥倪B接(例如，在TCP/IP連接中)是部分地由移動節(jié)點(diǎn)的IP地址定義的，當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個不同BS路由器的服務(wù)時，希望這種路由選擇中的變化能允許使用相同的IP地址使這種連接繼續(xù)。
固定主機(jī)可以通過局域網(wǎng)(LAN)10連接到邊沿路由器，局域網(wǎng)10運(yùn)行諸如以太網(wǎng)協(xié)議的局域網(wǎng)協(xié)議。固定主機(jī)也可以使用由因特網(wǎng)接入提供商提供的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器(NAS)20通過公共服務(wù)電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)12連接到邊沿路由器。NAS 20使用諸如PPP或SLIP的協(xié)議，在撥號的基礎(chǔ)上動態(tài)地把固定IP地址分配給連接到NAS 20的固定主機(jī)，并通過一個相關(guān)的邊沿路由器對從每個固定主機(jī)始發(fā)或指向每個固定主機(jī)的IP分組進(jìn)行路由選擇。雖然NAS 20在動態(tài)基礎(chǔ)上分配IP地址，在一個接入話路期間或一個較長時段期間，為所分配的IP地址對分組進(jìn)行路由選擇所用的邊沿路由器并不改變。因此，除非是由于AS內(nèi)部的因素(例如鏈路故障或業(yè)務(wù)量管理)，在自主系統(tǒng)內(nèi)的路由選擇不需要為每個固定主機(jī)改變。
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，即本發(fā)明的該實(shí)施例中在AS中使用的單個IP路由選擇協(xié)議，是時間定序路由選擇算法(TORA)路由選擇協(xié)議的修訂版本，該協(xié)議在以下參考文獻(xiàn)中描述Vincent D Park和M Scott Corson在INFOCOM’97會議論文中發(fā)表的“用于移動無線網(wǎng)絡(luò)的高度自適應(yīng)分布式路由選擇算法”，四月7-11，Kobe，日本；Vincent D Park和M Scott Corson在ISCC’98會議論文中發(fā)表的“時間定序路由選擇算法和理想鏈路狀態(tài)路由選擇的性能比較”，1999年6月30至7月2日，雅典，希臘。
TORA路由選擇算法分布地執(zhí)行，提供無循環(huán)路由器(loop-free routers)，提供多路由選擇(以緩解擁塞)，快速建立路由(使得可以在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變前使用該路由)，并通過在可能的情況下把算法對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的反應(yīng)局部化來使通信開銷最小(保存可用帶寬并提高可升級性)。
把算法分布在那些只需要有關(guān)鄰近節(jié)點(diǎn)的維護(hù)信息(即，一個跳點(diǎn)知識)的節(jié)點(diǎn)中。這確保所有路由是無循環(huán)的，并且通常為需要一個路由的任何源/目的地對提供多徑路由選擇。由于通常建立多個路由，很多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化不需要AS內(nèi)的路由選擇更新，因?yàn)橛袉蝹€路由就足夠了。在需要反應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化之后，協(xié)議重新建立有效的路由。
TORA協(xié)議把一個網(wǎng)絡(luò)建模為一個圖形G＝(N，L)，其中N是一個有限的節(jié)點(diǎn)集合，L是一個初始未定向鏈路的集合。每個節(jié)點(diǎn)i∈N具有一個唯一節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符(ID)，并且每個鏈路(i，j)∈L允許雙向通信(即，由一個鏈路連接的節(jié)點(diǎn)可以在兩個方向中任何一個方向相互通信)?？梢噪S后對每個初始未定向的鏈路(i，j)∈L指定下面三個狀態(tài)之一(1)未定向，(2)從節(jié)點(diǎn)i指向節(jié)點(diǎn)j，或(3)從節(jié)點(diǎn)j指向節(jié)點(diǎn)i。如果鏈路(i，j)∈L從節(jié)點(diǎn)i指向節(jié)點(diǎn)j，可以說節(jié)點(diǎn)i來自節(jié)點(diǎn)j的“上游”，而節(jié)點(diǎn)j來自節(jié)點(diǎn)i的“下游”。對于每個節(jié)點(diǎn)i，i的“鄰居”Ni∈N被定義為節(jié)點(diǎn)j的集合，使得(i，j)∈L。每個節(jié)點(diǎn)i總是知道集合Ni中的它的鄰居。
為需要路由選擇的每個目的地(例如，由一個主機(jī)IP地址標(biāo)識)運(yùn)行該協(xié)議的一個邏輯上分離的版本。
TORA協(xié)議可以分離為三個基本功能產(chǎn)生路由，保持路由，和刪除路由。產(chǎn)生從一個給定節(jié)點(diǎn)到目的地的路由需要建立從該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)向該目的地的定向鏈路的序列。產(chǎn)生路由實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于把方向指定給一個未定向網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)部分中的鏈路。用于完成該任務(wù)的方法是一個詢問/答復(fù)過程，其建立一個以該目的地為根的定向非循環(huán)圖形(DAG)(即，該目的地是唯一不具有下游鏈路的節(jié)點(diǎn))。這種DAG可以稱為“面向目的地的”DAG。保持路由涉及到以一定方式對網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化作出反應(yīng)，使得在一個有限時間內(nèi)重新建立到該目的地的路由。在檢測到一個網(wǎng)絡(luò)分區(qū)時，把(在已經(jīng)與目的地分隔的網(wǎng)絡(luò)部分中的)所有鏈路標(biāo)記為未定向以刪除無效路由。
該協(xié)議通過使用以下三個不同的控制分組來完成這三個功能詢問(QRY)，更新(UPD)，和清除(CLR)。QRY分組用于產(chǎn)生路由，UPD分組同時用于產(chǎn)生和保持路由，CLR分組用于刪除路由。
在任何給定時間，把一個稱為“高度”Hi＝(τi，oidi，ri，δi，i)的定序五元組與每個節(jié)點(diǎn)i∈N相關(guān)聯(lián)。概念上，與每個節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的五元組代表由以下兩個參數(shù)定義的節(jié)點(diǎn)高度一個參考水平和一個相對于該參考水平的增量。參考水平由五元組中的前三個值代表，而增量由后兩個值代表。每當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)由于鏈路故障丟失了它的最后一個下游鏈路時，定義一個新參考水平。代表參考水平的第一個值τi，是一個被設(shè)置為該鏈路故障的“時間”的時間標(biāo)記。第二個值oidi，是始發(fā)者ID(即，定義該新參考水平的節(jié)點(diǎn)的唯一ID)。這確保可以完全按照字典順序?qū)⒖妓脚判?。第三個值ri，是一單個位，用于把每個唯一參考水平劃分為兩個唯一子水平。該位用于區(qū)分原始的參考水平和它的對應(yīng)的、較高反射的參考水平。代表增量的第一個值δi，是一個整數(shù)，用于相對于一個公共參考水平對節(jié)點(diǎn)排序。這個值有助于參考水平的傳播。最后，代表增量的第二個值i是該節(jié)點(diǎn)自身的唯一ID。這確保具有公共參考水平和相同δi值的節(jié)點(diǎn)(和實(shí)際上所有節(jié)點(diǎn))總可以完全按照字典順序排序。
每個節(jié)點(diǎn)i(除了目的地)保持它的高度Hi。最初，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)(除了目的地)的高度被設(shè)置為NULL，Hi＝(-，-，-，-，i)。隨后，可以根據(jù)協(xié)議的規(guī)則修改每個節(jié)點(diǎn)i的高度。除了它自己的高度外，每個節(jié)點(diǎn)在一個路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中保持有針對具有網(wǎng)絡(luò)中的一個現(xiàn)有DAG的主機(jī)IP地址的記錄，這些記錄包括一個高度陣列，其中每個鄰居j∈Ni有一個記錄HNij。
每個節(jié)點(diǎn)i(除了目的地)還在路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中保持一個鏈路狀態(tài)陣列，其中每個鏈路(i，j)∈L有一個記錄LSij。鏈路的狀態(tài)由高度Hi和HNij確定，并從較高節(jié)點(diǎn)指向較低節(jié)點(diǎn)。如果一個鄰居j高于節(jié)點(diǎn)i，那么把該鏈路標(biāo)記為上游。如果一個鄰居j低于節(jié)點(diǎn)i，那么把該鏈路標(biāo)記為下游。
TORA協(xié)議最初被設(shè)計(jì)用于移動Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)，其中路由器是移動的并且通過無線鏈路互連。但是，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，在一個包括由固定鏈路互連的固定路由器的固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的自主系統(tǒng)(例如圖1所示系統(tǒng))中使用一個改進(jìn)的TORA協(xié)議，以便在一個移動主機(jī)改變它到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)時提供固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇改變。
