專利名稱：用于接入移動(dòng)ip 網(wǎng)的方法以及ip 承載網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信和IT應(yīng)用技術(shù)，主要是解決高鐵和飛機(jī)等高速交通工具中終端和設(shè)備如何在高速移動(dòng)過(guò)程中接入公共互聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題。
背景技術(shù)：
隨著航空業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，特別是高鐵建設(shè)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的人選擇高速交通工具出行。一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)和高鐵等高速交通工具行駛穩(wěn)定，乘客有足夠的空間和時(shí)間來(lái)使用各種智能終端(手機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦等)進(jìn)行上網(wǎng)，因而飛機(jī)和高鐵等高速交通工具將是乘客進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的重要場(chǎng)所。
對(duì)于商務(wù)人士，旅行上網(wǎng)可以利用旅行時(shí)間及時(shí)處理公務(wù)、處理郵件、甚至召開(kāi)會(huì)議；對(duì)于學(xué)生以及其它非商務(wù)人士來(lái)說(shuō)，交通工具內(nèi)上網(wǎng)比如瀏覽新聞、欣賞音樂(lè)、下載視頻、即時(shí)聊天等，可以提高旅行體驗(yàn)。而且，從互聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)說(shuō)，將互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)延伸到高速交通工具內(nèi)也是建設(shè)無(wú)所不在互聯(lián)網(wǎng)的重要的一步。
大型高速公共交通工具(乘客人數(shù)多于100)內(nèi)的乘客使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，需要通過(guò)建設(shè)在交通工具內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)接入和中繼，再通過(guò)專門的無(wú)線或者有線接入鏈路接入到公共互聯(lián)網(wǎng)，而不是由個(gè)人終端與外部網(wǎng)建立直接通信鏈路。主要有以下兩個(gè)原因
首先，由于無(wú)線鏈路在用戶終端高速移動(dòng)過(guò)程中存在多普勒頻移現(xiàn)象，速度越高， 多普勒頻移現(xiàn)象越嚴(yán)重，高速公共交通工具的速度多為300km/s以上，在這種情況下，多普勒頻移效應(yīng)會(huì)造成普通用戶終端難以和外界通信。
其次，高鐵列車車廂為全封閉金屬車體，無(wú)線信號(hào)難以穿越車體，在高速交通工具內(nèi)，個(gè)人用戶的移動(dòng)終端難以和外部公共互聯(lián)網(wǎng)建立和保持可靠的數(shù)據(jù)通信。
對(duì)公共互聯(lián)網(wǎng)而言，高速交通工具內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)高速移動(dòng)的客戶網(wǎng)絡(luò)(后面統(tǒng)稱“移動(dòng)IP網(wǎng)”，英文為MIPN)。目前的互聯(lián)網(wǎng)是不具備支持客戶網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)的能力，也就是不能支持移動(dòng)型IP網(wǎng)絡(luò)的接入和快速切換。這主要是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)(包括IPv4和IPv6 在內(nèi))是基于IP地址尋址和路由數(shù)據(jù)包的，而IP地址在全球采用層級(jí)分配與管理的方式， 這樣IP地址資源一般屬于一個(gè)地區(qū)的某個(gè)機(jī)構(gòu)，特定的IP地址前綴一般由客戶網(wǎng)絡(luò)在特定位置使用，而不能大范圍移動(dòng)。如果用戶在另外一個(gè)地方發(fā)出該地址前綴的通告，網(wǎng)絡(luò)甚至?xí)J(rèn)為這個(gè)地址前綴被惡意劫持而予以拒絕發(fā)布。
從IP路由的角度來(lái)說(shuō)，首先，支持移動(dòng)IP網(wǎng)的核心問(wèn)題是如何將互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給特定移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)發(fā)到目的地，這就要求互聯(lián)網(wǎng)能及時(shí)精確地跟蹤該移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)。其次，此場(chǎng)景對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的另外一個(gè)要求是支持移動(dòng)IP網(wǎng)在高速移動(dòng)過(guò)程中用戶IP地址的不變性，這主要是為了保持應(yīng)用層會(huì)話的連續(xù)性，否則，用戶的應(yīng)用層會(huì)話將隨著IP地址的改變而中斷，這在寬帶應(yīng)用中是不允許的。再次，在移動(dòng)過(guò)程中特別是在IP層接入點(diǎn)切換過(guò)程中保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?，即選取最佳路徑為用戶傳輸數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)銷。以上已成為當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)支持移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
針對(duì)如上問(wèn)題，目前業(yè)界已提出了多種方案，如IETF NEMO、波音的BGP純動(dòng)態(tài)路由和MPLS承載等方案，但這些已有方案不能很好地滿足高速交通工具網(wǎng)絡(luò)接入的需求。其中
在IETF的NEMO方案中，移動(dòng)IP網(wǎng)在其家鄉(xiāng)代理HA中維護(hù)了自己的IP地址前綴和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)位置IP地址的綁定，而且需要在自己移動(dòng)的過(guò)程中及時(shí)更新該綁定。在獲得移動(dòng)IP網(wǎng)最新綁定數(shù)據(jù)的前提下，HA截獲第三方發(fā)給移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是純粹由客戶自己負(fù)責(zé)移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)性管理，因此移動(dòng)性對(duì)于公共互聯(lián)網(wǎng)透明，不會(huì)影響到公網(wǎng)的路由，其缺點(diǎn)是發(fā)送到移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)流需要中轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了影響數(shù)據(jù)傳輸性能的“三角路由”問(wèn)題，而且需要移動(dòng)IP網(wǎng)向家鄉(xiāng)代理及時(shí)通告自己的當(dāng)前位置，在開(kāi)放互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生較大的安全隱患。
波音的BGP純動(dòng)態(tài)路由方案的思路是當(dāng)移動(dòng)IP網(wǎng)移動(dòng)到新的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)時(shí)，由新的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)在大網(wǎng)中發(fā)布對(duì)應(yīng)于該IP地址前綴的路由通告，此時(shí)，全網(wǎng)的路由器要及時(shí)跟蹤該移動(dòng)IP網(wǎng)的位置，并及時(shí)在路由表中更新該移動(dòng)IP網(wǎng)的路由記錄，該方案的優(yōu)點(diǎn)是不需要客戶網(wǎng)絡(luò)做任何改動(dòng)，降低了客戶網(wǎng)絡(luò)的成本；缺點(diǎn)是大網(wǎng)需要及時(shí)跟蹤所有客戶網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)并及時(shí)記錄每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)當(dāng)前的位置，由于每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的地址塊都比較小， 而移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)量較大，因此在公網(wǎng)動(dòng)態(tài)發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的路由前綴會(huì)對(duì)公網(wǎng)路由的穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響，不是一種可擴(kuò)展的方案，因此一般不被采納。
