一種用於層次化移動IPv6的本地管理單元的製作方法
2023-06-04 23:35:56 1
專利名稱：一種用於層次化移動IPv6的本地管理單元的製作方法
技術領域：
本發明屬於移動IPv6領域，具體地說，是提出了一種用於層次化移動IPv6的LMU，用來支持移動終端完成跨越子網的切換過程。LMU主要完成數據的緩存與轉發，關聯信息的獲取與維護，為平滑、快速的網絡切換提供本地服務支持。
背景技術：
伴隨著網際網路技術和下一代移動通信技術的發展，以無線方式和移動方式接入網際網路的需求不斷增長，基於數據通信的移動應用不斷湧現。具有廣泛互聯特性的IPv6網絡成為下一代網際網路建設的重要內容。基於IPv6的行動網路能夠隨時隨地的將各種移動終端(可攜式計算機、手持設備、車載設備等)接入網際網路，為不斷增長的網絡應用提供高質量的、永遠在線的網絡支撐平臺。
為了支持行動裝置在基於IPv6的網絡中進行持續通信，網際網路工程任務組(IETF)制定了相應的移動管理協議-移動IPv6。移動IPV6允許MN在不同的網絡中使用不同的臨時地址(CoA)，並通過地址註冊過程，將CoA通知給對端的通信節點(CN)或家鄉代理(HA)，來實現在不同網絡間的移動切換。
雖然移動IPV6解決了MN在跨越不同子網的切換以及通信過渡問題，然而，當MN在大範圍網絡環境下快速移動時，頻繁的網絡切換所帶來的大量註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，較長時間的註冊過程會導致切換延時的增大並造成切換丟包。
為了有效減少註冊消息的帶寬佔用，縮短切換時延，提高切換性能，本發明提出了一種用於層次化移動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據報文轉發機制，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，實現了移動節點的平滑切換和快速切換。
發明內容
本發明所提出的LMU工作在層次化移動IPv6環境下，實現平滑切換過程中數據的緩存與轉發操作，並實現快速切換過程中關聯信息的獲取與維護操作，輔助實現平滑、快速的網絡切換過程。
本發明所提出的LMU採用數據總監控制的連接方式連接各功能模塊，模塊之間對AP信息表及關聯信息表中的數據進行交互和維護。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中所有AP信息進行維護和管理；5.關聯信息模塊對切換過程中所需要的關聯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；本發明提出的關聯信息指的是AP的標識信息、AP所在子網的前綴信息和LMU的地址信息之間的對應關係。關聯信息存儲在LMU和RMU中，並用於切換的預測過程。要求每一個域內部署一個RMU，用來完成域內地址註冊和關聯信息的統一管理操作；要求域內的每一個子網部署一個LMU，LMU的功能如下
1)向RMU註冊地址信息LMU在初次啟動和請求RMU廣播的時候，需要向RMU發送「地址註冊請求」消息；RMU返回應答，消息攜帶域轉交地址(RCoA)的前綴信息和RMU廣播的宣告周期。
2)向本地子網宣告RMU廣播LMU在收到「地址註冊應答」消息以後，根據RMU廣播的宣告周期，代替RMU向本地子網廣播RCoA的前綴信息。當RMU廣播的生存周期到達以後，LMU向RMU發送「地址註冊請求」消息，通過應答消息更新RMU廣播的生存周期。
3)向本地子網宣告自己的存在為了讓MN獲得所在子網的LMU位置信息，LMU需要向本地子網周期廣播自身的地址和狀態信息。接入本地子網的MN可以根據廣播消息，獲得所在子網LMU的服務狀態。
4)本地子網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需要對所在子網的AP信息進行採集和維護。LMU使用靜態配置方法，或藉助網絡管理協議(如SNMP等)的動態發現機制，採集AP信息，並存儲在本地的「AP信息表」中。採集的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的關聯信息交換在關聯信息的維護和使用上，LMU用對本地、鄰居關聯信息的存儲和維護，RMU用於域內關聯信息的集中存儲和維護。LMU與RMU的關聯信息交換，包括三個過程(1)當LMU初次啟動的時候，通過「關聯信息更新」消息，將本地子網的關聯信息傳遞給RMU。
(2)當存儲在RMU的關聯信息超時以後，RMU通過「關聯信息更新通告」消息，從指定的LMU獲得關聯信息的更新。
(3)當MN獲得新的AP標識以後，發送「關聯信息查詢請求」消息給本地子網的LMU，LMU在「關聯信息表」中查詢新的AP標識所對應的子網信息，通過應答消息返回給MN。如果LMU沒有查詢到相應的子網信息，則發送「關聯信息查詢請求」消息給RMU，通過「關聯信息查詢應答」消息返回查詢結果，並記錄在LMU的「關聯信息表」中。
6)域間關聯信息的獲取當MN完成域間切換過程，新舊兩個AP構成了鄰居關係。通過MN與新子網LMU之間的「域間關聯信息更新通告」消息，新子網LMU與舊子網LMU之間的「域間關聯信息更新」消息，更新新舊子網LMU的「關聯信息表」。