圖26示意性地表示根據(jù)該實(shí)施例可以在路由器中保持的一個路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表的例子。
對于具有網(wǎng)絡(luò)中的DAG的每個主機(jī)IP地址(或者，在下面將要詳細(xì)描述的聚集DAG的情況下，對于每個地址前綴)IP1，IP2等等，存儲該存儲節(jié)點(diǎn)Hi(IP1)，Hi(IP2)等等的高度。而且，存儲每個鄰近鄰居(例如w，x，y，z)的身份和該鄰居的高度HNiw(IP1，IP2，...)，HNix(IP1，IP2，...)，HNiy(IP1，IP2，...)和HNiz(IP1，IP2，...)。最后，可以針對對應(yīng)于每個鄰居的每個鏈路身份(L1，L2，L3，L4)把每個IP地址(或前綴)的鏈路狀態(tài)陣列存儲為多個標(biāo)記的形式，這些標(biāo)記用于表示一個上游鏈路(U)，一個下游鏈路(D)，或一個未定向鏈路(-)。
在路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中保持的鏈路狀態(tài)陣列允許在保持該數(shù)據(jù)的路由器中本地地進(jìn)行下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)判定。對于一個充分互連的網(wǎng)絡(luò)，每個路由器應(yīng)該具有至少一個下游鏈路。如果只存在一個下游鏈路，則選擇該鏈路作為下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。如果存在多于一個的下游鏈路，可以例如根據(jù)兩個鏈路上的當(dāng)前業(yè)務(wù)量負(fù)載來選擇一個最佳下游鏈路。在任何情況下，把所選擇的鏈路輸入到按IP地址列出的下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)表中。例如圖17所示的下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表被保持在高速緩存存儲器中，以便在需要路由選擇的IP分組到達(dá)該路由器時進(jìn)行快速訪問。該表按每個IP地址(或前綴)IP1，IP2等等存儲所選擇的下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)鏈路(L2，L1，...)。
對路由器的固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及下面將描述的本發(fā)明其他方面的使用可以允許AS內(nèi)的路由選擇聚集，特別是對于移動主機(jī)的IP地址。下面將給出IP定址的一個簡單描述，特別是如何使用可變長度前綴來提供IP路由選擇網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇聚集。
IP地址目前由預(yù)定數(shù)量(32)的位組成。在過去，IP地址是在非結(jié)構(gòu)化基礎(chǔ)上分配的(稱為“平面”定址方案)。類定址通過把地址拆分為網(wǎng)絡(luò)前綴和主機(jī)字段引入了兩級路由選擇分層結(jié)構(gòu)的概念。用戶被分配A類，B類或C類IP地址以簡化路由選擇和管理。
在A類中，位0標(biāo)識A類，位1-7標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)(126個網(wǎng)絡(luò))，位8-31標(biāo)識主機(jī)(16百萬個主機(jī))。
在B類中，位0-1標(biāo)識B類，位2-15標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)(16,382個網(wǎng)絡(luò))，位16-31標(biāo)識主機(jī)(64,000個主機(jī))。
在C類中，位0-2標(biāo)識C類，位3-23標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)(2,097,152個網(wǎng)絡(luò))，位24-31標(biāo)識主機(jī)(256個主機(jī))。
一個兩級分層結(jié)構(gòu)仍然在網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)之間留下一個平面路由選擇分層結(jié)構(gòu)。例如，A類地址塊具有16百萬個主機(jī)，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器包含16百萬個路由選擇表記錄。已經(jīng)開發(fā)了子網(wǎng)劃分來允許一個主機(jī)地址塊被拆分為一個可變長度子網(wǎng)字段和主機(jī)字段。這允許AS中的路由器僅保持子網(wǎng)的路由選擇表記錄(為每個子網(wǎng)上的所有主機(jī)提供路由選擇聚集)。使用子網(wǎng)掩碼來使路由器能夠識別地址的子網(wǎng)部分。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，通過把一個主機(jī)IP地址塊(即，共享一個或多個前綴的IP地址的鄰接序列)分配給一個接入節(jié)點(diǎn)(例如一個BS路由器)，并在移動主機(jī)的接入話路期間動態(tài)地把來自該塊內(nèi)的IP地址分配給移動主機(jī)，可以提供路由選擇聚集。當(dāng)一個移動主機(jī)在加電后向蜂窩網(wǎng)絡(luò)登記時，該服務(wù)BS路由器分配一個IP地址并高速緩存移動主機(jī)的無線鏈路標(biāo)識符與所分配的IP地址之間的綁定關(guān)系(binding)。一個聚集路由選擇方案(在本實(shí)施例中的一個聚集DAG)是在把移動主機(jī)要在它的接入話路期間使用的IP地址分配給它之前在AS內(nèi)預(yù)先計(jì)算的。在移動主機(jī)斷電之后，IP地址被返回到其BS路由器，該BS路由器可以把該IP地址分配給另一個移動主機(jī)。由一個BS路由器分配的移動主機(jī)IP地址將具有一個聚集DAG，直到至少一個移動主機(jī)遠(yuǎn)離，在此情況下，聚集DAG將保留在原位，但是在受一個移動性專用路由選擇更新程序影響的路由器上將產(chǎn)生一個主機(jī)特定異常(該更新僅改變已經(jīng)遠(yuǎn)離的單個移動主機(jī)的路由選擇)。
在AS中為由一個BS路由器擁有的地址前綴進(jìn)行的路由預(yù)先計(jì)算是由注入每個前綴的一個更新消息(此處稱為“優(yōu)化”(OPT)分組)并建立聚集DAG的該擁有BS路由器實(shí)現(xiàn)的，該更新消息跨越AS溢出并有效地作為一個前綴通告。OPT分組由擁有該IP地址前綴并控制聚集DAG的BS路由器發(fā)送。OPT分組傳播到網(wǎng)絡(luò)中的所有其它節(jié)點(diǎn)(不管它們的當(dāng)前高度(如果設(shè)置的話))，并把這些高度設(shè)置(重新設(shè)置)為“全零”參考水平，即TORA高度的前三個值(τi，oidj，ri)都被設(shè)置為零。第四個高度值δi，被設(shè)置為該OPT分組自BS路由器發(fā)送開始所經(jīng)歷的跳點(diǎn)數(shù)目(這類似于已知的TORA源啟動的DAG產(chǎn)生機(jī)制中的UPD分組傳播)?？梢栽黾右粋€1的增量以表示從BS路由器到移動節(jié)點(diǎn)的跳越。第五個高度值i被設(shè)置為節(jié)點(diǎn)ID。
一旦AS中存在一個聚集DAG，AS中的每個分組交換節(jié)點(diǎn)具有用于所關(guān)注的IP地址前綴的下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表記錄。當(dāng)一個分組到達(dá)一個需要路由選擇的節(jié)點(diǎn)時，該節(jié)點(diǎn)在它的下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表中搜索最長的匹配地址記錄，下一個路由選擇判定就基于該最長匹配地址記錄，如果使用該IP地址的移動節(jié)點(diǎn)還沒有遠(yuǎn)離該擁有BS路由器，那么該最長匹配地址記錄就將是該IP地址前綴。通過提供AS內(nèi)的聚集DAG，可以使每個分組交換節(jié)點(diǎn)上的路由選擇表大小和路由選擇處理最小。
但是，當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)在無線電鏈路層從它首先接收網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)的BS路由器越區(qū)切換時，在由移動節(jié)點(diǎn)的移動性造成的路由選擇更新影響的(有限數(shù)目的)分組交換節(jié)點(diǎn)中的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表和下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表中產(chǎn)生一個單獨(dú)的主機(jī)地址記錄。這些節(jié)點(diǎn)繼續(xù)存儲對應(yīng)的聚集地址記錄，但是根據(jù)最長匹配搜索、使用主機(jī)地址記錄來把分組路由選擇到移動節(jié)點(diǎn)的IP地址。
