專利名稱：移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議版本6系統(tǒng)分配虛擬因特網(wǎng)協(xié)議區(qū)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及移動(dòng)IP系統(tǒng)中的因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分配方法，更具體地涉及移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議版本6(IPv6)系統(tǒng)中的IP分配方法。
背景技術(shù)：
一般說來，移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議(MIP)系統(tǒng)指使用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的系統(tǒng)。從早期基于IPv4的系統(tǒng)，MIP系統(tǒng)發(fā)展成基于IPv6的高級(jí)系統(tǒng)，用以增加可用的IP資源和用戶數(shù)量，并提供多種服務(wù)。MIP系統(tǒng)為每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(MN)分配一個(gè)IP地址，并允許MN使用分配的IP地址來進(jìn)行通信。這種MIP系統(tǒng)粗略地可以被分成移動(dòng)IPv6(MIPv6)系統(tǒng)和分級(jí)移動(dòng)IPv6(HMIPv6)系統(tǒng)。
MIP系統(tǒng)保證MN的移動(dòng)性。因此，即使MN從它的本地代理(HA)的一個(gè)位置上移動(dòng)到外地代理(FA)的一個(gè)位置上，它仍能夠繼續(xù)通信。這等價(jià)于既使用基于MIPv4的系統(tǒng)，又使用基于MIPv6的系統(tǒng)，但是，這些系統(tǒng)在操作上略有不同。將在下文中描述HMIPv6系統(tǒng)以及MIPv6系統(tǒng)中保證MN的移動(dòng)性的方法。
首先，參考圖1，將描述MIPv6系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)和MN在移動(dòng)時(shí)的操作。圖1是一個(gè)說明了MIPv6系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。參考圖1，一個(gè)與MN 121通信的通信節(jié)點(diǎn)(CN)130、HA 120及接入路由器AR1和AR2(111和112)連接至IP網(wǎng)絡(luò)100。HA 120具有與MN 121相關(guān)的全部或一些信息，并存儲(chǔ)MN的信息。HA 120將這些信息以及MN 121的位置信息和與當(dāng)前使用的IP地址相關(guān)的信息一起存儲(chǔ)。與MN 121通信的節(jié)點(diǎn)CN 130，從MN 121接收數(shù)據(jù)和或向MN 121發(fā)送數(shù)據(jù)。第一接入路由器(AR1)111是一個(gè)與MN 121進(jìn)行無線通信的節(jié)點(diǎn)。在圖1中，AR1 111與MN 121之間的箭頭表示正在進(jìn)行的通信。當(dāng)MN 121進(jìn)入第二接入路由器112的覆蓋范圍時(shí)，第二接入路由器(AR2)112與MN 121通信。
當(dāng)MN 121從HA 120的區(qū)域移動(dòng)到第一接入路由器111的區(qū)域中時(shí)，MN 121使用由第一接入路由器111廣播的新的網(wǎng)絡(luò)前綴信息生成一個(gè)轉(zhuǎn)交地址(CoA)消息。CoA是每次MN 121移動(dòng)到一個(gè)新的路由器的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)獲取的新的IP地址。因此，MN 121向HA 120發(fā)送一個(gè)綁定更新(BU)消息，以通知它MN 121使用第一接入路由器111提供的前綴信息新近生成的CoA以及它自己的歸屬地址(home address)。“歸屬地址”表示MN 121的固定永久地址。當(dāng)CN 130希望與MN 121通信時(shí)，CN 130把要發(fā)送給MN 121的業(yè)務(wù)量轉(zhuǎn)發(fā)給HA 120。然后HA 120通過第一接入路由器111將從CN 130接收到的業(yè)務(wù)量轉(zhuǎn)發(fā)給MN 121。傳輸?shù)膱?zhí)行是根據(jù)MN 121所發(fā)送的BU消息的報(bào)告進(jìn)行的。此后，MN 121將從第一接入路由器111新近生成的CoA通知給CN 130。CN 130識(shí)別MN 121的CoA，并可以不需要HA 120而通過第一接入路由器111直接與MN 121通信。
在移動(dòng)到第二接入路由器112的區(qū)域中后，MN 121使用第二接入路由器112廣播的新網(wǎng)絡(luò)前綴信息再生成一個(gè)CoA。然后MN 121再通知HA 120它自己的歸屬地址和使用BU信息從第二接入路由器112新近生成的CoA。以此方式，HA 120獲得了MN 121的新CoA。如果MN 121在與CN 130通信，MN 121再通知CN 130從第二接入路由器112新近獲取的CoA，并且CN 130可以不需要HA 120而通過第一接入路由器111直接與MN 121通信。
當(dāng)MN 121從第一接入路由器111移動(dòng)至第二接入路由器112時(shí)，當(dāng)MN121向HA 120發(fā)送BU消息時(shí)會(huì)丟失數(shù)據(jù)。如上所述，MN 121每一次移動(dòng)至一個(gè)新接入路由器時(shí)，它必須發(fā)送一個(gè)BU消息給HA 120，引起網(wǎng)絡(luò)資源的丟失。為了解決這個(gè)問題，引入了基于HMIPv6的系統(tǒng)。
接下來，參考圖2，將描述HMIPv6系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)和MN在移動(dòng)時(shí)的操作。圖2是一個(gè)說明了HMIPv6系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。與參考圖1所述的MIPv6系統(tǒng)相比，HMIPv6系統(tǒng)還包括一個(gè)移動(dòng)定位點(diǎn)(mobility anchor point MAP)120。但是，HMIPv6系統(tǒng)在操作上與MIPv6系統(tǒng)有很大不同，下文將對(duì)之進(jìn)行詳細(xì)描述。
HA 230和CN 240在結(jié)構(gòu)和操作的功能上與圖1的HA 120和CN 130類似。IP網(wǎng)絡(luò)200在操作方面也與圖1的IP網(wǎng)絡(luò)100相同。當(dāng)MN 231在一個(gè)MAP 210下從HA230的區(qū)域移動(dòng)至第一接入路由器211的區(qū)域中時(shí)，MN 231使用第一接入路由器211廣播的信息生成兩個(gè)CoA消息。也就是，MN 231使用來自第一接入路由器211的網(wǎng)絡(luò)前綴信息生成一個(gè)鏈路轉(zhuǎn)交地址(LCoA)，以及使用MAP選項(xiàng)信息生成一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)交地址(RCoA)。因此，MN 231將本地BU消息發(fā)送給通過MAP選項(xiàng)信息獲得的MAP地址。本地BU消息包括MN 231從第一接入路由器211廣播的信息中已生成的一個(gè)LCoA和一個(gè)RCoA。MAP 210存儲(chǔ)MN 231的LCoA和RcoA。因此，MN 231通過BU消息通知HA 230新近獲取的RCoA和它自己的歸屬地址。然后HA230存儲(chǔ)由MN 231報(bào)告的RCoA和歸屬地址。
當(dāng)CN 240希望與MN 231通信時(shí)，CN 240把要發(fā)送給MN 231的通信量轉(zhuǎn)發(fā)給HA 230。然后HA 230將CN 240提供的通信量轉(zhuǎn)發(fā)給存儲(chǔ)為MN 231的地址的RCoA，并請(qǐng)求MAP 210將通信量轉(zhuǎn)發(fā)給MN 231。MAP 210根據(jù)MN 231報(bào)告的BU消息將從HA 230接收的通信量傳輸給存儲(chǔ)的LCoA，從而將通信量傳輸給MN 231。
當(dāng)MN 231移動(dòng)至第二接入路由器212的區(qū)域中時(shí)，MN 231接收第二接入路由器212廣播的網(wǎng)絡(luò)前綴和MAP選項(xiàng)。因?yàn)榈谝唤尤肼酚善?11和第二接入路由器212屬于相同的MAP 210，MN 231通過第二接入路由器212接收的網(wǎng)絡(luò)前綴不同于MN 231通過第一接入路由器211接收的網(wǎng)絡(luò)前綴。但是，從第二接入路由器212接收的MAP選項(xiàng)與從第一接入路由器211接收的MAP選項(xiàng)相同。因此，MN 231僅被允許更新LCoA。這樣，MN 231僅向MAP 210發(fā)送本地BU消息。由MN 231發(fā)送的本地BU消息被通過第二接入路由器212傳輸給MAP 210，MAP 210僅更新LCoA。也就是，MN 231并不向HA 230和CN 240發(fā)送本地BU消息。當(dāng)MN 231移動(dòng)至MAP 210中時(shí)，MN 231僅被允許發(fā)送本地BU消息給MAP 210，從而減小IP網(wǎng)絡(luò)200中的信令負(fù)載。另外，當(dāng)MN 231在相同MAP下移動(dòng)時(shí)，該MN僅將本地BU消息發(fā)送給MAP 210，從而為減小通信量損失做出貢獻(xiàn)。
存在象基于IP的系統(tǒng)(如MIPv6或HMIPv6系統(tǒng))的移動(dòng)通信系統(tǒng)，如使用無線信道向MN發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。這種移動(dòng)通信系統(tǒng)基本上都是基于話音通信的，并發(fā)展成能夠執(zhí)行分組數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。例如，1xEV-DO系統(tǒng)，一個(gè)商業(yè)化的第三代(3G)系統(tǒng)，目的在于僅發(fā)送高速率分組數(shù)據(jù)。在這樣一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中，很長時(shí)間以前就已經(jīng)引入了提供MN的移動(dòng)性的切換概念。因?yàn)镸N具有移動(dòng)性，并要求輕重量和小尺寸，它使用低容量電池。使用低容量電池的MN不能以需要高電池功率的高速率發(fā)送數(shù)據(jù)。也就是，數(shù)據(jù)速率的增加引起了所需功率的增加，并且功率的增加增加了電池中的電流消耗。結(jié)果，電池的壽命減小了。
隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)中接入路由器(AR)與MN之間的距離以及數(shù)據(jù)速率的增加，MN的電池消耗也增加了，這導(dǎo)致了MN運(yùn)行時(shí)間的減少。另外，當(dāng)MN移動(dòng)至有限連通區(qū)域內(nèi)時(shí)，MN將消耗大量功率以定位AR，這同樣減少了電池的壽命。為了解決這個(gè)問題，具有小區(qū)域的AR被用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中。
MIPv6系統(tǒng)必須適用于當(dāng)前的移動(dòng)通信系統(tǒng)或獨(dú)立的系統(tǒng)。如果MIPv6系統(tǒng)被用于作為下一代系統(tǒng)的3G系統(tǒng)或4G系統(tǒng)，則必須處理管理小區(qū)域的接入路由器。當(dāng)接入路由器管理小區(qū)域時(shí)，在特定區(qū)域可能會(huì)頻繁出現(xiàn)切換。
當(dāng)切換頻繁出現(xiàn)時(shí)，MN必須連續(xù)發(fā)送BU消息或本地BU消息給接入路由器或MAP。BU消息或本地BU消息的連續(xù)發(fā)送導(dǎo)致了無線鏈路資源可用性的降低。在無線網(wǎng)絡(luò)中，與有線網(wǎng)絡(luò)鏈路相比，無線鏈路具有較小的帶寬資源并且不容易被擴(kuò)展。與移動(dòng)性相關(guān)的信令開銷對(duì)無線鏈路有很大影響。無線通信網(wǎng)絡(luò)中的蜂窩大小被小型化了。因此，切換可能會(huì)頻繁出現(xiàn)，而惡化無線鏈路的可用性。另外，當(dāng)MN使用電池并頻繁執(zhí)行切換時(shí)，電池的壽命會(huì)降低。
