專利名稱：在移動節點(M N)和對應節點(C N)間的第一和第二基于 I P特別是基于移動 I P v 6的 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在移動節點(MN)和對應節點(Correspondent Node)(CN)間的第一和第二基于IP特別是基于移動IPv6的通信路徑之間實施面向QoS的越區切換的方法。
背景技術：
隨著對基于IPv6網絡的不同接入技術的出現，對該網絡提出了越來越強烈的要求，就是在移動網絡系統中也能保證一定的服務質量(QoS)。當移動節點至基于IPv6的網絡的接入點(point of attachment)改變時，移動IPv6保證了數據分組至移動節點(MN)的正確轉發(路由)。這例如在“D.Johnson and C.Perkins，Mobility Support in IPv6，Internet Draft，draft-ietf-mobileip-ipv6-13.txt，work-in-progress，Nov.2000”中有說明。此外，也有必要在通過移動節點變換接入點時，對應于待傳輸的數據分組保證足夠的服務質量(QoS)，使得借助移動IPv6也可以支持QoS敏感的IP業務。
在H.Chaskar和R.Koodli的文章“Framework for QoS Support in MobileIPv6”，Internet Draft，draft-chaskar-mobileip-qos-01，work-in-progress，Mar.2001中引入一種基于IPv6的選項，即所謂的“QoS對象選項”。該QoS對象包含關于對服務質量的要求的信息，為了保證滿足要求的服務，在移動節點和相應的對應節點之間的通信路徑應該滿足這些服務質量要求。一個這種QoS對象作為所謂的“逐跳(hop-by-hop)”選項封裝在IPv6數據分組中，這些數據分組可以另外包含所謂的結合更新(Binding Update)(BU)以及結合確認(Binding Acknowledgement)(BA)頭選項(Header-Option)(簡稱為結合更新消息以及結合確認消息)。例如，如果移動節點的位置改變使其IP地址也可能改變，則從該移動節點向一個相應的網絡節點(例如一個對應節點)發送一結合更新消息，以便告知其該移動節點的新IP地址。結合確認消息(BA消息)可以說是對結合更新消息(BU消息)的回答，并且多數情況下包含關于新的IP地址由對應節點認可的信息。這種對新IP地址的認可和由此對該新地址的使用，在本發明的范圍內稱為越區切換，其一般通過沿另一路由或者沿另一路徑傳遞分組來產生作用。在常規的移動IPv6中，一條結合更新消息通過從移動節點至相應的對應節點的整個路徑。但是，這不具有一般的意義，因為絕大多數的越區切換都是局部的，即移動節點僅從一個基站切換到相鄰的基站。局部性的結果是，舊的和新的路由或路徑，即在越區切換之前和之后的路由或路徑，差別極小，并且只是在該移動節點附近有差異。出于這種考慮建立了“分層登記”的概念。因此，不是將BU消息分別發送到對應節點(CN)，而是在網絡中設立中間機制(Zwischeninstanz)，即所謂的移動定位點(Mobility Anchor Point，MAP)，其同樣可以進行越區切換。這樣，數據從CN通過MAP流動到MN或者相反。于是，只需將BU消息發送至MAP而不再發送至CN本身，只要MAP可以提供舊的和新的IP地址。如果MAP做不到這點，則必須將BU消息沿CN方向繼續傳遞并確定一個新的MAP。為了降低這種與可能遠距離的MAP通信的頻度，可以引入MAP的進一步分層，這些分層分別基于相同的基本原則，即，將數據從移動節點逐次地通過在分層中相互銜接的MAP引導至CN或者相反。在這種意義上稱為分層登記，因為發送信號的消息在這種MAP的分層中僅僅需要一直傳遞到遇到一個MAP，該MAP既覆蓋了MN的舊IP地址又覆蓋了MN的新IP地址。這里，在邊界情況下也必須接觸到CN。