基于MPLS的方案，即利用MPLS和MP-BGP協(xié)議來(lái)聯(lián)合跟蹤客戶網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)，并交換客戶網(wǎng)絡(luò)的路由信息。由于MPLS網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是基于標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流，其好處是可以原樣使用IP路由器，只是對(duì)于BGP協(xié)議進(jìn)行一定的擴(kuò)展。但已有方案沒(méi)有提出針對(duì)高速交通工具網(wǎng)絡(luò)需求的高速切換方案。移動(dòng)IP網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)IP接入點(diǎn)切換的過(guò)程中，需要接入認(rèn)證以及路由發(fā)布過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間，這種方案由于切換時(shí)間較長(zhǎng)而影響上層業(yè)務(wù)的性能， 甚至使上層通信產(chǎn)生中斷。其次，在無(wú)控制之下的動(dòng)態(tài)發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的路由，需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行路由收斂，路由收斂是當(dāng)路由變化之后通告新的路由后，在網(wǎng)絡(luò)中可見(jiàn)并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，路由收斂會(huì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的路由穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的路由抖動(dòng)。
以上的各種方案，沒(méi)有專門針對(duì)高速交通工具的應(yīng)用場(chǎng)景而設(shè)計(jì)，均不能很好地滿足高速交通工具內(nèi)移動(dòng)IP網(wǎng)的接入和數(shù)據(jù)承載。發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上，本發(fā)明提出用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法以及IP承載網(wǎng)。
本發(fā)明提出的用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，通過(guò)位于IP承載網(wǎng)邊緣支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器接入所述移動(dòng)IP網(wǎng)，并在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，為接入的所述移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，所述方法包括以下步驟
所述IP承載網(wǎng)的當(dāng)前接入路由器為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，但I(xiàn)P承載網(wǎng)未給移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，所述當(dāng)前接入路由器通知應(yīng)用服務(wù)器；
所述應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，從所述接入路由器集合中選取將要切換到的切換接入路由器，發(fā)送預(yù)先建立新路由的指示；
所述IP承載網(wǎng)的切換接入路由器在IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴并建立新路由，在收到所述應(yīng)用服務(wù)器的路由切換指令前，所述新路由不傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量。
本發(fā)明提出的用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其邊緣具有支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器，包括
當(dāng)前接入路由器，配置于為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，但I(xiàn)P承載網(wǎng)未給移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，當(dāng)前接入路由器通知應(yīng)用服務(wù)器；
切換接入路由器，配置于在收到應(yīng)用服務(wù)器的建立新路由的指示時(shí)，建立新路由并在IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴，所述新路由在收到應(yīng)用服務(wù)器的路由切換指令前不傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量；
應(yīng)用服務(wù)器，包括
序列生成單元，配置于根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合；
移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元，配置于從所述接入路由器集合中選取將要切換到的切換接入路由器，發(fā)送預(yù)先建立新路由的指示，并指示切換接入路由器在IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有至少如下之一的優(yōu)點(diǎn)
首先，為位于飛機(jī)和高鐵等高速交通工具內(nèi)的移動(dòng)IP網(wǎng)提供一種互聯(lián)網(wǎng)接入和數(shù)據(jù)承載方案。保證了提供移動(dòng)管理服務(wù)的IP承載網(wǎng)能及時(shí)跟蹤多個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)過(guò)程，使得客戶網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)過(guò)程中根據(jù)當(dāng)前位置動(dòng)態(tài)就近接入不同的IP接入點(diǎn)(即后面提到的mPE設(shè)備)；
其次，本發(fā)明根據(jù)高速公共交通工具路徑固定的特點(diǎn)，為每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)建立提供移動(dòng)接入服務(wù)的接入點(diǎn)序列，這樣在當(dāng)前接入點(diǎn)為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)并傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以在下一個(gè)接入點(diǎn)為該移動(dòng)IP網(wǎng)提前建立新路由，為下一步的快速切換做好準(zhǔn)備，而且本發(fā)明也保證新建立的路由不會(huì)對(duì)于正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)產(chǎn)生影響；
再者，在支持客戶網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)的同時(shí)，不會(huì)對(duì)于公共互聯(lián)網(wǎng)的路由產(chǎn)生影響，由提供移動(dòng)接入服務(wù)的IP承載網(wǎng)負(fù)責(zé)移動(dòng)的管理，將客戶移動(dòng)IP網(wǎng)位置的跟蹤和路由信息的發(fā)布限制在IP承載網(wǎng)的部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，保證了本發(fā)明的可擴(kuò)展性和可實(shí)施性。
總之，本發(fā)明結(jié)合了高速公共交通工具的路徑信息，提前在網(wǎng)絡(luò)中為客戶網(wǎng)絡(luò)預(yù)建立路由而設(shè)計(jì)的一種移動(dòng)IP網(wǎng)在高速移動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)快速路由、切換的方案。


圖1示出本發(fā)明實(shí)施例中用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)的組網(wǎng)示意圖，在圖1 中示出了移動(dòng)IP網(wǎng)以及IP承載網(wǎng)。其中，在移動(dòng)IP網(wǎng)中包括移動(dòng)路由器(MR)，在IP承載網(wǎng)中包括AS、支持移動(dòng)的PE路由器(mPE)、P以及PE設(shè)備。
圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中移動(dòng)IP網(wǎng)穿越多個(gè)mPE服務(wù)區(qū)示意圖。
圖3示出本發(fā)明實(shí)施例中用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法流程，包括移動(dòng)IP網(wǎng)新路由預(yù)建立以及進(jìn)一步進(jìn)行路由切換的流程示意圖。
