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CN100442707C - 实现服务连续性的ip通信网络设备的移动性协议管理装置 - Google Patents

实现服务连续性的ip通信网络设备的移动性协议管理装置 Download PDF

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CN100442707C CNB200510070924XA CN200510070924A CN100442707C CN 100442707 C CN100442707 C CN 100442707C CN B200510070924X A CNB200510070924X A CN B200510070924XA CN 200510070924 A CN200510070924 A CN 200510070924A CN 100442707 C CN100442707 C CN 100442707C
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Abstract

一种用于互联网协议通信网络设备的管理移动性协议的装置，其包括第一管理单元和第二管理单元，所述第一管理单元适于根据涉及IP移动性的当前数据来操作IP移动性协议的核心，所述IP移动性协议的核心被安装在所述设备中，所述第二管理单元基本上等同于并且耦合到所述第一管理单元，并且当假定所述第二管理单元分别处于待命状态、工作状态时，适于假定所述第一管理单元分别处于工作状态、待命状态。所述第一和第二管理单元相互间发送至少一些当前数据，以便所述处于待命状态的单元被所述处于工作状态的单元替换，如果需要，操作所述移动性协议核心。

Description

实现服务连续性的IP通信网络设备的移动性协议管理装置
相关申请的交叉引用
本申请是基于2004年5月17日提出的法国专利申请0450951，在此引入其公开的全部作为参考，并且在美国35 U.S.C.§119之下要求其权利。
技术领域
本发明涉及互联网协议(IP)通信网络，并且尤其地涉及IP网络中的移动性管理。
背景技术
本领域的技术人员知道IP网络可以被认为是IP网络子集(也称为IP子网络)的联合，该IP网络子集通过形成节点的例如接入路由器的接入设备来相互连接。
和IP网络连接的每个通信设备具有原始IP地址(native IP address)(也称为其归属地址(home address))，该地址对应于其通常连接的原始子网络(native subnetwork)(也称为其归属子网络(home subnet))的前缀。因此，当所述设备被连接到其本地子网络时，发送到其的数据包(也称为数据报)通过中继(hop)路由协议的常规中继被直接发送到其原始地址。
许多通信设备除了可以移动到并且连接到其本身的原始子网络外，还能移动到并且连接到远程的或者外部的子网络(也称为外部子网络(foreign subnet))，并且被称为移动节点。这尤其应用于某些移动或蜂窝电话、某些个人数字助手(PDA)和某些便携式计算机(也称为膝上型电脑)。为了提供所述类型的连接，例如通过例如无状态或全状态自动配置机制的常规IPv6机制，移动节点必须具有一个或者多个从所述IP网络获得的称为转交地址(care-of)的补充地址。
在链路注册过程(也称为绑定更新)期间，所述原始地址必须关联于每个补充地址，所述链路注册过程是在所述移动节点和其原始网络的路由器之间进行的，所述路由器构成了所述移动节点的原始代理(也称为其归属代理)。
从一个子网络的移动节点到另一个的改变，或者甚至是从一个IP网络到另一个IP网络的改变，也就是网络间移动性，是通过移动性协议(例如IP移动性协议)来管理的，因此重新配置所述移动节点使其适合远程(子)网络尤其地不必要。所述移动性协议使用所述路由协议提供的结果如同不存在移动性那样转发数据包。为了在本地管理移动性，每个移动节点，正如每个原始代理路由器，和尝试与移动节点连接的可适用的每个呼叫网络节点(也称为对应节点)，必须被配备用于管理所述IP移动性协议的装置。