此外，如果MN連續(xù)使用BU消息或本地BU消息，其它MN可能會(huì)由于通信質(zhì)量的下降而遭受干擾。這種現(xiàn)象既出現(xiàn)在基于MIPv6的系統(tǒng)又出現(xiàn)在基于HMIPv6的系統(tǒng)中。也就是說，基于HMIPv6的系統(tǒng)不能減小無線信道上的信令負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于減小基于HMIPv6的系統(tǒng)中的無線帶寬資源的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于防止在基于HMIPv6的系統(tǒng)的特定區(qū)域中切換頻繁出現(xiàn)的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于增加基于HMIPv6的系統(tǒng)中使用電池的MN的運(yùn)行時(shí)間的方法，和一種用于通過減小由壞消息接收所引起的無線信道干擾而增加通信質(zhì)量的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在分級(jí)移動(dòng)IP(HMIP)系統(tǒng)中將接入路由器形成在虛擬IP區(qū)內(nèi)的方法。該方法包括，如果位于接入路由器區(qū)域內(nèi)的MN的數(shù)目以及正在切換的MN的數(shù)目超過一個(gè)預(yù)定門限，則通過每個(gè)接入路由器向移動(dòng)定位點(diǎn)報(bào)告一個(gè)高過門限狀態(tài)消息；如果接收到指示高過門限狀態(tài)的狀態(tài)報(bào)告消息，則移動(dòng)定位點(diǎn)向接入路由器發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令以將接入路由器組成一組；接收到虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器聯(lián)播一個(gè)包括在虛擬IP區(qū)形成命令中的相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴以形成組。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于在分級(jí)移動(dòng)IP(HMIP)系統(tǒng)中的移動(dòng)定位點(diǎn)中的虛擬IP區(qū)內(nèi)釋放接入路由器的方法。該方法包括，如果從在移動(dòng)定位點(diǎn)下連接的至少一個(gè)接入路由器接收到虛擬IP區(qū)釋放請(qǐng)求消息，則向虛擬IP區(qū)中的接入路由器發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放命令以取消組；如果從形成虛擬IP區(qū)的接入路由器接收到一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放請(qǐng)求消息，則發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放命令給形成虛擬IP區(qū)的接入路由器。
根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)方面，提供了一種用于在包括移動(dòng)定位點(diǎn)和在移動(dòng)定位點(diǎn)下連接的接入路由器的分級(jí)移動(dòng)IP(HMIP)系統(tǒng)中通過一個(gè)接入路由器將接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的方法。該方法包括，如果位于接入路由器的區(qū)域內(nèi)的MN數(shù)目以及正在切換的MN的數(shù)目超過一個(gè)預(yù)定門限，則向移動(dòng)定位點(diǎn)報(bào)告一個(gè)高過門限狀態(tài)消息；通過從移動(dòng)定位點(diǎn)接收到虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器，聯(lián)播包括在虛擬IP區(qū)形成命令中的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴給MN。


當(dāng)與附圖一起考慮時(shí)，從下面的詳細(xì)描述中本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
圖1是一個(gè)圖示了移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議(MIP)v6系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖；圖2是一個(gè)圖示了分級(jí)MIP(HMIP)v6系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖；圖3是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)中的虛擬因特網(wǎng)協(xié)議(IP)區(qū)分配方案的圖；圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)的接入路由器中的虛擬IP區(qū)分配方案的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖5A是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)中的靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的圖；
圖5B是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的圖；圖6是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于設(shè)置和釋放接入路由器的虛擬IP區(qū)的方法的圖；圖7是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配的方法的流程圖；圖8是一個(gè)圖示了在HMIPv6系統(tǒng)中處于正常狀態(tài)的移動(dòng)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的操作的圖；圖9是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例注冊(cè)一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的過程和向處于虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的過程的圖；圖10是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的移動(dòng)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的操作的圖；圖11是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例注冊(cè)一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的過程和向處于虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的過程的圖；圖12是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于驗(yàn)證虛擬IP區(qū)分配方案的移動(dòng)性模型的網(wǎng)絡(luò)的圖；圖13A和13B是圖示了無線信令成本(cost)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性的分析結(jié)果的曲線圖；圖14A和14B是圖示了當(dāng)只有虛擬IP區(qū)的大小改變時(shí)，傳統(tǒng)技術(shù)中(HMIPv6)和本發(fā)明中的無線信令成本的變化的分析結(jié)果曲線圖；圖15是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與虛擬IP區(qū)進(jìn)展時(shí)間(progresstime)相關(guān)的無線信道中的信令成本的分析結(jié)果曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，為了簡明忽略了文中包含的眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述。
首先，將描述本發(fā)明的總體概念。本發(fā)明涉及基于分級(jí)移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議HMIPv6的系統(tǒng)。在本發(fā)明中，如果許多MN頻繁在特定接入路由器的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，如經(jīng)常出現(xiàn)的特定接入路由器間的切換，則這些接入路由器被設(shè)置為虛擬IP區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一種虛擬IP區(qū)分配方案將相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴分配給具有大數(shù)目MN和高切換率的接入路由器。也就是說，被分配相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的接入路由器構(gòu)成一個(gè)虛擬IP區(qū)。在此結(jié)構(gòu)中，即使一個(gè)MN移動(dòng)至相同虛擬IP區(qū)的一個(gè)新接入路由器中，即，即使出現(xiàn)切換，當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址(CoA)保持不變，使得MN不需要發(fā)送本地綁定更新(BU)消息。因此，在從MN發(fā)送至接入路由器的無線信道部分中的BU消息被減少了，從而降低由信號(hào)傳輸引起的開銷。
虛擬IP區(qū)分配方案在MN的移動(dòng)性很高的區(qū)域中特別有效。特別是，虛擬IP區(qū)分配方案在比如購物中心、校園、娛樂中心、公園、活動(dòng)場(chǎng)所等MN非常頻繁地四處移動(dòng)的區(qū)域內(nèi)非常有效。這種虛擬IP區(qū)并不是持續(xù)保持的，可以通過特定條件來建立和釋放。
在此本發(fā)明的描述將分為三部分。首先，一般操作將按下列順序描述。
1.在HMIPv6系統(tǒng)中用于虛擬IP區(qū)分配的系統(tǒng)2.虛擬IP區(qū)分配方案中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移3.動(dòng)態(tài)/靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配和釋放條件4.用于虛擬IP區(qū)分配和釋放的一般算法其次，將描述移動(dòng)定位點(diǎn)(MAP)中執(zhí)行的虛擬IP區(qū)分配和釋放操作。MAP中執(zhí)行的操作將參考實(shí)際的信號(hào)流和MN的移動(dòng)來描述。第二種操作將按下列順序描述。
1.處于正常狀態(tài)的移動(dòng)中的MN的操作2.處于虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)中的MN的注冊(cè)3.處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的移動(dòng)中的MN的操作4.虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)下的虛擬IP區(qū)釋放處理第三，將描述根據(jù)本發(fā)明的虛擬IP區(qū)分配的效果。在此描述中，使用流體流動(dòng)模型來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模型，以提供對(duì)本發(fā)明的效果的更佳理解。另外，將做出本發(fā)明提出的新模型的效果和傳統(tǒng)模型的效果的比較。
一般操作1.在HMIPv6系統(tǒng)中用于虛擬IP區(qū)分配的系統(tǒng)下面這里將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于在HMIPv6系統(tǒng)中的虛擬IP區(qū)分配的系統(tǒng)。圖3是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于在HMIPv6系統(tǒng)中分配虛擬IP區(qū)的方案的圖?，F(xiàn)在將描述圖3中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的操作。
一個(gè)HA 320包括關(guān)于MN 351的所有或一些信息，并將該信息與MN 351的CoA和歸屬地址信息一起存儲(chǔ)。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是基于HMIPv6的，所以存儲(chǔ)在HA 320中的MN 351的CoA變?yōu)閰^(qū)域CoA(RCoA)。CN 330，一個(gè)與MN 351通信的節(jié)點(diǎn)，從MN 351接收數(shù)據(jù)，和/或向MN 351發(fā)送數(shù)據(jù)。HA320和CN 330通過一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)300與MAP 310交換數(shù)據(jù)和信號(hào)。
