專利名稱：一種用于層次化移動IPv6的本地管理單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于移動IPv6領域，具體地說，是提出了一種用于層次化移動IPv6的LMU，用來支持移動終端完成跨越子網(wǎng)的切換過程。LMU主要完成數(shù)據(jù)的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)，關聯(lián)信息的獲取與維護，為平滑、快速的網(wǎng)絡切換提供本地服務支持。
背景技術：
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和下一代移動通信技術的發(fā)展，以無線方式和移動方式接入互聯(lián)網(wǎng)的需求不斷增長，基于數(shù)據(jù)通信的移動應用不斷涌現(xiàn)。具有廣泛互聯(lián)特性的IPv6網(wǎng)絡成為下一代互聯(lián)網(wǎng)建設的重要內(nèi)容?；贗Pv6的移動網(wǎng)絡能夠隨時隨地的將各種移動終端(便攜式計算機、手持設備、車載設備等)接入互聯(lián)網(wǎng)，為不斷增長的網(wǎng)絡應用提供高質(zhì)量的、永遠在線的網(wǎng)絡支撐平臺。
為了支持移動設備在基于IPv6的網(wǎng)絡中進行持續(xù)通信，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)制定了相應的移動管理協(xié)議-移動IPv6。移動IPV6允許MN在不同的網(wǎng)絡中使用不同的臨時地址(CoA)，并通過地址注冊過程，將CoA通知給對端的通信節(jié)點(CN)或家鄉(xiāng)代理(HA)，來實現(xiàn)在不同網(wǎng)絡間的移動切換。
雖然移動IPV6解決了MN在跨越不同子網(wǎng)的切換以及通信過渡問題，然而，當MN在大范圍網(wǎng)絡環(huán)境下快速移動時，頻繁的網(wǎng)絡切換所帶來的大量注冊消息會導致帶寬利用率的顯著下降。與此同時，當MN在進行遠距離通信的時候，較長時間的注冊過程會導致切換延時的增大并造成切換丟包。
為了有效減少注冊消息的帶寬占用，縮短切換時延，提高切換性能，本發(fā)明提出了一種用于層次化移動IPv6的本地管理裝置，在移動切換過程中設置緩存、建立消息管理以及數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)機制，為層次化的移動管理提供了先進的管理結構，較好的解決了移動IP固有的延遲問題和丟包問題，實現(xiàn)了移動節(jié)點的平滑切換和快速切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提出的LMU工作在層次化移動IPv6環(huán)境下，實現(xiàn)平滑切換過程中數(shù)據(jù)的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)操作，并實現(xiàn)快速切換過程中關聯(lián)信息的獲取與維護操作，輔助實現(xiàn)平滑、快速的網(wǎng)絡切換過程。
本發(fā)明所提出的LMU采用數(shù)據(jù)總監(jiān)控制的連接方式連接各功能模塊，模塊之間對AP信息表及關聯(lián)信息表中的數(shù)據(jù)進行交互和維護。各模塊功能描述如下1.用戶管理模塊對所有移動終端進行狀態(tài)維護以及管理；2.流程控制模塊對移動切換過程中的流程進行控制；3.地址、路由管理模塊對網(wǎng)絡地址，路由信息等進行維護和管理；4.AP信息管理模塊對本子網(wǎng)中所有AP信息進行維護和管理；5.關聯(lián)信息模塊對切換過程中所需要的關聯(lián)信息進行維護和管理；6.消息管理模塊對切換過程中的交互消息進行維護和管理；7.緩存管理模塊對LMU中的緩存信息進行維護和管理；本發(fā)明提出的關聯(lián)信息指的是AP的標識信息、AP所在子網(wǎng)的前綴信息和LMU的地址信息之間的對應關系。關聯(lián)信息存儲在LMU和RMU中，并用于切換的預測過程。要求每一個域內(nèi)部署一個RMU，用來完成域內(nèi)地址注冊和關聯(lián)信息的統(tǒng)一管理操作；要求域內(nèi)的每一個子網(wǎng)部署一個LMU，LMU的功能如下