7)基於關聯信息的預測服務支持LMU存儲和維護用於快速切換的關聯信息，MN使用這些關聯信息對切換過程進行預測。MN通過AP的標識信息與子網信息之間的關聯關係，在網絡層切換開始之前，對新CoA進行預生成，從而實現快速切換過程。LMU輔助完成地址的生成過程，如衝突地址檢測操作。
8)為MN的平滑切換提供數據緩存及轉發服務為了實現MN在子網間的平滑切換，在MN離開舊子網以後，舊子網的LMU需要將所在鏈路的數據轉發到新子網的LMU，新子網的LMU對數據進行緩存。當MN接入新子網以後，新子網的LMU將緩存的數據轉發給MN，從而完成平滑切換過程。
本發明所提出的本地管理單元，為層次化移動IPv6網絡環境下的的切換過程提供數據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，從而實現平滑和快速的切換過程。
圖1為基於層次化移動IPv6的域管理結構；圖2為LMU的關聯信息表；圖3為LMU的AP信息表；圖4為基於關聯信息的預測切換過程；圖5為LMU的內部結構示意圖。
具體實施例方式
本發明提出了一種用於層次化移動IPv6網絡環境下的本地管理單元，用來支持移動終端完成跨越子網的切換過程。LMU主要完成數據的緩存與轉發，關聯信息的獲取與維護，為平滑、快速的網絡切換提供本地服務支持。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細的說明。
如圖1所示，為基於層次化移動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」與網際網路相連。按照接入路由器劃分的每一個子網內部署一個LMU，每個域內部署一個RMU，LMU和RMU一起完成關聯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「關聯信息表」，用來存儲本地和鄰居的關聯信息。「關聯信息表」的每一條記錄包含三項內容AP的ESSID、AP所在子網的前綴信息和LMU的地址信息。「關聯信息表」的數據內容來源於本地配置文件、本地子網的AP信息採集、RMU提供的關聯信息應答和域間切換提供的關聯信息更新。關聯信息提供給MN對切換的預測使用，當MN獲得新AP的ESSID以後，向LMU發送查詢消息；LMU通過檢索「關聯信息表」，為MN提供AP所在子網的前綴信息和LMU地址信息。
如圖3所示，每個LMU維護一張AP信息表，用來存儲本地子網的AP信息。AP信息表的每一條記錄包含三項內容AP的ESSID、AP的Mac地址、AP的名字和生存周期。AP信息表的數據內容來源於本地配置文件和LMU對本地子網AP信息的採集，當生存周期結束，LMU動態刷新相應表項。AP信息提供給LMU用來生成本地子網的關聯信息，存入LMU的「關聯信息表」。
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，向本域內的RMU發送「地址註冊請求」消息；在收到「地址註冊應答」消息後，LMU向RMU發送「關聯信息更新」消息，更新RMU中的「關聯信息表」；B、MN檢測到新的AP信號後，向所在子網的LMU發送「關聯信息查詢請求」消息。LMU收到請求消息後，到自己的「關聯信息表」中查詢是否有對應的記錄，如果有則把記錄中的子網前綴信息和LMU的地址信息發送給MN；如果沒有則進入步驟C；C、LMU將「關聯信息查詢請求」消息發送給RMU，RMU查詢自己的「關聯信息表」，將查到的子網前綴信息和LMU的地址信息通過「關聯信息查詢應答」消息發送給LMU，LMU將查詢結果填入自己的「關聯信息表」，並將其發送給MN；D、當RMU的「關聯信息表」中的記錄到達生命周期後，RMU向該記錄所對應的LMU發送「關聯信息更新通告」消息，LMU通過「關聯信息更新」消息，返回相應記錄的關聯信息；如果未能返回正確的關聯信息，RMU將從自己的「關聯信息表」中刪除相應記錄；E、當MN完成域間切換過程後，MN向新子網的LMU發送「域間關聯信息更新通告」消息，將舊AP的關聯信息傳遞給新子網的LMU；然後，新子網的LMU向舊子網LMU發送「域間關聯信息更新」消息，更新舊子網LMU的「關聯信息表」。
如圖5所示，LMU參與基於關聯信息的預測過程，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的標識信息以後，MN向當前子網的LMU發送「關聯信息查詢請求」消息；B、當前子網的LMU收到「關聯信息查詢請求」消息以後，查詢自身的「關聯信息表」以獲得該AP所對應的子網信息，並向MN發送「關聯信息查詢應答」消息，MN由此應答信令獲知該AP是否歸屬於當前子網；若歸屬於當前子網則返回步驟A，否則進入步驟C；C、MN向新子網的LMU發送「預期地址配置請求」消息，新子網的LMU輔助生成MN在新子網的轉交地址，並回送「預期地址應答」消息；D、當前子網的LMU與新子網的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LMU的緩存進行初始化；E、當新子網的LMU完成緩存初始化操作以後，向當前子網的LMU發送「隧道建立請求」消息；當前子網的LMU對請求消息做出應答後，新舊子網的LMU之間建立雙向數據轉發隧道；F、MN獲得在新子網的轉交地址以後，向當前子網的LMU發送「代理轉發請求」消息，收到應答後，斷開當前AP，並與新AP建立連接；G、當前子網的LMU在收到MN的「代理轉發請求」消息以後，經隧道轉發目標為MN的數據包到新子網的LMU，新子網的LMU對數據包進行緩存；H、MN進入新子網以後，向新子網的LMU發送「緩存轉發請求」消息，新子網LMU將緩存的數據包傳送給MN。
