專利名稱：一種無線分組網絡中的移動切換方法
技術領域：
本發明涉及分組網絡技術領域，特別涉及無線分組網絡中的移動切換 方法。
背景技術：
隨著網絡技術的發展，下一代網絡的寬帶化、移動化、全IP化已經 成為共識。在對下一代網絡的研究中，出現了眾多的研究熱點，其中的一 個熱點是如何實現移動切換的實現。
眾所周知，在OSI七層模型中， 一個完整的網絡體系可以分為7層， 按照從上到下的順序，分別為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、 數據鏈路層和物理層。其中的網絡層對端到端的包傳輸進行了定義，數據 鏈路層定義了在單個鏈路上如何傳輸數據，而應用層則為應用程序提供了 一個面向網絡的4妄口。在移動切換的實現過程中，如何在使用移動IPv6 進行網絡層切換的基礎上結合其他層的切換，從而實現有服務質量保證且 安全可靠的切換，已成為本領域技術人員廣泛關注并試圖解決的問題。
移動切換的一個重要方面是語音通信的移動切換，針對語音通信而設 計的移動切換信令的一個目標是保證服務質量，包括減少切換時延和丟包 率，另外一個目標就是確保無線接入分組網絡中切換環境下語音通信的安 全、可靠，對其中的入網認證，安全，AAA消息進行控制和管理。現有 技術中相關的研究工作如下
1、移動IPv6協議
Internet工作組IETF( Internet Engineering Task Force )制定了移動IPv6 協議。移動IPv6協議解決了移動用戶在IPv6網絡中的漫游和切換問題。 由于在移動IPv6協議中的地址資源豐富，處于外地的移動節點可以分配 到一個完整的配置轉交地址，無需外地代理實體。同時通過路由優化，移 動節點可以和通信對端不經家鄉代理直接通信，避免了效率低下的三角路 由。但是移動IPv6協議在用戶切換時產生的時延較長，會影響到切換時 的服務質量。關于移動IPv6協議的詳細信息可見參考文獻1: D. Johnson,
C.Perkins, J.Arkko, "Mobility Support in IPv6" ， IETFRFC3775。 2、快速移動IPv6協議
與移動IPv6協i義相比，快速移動IPv6協議采用三種4晉施減少切換時
延
1、 在移動節點切換前預先配置好新的轉交地址，減少地址配置時延；
2、 在切換前獲取目標小區信息，減少移動檢測時延；
3、 建立新舊小區間的臨時隧道，減少綁定更新時延。
快速移動IPv6協議中采用了預測機制，在移動節點進行切換時，移 動節點向當前的接入路由器申請周圍的切換鏈路信息，由當前的接入路由 器回復相關消息，移動節點收到周圍的切換鏈路信息后，自行配置一個新 的轉交地址，并根據新的轉交地址得到預測的新小區的接入路由器的地 址，當前接入路由器將數據包發送到預測的新小區的接入路由器進行緩 存，當移動節點切換完成后，新小區的接入路由器將緩存的數據包發送給 移動節點。
上述移動切換過程如果預測成功，可大大減少切換時延，但如預測失 敗，則會造成數據大量丟失。此外，在上述移動切換過程中的自行配置地 址操作需要知道相鄰小區的狀況信息，而新的轉交地址生成后，還需要進 行重復地址檢測操作。因此，快速移動IPv6中的移動切換過程依然存在 時延較長的問題。關于快速移動IPv6協議的詳細信息可見參考文獻2: R.Koodli, "Fast Handovers for Mobile IPv6"，正TFRFC4068。
3、 移動環境下RSVP協議(MRSVP):
MRSVP是對RSVP的擴展來實現移動環境下的資源預留。MRSVP協 議要求預測主機未來可能到達的位置，MRSVP中引入了移動清單的概念， 移動清單中記錄了移動節點最近可能訪問的小區列表。當移動節點移動到 一個新小區后，根據當前位置更新移動清單，并把它發送給會話發送方和 清單中所有小區的移動代理，會話的發送方和這些小區的移動代理交互， 提前為本次通信預留資源，這種方案的缺點在于資源浪費比較大。關于 MRSVP協議的詳細信息可見參考文獻3: ANUP KUMAR TALUKDAR，
"MRSVP:A Resource Reservation Protocol for an Integrated Service Network With Mobile Host"。
4、 基于組播的RSVP:
該方案將每個移動節點用一個組播地址標識，所有移動節點發送、接
收RSVP消息和IP^L據包都通過組播方式進行，節點的移動可^L為組成員 的變動。該方案釆用了類似于MRSVP的預測機制，將移動主機下一步將 要訪問的位置提前加入組播數中，提前預留資源。對于基于組播的RSVP 的詳細信息可見參考文獻4: W. Chen, L. Huang, et al. RSVP Mobility Support: A Signaling Protocol for Integrated Services Internet with Mobile Hosts[C], IEEE INFOCOM，2000。