圖4示出本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例中的AS的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
高速公共交通工具具有軌道或者航線固定的特點(diǎn)，即其移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑一般是固定的，而且其移動(dòng)是多次重復(fù)的，這為IP承載網(wǎng)及時(shí)跟蹤其移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和快速路由切換提供了重要信息。
本發(fā)明提出用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法以及IP承載網(wǎng)。在本發(fā)明中，移動(dòng)IP網(wǎng)的接入和移動(dòng)管理是由基于MPLS轉(zhuǎn)發(fā)的IP承載網(wǎng)來(lái)負(fù)責(zé)，但和已有支持移動(dòng)的MPLS方法不同的是，本發(fā)明基于高速交通工具路徑固定的特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了 AS(應(yīng)用服務(wù)器)來(lái)負(fù)責(zé)移動(dòng)路由建立和路由切換調(diào)度。
移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息是采用專門擴(kuò)展的MP-iBGP協(xié)議在支持移動(dòng)的PE間來(lái)發(fā)布和傳送，其中，支持移動(dòng)的PE即mPE，是移動(dòng)IP網(wǎng)接入到IP承載網(wǎng)的接入點(diǎn)，這樣IP承載網(wǎng)中每個(gè)mPE設(shè)備及時(shí)獲知每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置；路由的動(dòng)態(tài)建立和路徑切換是由 AS來(lái)統(tǒng)一調(diào)度，也就是AS指示mPE根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置和其路徑信息為移動(dòng)IP 網(wǎng)提前建立新路由，并在當(dāng)前的mPE不能繼續(xù)提供服務(wù)時(shí)，AS指示IP承載網(wǎng)中所有的mPE 將發(fā)送給移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP網(wǎng)新舊路由的快速切換。
在以上過(guò)程中，客戶移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴以及分配給終端用戶的IP地址是保持不變的，這樣保證了移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)對(duì)于上層應(yīng)用是透明的。要指出的是，本發(fā)明中的 IP協(xié)議代表IPv4和IPv6協(xié)議，也就是所有設(shè)計(jì)的新功能同時(shí)支持IPv4和IPv6協(xié)議，是一種支持向下一代互聯(lián)網(wǎng)過(guò)渡的方案。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1示出本發(fā)明用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)的組網(wǎng)示意圖。本發(fā)明提出移動(dòng) IP網(wǎng)的路由實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)承載方案，主要是實(shí)現(xiàn)下方的移動(dòng)IP網(wǎng)和大網(wǎng)建立數(shù)據(jù)通路，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于公共互聯(lián)網(wǎng)資源的訪問(wèn)。在客戶網(wǎng)絡(luò)高速移動(dòng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)路由建立和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程在時(shí)間上的并行，根據(jù)高速交通工具的路徑信息提前在下一個(gè)即將接入的IP接入點(diǎn)為客戶網(wǎng)絡(luò)建立新路由，移動(dòng)IP網(wǎng)在切換到新的IP接入點(diǎn)時(shí)直接進(jìn)入到數(shù)據(jù)流傳輸環(huán)節(jié)，不必再進(jìn)行IP地址前綴發(fā)布以及路由建立過(guò)程，減少了切換時(shí)間，大大提升了切換質(zhì)量，保證了上層業(yè)務(wù)性能。下面對(duì)該系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
MR是位于高速交通工具內(nèi)的路由器設(shè)備，是移動(dòng)IP網(wǎng)的核心組網(wǎng)設(shè)備。對(duì)內(nèi)作為網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)匯聚接入所有的用戶終端，向用戶終端分配IPv4/IPv6地址，并提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。對(duì)外通過(guò)移動(dòng)接入鏈路接入到IP承載網(wǎng)中，在IP層面其負(fù)責(zé)向IP承載網(wǎng)的接入點(diǎn)提供自己的帳號(hào)等信息以進(jìn)行注冊(cè)，并通告自己的IPv4/IPv6地址前綴；在通過(guò)接入點(diǎn)接入到IP承載網(wǎng)后，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)用戶終端發(fā)送到公網(wǎng)和從公網(wǎng)接收到的流量。另外，還具備客戶網(wǎng)關(guān)的必備功能。
mPE是位于IP承載網(wǎng)邊緣支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的接入點(diǎn)設(shè)備，它是IP承載網(wǎng)實(shí)施動(dòng)態(tài)路由建立、客戶流量轉(zhuǎn)發(fā)以及高速路由切換的關(guān)鍵設(shè)備。負(fù)責(zé)對(duì)移動(dòng)IP網(wǎng)進(jìn)行接入控制；在移動(dòng)IP網(wǎng)注冊(cè)后將該移動(dòng)IP網(wǎng)的路由前綴在IP承載網(wǎng)中進(jìn)行通告，跟蹤每個(gè)移動(dòng) IP網(wǎng)的當(dāng)前位置；接收AS的指令在IP承載網(wǎng)內(nèi)建立最新路由；還按照IP承載網(wǎng)的路由組織為移動(dòng)IP網(wǎng)實(shí)施流量轉(zhuǎn)發(fā)；接收AS的調(diào)度指令為特定移動(dòng)IP網(wǎng)實(shí)施路由切換。
AS是基于應(yīng)用層交通信息實(shí)施路由動(dòng)態(tài)建立和快速切換的調(diào)度服務(wù)器。AS可以為邏輯實(shí)體，在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)IP可達(dá)即可，對(duì)于位置的設(shè)置無(wú)特殊要求。其根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP 網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，提前建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的mPE集合；進(jìn)一步，在該移動(dòng)IP網(wǎng)移動(dòng)過(guò)程中，還根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置對(duì) mPE集合進(jìn)行排序生成mPE序列，在IP承載網(wǎng)中為其建立新路由以及還在必要時(shí)實(shí)施路由切換，并指示相關(guān)的mPE實(shí)施該指令。
圖1中除了以上三個(gè)網(wǎng)元外，還有p、pe設(shè)備，它們是mpls中的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元設(shè)備，支持移動(dòng)ip網(wǎng)，對(duì)移動(dòng)ip網(wǎng)沒(méi)有額外要求。其中的mp-ibgrii協(xié)議是mpe之間交換移動(dòng)ip 網(wǎng)路由的協(xié)議，支持移動(dòng)的mp-iBGP會(huì)話，是對(duì)于傳統(tǒng)的mp-iBGP協(xié)議進(jìn)行的擴(kuò)展。