1)向RMU注冊地址信息LMU在初次啟動和請求RMU廣播的時候，需要向RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息；RMU返回應答，消息攜帶域轉(zhuǎn)交地址(RCoA)的前綴信息和RMU廣播的宣告周期。
2)向本地子網(wǎng)宣告RMU廣播LMU在收到“地址注冊應答”消息以后，根據(jù)RMU廣播的宣告周期，代替RMU向本地子網(wǎng)廣播RCoA的前綴信息。當RMU廣播的生存周期到達以后，LMU向RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息，通過應答消息更新RMU廣播的生存周期。
3)向本地子網(wǎng)宣告自己的存在為了讓MN獲得所在子網(wǎng)的LMU位置信息，LMU需要向本地子網(wǎng)周期廣播自身的地址和狀態(tài)信息。接入本地子網(wǎng)的MN可以根據(jù)廣播消息，獲得所在子網(wǎng)LMU的服務狀態(tài)。
4)本地子網(wǎng)AP信息的獲取與維護為了支持使用預測方法的快速切換過程，LMU需要對所在子網(wǎng)的AP信息進行采集和維護。LMU使用靜態(tài)配置方法，或借助網(wǎng)絡管理協(xié)議(如SNMP等)的動態(tài)發(fā)現(xiàn)機制，采集AP信息，并存儲在本地的“AP信息表”中。采集的AP信息主要包括AP的標識(ESSID)、AP的Mac地址、AP的名字等。
5)與RMU的關聯(lián)信息交換在關聯(lián)信息的維護和使用上，LMU用對本地、鄰居關聯(lián)信息的存儲和維護，RMU用于域內(nèi)關聯(lián)信息的集中存儲和維護。LMU與RMU的關聯(lián)信息交換，包括三個過程(1)當LMU初次啟動的時候，通過“關聯(lián)信息更新”消息，將本地子網(wǎng)的關聯(lián)信息傳遞給RMU。
(2)當存儲在RMU的關聯(lián)信息超時以后，RMU通過“關聯(lián)信息更新通告”消息，從指定的LMU獲得關聯(lián)信息的更新。
(3)當MN獲得新的AP標識以后，發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息給本地子網(wǎng)的LMU，LMU在“關聯(lián)信息表”中查詢新的AP標識所對應的子網(wǎng)信息，通過應答消息返回給MN。如果LMU沒有查詢到相應的子網(wǎng)信息，則發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息給RMU，通過“關聯(lián)信息查詢應答”消息返回查詢結果，并記錄在LMU的“關聯(lián)信息表”中。
6)域間關聯(lián)信息的獲取當MN完成域間切換過程，新舊兩個AP構成了鄰居關系。通過MN與新子網(wǎng)LMU之間的“域間關聯(lián)信息更新通告”消息，新子網(wǎng)LMU與舊子網(wǎng)LMU之間的“域間關聯(lián)信息更新”消息，更新新舊子網(wǎng)LMU的“關聯(lián)信息表”。
7)基于關聯(lián)信息的預測服務支持LMU存儲和維護用于快速切換的關聯(lián)信息，MN使用這些關聯(lián)信息對切換過程進行預測。MN通過AP的標識信息與子網(wǎng)信息之間的關聯(lián)關系，在網(wǎng)絡層切換開始之前，對新CoA進行預生成，從而實現(xiàn)快速切換過程。LMU輔助完成地址的生成過程，如沖突地址檢測操作。
8)為MN的平滑切換提供數(shù)據(jù)緩存及轉(zhuǎn)發(fā)服務為了實現(xiàn)MN在子網(wǎng)間的平滑切換，在MN離開舊子網(wǎng)以后，舊子網(wǎng)的LMU需要將所在鏈路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到新子網(wǎng)的LMU，新子網(wǎng)的LMU對數(shù)據(jù)進行緩存。當MN接入新子網(wǎng)以后，新子網(wǎng)的LMU將緩存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給MN，從而完成平滑切換過程。
本發(fā)明所提出的本地管理單元，為層次化移動IPv6網(wǎng)絡環(huán)境下的的切換過程提供數(shù)據(jù)緩存和預測服務支持，能夠有效解決了切換過程中的丟包和延遲問題，從而實現(xiàn)平滑和快速的切換過程。