Chaskar的QoS對象的概念尤其在分層登記中允許一條極好的路徑，來處理對服務質量的要求。在這種情況下，結合更新消息僅傳遞到舊的和新的通信路徑相互偏離之處的網絡節點。僅至該網絡節點可以產生關于服務質量的變化，即相對于舊通信路徑提供的QoS。因為多數所謂的越區切換，即伴隨著其IP地址變化的移動節點的多數位置變換是局部的，所以這是最有效率的措施。然后，必要時從該網絡節點發出對應的結合確認消息。如果此時一個由Chaskar引入的QoS對象作為所謂的逐跳選項捆綁在該消息中，則意味著，相應的結合更新消息在從移動節點通過網絡系統直到舊的和新的通信路徑交匯處的網絡節點的通道上、在經過多個網絡節點過程中，在帶有QoS或者負責提供對應的QoS資源的單個的節點中，觸發對所要求的資源的提供。但是，Chaskar尤其沒有說明，在沒有足夠資源的情況下會發生什么。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種方法，借助于該方法可以盡可能快地識別，所選擇的至對應節點的通信路徑對于服務質量要求是否是恰當的，或者是否必須尋找另一條至相應的對應節點的通信路徑。在此，舊的通信路徑和新的通信路徑之間的越區切換應該僅在沿新的通信路徑可以滿足并保留服務質量要求的情況下發生，其中，明確地包含了最佳努力的服務質量要求的可能性。
按照本發明，提供了一種用于在移動節點(MN)和對應節點(CN)之間的第一和第二基于IP、特別是基于移動IPv6的通信路徑之間實施面向QoS的越區切換的方法，其中，所述第二通信路徑屬于移動節點可以訪問的多條通信路徑，這些通信路徑具有零個、一個或多個中間機制，該方法包括至少下列步驟a.從該移動節點可以訪問的多條通信路徑中選擇一條通信路徑作為第二通信路徑，b.通過該移動節點產生一消息(BU)，該消息至少包含一個依據所選擇的通信路徑分配給該移動節點的IP地址和關于所選擇通信路徑的最低服務質量要求(QoS)，c.通過在所選通信路徑上該消息依次經過的各個中間機制和/或通過對應節點，檢查并在必要時保證至少可以滿足該最低服務質量要求，其中，該消息包含了對從移動節點至對應節點和/或反向的通信的最低服務質量要求，以及當至少滿足了該最低服務質量要求時，則在第一通信路徑和選擇作為第二通信路徑的通信路徑之間自動地進行越區切換，或者當沒有至少滿足該最低服務質量要求時，則終止該消息并在一個中間機制和/或對應節點中產生一個報告，并將其發送給該移動節點。
在此，步驟b中的消息不必在移動節點中產生，而是通過該節點產生。即，該移動節點至少啟動該消息的建立。例如，移動節點可以委托一個基站或者其控制器，允許該BU依次通過位于所選擇的通信路徑上的中間機制。第一通信路徑和選擇作為第二通信路徑的通信路徑分別對應于一個基站。例如，可以出現下列情況值得希望的是，節省在移動節點和基站之間的連接上的空中接口的資源。因此，移動節點在被選擇作為第二通信路徑上向基站發送沒有QoS對象的BU，而該BU指明，從第一通信路徑的基站取得最低服務質量要求。
在另一種情況下，移動節點還沒有與被選擇作為第二通信路徑上的基站的建立連接，而是僅識別其標識。因此，該移動節點指示第一通信路徑的基站，給被選擇作為第二通信路徑的基站下指示，發送一相應的BU。
與由Chaskar建議的QoS對象選項相反，這里，在檢查服務質量要求滿足情況之后，要么丟棄結合更新消息(BU)并產生一個報告，該報告通知移動節點，不能滿足服務質量要求，這在下面稱為負結合確認消息(BA)，或者當可以滿足服務質量要求時，轉發該結合更新消息。Chaskar則沒有規定，在沒有足夠資源以滿足服務質量要求的情況下會出現什么情況。按照本發明的方法，移動節點借助負結合確認消息了解到這種狀況。然后，或者將最低服務質量要求對應于在所選通信路徑上現有的服務質量降低，并使用同一選擇作為第二通信路徑的通信路徑再次執行按照本發明的方法，或者選擇另一條通信路徑作為第二通信路徑然后重復該方法，或者在一個等待時間之后重復按照本發明的方法。選擇這些可能性中的哪個取決于實現形式，以及例如可以依據與第一通信路徑上基站的連接還能保持多久來確定。
此外，可以將對于在移動節點和對應節點之間的“上行”業務和“下行”業務的服務質量要求同時利用結合更新消息發送。就這點而言可以盡快地保證以及可以確定，對于從移動節點到對應節點(“上行”業務)的通信和對于從對應節點到移動節點(“下行”業務)的通信的通信路徑是否滿足相應的服務質量要求。但是，也存在這樣的可能性，即利用結合確認消息發送“下行”業務。