發明內容
本發明的目的是克服現有的快速移動IPv6協議中時延較長的缺陷， 從而提供一種時延短，安全性與服務質量高的移動切換方法。
為了實現上述目的，本發明提供了一種無線分組網絡中的移動切換方 法，包括以下步驟
步驟1 )、移動節點預測到即將發生切換事件后，預測將要進入的目標 小區，根據預測結果為移動節點申請目標接入路由器的標識號、IP地址和 新的轉交地址，并由當前小區的接入路由器緩存發送到移動節點的數據
包；
步驟2)、移動節點得到新的轉交地址后，移動節點的應用層判斷移動 節點是否處于接通狀態，如果是，在網絡層完成與預測相關的切換操作， 用于下載移動節點的AAA消息并建立接入路由器之間的雙向資源預留隧 道，否則，執行步驟6),等待鏈路層切換指示消息；
步驟3)、移動節點進行鏈路層的切換；
步驟4)、移動節點完成鏈路層切換后，觸發網絡層切換，并在網絡層 檢驗切換預測的結杲是否正確，如果正確，執行下一步，否則重新申請配 置新的轉交地址后再執行下一步；
步驟5)、移動節點實現與當前小區接入路由器間的綁定，建立當前小 區的接入路由器與移動節點間的雙向臨時隧道，并通過雙向臨時隧道將步 驟l)中所緩存的數據包發往移動節點；
步驟6)、移動節點的應用層收到切換指示消息后，在應用層判斷移動 節點是否預測準確，并判斷移動節點是否處于接通狀態，如果預測準確且 處于接通狀態，則在目標小區的接入路由器中進行注冊更新，然后執行步 驟9);如果預測不準確且處于接通狀態，則跳轉到步驟7);如果移動節 點處于非接通狀態則跳轉到步驟8);
步驟7)、當移動節點處于接通狀態，但前期預測不準確時，重新建立 當前小區的接入路由器與目標小區的接入路由器間的雙向資源預留隧道， 并在目標小區的接入路由器的服務器中實現對移動節點的注冊更新，然后 執行步驟9);
步驟8)、移動節點處于非接通狀態，則在目標小區的接入路由器的服 務器上實現對移動節點的注冊更新后結束操作；
步驟9)、移動節點進行路由優化操作，在路由優化后，將發送到移動 節點的數據通過優化后的路徑進行傳輸。
上述技術方案中，所述的步驟1)具體包括以下實現步驟
步驟1-1 )、移動節點的鏈路層掃描并預測到移動節點即將發生切換事 件后，發送預切換指示以觸發網絡層；在所述的預切換指示中，指明了預 測目標小區的接入路由器的標識號；
步驟l-2)、移動節點的網絡層收到預切換指示后，通知移動節點當前 所在小區的接入路由器；
步驟1 -3 )、當前小區的接入路由器向所述預測目標小區的接入路由器 發送消息，為移動節點申請所述目標小區的新的轉交地址；
步驟l-4)、所述預測目標小區的接入路由器啟動地址配置過程，為所 述的移動節點配置新的轉交地址；
步驟1-5)、所述預測目標小區的接入路由器將配置好的新的轉交地址 發送給當前小區的接入路由器；
步驟1-6)、當前小區的接入路由器將所述預測目標小區的接入路由器 的標識號、IP地址及新的轉交地址發送給所述的移動節點；
步驟1-7)、當前小區的接入路由器緩存發送到移動節點的數據包。
上述技術方案中，在所述的步驟2)中，所述的與預測相關的切換操 作是指
步驟2-1 )、移動節點的應用層向所述預測目標小區的接入路由器的應 用層發送切換預測消息；所述切換預測消息包括移動節點的電話號碼、當 前接入路由器的標識號以及業務流服務質量參數；
步驟2-2 )、所述預測目標小區的接入路由器向當前小區的接入路由器 請求下載移動節點的AAA消息；
步驟2-3 )、所述當前小區的接入路由器將移動節點的AAA消息通知 所述預測目標小區的接入路由器；
步驟2-4)、所述預測目標小區的接入路由器向所述移動節點發送身份 認證消息；
步驟2-5)、移動節點進行身份驗證；
步驟2-6 )、所述預測目標小區的接入路由器提取切換預測消息中的業 務服務質量參數，建立到當前小區接入路由器的資源預留隧道；
步驟2-7)、建立當前小區接入路由器到預測目標小區接入路由器的資 源預留隧道；
步驟2-8)、與預測相關的切換操作完成。
建立所述的資源預留隧道時，首先由第一個接入路由器發送RSVP協 議中的PATH消息到第二個接入路由器，然后由第二個接入路由器回復 RSVP協議中的RESV消息，從而建立兩個路由器之間的資源預留隧道。
上述技術方案中，在所述的步驟4)中，所述的重新申請配置新的轉 交地址包括以下實現步驟
步驟4-l)、移動節點的鏈路層完成切換后，向網絡層發送一個切換指 示以觸發網絡層切換，該指示消息中包含了所要切換到的目標小區的接入 路由器的標識號；
步驟4-2)、移動節點的網絡層收到切換指示后，檢查所要切換到的目 標小區接入路由器的標識號與所述預測目標小區接入路由器的標識號是 否一致，如果一致，表示預測成功，執行步驟5)，否則，預測失敗，執行 下一步；
步驟4-3)、移動節點向所述目標小區的接入路由器申請新的轉交地
址；
步驟4-4)、所述目標小區的接入路由器啟動地址配置過程，為移動節 點配置新的轉交地址；
步驟4-5 )、所述目標小區的接入路由器將配制好的新的轉交地址發送 給移動節點。
