專利名稱：一種用于層次化移動IPv6的信息交換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動IP領(lǐng)域，具體地說，是提出了一種用于層次化移動IPv6的信息交換方法，實現(xiàn)對域內(nèi)地址及資源的管理功能，并輔助MN完成無縫切換。
背景技術(shù)：
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和下一代移動通信技術(shù)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(yīng)用不斷涌現(xiàn)。具有廣泛互聯(lián)特性的IPv6網(wǎng)絡(luò)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容?；贗Pv6的移動網(wǎng)絡(luò)能夠隨時隨地的將各種移動終端(便攜式計算機、手持設(shè)備、車載設(shè)備等)接入互聯(lián)網(wǎng)，為不斷增長的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供高質(zhì)量的、永遠在線的網(wǎng)絡(luò)支撐平臺。
為了支持移動設(shè)備在基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)中進行持續(xù)通信，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)制定了相應(yīng)的移動管理協(xié)議-移動IPv6。移動IPv6允許移動節(jié)點(MN)在不同的網(wǎng)絡(luò)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(luò)間的移動切換。然而，當(dāng)MN在大范圍網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下快速移動的情況下，頻繁的網(wǎng)絡(luò)切換所帶來的大量注冊消息會導(dǎo)致帶寬利用率的顯著下降。與此同時，當(dāng)MN在進行遠距離通信的時候，較長時間的注冊過程會導(dǎo)致切換延時的增大并造成切換丟包。
為了解決由于頻繁的注冊過程所引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降問題，IETF制定了移動IPv6的層次化移動管理框架-HMIPv6。該框架將彼此臨近的多個不同網(wǎng)絡(luò)劃分為邏輯關(guān)系上的域，當(dāng)MN在域內(nèi)進行網(wǎng)絡(luò)切換的時候，僅向域內(nèi)的管理單元進行注冊，從而減少了MN與CN或HA之間的消息數(shù)量。這種層次化的移動管理結(jié)構(gòu)，有效減少了注冊消息的帶寬占用，并縮短了切換時延。
HMIPv6為基于IPv6的移動管理提供了先進的管理結(jié)構(gòu)，然而該管理結(jié)構(gòu)依然沒有解決移動IP固有的延遲問題和丟包問題，基于HMIPv6管理結(jié)構(gòu)的平滑切換和快速切換方法成為業(yè)界廣泛關(guān)注的熱點。然而，現(xiàn)有的系統(tǒng)對HMIPv6管理結(jié)構(gòu)下域內(nèi)的各種信息缺乏統(tǒng)一的管理，不能快速、準(zhǔn)確地提供MN快速切換所需要的信息，對平滑切換的緩存管理也不完善，給HMIPv6的發(fā)展帶來了很大的困難。
本地管理單元(LMU)較好的解決了移動IP固有的丟包問題，實現(xiàn)了MN的平滑切換，并在域管理單元(RMU)的合作下，打幅度的降低了移動IP固有的延遲問題，實現(xiàn)了在HMIPv6管理結(jié)構(gòu)下MN的快速切換。
于是，一個好的HMIPv6管理結(jié)構(gòu)下LMU與RMU的信息交換方法，變成為解決丟包問題以及最大限度的減少切換延遲的重點。

發(fā)明內(nèi)容
針對上面的描述，本發(fā)明提出了一種層次化移動IPv6的信息交換方法，完成基于層次化移動IPv6的域管理系統(tǒng)中MN、LMU和RMU之間的信息交換，實現(xiàn)對域內(nèi)的地址及資源的管理功能，具體包括以下步驟(A)當(dāng)新LMU進入域內(nèi)后，向本域內(nèi)的RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息，在收到RMU的“地址注冊應(yīng)答”消息后，成功完成注冊過程，之后LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新”消息更新RMU中的“域內(nèi)關(guān)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(guān)聯(lián)信息請求”消息。LMU收到“關(guān)聯(lián)信息請求”消息后，到自己的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中查詢是否有對應(yīng)的記錄，如果有則把記錄中對應(yīng)的LMU地址及網(wǎng)絡(luò)前綴發(fā)送給MN；如果沒有則進入下列步驟(C)LMU將“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息繼續(xù)發(fā)送給RMU，RMU收到“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息后到“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中查詢，將查到的LMU地址及網(wǎng)絡(luò)前綴通過關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答消息發(fā)送給LMU，LMU記錄這條記錄到“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”后再將其發(fā)送給MN；(D)當(dāng)RMU“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中的記錄到達生命周期后，RMU主動向這條記錄所對應(yīng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相應(yīng)記錄最新的關(guān)聯(lián)信息，如果未能返回正確的關(guān)聯(lián)信息，RMU將從關(guān)聯(lián)信息表中刪除相應(yīng)記錄；(E)在域間切換時，MN切換到新子網(wǎng)后向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，告訴它切換前舊子網(wǎng)的關(guān)聯(lián)信息，之后新子網(wǎng)LMU再向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息，更新LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”。