對(duì)于IP承載網(wǎng)來(lái)說(shuō)，支持移動(dòng)IP網(wǎng)的核心問(wèn)題是如何將發(fā)給移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確地傳送到移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置，也就是能及時(shí)掌握該移動(dòng)IP網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的位置，并基于該位置建立數(shù)據(jù)傳輸路由。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用MPLS網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，MPLS網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)記交換的數(shù)據(jù)傳送方式，其中的LSP (標(biāo)記交換路徑)可作為移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸通道。MPLS 網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)PE之間都預(yù)先建有直達(dá)的LSP (標(biāo)記交換路徑)，用LSP來(lái)傳送移動(dòng)數(shù)據(jù)比純IP路由轉(zhuǎn)發(fā)可以提高傳送速度。在實(shí)現(xiàn)上，當(dāng)移動(dòng)IP網(wǎng)接入到特定的mPE接入點(diǎn)上時(shí)，本發(fā)明為移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴動(dòng)態(tài)分配移動(dòng)標(biāo)記，用于在mPE之間的MP-iBGPm會(huì)話中標(biāo)識(shí)該移動(dòng)IP網(wǎng)，并通過(guò)移動(dòng)標(biāo)記實(shí)現(xiàn)LSP和移動(dòng)IP網(wǎng)中IP地址前綴的關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的路由建立和快速切換是在AS統(tǒng)一調(diào)度之下完成的，在此對(duì)于各個(gè)基本過(guò)程先逐個(gè)介紹。在移動(dòng)IP網(wǎng)發(fā)現(xiàn)mPE(k)并通過(guò)認(rèn)證鑒權(quán)接入到mPE(k)后，主要的幾個(gè)基本過(guò)程如下
1)移動(dòng)標(biāo)記分配與關(guān)聯(lián)
移動(dòng)IP網(wǎng)中的MR將向mPE (k)通告該移動(dòng)IP網(wǎng)的如下信息
-移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)Mobile_ID
-MR 接口 IP 地址 MR_interface_IPaddr
-IP 地址前綴 Mobile_IPaddr_Prefix
-路由模式標(biāo)志 routing_mode_flag
—其它必要信息
其中，r0uting_m0de_flag是是否采用AS路由調(diào)度的標(biāo)志。為了能實(shí)現(xiàn)將發(fā)向該移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)在IP承載網(wǎng)上傳輸，mPE(k)為該移動(dòng)IP網(wǎng)地址前綴分配一個(gè)本地性的移動(dòng)標(biāo)記mLabel，該移動(dòng)標(biāo)記將是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由建立和基于標(biāo)記交換移動(dòng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。 在獲得以上信息后，就可以實(shí)現(xiàn)如下的信息關(guān)聯(lián)記錄
{mLabel, Mobile_ID, MR_interface_IPaddr, Mobile_IPaddr_Prefix, routing_ mode_flag}
并存儲(chǔ)在mPE (k)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。
2)路由通告
mPE (k)在完成如上信息關(guān)聯(lián)記錄后，通過(guò)MP_iBGPm協(xié)議及時(shí)向IP承載網(wǎng)內(nèi)的其它mPE路由器發(fā)送如下信息，在此該對(duì)端mPE路由器表示為mPE(i)，
{mLabel, Mobile—ID，Mobile_IPaddr_Prefix, routing—mode—flag}
上面提到，routing_mode_flag是是否采用AS路由調(diào)度的標(biāo)志，其值為1表示采用AS路由調(diào)度，其值為0表示不采用AS調(diào)度，即由mPE(k)和mPE(i)直接協(xié)商建立路由， 與現(xiàn)有技術(shù)一致。
這些信息可以承載在MP_BGP_UPDATE消息中的NLRI域中，也就是對(duì)于MP_iBGP協(xié)議做這樣的擴(kuò)展，我們稱之為MP-iBGRii。
在經(jīng)過(guò)如上的信息交互后，這樣對(duì)端的mPE(i)就獲得了該移動(dòng)IP網(wǎng)當(dāng)前接入的 mPE(k)地址、IP地址前綴、移動(dòng)標(biāo)記等信息，其中，mPE(k)地址是通過(guò)IP層傳遞的。以上信息將存儲(chǔ)在mPE(i)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。需要提到的是，在扁平的對(duì)等結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，所有的mPE路由器之間存在全互聯(lián)的MP-iBGRii會(huì)話，相互之間可直接發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息；在分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，為了降低全互聯(lián)帶來(lái)的可擴(kuò)展性問(wèn)題，則通過(guò)路由反射器RR在 mPE路由器之間交換移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息，本發(fā)明支持以上兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br> 3)流量轉(zhuǎn)發(fā)
當(dāng)對(duì)端mPE(i)路由器接收到發(fā)給移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)后，將利用其目的IP地址前綴檢查mPE(i)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，并找到匹配于該目的IP地址的記錄，提取其移動(dòng)標(biāo)記mLabel作為本次MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)層標(biāo)記?；趍PE(i)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的mPE (k)地址，獲取其對(duì)應(yīng)的LSP的標(biāo)記作為MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的外層標(biāo)記(根據(jù)IP地址來(lái)獲取相應(yīng)的LSP，mPE(k)地址與LSP的標(biāo)記綁定方式是在mPE內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，不需要顯性來(lái)做)。在獲取內(nèi)層和外層標(biāo)記后，外層標(biāo)記是用于查找IP地址的標(biāo)記，填寫(xiě)MPLS數(shù)據(jù)包中的相關(guān)字段并在IP承載網(wǎng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)mPE(k)收到該數(shù)據(jù)包后首先去除外層標(biāo)記，然后根據(jù)內(nèi)層標(biāo)記mLabel查詢本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，判定該數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)IP網(wǎng)，并提取其重要網(wǎng)絡(luò)信息如MR_interface_ IPaddr和Mobile_IPaddr_Prefix后，通過(guò)移動(dòng)路由器的接口 IP地址轉(zhuǎn)發(fā)到該移動(dòng)IP網(wǎng)。
4)路由撤銷
mPE (k)向其它mPE節(jié)點(diǎn)發(fā)送到達(dá)特定移動(dòng)IP網(wǎng)的路由撤銷信息，表示mPE (k)不再為該移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)，通告其它mPE路由器撤銷對(duì)應(yīng)的路由記錄，該信息也通過(guò) MP-iBGPm進(jìn)行傳送，也即通過(guò)MP_BGP_UPDATE消息中的NLRI域進(jìn)行傳送。
以上是基于MPLS支持移動(dòng)IP網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的基本過(guò)程，本發(fā)明設(shè)計(jì)了專門的AS來(lái)調(diào)度路由建立和路由切換過(guò)程，目的是為了讓IP承載網(wǎng)及時(shí)跟蹤移動(dòng)IP網(wǎng)的位置，利用最佳路徑向其提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)；其次，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP網(wǎng)路由的提前建立，從而減輕路由通告和收斂過(guò)程對(duì)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的影響，也有利于數(shù)據(jù)路徑的快速切換。