TORA高度保持算法屬于由E Gafni和D Bertsekas在1991年1月在IEEE通信學(xué)報(bào)中發(fā)表的“用于在具有頻繁改變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生無循環(huán)路由的分布式算法”中最初定義的相同算法類別。在該類別內(nèi)，一個節(jié)點(diǎn)可以僅“增加”它的高度；它可以從不降低它的高度。但是，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，提供一個算法改進(jìn)以確保在一個BS路由器間的越區(qū)切換后，一個節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)行為是當(dāng)存在相鄰節(jié)點(diǎn)的多個路由選擇接口時，它通過一個路由選擇接口把分組轉(zhuǎn)發(fā)到一個相鄰節(jié)點(diǎn)，其中從該相鄰節(jié)點(diǎn)最后接收到了一個有關(guān)移動性的路由選擇更新。路由器的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中存儲的高度五元組中(τi，oidi，ri，δi，i)的τ時間值(作為一個按移動節(jié)點(diǎn)的IP地址和鄰居列出的記錄)被允許變成“負(fù)的”，即小于零，以表示一個有關(guān)移動性的更新已經(jīng)發(fā)生，并且負(fù)τ時間值的數(shù)值隨著一個給定IP地址的每個有關(guān)移動性的路由選擇更新的發(fā)生而增加。因此，最近的有關(guān)移動性的更新由較大的負(fù)τ時間值指示。應(yīng)注意，雖然有關(guān)移動性的路由選擇更新由一個負(fù)τ時間值區(qū)分，也可以使用其它指示符，例如一個一位標(biāo)記來代替該負(fù)標(biāo)記。
當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)改變BS路由器聯(lián)屬時，它通過把τ時間值降低例如一個整數(shù)來降低它的高度值，并且把該新值作為一個與移動節(jié)點(diǎn)的IP地址相關(guān)的DAG的由移動站啟動的更新的一部分傳播到AS中的有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，這將在下面進(jìn)一步描述。一個具有多個下游鄰居的節(jié)點(diǎn)向最近激活的下游鏈路進(jìn)行路由選擇。高度仍然被全部排序(因此保護(hù)了路由選擇循環(huán)自由)。
本發(fā)明的再一個方面是，在無線電鏈路層進(jìn)行的移動節(jié)點(diǎn)的越區(qū)切換期間，提供一個臨時的短期隧穿機(jī)制，從而使到達(dá)移動節(jié)點(diǎn)所越區(qū)切換離開的BS路由器的數(shù)據(jù)分組可以被轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點(diǎn)被越區(qū)切換到的BS路由器。IP分組交換網(wǎng)絡(luò)中的隧穿可以通過利用一個新IP首部(尋址到新BS路由器的IP地址)封裝該數(shù)據(jù)分組來實(shí)現(xiàn)，稱為“IP-in-IP隧穿”。在新BS路由器，把分組解封裝并通過無線鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到該移動節(jié)點(diǎn)。隧道設(shè)置、信令和驗(yàn)證機(jī)制可以是那些在C Perkins等人在1996年10月的1ETF RFC 2002中發(fā)表的“IP移動性支持”中描述的“移動IP”中使用的機(jī)制。在利用“移動IP”使能所有BS路由器的情況下，“移動IP”還可以用于允許把分組轉(zhuǎn)發(fā)到移動到一個不同AS的移動節(jié)點(diǎn)。其它可能的隧穿協(xié)議包括UDP隧穿(其中把一個UDP首部添加到一個入局分組)，GRE隧穿(一個CISCO(TM)協(xié)議)，第二層隧穿協(xié)議(L2TP)，和協(xié)商或配置IPSEC隧道模式。
當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)要從一個BS路由器越區(qū)切換時，該BS路由器與該移動節(jié)點(diǎn)被越區(qū)切換到的新BS路由器進(jìn)行交互，以進(jìn)行以下步驟(a)準(zhǔn)備一個到新BS路由器的單向隧道，使得可以在舊BS路由器和移動節(jié)點(diǎn)之間的無線鏈路丟失后把分組轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點(diǎn)?？梢酝ㄟ^映射到一個預(yù)先存在的BS路由器間的隧道或一個主機(jī)專用隧道來準(zhǔn)備隧道，并通過移動IP機(jī)制動態(tài)地協(xié)商。
(b)在無線電鏈路層對移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行越區(qū)切換。
(c)從新BS路由器注入一個用于移動節(jié)點(diǎn)的IP地址(或多個地址，在移動路由器的情況下)的路由選擇更新。
(d)通過一個到新BS路由器的隧道鏈路轉(zhuǎn)發(fā)指向移動節(jié)點(diǎn)的IP地址和到達(dá)舊BS路由器的數(shù)據(jù)分組。
(e)更新到舊BS路由器的無效路由選擇。
(f)如果是主機(jī)專用的，則解除該隧道，或者在路由選擇的會聚之后，去除一個預(yù)先存在的隧道中的主機(jī)專用狀態(tài)。
在越區(qū)切換前，通過在經(jīng)過舊BS路由器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個或多個路由把所有分組直接路由選擇到移動節(jié)點(diǎn)。在路由選擇的會聚之后，通過經(jīng)過新BS路由器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個或多個路由把所有分組直接路由選擇到移動節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)(或者作為隧道建立的一部分從舊BS路由器，或者通過一個移動站輔助的越區(qū)切換從移動節(jié)點(diǎn))把越區(qū)切換通知給新BS路由器時，新BS路由器產(chǎn)生一個定向路由選擇更新消息，該消息被單點(diǎn)傳送到使用現(xiàn)有DAG的舊BS路由器用于移動節(jié)點(diǎn)的IP地址(其仍保持指向舊BS路由器)。該更新沿著到舊BS路由器的反向最低鄰居路徑(一個近似最短路徑)選擇性地修改移動站的DAG。在該更新的結(jié)尾，在移動節(jié)點(diǎn)在無線電鏈路層越區(qū)切換后，舊BS路由器將具有DAG中的一個新下游鏈路用于移動節(jié)點(diǎn)的IP地址。一個跨越路由器將在更新過程期間接收單點(diǎn)傳送的定向更新，此時一個現(xiàn)有數(shù)據(jù)流被重新定向到移動節(jié)點(diǎn)的新BS路由器。
該更新程序不依賴于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且在使用時可以不考慮新和舊BS路由器之間的拓?fù)渚嚯x(這可以根據(jù)BS路由器的相對位置而實(shí)質(zhì)性變化)。
在到舊BS路由器的無線鏈路丟失時沒有建立到新BS路由器的路由選擇，和或者在舊BS路由器中沒有進(jìn)行有效數(shù)量的高速緩存的情況下，該短期隧道避免了分組丟失。
但是，短期隧道的使用不必總是必須的，這取決于以下兩個事件的相對排序(i)在舊BS路由器的BS路由器到移動節(jié)點(diǎn)無線鏈路的丟失(ii)定向路由選擇更新到達(dá)舊BS路由器。
如果路由選擇更新在舊無線鏈路丟失前到達(dá)，就無需隧道，因?yàn)橛捎谥匦侣酚蛇x擇將不會有進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分組到達(dá)舊BS路由器(提供具有相同排隊(duì)優(yōu)先級和處理的控制和數(shù)據(jù)分組；如果不是，那么已經(jīng)排隊(duì)的數(shù)據(jù)分組仍將在路由選擇更新之后到達(dá))，并且所有過去的數(shù)據(jù)分組將通過舊無線鏈路被轉(zhuǎn)發(fā)到移動站。如果不需要隧道，通過在舊BS路由器標(biāo)記一個虛擬下游鏈路直到路由選擇會聚，可以防止由于在丟失舊無線鏈路時所有下游鏈路的丟失而導(dǎo)致的在舊BS路由器的一個TORA更新的過早觸發(fā)。因此，僅僅通過信令就可以實(shí)現(xiàn)在舊BS路由器的路由選擇抑制。
僅通過信令實(shí)現(xiàn)的路由選擇抑制也可以在舊BS路由器用作一個高速緩存(例如一個透明高速緩存)的情況下使用，允許舊BS路由器存儲相對大量的數(shù)據(jù)直到路由選擇會聚，并且一旦路由選擇會聚就重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。
如上所述，當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)結(jié)束它的接入話路時，該移動節(jié)點(diǎn)的IP地址的路由選擇可以被返回到始發(fā)該路由選擇的BS路由器，即IP地址的本地BS路由器。提供一種機(jī)制來有效地把DAG的目的地恢復(fù)到本地BS路由器，這僅需要AS中有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)的加入。