上述技術方案中，所述的建立雙向臨時隧道包括以下步驟 步驟5-1 )、移動節點向目標小區的接入路由器發送包含綁定更新消息 的鄰居通告消息；
步驟5-2 )、目標小區的接入路由器取出鄰居通告消息中的綁定更新消 息，并發送到當前小區的接入路由器，所述綁定更新消息中包含了移動節 點的新舊轉交地址；
步驟5-3)、當前小區的接入路由器收到綁定更新消息后，通知移動節 點綁定更新成功；
步驟5-4)、當前小區的接入路由器建立當前小區的接入路由器到移動 節點的雙向臨時隧道；
步驟5-5 )、當前小區的接入路由器通過雙向臨時隧道將緩存的數據包 發往移動節點。
上述技術方案中，在所述的步驟6)中，所述的注冊更新操作具體包 括以下步驟
步驟6-1)移動節點在與預測相關的操作結束，并接收到鏈路層切換 指示后，向目標小區的接入路由器發送入網請求指示，通知目標小區的接 入路由器移動節點已經進入新的小區；
步驟6-2)、目標小區的接入路由器向注冊服務器發送消息，以實現對 所述移動節點的注冊更新；
步驟6-3)、注冊服務器完成注冊更新后，發送確認消息；
步驟6-4 )、注冊服務器通知所述當前小區的接入路由器刪除所述移動 節點的記錄信息；
步驟6-5)、所述當前小區的接入路由器刪除所述記錄消息，并發送確 認消息。
上述技術方案中，在所述的步驟7)中，所述的重新建立當前小區的 接入路由器與目標小區的接入路由器間的雙向資源預留隧道，并在目標小 區的接入路由器的服務器中實現對移動節點的注冊更新具體包括以下步 驟
步驟7-1)、移動節點向所述目標小區的接入路由器發送入網請求消 息；該消息中包含電話號碼，當前接入路由器的標識號以及業務流服務質 量參數；
步驟7-2 )、所述目標小區的接入路由器向當前小區的接入路由器請求
下載所述移動節點的AAA消息；
步驟7-3)、當前小區的接入路由器回復所述移動節點的AAA消息； 步驟7-4 )、當前小區的接入路由通知當前小區的接入路由器的服務器
刪除移動節點的記錄；
步驟7-5)、當前小區接入路由器的服務器刪除所述移動節點的記錄； 步驟7-6)、目標小區的接入路由器對移動節點的身份進行驗證；
步驟7-7)、移動節點回復身份驗證消息；
步驟7-8 )、目標小區的接入路由器提取所述入網請求消息中的業務服 務質量參數，建立當前小區的接入路由器到目標小區的接入路由器之間的 資源預留隧道；
步驟7-9 )、建立目標小區的接入路由器到當前小區的接入路由器之間 的資源預留隧道；
步驟7-10)、目標小區的接入路由器在注冊服務器更新所述移動節點 的注冊信息；
步驟7-11)當前小區的接入路由器刪除所述移動節點的記錄信息。 上述技術方案中，在所述的步驟8)中，所述的對移動節點的注冊更 新包括以下步驟
步驟8-l)、所述移動節點向目標小區的接入路由器發送入網請求；所 述入網請求中包含移動節點的電話號碼，當前小區的接入路由器的標識號 以及業務服務質量參數；
步驟8-2)、目標小區的接入路由器收到ENT—REQ后向當前接入路由 器發送AAAINFO一REQ;
步驟8-3)、當前小區的接入路由器收到AAAINFO一REQ回復 AAAINFO—REP;
步驟8-4)、當前小區的接入路由器通知當前小區的接入路由器的服務 器刪除移動節點在當前小區的接入路由器上的記錄；
步驟8-5)、當前小區的接入路由器的服務器刪除所述移動節點的相關
記錄；
步驟8-6)、目標小區的接入路由器對移動節點進行身份驗證； 步驟8-7)、移動節點回復身份驗證消息；
步驟8-8)、目標小區的接入路由器向注冊服務器發送所述移動節點的 更新消息；
步驟8-9)、所述注冊服務器對所述移動節點進行更新； 步驟8-10)、注冊服務器通知當前小區的接入路由器刪除所述移動節 點的記錄；
步驟8-11 )、當前小區的接入路由器刪除所述移動節點的記錄。
上述技術方案中，所述的步驟9)具體包括以下步驟
步驟9-1 )、所述移動節點向通信對端發送RSVP協議中的PATH消息；
步驟9-2)、所述通信對端回復RSVP協議中的RESV消息，并向所述
移動節點發送PATH消息；
步驟9-3)、移動節點回復RESV消息給通信對端；
步驟9-4)、移動節點進行路由優化，向通信對端發送綁定更新消息；
步驟9-5)、移動節點收到綁定更新消息后，修改綁定鏈表，向移動節
點發送綁定更新確認消息；
步驟9-6)、通信對端將發往移動節點的數據重定向到優化路徑上，數
據包使用路由優化后的資源預留路徑進行通信。在本發明中，將鏈路層，
網絡層，應用層切換相結合綜合考慮； 本發明的優點在于
1 、本發明的移動切換方法根據預測的結果直接到目標小區的接入路 由器中尋找包括轉交地址在內的相關信息，與現有技術相比無需知道其他 相鄰小區的狀態信息，減少了移動切換的時延；
2、 目標小區的接入路由器的轉交地址通過有狀態配置，不存在重復 地址檢測的問題；
3、 本發明的移動切換方法將鏈路層的預測切換和應用層信令相結合， 減少了應用層信令交互帶來的時延；