在本發(fā)明中，AS和IP承載網(wǎng)的每個(gè)mPE之間都有控制通信接口，通過(guò)與該接口之間傳送的控制和反饋消息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高速移動(dòng)的移動(dòng)IP網(wǎng)地址前綴發(fā)布、路由建立、路由切換、過(guò)時(shí)路由撤銷的統(tǒng)一調(diào)度。其中路由切換是在兩個(gè)相鄰的mPE之間發(fā)生，也可以在多個(gè)相鄰的mPE之間發(fā)生。在移動(dòng)過(guò)程中一般是在相鄰的mPE之間進(jìn)行的，相鄰是指邏輯上只有單跳。
下面以mPE(k)和mPE(k+l)即兩個(gè)mPE為例來(lái)介紹路由調(diào)度和路徑切換過(guò)程，其中mPE(k)為正在為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)，mPE(k+l)為即將切換到的下一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，在本發(fā)明中接入節(jié)點(diǎn)與路由器為同一含義。
實(shí)現(xiàn)以上高速切換過(guò)程的基礎(chǔ)是公共交通工具的路徑是固定和重復(fù)的，這樣根據(jù)交通工具M(jìn)IPN的路徑信息，生成該移動(dòng)IP網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中為其提供接入服務(wù)的mPE的序列，格式如下
Seq (MIPN) :mPE (1) — mPE (2) — mPE (3) — · · · — mPE (s)
Seq(MIPN)的生成方式如下
AS通過(guò)手動(dòng)配置提前獲得IP承載網(wǎng)中所有mPE位置信息，包括mPE編號(hào)、mPE地理位置以及krvicing_Area(mPE)，其中krvicing_Area (mPE)是覆蓋面，是為mPE服務(wù)的地理范圍，也就是該mPE可提供移動(dòng)接入服務(wù)的地理位置點(diǎn)的集合。從圖2中可以看出，mPE 位置以及以虛線示出的krvicing_Area(mPE)。
AS通過(guò)手動(dòng)配置提前獲得公共交通工具的路徑信息，其路徑信息的屬性為路徑起點(diǎn)、路徑終點(diǎn)以及I^ath (MIPN)。其中I^ath (MIPN)為該交通工具經(jīng)過(guò)的路徑信息上地理位置點(diǎn)的集合。
為了生成對(duì)于MIPN提供服務(wù)的接入點(diǎn)序列，首先從AS提前獲取的IP承載網(wǎng)的所有mPE信息中，提取可為MIPN提供服務(wù)的mPE接入點(diǎn)集合，即提取所有mPE信息中的mPE 編號(hào)，假設(shè)該IP承載網(wǎng)中mPE集合為
{mPE (1)，mPE O)，· · ·，mPE (s)}，其中 s 為 mPE 的數(shù)目。
對(duì)于集合中的每個(gè)mPE元素進(jìn)行如下的交集處理，
Path(MIPN) Π Servicing_Area(mPE(η)),η = 0，· · · ，S。
對(duì)于特定的mPE (η)來(lái)說(shuō)，如果交集的結(jié)果不為空，說(shuō)明MIPN在其服務(wù)范圍內(nèi)，則保留；如果交集為空，則去除，經(jīng)過(guò)這樣的交集處理，就選取了可服務(wù)于該MIPN的mPE集合， mPE集合中是mPE的編號(hào)。
圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中移動(dòng)IP網(wǎng)穿越多個(gè)mPE服務(wù)區(qū)示意圖。mPE(l)、mPE(2)、 mPE(4)、mPE(5)和mPE(7)服務(wù)的地理范圍和I^ath(MIPN)交集不為空，也即可以為MIPN提供服務(wù)，而mPE (3)、mPE (6)則不能為移動(dòng)IP網(wǎng)MIPN提供服務(wù)。
在獲得可為MIPN服務(wù)的mPE集合后，還需要為其中的mPE排序建立mPE序列，體現(xiàn)為MIPN提供服務(wù)的先后順序。該排序標(biāo)準(zhǔn)是每個(gè)mPE與MIPN路徑起點(diǎn)的最小距離，從圖2可以看出，每個(gè)mPE服務(wù)范圍邊緣與該路徑都至少有一個(gè)交點(diǎn)，將交通工具進(jìn)入該服務(wù)范圍的交點(diǎn)作為第一交點(diǎn)，如圖2中的p2、p4、p5、p7等節(jié)點(diǎn)分別是MIPN進(jìn)入mPE (2)、 mPE(4)、mPE(5)和mPE(7)服務(wù)范圍的進(jìn)入點(diǎn)，這個(gè)進(jìn)入點(diǎn)與MIPN路徑起點(diǎn)之間沿著移動(dòng) IP網(wǎng)路徑的距離可以作為該mPE最小距離。在獲得每個(gè)mPE到MIPN路徑起點(diǎn)的最小距離值后，可以將其從小到大排序作為該MIPN的mPE序列，這就是mPE序列的生成方法。
在圖2的例子中，最后生成MIPN的mPE序列為
Seq (MIPN) :mPE (1) — mPE (2) — mPE (4) — mPE (5) — mPE (7)。
基于以上的處理結(jié)果，在公用交通工具達(dá)到特定位置時(shí)，可以很容易地判定即將切換的下一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)mPE(k+l)，該信息為提前建立新的路由打下了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在當(dāng)前時(shí)刻，該交通工具的移動(dòng)IP網(wǎng)接入到mPE(k)并由其在提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)時(shí)，全網(wǎng)傳送發(fā)送到MIPN的數(shù)據(jù)就穿越IP承載網(wǎng)直接轉(zhuǎn)發(fā)到mPE(k)；另一方面，在mPE (k)為MIPN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中就可同時(shí)為切換到mPE(k+l)做好準(zhǔn)備，即圍繞移動(dòng)IP網(wǎng)即將接入到mPE(k+l) 節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景建立移動(dòng)IP網(wǎng)的路由，也就是提前進(jìn)行IP地址前綴通告和路由建立。
而在傳統(tǒng)的路由體系中，數(shù)據(jù)傳輸只有在新的路由建立后進(jìn)行，在路由建立過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸會(huì)臨時(shí)中斷。在本發(fā)明中，圍繞mPE(k+l)建立移動(dòng)IP網(wǎng)的路由后可以不立即傳送數(shù)據(jù)，還可以繼續(xù)采用mPE(k)接入點(diǎn)上的路由傳送數(shù)據(jù)，這種路由建立和數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間域上的松耦合保證新路由有充裕的時(shí)間維持穩(wěn)定，也為移動(dòng)IP網(wǎng)切換到新的路由上時(shí)省去了路由建立過(guò)程，切換時(shí)間的減少將會(huì)顯著減少由于切換引起的丟包，提到了切換質(zhì)量。
AS在進(jìn)行路由建立和切換調(diào)度的過(guò)程中，在AS的數(shù)據(jù)庫(kù)中為每個(gè)MIPN在特定 mPE的服務(wù)過(guò)程中維護(hù)了一個(gè)服務(wù)記錄，用于記錄MIPN在該mPE的服務(wù)狀態(tài)，其格式如下
(MIPN, mPE, flag)
其中的flag用于表示當(dāng)前MIPN在mPE的服務(wù)狀態(tài)，例如，沒(méi)有建立新路由、已建立新路由、切換到新路由等。
圖3示出本發(fā)明實(shí)施例中用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法流程示意圖。通過(guò)位于IP承載網(wǎng)邊緣支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器接入移動(dòng)IP網(wǎng)，并在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，為接入的移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由。還如圖3所示，本發(fā)明已建立新路由之后，還在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上。即在MIPN的r0uting_m0de_flag = 1的條件下， 系統(tǒng)內(nèi)各單元的相互通信流程為
①、當(dāng)前mPE(k)正在使用當(dāng)前路由為移動(dòng)IP網(wǎng)(MIPN)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，但I(xiàn)P承載網(wǎng)還沒(méi)有為MIPN建立移動(dòng)IP網(wǎng)的新路由。mPE(k)及時(shí)將MIPN的相關(guān)信息通告給AS，然后AS在數(shù)據(jù)庫(kù)中生成該MIPN的服務(wù)狀態(tài)記錄(MIPN，mPE(k)，flag)，其中flag =0表示還沒(méi)有建立新路由。