當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)結(jié)束它的接入話路時，當(dāng)前BS路由器聯(lián)系該IP地址的本地BS路由器，并啟動DAG的目的地到本地BS路由器的傳送。同樣，也可以把一個隧道鏈路用作一個抑制機(jī)制來抑制在當(dāng)前BS路由器的路由選擇更新的啟動，或更簡單地，如果不轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù)，可以使用一個虛擬鏈路(一個在當(dāng)前BS路由器標(biāo)記的無作用的下游鏈路)。當(dāng)前BS路由器建立一個指向本地BS路由器的隧道鏈路或虛擬下游鏈路。作為響應(yīng)，本地BS路由器產(chǎn)生一個定向“恢復(fù)”更新，該更新被發(fā)送到使用現(xiàn)有DAG的當(dāng)前BS路由器用于移動節(jié)點(diǎn)的IP地址(其仍保持為指向當(dāng)前BS路由器)。該更新刪除了由移動節(jié)點(diǎn)的先前移動性產(chǎn)生的所有主機(jī)專用路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表記錄和下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表記錄，以把預(yù)先計(jì)算的聚集DAG恢復(fù)為用于移動節(jié)點(diǎn)的IP地址的有效路由選擇方案。該更新行進(jìn)經(jīng)過由移動節(jié)點(diǎn)的過去移動性造成的路由選擇更新先前所產(chǎn)生的路徑。因此，刪除了移動性專用更新產(chǎn)生的負(fù)高度值的集合，并且具有“全零”參考水平的聚集DAG(假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中沒有造成新高度產(chǎn)生和反轉(zhuǎn)的故障)被重新激活。隧道鏈路或虛擬鏈路可以被保持直到在當(dāng)前BS路由器接收到恢復(fù)更新，此時把隧道解除或者把虛擬鏈路去除。
周期性地，或者在檢測到一個觸發(fā)事件時，移動節(jié)點(diǎn)或一個用作移動節(jié)點(diǎn)的BS路由器可以利用“全零”參考水平、使用TORA更新機(jī)制來為一個IP地址重新初始化DAG，從而消除DAG的任何有關(guān)移動性的路由選擇表記錄。以此方式傳播的“全零”參考水平優(yōu)先于所有其它高度值(正和負(fù))，并可以在整個AS中傳播(一個全AS的DAG重新優(yōu)化)。這提供了一個用于軟狀態(tài)路由維護(hù)的機(jī)制，其越控于有關(guān)移動性的更新機(jī)制。
下面參考圖2到11對在無線電鏈路層的BS間越區(qū)切換和AS的固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)的路由選擇更新的一個詳細(xì)示例進(jìn)行說明。另一個示例參考圖12到16進(jìn)行說明。最后，參考圖17到25對在移動主機(jī)接入話路結(jié)束后把路由選擇恢復(fù)到本地BS的一個詳細(xì)示例進(jìn)行說明。在圖2到25所示的每個TORA高度五元組中，為簡單起見，使用符號i表示節(jié)點(diǎn)ID。但是，應(yīng)該理解，這個值對于每個節(jié)點(diǎn)是不同的，以便唯一地標(biāo)識AS內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。還應(yīng)該注意，為簡單起見，只顯示了AS的一部分。
在所有下面的示例中，AS包括多個固定核心路由器(CR1，CR2...)，多個固定中間路由器(IR1，IR2，...)，和多個固定邊沿路由器(ER1，ER2，...)，根據(jù)它們對固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)“邊沿”的相對接近性來分類。核心路由器適于處理比中間路由器更大量的業(yè)務(wù)量，中間路由器適于處理比邊沿路由器更大量的業(yè)務(wù)量。例如，核心路由器可以處理全國業(yè)務(wù)量，中間路由器可以處理區(qū)域業(yè)務(wù)量，邊沿路由器可以處理子區(qū)域業(yè)務(wù)量。
分組交換路由器同處一地并在功能上與無線基站組合，該組合實(shí)體此處被稱為一個接入節(jié)點(diǎn)(BS1，BS2，...)，盡管可以理解，術(shù)語“接入節(jié)點(diǎn)”不是為了限制為一個包括無線BS功能的路由選擇節(jié)點(diǎn)。例如，可以在一個在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)離一個BS的節(jié)點(diǎn)提供一個“接入節(jié)點(diǎn)”。
在下面所述的所有示例的情況下，在接口處的逐跳點(diǎn)路由選擇方向性由沿著網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間和接入節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的鏈路(這些鏈路包括無線鏈路)標(biāo)記的箭頭表示。分布式路由選擇方案的形式是一個指向單個接收移動主機(jī)MH2的TORA DAG。在移動主機(jī)MH2開始一個接入話路并被動態(tài)分配一個IP地址之前，AS內(nèi)存在用于該IP地址的一個預(yù)先計(jì)算和聚集DAG，其是作為一個全AS的更新從分配該IP地址的接入節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)BS2)注入的。在圖2到25中，涉及路由選擇更新或分組轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記了它們的TORA高度五元組(τi，oidi，ri，δi，i)。如前所述，該TORA高度還被存儲在每個相鄰節(jié)點(diǎn)的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中，已經(jīng)從應(yīng)用該高度的節(jié)點(diǎn)通告過來。
當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)MH2向本地接入節(jié)點(diǎn)BS2登記時，本地接入節(jié)點(diǎn)按所分配的IP地址在無線電鏈路層高速緩存移動主機(jī)的身份，因此在節(jié)點(diǎn)BS2中保持的一個路由選擇表中形成一個移動站專用記錄。
圖2表示在移動節(jié)點(diǎn)MH2和另一個主機(jī)(在此情況下是一個移動主機(jī)MH1)之間發(fā)生的示例通信話路(例如，一個TCP/IP連接)。在下面的示例中，不發(fā)生對應(yīng)移動主機(jī)MH1的移動性，盡管使用要關(guān)于節(jié)點(diǎn)MH2的移動性描述的相同功能時這種移動性是可能的。也可以利用一個對應(yīng)的固定主機(jī)進(jìn)行類似的通信話路。應(yīng)注意，在AS中存在一個指向節(jié)點(diǎn)MH1的單獨(dú)DAG，因而從節(jié)點(diǎn)MH2始發(fā)的數(shù)據(jù)分組被路由選擇到節(jié)點(diǎn)MH1。由于該指向節(jié)點(diǎn)MH1的DAG不改變，并且存在從節(jié)點(diǎn)MH2所聯(lián)屬的每個接入節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)MH1的路由選擇，因此將不再提供到節(jié)點(diǎn)MH1的路由選擇的進(jìn)一步說明。
如圖2所示，從節(jié)點(diǎn)MH1始發(fā)并指向節(jié)點(diǎn)MH2的數(shù)據(jù)分組最初通過其聚集DAG(例如，通過固定節(jié)點(diǎn)BS1，ER1，IR1和ER2)被路由選擇到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。
現(xiàn)在參見圖3，可以由節(jié)點(diǎn)MH2自己或節(jié)點(diǎn)BS2進(jìn)行無線電鏈路層BS間越區(qū)切換判定。在一個移動節(jié)點(diǎn)啟動的越區(qū)切換的情況下，可以根據(jù)從節(jié)點(diǎn)BS2和BS3接收的信號之間的無線鏈路質(zhì)量的比較來進(jìn)行該判定。在移動節(jié)點(diǎn)MH2移動時，從接入節(jié)點(diǎn)BS3接收的信號可能改善，而從接入節(jié)點(diǎn)BS2接收的信號變差，并且在一個閾值判定事件，移動主機(jī)通過啟動節(jié)點(diǎn)BS2和BS3之間的越區(qū)切換來響應(yīng)。如果在節(jié)點(diǎn)BS2進(jìn)行越區(qū)切換判定，可以根據(jù)其他因素(例如業(yè)務(wù)量負(fù)載)來進(jìn)行判定。在此情況下，接入節(jié)點(diǎn)BS2把越區(qū)切換指令發(fā)送到節(jié)點(diǎn)MH2。
不管BS間越區(qū)切換是由移動節(jié)點(diǎn)MH2還是本地接入節(jié)點(diǎn)BS2啟動的，移動節(jié)點(diǎn)MH2都選擇一個新接入節(jié)點(diǎn)BS3并把一個隧道啟動(TIN)分組發(fā)送到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。該TIN分組包括新接入節(jié)點(diǎn)BS3的IP地址，該IP地址是由移動節(jié)點(diǎn)從接入節(jié)點(diǎn)BS3所廣播的一個信標(biāo)信道讀取的。移動節(jié)點(diǎn)MH2還通過把其高度的τ時間值減小到一個負(fù)值，-1(表示遠(yuǎn)離本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的第一個有關(guān)移動性的路由選擇更新)，來計(jì)算一個新高度，并將其包括在TIN分組中。