4、 本發明將鏈路層、網絡層和應用層的移動切換相結合，降低了切 換的時延，保證了切換的安全性，提高了切換的服務質量。
以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中
圖1為一個無線移動切換場景的示意圖2為本發明的無線分組網絡中的移動切換方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述 在對本發明的方法進行說明之前，首先對本發明的應用場景進行說 明。圖l是一個無線移動切換的示意圖，在該圖中，假設有兩個無線局域 網，在一個無線局域網中有一個接入點API和一個接入路由器ARl,在 另一個無線局域網中有一個接入點AP2和一個接入路由器AR2，兩個無 線局域網通過因特網實現數據通信。假設一個用戶攜帶一個移動節點(如
移動電話)首先在第一個無線局域網中，通過接入點API連接到無線局域 網上，并通過與無線局域網相連的因特網與遠程的通信對端進行數據通 信；隨著用戶的移動，用戶攜帶的移動節點離開第一個無線局域網，并進 入第二個無線局域網的范圍內。在這一過程中，要完成無線局域網間的移
動切換，鑒于移動切換過程的復雜性，在本實施例中，如圖2所示，對這 一切換過程按步驟進行詳細說明
步驟IO、移動節點預測到即將發生切換事件后，預測將要進入的目標 無線局域網，根據預測結果為移動節點申請目標接入路由器的標識號、IP 地址和新的轉交地址(CoA),并由當前接入路由器緩存發送到移動節點的 數據包。本步驟的具體實現如下
步驟11、移動節點的鏈路層掃描并預測到移動節點即將發生切換事 件，發送預切換指示PreJHO.indication觸發網絡層，該指示消息中指明了 預測的目標接入路由器的標識號BS一ID;在本步驟中，假如移動節點預測 即將切換到第二個無線局域網中，則在指示消息中標明目標接入路由器 AR2的標識號。
步驟12、移動節點的網絡層收到Pre—HO.indication后，封裝RtSolPr 消息后發送給當前接入路由器；在圖2中，由于當前的移動節點在第一個 無線局域網中，因此它的當前接入路由器為AR1。
步驟13、當前接入路由器AR1收到RtSolPr消息后，通過因特網向 目標接入路由器AR2發送ADDR—REQ消息，為移動節點申請目標小區的 新的轉交地址CoA;
步驟14、目標接入路由器AR2收到ADDR一REQ消息后，與本地DHCP 服務器聯系，啟動地址配置過程，為移動節點配置新的CoA;
步驟15、目標接入路由器AR2將配置好的新的CoA通過ADDR—RSP 消息發送給當前接入路由器AR1;
步驟16、當前接入路由器AR1收到ADDR—RSP消息后，通過PrRtAdv 消息把NCoA發送給將要發生切換的移動節點，該消息中包含了目標接入 路由器的BS—ID、目標接入路由器的IP地址以及新的CoA地址。
步驟17、當前接入路由器AR1緩存發送到移動節點的數據包。在本 實施例中，假設用戶通過因特網與遠程的通信對端進行數據通信，因此， 當前接入路由器緩存遠程通信對端發送到移動節點的數據包。
步驟20、移動節點得到新的CoA地址后，移動節點的應用層判斷移
動節點是否處于接通狀態，如果是，完成與預測相關的切換操作，否則，
執行步驟60,等待鏈路層切換指示消息HO.indication。
由于在非接通狀態下，移動節點的應用層不需要做任何操作，網絡層 也只需要執行筒單的沒有預測的切換協議即可，因此，處于非接通狀態是 不需要預測切換、分配地址的。
在本步驟中，與預測相關的切換操作包括向目標接入路由器發送AAA 消息，以及建立目標接入路由器和當前接入路由器間的雙向資源預留隧 道，具體實現如下
步驟21、移動節點的應用層向目標接入路由器AR2的應用層發送切 換預測消息HO—IND，該消息中包含移動節點的電話號碼、當前接入路由 器的標識號以及業務流服務質量參數等信息；其中的業務流服務質量參數 包括用來表示延時、帶寬、抖動、突發長度等信息的參數。
步驟22、目標接入路由器AR2收到HO—IND后，向當前接入路由器 AR1發送AAAINFO—REQ，請求下載移動節點的AAA消息；本步驟中， 所述的AAA消息是指與認證、授權、計費相關的消息。
步驟23、當前接入路由器AR1收到AAAINFO_REQ后回復 AAAINFO—REP,將移動節點的AAA消息告知目標接入路由器AR2;
步驟24、目標接入路由器向移動節點發送IDEN_TEST進行身份認證；
步驟25、移動節點回復IDEN—RES確認身份驗證；
步驟26、目標接入路由器AR2提取HO—IND消息中的QOS參數，發 送PATH消息給當前接入路由器ARl;
步驟27、當前接入路由器ARl收到PATH消息后回復RESV消息， 建立目標接入路由器AR2到當前接入路由器ARl的資源預留隧道；
步驟28、當前接入路由器ARl發送PATH消息給目標接入路由器 AR2;
步驟29、目標接入路由器AR2回復RESV消息給當前接入路由器 ARl,建立起當前接入路由器ARl到目標接入路由器AR2的資源預留隧 道；