为了使IP网络在设备部件(IP路由器和/或移动节点和/或呼叫节点)的维护或者硬件或软件故障的情况下能提供服务的连续性，建议至少提供具有冗余的和/或并行的软件和/或硬件容量的IP路由器。也就是说，一些路由器被配备了包含第一和第二移动性协议管理单元的管理装置，所述单元的其中之一在其它单元处于待命状态时处于工作状态。当所述工作管理单元发生问题时，该单元是无效的并且先前处于待命状态的管理单元被激活。
然而，所述改变管理单元的操作需要向最近激活的管理单元传输所有有关IP移动性的数据，这在软件或硬件问题和/或所述过程需要一定时间的情况下不总是可行的，这会导致丢失连接。
发明内容
因此本发明具有这样的目的：改进以上情形，并且特别是在高级别(或高度可用的)移动性的情况下能够提供服务的连续性，特别是在与所述IP网络的当前规范一致的IPv4和IPv6网络中。
为此，本发明建议了用于互联网协议通信网络的移动节点网络设备，所述移动节点网络设备包括含有与移动性相关的数据和状态的IP移动性协议的核心和用于管理所述IP移动性协议的核心的管理装置，所述管理装置包含适于根据涉及IP移动性的数据操作IP移动性协议核心的第一管理单元和基本上等同于并且耦合到所述第一管理单元的第二管理单元，所述IP移动性协议核心被安装在所述设备中，当假定所述第二管理单元分别处于待命状态、工作状态时，适于假定所述第一管理单元分别处于工作状态、待命状态，并且所述第一和第二管理单元适于相互间发送至少一些所述涉及IP移动性的数据，以便在需要的时刻，将处于所述工作状态的管理单元置于所述待命状态，并且将处于所述待命状态的管理单元置于所述工作状态并在所述时刻之前替换曾处于所述工作状态的管理单元，以操作所述IP移动性协议的核心。
本上下文中的表达“协议核心”是指和移动性相关的所有数据和状态。
本发明的管理装置还具有附加的补充特征，分别地或者组合地包括：
-监督单元，其适合观察所述第一和第二管理单元，使得在处于工作状态的管理单元的操作中检测到问题的情况下，将先前处于待命状态的其它管理单元设置为工作状态，
-其第一和第二管理单元适合相互发送所有涉及IP移动性的数据；这样，处于待命状态的管理单元优选地适合请求处于工作状态的管理单元向其发送所有涉及IP移动性的数据，
-其处于工作状态的管理单元适合分析已经修改过的涉及IP移动性的数据的有效性，并且向处于待命状态的管理单元发送有效的被修改的涉及IP移动性的数据，
-所发送的涉及IP移动性的数据包含在这样的组中：其包含初始的和/或更新的IP移动性配置数据、移动性协议核心整体数据结构、来自与移动节点网络设备和所述IP网络的原始子网络相关联的原始代理的表格的数据、与移动节点网络设备和原始子网络相关联的原始代理的链路高速缓存部件的数据和与所述移动节点交换数据包的呼叫节点网络设备的数据、与移动节点网络设备相关联的原始代理的相邻原始代理的高速缓存部件的数据、构成有关所述IP网络的远程子网络的信息的数据，以及代表定时器状态的时间数据。
-其第一和第二管理单元共享基本相同的通信硬件资源。
本发明还建议了用于配备了上述类型的操作装置的IP网络的设备，例如和所述IP网络的原始子网络相关联的原始代理路由器，或者和原始代理路由器相关联的移动节点，或者呼叫节点。
本发明尤其(尽管不只)适于在IPv4网络和IPv6网络中管理移动性，在IETF(互联网工程任务组)的请求评论RFC 2002和RFC 3344中特别定义了所述IPv4网络，下列IETF网站特别定义了所述IPv6网络：http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-ipv6-24.txt和http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-mipv6-ha-ipsec-06.t xt，并且所述IETF工作组定义了IPv6的移动性和IPv4的移动性。
附图说明
读过下面的详细描述，并且参考附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。
图1是IP网络的一部分的例子的图示；
图2是安装在移动节点中的本发明的管理装置的实施例的图示。
具体实施方式
如果必要，附图构成了本发明说明书的一部分，也有助于本发明的定义。
本发明的目的是在互联网协议(IP)通信网络中，尤其是在IPv4和IPv6网络中，在IP移动性的情况下提供服务的连续性。