現(xiàn)在參見圖4，當(dāng)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2接收到來自移動節(jié)點(diǎn)MH2的TIN分組時，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2建立一個到新接入節(jié)點(diǎn)BS3的短期IP-in-IP隧道鏈路。本地接入節(jié)點(diǎn)BS2把到BS3的隧道接口輸入到它的路由選擇表中，新接入節(jié)點(diǎn)BS3的TORA高度被設(shè)置為等于(-1，0，0，1，i)以確保隧道接口被標(biāo)記為下游鏈路以用于越區(qū)切換程序的剩余部分期間的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)已經(jīng)從本地接入節(jié)點(diǎn)BS2到新接入節(jié)點(diǎn)BS3建立了短期隧道鏈路時，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2通過隧道接口把從移動節(jié)點(diǎn)MH2接收的TIN分組轉(zhuǎn)發(fā)到新接入節(jié)點(diǎn)BS3。
在本示例中，所使用的無線鏈路系統(tǒng)的性質(zhì)使得，移動節(jié)點(diǎn)MH2能夠(如同一個允許軟越區(qū)切換的CDMA蜂窩無線電系統(tǒng)中一樣)在越區(qū)切換期間通過到每個接入節(jié)點(diǎn)BS2和BS3的兩個無線鏈路進(jìn)行通信。因此，接下來，移動節(jié)點(diǎn)MH2建立與新接入節(jié)點(diǎn)BS3的一個第二無線鏈路，并在節(jié)點(diǎn)BS3中建立一個路由選擇表記錄以表示一個到移動節(jié)點(diǎn)MH2的下游鏈路。
新接入節(jié)點(diǎn)BS3產(chǎn)生一個單點(diǎn)傳送定向更新(UUPD)分組并把該分組發(fā)送到它在固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的相鄰節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)ER3。UUPD分組要沿著新接入節(jié)點(diǎn)BS3和本地接入節(jié)點(diǎn)BS2之間的單點(diǎn)傳送路徑行進(jìn)，更新沿著更新路徑的所有節(jié)點(diǎn)以及與沿著路徑的節(jié)點(diǎn)緊鄰的所有節(jié)點(diǎn)的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表和至少一些下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)表中的記錄(沿著路徑的節(jié)點(diǎn)把它們的新高度通告給每個緊鄰的節(jié)點(diǎn)，該通告的傳播被限制為一個跳點(diǎn))。
現(xiàn)在參見圖6，在移動主機(jī)MH2建立了與新接入節(jié)點(diǎn)BS3的新無線鏈路后，到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的舊無線鏈路被取消。指向移動節(jié)點(diǎn)MH2的數(shù)據(jù)分組在到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2后通過短期隧道被轉(zhuǎn)發(fā)到新接入節(jié)點(diǎn)BS3，并通過新無線鏈路向前轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點(diǎn)MH2。
盡管舊無線鏈路現(xiàn)在丟失了，在本地接入節(jié)點(diǎn)BS2還沒有觸發(fā)路由選擇更新(而根據(jù)TORA協(xié)議，會發(fā)生觸發(fā))，這是因?yàn)檠刂呀?jīng)在本地接入節(jié)點(diǎn)BS2和新接入節(jié)點(diǎn)BS3之間建立的隧道存在一個剩余的下游鏈路。因此，到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的路由選擇仍保留原位直到從新接入節(jié)點(diǎn)BS3啟動的路由選擇更新到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。如圖6所示，從接收UUPD分組的第一節(jié)點(diǎn)ER3把UUPD分組轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點(diǎn)IR2，第一節(jié)點(diǎn)ER3還路由一個與移動性更新相關(guān)聯(lián)的負(fù)τ時間值(-1)來更新它的高度。節(jié)點(diǎn)IR2進(jìn)而利用與有關(guān)移動性的更新相關(guān)的負(fù)τ時間值來更新它的高度。
沿著該路由選擇更新單點(diǎn)傳送路由的每個節(jié)點(diǎn)還針對路由選擇更新UUPD分組的每一跳點(diǎn)把其TORA高度五元組中的δ值遞增1，使得δ值代表通過新接入節(jié)點(diǎn)BS3到移動節(jié)點(diǎn)的跳點(diǎn)數(shù)目，以代替先前的路由選擇表記錄的δ值(表示通過本地接入節(jié)點(diǎn)BS2到移動節(jié)點(diǎn)的跳點(diǎn)數(shù)目)。因此，沿著單點(diǎn)傳送定向更新路由的每個鏈路依次被指向新接入節(jié)點(diǎn)BS3。
現(xiàn)在參見圖7，接著把UUPD分組轉(zhuǎn)發(fā)到沿著單點(diǎn)傳送更新路由的下一個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)ER2。節(jié)點(diǎn)ER2是一個路由器，它標(biāo)記出從發(fā)送節(jié)點(diǎn)MH1到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的路由選擇路徑與從節(jié)點(diǎn)MH1發(fā)送到新接入節(jié)點(diǎn)BS3的分組所要經(jīng)過的路由選擇路徑(當(dāng)前建立的路由選擇路徑)之間的交叉點(diǎn)。如圖8所示，一旦在接收到UUPD分組時更新了節(jié)點(diǎn)ER2中的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表記錄，交叉節(jié)點(diǎn)ER2就具有兩個下游鏈路，一個下游鏈路指向本地接入節(jié)點(diǎn)ER2，一個下游鏈路指向新接入節(jié)點(diǎn)BS3。但是，因?yàn)橹赶蛐陆尤牍?jié)點(diǎn)BS3的下游鏈路包括一個負(fù)τ時間值，該時間值表示一個(最近的)有關(guān)移動性的更新，因此最好選擇指向新接入節(jié)點(diǎn)BS3的下游鏈路作為下一跳點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。沿著到新接入節(jié)點(diǎn)BS3的路由選擇路徑，把到達(dá)節(jié)點(diǎn)ER2的、指向移動主機(jī)MH2的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點(diǎn)IR2。在交叉路由器ER2處路由選擇路徑的轉(zhuǎn)向之后，不再有數(shù)據(jù)分組被轉(zhuǎn)發(fā)到BS2，并且不再通過節(jié)點(diǎn)BS2和節(jié)點(diǎn)BS3之間的隧道接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組。但是，隧道接口此時仍在本地接入節(jié)點(diǎn)BS2保留原位，以便確保不(由于所有它的下游鏈路的丟失)從本地接入節(jié)點(diǎn)BS2產(chǎn)生路由選擇更新，直到UUPD分組到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。在UUPD分組到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2時，刪除BS2的路由選擇表中的隧道狀態(tài)記錄，從而解除MH2的隧道接口。
現(xiàn)在參見圖9，注意到，由于本地接入節(jié)點(diǎn)BS2形成了單點(diǎn)傳送更新路徑的結(jié)尾，在接收到UUPD分組時不重新定義本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的高度(但是，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)ER2的高度中定義了負(fù)τ時間值，節(jié)點(diǎn)BS2和ER2之間的鏈路方向被反轉(zhuǎn)，因此允許其他通過BS2接收服務(wù)的移動主機(jī)把分組發(fā)送到MH2)。
最后，在接收到UUPD消息時，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2可以把一個更新完成確認(rèn)(UUPD-Ack)發(fā)送到新接入節(jié)點(diǎn)BS3。UUPD-Ack分組沿著DAG中建立的單點(diǎn)傳送更新路由選擇路徑到達(dá)新接入節(jié)點(diǎn)BS3。在發(fā)送UUPD-Ack分組時，舊接入節(jié)點(diǎn)BS3放棄為它最初分配給移動節(jié)點(diǎn)MH2的IP地址而對DAG進(jìn)行的試驗(yàn)性控制。在接收到UUPD-Ack分組時，新接入節(jié)點(diǎn)BS3開始為移動節(jié)點(diǎn)的IP地址對DAG進(jìn)行試驗(yàn)性控制。
現(xiàn)在完成了在無線電鏈路層進(jìn)行的與移動站的BS間越區(qū)切換相關(guān)的路由選擇更新，涉及到沿著單點(diǎn)傳送更新路徑的僅有限數(shù)量節(jié)點(diǎn)(在圖9所示例子中，僅5個節(jié)點(diǎn))的高度的重新定義。此外，也限制了路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表記錄的更新，這種更新僅在接收UUPD消息的節(jié)點(diǎn)及其每個緊鄰節(jié)點(diǎn)(接收新高度的通告并把新高度存儲在它們的路由選擇表中)中是需要的。在圖9所示的例子中，還在節(jié)點(diǎn)IR1，CR1，CR2，和CR3中進(jìn)行路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表更新。