現(xiàn)在將描述MAP 310與接入路由器331、332、333和334。MAP 310可以根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例建立一個(gè)虛擬IP區(qū)狀態(tài)。當(dāng)MN移動(dòng)至這樣一個(gè)虛擬IP區(qū)中的一個(gè)新接入路由器時(shí)，MAP 310處理移動(dòng)更新并將MN的一個(gè)數(shù)據(jù)分組路由至新的接入路由器。此外，MAP 310管理一個(gè)組成虛擬IP區(qū)的接入路由器的列表。下面將描述MAP 310中執(zhí)行的詳細(xì)路由方法。接入路由器331、332、333和334中的每一個(gè)都計(jì)算通信量和MN的移動(dòng)性，如果計(jì)算出的值大于預(yù)定門限，則向MAP 310報(bào)告結(jié)果。然后MAP 310根據(jù)接入路由器報(bào)告的結(jié)果，發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令(或虛擬IP區(qū)分配命令)給相應(yīng)的接入路由器。從MAP 310接收虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器廣播一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴。MAP 310可以形成(或分配)一個(gè)虛擬IP區(qū)。即使在虛擬IP區(qū)形成之后，接入路由器也計(jì)算通信量和MN的移動(dòng)性。如果計(jì)算的值小于預(yù)定門限，則接入路由器向MAP 310報(bào)告計(jì)算結(jié)果。然后MAP 310根據(jù)接入路由器報(bào)告的結(jié)果，發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放命令給相應(yīng)的接入路由器。在接收到虛擬IP區(qū)釋放命令后，相應(yīng)的接入路由器廣播它們的原始網(wǎng)絡(luò)前綴。每個(gè)接入路由器計(jì)算出的參數(shù)包括MN的數(shù)目和切換率。
接入路由器331-334在虛擬IP區(qū)狀態(tài)通過第二層源觸發(fā)器(L2-ST)向MAP 310發(fā)送對(duì)MN的移動(dòng)更新請(qǐng)求。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明形成了虛擬IP區(qū)時(shí)，第二層源觸發(fā)信號(hào)用于MN的移動(dòng)更新。也就是，形成虛擬IP區(qū)的接入路由器可以通過第二層源觸發(fā)器檢查MN的移動(dòng)性。接入路由器通過源觸發(fā)器檢查MN的移動(dòng)更新，并向MAP 310通知檢查結(jié)果，從而將通信量轉(zhuǎn)移到具有相應(yīng)MN的接入路由器。通過源觸發(fā)器的移動(dòng)更新將在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。
根據(jù)本發(fā)明的地址，即虛擬CoA(VCoA)，是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由多于兩個(gè)接入路由器用作相同網(wǎng)絡(luò)前綴的CoA。另外，如上所述的鏈路CoA(LCoA)是一個(gè)由MN基于接入路由器的原始網(wǎng)絡(luò)前綴生成的CoA。同樣，如上所述的區(qū)域CoA(RCoA)是一個(gè)由MN根據(jù)MAP選項(xiàng)信息生成的CoA。
當(dāng)MN移動(dòng)至虛擬IP區(qū)中的新接入路由器(NAR)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)更新從舊的接入路由器(OAR)生成并發(fā)送移動(dòng)更新消息至MAP 310，以生成對(duì)RCoA、VCoA和NAR的IP地址的綁定。處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的移動(dòng)更新通過第二層檢測(cè)接入路由器中的變化，并使用第二層源觸發(fā)信號(hào)發(fā)送移動(dòng)更新消息。當(dāng)MN未處于根據(jù)本發(fā)明的一種狀態(tài)時(shí)，它生成一個(gè)RCoA和LCoA并發(fā)送一個(gè)BU消息至MAP 310。但是，當(dāng)MN處于根據(jù)本發(fā)明的一種狀態(tài)時(shí)，它生成VcoA和LCoA之間的一個(gè)BU消息或本地BU消息，并發(fā)送該消息至MAP 310。
2.虛擬IP區(qū)分配方案中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)的接入路由器中提供的虛擬IP區(qū)方案的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖4示出的狀態(tài)在接入路由器中執(zhí)行。MAP 310(圖3)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移使得每個(gè)接入路由器轉(zhuǎn)移至圖4中的狀態(tài)。但是，MN與由網(wǎng)絡(luò)的接入路由器形成或釋放虛擬IP區(qū)的操作無關(guān)。也就是，它用作功能操作，而不管網(wǎng)絡(luò)的接入路由器是否形成了一個(gè)虛擬IP區(qū)。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬IP區(qū)分配方案中，提供了下面4種狀態(tài)。正常狀態(tài)400指HMIPv6系統(tǒng)執(zhí)行正常操作的狀態(tài)。也就是，在此狀態(tài)，由HMIPv6系統(tǒng)提供切換。但是，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的正常狀態(tài)400，接入路由器檢查通信量和位于它的區(qū)域內(nèi)的MN的移動(dòng)性。如上所述的參數(shù)包括關(guān)于位于接入路由器的區(qū)域內(nèi)的MN的數(shù)目的信息，和關(guān)于切換率的信息。這些參數(shù)被報(bào)告給MAP 310(圖3)。MAP 310將報(bào)告的參數(shù)與預(yù)定門限進(jìn)行比較。如果報(bào)告的參數(shù)大于預(yù)定門限，將要形成具有接入路由器的虛擬IP區(qū)的接入路由器轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410，以形成根據(jù)本發(fā)明的虛擬IP區(qū)。
在虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410，MAP 310基于接入路由器報(bào)告的值發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令至相應(yīng)的接入路由器。也就是，MAP 310發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令至將組成(或綁定)虛擬IP區(qū)的接入路由器。因此，相應(yīng)的接入路由器廣播預(yù)定的相同虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴至MN。接收到虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的MN，將原始網(wǎng)絡(luò)前綴與虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴進(jìn)行比較，并由它自己生成一個(gè)VCoA，確定出虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴是一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)前綴。之后，MN使用綁定更新(BU)消息發(fā)送新近生成的VCoA至MAP 310，接收到BU消息的MAP 310重新更新綁定。
如果接收到來自接入路由器的相同虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的MN發(fā)送一個(gè)BU消息至MAP 310，完成綁定更新，則發(fā)生至虛擬IP區(qū)狀態(tài)420的轉(zhuǎn)移。
在虛擬IP區(qū)狀態(tài)420，位于形成虛擬IP區(qū)的接入路由器的MN使用VCoA與CN交換數(shù)據(jù)。因此，如果MN從舊的接入路由器(舊AR)切換到包含在虛擬IP區(qū)中的新的接入路由器(新AR)，從新接入路由器廣播的網(wǎng)絡(luò)前綴成為虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴，它與舊接入路由器廣播的網(wǎng)絡(luò)前綴相同。結(jié)果，MN使用先前的VCoA，而不形成新的VCoA。這樣，MN并不生成或發(fā)送本地BU消息至MAP 310(圖3)。
如果MN從舊接入路由器移動(dòng)至新接入路由器，則使用導(dǎo)頻信號(hào)通過第二層源觸發(fā)器(L2-ST)方案在舊接入路由器中執(zhí)行對(duì)于MAP 310的移動(dòng)更新。當(dāng)MN從舊接入路由器移動(dòng)至新接入路由器時(shí)，MAP 310執(zhí)行綁定更新。之后，MAP 310通過新接入路由器轉(zhuǎn)發(fā)通信量至MN。在虛擬IP區(qū)狀態(tài)420，因?yàn)榍袚Q是通過第二層源觸發(fā)器(L2-ST)執(zhí)行的，無線鏈路上的本地BU消息并未生成。也就是，源觸發(fā)器不是MN中新近生成的消息，而是用于通過接入路由器將已有的第二層切換消息發(fā)送給MAP。
現(xiàn)在將參考圖5A和圖5B描述將接入路由器組合成虛擬IP區(qū)的方法。圖5A是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)中的靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的圖。圖5B是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在HMIPv6系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的圖。在圖5A的靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案中，特定接入路由器使用先前測(cè)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)形成一個(gè)虛擬IP區(qū)。在圖5A中，虛擬IP區(qū)A、虛擬IP區(qū)B、虛擬IP區(qū)C和虛擬IP區(qū)D由接入路由器形成。在圖5B的動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案中，通過基于通信量和MN的切換狀態(tài)確定頻繁發(fā)生切換的接入路由器來形成虛擬IP區(qū)。所以，虛擬IP區(qū)A、B和D在大小上是不同的，并可以動(dòng)態(tài)變化。
靜態(tài)和動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的優(yōu)點(diǎn)在于執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配的MAP的負(fù)載可以被減小，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)并且接入路由器被安裝在該區(qū)域時(shí)，虛擬IP區(qū)是使用先前測(cè)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)形成的。此外，靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的優(yōu)點(diǎn)在于接入路由器很容易被控制，因?yàn)樘囟ㄌ摂MIP區(qū)保持不變。但是，靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的缺點(diǎn)在于本發(fā)明的效果不能被最大化，因?yàn)閰^(qū)域條件的變化及實(shí)際用戶或MN的移動(dòng)性并沒有被正確考慮。動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的效果可以被最大化，因?yàn)閰^(qū)域條件的變化及實(shí)際MN的移動(dòng)性被正確考慮了。但是，動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案與靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案相比，在控制方面更復(fù)雜，因?yàn)樘摂MIP區(qū)可以被動(dòng)態(tài)改變。