步驟210、當前接入路由器ARl回復RESV_CON消息給目標接入路 由器AR2，確認資源預留隧道建立完成；
步驟211、當前接入路由器ARl回復HO_IND—COMP給目標接入路 由器AR2，與預測相關的切換操作完成。
步驟30、移動節點進行鏈路層的切換；
步驟40、移動節點完成鏈路層切換后，觸發網絡層切換，并在網絡層 檢驗切換預測的結果是否正確，如果正確，執行下一步，否則重新申請配 置新的CoA地址后再執行下一步。在本步驟中，重新申請配置新的CoA 地址的具體實現步驟包括
步驟41、移動節點的鏈路層完成切換后，向網絡層發送一個切換指示 HO.indication觸發三層切換，該指示消息中包含了所要切換到的無線局域 網的接入路由器的標識號BS_ID;
步驟42、移動節點的網絡層收到切換指示后，檢查所要切換到的無線 局域網的接入路由器的標識號與前述預測過程中所得到的目標接入路由 器的標識號是否一致，如果一致，表示預測成功，進入步驟50，否則，預 測失敗，執行下一步；
在前述過程中已經提到，在本實施例中，用戶的移動節點預測進入接 入路由器AR2所在的無線局域網，當用戶在實際移動過程中，確實進入了 該無線局域網時，表示預測成功，如果進入了其他無線局域網，則表示預 測失敗。
步驟43 、移動節點向目標接入路由器發送ADDR—REQ消息，申請新 的CoA地址；
步驟44、目標接入路由器收到ADDR—REQ消息后，與本地DHCP服 務器聯系，啟動地址配置過程，為移動節點配置新的CoA地址；
步驟45、目標接入路由器將配制好的新的CoA地址通過ADDR—RSP 消息發送給移動節點。
步驟50、移動節點實現與當前接入路由器間的綁定，建立當前接入路 由器與移動節點間的雙向臨時隧道，并通過雙向臨時隧道將緩存的數據發 往移動節點。本步驟的具體實現如下
步驟51、移動節點向目標接入路由器發送包含綁定更新消息BU的鄰 居通告消息FNA;
步驟52、目標接入路由器AR2取出鄰居通告消息中的綁定更新消息， 代替移動節點向當前接入路由器AR1發送，該消息中包含了移動節點的新 舊CoA地址；
步驟53、當前接入路由器AR1收到綁定更新消息后，給移動節點發 送綁定更新確認消息BU Ack通知移動節點綁定更新成功；
步驟54、當前接入路由器建立當前接入路由器到移動節點的雙向臨時 隧道；
步驟55、當前接入路由器通過雙向臨時隧道將緩存的數據包發往移動 節點。
步驟60、移動節點的應用層收到切換指示消息HO.indication后，判 斷移動節點是否預測準確，并判斷移動節點是否處于接通狀態，如果預測 準確且處于接通狀態，則在目標接入路由器中進行注冊更新，然后執行步 驟90;如果預測不準確且處于接通狀態，則跳轉到步驟70;如果移動節 點處于非接通狀態則跳轉到步驟80;
由于在通信過程中，通信的發生可以是突發的，而預測切換的發生時 刻與真正切換發生的時刻之間存在一定的時間差，因此，雖然在步驟20 中已經對移動節點是否處于接通狀態進行了判斷，但在本步驟中還要對移 動節點是否處于接通狀態進行判斷。此外，在步驟40中，在移動節點的 網絡層對預測結果是否正確進行了判斷，而在本步驟中，則是在移動節點 的應用層對預測結果是否正確進行了判斷。網絡層負責移動IP切換，應 用層負責呼叫接續，兩者對預測結果的判斷過程是相互獨立的。
在本步驟中，在目標接入路由器中進行注冊更新的操作具體包括
步驟61、移動節點在收到表示與預測相關操作結束的消息 HO一IND一COMP，并接收到鏈路層切換指示后，向目標接入路由器發送入 網請求指示ENTRY—IND,通知目標接入if各由器移動節點已經進入新的無 線局域網；
步驟62、目標接入路由器向注冊服務器發送REGISTER消息，對移
動節點進行注冊更新；
步驟63、注冊服務器回復REGISj:ONF進行確認；
步驟64、注冊服務器發送REGISTER—DEL消息給當前接入路由器，
通知當前接入路由器刪除移動節點的記錄信息；
步驟65、當前接入路由器回復REGIS_DEL—CONF消息進行確認。 步驟70、當移動節點處于接通狀態，但前期預測不準確時，重新建立
當前接入路由器與目標接入路由器間的雙向資源預留隧道，并在目標接入
路由器的服務器中實現對移動節點的注冊更新，然后執行步驟70。
步驟71、移動節點向目標接入路由器發送入網請求消息ENT一REQ;
該消息中包含電話號碼，當前接入路由器的BS一ID以及QOS參數；
步驟72、目標接入路由器收到ENTJREQ后向當前接入路由器發送用 于請求下載AAA消息的AAAINFO_REQ消息；
步驟73 、當前接入路由器收到AAAINFO_REQ消息后回復 AAAINFO—REP;
步驟74、當前接入路由器發送消息AAAINFO—DEL通知當前接入路 由器的服務器刪除移動節點的記錄；
步驟75、當前接入路由器的服務器回復AAAINFO一DEL一CONF進行 確認；
步驟76、目標接入路由器發送IDEN—TEST消息對移動節點身份進行 驗證；
步驟77、移動節點回復IDEN一RES進行回復；