②、AS根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)的位置信息以及為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合確定下一步將要切換到的HiPE為mPE(k+l)，并發(fā)送預(yù)先建立新路由的指令給mPE(k+l)，指示其在IP承載網(wǎng)上為MIPN發(fā)布IP地址前綴并預(yù)先建立新路由。
③、mPE (k+Ι)在IP承載網(wǎng)上通過(guò)MP_iBGPm協(xié)議發(fā)布MIPN的IP地址前綴并建立新的路由，該路徑為移動(dòng)IP網(wǎng)下一步即將切換的新路由，在收到AS的路由切換指令前，該路由并不立即用來(lái)傳送MIPN的流量。然后，mPE(k+l)給AS發(fā)送新路由建立結(jié)果反饋。如果新路由成功建立，此時(shí)AS中(MIPN，mPE(k)，flag) flag = 1，表示已建立有新路由。
在以上步驟中，已完成建立新路由的流程。
④、MIPN移動(dòng)到mPE(k+l)服務(wù)區(qū)，并向其發(fā)出注冊(cè)請(qǐng)求，進(jìn)行身份認(rèn)證。
⑤、mPE(k+l)向AS通告MIPN已經(jīng)注冊(cè)成功。
⑥、AS可結(jié)合移動(dòng)IP網(wǎng)的地理位置、mPE(k)節(jié)點(diǎn)負(fù)載、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度以及運(yùn)行時(shí)間等因素確定MIPN可以切換到新的路由上去。為了完成網(wǎng)絡(luò)層面的切換，AS給IP承載網(wǎng)內(nèi)部各mPE發(fā)出MIPN的流量切換指令。在切換完成后，此時(shí)(MIPN，mPE(k)，flag)中的 flag = 2，表示該移動(dòng)IP網(wǎng)的流量已經(jīng)切換到新的路由上，此時(shí)由mPE(k+l)將流量轉(zhuǎn)發(fā)給 MIPN 網(wǎng)中 MR。
⑦、如果切換成功，在AS的數(shù)據(jù)庫(kù)中建立新的記錄(MIPN，mPE(k+l)，flag)，此時(shí) mPE(k+l)的flag = 0，表示已由其承擔(dān)了 MIPN的接入以及流量轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，但還未建立新的路由。然后，再由mPE(k+l)作為移動(dòng)IP網(wǎng)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)重復(fù)過(guò)程① ⑦。
在以上步驟中，已完成建立新路由并切換的流程。
對(duì)于mPE(k)來(lái)說(shuō)，如果在一定時(shí)間內(nèi)mPE(k+l)上的MIPN流量運(yùn)行正常，此時(shí) mPE(k)建立的MIPN路由為過(guò)時(shí)路由，就可以撤銷了，從而實(shí)現(xiàn)了完全的切換，此時(shí)可以刪除AS數(shù)據(jù)庫(kù)中的(MIPN, mPE(k), flag)記錄，也可以作為L(zhǎng)og日志保留。
在MIPN的routing_mode_flag = 0的條件下，則不由AS為MIPN實(shí)施路由調(diào)度， 即由mPE(k)和mPE(i)直接協(xié)商建立路由，然后再傳輸數(shù)據(jù)即可。
上面提到，AS是實(shí)施移動(dòng)路由調(diào)度和快速切換的重要設(shè)備，為了支持以上功能，系統(tǒng)必須至少具備如下功能單元。
圖4示出本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例中的AS的結(jié)構(gòu)示意圖。AS包括序列生成單元、移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元以及移動(dòng)IP網(wǎng)信息管理單元。
序列生成單元配置于根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合。該單元的輸入信息有高速交通工具的時(shí)刻和路徑信息，時(shí)刻的作用是超時(shí)沒(méi)有接收到心跳信息的話需要撤銷路由。還可以進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置以及為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，生成可服務(wù)于該移動(dòng)IP網(wǎng)的接入路由器序列，具體方法如前所述。當(dāng)然，每個(gè)公共交通工具的路線過(guò)一個(gè)時(shí)期可能發(fā)生調(diào)整，本單元也需要及時(shí)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)從而調(diào)整mPE 序列。
移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元負(fù)責(zé)對(duì)于IP承載網(wǎng)中每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路由進(jìn)行調(diào)度和管理。在及時(shí)跟蹤每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)移動(dòng)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，從所述接入路由器集合中任意選取將要切換到的切換接入路由器，或者，從所述接入路由器序列中，按照各個(gè)接入路由器的最小距離從小到大的順序選取將要切換到的切換接入路由器，及時(shí)發(fā)出預(yù)先建立移動(dòng)IP 網(wǎng)新路由的指令；結(jié)合移動(dòng)IP網(wǎng)的位置、mPE節(jié)點(diǎn)負(fù)載、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度以及運(yùn)行時(shí)間等因素指示IP承載網(wǎng)將該移動(dòng)IP網(wǎng)的流量及時(shí)切換到新路由上。
移動(dòng)IP網(wǎng)信息管理單元是對(duì)AS中所存儲(chǔ)的所有移動(dòng)IP網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理，如增添、刪除、更新，除了對(duì)其IP網(wǎng)絡(luò)層面和路徑信息及時(shí)刻等信息的管理外，還要進(jìn)行移動(dòng) IP網(wǎng)的帳號(hào)維護(hù)等安全性的管理。
本發(fā)明具有至少如下之一的優(yōu)點(diǎn)，具體為
本發(fā)明在承載層面采用MPLS技術(shù)來(lái)負(fù)責(zé)移動(dòng)IP網(wǎng)的接入和數(shù)據(jù)承載，直接用基于標(biāo)記交換的LSP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，P節(jié)點(diǎn)不用做任何改動(dòng)，因此對(duì)于傳統(tǒng)的MPLS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有良好的繼承性，有利于部署時(shí)降低運(yùn)營(yíng)者的升級(jí)成本。
在控制層面，由IP承載網(wǎng)邊緣的mPE節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)跟蹤每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)情況，并通過(guò)專門擴(kuò)展的MP-iBGRii協(xié)議來(lái)交換和發(fā)布每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息，不要求IP承載網(wǎng)中的其它設(shè)備跟蹤并記錄移動(dòng)IP網(wǎng)的當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)信息。與純粹的IP動(dòng)態(tài)路由方式相比，本發(fā)明只需要少數(shù)節(jié)點(diǎn)記錄移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息，這樣移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)性對(duì)于IP承載網(wǎng)的路由穩(wěn)定性影響較小。
本發(fā)明對(duì)于公共互聯(lián)網(wǎng)的路由穩(wěn)定性沒(méi)有任何影響，由于移動(dòng)性的支持是在支持移動(dòng)的IP承載網(wǎng)范圍內(nèi)，如果移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址從統(tǒng)一的IP地址塊中進(jìn)行分配，此時(shí)IP 承載網(wǎng)在向全球互聯(lián)網(wǎng)通告路由時(shí)將對(duì)于所有的細(xì)路由條目進(jìn)行聚類，外部網(wǎng)絡(luò)看見(jiàn)的移動(dòng)路由條目很少，移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)性也不會(huì)對(duì)于大網(wǎng)的路由穩(wěn)定性產(chǎn)生任何影響。