如图1所示，可以认为IP网络是IP网络DP、DN、D1、D2(也称为IP子网络)的子集的联合。
在本例子中，可以说所述子网络DP构成了所述IP网络的主子网络，其它子网络DN、D1、D2与其相连接。
所述子网络DN构成了至少一个也称为移动节点的主(host)移动通信设备NM的原始子网络(也称为归属子网络)，例如移动或者蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式电脑(也称为膝上型电脑)或者路由器。
在本上下文中，表达“原始子网络”是指移动节点NM通常与之连接的子网络，即具有对应其前缀的原始IP地址(也称为归属地址)的子网络。
每个移动节点NM和其原始子网络DN的接入路由器RAN相关联，所述接入路由器构成其原始代理(也称为归属代理)。因此，所述移动节点NM的原始IP地址通过所述接入路由器RAN被注册。所述接入路由器RAN通常存储与所述移动节点NM相关联的所有位置(和定位)信息，即涉及所述移动节点的移动性数据，并且所述接入路由器是作为数据报的中转站的，当所述接入路由器连接到IP子网络D1或D2时必须向其发送所述数据报，不同于其原始子网络DN(也称为其归属地址)，所述IP子网络D1和D2被称为远程子网络(也称为外部子网络)。
图1也示出了呼叫节点通信设备NA(也称为对应节点)，无论其与所述原始子网络DN还是与远程子网络D1或D2(也称为外部子网络)相连接，所述呼叫节点通信设备代表了和所述原始子网络DN相连接的节点，并向所述移动节点NM传输数据包(也称为数据报)。
如图2所示，为了确保就介绍中所定义的意义而言的移动性，向所述接入路由器RAN、移动节点NM和呼叫节点提供了移动性协议PM，该移动性协议PM例如是IPv4移动性协议和IPv6移动性协议，所述协议使用所述网络的路由协议提供的结果。所述移动性协议PM使得移动节点NM能够通过其远程网络D1、D2连接到所述IP网络。特别地，如图1中虚线所示，所述协议使得移动节点NM连接到例如子网络D1的远程网络，从而例如通过例如无状态或全状态自动配置机制的传统IPv6机制，从所述IP网络获得一个或者多个补充IP地址(也称为转交地址)。所述补充IP地址是单播路由地址。如果所述移动节点NM很可能和具有不同前缀的多个远程子网络D1、D2相连接，则其能获得多个补充IP地址。
当移动节点NM实际上连接到例如子网络D1的远程子网络的其中一个时，其必须建议其原始代理RAN为其注册所述补充IP地址，该地址已经由所述远程子网络D1分配给所述移动节点。所述补充IP地址称为主补充IP地址。原始代理RAN使用所述主补充IP地址向与其关联的移动节点NM发送数据包，呼叫节点NA已经按照所述移动节点的原始IP地址向其发送了所述数据包。
通过链路过程(也称为绑定更新)，所述移动性协议PM使得所述移动节点NM能够向其原始代理RAN提出建议。在一对移动性数据项中，所述链路过程使得原始代理RAN能够将原始IP地址关联于主补充IP地址。因此，向临时连接到远程子网络D1的移动节点NM的原始IP地址所发送的任何包，由其原始代理RAN截取，并通过隧道(tunnel)向所述移动节点NM的主补充IP地址传输，所述主补充地址在被存储的数据项对中与其原始IP地址相关联。
为确保IP移动性情况下的服务的连续性，本发明建议为所述接入路由器RAN、所述移动节点NM以及所述呼叫节点NA配备用于管理所述移动性协议PM的装置D。
更确切地，如图2所示，所述管理装置D包含了基本相同并且相互耦合的第一和第二管理模块MG1和MG2。所述第一和第二管理模块MG1和MG2都能根据涉及移动性的当前数据来操作所述移动性协议PM的核心CP。
在本上下文中，表达“协议核心”是指和移动性相关的所有数据和状态。
所述第一管理模块MG1和第二管理模块MG2能共享基本相同的通信硬件资源，也能使用不同的通信硬件资源。
所述第一管理模块MG1和第二管理模块MG2的实现根据其被安装在原始代理AN、移动节点NM或者呼叫节点NA中而不同。
例如，在原始代理AN的情况下，每个管理模块MG1、MG2首先负责在其本身的原始网络中收集涉及临近原始代理的信息(例如，IPv6协议情况下，相邻的高速缓存(也称为邻近高速缓存))。每个管理模块MG1、MG2也有责任知道在其原始网络DN中能提供所述原始代理功能的所有路由器，并且向与其连接的每个移动节点NM传送所述信息。每个管理模块MG1、MG2也必须管理绑定更新消息的接收和处理。最后，每个管理模块MG1、MG2必须作为所有到达它的包的代理，所述包被发送到与其连接的移动节点NM的原始地址。