步驟78、認證通過，則目標接入路由器根據ENT一REQ消息中的QOS 參數發送PATH消息給當前接入路由器；
步驟79、當前接入路由器回復RESV消息給目標接入路由器；并發送 PATH消息給目標接入路由器；
步驟710、目標接入路由器回復RESV消息給當前接入路由器；
步驟711、當前接入路由器回復RESVJX)N確認當前接入路由器與目 標接入路由器間的雙向資源預留隧道建立成功；
需要說明的是，在本步驟中所建立的雙向資源預留隧道由RSVP拓展 協議完成，而在前述的步驟54中，所建立的雙向臨時隧道則是IP隧道， 兩者是不同的。
步驟712、目標接入路由器向注冊服務器發送節點更新消息 REGISTER;
步驟713、注冊服務器回復REGIS—CONF進行確認；
步驟714、注冊服務器發送REGISTER—DEL消息給當前接入路由器，
通知當前接入路由器刪除節點記錄；
步驟715、當前接入路由器回復REGIS—DEL_CONF消息進行確認，
然后執行步驟卯。
步驟80、移動節點處于非接通狀態，則在目標接入路由器的服務器上 實現對移動節點的注冊更新后結束操作。其中，對移動節點的注冊更新操 作包括以下步驟
步驟81、移動節點向目標接入路由器發送入網請求ENT—REQ;此消
息包含電話號碼，PAR的BS—ID以及QOS參數；
步驟82、目標接入路由器收到ENT_REQ后向當前接入路由器發送用 于請求下載移動節點AAA消息的AAAINFO一REQ消息；
步驟83、當前4妄入路由器收到AAAINFO—REQ回復AAAINFO—REP;
步驟84 、當前接入路由器發送消息AAAINFO一DEL通知當前接入路 由器的服務器刪除移動節點在當前接入路由器上關于AAA消息的記錄；
步驟85、當前接入路由器的服務器回復AAAINFO一DEL一CONF進行 確認；
步驟86、目標接入路由器發送IDEN一TEST消息對移動節點身份進行 驗證；
步驟87、移動節點回復IDEN一RES進行回復；
步驟88、目標接入路由器向注冊服務器發送節點更新消息 REGISTER;
步驟89、注冊服務器回復REGIS—CONF進行確認；
步驟810、注冊服務器發送REGISTER—DEL消息給當前接入路由器，
通知當前接入路由器刪除移動節點的注冊記錄；
步驟811 、當前接入路由器回復REGIS—DEL_CONF消息進行確認，
然后結束操作。
步驟卯、移動節點進行路由優化操作，在路由優化后，將發送到移動 節點的數據通過優化后的路徑進行傳輸。
步驟91、移動節點向通信對端CN發送PATH消息；
步驟92、通信對端回復RESV消息，并發送PATH消息；
步驟93、移動節點回復RESV消息給通信對端；
步驟94、移動節點進行路由優化，向通信對端發送綁定更新消息BU;
步驟95、移動節點收到BU后，修改綁定鏈表，向移動節點發送綁定 更新確認消息BUAck;
步驟96、通信對端將發往移動節點的數據重定向到優化路徑上，數據 包使用路由優化后的資源預留路徑進行通信。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限 制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應 當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技 術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1、一種無線分組網絡中的移動切換方法，包括以下步驟步驟1)、移動節點預測到即將發生切換事件后，預測將要進入的目標小區，根據預測結果為移動節點申請目標小區接入路由器的標識號、IP地址和新的轉交地址，并由當前小區的接入路由器緩存發送到移動節點的數據包；步驟2)、移動節點得到新的轉交地址后，移動節點的應用層判斷移動節點是否處于接通狀態，如果是，則在網絡層完成與預測相關的切換操作，包括下載移動節點的AAA消息并建立當前小區的接入路由器與目標小區接入路由器之間的雙向資源預留隧道，否則，執行步驟6)，等待鏈路層切換指示消息；步驟3)、移動節點進行鏈路層的切換；步驟4)、移動節點完成鏈路層切換后，觸發網絡層切換，并在網絡層檢驗切換預測的結果是否正確，如果正確，執行下一步，否則重新申請配置新的轉交地址后再執行下一步；步驟5)、移動節點實現與當前小區接入路由器間的綁定，建立當前小區的接入路由器與移動節點間的雙向臨時隧道，并通過雙向臨時隧道將步驟1)中所緩存的數據包發往移動節點；步驟6)、移動節點的應用層收到切換指示消息后，在應用層判斷移動節點是否預測準確，并判斷移動節點是否處于接通狀態，如果預測準確且處于接通狀態，則在目標小區的接入路由器中進行注冊更新，然后執行步驟9)；如果預測不準確且處于接通狀態，則跳轉到步驟7)；如果移動節點處于非接通狀態則跳轉到步驟8)；步驟7)、當移動節點處于接通狀態，但前期預測不準確時，重新建立當前小區的接入路由器與目標小區的接入路由器間的雙向臨時隧道，并在目標小區的接入路由器的服務器中實現對移動節點的注冊更新，然后執行步驟9)；步驟8)、移動節點處于非接通狀態，則在目標小區的接入路由器的服務器上實現對移動節點的注冊更新后結束操作；步驟9)、移動節點進行路由優化操作，在路由優化后，將發送到移動節點的數據通過優化后的路徑進行傳輸。