只有當沿著新的通信路徑的所有參與的中間機制、即所有具有QoS保證的單元可以提供滿足服務質量要求所要求的資源時，才進行越區切換。否則舊的QoS可靠的通信路徑將繼續存在并被繼續利用，而移動節點通過該報告或者負結合確認消息，可以通過其它基站尋找并建立其它通信路徑。
優選地，在所述步驟b中產生的消息包含一個介于從最低服務質量要求至所希望的服務質量要求的服務質量要求范圍。這意味著，除了必須滿足的最低服務質量要求(以便可以在移動節點和對應節點之間進行對應的通信)之外，還提出這樣的服務質量要求，它們可以實現移動節點和對應節點之間充分的直到最佳的通信。作為附加的選項，最低服務質量要求也可以是最佳努力服務。這尤其對于這樣的情況是有意義的，即，一個MN，例如由于其移動僅可以與一個其它的基站建立聯系，或者等待與第一通信路徑的基站的連接不久將脫離。
這里，在檢驗現有QoS資源時首先檢驗，是否可以滿足實現最佳通信的所希望的服務質量要求。如果是這樣，在僅簡單地轉發結合更新消息。如果所希望的服務質量要求不能滿足，則檢驗哪些服務質量要求剛好可以滿足。然后將它們填入QoS對象，并可以在必要時改寫所希望的服務質量要求。如果至少滿足了最低服務質量要求，則轉發該消息，并通過在還可以支配的資源的范圍內保留對應的資源來保證滿足最低服務質量要求或者必要時的更高的要求。
在本發明方法一個優選實施方式中，在進行越區切換時，在中間機制和/或對應節點中產生關于可以滿足何種服務質量要求的描述的報告，并同時或者在執行該越區切換之后發送給移動節點，從而告知其將按照何種質量實現其與對應節點之間的通信。這意味著，該移動節點通過結合確認消息了解到最后保留的服務質量，該結合確認消息本身又提供了信息，即其可以包含不是用于檢驗目的的QoS對象。
檢驗滿足服務質量要求的中間機制優選地是具有QoS保證的網絡單元。這里，可以是移動定位點(MAP)，也可以是路由器或者基站或者其控制器，它們沿所考慮的通信路徑設置，向對應節點方向發送的結合更新消息經過它們。并不是所有這些中間機制都可以同時產生應該發送給移動節點的相應報告，以便告知移動節點，哪些服務質量要求可以被滿足和/或最低服務質量要求不能得到滿足。優選地，結合更新消息由一個這種類型的中間機制(如路由器)利用相應的注釋轉發，該中間機制盡管可以確定服務質量要求能否被滿足，但不能停止該消息和產生并發送相應的報告。然后，由于該注釋在下一個可能的、位于所選擇通信路徑上的中間機制(其本身不必具有QoS保證)，在最低服務質量要求也不能滿足的情況下，停止結合更新消息，產生一個相應的報告，并發送到該移動節點。
Chaskar引入的QoS對象涉及的是一個逐跳頭選項，該選項必須為每個節點所注意到。而在本發明中，在一定的條件下也可以選擇一個所謂的目的頭選項，該選項僅須為收件者所注意到，例如如果所有中間機制都是MAP，則是如此，因為經過的分組分別向其尋址。
本發明相對于例如RSVP等公知措施的優點的事實在于，在移動節點改變了其位置并因此其IP地址也可能改變的情況下，對沿移動節點和對應節點之間的新通信路徑的資源可支配性，可以利用最少的開銷進行檢查并必要時進行保證，因為相應的服務質量要求是利用另一消息，即結合更新消息(BU)進行耦合和發送，而不是利用一個單獨的協議發送。此外，由此可對必要的資源的可支配性非常迅速地檢查和保證。支持RSVP的方案需要兩個RTT，即兩個所謂的“往返時間”而不是只是一個RTT；此外，RSVP與所述的分層方法的共同作用是不可靠的。與Chaskar的方法相比，首先作為優點可提及的是，按照本發明的方法可以按資源的可支配性有條件地進行越區切換，以及BA消息的相應擴展。按照本發明的方法可以與各種QoS機制共同作用而實現，特別是與DiffServ，IntServ和MPLS。另外，如果移動節點的服務質量要求可能不會滿足，則立刻通知移動節點。這按照本發明通過在沿所選擇的通信路徑經過的中間機制中和/或由對應節點產生一個對應報告，該報告在本發明的范圍內稱為負結合確認消息。同時，當不能至少滿足最低服務質量要求時，按照本發明，將停止并丟棄結合更新消息。由此，為移動節點提供了這樣的可能性，即尋找另一通信路徑并在那里再次檢驗現有QoS資源的可支配性。