再參考圖4，在正常狀態(tài)400和虛擬IP區(qū)狀態(tài)420，接入路由器連續(xù)計(jì)算通信量和MN的切換率，如果計(jì)算結(jié)果滿足特定條件，則將計(jì)算結(jié)果報(bào)告給MAP 310。在圖5B的動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案的情況下，基于該報(bào)告，MAP310可以從特定虛擬IP區(qū)中增加、改變和移除特定路由器。接入路由器將報(bào)告的參數(shù)與預(yù)定門限比較。如果報(bào)告的參數(shù)小于或等于預(yù)定門限，將要釋放具有接入路由器的虛擬IP區(qū)的接入路由器轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430，以根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例釋放虛擬IP區(qū)。最好是，接入路由器從正常狀態(tài)400轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410的情況下的門限，不同于接入路由器從虛擬IP區(qū)狀態(tài)420轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430的情況下的門限。
圖6是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于設(shè)置形成和釋放接入路由器的虛擬IP區(qū)的參考門限的方法的圖。在圖6中，x軸表示時(shí)間，y軸表示用于形成虛擬IP區(qū)的測(cè)量參數(shù)值。例如，測(cè)量參數(shù)值包括從一個(gè)特定接入路由器切換至另一個(gè)接入路由器的MN的數(shù)目，和/或在某個(gè)接入路由器下通信的MN的數(shù)目。時(shí)變曲線600成為參數(shù)變化曲線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，門限被分為兩種，第一門限和第二門限。這兩種門限用以防止乒乓虛擬IP區(qū)分配。這將在下面描述。
如果虛擬IP區(qū)形成和釋放的門限相等設(shè)置，當(dāng)用于執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配的參數(shù)大于門限時(shí)，接入路由器向MAP 310(圖3)報(bào)告接入路由器狀態(tài)。然后，MAP 310將發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)分配命令給接入路由器。在某些情況下，在接入路由器執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配后不久，該參數(shù)就下降至小于用于接入路由器的虛擬IP區(qū)分配的門限。MAP 310再發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放命令給接入路由器。然后，接入路由器再執(zhí)行虛擬IP區(qū)釋放。因?yàn)閂CoA一般用于虛擬IP區(qū)分配，MN必須執(zhí)行相同的操作，好像切換被執(zhí)行了。也就是，接入路由器發(fā)送一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)前綴給MN，通過接收新網(wǎng)絡(luò)前綴MN使用新CoA。對(duì)于這種操作，無線信道資源被使用，引起MN的功率消耗。之后，如果虛擬IP區(qū)釋放被再次執(zhí)行，接入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求MN使用它們的原始網(wǎng)絡(luò)前綴。那么，MN再次執(zhí)行切換操作，并使用新的CoA進(jìn)行通信。
如果如上所述為參數(shù)設(shè)置一個(gè)門限，可能出現(xiàn)資源浪費(fèi)和功率損失。這將在在圖6中僅使用第一門限的假設(shè)下描述。在點(diǎn)611參數(shù)變化曲線600超過了用于虛擬IP區(qū)分配的第一門限。在此情況下，接入路由器向MAP 310(圖3)報(bào)告接入路由器狀態(tài)。因此，MAP 310命令相應(yīng)的接入路由器執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配。之后，在點(diǎn)612，參數(shù)變化曲線600可能低于第一門限。在此情況下，MAP 310發(fā)送虛擬IP區(qū)釋放命令給接入路由器。之后，在點(diǎn)613，再執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配。在短時(shí)間內(nèi)，虛擬IP區(qū)分配和釋放被重復(fù)，有效地降低了系統(tǒng)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，定義兩個(gè)門限來防止資源浪費(fèi)。如圖6中所示，當(dāng)參數(shù)變化曲線600超過第二門限時(shí)，發(fā)生從正常狀態(tài)400至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410的轉(zhuǎn)移。如果參數(shù)變化曲線600低于第一門限時(shí)，再發(fā)生從虛擬IP區(qū)狀態(tài)420(圖4)至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430(圖4)的轉(zhuǎn)移。
這里，本發(fā)明的描述是在僅使用第一門限的假設(shè)上進(jìn)行的。但是，即使當(dāng)僅使用第二門限時(shí)，乒乓虛擬IP區(qū)分配現(xiàn)象也可能在點(diǎn)614、615、616和617上發(fā)生。在圖6中，從正常狀態(tài)400(圖4)轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410(圖4)的第二門限被設(shè)置得高于用于從虛擬IP區(qū)狀態(tài)420轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430的第一門限?；蛘撸谝婚T限也可以被設(shè)置得高于第二門限。
除了用于參數(shù)的門限外，該門限還可以包括一個(gè)時(shí)間。例如，在虛擬IP區(qū)分配后，即使參數(shù)變化曲線達(dá)到虛擬IP區(qū)釋放門限一段預(yù)定時(shí)間，也不執(zhí)行虛擬IP區(qū)釋放。在虛擬IP區(qū)釋放后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)不執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配。當(dāng)時(shí)間被用于虛擬IP區(qū)分配和釋放的另一個(gè)參數(shù)時(shí)，可以用一個(gè)門限作為該參數(shù)。這是為了防止乒乓虛擬IP區(qū)分配。因此，最好是，通過統(tǒng)計(jì)方法用作用于虛擬IP區(qū)分配和釋放的另一個(gè)參數(shù)的時(shí)間，應(yīng)該被設(shè)置為乒乓虛擬IP區(qū)分配操作不能執(zhí)行的時(shí)間，或可以防止信道資源效率下降的時(shí)間。但是，如果乒乓虛擬IP區(qū)分配不會(huì)發(fā)生，則不需要定義兩個(gè)門限，或不需要使用時(shí)間作為虛擬IP區(qū)分配和釋放的參數(shù)。
3.動(dòng)態(tài)/靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配和釋放條件首先將描述動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配和釋放的條件。根據(jù)本發(fā)明的接入路由器檢查負(fù)載狀態(tài)(LS)和移動(dòng)狀態(tài)(MS)。由接入路由器所檢查的該負(fù)載狀態(tài)和移動(dòng)狀態(tài)根據(jù)本發(fā)明可成為參數(shù)。該負(fù)載狀態(tài)可成為位于每一接入路由器的小區(qū)內(nèi)的MN數(shù)，或由該MN請(qǐng)求的負(fù)載。這由numMN(i)來表示，意思是在一個(gè)#i小區(qū)內(nèi)的MN數(shù)和/或負(fù)載。移動(dòng)狀態(tài)通過檢查位于一個(gè)接入路由器的小區(qū)內(nèi)的MN執(zhí)行切換的次數(shù)而獲得。因此，移動(dòng)狀態(tài)通過追蹤一預(yù)定時(shí)間內(nèi)切換至一個(gè)特定小區(qū)的MN的數(shù)目來獲得。通過檢查切換的次數(shù)，一個(gè)接入路由器可以計(jì)算位于小區(qū)中的所有MN在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行切換的概率。該概率可根據(jù)公式(1)來計(jì)算Pi,j=numHO(i,j)Σk∈Neigh(i)numHO(i,k)---(1)]]>在公式(1)中，Pi，j表示從小區(qū)#i移動(dòng)到小區(qū)#j的概率，“num HO(i，j)”表示一預(yù)定時(shí)間內(nèi)從小區(qū)#i移動(dòng)到小區(qū)#j的MN的數(shù)目。公式(1)的分母表示切換至小區(qū)#i的相鄰小區(qū)的MN的總數(shù)。從公式(1)可以理解每一接入路由器確定了一個(gè)它從自己所屬的小區(qū)切換到的目標(biāo)小區(qū)。這將用于在執(zhí)行全部檢查的一定時(shí)間內(nèi)計(jì)算MN的移動(dòng)概率和MN的移動(dòng)路徑。因此，當(dāng)一個(gè)MN從其自己所屬的小區(qū)移動(dòng)到一個(gè)特定的接入路由器的小區(qū)時(shí)，該接入路由器應(yīng)以下面的公式(2)的形式存儲(chǔ)一個(gè)移動(dòng)狀態(tài)值。
P(i)＝(a，Pia)，(b，Pib)，(c，Pic)，(d，Pid)(2)在公式(2)中，“a”、“b”、“c”、“d”表示一個(gè)接入路由器#i的相鄰接入路由器。P(i)表示一個(gè)切換概率值，該切換概率值包括一個(gè)移動(dòng)至接入路由器a的移動(dòng)概率，一個(gè)移動(dòng)至接入路由器b的移動(dòng)概率，一個(gè)移動(dòng)至接入路由器c的移動(dòng)概率和一個(gè)移動(dòng)至接入路由器d的移動(dòng)概率。
接入路由器將檢查值發(fā)送給MAP 310(圖3)，以執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配或虛擬IP區(qū)釋放。報(bào)告時(shí)間可以分成用于接入路由器具有參考圖6所述的門限的情況下的時(shí)間，和接入路由器沒有參考圖6所述的門限的情況下的時(shí)間。對(duì)接入路由器具有參考圖6描述的門限的情況下，假定當(dāng)前狀態(tài)是正常狀態(tài)400(圖4)，如果參數(shù)超過用于轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410(圖4)的門限，則各個(gè)接入路由器將此報(bào)告給MAP。否則，假定當(dāng)前狀態(tài)是虛擬IP區(qū)狀態(tài)420(圖4)，如果參數(shù)小于用于轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430的門限，則接入路由器將此報(bào)告給MAP。
參考圖6，假定當(dāng)前狀態(tài)是正常狀態(tài)400，如果參數(shù)大于第二門限，則接入路由器將此報(bào)告給MAP 310。假定當(dāng)前狀態(tài)是虛擬IP區(qū)狀態(tài)420，如果參數(shù)小于第一門限，接入路由器將此報(bào)告給MAP 310。因此，當(dāng)如上參考圖6所述使用兩個(gè)以上門限時(shí)，使用下面的公式(3)的每個(gè)接入路由器計(jì)算是否需要從正常狀態(tài)400轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)410，并使用下面的公式(4)計(jì)算是否需要從虛擬IP區(qū)狀態(tài)420轉(zhuǎn)移至虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)430。
numHO(i)≥MS_Th(2)并且numMN(i)≥LS_Th(2)(3)其中MS_Th(2)代表移動(dòng)狀態(tài)下的第二門限，LS_Th(2)代表負(fù)載狀態(tài)下的第二門限。
numHO(i)≥MN_Th(1)并且numMN(i)≥LS_Th(1)(4)其中MS_Th(1)代表移動(dòng)狀態(tài)下的第一門限，LS_Th(1)代表負(fù)載狀態(tài)下的第一門限。