圖10和11顯示在一個隨后的有關(guān)移動性的更新之前和之后AS內(nèi)的DAG的狀態(tài)。在此情況下，把移動節(jié)點(diǎn)MH2從接入節(jié)點(diǎn)BS3越區(qū)切換到另一個接入節(jié)點(diǎn)BS4，移動節(jié)點(diǎn)之前是從接入節(jié)點(diǎn)BS2越區(qū)切換到接入節(jié)點(diǎn)BS3的。這里所采用的程序與在關(guān)于由移動節(jié)點(diǎn)從接入節(jié)點(diǎn)BS2到接入節(jié)點(diǎn)BS3的第一次越區(qū)切換造成的有關(guān)移動性的更新的描述中的程序基本相同，其差別在于，由從新接入節(jié)點(diǎn)BS4發(fā)送的單點(diǎn)傳送更新所產(chǎn)生的新高度包括負(fù)τ時間值中的再一個增量(τ時間值被增加到-2)，以便把由移動性的第二次發(fā)生導(dǎo)致的有關(guān)移動性的更新高度，移動性的第一次發(fā)生的有關(guān)移動性的更新高度(具有τ時間值-1)，和在預(yù)先計(jì)算的DAG中指定的高度的有關(guān)移動性的更新高度(具有τ時間值0)相區(qū)別。如圖1所示，新更新中涉及的節(jié)點(diǎn)最初具有包括τ時間值0的高度，表示高度與預(yù)先計(jì)算的DAG中定義的相同。
下面參考圖12到16說明有關(guān)移動性的路由選擇更新的另一個示例，其中移動節(jié)點(diǎn)(與GSM蜂窩無線電系統(tǒng)中一樣)能夠在任何特定時間僅通過單個無線鏈路進(jìn)行通信。在此情況下，在前面的例子中參考圖2到4說明的步驟相同。如圖12所示，響應(yīng)沿著隧道接口接收到的TIN分組，產(chǎn)生從新接入節(jié)點(diǎn)BS3發(fā)送的UUPD分組。
現(xiàn)在參見圖13，移動節(jié)點(diǎn)MH2首先丟失它與本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的無線鏈路的該時間段期間，并且在經(jīng)過一個短時間段后(以允許在無線電鏈路層與新接入節(jié)點(diǎn)BS3重新同步，ETC)，可以建立與新接入節(jié)點(diǎn)BS3的新無線鏈路。在移動節(jié)點(diǎn)MH2沒有無線鏈路，到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的分組被從本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的隧道接口轉(zhuǎn)發(fā)，并在新接入節(jié)點(diǎn)BS3排隊(duì)，直到建立新無線鏈路。接著，建立新無線鏈路，或者是UUPD分組到達(dá)本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。如果首先建立了新無線鏈路，那么新接入節(jié)點(diǎn)BS3立即為移動節(jié)點(diǎn)的IP地址采取對DAG的試驗(yàn)性控制。否則，新接入節(jié)點(diǎn)BS3將一直等待，直到它接收到來自本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的UUPD-Ack消息。在前面的例子中描述的其余步驟(隧道解除，隨后的移動性，等等)也適用于本示例。
圖17到25表示一個程序，當(dāng)一個移動節(jié)點(diǎn)結(jié)束一個接入話路時，進(jìn)行路由選擇更新以把具有移動節(jié)點(diǎn)的IP地址的DAG恢復(fù)到最初把IP地址分配給移動節(jié)點(diǎn)之前DAG的狀態(tài)。該路由選擇更新程序涉及把路由選擇更新僅發(fā)送到AS中有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(沿著先前單點(diǎn)傳送有關(guān)移動性的更新的路徑)，并且僅在有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(恢復(fù)的定向路由選擇更新消息所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)以及每個緊鄰節(jié)點(diǎn))的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)表中需要更新。
參見圖17，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)MH2結(jié)束接入話路時，當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)BS4把一個恢復(fù)請求(RR)發(fā)送到用于該IP地址的本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。這可以通過在當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)獲知用于該IP地址的“本地”接入節(jié)點(diǎn)的身份來實(shí)現(xiàn)。通過在使用OPT分組更新機(jī)制產(chǎn)生聚集DAG時發(fā)送該擁有BS的身份，并把該身份作為路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)(除了接入節(jié)點(diǎn)中保持的其他路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)以外)存儲，可以提供這種知識。另選地，通過移動節(jié)點(diǎn)在最初分配其IP地址時存儲本地BS的身份，并把該身份發(fā)送到每個接入節(jié)點(diǎn)(移動節(jié)點(diǎn)在其接入話路期間從接入節(jié)點(diǎn)接收服務(wù))以在其中臨時存儲，也可以提供這種知識。因此，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)MH2結(jié)束該接入話路時，當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)BS4沿著到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的IP-in-IP隧道鏈路發(fā)送RR分組，該RR分組最初用移動節(jié)點(diǎn)的IP地址定址并用本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的IP地址封裝。
作為需要用于一個IP地址的本地BS的身份知識的替代，可以利用移動節(jié)點(diǎn)的IP地址作為目的地地址來發(fā)送RR分組，但是，在其首部中有一個標(biāo)識符，用于向每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)指示要沿著聚集DAG路由選擇路徑對該分組進(jìn)行路由選擇，該聚集DAG路由選擇路徑在整個接入話路期間保持指向本地BS。
響應(yīng)RR分組的接收，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2在它的路由選擇表中標(biāo)記一個到移動主機(jī)MH2的下游鏈路。該下游鏈路是一個虛擬鏈路，這是因?yàn)樵撘苿又鳈C(jī)當(dāng)前并沒有與任何接入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信并且實(shí)際上位于一個不同的接入節(jié)點(diǎn)(接入節(jié)點(diǎn)BS4)的服務(wù)區(qū)中。任何在移動節(jié)點(diǎn)MH2結(jié)束它的接入話路之后到達(dá)BS4的分組可以沿著到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2的隧道被轉(zhuǎn)發(fā)，并可以被存儲以在將來移動節(jié)點(diǎn)MH2開始一個新接入話路時被轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點(diǎn)MH2。
如圖18所示，在接收到RR分組時，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2還把(目前虛擬的)移動節(jié)點(diǎn)MH2的高度重置為“全零”參考水平，并通過AS的固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)把一個單點(diǎn)傳送定向恢復(fù)更新(UDRU)分組發(fā)送到當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)BS4。沿著一個單點(diǎn)傳送路由轉(zhuǎn)發(fā)UDRU分組，該單點(diǎn)傳送路由僅包括其高度由于有關(guān)移動性的更新而在以前被重新定義的節(jié)點(diǎn)。在圖18的示例中，這些節(jié)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)ER2，IR2，ER3，IR3，CR4，IR4，ER4和BS4。
當(dāng)在沿著單點(diǎn)傳送路徑的每個節(jié)點(diǎn)接收到UDRU分組時，每個節(jié)點(diǎn)的TORA高度被重置為“全零”參考水平，并且高度的δ值被重新定義以便代表經(jīng)過本地接入節(jié)點(diǎn)到達(dá)(現(xiàn)在虛擬的)移動節(jié)點(diǎn)的跳點(diǎn)數(shù)量，從而代替表示經(jīng)過當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)到達(dá)移動節(jié)點(diǎn)的跳點(diǎn)數(shù)量的先前記錄值。該過程在圖18到22的每個圖中表示。