圖1為基于層次化移動IPv6的域管理結構；圖2為LMU的關聯(lián)信息表；圖3為LMU的AP信息表；圖4為基于關聯(lián)信息的預測切換過程；圖5為LMU的內(nèi)部結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了一種用于層次化移動IPv6網(wǎng)絡環(huán)境下的本地管理單元，用來支持移動終端完成跨越子網(wǎng)的切換過程。LMU主要完成數(shù)據(jù)的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)，關聯(lián)信息的獲取與維護，為平滑、快速的網(wǎng)絡切換提供本地服務支持。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細的說明。
如圖1所示，為基于層次化移動IPv6的域管理結構。彼此臨近的路由器、無線AP和主機設備劃分為一個域，域通過“邊緣路由器”與互聯(lián)網(wǎng)相連。按照接入路由器劃分的每一個子網(wǎng)內(nèi)部署一個LMU，每個域內(nèi)部署一個RMU，LMU和RMU一起完成關聯(lián)信息的維護和對預測服務的支持。
如圖2所示，每個LMU維護一張“關聯(lián)信息表”，用來存儲本地和鄰居的關聯(lián)信息?！瓣P聯(lián)信息表”的每一條記錄包含三項內(nèi)容AP的ESSID、AP所在子網(wǎng)的前綴信息和LMU的地址信息?！瓣P聯(lián)信息表”的數(shù)據(jù)內(nèi)容來源于本地配置文件、本地子網(wǎng)的AP信息采集、RMU提供的關聯(lián)信息應答和域間切換提供的關聯(lián)信息更新。關聯(lián)信息提供給MN對切換的預測使用，當MN獲得新AP的ESSID以后，向LMU發(fā)送查詢消息；LMU通過檢索“關聯(lián)信息表”，為MN提供AP所在子網(wǎng)的前綴信息和LMU地址信息。
如圖3所示，每個LMU維護一張AP信息表，用來存儲本地子網(wǎng)的AP信息。AP信息表的每一條記錄包含三項內(nèi)容AP的ESSID、AP的Mac地址、AP的名字和生存周期。AP信息表的數(shù)據(jù)內(nèi)容來源于本地配置文件和LMU對本地子網(wǎng)AP信息的采集，當生存周期結束，LMU動態(tài)刷新相應表項。AP信息提供給LMU用來生成本地子網(wǎng)的關聯(lián)信息，存入LMU的“關聯(lián)信息表”。
如圖4所示，LMU與MN、RMU之間通過一系列消息過程，進行關聯(lián)信息的交換和共享。具體步驟如下A、LMU在初次啟動和請求RMU廣播的時候，向本域內(nèi)的RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息；在收到“地址注冊應答”消息后，LMU向RMU發(fā)送“關聯(lián)信息更新”消息，更新RMU中的“關聯(lián)信息表”；B、MN檢測到新的AP信號后，向所在子網(wǎng)的LMU發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息。LMU收到請求消息后，到自己的“關聯(lián)信息表”中查詢是否有對應的記錄，如果有則把記錄中的子網(wǎng)前綴信息和LMU的地址信息發(fā)送給MN；如果沒有則進入步驟C；C、LMU將“關聯(lián)信息查詢請求”消息發(fā)送給RMU，RMU查詢自己的“關聯(lián)信息表”，將查到的子網(wǎng)前綴信息和LMU的地址信息通過“關聯(lián)信息查詢應答”消息發(fā)送給LMU，LMU將查詢結果填入自己的“關聯(lián)信息表”，并將其發(fā)送給MN；D、當RMU的“關聯(lián)信息表”中的記錄到達生命周期后，RMU向該記錄所對應的LMU發(fā)送“關聯(lián)信息更新通告”消息，LMU通過“關聯(lián)信息更新”消息，返回相應記錄的關聯(lián)信息；如果未能返回正確的關聯(lián)信息，RMU將從自己的“關聯(lián)信息表”中刪除相應記錄；E、當MN完成域間切換過程后，MN向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“域間關聯(lián)信息更新通告”消息，將舊AP的關聯(lián)信息傳遞給新子網(wǎng)的LMU；然后，新子網(wǎng)的LMU向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關聯(lián)信息更新”消息，更新舊子網(wǎng)LMU的“關聯(lián)信息表”。