至此，描述了動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)分配和釋放條件。對(duì)于靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配和釋放條件，如果使用前面計(jì)算的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)滿足相應(yīng)的條件，則可以執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配。例如，在特定區(qū)域內(nèi)，如大學(xué)校園，虛擬IP區(qū)分配在校園的一個(gè)區(qū)域內(nèi)從校園開放時(shí)間到校園關(guān)閉時(shí)間被執(zhí)行，在校園關(guān)閉時(shí)間之后，虛擬IP區(qū)釋放被執(zhí)行。在娛樂中心的情況下，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出人群的擁擠時(shí)間，根據(jù)計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配和釋放。通過使用靜態(tài)虛擬IP區(qū)分配方案，就可以減小每一個(gè)接入路由器中必須進(jìn)行的計(jì)算負(fù)載，以及MAP310中的計(jì)算負(fù)載。
4.用于虛擬IP區(qū)分配和釋放的一般算法下面將參考圖7對(duì)用于虛擬IP區(qū)分配和釋放的一般算法進(jìn)行描述。圖7是一個(gè)圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于執(zhí)行虛擬IP區(qū)分配的方法的流程圖。參考圖7，在步驟700，一個(gè)接入路由器接納一個(gè)MN。也就是，位于接入路由器的小區(qū)區(qū)域內(nèi)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)MN與接入路由器通信。在步驟702，與MN通信的接入路由器確定移動(dòng)狀態(tài)和負(fù)載狀態(tài)值是否大于預(yù)定門限。如果檢測(cè)值被報(bào)告給它的MAP 310(圖3)或大于門限，即如果需要狀態(tài)轉(zhuǎn)移，接入路由器可以發(fā)送一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求消息給MAP 310。在下面的描述中，假定接入路由器報(bào)告一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求給MAP 310。即，在正常狀態(tài)下，如果如參考圖6所述的參數(shù)大于第二門限，則接入路由器產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求信號(hào)給虛擬IP區(qū)并報(bào)告該轉(zhuǎn)移請(qǐng)求信號(hào)給MAP 310。在虛擬IP區(qū)狀態(tài)中，如果參數(shù)低于圖6的第一門限，則接入路由器將虛擬IP區(qū)釋放請(qǐng)求報(bào)告給MAP 310。
如果在步驟720中判斷出接入路由器的狀態(tài)值大于門限，接入路由器繼續(xù)至步驟706，否則，接入路由器繼續(xù)至步驟704。在步驟704，接入路由器執(zhí)行正常狀態(tài)下的一般操作。也就是，在此狀態(tài)，MN通過當(dāng)前包含它的接入路由器與CN執(zhí)行通信。因此，MN使用HMIPv6系統(tǒng)中所需的RCoA和LCoA執(zhí)行通信。另外，在此狀態(tài)，MN可以執(zhí)行基于HMIPv6協(xié)議的切換。
但是，在步驟706，在狀態(tài)報(bào)告給MAP 310之后，響應(yīng)來自MAP 310(圖3)的虛擬IP區(qū)分配命令，接入路由器聯(lián)播虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴。在圖7中，接入路由器向MAP 310進(jìn)行狀態(tài)報(bào)告的過程，以及MAP 310向接入路由器發(fā)送虛擬IP區(qū)分配命令的過程并未圖示。在圖7中，在此過程之后，僅圖示了接入路由器中為虛擬IP區(qū)形成而聯(lián)播虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的過程?；诼?lián)播的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴，在步驟708中，MN確定是否檢測(cè)到一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)前綴。如果從接入路由器檢測(cè)到一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)前綴，MN繼續(xù)至步驟710，其中執(zhí)行一個(gè)一般切換操作。因此，在步驟710，MN執(zhí)行自動(dòng)配置以執(zhí)行切換操作。
之后，MN處理繼續(xù)至步驟712，其中MN生成一個(gè)本地綁定更新(BU)消息并將該消息發(fā)送給MAP 310。然后，MAP 310更新處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的MN的VCoA。如果MN的VCoA被更新了，在步驟714中，接入路由器和MN繼續(xù)與已有的CN通信。也就是，當(dāng)MN的VCoA被更新，如圖5A和5B所示，形成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)虛擬IP區(qū)。在此狀態(tài)，切換頻繁發(fā)生的特定接入路由器被組合成一個(gè)虛擬IP區(qū)。因此，MN通過接收到的導(dǎo)頻信號(hào)確定接入路由器是否改變，同時(shí)通過相應(yīng)的接入路由器與CN通信。也就是，移動(dòng)中的MN檢測(cè)從新接入路由器的接入點(diǎn)(AP)周期性廣播的導(dǎo)頻信號(hào)。如果檢測(cè)到新導(dǎo)頻信號(hào)，MN檢測(cè)包含在導(dǎo)頻信號(hào)信息中的新接入點(diǎn)的標(biāo)識(shí)(ID)，并將檢測(cè)到的ID發(fā)送給舊的接入路由器。上述過程并不是新過程，但這些過程在第二層的切換操作中執(zhí)行。這樣，不需要新加入的信令來檢測(cè)接入路由器中的變化。
接入點(diǎn)具有先前存儲(chǔ)于其中的，對(duì)于相鄰接入路由器的IP地址和接入點(diǎn)的第二層ID的映射信息。這是第二層源觸發(fā)器(L2-ST)。這樣，舊接入路由器將新接入點(diǎn)的ID映射成新接入路由器的IP地址，新接入點(diǎn)的ID是包含在接收的第二層源觸發(fā)器中的信息。通過執(zhí)行這種第二層切換過程，舊接入路由器檢測(cè)到了MN移動(dòng)至的新接入路由器的IP地址。
如上所述，接入路由器確定第二層源觸發(fā)信號(hào)的原因是不同的接入路由器被組合成一個(gè)虛擬IP區(qū)。也就是，因?yàn)榻尤肼酚善髀?lián)播相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴，并且只有第二層信號(hào)是不同的，所以MN可以通過檢測(cè)第二層信號(hào)來檢測(cè)接入路由器中的變化。MN通過第二層源觸發(fā)信號(hào)將接入路由器中的變化通知給相應(yīng)的接入路由器。在虛擬IP區(qū)狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)前綴中沒有改變。因此，執(zhí)行由MN將第二層源觸發(fā)信號(hào)向接入路由器的傳輸，因?yàn)镸AP 310應(yīng)該知道MN的移動(dòng)以發(fā)送數(shù)據(jù)給正確的接入路由器。
再參考圖7，如果在步驟716判斷出從MN接收到了第二層源觸發(fā)信號(hào)，則接入路由器繼續(xù)至步驟718。但是，如果未接收到第二層源觸發(fā)信號(hào)，步驟714中的操作被重復(fù)。也就是，MN通過相應(yīng)的接入路由器繼續(xù)與CN通信。
在接收到第二層源觸發(fā)信號(hào)后，接入路由器繼續(xù)至步驟718，其中它傳送相應(yīng)MN的移動(dòng)更新給MAP。也就是，舊接入路由器通知MAP 310(圖3)，特定MN已經(jīng)從當(dāng)前接入路由器移動(dòng)至另一個(gè)接入路由器。通過通知接入路由器的移動(dòng)，MAP可以發(fā)送數(shù)據(jù)給MN位于的新接入路由器。也就是，在步驟720，MAP 310執(zhí)行主路由設(shè)置。之后，在步驟722，MN通過新接入路由器與CN通信。
對(duì)MN從合并成一個(gè)虛擬IP區(qū)的接入路由器的區(qū)域移動(dòng)至未包含在該虛擬IP區(qū)內(nèi)的接入路由器的操作的描述未在圖7中進(jìn)行。原因是因?yàn)樵诖饲闆r下，執(zhí)行一個(gè)一般HMIPv6操作。也就是，在生成一個(gè)新LCoA后，MN執(zhí)行向MAP的綁定更新，因?yàn)樘摂MIP區(qū)的網(wǎng)絡(luò)前綴不同于非虛擬IP區(qū)的網(wǎng)絡(luò)前綴。
在步驟722之后，MN通過相應(yīng)的接入路由器與CN通信。即使在形成虛擬IP區(qū)后執(zhí)行通信時(shí)，接入路由器仍持續(xù)檢查參數(shù)。接入路由器確定參數(shù)是否低于門限。如果在步驟724中判斷出，接入路由器檢查的參數(shù)低于預(yù)定門限，則接入路由器繼續(xù)至步驟726。否則，接入路由器返回至它持續(xù)執(zhí)行通信的步驟722。
在步驟726，當(dāng)接入路由器從MAP 310(圖3)接收到對(duì)原始網(wǎng)絡(luò)前綴的請(qǐng)求命令時(shí)，它廣播原始網(wǎng)絡(luò)前綴。然后在步驟728，MN確定是否檢測(cè)到新的網(wǎng)絡(luò)前綴。如果檢測(cè)到新網(wǎng)絡(luò)前綴，則MN繼續(xù)至步驟730。但是，如果未檢測(cè)到新網(wǎng)絡(luò)前綴，則MN重復(fù)步驟728中的操作。原始網(wǎng)絡(luò)前綴被廣播以釋放虛擬IP區(qū)。
在步驟730，MN執(zhí)行自動(dòng)配置。也就是，MN接收接入路由器廣播的新網(wǎng)絡(luò)前綴，并通過IP類重新配置其配置。之后，在步驟732中，MN生成本地BU消息并將該消息發(fā)送給相應(yīng)的接入路由器，完成虛擬IP區(qū)釋放操作。在虛擬IP區(qū)釋放操作完成后，在步驟734，MN通過它位于的當(dāng)前接入路由器在與正常狀態(tài)400的CN持續(xù)通信。
MAP中執(zhí)行的虛擬IP區(qū)分配和釋放1.處于正常狀態(tài)的移動(dòng)中的MN的操作圖8是一個(gè)圖示了HMIPv6系統(tǒng)中處于正常狀態(tài)的移動(dòng)中的MN的操作的圖。該系統(tǒng)使用與圖3中圖示的系統(tǒng)相同的參考數(shù)字。第一接入路由器331、第二接入路由器332、第三接入路由器333和第四接入路由器334具有它們自己的區(qū)域。接入路由器331、332、333和334通過MAP 310相連。另外，接入路由器331、332、333和334處于沒有分組的正常狀態(tài)。在正常狀態(tài)，如果MN 801進(jìn)入第一接入路由器331的區(qū)域，則MN 801根據(jù)第一接入路由器廣播的網(wǎng)絡(luò)前綴生成一個(gè)LCoA，并根據(jù)MAP信息生成一個(gè)RCoA。這里，從第一接入路由器331獲取的LCoA和RCoA分別被表示為LCoA1和RCoA1。
在某些情況下，位于第一接入路由器331下的MN 801可能移動(dòng)至第二接入路由器332的區(qū)域。例如，如果MN 801移動(dòng)至第二接入路由器332的區(qū)域中，如圖8的箭頭802所示，則MN 801接收由第二接入路由器332廣播的網(wǎng)絡(luò)前綴。因?yàn)閺牡谝唤尤肼酚善?31接收到的MAP信息與從第二接入路由器332接收到的MAP信息相同，所以使用相同的RCoA。但是，因?yàn)閺牡诙尤肼酚善?32接收到的網(wǎng)絡(luò)前綴不同于從第一接入路由器331接收到的網(wǎng)絡(luò)前綴，所以MN 801更新LCoA1為LCoA2。之后，MN 801使用更新的LCoA2和已有的RCoA1生成本地BU消息，并將本地BU消息發(fā)送給第二接入路由器332，如箭頭804所示。然后，第二接入路由器332將從MN 801接收的本地BU消息轉(zhuǎn)發(fā)給MAP 310，如箭頭805所示。然后MAP 310更新RCoA1和LCoA1為RCoA1和LCoA2。
MAP 310為更新生成一個(gè)應(yīng)答(Ack)消息，并將此Ack消息發(fā)送給第二接入路由器332，如箭頭806所示。然后，第二接入路由器332發(fā)送本地綁定的Ack消息給MN 801，如箭頭807所示。之后，如果MAP 310接收到從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給MN 801的數(shù)據(jù)，則MAP 310將該數(shù)據(jù)通過第二接入路由器332發(fā)送給MN 801，如箭頭808和809所示。正常狀態(tài)下的這種操作與一般HMIPv6狀態(tài)下的切換操作相同。
