CN101129023A

CN101129023A - 分组数据传输

Info

Publication number: CN101129023A
Application number: CNA2006800030693A
Authority: CN
Inventors: 米格尔·卡塔利娜; 戴维·加雷克; 郑杭勇; 埃里克·梅林
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2008-02-20
Also published as: EP1854247A4; KR100929546B1; US20080089251A1; GB2423439B; WO2006088661A1; KR20070103510A; EP1854247A1; GB0503309D0; GB2423439A

Abstract

一种方法和一种系统，用于在分组数据网络中，例如在IP网络中，在单向链路(12)上向移动节点(4)发射数据，包括：从移动节点(4)处的双向接口的协议地址(例如IP地址)，向归属代理(6)发送消息，该消息包括移动节点(4)处单向接口的协议地址，其中双向接口的协议地址不同于单向接口的协议地址；归属代理(6)通过将单向接口的协议地址用作转交地址，向移动节点(4)发射数据；并且经由单向链路(12)，向移动节点(4)的单向接口传递所发射的数据。具有附加到注册的扩展的形式的消息中，可以包含单向接口的协议地址。

Description

分组数据传输

技术领域

本发明涉及在分组数据网络(诸如互联网协议(IP)网络)的链路上向移动节点路由数据分组。

背景技术

互联网协议(IP)是一种沿用已久的用于在分组数据网络上(例如在互联网上)路由数据分组的协议。IP的具体版本的示例是IP版本4(IPv4)和IP版本6(IPv6)。

用于根据IP支持移动节点的协议被称为移动IP，所述移动节点例如是诸如移动电话、具有无线连接功能的便携式计算机等的移动设备，所述移动IP特别是基于IPv4的移动IPv4和基于IPv6的移动IPv6。

IP和移动IP协议由互联网工程任务组(IETF)标准化。移动IPv4的细节可以在IETF的规范RFC 3344“IP Mobility Support for IPv4”中找到。在David W.Johnson和Charles Perkins的Mobility Support inIPv6，Internet Draft，2000中描述了移动IPv6。在IETF规范RFC 2460，1998中可以找到关于IPv6的进一步的信息。

移动节点可以改变位置，例如，从附连到一个网络或子网络变为附连到其他网络或子网络，而不改变其IP地址。尽管处于不同的位置，但是移动节点继续使用其恒定的IP地址同其他的网络节点通信。宽泛地说，这是通过如下方式实现的。移动节点同归属网络上的归属代理相关联，在归属区网络中向移动节点提供长期的IP地址。当移动节点漫游时，即，例如离开其归属网络时，由该移动节点临时位于的网络处的外区代理向该移动节点提供路由服务。外区代理将由移动节点的归属代理隧道传送的数据报拆封，并且将该数据报传递到移动节点。对于由移动节点发送的数据报，外区代理可以用作注册移动节点的缺省路由器。当离开其归属网络时，转交地址与移动节点相关联，并且反映移动节点的当前附连点。

传统上，IP和移动IP假设节点之间的链路(即此处关注的至移动节点的链路)是双向的，即，直接连接的节点可以在相同的网络链路上在两个方向中相互通信。

然而，根据IP的单向链路的使用正在变得更加普遍，例如，诸如卫星链路或数字视频广播传输(DVB-T)数据链路的单向链路。在移动节点漫游时，即未连接到归属位置时，根据IP的可用于适应单向链路的解决方案通常不适用于根据移动IP的至移动节点的单向链路。

一起使用移动节点和单向链路的下述方案已被公开。

IETF的单向链路路由(UDLR)工作组发布了一种机制和一组协议，其基于移动节点处可用的“交互信道”，允许在单向链路上仿真双向连接性。该机制包括：在交互信道上，使用链路层隧道从移动节点单向链路向其归属网络隧道传送分组。使用UDLR中指明的动态隧道配置协议，动态地建立和保持隧道。然而，该UDLR方案需要建立复杂的机制，并且在使用时需要大量的专门处理。例如，同时使用两个隧道就需要重复地封装和“拆封”(detunneling)，并且需要经由长的低效路径的路由。而且，由于使用隧道传送报头，存在大量的开销。而且，该方法不能同网络地址转换(NAT)一起使用，该网络地址转换器是修改分组的源IP地址的日益使用的安全特征；这是因为，根据UDLR方案，如果移动节点在NAT后面，则该移动节点是不可达到的。