至此，整個切換過程結束。
如圖6所示，LMU的軟體結構採用模塊化設計方法，系統外數據包括本地配置文件信息和網絡傳輸數據。軟體系統主要是由用戶管理、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，完成軟體系統的初始化操作，並提供運行時的系統維護和管理操作；流程控制模塊完成對LMU中各個模塊的運行和調度操作；消息管理模塊完成網絡消息的解析和生成操作；地址-路由管理模塊完成與轉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；關聯信息管理模塊完成「關聯信息表」的維護操作；緩存管理模塊完成平滑切換過程中的緩衝區維護操作；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一的標準接口。配置文件用來存儲軟體系統的初始化信息、AP信息的靜態數據和關聯信息的靜態數據。
權利要求
1.一種用於層次化移動IPv6的本地管理裝置，其特徵在於包括下列功能1)向RMU註冊地址信息a，LMH向RMU發出啟動和請求指令LMH向RMU發送「地址註冊請求」消息；b，RMU向LMH發出返回應答指令RMU將攜帶域轉交地址(RCoA)的前綴信息和RMU廣播的宣告周期信息返回給LMH單元；2)向本地子網宣告RMU廣播a，LMU向本地子網廣播RMU信息LMU代替RMU向本地子網廣播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後，LMU向RMU發送「地址註冊請求」消息，請求更新RMU廣播的生存周期；3)向本地子網宣告自己的存在為了讓MN獲得所在子網的LMU位置信息，LMU需要向本地子網周期廣播自身的地址和狀態信息；4)完成本地子網AP信息的獲取與維護a，LMU對AP信息進行數據採集步驟LMU採用靜態配置方法或網絡管理協議的動態發現機制方法採集AP信息；b，LMU對AP信息進行數據存儲步驟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進行關聯信息交換a，關聯信息的維護和使用LMU用對本地、鄰居關聯信息的存儲和維護，RMU用於域內關聯信息的集中存儲和維護b，LMU與RMU的關聯信息交換步驟b1，當LMU初次啟動的時候，通過「關聯信息更新」消息，將本地子網的關聯信息傳遞給RMU；b2，當存儲在RMU的關聯信息超時以後，RMU通過「關聯信息更新通告」消息，從指定的LMU獲得關聯信息的更新；b3，當MN獲得新的AP標識以後，發送「關聯信息查詢請求」消息給本地子網的LMU，LMU在「關聯信息表」中查詢新的AP標識所對應的子網信息，通過應答消息返回給MN；b4，如果LMU沒有查詢到相應的子網信息，則發送「關聯信息查詢請求」消息給RMU，通過「關聯信息查詢應答」消息返回查詢結果，並記錄在LMU的「關聯信息表」中；6)完成域間關聯信息的獲取a，更新新子網LMU的域間關聯信息通過MN與新子網LMU之間的「域間關聯信息更新通告」消息，更新新子網LMU域間關聯信息；b，更新舊子網LMU域間關聯信息通過新子網LMU與舊子網LMU之間的「域間關聯信息更新」消息，更新新舊子網LMU的「關聯信息表」；7)支持基於關聯信息的預測服務a，MN通過LMU的關聯信息對切換過程進行預測MN通過AP的標識信息與子網信息之間的關聯關係，在網絡層切換開始之前，預生成新CoA，實現快速切換過程；b，LMU輔助完成地址的生成過程LMU對MN預生成的CoA進行衝突地址檢測操作；8)為MN的平滑切換提供數據緩存及轉發支持a，為MN的平滑切換提供緩存支持MN離開舊子網以後，舊子網的LMU需要將所在鏈路的數據轉發到新子網的LMU，新子網的LMU對數據進行緩存；b，為MN的平滑切換提供轉發支持當MN接入新子網以後，新子網的LMU將緩存的數據轉發給MN，從而完成平滑切換過程。
全文摘要
本發明提出了一種用於層次化移動IPv6的本地管理單元(以下簡稱LMU)，LMU通過為移動節點(以下簡稱MN)提供數據緩存和關聯信息服務，輔助MN完成跨越子網的平滑和快速切換過程；LMU具有如下特徵向域管理單元(以下簡稱RMU)註冊LMU的地址信息；向本地子網宣告RMU廣播；向本地子網宣告自己的存在；獲取和維護本地子網的接入訪問點(以下簡稱AP)信息；與RMU進行關聯信息交換；獲取域間關聯信息；支持基於關聯信息的預測服務；為MN的平滑切換提供數據緩存及轉發服務；在LMU的支持下，MN可以實現層次化移動IPv6環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 優先權日2006年2月10日
發明者李智偉, 王劍白, 孫波, 陳 峰, 李未 申請人:北京航空航天大學