2.處于虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)下的MN的注冊(cè)圖9的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)下通過接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的過程。下面參考圖9描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在一個(gè)虛擬IP區(qū)初始化狀態(tài)下的接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)時(shí)為一個(gè)MN執(zhí)行新的VCoA注冊(cè)的過程，以及一個(gè)在注冊(cè)之后向MN發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。例如，在圖9中，第一接入路由器331和第二接入路由器332組成一個(gè)虛擬IP區(qū)。
第一MN 901位于第一接入路由器331的區(qū)域中，第二MN 902位于第二接入路由器332的區(qū)域中。第一MN 901通過接收由第一接入路由器331廣播的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴和關(guān)于MAP 310的信息產(chǎn)生LCoA1和RCoA1，并通過第一接入路由器331向MAP310傳送LCoA1和RCoA1。這樣，第一MN 901和MAP 310均存儲(chǔ)有LCoA1和RCoA1。另外，第二MN 902通過接收由第二接入路由器332廣播的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴和關(guān)于MAP 310的信息產(chǎn)生LCoA2和RCoA2，并通過第二接入路由器332向MAP310傳送LCoA2和RCoA2。這樣，第二MN 902和MAP 310均存儲(chǔ)有LCoA2和RCoA2。
有時(shí)候，在第一接入路由器331和第二接入路由器332的一個(gè)或兩個(gè)之中，上述參數(shù)可能大于一個(gè)用來形成虛擬IP區(qū)的門限。例如，在圖9中，形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的報(bào)告消息被從第一接入路由器331傳送至MAP 310。如果第一接入路由器331向MAP 310發(fā)送形成虛擬IP區(qū)的報(bào)告消息，如箭頭910所示，該MAP 310如箭頭912a和912b所示的向第一接入路由器331和第二接入路由器332發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令，以為第一接入路由器331和第二接入路由器332形成一個(gè)虛擬IP區(qū)。作為響應(yīng)，第一接入路由器331和第二接入路由器332如箭頭914a、b所示的聯(lián)播相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴以形成一個(gè)虛擬IP區(qū)。
接收新的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的第一MN 901和第二MN 902如箭頭916a和916b所示的分別將它們的LCoA更新為VCoA。即，第一MN 901如箭頭916a所示的將LcoA1更新為VcoA1，第二MN 902如箭頭916b所示的將LcoA2更新為VcoA2。第一MN 901和第二MN 902分別代表包括在第一接入路由器331和第二接入路由器332的區(qū)域中的MN。因此，位于第一接入路由器331的區(qū)域內(nèi)的所有MN等同于第一MN 901的操作。而且，位于第二接入路由器332的區(qū)域內(nèi)的所有MN等同于第二MN 902的操作。
更新完它們的地址之后，第一MN 901和第二MN 902如箭頭918a和918b所示的利用它們的更新地址產(chǎn)生本地BU消息，并如箭頭920a和920b所示的通過第一接入路由器331和第二接入路由器332分別發(fā)送該本地BU消息至MAP 310。如果第一MN 901的新的VCoA被收到，則MAP 310如箭頭922所示的存儲(chǔ)一個(gè)VCoA、RCoA及第一接入路由器331所屬的地址。即，在虛擬IP區(qū)形成之前存儲(chǔ)在MAP 310中的關(guān)于第一MN 901的信息是LCoA1、RCoA1和第一接入路由器331的地址，以及在虛擬IP區(qū)形成之后存儲(chǔ)在MAP 310中的關(guān)于第一MN 901的信息是VCoA1、RCoA1和第一接入路由器331的地址。同樣，在虛擬IP區(qū)形成之前存儲(chǔ)在MAP 310中的關(guān)于第二MN 902的信息是LCoA2、RCoA2和第二接入路由器332的地址，以及在虛擬IP區(qū)形成之后存儲(chǔ)在MAP 310中的關(guān)于第二MN 902的信息是VCoA2、RCoA2和第二接入路由器332的地址。
其中存儲(chǔ)了這樣的地址的MAP 310如箭頭924a和924b所示的發(fā)送本地綁定應(yīng)答消息至第一接入路由器331和第二接入路由器332。作為響應(yīng)，第一接入路由器331和第二接入路由器332如箭頭926a和926b所示分別發(fā)送該本地綁定應(yīng)答消息至第一MN 901和第二MN 902，從而完成為接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的過程。
下面將描述形成虛擬IP區(qū)后，MAP 310接收要轉(zhuǎn)發(fā)給第一MN 901和第二MN 902的數(shù)據(jù)的操作。下面的描述假定MAP 310接收到了要轉(zhuǎn)發(fā)給第一MN 901的數(shù)據(jù)。如果要轉(zhuǎn)發(fā)給第一MN 901的數(shù)據(jù)被接收到，則該MAP 310能夠通過檢查如箭頭922所示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)確定該MN 901位于第一接入路由器331的地址內(nèi)。即該MAP 310能夠確定第一MN 901位于第一接入路由器331的一個(gè)區(qū)域內(nèi)。如箭頭928所示，該MAP 310通過第一接入路由器331向具有地址VCoA1的第一MN 901轉(zhuǎn)發(fā)將要轉(zhuǎn)發(fā)給它的數(shù)據(jù)。以此來執(zhí)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。MAP 302以與上面相同的方式向第二MN 902轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。也就是說，當(dāng)MAP 310中有數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)發(fā)給第二MN 902時(shí)，該MAP 310在步驟929轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)至第二接入路由器332。然后，該第二接入路由器332在步驟931轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)至第二MN 902。
3、在虛擬IP區(qū)狀態(tài)下移動(dòng)中的MN的操作圖10的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在一個(gè)虛擬IP區(qū)狀態(tài)下移動(dòng)中的MN的操作。假定第一接入路由器331和第二接入路由器332形成一個(gè)虛擬IP區(qū)。
MN 1001位于第一接入路由器331的一個(gè)區(qū)域內(nèi)。在該狀態(tài)下，MN 1001根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有VCoA1和RCoA1。當(dāng)該MN 1001如箭頭1010所示從第二接入路由器332移動(dòng)到一個(gè)能接收到高功率導(dǎo)頻信號(hào)的區(qū)域時(shí)，該MN 1001向第一接入路由器331發(fā)送第二層源觸發(fā)信號(hào)。也就是說，網(wǎng)絡(luò)前綴沒有變化，但導(dǎo)頻信號(hào)中所包括的第二接入點(diǎn)的ID發(fā)生了變化。實(shí)際上，這樣的情況發(fā)生在進(jìn)行切換的區(qū)域。通常，MN 1001在MN進(jìn)行切換時(shí)發(fā)送第二層源觸發(fā)信號(hào)。以此方式執(zhí)行第二層的切換。該MN 1001通知第一接入路由器331從第二接入路由器332接收到一個(gè)高功率導(dǎo)頻信號(hào)。
接收第二層源觸發(fā)信號(hào)的第一接入路由器331產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)更新消息并如箭頭1014所示發(fā)送該移動(dòng)更新消息至MAP 310。移動(dòng)更新消息用于指示MN 1001移動(dòng)到了第二接入路由器332。MAP 310具有第一MN 1001的VCoA1、RCoA1的地址和第一接入路由器331的地址。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，VCoA1地址是根據(jù)一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴產(chǎn)生的地址，RCoA1地址是由第一接入路由器331發(fā)送的一個(gè)MAP選項(xiàng)產(chǎn)生的地址。MAP 310存儲(chǔ)相應(yīng)的接入路由器的地址以指示在構(gòu)成一個(gè)虛擬IP區(qū)的接入路由器中MN 1001所位于的接入路由器。也就是說，第一接入路由器331的地址變成了MN 1001所位于的接入路由器的地址。在該過程中，MN 1001不需要使用網(wǎng)絡(luò)前綴更新一個(gè)新的地址。因此，MN即使不執(zhí)行本地綁定更新也能夠在一個(gè)無線信道中自由地移動(dòng)。
當(dāng)接收到移動(dòng)更新信號(hào)時(shí)，存儲(chǔ)在MAP 310中的地址更新為VCoA1、RCoA1和第二接入路由器AR2的地址。之后，如箭頭1018所示，MAP 310發(fā)送一個(gè)移動(dòng)性應(yīng)答信號(hào)給第一接入路由器331。如箭頭1020所示，MN 1001移動(dòng)到第二接入路由器332的一個(gè)區(qū)域。當(dāng)發(fā)送到MN 1001的數(shù)據(jù)在MAP310接收到時(shí)，MAP 310能夠通過上述過程確定MN 1001的位置。如箭頭1022所示，MAP 310發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)至第二接入路由器332。如箭頭1024所示，第二接入路由器332能發(fā)送數(shù)據(jù)至MN 1001。以這種方式執(zhí)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
4、虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)中的虛擬IP區(qū)的釋放過程圖11的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)下通過接入路由器釋放一個(gè)虛擬IP區(qū)的過程。參考圖11，現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例通過在一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放狀態(tài)下釋放一個(gè)虛擬IP區(qū)由MN來執(zhí)行初始LCoA注冊(cè)的過程，及注冊(cè)后向MN發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。從一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放第一接入路由器331和第二接入路由器332的過程將結(jié)合示例來描述。
位于第一接入路由器331的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的第一MN 1101和位于第二接入路由器332的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的第二MN 1102分別具有基于同一虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的VCoA1和VCoA2。即第一MN 1101具有VCoA1和RCoA1，第二MN 1102具有VCoA2和RCoA2。MAP 310具有作為第一MN 1101的地址的VCoA1、RCoA1和AR1，以及作為第二MN 1102的地址的VCoA2、RCoA2和AR2。有時(shí)候，如上所述，在第一接入路由器331或第二接入路由器332中的一個(gè)狀態(tài)值變得低于一個(gè)用于釋放虛擬IP區(qū)的門限。例如，在圖11中，第一接入路由器331向MAP 310發(fā)送一個(gè)用于釋放虛擬IP區(qū)的報(bào)告消息。