除了沿著單點(diǎn)傳送更新路由更新高度，還把更新的高度通告給每個緊鄰節(jié)點(diǎn)。任何在其自己的高度中具有負(fù)τ時間值的節(jié)點(diǎn)在接收到一個指示把負(fù)τ時間值重置為0的通告時(如圖20所示接入節(jié)點(diǎn)BS3的情況)，也把它自己的高度重置為“全零”參考水平，定義它的δ值以指示經(jīng)過本地接入節(jié)點(diǎn)到達(dá)(現(xiàn)在虛擬的)移動站的跳點(diǎn)數(shù)量，并產(chǎn)生一個它自己的新高度的通告，并將其發(fā)送到它所有的鄰居。任何接收到一個通告的新高度并且不重置它們自己的高度的鄰居不進(jìn)一步傳播該通告。
如圖23所示，一旦在當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)BS4接收到UDRU分組，當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)刪除在它的路由選擇表中與移動節(jié)點(diǎn)MH2相關(guān)的狀態(tài)，并沿著剛剛由單點(diǎn)傳送更新產(chǎn)生的路由選擇路徑把一個UDRU-Ack消息發(fā)送到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2，從而放棄為移動節(jié)點(diǎn)MH2先前使用的IP地址而對DAG進(jìn)行的試驗(yàn)性控制。
如圖24所示，UDRU-Ack分組最終傳播到本地接入節(jié)點(diǎn)BS2。在接收時，本地接入節(jié)點(diǎn)BS2刪除所有與移動節(jié)點(diǎn)MH2相關(guān)的狀態(tài)，并為IP地址采取DAG的控制。然后，如圖25所示，可以再次把該IP地址動態(tài)地分配給一個不同的移動節(jié)點(diǎn)MH3，該移動節(jié)點(diǎn)MH3在接入節(jié)點(diǎn)BS2的服務(wù)區(qū)中開始一個接入話路。
總之，對本發(fā)明提供的路由選擇協(xié)議可以單獨(dú)或以任何組合形式進(jìn)行以下改進(jìn)1.存儲作為移動性的結(jié)果產(chǎn)生的不同路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)(在TORA協(xié)議的情況下，“負(fù)”高度參考水平)，從而把分組轉(zhuǎn)發(fā)到最近指定的下游鄰居。
2.結(jié)合單點(diǎn)傳送定向移動性更新，以便通過僅改變存儲在AS的一個有限節(jié)點(diǎn)集合中的路由選擇協(xié)議數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)越區(qū)切換時的路由選擇。
3.結(jié)合單點(diǎn)傳送定向恢復(fù)更新，以消除基于越區(qū)切換的移動性的影響(在TORA的情況下，“負(fù)”高度參考水平)。
應(yīng)該理解，上述實(shí)施例不用于限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以構(gòu)想出改進(jìn)和變型。
上述實(shí)施例描述了一個基于TORA路由選擇協(xié)議的改進(jìn)的路由選擇協(xié)議。但是，可以使用本發(fā)明的方面來改進(jìn)其他已知的路由選擇協(xié)議，例如OSPF，RIP等等。
此外，盡管在上述實(shí)施例中自主系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是固定的，應(yīng)該理解，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個或多個路由器可以是移動路由器，例如在衛(wèi)星通信領(lǐng)域和其他系統(tǒng)(其中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個或多個路由器表現(xiàn)出長期移動性)中使用的移動路由器。此外，還可以通過一個可移動非無線通信鏈路(例如插入式電纜連接)把移動節(jié)點(diǎn)連接到一個接入節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括把一個或多個網(wǎng)絡(luò)地址分配給第一接入節(jié)點(diǎn)作為所述第一接入節(jié)點(diǎn)的一個或多個本地地址；動態(tài)地把一個第一所述本地地址分配給一個正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路服務(wù)的第一移動節(jié)點(diǎn)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；當(dāng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個第二接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時，通過把路由選擇更新消息發(fā)送到所述分組交換節(jié)點(diǎn)的一個有限子集，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，所述子集位于所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)之間的連接路徑的區(qū)域中，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；和隨后改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址，并把所述第一本地地址分配給由所述第一接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)的一個第二移動節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述路由選擇更新消息在所述第二接入節(jié)點(diǎn)始發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述路由選擇更新消息被發(fā)送到與所述連接路徑相鄰的分組交換節(jié)點(diǎn)，而所述消息從所述連接路徑的向外傳播被限制。
4.一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括把一個或多個網(wǎng)絡(luò)地址分配給第一接入節(jié)點(diǎn)作為所述第一接入節(jié)點(diǎn)的一個或多個本地地址；動態(tài)地把一個第一所述本地地址分配給一個正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路服務(wù)的第一移動節(jié)點(diǎn)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；當(dāng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個第二接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址；和當(dāng)所述本地地址可以重新分配時，改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇，使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址，并把一個路由選擇消息發(fā)送到所述第一接入節(jié)點(diǎn)以指明可以把所述第一本地地址分配給正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)的一個第二移動節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)多個本地地址具有至少一個指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)的路由選擇路徑時，所述多個本地地址在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個第一分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的路由選擇數(shù)據(jù)中有一個聚集記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中當(dāng)所述多個本地地址之一具有一個指向一個第二接入節(jié)點(diǎn)的路由選擇路徑時，所述第一分組交換節(jié)點(diǎn)中的所述聚集記錄不用于把分組路由選擇到所述第一本地地址。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中當(dāng)所述多個本地地址具有至少一個指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)的路由選擇路徑時，所述多個本地地址在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一個第二分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的路由選擇數(shù)據(jù)中有一個聚集記錄，并且當(dāng)所述一個本地地址具有一個指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)的路由選擇路徑時，所述第二分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的路由選擇數(shù)據(jù)中的所述聚集記錄用于把分組路由選擇到所述一個本地地址。