本發(fā)明可以判定移動(dòng)IP網(wǎng)即將接入的下一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)。結(jié)合公共交通工具的路徑信息和每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)地理覆蓋范圍，提前為移動(dòng)IP網(wǎng)建立為其服務(wù)的接入節(jié)點(diǎn)序列，該序列描述了該移動(dòng)IP網(wǎng)在IP層面的移動(dòng)路徑。比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)和統(tǒng)計(jì)方法準(zhǔn)確率高，而且處理工作量小，更加符合路徑固定的移動(dòng)IP網(wǎng)的特點(diǎn)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了路由建立和數(shù)據(jù)傳送的分離，即mPE路由器可以提前為移動(dòng)IP網(wǎng)建立路由，在新的路由建立后，發(fā)向移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以在原來(lái)的路由上繼續(xù)進(jìn)行傳輸，新路由可以并不立即用來(lái)傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量，這為保證新路由的穩(wěn)定提供了充足時(shí)間。另外，路由的提前預(yù)建立也為移動(dòng)IP網(wǎng)切換到新的接入點(diǎn)省去了路由建立過(guò)程，切換時(shí)間的減少將會(huì)顯著減少由于切換引起的丟包，提高了切換質(zhì)量。
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)其實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明在MPLS網(wǎng)絡(luò)的PE路由器中擴(kuò)展移動(dòng)IP網(wǎng)相關(guān)的功能，也就是增加擴(kuò)展支撐移動(dòng)IP網(wǎng)的MP-iBGRi!相關(guān)功能，使PE路由器能及時(shí)交換移動(dòng)IP網(wǎng)的路由信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)IP網(wǎng)移動(dòng)過(guò)程的及時(shí)跟蹤。
增加針對(duì)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)路由的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)新路由建立和流量承載在時(shí)間域上的脫離，這樣路由在建立后可以暫時(shí)處于待命狀態(tài)，在接受指令后進(jìn)入激活使用狀態(tài)，來(lái)直接承載特定移動(dòng)IP網(wǎng)的流量；mPE路由的建立和切換受AS的統(tǒng)一調(diào)度，mPE路由器具有與AS的控制接口，接受AS的路由建立和路由切換指令。
在實(shí)際部署時(shí)可以集中部署AS，實(shí)現(xiàn)對(duì)于管轄域內(nèi)的mPE路由器的調(diào)度和管理。 在數(shù)據(jù)交換層面采用標(biāo)記交換的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此對(duì)于P路由器不作任何要求，可以直接利用現(xiàn)網(wǎng)中的P路由器設(shè)備。另外，mPE作為集中移動(dòng)IP網(wǎng)的動(dòng)態(tài)路由交換以及接入認(rèn)證的綜合設(shè)備，也可以分開(kāi)設(shè)計(jì)實(shí)施，也就是移動(dòng)IP網(wǎng)的路由交換和接入認(rèn)證由不同的設(shè)備來(lái)承擔(dān)。
作為對(duì)詳細(xì)描述的結(jié)論，應(yīng)該注意本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)很清楚可對(duì)優(yōu)選實(shí)施例做出許多變化和修改，而實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的原理。例如，雖然本發(fā)明以高速交通工具為例進(jìn)行描述、說(shuō)明，但是，本發(fā)明并不限于高速交通工具，也不限于接入IP承載網(wǎng)，其他具有高速移動(dòng)的移動(dòng)IP網(wǎng)在建立路由、進(jìn)行路由時(shí)都適用本發(fā)明。這種變化和修改包含在所附權(quán)利要求書(shū)所述的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，通過(guò)位于IP承載網(wǎng)邊緣支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器接入所述移動(dòng)IP網(wǎng)，并在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，為接入的所述移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，所述方法包括以下步驟所述IP承載網(wǎng)的當(dāng)前接入路由器為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，但I(xiàn)P承載網(wǎng)未給移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，所述當(dāng)前接入路由器通知應(yīng)用服務(wù)器；所述應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，從所述接入路由器集合中選取將要切換到的切換接入路由器，發(fā)送預(yù)先建立新路由的指示；所述IP承載網(wǎng)的切換接入路由器在IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴并建立新路由，在收到所述應(yīng)用服務(wù)器的路由切換指令前，所述新路由不傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，已建立新路由之后，還在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上，包括以下步驟所述移動(dòng)IP網(wǎng)移動(dòng)到所述切換接入路由器并注冊(cè)成功；所述應(yīng)用服務(wù)器向IP承載網(wǎng)內(nèi)各接入路由器發(fā)出移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換指令，將移動(dòng) IP網(wǎng)的流量切換到新路由上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，包括以下步驟應(yīng)用服務(wù)器獲取IP承載網(wǎng)中所有提供接入服務(wù)的接入路由器的地理位置點(diǎn)集合以及移動(dòng)IP網(wǎng)路徑上地理位置點(diǎn)集合；對(duì)上述兩個(gè)集合進(jìn)行交集處理，即以上述任一集合中任一地理位置點(diǎn)與另一地理位置點(diǎn)集合進(jìn)行交集，如果交集的結(jié)果不為空，說(shuō)明移動(dòng)IP網(wǎng)在接入路由器覆蓋的范圍內(nèi)，并根據(jù)交集結(jié)果不為空時(shí)對(duì)應(yīng)的接入路由器建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集I=I O
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合，包括以下步驟每個(gè)接入路由器服務(wù)范圍邊緣與終端運(yùn)行路徑至少有一個(gè)交點(diǎn)，將終端進(jìn)入服務(wù)范圍的交點(diǎn)作為第一交點(diǎn)，所述第一交點(diǎn)與路徑起點(diǎn)之間沿著移動(dòng)IP網(wǎng)的運(yùn)行路徑的距離作為接入路由器的最小距離；按照各個(gè)接入路由器的最小距離從小到大進(jìn)行排序，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，從所述接入路由器集合中選取將要切換到的切換接入路由器，包括以下步驟從所述接入路由器集合中任意選取將要切換到的切換接入路由器；或者，從根據(jù)所述接入路由器集合排序得到的所述接入路由器序列中，按照各個(gè)接入路由器的最小距離從小到大的順序選取將要切換到的切換接入路由器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上，包括移動(dòng)IP網(wǎng)中的移動(dòng)路由器向切換接入路由器通告該移動(dòng)IP網(wǎng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、移動(dòng)路由器的接口 IP地址、IP地址前綴以及路由模式標(biāo)志；切換接入路由器根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴分配本地性的移動(dòng)標(biāo)記，在切換接入路由器的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、移動(dòng)路由器的接口 