圖1給出了基于層次化移動IPv6的域管理系統(tǒng)；圖2給出LMU注冊過程流程圖；圖3給出了LMU中維護的AP信息表；圖4給出了LMU中維護的鄰居關(guān)聯(lián)信息表；圖5給出了RMU中維護的域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表；圖6給出了地址注冊請求消息結(jié)構(gòu)圖；圖7給出了地址注冊應(yīng)答消息結(jié)構(gòu)圖；圖8給出了關(guān)聯(lián)信息更新消息結(jié)構(gòu)圖；
圖9給出了關(guān)聯(lián)信息查詢請求消息結(jié)構(gòu)圖；圖10給出了關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答消息結(jié)構(gòu)圖；圖11給出了關(guān)聯(lián)信息更新通告消息結(jié)構(gòu)圖；圖12給出了域間關(guān)聯(lián)信息更新通告消息結(jié)構(gòu)圖；圖13給出了域間關(guān)聯(lián)信息更新結(jié)構(gòu)圖；具體實施方式
本發(fā)明提出的一種用于層次化移動IPv6的信息交換方法，主要包括以下幾個核心技術(shù)LMU的注冊，關(guān)聯(lián)信息的獲取及關(guān)聯(lián)信息輔助切換。
圖1為本信息交換方法應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。
對下面我們參考附圖，對本發(fā)明的實施例進行詳細的說明。
1)RMU對LMU的管理功能，如圖2所示，在新LMU進入域前，需要對其靜態(tài)配置RMU地址，以便在LMU進入域內(nèi)后和RMU進行通信。當(dāng)新LMU進入域內(nèi)后，立即向本域內(nèi)的RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息，消息中攜帶LMU地址及所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴，并設(shè)定A和F標(biāo)志位，A置1表示需要申請將LMU管理的關(guān)聯(lián)信息更新到RMU的關(guān)聯(lián)信息表中，F(xiàn)置1表示LMU為第一次進到這個域中注冊。RMU收到“地址注冊請求”消息后，將LMU地址及所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴注冊到域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表中。在A標(biāo)志位置為1情況下，RMU根據(jù)自身條件決定是否允許LMU注冊AP信息，返回應(yīng)答消息，并設(shè)定C標(biāo)志位，置1表示LMU可以更新關(guān)聯(lián)信息。LMU到應(yīng)答消息后將管理的所有關(guān)聯(lián)信息更新到RMU的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中，成功完成注冊過程。
LMU還需要定時向RMU發(fā)送注冊消息，以便知道RMU是否還在正常工作，此時標(biāo)志位F置為0，表示不是第一次注冊。
2)關(guān)聯(lián)信息的獲得方法。在LMU及RMU內(nèi)都需要維護關(guān)聯(lián)信息表，其中RMU的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中記錄域內(nèi)所有AP和LMU的關(guān)聯(lián)信息。LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中只記錄發(fā)生過切換的鄰居關(guān)聯(lián)信息，以便提高查詢速度。
RMU中的關(guān)聯(lián)信息是由LMU進行添加更新。在LMU中維護一張“AP信息表”，如圖3，所有的AP信息可以在AP初始化時靜態(tài)配置到LMU中，當(dāng)LMU進入域內(nèi)完成注冊，再RMU允許的情況下將所有的關(guān)聯(lián)信息更新到RMU的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中。當(dāng)RMU“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中的記錄到達生命周期后，RMU主動向這條記錄所對應(yīng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相應(yīng)記錄最新的關(guān)聯(lián)信息，如果未能返回正確的關(guān)聯(lián)信息，RMU將從“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中刪除相應(yīng)記錄。
如圖4所示，LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中的記錄可以通過兩種方法獲得，一是每次在LMU中無法查到所需的關(guān)聯(lián)信息，需要到RMU中繼續(xù)查詢時，LMU便記錄在RMU中查詢得到的關(guān)聯(lián)信息到自身的LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中。二是當(dāng)MN在域間切換完成時，MN首先向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息發(fā)現(xiàn)通告”消息告訴它MN切換前舊子網(wǎng)的關(guān)聯(lián)信息及MN接入新子網(wǎng)的AP的ESSID，更新新子網(wǎng)LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”，之后新子網(wǎng)LMU再向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息，更新舊子網(wǎng)LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”。