8.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)在位置上分離，并且由于所述移動節(jié)點(diǎn)的移動性而在所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生服務(wù)變化，該服務(wù)變化涉及所述移動節(jié)點(diǎn)的通信鏈路的越區(qū)切換。
9.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中在一個接入話路期間把所述第一本地地址分配給所述第一移動站，并且在該接入話路結(jié)束后發(fā)生所述隨后的改變步驟。
10.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)形成一個互連網(wǎng)絡(luò)中的自主系統(tǒng)(AS)，所述網(wǎng)絡(luò)無連接路由選擇協(xié)議是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)。
11.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述接入節(jié)點(diǎn)包括一個蜂窩無線電通信系統(tǒng)的多個基站。
12.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述接入節(jié)點(diǎn)包括一個固定線路因特網(wǎng)接入提供商的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器。
13.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中按照逐跳點(diǎn)路由選擇沿著所述路由選擇路徑發(fā)送分組，在沿著所述路由選擇路徑的每個分組交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由選擇判定。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任何一個所述的方法，其中所述移動節(jié)點(diǎn)是一個移動路由器，其使用所述第一本地地址服務(wù)于一個移動主機(jī)以通過所述網(wǎng)絡(luò)與一個或多個其他主機(jī)進(jìn)行通信。
15.一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法，該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，和多個接入節(jié)點(diǎn)，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn)，其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義，所述方法包括為第一網(wǎng)絡(luò)地址沿著第一路由選擇路徑對分組進(jìn)行路由選擇，該路由選擇路徑是在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中為所述第一網(wǎng)絡(luò)地址而被指向一個第一接入節(jié)點(diǎn)的第一多個路由選擇路徑中的一個，所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路使用所述第一網(wǎng)絡(luò)地址服務(wù)于一個移動節(jié)點(diǎn)；從一個第二接入節(jié)點(diǎn)把一個定向的路由選擇更新消息發(fā)送到所述第一接入節(jié)點(diǎn)，以創(chuàng)建一個用于所述第一網(wǎng)絡(luò)地址的第二路由選擇路徑，所述第二路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述定向更新消息是一個單點(diǎn)傳送更新消息。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，所述方法包括對移動節(jié)點(diǎn)的通信鏈路進(jìn)行越區(qū)切換，使得第二接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)于所述移動節(jié)點(diǎn)；和通過所述第二路由選擇路徑把分組路由選擇到所述第二接入節(jié)點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二路由選擇路徑是所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中為所述第一網(wǎng)絡(luò)地址而被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)的第二多個路由選擇路徑中的一個，并且所述方法包括從所述第一接入節(jié)點(diǎn)把另一個定向路由選擇更新消息發(fā)送到所述第二接入節(jié)點(diǎn)，以創(chuàng)建用于所述第一網(wǎng)絡(luò)地址的一個第三路由選擇路徑，所述第三路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第三路由選擇路徑是所述第一多個路由選擇路徑之一。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中響應(yīng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)的一個接入話路的結(jié)束，發(fā)送所述另一個定向路由選擇更新消息。
21.根據(jù)權(quán)利要求15到20中任何一個所述的方法，其中在所述網(wǎng)絡(luò)中預(yù)先計(jì)算所述第一多個路由選擇路徑，并且響應(yīng)所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)之間所述移動節(jié)點(diǎn)的移動性創(chuàng)建所述第二路由選擇路徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中在所述移動節(jié)點(diǎn)的一個接入話路結(jié)束時發(fā)送所述定向路由選擇更新消息。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中所述第二路由選擇路徑對應(yīng)于在所述接入話路開始之前在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中為所述第一地址預(yù)先計(jì)算的一個路由選擇路徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求15到23中任何一個所述的方法，其中所述路由選擇協(xié)議是一個鏈路反轉(zhuǎn)路由選擇協(xié)議。
25.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)地址是一個因特網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。
26.根據(jù)上述任何一個權(quán)利要求所述的方法，其中所述通信鏈路是一個無線鏈路。
全文摘要
一種控制分組交換網(wǎng)絡(luò)中分組的路由選擇的方法,該分組交換網(wǎng)絡(luò)包括由分組傳輸鏈路互連的分組交換節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),和多個接入節(jié)點(diǎn),在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中可以為一個給定網(wǎng)絡(luò)地址把一個路由選擇路徑指向所述接入節(jié)點(diǎn),其中該路由選擇路徑由沿著其設(shè)置的分組交換節(jié)點(diǎn)中保持的數(shù)據(jù)定義,所述方法包括:把一個或多個網(wǎng)絡(luò)地址分配給第一接入節(jié)點(diǎn)作為所述第一接入節(jié)點(diǎn)的一個或多個本地地址;動態(tài)地把一個第一所述本地地址分配給一個正由所述第一接入節(jié)點(diǎn)通過一通信鏈路服務(wù)的第一移動節(jié)點(diǎn),所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址;當(dāng)所述第一移動節(jié)點(diǎn)接收來自一個第二接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時,通過把路由選擇更新消息發(fā)送到所述分組交換節(jié)點(diǎn)的一個有限子集,改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇,所述子集位于所述第一和第二接入節(jié)點(diǎn)之間的連接路徑的區(qū)域中,使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第二接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址;和隨后改變所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的路由選擇,使得所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的至少一個路由選擇路徑被指向所述第一接入節(jié)點(diǎn)用于所述第一本地地址,并把所述第一本地地址分配給由所述第一接入節(jié)點(diǎn)服務(wù)的一個第二移動節(jié)點(diǎn)。
文檔編號H04L29/12GK1361969SQ0081063
公開日2002年7月31日 申請日期2000年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月19日
發(fā)明者阿蘭·威廉·奧尼爾, 馬修·斯科特·考森 申請人:英國電訊有限公司