IP地址、IP地址前綴、路由模式標(biāo)志以及本地性的移動(dòng)標(biāo)記的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將所述關(guān)聯(lián)關(guān)系通知IP承載網(wǎng)內(nèi)的其他接入路由器；當(dāng)對(duì)端接入路由器接收到發(fā)給移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)目的IP地址前綴進(jìn)行匹配查找，提取本地性的移動(dòng)標(biāo)記作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)層標(biāo)記，根據(jù)切換接入路由器的IP地址獲取對(duì)應(yīng)的標(biāo)記交換路徑作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的外層標(biāo)記，所述標(biāo)記交換路徑作為移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸通道；獲取外層標(biāo)記和內(nèi)層標(biāo)記后，填寫(xiě)在數(shù)據(jù)包的相關(guān)字段并在IP承載網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)切換接入路由器接收到數(shù)據(jù)包后，去除外層標(biāo)記，根據(jù)內(nèi)層標(biāo)記判定所述數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)IP網(wǎng)，通過(guò)移動(dòng)路由器的接口 IP地址轉(zhuǎn)發(fā)到所述移動(dòng)IP網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法，其中，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上之后，還包括在設(shè)定時(shí)間內(nèi)所述切換接入路由器上的移動(dòng)IP網(wǎng)流量運(yùn)行正常，則所述當(dāng)前接入路由器建立的路由為過(guò)時(shí)路由，所述切換接入路由器向其他接入路由器發(fā)送路由撤銷信息， 表示所述當(dāng)前接入路由器不再為該移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)，通告其它接入路由器撤銷對(duì)應(yīng)的路由記錄。
8.用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其邊緣具有支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器，包括當(dāng)前接入路由器，配置于為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，但I(xiàn)P承載網(wǎng)未給移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，當(dāng)前接入路由器通知應(yīng)用服務(wù)器；切換接入路由器，配置于在收到應(yīng)用服務(wù)器的建立新路由的指示時(shí)，建立新路由并在 IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴，所述新路由在收到應(yīng)用服務(wù)器的路由切換指令前不傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量；應(yīng)用服務(wù)器，包括序列生成單元，配置于根據(jù)每個(gè)移動(dòng)IP網(wǎng)的路徑信息以及所述IP承載網(wǎng)的各接入路由器的位置信息，建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合；移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元，配置于從所述接入路由器集合中選取將要切換到的切換接入路由器，發(fā)送預(yù)先建立新路由的指示，并指示切換接入路由器在IP承載網(wǎng)上發(fā)布移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元向IP承載網(wǎng)內(nèi)各接入路由器發(fā)出移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換指令，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述序列生成單元獲取IP承載網(wǎng)中所有提供移動(dòng)接入服務(wù)的接入路由器的地理位置點(diǎn)集合以及終端運(yùn)行路徑上地理位置點(diǎn)集合；對(duì)上述兩個(gè)集合進(jìn)行交集處理，即以上述任一集合中任一地理位置點(diǎn)與另一地理位置點(diǎn)集合進(jìn)行交集，如果交集的結(jié)果不為空，說(shuō)明移動(dòng)IP網(wǎng)在接入設(shè)備覆蓋的范圍內(nèi)，并根據(jù)交集結(jié)果不為空時(shí)對(duì)應(yīng)的接入路由器建立為移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)的接入路由器集合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述序列生成單元將每個(gè)接入路由器服務(wù)范圍邊緣與終端運(yùn)行路徑所具有的至少一個(gè)交點(diǎn)中，終端進(jìn)入服務(wù)范圍的交點(diǎn)作為第一交點(diǎn)，第一交點(diǎn)與路徑起點(diǎn)之間沿著移動(dòng)IP 網(wǎng)的運(yùn)行路徑的距離作為接入路由器的最小距離；按照各個(gè)接入路由器的最小距離從小到大進(jìn)行排序，建立移動(dòng)IP網(wǎng)的接入路由器序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述移動(dòng)路由建立和切換調(diào)度單元從所述接入路由器集合中任意選取將要切換到的切換接入路由器；或者從根據(jù)所述接入路由器集合排序得到的所述接入路由器序列中，按照各個(gè)接入路由器的最小距離從小到大的順序選取將要切換到的切換接入路由器。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述切換接入路由器根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)的IP地址前綴分配本地性的移動(dòng)標(biāo)記，在切換接入路由器的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、移動(dòng)路由器的接口 IP地址、IP地址前綴、路由模式標(biāo)志以及本地性的移動(dòng)標(biāo)記的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將所述關(guān)聯(lián)關(guān)系通知IP承載網(wǎng)內(nèi)的其他接入路由器；當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包后，去除外層標(biāo)記，所述外層標(biāo)記是根據(jù)切換接入路由器的 IP地址獲取的標(biāo)記交換路徑，所述標(biāo)記交換路徑作為移動(dòng)IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸通道，根據(jù)內(nèi)層標(biāo)記判定所述數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)IP網(wǎng)，所述內(nèi)層標(biāo)記是根據(jù)IP地址前綴進(jìn)行匹配查找并提取的本地性的移動(dòng)標(biāo)記，通過(guò)移動(dòng)路由器的接口 IP地址轉(zhuǎn)發(fā)到所述移動(dòng)IP網(wǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或13所述用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的IP承載網(wǎng)，其中所述切換接入路由器上的移動(dòng)IP網(wǎng)流量在設(shè)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行正常，則所述當(dāng)前接入路由器建立的路由為過(guò)時(shí)路由，所述切換接入路由器向其他接入路由器發(fā)送路由撤銷信息， 表示所述當(dāng)前接入路由器不再為該移動(dòng)IP網(wǎng)提供接入服務(wù)，通告其它接入路由器撤銷對(duì)應(yīng)的路由記錄。
全文摘要
本發(fā)明提出用于接入移動(dòng)IP網(wǎng)的方法以及IP承載網(wǎng)，通過(guò)位于IP承載網(wǎng)邊緣支持移動(dòng)IP網(wǎng)接入的路由器接入所述移動(dòng)IP網(wǎng)，并在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，為接入的所述移動(dòng)IP網(wǎng)建立新路由，在收到應(yīng)用服務(wù)器的路由切換指令前，所述新路由不傳送移動(dòng)IP網(wǎng)的流量。已建立新路由之后，在應(yīng)用服務(wù)器的調(diào)度下，將移動(dòng)IP網(wǎng)的流量切換到新路由上。本發(fā)明為移動(dòng)IP網(wǎng)在高速移動(dòng)過(guò)程中提前預(yù)建立路由，實(shí)現(xiàn)快速路由以及路由切換，且新路由不會(huì)對(duì)正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)產(chǎn)生影響。
文檔編號(hào)H04W40/20GK102546749SQ201110374609
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者馮明, 史凡, 孫瓊, 解沖鋒, 趙慧玲, 高歆雅, 龔劍 申請(qǐng)人:中國(guó)電信股份有限公司