WO 03/047183公开了一种同IPv6一起使用的方案，其对于双向链路使用主转交地址(primary care-of-address)，并且对于单向链路使用辅转交地址(secondary care-of-address)；该方案基于标准的移动IPv6“绑定更新/绑定肯定”机制。然而，由于归属代理通常仅须存储和使用移动节点的一个转交地址，因此这需要显著地改变归属代理的操作。

WO 01/76286公开了另一种同IPv6一起使用的方案，其使用主转交地址和配置转交地址(collocated care-of-address)，一个用于双向链路，一个用于单向链路。然而，再一次地，由于归属代理通常仅须存储和使用移动节点的一个转交地址，因此这需要显著地改变归属代理的操作。

WO 01/72076公开了一种同IPv4一起使用的方案。对于移动IPv4的实现方案未作这样的修改。相反地，添加新的软件实体，其配置在归属代理、外区代理和移动节点上。该软件实体处理切换，包括至少一个单向链路。因此需要显著地改变归属代理、外区代理、移动节点的操作，以及系统的整体操作。

发明内容

本发明提供了使单向链路适应移动节点的新的方法，而且这些方法趋于避免或减轻上文提及的已知方法的缺点。

在第一方面，本发明提供了一种用于在分组数据网络中在单向链路上向移动节点发射数据的方法，该方法包括：从移动节点处双向接口的协议地址向移动节点的归属代理发送消息，该消息包括联接到单向链路的移动节点处的单向接口的协议地址，其中双向接口的协议地址不同于单向接口的协议地址；归属代理通过将单向接口的协议地址用作转交地址，向移动节点发射数据；以及，经由单向链路，向移动节点的单向接口传递所发射的数据。

在另一方面，本发明提供了一种在分组数据网络中操作移动节点的方法，该方法包括：从移动节点处双向接口的协议地址向移动节点的归属代理发送消息，该消息包括联接到单向链路的移动节点处的单向接口的协议地址，其中双向接口的协议地址不同于单向接口的协议地址。

在另一方面，本发明提供了一种存储处理器可实现的指令的存储介质，该指令用于控制处理器执行上文提及的方面的方法。

在另一方面，本发明提供了一种用于在分组数据网络中在单向链路上发射数据的系统，包括：移动节点和归属代理；该移动节点被配置为，从移动节点处双向接口的协议地址向归属代理发送消息，该消息包括联接到单向链路的移动节点处的单向接口的协议地址，其中双向接口的协议地址不同于单向接口的协议地址；并且该归属代理被配置为，通过将单向接口的协议地址用作转交地址，向移动节点发射数据。

在另一方面，本发明提供了一种用于分组数据网络的移动节点；其中该移动节点被配置为，从移动节点处双向接口的协议地址向归属代理发送消息，该消息包括联接到单向链路的移动节点处的单向接口的协议地址，其中双向接口的协议地址不同于单向接口的协议地址。

在另一方面，从不同的双向转交地址(或者其他的委托地址)向归属代理发送消息，该消息通知单向链路转交地址(或者其他的委托地址)。

在每个上文的方面，该消息可以包括单向接口的协议地址，其具有附加到遵从该协议的注册请求的扩展的形式。

在每个上文的方面，分组数据网络可以是移动IP网络，特别地是移动IPv4或移动IPv6，并且协议地址可以是IP地址。

附图简述

现将通过参考附图，仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1是用于操作移动IP的网络架构1的示意性说明，本发明的实施例可以应用到该网络结构1；

图2是示出了由在单向链路上实现使用移动IP的过程所利用的过程步骤的流程图；并且

图3是示出了由在单向链路上实现使用移动IP的的另一过程所利用的过程步骤的流程图。

具体实施方式

图1是用于操作移动IP的网络架构1的示意性说明，本发明的实施例可以应用到该网络结构1。在该示例中，该网络架构根据移动IPv4操作，但是在其他的示例中，可以根据移动IPv6操作，并且事实上可以使用任何其他适当的协议。