所有上述数据被发送给所述工作管理模块，但也必须被发送给所述待命管理模块(见下文)。
在本上下文中，表达“涉及移动性的当前数据”是指IP移动性情况下所使用的数据，即移动性数据、定时器数据、安全性数据和接口配置数据，并且更特别地和更确切地：
-初始的/更新的IP移动性配置数据，例如安全性关联数据，
-整体IP移动性引擎数据结构(global IP mobility engine datastructure)，例如涉及接口的数据，
-归属代理表格单元，即来自与所述移动节点NM和其原始子网络DN相关联的原始代理RAN的表格的数据，
-与所述移动节点NM相关联的原始代理RAN的绑定高速缓存单元的数据，和所述呼叫节点NA的数据，
-与所述移动节点NM相关联的原始代理AN的临近原始代理的相邻高速缓存单元的数据，
-构成外部网络信息的数据，即关于所述IP网络的远程子网络D1、D2的信息，例如补充IP地址，和
-代表定时器状态的时间数据，如绑定更新中继定时器数据。
所述第一管理模块MG1和第二管理模块MG2可以被设置为工作状态或者待命状态。然而，当所述第一和第二管理模块的其中之一处于工作状态时，其它处于待命状态。
在本上下文中，表达“工作状态”是指所述管理模块MG1或MG2接收和发送数据的状态，表达“待命状态”是指所述管理模块MG1或MG2不从外部接收数据并且不能发送数据(甚至没有触发所述定时器)的状态。注意，定义了中间的半工作状态，其中，在该状态中所述管理模块MG1或MG2接收但不能发送数据(然而，其能内部地使用所接收的数据)。换句话说，所述半工作状态是没有输出传输的工作状态。因此这里认为所述半工作状态是待命状态关于输出传输的变形。
所述管理装置D优选地包含与所述第一管理模块MG1和第二管理模块MG2耦合的监督模块MS，用来观察所述管理模块的操作并且特别是处于工作状态的模块的操作。因此，在检测到处于工作状态的管理模块MG1(或MG2)中的操作、软件和/或硬件的问题的情况下，所述监督模块MS将所述管理模块MG1(或MG2)置于待命状态，并将之前处于待命状态的其它管理装置MG2(或MG1)置于工作状态。
需要特别注意的是，所检测的问题不必须涉及所述工作管理模块，还可以涉及所述工作管理模块所使用的通信硬件资源。问题同样可以涉及所述待命管理模块。在后面的情况中，所述监督模块MS可以决定终止正在进行的过程以开始另一个过程。
只要管理模块MG1(或MG2)从待命状态改变为工作状态，就立刻由其它管理模块MG2(或MG1)替换，从而使所述移动性协议PM的核心CP能够连续地操作(即继续当前过程)，由此确保了所需要的服务的连续性。注意，先前处于工作状态的管理模块不能机械地(apparatusatically)改变为待命状态。事实上，就当前过程而言该模块不再存在，所述当前过程从此刻起由其它管理模块(其就当前过程而言处于待命状态)来管理。
根据本发明，这是因为所述第一管理模块MG1和第二管理模块MG2适合相互发送至少一些上述当前数据。
可以设想两个或者更多当前数据传输模式。
在第一模式中，机械地(apparatusatically)基于处于工作状态的管理模块的发起，或者基于处于待命状态管理模块的请求，所述处于工作状态的管理模块向所述处于待命状态的管理模块发送所有上述当前数据，。
在第二模式中，一旦处于工作状态的管理模块向处于待命状态的管理模块发送了所有上述当前数据，之后其仅仅发送修改过的当前数据。
所述(所有当前数据的)第一发送可以基于处于工作状态的管理模块的发起来进行，或者优选地，基于处于待命状态的管理模块的请求来进行。当所述处于待命状态的管理模块收到所有当前数据时，该模块在接收到状态改变的指令之前中断其通信资源的建立，所述指令例如来自所述监督模块MS。
(仅被修改的当前数据的)随后部分的传输可以基于处于待命状态的管理模块的请求来进行，并且优选地，机械地(apparatusatically)基于处于工作状态的管理模块的发起来进行。