2、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，所述的步驟1 )具體包括以下實現步驟步驟1-1)、移動節點的鏈路層掃描并預測到移動節點即將發生切換事 件后，發送預切換指示以觸發網絡層；在所述的預切換指示中，指明了預 測目標小區的接入^各由器的標識號；步驟l-2)、移動節點的網絡層收到預切換指示后，通知移動節點當前 所在小區的接入路由器；步驟1-3 )、當前小區的接入路由器向所述預測目標小區的接入路由器 發送消息，為移動節點申請所述目標小區的新的轉交地址；步驟l-4)、所述預測目標小區的接入路由器啟動地址配置過程，為所 述的移動節點配置新的轉交地址；步驟1-5)、所述預測目標小區的接入路由器將配置好的新的轉交地址 發送給當前小區的接入路由器；步驟1-6)、當前小區的接入路由器將所述預測目標小區的接入路由器 的標識號、IP地址及新的轉交地址發送給所述的移動節點；步驟1-7)、當前小區的接入路由器緩存發送到移動節點的數據包。
3、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，在所述的步驟2)中，所述的與預測相關的切換操作是指步驟2-1 )、移動節點的應用層向所述預測目標小區的接入路由器的應 用層發送切換預測消息；所述切換預測消息包括移動節點的電話號碼、當 前接入路由器的標識號以及業務流服務質量參數；步驟2-2 )、所述預測目標小區的接入路由器向當前小區的接入路由器 請求下載移動節點的AAA消息；步驟2-3)、所述當前小區的接入路由器將移動節點的AAA消息發送 給所述預測目標小區的接入路由器；步驟2-4)、所述預測目標小區的接入路由器向所述移動節點發送身份 認證消息；步驟2-5)、移動節點進行身份驗證；步驟2-6)、所述預測目標小區的接入路由器提取切換預測消息中的業 務服務質量參數，建立到當前小區接入路由器的資源預留隧道；步驟2-7 )、建立當前小區接入路由器到預測目標小區接入路由器的資 源預留隧道； 步驟2-8)、與預測相關的切換操作完成。
4、 根據權利要求3所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，建立所述的資源預留隧道時，首先由當前接入路由器發送RSVP協 議中的PATH消息到目標接入路由器，然后由目標接入路由器回復RS VP 協議中的RESV消息，從而建立兩個路由器之間的資源預留隧道。
5、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，在所述的步驟4)中，所述的重新申請配置新的轉交地址包括以下 實現步驟步驟4-l)、移動節點的鏈路層完成切換后，向網絡層發送一個切換指 示以觸發網絡層切換，該指示消息中包含了所要切換到的目標小區的接入 路由器的標識號；步驟4-2)、移動節點的網絡層收到切換指示后，檢查所要切換到的目 標小區接入路由器的標識號與所述預測目標小區接入路由器的標識號是 否一致，如果一致，表示預測成功，執行步驟5)，否則，預測失敗，執行 下一步；步驟4-3)、移動節點向所述目標小區的接入路由器申請新的轉交地址；步驟4-4)、所述目標小區的接入路由器啟動地址配置過程，為移動節 點配置新的轉交地址；步驟4-5 )、所述目標小區的接入路由器將配制好的新的轉交地址發送 給移動節點。
6、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，所述的建立雙向臨時隧道包括以下步驟步驟5-1 )、移動節點向目標小區的接入路由器發送包含綁定更新消息 的鄰居通告消息；步驟5-2 )、目標小區的接入路由器取出鄰居通告消息中的綁定更新消 息，并發送到當前小區的接入路由器，所述綁定更新消息中包含了移動節 點的新舊轉交地址；步驟5-3)、當前小區的接入路由器收到綁定更新消息后，通知移動節 點綁定更新成功；步驟5-4 )、當前小區的接入路由器建立當前小區的接入路由器到移動 節點的雙向臨時隧道； 步驟5-5)、當前小區的接入路由器通過雙向臨時隧道將緩存的數據包 發往移動節點。
7、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，在所述的步驟6)中，所述的注冊更新操作具體包括以下步驟步驟6-1)移動節點在與預測相關的操作結束，并接收到鏈路層切換 指示后，向目標小區的接入路由器發送入網請求指示，通知目標小區的接 入路由器移動節點已經進入新的小區；步驟6-2)、目標小區的接入路由器向注冊服務器發送消息，以實現對 所述移動節點的注冊更新；步驟6-3)、注冊服務器完成注冊更新后，發送確認消息；步驟6-4 )、注冊服務器通知所述當前小區的接入路由器刪除所述移動 節點的記錄信息；步驟6-5)、所述當前小區的接入路由器刪除所述記錄消息，并發送確 認消息。