3)關(guān)聯(lián)信息對切換的輔助。當(dāng)MN探測到新的AP信號后，向所在子網(wǎng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息請求”消息，通過AP的ESSID查詢AP所屬的LMU的地址及網(wǎng)絡(luò)前綴。LMU收到MN的請求消息后，首先到自己的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中查詢是否有與此ESSID對應(yīng)的記錄，如果有則把記錄中對應(yīng)的LMU地址及網(wǎng)絡(luò)前綴發(fā)送給MN；如果沒有，則LMU將“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息繼續(xù)發(fā)送給RMU，RMU收到“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息后到自己的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中查詢，如圖5所示，將得到的結(jié)果通過“關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答”消息發(fā)送給當(dāng)前子網(wǎng)的LMU，LMU再將其發(fā)送給MN，告訴MN探測到的AP所對應(yīng)的新子網(wǎng)LMU得地址及網(wǎng)絡(luò)前綴。如果在RMU的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中也查詢不到相應(yīng)的記錄，則返回查詢失敗應(yīng)答給LMU及MN。MN收到“關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答”消息得到新子網(wǎng)LMU的地址和網(wǎng)絡(luò)前綴后，便可以提前生成轉(zhuǎn)交地址，實現(xiàn)無縫切換。
發(fā)明中用到的所有消息定義如下消息擴展頭部分struct mipv6_sh_hdr{__u8 nextheader； /*Next Header Type*/__u8 length； /*SH Length */__u8 type； /*SH Type*/__u8 reserved；__u16 checksum；__u8 option
；/*option data*/}__attribute__((packed))；消息擴展數(shù)據(jù)部分地址注冊請求struct addr_reg_req{__u8 status；
__u8 reserved；struct in6_addr lmu_addr；struct in6_addr lmu_prefix；}__attribute__((packed))；LMU通過發(fā)送“地址注冊請求”消息到RMU進行LMU地址和網(wǎng)絡(luò)前綴的注冊，如圖6所示，其中標(biāo)志位A為0表示不申請繼續(xù)更新關(guān)聯(lián)信息，為1表示申請繼續(xù)更新關(guān)聯(lián)信息，F(xiàn)為0表示LMU是第一次進入域內(nèi)注冊，為1為定期注冊的注冊請求消息。
地址注冊應(yīng)答struct addr_reg_rep{__u8 status；__u8 reserved；}__attribute__((packed))；RMU通過“地址注冊應(yīng)答”消息通知LMU注冊成功，并決定是否允許LMU來更新RMU中的域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表，如圖7所示，狀態(tài)位為0表示不允許更新關(guān)聯(lián)信息，為1表示可以更新關(guān)聯(lián)信息關(guān)聯(lián)信息更新struct ai_update{__u8 uadt；__u8 number； /*the number of ap*/struct in6_addrlmu_prefix；
char essid[32]；}__attribute__((packed))；LMU通過“關(guān)聯(lián)信息更新”消息對RMU中的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”進行更新，通過子網(wǎng)前綴來匹配AP與LMU地址的關(guān)聯(lián)信息，如圖8所示，其中標(biāo)志位U為1表示此消息是LMU主動發(fā)送的更新消息還是對RMU發(fā)送的更新請求的應(yīng)答，A位置1表示此消息是向RMU的關(guān)聯(lián)信息表中添加一個表項，D位置1表示此消息是向RMU的關(guān)聯(lián)信息表中刪除一個表項，T位置1表示此消息將刪除RMU關(guān)聯(lián)信息表中此LMU地址對應(yīng)的所有表項。
關(guān)聯(lián)信息查詢請求struct ai_req{__u16 reserved；char essid[32]；}__attribute__((packed))；如圖9所示，MN通過“關(guān)聯(lián)信息查詢請求”消息中的ESSID來查詢LMU中的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”，如果沒有匹配的記錄，LMU在將消息發(fā)送給RMU，查詢RMU中的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”。
關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答struct ai_rep{__u16 reserved；struct in6_addr1mu_addr；
struct in6_addrlmu_prefix；charessid[32]；}__attribute__((packed))；如圖10所示，查詢得到的結(jié)果中包含選中AP的ESSID和與它對應(yīng)的LMU的地址和網(wǎng)絡(luò)前綴。
關(guān)聯(lián)信息更新通告struct ai_update_notify{__u16 reserved；char essid[32]；}__attribute__((packed))；當(dāng)RMU中的某條記錄達到生存周期后，RMU便向這條記錄對應(yīng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，如圖11所示，利用消息中AP的ESSID來通知LMU哪條記錄已經(jīng)過期。
域間關(guān)聯(lián)信息更新通告struct r_ai_update_notify{__u16 reserved；struct in6_addrp_lmu_addr；struct in6_addrp_lmu_prefix；char p_essid[32]；char n_essid[32]；}__attribute__((packed))；
當(dāng)MN第一次發(fā)生域間切換時，MN發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息查詢請求”消息后卻不能得到相應(yīng)的關(guān)聯(lián)信息，MN此時無法進行無縫切換。當(dāng)MN切換到新子網(wǎng)后，MN便發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息到新子網(wǎng)LMU，如圖12所示，消息中包含舊LMU地址，舊LMU網(wǎng)絡(luò)前綴，切換前接入AP的ESSID和接入新子網(wǎng)AP的ESSID。新子網(wǎng)的LMU把條記錄保存到“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中。