此外，本發明涉及一種在移動節點和對應節點之間的基于IP特別是基于移動IPv6的通信路徑上的中間機制，特別是網絡單元，其中，該中間機制可以作為在本發明意義下的中間機制使用。這種網絡單元可以例如是路由器，基站，基站控制器或者移動定位點。
本發明的其它優點結合下面
。圖中，圖1示意地示出了按照本發明方法的一個實施方式，圖2示意地示出了按照本發明方法的另一個實施方式。
具體實施例方式
在圖1中示出一種情況，其中，移動節點1改變其在移動網絡中的位置并因此必須向另一基站2登記。其中，移動節點1還得到一個新的IP地址，所有發給該節點的(例如由對應節點3通過因特網4)信息必須發送到該IP地址。移動節點1此時必須選擇一個新的通信路徑B，該路徑與舊的通信路徑A的區別在于，它在至對應節點3的路徑上經過另外的節點。當移動節點1的IP地址改變時，盡管移動IPv6可以保證數據分組正確地轉發(路由)到該移動節點1，但是不能保證足夠的服務質量(QoS)。為了能夠達到希望的服務質量要求，或者至少保證最低服務質量要求，移動節點1產生一消息BU，該消息至少包含新分配給移動節點1的IP地址和對應的服務質量要求(QoS)。該消息BU從移動節點1沿新的通信路徑B依次從一個節點傳遞至下一個節點。那些與移動性和服務質量要求可靠性無關的節點，僅簡單地轉發該消息BU。而那些對于服務質量要求可靠性起作用或者表示MAP的節點，則在本發明范圍內被稱為中間機制。通常、也是優選地，MAP也對服務質量起作用，但是這并不是必須的。但盡管不是必須的，首先一般對應的基站屬于這樣。據此，移動節點1首先向分配給它的基站2發送消息BU。然后，在基站2中檢查，是否可以滿足所希望的服務質量要求或者最低服務質量要求。只有在滿足的情況下，才將消息BU向下一個中間機制，例如移動定位點5傳遞。在移動定位點5，作為在通信路徑B上的其它中間機制再次進行對服務質量要求滿足的檢查。這里的過程完全如同在基站2中已經描述的。通信路徑B上最后的中間機制6表示了這樣的節點，即，舊的通信路徑A和新的通信路徑B在此匯合。在通信路徑A和B的重合部分C上不再檢查服務質量，該部分C是完全透明的。對服務質量要求的滿足通過對通信路徑A進行的驗證已經得到了保證。這種分層的措施是極其有效的，并且可以極大地節省時間。在最后中間機制6中(這里是一個移動定位點)再次檢查對服務質量要求的滿足并對應地進行保證。如這里表示的，中間機制6向移動節點1發送一個最后的消息BA，該消息具有對可以滿足何種服務質量要求或者至少可以滿足最低服務質量要求的描述。由此，進行實際的從舊通信路徑A到新通信路徑B的越區切換，也就是說，越區切換與這樣的條件結合，即在新通信路徑B上有足夠的服務質量資源的可支配性。MAP6改變本地路由內容或者本地通信路徑的內容，并立刻使用MN1的新IP地址以代替舊的。
圖2示出了按照本發明方法的另一種過程。這里，移動節點1也包括一個新的IP地址，并試圖為該地址建立一條保證QoS的通信路徑，作為不同于舊通信路徑A的選擇。為此，它再次首先向對于其可用的基站2發送一條消息BU。基站2檢查該服務質量要求，保證對應的資源并將消息BU轉發至下一個中間機制，這里是移動定位點(MAP)5。該中間機制在對服務質量要求的檢查中確定，其不能提供對應的資源。然后，該中間機制通過基站2向移動節點1發回一個負消息(負BA消息)。不進行從通信路徑A至新的通信路徑B的越區切換。相反，移動節點1嘗試另一條新的通信路徑D。其又向對應的基站7發送具有相應服務質量要求的消息BU。該消息BU又按照進行的檢查和相應的資源的保證一直傳遞到一個不能滿足服務質量要求的中間機制為止，或者一直傳遞到一個在其上新的通信路徑D和舊的通信路徑A交叉的中間機制。在圖中的情形中示出了后者。兩個通信路徑在移動定位點8上交叉。直到對應節點3的剩余路徑E對兩個通信路徑A和D相同，由此保證了可以滿足對應的服務質量要求。就此而言，不再在該剩余路徑E上針對服務質量進行檢查。如這里示出的，移動定位點8可以同基站7一樣滿足服務質量要求。然后，移動定位點8通過基站7向移動節點1送出一個消息BA，該消息具有對可以滿足服務質量要求的正面描述。由此，在MAP8中進行了在舊的通信路徑A和新的通信路徑D之間的越區切換。