8、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，在所述的步驟7)中，所述的重新建立當前小區的接入路由器與目 標小區的接入路由器間的雙向資源預留隧道，并在目標小區的接入路由器 的服務器中實現對移動節點的注冊更新具體包括以下步驟步驟7-1)、移動節點向所述目標小區的接入路由器發送入網請求消 息；該消息中包含電話號碼，當前接入路由器的標識號以及業務流服務質 量參數；步驟7-2 )、所述目標小區的接入路由器向當前小區的接入路由器請求下載所述移動節點的AAA消息；步驟7-3)、當前小區的接入路由器回復所述移動節點的AAA消息； 步驟7-4 )、當前小區的接入路由通知當前小區的接入路由器的服務器刪除移動節點的記錄；步驟7-5)、當前小區接入路由器的服務器刪除所述移動節點的記錄； 步驟7-6)、目標小區的接入路由器對移動節點的身份進行驗證； 步驟7-7)、移動節點回復身份驗證消息；步驟7-8)、目標小區的接入路由器提取所述入網請求消息中的業務服 務質量參數，建立當前小區的接入路由器到目標小區的接入路由器之間的 資源預留隧道；步驟7-9 )、建立目標小區的接入路由器到當前小區的接入路由器之間 的資源預留隧道；步驟7-10)、目標小區的接入路由器在注冊服務器更新所述移動節點 的注冊信息；步驟7-11)當前小區的接入路由器刪除所述移動節點的記錄信息。
9、 根據權利要求8所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，建立所述的資源預留隧道時，首先由第一個接入路由器發送RSVP 協議中的PATH消息到第二個接入路由器，然后由第二個接入路由器回復 RSVP協議中的RESV消息，從而建立兩個路由器之間的資源預留隧道。
10、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，在所述的步驟8)中，所述的對移動節點的注冊更新包括以下步驟步驟8-l)、所述移動節點向目標小區的接入路由器發送入網請求；所 述入網請求中包含移動節點的電話號碼，當前小區的接入路由器的標識號 以及業務服務質量參數；步驟8-2 )、目標小區的接入路由器收到ENT—REQ后向當前接入路由 器發送AAAINFO一REQ;步驟8-3)、當前小區的接入路由器收到AAAINFO_REQ回復 AAAINFO一REP;步驟8-4 )、當前小區的接入路由器通知當前小區的接入路由器的服務 器刪除移動節點在當前小區的接入路由器上的記錄；步驟8-5)、當前小區的接入路由器的服務器刪除所述移動節點的相關步驟8-6)、目標小區的接入路由器對移動節點進行身份驗證； 步驟8-7)、移動節點回復身份驗證消息；步驟8-8 )、目標小區的接入路由器向注冊服務器發送所述移動節點的 更新消息；步驟8-9)、所述注冊服務器對所述移動節點進行更新； 步驟8-10)、注冊服務器通知當前小區的接入路由器刪除所述移動節 點的記錄；步驟8-11 )、當前小區的接入路由器刪除所述移動節點的記錄。
11、 根據權利要求1所述的無線分組網絡中的移動切換方法，其特征 在于，所述的步驟9)具體包括以下步驟步驟9-1 )、所述移動節點向通信對端發送RSVP協議中的PATH消息； 步驟9-2)、所述通信對端回復RSVP協議中的RESV消息，并向所述移動節點發送PATH消息；步驟9-3)、移動節點回復RESV消息給通信對端；步驟9-4)、移動節點進行路由優化，向通信對端發送綁定更新消息；步驟9-5)、移動節點收到綁定更新消息后，修改綁定鏈表，向移動節點發送綁定更新確認消息；步驟9-6)、通信對端將發往移動節點的數據重定向到優化路徑上，數據包使用路由優化后的資源預留路徑進行通信。
全文摘要
本發明公開了一種無線分組網絡中的移動切換方法，包括預測目標小區，申請新的轉交地址，并緩存數據；在網絡層判斷移動節點是否接通，如果是，完成與預測相關的操作，并在應用層判斷是否處于接通狀態；進行鏈路層的切換、檢測切換預測的結果是否正確，如果是，執行下一步，否則重新申請配置新的轉交地址后再執行下一步；綁定移動節點，建立雙向臨時隧道；在應用層判斷是否處于接通狀態，如果是，執行下一步，否則對移動節點進行注冊更新；判斷預測是否正確，若正確，進行路徑優化，根據優化后的路徑發送數據，否則重新建立雙向臨時隧道，并對移動節點進行注冊更新后，再進行路徑優化。本發明有利于減少移動切換的時延，提高了安全性和服務質量。
文檔編號H04L29/08GK101115007SQ20071012057
公開日2008年1月30日 申請日期2007年8月21日 優先權日2007年8月21日
發明者斌 馮, 毅 孫, 張玉成, 石晶林, 鄭如松 申請人:中國科學院計算技術研究所