如圖5所示，LMU參與基于關聯(lián)信息的預測過程，輔助MN完成平滑切換和快速切換。具體步驟如下A、當MN檢測到新的AP信號，獲得AP的標識信息以后，MN向當前子網(wǎng)的LMU發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息；B、當前子網(wǎng)的LMU收到“關聯(lián)信息查詢請求”消息以后，查詢自身的“關聯(lián)信息表”以獲得該AP所對應的子網(wǎng)信息，并向MN發(fā)送“關聯(lián)信息查詢應答”消息，MN由此應答信令獲知該AP是否歸屬于當前子網(wǎng)；若歸屬于當前子網(wǎng)則返回步驟A，否則進入步驟C；C、MN向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“預期地址配置請求”消息，新子網(wǎng)的LMU輔助生成MN在新子網(wǎng)的轉(zhuǎn)交地址，并回送“預期地址應答”消息；D、當前子網(wǎng)的LMU與新子網(wǎng)的LMU之間通過“緩存初始化請求”消息”與“緩存初始化應答”信令，對新子網(wǎng)LMU的緩存進行初始化；E、當新子網(wǎng)的LMU完成緩存初始化操作以后，向當前子網(wǎng)的LMU發(fā)送“隧道建立請求”消息；當前子網(wǎng)的LMU對請求消息做出應答后，新舊子網(wǎng)的LMU之間建立雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道；F、MN獲得在新子網(wǎng)的轉(zhuǎn)交地址以后，向當前子網(wǎng)的LMU發(fā)送“代理轉(zhuǎn)發(fā)請求”消息，收到應答后，斷開當前AP，并與新AP建立連接；G、當前子網(wǎng)的LMU在收到MN的“代理轉(zhuǎn)發(fā)請求”消息以后，經(jīng)隧道轉(zhuǎn)發(fā)目標為MN的數(shù)據(jù)包到新子網(wǎng)的LMU，新子網(wǎng)的LMU對數(shù)據(jù)包進行緩存；H、MN進入新子網(wǎng)以后，向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“緩存轉(zhuǎn)發(fā)請求”消息，新子網(wǎng)LMU將緩存的數(shù)據(jù)包傳送給MN。
至此，整個切換過程結束。
如圖6所示，LMU的軟件結構采用模塊化設計方法，系統(tǒng)外數(shù)據(jù)包括本地配置文件信息和網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。軟件系統(tǒng)主要是由用戶管理、流程控制、消息管理、地址-路由管理、AP信息管理、關聯(lián)信息管理、緩存管理、控制總線等模塊組成。用戶管理模塊讀入配置文件信息，完成軟件系統(tǒng)的初始化操作，并提供運行時的系統(tǒng)維護和管理操作；流程控制模塊完成對LMU中各個模塊的運行和調(diào)度操作；消息管理模塊完成網(wǎng)絡消息的解析和生成操作；地址-路由管理模塊完成與轉(zhuǎn)交地址生成和路由變動相關的操作；AP信息管理模塊完成AP信息表的維護操作；關聯(lián)信息管理模塊完成“關聯(lián)信息表”的維護操作；緩存管理模塊完成平滑切換過程中的緩沖區(qū)維護操作；控制總線用來連接其它各個模塊，為控制消息的傳遞提供統(tǒng)一的標準接口。配置文件用來存儲軟件系統(tǒng)的初始化信息、AP信息的靜態(tài)數(shù)據(jù)和關聯(lián)信息的靜態(tài)數(shù)據(jù)。
權利要求
1.一種用于層次化移動IPv6的本地管理裝置，其特征在于包括下列功能1)向RMU注冊地址信息a，LMH向RMU發(fā)出啟動和請求指令LMH向RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息；b，RMU向LMH發(fā)出返回應答指令RMU將攜帶域轉(zhuǎn)交地址(RCoA)的前綴信息和RMU廣播的宣告周期信息返回給LMH單元；2)向本地子網(wǎng)宣告RMU廣播a，LMU向本地子網(wǎng)廣播RMU信息LMU代替RMU向本地子網(wǎng)廣播RCoA的前綴信息；b，LMU向RMU請求更新生存周期RMU廣播生存周期到達以后，LMU向RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息，請求更新RMU廣播的生存周期；3)向本地子網(wǎng)宣告自己的存在為了讓MN獲得所在子網(wǎng)的LMU位置信息，LMU需要向本地子網(wǎng)周期廣播自身的地址和狀態(tài)信息；4)完成本地子網(wǎng)AP信息的獲取與維護a，LMU對AP信息進行數(shù)據(jù)采集步驟LMU采用靜態(tài)配置方法或網(wǎng)絡管理協(xié)議的動態(tài)發(fā)現(xiàn)機制方法采集AP信息；b，LMU對AP信息進行數(shù)據(jù)存儲步驟LMU將AP的標識(ESSID)、AP的Mac地址、AP的名字信息存儲在本地的“AP信息表”中；5)與RMU進行關聯(lián)信息交換a，關聯(lián)信息的維護和使用LMU用對本地、鄰居關聯(lián)信息的存儲和維護，RMU用于域內(nèi)關聯(lián)信息的集中存儲和維護b，LMU與RMU的關聯(lián)信息交換步驟b1，當LMU初次啟動的時候，通過“關聯(lián)信息更新”消息，將本地子網(wǎng)的關聯(lián)信息傳遞給RMU；b2，當存儲在RMU的關聯(lián)信息超時以后，RMU通過“關聯(lián)信息更新通告”消息，從指定的LMU獲得關聯(lián)信息的更新；b3，當MN獲得新的AP標識以后，發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息給本地子網(wǎng)的LMU，LMU在“關聯(lián)信息表”中查詢新的AP標識所對應的子網(wǎng)信息，通過應答消息返回給MN；b4，如果LMU沒有查詢到相應的子網(wǎng)信息，則發(fā)送“關聯(lián)信息查詢請求”消息給RMU，通過“關聯(lián)信息查詢應答”消息返回查詢結果，并記錄在LMU的“關聯(lián)信息表”中；6)完成域間關聯(lián)信息的獲取a，更新新子網(wǎng)LMU的域間關聯(lián)信息通過MN與新子網(wǎng)LMU之間的“域間關聯(lián)信息更新通告”消息，更新新子網(wǎng)LMU域間關聯(lián)信息；b，更新舊子網(wǎng)LMU域間關聯(lián)信息通過新子網(wǎng)LMU與舊子網(wǎng)LMU之間的“域間關聯(lián)信息更新”消息，更新新舊子網(wǎng)LMU的“關聯(lián)信息表”；7)支持基于關聯(lián)信息的預測服務a，MN通過LMU的關聯(lián)信息對切換過程進行預測MN通過AP的標識信息與子網(wǎng)信息之間的關聯(lián)關系，在網(wǎng)絡層切換開始之前，預生成新CoA，實現(xiàn)快速切換過程；b，LMU輔助完成地址的生成過程LMU對MN預生成的CoA進行沖突地址檢測操作；8)為MN的平滑切換提供數(shù)據(jù)緩存及轉(zhuǎn)發(fā)支持a，為MN的平滑切換提供緩存支持MN離開舊子網(wǎng)以后，舊子網(wǎng)的LMU需要將所在鏈路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到新子網(wǎng)的LMU，新子網(wǎng)的LMU對數(shù)據(jù)進行緩存；b，為MN的平滑切換提供轉(zhuǎn)發(fā)支持當MN接入新子網(wǎng)以后，新子網(wǎng)的LMU將緩存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給MN，從而完成平滑切換過程。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于層次化移動IPv6的本地管理單元(以下簡稱LMU)，LMU通過為移動節(jié)點(以下簡稱MN)提供數(shù)據(jù)緩存和關聯(lián)信息服務，輔助MN完成跨越子網(wǎng)的平滑和快速切換過程；LMU具有如下特征向域管理單元(以下簡稱RMU)注冊LMU的地址信息；向本地子網(wǎng)宣告RMU廣播；向本地子網(wǎng)宣告自己的存在；獲取和維護本地子網(wǎng)的接入訪問點(以下簡稱AP)信息；與RMU進行關聯(lián)信息交換；獲取域間關聯(lián)信息；支持基于關聯(lián)信息的預測服務；為MN的平滑切換提供數(shù)據(jù)緩存及轉(zhuǎn)發(fā)服務；在LMU的支持下，MN可以實現(xiàn)層次化移動IPv6環(huán)境下的平滑和快速切換。
文檔編號H04L12/56GK101018146SQ20061000346
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權日2006年2月10日
發(fā)明者李智偉, 王劍白, 孫波, 陳 峰, 李未 申請人:北京航空航天大學