域間關(guān)聯(lián)信息更新struct r_ai_update{__u16 reserved；struct in6_addr n_lmu_addr；struct in6_addr n_lmu_prefix；char n_essid[32]；}__attribute__((packed))；新子網(wǎng)LMU收到“域間關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息后，向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息，如圖13所示，消息中包含新子網(wǎng)LMU地址，新子網(wǎng)LMU網(wǎng)絡(luò)前綴和新子網(wǎng)AP的ESSID，舊LMU將這條記錄保存到“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中。以后MN在這兩個AP間切換就可以實現(xiàn)無縫切換。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說可顯而易見的得出其他優(yōu)點和修改。因此，具有更廣方面的本發(fā)明并不局限于這里所示出的并且所描述的具體說明及示例性實施例。因此，在不脫離由隨后權(quán)利要求及其等價體所定義的一般發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可對其做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于層次化移動IPv6的信息交換方法，其特征在于包括以下步驟(a)新LMU進入域內(nèi)后，向本域內(nèi)的RMU進行注冊；(b)MN請求LMU進行關(guān)聯(lián)信息查詢；(c)關(guān)聯(lián)信息過期后，RMU請求LMU進行關(guān)聯(lián)信息更新；(d)域間切換時，MN通知LMU進行域間關(guān)聯(lián)信息更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(a)還包括以下步驟(a)當(dāng)新LMU進入域內(nèi)后，向本域內(nèi)的RMU發(fā)送“地址注冊請求”消息，在收到RMU的“地址注冊應(yīng)答”消息后，成功完成注冊過程；(b)LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新”消息更新RMU中的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(b)還包括以下步驟(a)MN檢測到新的AP信號后，向所在子網(wǎng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息請求”消息，LMU收到“關(guān)聯(lián)信息請求”消息后，到“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”中查詢是否有對應(yīng)的記錄，如果有則把記錄中對應(yīng)的LMU地址及網(wǎng)絡(luò)前綴發(fā)送給MN，如果沒有則進入下列步驟；(b)LMU將“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息繼續(xù)發(fā)送給RMU，RMU收到“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息后到“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中查詢，將查到的LMU地址及網(wǎng)絡(luò)前綴通過關(guān)聯(lián)信息查詢應(yīng)答消息發(fā)送給LMU，LMU記錄這條記錄到“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”后再將其發(fā)送給MN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(c)還包括以下步驟(a)當(dāng)RMU“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中的記錄到達生命周期后，RMU主動向這條記錄所對應(yīng)的LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相應(yīng)記錄最新的關(guān)聯(lián)信息；(b)如果LMU未能返回正確的關(guān)聯(lián)信息，RMU將從關(guān)聯(lián)信息表中刪除相應(yīng)記錄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(d)還包括以下步驟(a)在域間切換時，MN切換到新子網(wǎng)后向新子網(wǎng)的LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，告訴它切換前舊子網(wǎng)的關(guān)聯(lián)信息；(b)之后新子網(wǎng)LMU再向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息，更新LMU的“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”。
全文摘要
本發(fā)明提出一種層次化移動IPv6的信息交換方法，主要包括以下內(nèi)容(A)新LMU啟動時，向RMU注冊，更新RMU的“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”；(B)MN檢測到新AP信號，向LMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息請求”消息，LMU查詢“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”，如果有將記錄返回，沒有進入下列步驟；(C)LMU將“關(guān)聯(lián)信息查詢”消息發(fā)送給RMU，RMU查詢“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”，并將記錄返回；(D)當(dāng)“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中的記錄到達生命周期，RMU發(fā)送“關(guān)聯(lián)信息更新通告”消息，LMU返回對應(yīng)關(guān)聯(lián)信息，如果未返回，RMU從“域內(nèi)關(guān)聯(lián)信息表”中刪除該記錄；(E)域間切換完成時，MN向新子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息發(fā)現(xiàn)通告”消息，新子網(wǎng)LMU向舊子網(wǎng)LMU發(fā)送“域間關(guān)聯(lián)信息更新”消息，更新“鄰居關(guān)聯(lián)信息表”。
文檔編號H04L12/56GK101018147SQ20061000346
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者李智偉, 王劍白, 周瓊瓊, 楊柳, 李未 申請人:北京航空航天大學(xué)