權利要求
1.一種用于在移動節點(MN)和對應節點(CN)之間的第一和第二基于IP、特別是基于移動IPv6的通信路徑之間實施面向QoS的越區切換的方法，其中，所述第二通信路徑屬于移動節點可以訪問的多條通信路徑，這些通信路徑具有零個、一個或多個中間機制，該方法包括至少下列步驟a.從該移動節點可以訪問的多條通信路徑中選擇一條通信路徑作為第二通信路徑，b.通過該移動節點產生一消息(BU)，該消息至少包含一個依據所選擇的通信路徑分配給該移動節點的IP地址和關于所選擇通信路徑的最低服務質量要求(QoS)，c.通過在所選通信路徑上該消息依次經過的各個中間機制和/或通過對應節點，檢查并在必要時保證至少可以滿足該最低服務質量要求，其特征在于，該消息包含了對從移動節點至對應節點和/或反向的通信的最低服務質量要求，以及當至少滿足了該最低服務質量要求時，則在第一通信路徑和選擇作為第二通信路徑的通信路徑之間自動地進行越區切換，或者當沒有至少滿足該最低服務質量要求時，則終止該消息并在一個中間機制和/或對應節點中產生一個報告，并將其發送給該移動節點。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟b中產生的所述消息包含一個介于從最低服務質量要求至所希望的服務質量要求的服務質量要求范圍。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在進行越區切換時，在中間機制和/或對應節點中產生關于可以滿足何種服務質量要求的描述的報告，并同時或者在執行該越區切換之后發送給所述移動節點。
4.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述中間機制是網絡單元，特別是路由器、基站、控制器或移動定位點(MAP)。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，當沒有至少滿足最低服務質量要求時，或者當在至少滿足最低服務質量要求的條件下進行了越區切換時，則通過在與分層的移動IP組合中的下一個合適的中間機制將在所述步驟b中產生的消息盡快地終止，產生一個報告并發送給所述移動節點。
6.一種中間機制、特別是網絡單元，其位于在移動節點和對應節點之間的基于IP特別是基于移動IPv6的通信路徑上，其特征在于，所述中間機制是可以作為按照權利要求1至5中任一項所述的方法的意義下使用的中間機制。
全文摘要
本發明涉及一種在移動節點(MN)和對應節點(CN)之間的第一和第二基于IP特別是基于移動IPv6的通信路徑之間實施面向QoS越區切換的方法，其中，第二通信路徑屬于多條移動節點可訪問的通信路徑，這些通信路徑具有一個或多個中間機制，該方法包括至少下列步驟a.從多條移動節點可訪問的通信路徑中選擇一通信路徑作為第二通信路徑，b.在該移動節點產生一消息(BU)，該消息至少包含一個在所選通信路徑上分配給該移動節點的IP地址和關于所選通信路徑的最低服務質量要求(QoS)，c.沿移動節點和對應節點之間所選的通信路徑發送該消息，d.通過在所選通信路徑上該消息依次經過的各個中間機制和/或通過對應節點，檢查并在必要時保證至少可滿足最低服務質量要求，其中，該消息包含對從移動節點至對應節點和/或反向的通信的最低服務質量要求，以及當至少滿足該最低服務質量要求時，在第一通信路徑和選作的第二通信路徑之間自動地進行越區切換，或者當沒有至少滿足該最低服務質量要求時，終止該消息并在中間機制和/或對應節點中產生報告，將其發送給該移動節點，然后，從多條移動節點可訪問的通信路徑中選出另一通信路徑作為第二通信路徑并重復該方法。
文檔編號H04L12/56GK1555662SQ01823467
公開日2004年12月15日 申請日期2001年7月10日 優先權日2001年7月10日
發明者范昌鵬, 安德烈亞斯·費斯塔格, 傅曉明, 科尼莉亞·卡普勒, 霍爾格·卡爾, 米爾科·施拉姆, 岡特·謝弗, 卡爾, 施拉姆, 亞 卡普勒, 亞斯 費斯塔格, 謝弗 申請人:西門子公司