优选地，所述处于工作状态的管理模块在将所述当前数据发送到处于待命状态的管理模块之前，分析修改过的当前数据的有效性，以便所述处于待命状态的管理模块一直具有有效的当前数据，如果该模块接收到例如来自所述监督模块MS的状态改变的指令，则这对确保服务的连续性尤其有益。所述类型的部分传输确保了处于待命状态的管理模块的递增式更新。
如果告知处于工作状态的管理模块其它管理模块处于待命状态，则优选地通过向该工作管理模块发送所有涉及移动性的当前数据来将其同步，之后通过向其它处于待命状态的管理模块发送其全部或者部分当前数据，所述工作模块继续以传统的方式操作。
这就获得了在高级别IP移动性情况下的服务的连续性，因此这符合所述IP网络的当前规范。
本发明的所述管理装置D，并且特别是其管理模块MG1、MG2和其监督模块MS，可以通过电子电路、软件(或数据处理)模块、或者电路和软件的组合来实现。
本发明不限于以上仅通过例子的方式所描述的管理装置、移动节点、呼叫节点和接入路由器的实施例，并且包括本领域的技术人员可以设想的、在下面的权利要求范围内的所有变化。

Claims (10)

1.一种用于互联网协议通信网络的移动节点网络设备，所述移动节点网络设备包括含有与移动性相关的数据和状态的IP移动性协议的核心和用于管理所述IP移动性协议的核心的管理装置，所述管理装置包含第一管理单元和第二管理单元，所述第一管理单元适于根据涉及IP移动性的数据操作所述IP移动性协议的核心，所述IP移动性协议的核心被安装在所述移动节点网络设备中，并且所述第二管理单元基本上等同于并且耦合到所述第一管理单元，当假定所述第二管理单元分别处于待命状态、工作状态时，适于假定所述第一管理单元分别处于工作状态、待命状态，并且所述第一和第二管理单元适合相互间发送至少一些所述涉及IP移动性的数据，以便在需要的时刻，将处于所述工作状态的管理单元置于所述待命状态，并且将处于所述待命状态的管理单元置于所述工作状态并在所述时刻之前替换曾处于所述工作状态的管理单元，以操作所述IP移动性协议的核心。
2.根据权利要求1的移动节点网络设备，其包含监督单元，该监督单元适于观察所述第一和第二管理单元，从而在检测到所述处于工作状态的管理单元的操作问题的情况下，将先前被置于待命状态的其它管理单元置于工作状态。
3.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，所述第一和第二管理单元适于相互间发送所有所述涉及IP移动性的数据。
4.根据权利要求3的移动节点网络设备，其中，处于所述待命状态的所述管理单元适于向处于所述工作状态的管理单元请求向其发送所有所述涉及IP移动性的数据。
5.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，处于所述工作状态的所述管理单元适于分析修改过的涉及IP移动性的数据的有效性，并向处于所述待命状态的所述管理单元发送有效的被修改的涉及IP移动性的数据。
6.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，被发送的所述涉及IP移动性的数据包含在一个组中，所述组包括：初始的和/或更新的IP移动性配置数据、所述IP移动性协议的核心的整体数据结构、来自与所述移动节点网络设备和所述IP网络的原始子网络相关联的原始代理的表格的数据、与所述移动节点网络设备和原始子网络相关联的所述原始代理的绑定高速缓存部件的数据和与所述移动节点网络设备交换数据包的呼叫节点网络设备的数据、与所述移动节点网络设备相关联的原始代理的相邻原始代理的高速缓存部件的数据、构成有关所述IP网络的远程子网络的信息的数据和代表定时器状态的时间数据。
7.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，所述第一和第二管理单元共享相同的通信硬件资源。
8.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，所述第一和第二管理单元使用不同的通信硬件资源。
9.根据权利要求1的移动节点网络设备，其中，所述IP移动性协议适合于IPv6网络。
10.根据权利要求1的移动节点网络设备，其是从一个组中选出的，所述组包含移动电话、个人数字助理和便携式电脑。
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