如果該用于釋放虛擬IP區(qū)的報(bào)告消息如箭頭1110所示被接收到，則MAP 310產(chǎn)生一個(gè)虛擬IP區(qū)釋放命令消息并如箭頭1112a和1112b所示發(fā)送該虛擬IP區(qū)釋放命令消息至第一接入路由器331和第二接入路由器332。MAP310使用一個(gè)由每一接入路由器處理的最初的網(wǎng)絡(luò)前綴來執(zhí)行多播。相應(yīng)地，第一接入路由器331和第二接入路由器332分別如箭頭1114a和1114b所示的聯(lián)播它們最初的網(wǎng)絡(luò)前綴和MAP選項(xiàng)信息。
當(dāng)接收到聯(lián)播信號(hào)時(shí)，第一MN 1101和第二MN 1102產(chǎn)生新的LCoA。即，如箭頭1116a所示，第一MN 1101根據(jù)由第一接入路由器331聯(lián)播的原始網(wǎng)絡(luò)前綴和MAP選項(xiàng)信息將VCoA1和RCoA1更新為LCoA1和RCoA1。類似的，如箭頭1116b所示，第二MN1102根據(jù)由第二接入路由器332聯(lián)播的原始網(wǎng)絡(luò)前綴和MAP選項(xiàng)信息將VCoA2和RCoA2更新為LCoA2和RCoA2。根據(jù)新的網(wǎng)絡(luò)前綴更新LCoA和RCoA之后，MN向MAP 310報(bào)告更新結(jié)果。即如箭頭1118a和1120a所示，第一MN 1101通過第一接入路由器331向MAP 310報(bào)告。如箭頭1118b和1120b所示，第二MN 1102通過第二接入路由器332向MAP 310報(bào)告。如箭頭1122所示，MAP 310更新MN的之前的地址。即，如箭頭1122所示，MAP 310將為第一MN 1101存儲(chǔ)的VCoA1、RCoA1和AR1的地址更新為LCoA1和RCoA1，并將為第二MN 1102存儲(chǔ)的VCoA2、RCoA2和AR2的地址更新為LCoA2和RCoA2。更新完地址之后，MAP 310如箭頭1124a和1124b所示發(fā)送一個(gè)本定綁定更新應(yīng)答消息至第一接入路由器331和第二接入路由器332。
如箭頭1126a所示，第一接入路由器331發(fā)送一個(gè)本定綁定更新應(yīng)答消息給第一MN 1101。如箭頭1126b所示，第二接入路由器332發(fā)送一個(gè)本定綁定更新應(yīng)答消息給第二MN 1102。以此執(zhí)行虛擬IP區(qū)的釋放。
因此，如果接收到要轉(zhuǎn)發(fā)給第一MN 1101的數(shù)據(jù)，MAP 310檢查如箭頭1122所示更新的地址。如箭頭1128所示，MAP 310根據(jù)檢查的地址向第一接路由器331發(fā)送數(shù)據(jù)。如箭頭1130所示，第一接入路由器331轉(zhuǎn)發(fā)從MAP310接收到的數(shù)據(jù)至第一MN 1101。另外，MAP 310以如上同樣的方式接收要轉(zhuǎn)發(fā)至第二MN 1102的數(shù)據(jù)。即，一旦接收到要轉(zhuǎn)發(fā)給第二MN 1102的數(shù)據(jù)，MAP 310在步驟1129檢查更新的地址。然后MAP 310根據(jù)在步驟1129檢查的地址轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)至第二接入路由器332。第二接入路由器332在步驟1131轉(zhuǎn)發(fā)從MAP 310接收到的數(shù)據(jù)至第二MN 1102。
根據(jù)本發(fā)明的虛擬IP區(qū)分配的效果這里，為了描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的虛擬IP區(qū)的效果，將分析一個(gè)利用一個(gè)特定模型的虛擬IP區(qū)分配方案中一個(gè)無線信道中的信令成本。這里，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的虛擬IP區(qū)分配的效果將通過利用流體流動(dòng)模型的方法進(jìn)行描述，所述流體流動(dòng)模型用于分析與小區(qū)邊界穿越有關(guān)的問題。
1.利用流體流動(dòng)模型的移動(dòng)性模型圖12的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于校驗(yàn)一個(gè)虛擬IP區(qū)分配方案的移動(dòng)性模型的網(wǎng)絡(luò)。圖12的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基于HMIPv6的網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)MAP區(qū)中包括多個(gè)接入路由器。這里假定圖12的接入路由器被安排在一個(gè)MAP區(qū)中。另外，假定包括該接入路由器的虛擬IP區(qū)是正方形的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該接入路由器具有它們自己的區(qū)域，兩個(gè)以上的接入路由器構(gòu)成一個(gè)虛擬IP區(qū)。例如，在圖12中，假定第1到9個(gè)接入路由器AR1至AR9形成一個(gè)虛擬IP區(qū)。另外假定位于每一接入路由器中的所有MN已經(jīng)完成了上電注冊(cè)過程。在流體流動(dòng)模式下，一個(gè)MN的移動(dòng)方向均勻分布在
范圍內(nèi)，以平均速度v移動(dòng)的MN的密度均勻分布在MAP區(qū)中。MN穿越接入路由器的邊界即從一個(gè)接入路由器移動(dòng)到另一接入路由器的指示器Ra可由公式(5)來定義。一個(gè)MN穿越虛擬IP區(qū)的指示器Rg可由公式(6)來定義。

在公式(5)中，ρ表示移動(dòng)密度(移動(dòng)/平米)，ν表示移動(dòng)速度(米/秒)，l表示一個(gè)接入路由器的周長(米)。
Rg=ρvLπ---(6)]]>在公式(6)中，L表示一個(gè)虛擬IP區(qū)的周長，l和L間的關(guān)系在公式(7)中設(shè)置L=lN---(7)]]>在公式(7)中，N表示接入路由器的數(shù)目。
在圖12中，因?yàn)榻尤肼酚善鞯臄?shù)目是49，因此正常狀態(tài)下在MAP區(qū)域中的接入路由器的數(shù)目和在虛擬IP區(qū)狀態(tài)下接入路由器的數(shù)目間的關(guān)系變?yōu)楣?8)1≤Nn≤49(其中Nn≤49) (8)在公式(8)中，Nn表示在正常狀態(tài)下的接入路由器的數(shù)目。
公式(5)到(8)中使用的參數(shù)，用于分析結(jié)果的默認(rèn)值將在下面介紹，其中的變量值示于表1。
表1


下面將描述一個(gè)無線信令成本的公式。HMIPv6中的無線信令成本Cn可由公式(9)來定義Cn=[Ra*Nn]*Mb+[ρ(l4)2Nn*Rr]*Mr]]>


在公式(9)中，第一項(xiàng)定義了由于綁定更新的無線信令成本，第二項(xiàng)公式定義了由于恢復(fù)注冊(cè)更新的無線信令成本。另外，在一個(gè)虛擬IP區(qū)狀態(tài)下的無線信令成本Cg可根據(jù)公式(10)進(jìn)行計(jì)算Cg=[Ra*Nn]*Mb+[ρ(l4)2Nn*Rr]*Mr-[Ra*Ng-Rg]*Mr]]>


……(10)在公式(10)中，第一和第二項(xiàng)定義了HMIPv6的總的成本，第三項(xiàng)定義了同一VIP區(qū)內(nèi)的AR之間的切換期間產(chǎn)生的成本。
下面將參考圖13A和13B描述分析無線信令成本和MN的速度之間的關(guān)系。圖13A和13B的圖形示出了對(duì)無線信令成本和MN的速度的分析結(jié)果。也就是說，在表1的默認(rèn)值中，只有速度v從10公里/小時(shí)變化到100公里/小時(shí)，這是為了顯示在一個(gè)虛擬IP區(qū)中MN的速度對(duì)無線信令成本的影響。
圖13A示出了在傳統(tǒng)的HMIPv6系統(tǒng)中當(dāng)保持正常狀態(tài)時(shí)由MN的速度產(chǎn)生的無線信令消息的關(guān)系曲線1310，及當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成一個(gè)虛擬IP區(qū)時(shí)MN的移動(dòng)性之間的無線信令成本的關(guān)系曲線1320。從圖13A和13B中可以理解，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明形成一個(gè)虛擬IP區(qū)時(shí)，隨著MN的移動(dòng)性增加，無線信令消息的量與使用傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)時(shí)相比大大減少。
圖13B的圖形示出了針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)虛擬IP區(qū)分配方案和傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv 6)的無線信令減少率。應(yīng)該注意圖13B中如果MN的移動(dòng)速度增加，則無線信令成本減少到大約60％到65％。這表示MN的移動(dòng)速度與由于在虛擬IP區(qū)中的切換進(jìn)行的注冊(cè)無關(guān)，而與在傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)中由于接入路由器外部的接入路由器的改變導(dǎo)致的綁定更新消息的量的增加有關(guān)。
接下來，將描述由一個(gè)虛擬IP區(qū)的大小產(chǎn)生的無線信令成本。這里，將針對(duì)只有表1中的默認(rèn)值中的大小改變的情況下的分析結(jié)果圖形進(jìn)行描述。在表1中，虛擬IP區(qū)的大小范圍是從1到49。該分析結(jié)果圖形示于圖14A和14B。
圖14A和14B的分析結(jié)果圖形示出了在傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)和本發(fā)明中當(dāng)只有虛擬IP區(qū)的大小改變時(shí)無線信令成本的變化。在圖14A中，傳統(tǒng)技術(shù)下無線信令成本由曲線1410表示，在本發(fā)明使用一個(gè)虛擬IP區(qū)的情況下的無線信令成本用曲線1420表示。從圖14A中可以理解在本發(fā)明的實(shí)施例情況下，當(dāng)虛擬IP區(qū)的大小增加時(shí)，無線信令成本在切換期間線性增加。然而，在傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)的情況下，無線信令成本指數(shù)地增加。
圖14B示出了兩種變化之間的比率。參考圖14B，當(dāng)虛擬IP區(qū)的大小增加時(shí)，由于虛擬IP區(qū)的分配引起的無線信令減少率指數(shù)地增加到80％。在本發(fā)明中，虛擬IP區(qū)的大小的增加與由于在虛擬IP區(qū)中切換產(chǎn)生的綁定更新消息無關(guān)。然而，在傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)下，當(dāng)在接入路由器外面發(fā)生切換時(shí)，綁定更新消息增加。
最后，將描述在無線信道中關(guān)于一個(gè)虛擬IP區(qū)進(jìn)展時(shí)間(VPT)的信令成本。圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線信道中的信令成本關(guān)于虛擬IP區(qū)進(jìn)展時(shí)間的一個(gè)分析結(jié)果圖。雖然在圖13A、13B、14A和14B中使用的單位被描述為消息每秒[消息/秒]，但在圖15中使用的單位被描述為消息每VPT(消息/VPT)。該虛擬IP區(qū)狀態(tài)保持幾秒鐘至幾分鐘。通過根據(jù)表1中的默認(rèn)值將無線信令成本Ra和Rg乘以一個(gè)VPT值確定性能。在圖15中，曲線1510代表在傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)情況下成本函數(shù)的增加，曲線1520代表在本發(fā)明的情況下成本函數(shù)的增加。
從圖15中可以理解，當(dāng)虛擬IP區(qū)進(jìn)展時(shí)間增加時(shí)，由于虛擬IP區(qū)中的切換引起的無線信令成本相比于傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)線性大幅度減少。例如，對(duì)于VPT＝6小時(shí)，用于在一個(gè)虛擬IP區(qū)狀態(tài)中切換的綁定更新消息數(shù)相比于傳統(tǒng)技術(shù)(HMIPv6)被減少大約45000。這表示虛擬IP區(qū)的分配方案不僅在無線信道而且在有線網(wǎng)絡(luò)鏈接中也都能大幅度減少信令成本。
正如從前面的描述中所理解的，接入路由器在一個(gè)HMIPv6系統(tǒng)中組成一個(gè)虛擬IP區(qū)，從而大幅度減少無線信令成本和有線信令成本。
盡管本發(fā)明是參照其特定的優(yōu)選實(shí)施例來表示和描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種在分級(jí)移動(dòng)IPv6(HMIPv6)系統(tǒng)中將大量接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的方法，該方法包括如下步驟如果位于接入路由器的區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目以及正在切換的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)超過一個(gè)預(yù)定門限，則多個(gè)接入路由器的每個(gè)接入路由器向移動(dòng)定位點(diǎn)報(bào)告一個(gè)高過門限狀態(tài)消息；如果接收到指示高過門限狀態(tài)的狀態(tài)報(bào)告消息，則移動(dòng)定位點(diǎn)向多個(gè)接入路由器發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令以將接入路由器組成一組；以及接收到虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器聯(lián)播一個(gè)包括在虛擬IP區(qū)形成命令中的相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴以形成組。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟如果從多個(gè)形成虛擬IP區(qū)的接入路由器在虛擬IP區(qū)的IP地址中接收到綁定更新消息，則將接收到的綁定更新消息轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)定位點(diǎn)；以及由移動(dòng)定位點(diǎn)存儲(chǔ)虛擬IP區(qū)的IP地址、和發(fā)送綁定更新消息的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所屬的接入路由器的地址。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟位于虛擬IP區(qū)中的多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用接收的虛擬IP區(qū)的網(wǎng)絡(luò)前綴將本地轉(zhuǎn)交地址(CoA)更新為虛擬IP區(qū)的CoA；利用虛擬IP區(qū)的CoA產(chǎn)生綁定更新消息；以及通過在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位于的區(qū)域中的接入路由器，發(fā)送綁定更新消息給移動(dòng)定位點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)定位點(diǎn)發(fā)送虛擬IP區(qū)形成命令至多個(gè)預(yù)定接入路由器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)定位點(diǎn)確定由于超過門限而要形成虛擬IP區(qū)的多個(gè)接入路由器，并發(fā)送虛擬IP區(qū)形成命令至將形成虛擬IP區(qū)的多個(gè)接入路由器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟，如果處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目以及正在切換的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目低于預(yù)定門限，則多個(gè)接入路由器生成低于門限狀態(tài)報(bào)告消息，并發(fā)送低于門限狀態(tài)報(bào)告消息給移動(dòng)定位點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括如下步驟，一旦接收到低于門限狀態(tài)報(bào)告消息，則發(fā)送虛擬IP區(qū)釋放命令至形成虛擬IP區(qū)的多個(gè)接入路由器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括如下步驟，一旦接收到虛擬IP區(qū)釋放命令，則聯(lián)播每個(gè)接入路由器的原始網(wǎng)絡(luò)前綴作為前綴。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括如下步驟位于虛擬IP區(qū)的多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用接收的每一個(gè)接入路由器的原始網(wǎng)絡(luò)前綴更新本地轉(zhuǎn)交地址(CoA)；利用更新的本地CoA生成綁定更新消息；以及通過在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位于的區(qū)域中的接入路由器，發(fā)送綁定更新消息至移動(dòng)定位點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟，如果處于虛擬IP區(qū)狀態(tài)的鏈路地址是相同的及接收的導(dǎo)頻信號(hào)高于當(dāng)前導(dǎo)頻信號(hào)，則由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將與在其上通過第二層源觸發(fā)信號(hào)接收到導(dǎo)頻信號(hào)的接入路由器相關(guān)的信息發(fā)送給當(dāng)前通信中的接入路由器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括如下步驟，由接入路由器對(duì)從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的第二層源觸發(fā)信號(hào)與包含在第二層源觸發(fā)信號(hào)中的新接入路由器的IP進(jìn)行匹配，利用匹配信號(hào)生成移動(dòng)性報(bào)告信號(hào)，并將該移動(dòng)性報(bào)告信號(hào)發(fā)送給移動(dòng)定位點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括如下步驟，一旦從接入路由器接收到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性報(bào)告信號(hào)，則更新移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)定位點(diǎn)存儲(chǔ)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的虛擬IP區(qū)的轉(zhuǎn)交地址(CoA)，和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位于的接入路由器的地址。
14.一種在分級(jí)移動(dòng)IPv6(HMIPv6)系統(tǒng)中的移動(dòng)定位點(diǎn)中將多個(gè)接入路由器形成虛擬IP區(qū)的方法，該方法包括如下步驟如果從在移動(dòng)定位點(diǎn)下連接的多個(gè)接入路由器中的至少一個(gè)接收到虛擬IP區(qū)請(qǐng)求消息，則發(fā)送用于將接入路由器組合在一個(gè)虛擬IP區(qū)中的虛擬IP區(qū)形成命令至接入路由器；以及如果從形成虛擬IP區(qū)的接入路由器接收到虛擬IP區(qū)釋放請(qǐng)求消息，則發(fā)送虛擬IP區(qū)釋放命令至多個(gè)形成虛擬IP區(qū)的接入路由器。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中用于將多個(gè)接入路由器組合在一個(gè)虛擬IP區(qū)內(nèi)的虛擬IP區(qū)形成命令被傳輸給多個(gè)預(yù)定接入路由器。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中用于將接入路由器組合在一個(gè)虛擬IP區(qū)內(nèi)的虛擬IP區(qū)形成命令是基于虛擬IP區(qū)請(qǐng)求消息動(dòng)態(tài)作出的。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在虛擬IP區(qū)形成命令被從組合成虛擬IP區(qū)的多個(gè)接入路由器的數(shù)據(jù)庫中提取后，被發(fā)送至包括發(fā)送該虛擬IP區(qū)請(qǐng)求消息的接入路由器的接入路由器。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中虛擬IP區(qū)形成命令被發(fā)送給多個(gè)接入路由器，這些接入路由器與發(fā)送虛擬IP區(qū)請(qǐng)求消息的接入路由器相鄰，并被用于形成虛擬IP區(qū)。
19.一種用于在包括移動(dòng)定位點(diǎn)和在移動(dòng)定位點(diǎn)下連接的多個(gè)接入路由器的分級(jí)移動(dòng)Ipv6(HMIPv6)系統(tǒng)中通過一個(gè)接入路由器將多個(gè)接入路由器形成一個(gè)虛擬IP區(qū)的方法，該方法包括如下步驟如果位于接入路由器的區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目以及正在切換的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目超過一個(gè)預(yù)定門限，則向移動(dòng)定位點(diǎn)報(bào)告一個(gè)高過門限狀態(tài)消息；以及通過從移動(dòng)定位點(diǎn)接收到虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器，聯(lián)播包括在虛擬IP區(qū)形成命令中的虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
20.如權(quán)利要19所述的方法，還包括如下步驟如果位于接入路由器的區(qū)域中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目和正在切換的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目小于預(yù)定門限，則在形成虛擬IP區(qū)后通過虛擬網(wǎng)絡(luò)前綴的聯(lián)播，將虛擬IP區(qū)釋放請(qǐng)求消息發(fā)送至移動(dòng)定位點(diǎn)；以及一旦從移動(dòng)定位點(diǎn)接收到虛擬IP區(qū)釋放信號(hào)，則聯(lián)播接入路由器的原始網(wǎng)絡(luò)前綴。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括如下步驟使用包含在從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的移動(dòng)更新信號(hào)中的信息，匹配移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將要移動(dòng)至的目標(biāo)接入路由器；以及將匹配結(jié)果報(bào)告給移動(dòng)定位點(diǎn)。
全文摘要
公開了一種在分級(jí)移動(dòng)IP(HMIP)系統(tǒng)中將接入路由器形成虛擬IP區(qū)的方法。該方法包括如果位于接入路由器區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目以及正在切換的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)超過一個(gè)預(yù)定門限，則通過每個(gè)接入路由器向移動(dòng)定位點(diǎn)報(bào)告一個(gè)高過門限狀態(tài)消息；如果接收到指示高過門限狀態(tài)的狀態(tài)報(bào)告消息，則移動(dòng)定位點(diǎn)向接入路由器發(fā)送一個(gè)虛擬IP區(qū)形成命令以將接入路由器組成一組；接收到虛擬IP區(qū)形成命令的接入路由器聯(lián)播一個(gè)包括在虛擬IP區(qū)形成命令中的相同的虛擬IP區(qū)網(wǎng)絡(luò)前綴以形成組。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1655549SQ20041010218
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者趙成賢, 樸元亨, 尹相普, 李載用, 金泰鉉 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 延世大學(xué)校