网络架构1包括经由互联网2连接的许多个元件。该元件是移动节点4、归属代理6、外区代理(未示出)、单向馈送装置8以及通讯节点10。存在从单向馈送装置8到移动节点4的单向链路12。存在来自移动节点4和通向移动节点4的双向链路。

通常，移动节点4是可以改变位置的主机或路由器，例如，从附连到一个网络或子网络变为附连到其他网络或子网络，而不改变其IP地址。该移动节点具有仅供接收的单向接口(在其他实施例中，该移动节点可以具有多个仅供接收的接口)和双向网络接口(在其他实施例中，该移动节点可以具有多个仅供接收的接口)。

仅供接收的接口能够接收“移动IP代理通告”，并且因此其可以获取外区代理转交地址。然而，“移动IP注册请求”不能通过仅供接收的接口发送，而且数据分组也不能通过仅供接收的接口传输。

在该实施例中，移动节点4是第三代移动电话，其具有用于在互联网上通信的IP功能以及其他相关功能，例如，在该实施例中，具有用于接收和显示数字视频广播(DV)传输的功能。然而，应当认识到，在其他的实施例中，移动节点4可以是任何其他的适当的主机或路由器设备，例如具有内建或添加的无线通信功能的便携式计算机。

移动节点4在其归属网络上具有长期IP地址，该长期IP地址被称为归属地址。通常，在移动IP中，当移动节点4离开其归属网络时，转交地址与移动节点4相关联。该转交地址反映了移动节点4的当前附连点。

归属代理6是移动节点4的归属网络上的路由器。当移动节点4离开其归属网络时，归属代理隧道传送数据报，用于传递到移动节点4。为了能够实现该操作，归属代理6保存移动节点4的当前位置信息。通常说来，在移动IP中，该当前位置信息是基于转交地址。

外区代理(未示出)是移动节点4访问的网络上的路由器。当移动节点4注册到由外区代理服务的网络时，外区代理向移动节点4提供路由服务。归属代理向外区代理隧道传送数据报。外区代理拆封该数据报，并且将该数据报传递到移动节点4。

单向馈送装置8在单向链路12上向移动节点4的仅供接收的接口发射数据分组。单向馈送装置8可以作为IP路由器或者桥操作。

在该示例中，通讯节点10是与移动节点通信的节点，例如，其是向移动节点4发送数字视频流传输的网络设备。

图2是示出了根据该实施例的示出了由在单向链路12上实现使用移动IP的过程所利用的过程步骤的流程图。(在该实施例中，未实施网络地址转换(NAT)穿越。)

在步骤s2中，移动节点4获得单向接口处的IP地址并且配置该IP地址，即，与单向馈送装置8相同的单向链路12上的外区代理的IP地址。移动节点4可以通过与移动IPv4兼容的(或者在其他的实施例中，与例如移动IPv6兼容的)任何适当的手段获得该IP地址。在该移动IPv4示例中，可根据由外区代理提供的“代理通告”确定该地址，该外区代理位于与单向馈送装置8相同的链路中。(在移动IPv6的情况中，可以使用无状态(stateless)自动配置：单向链路12前面的路由器发送路由器通告，由单向馈送装置8在单向链路12上发射该路由器通告。移动节点4接收该通告，并且使用通告的网络前缀及其自身的接口标识符来配置IP地址。)可替换地，可以使用获得IP地址的任何其他的适当方法，例如其他的外部机制，例如，诸如动态主机配置协议(DHCP)的外部机制。

然后将获得的单向接口处的IP地址用作主转交地址；即，在步骤s4中，移动节点4向归属代理6发送“移动IPv4注册请求”(在移动IPv6的实施例中，作为替换，发送“绑定更新”)，其中将获得的单向接口处的IP地址用作主转交地址。在双向链路14上自移动节点4的双向网络接口发送“注册请求”(在IPv6中是“绑定更新”)(在下文中称为“注册请求”/“绑定更新”)。因此，应当注意，在步骤s4中，相比于提供给归属代理6的由归属代理6用作移动节点4转交地址的IP地址(即单向接口的IP地址)，自不同的IP地址(即双向接口的IP地址)发送“注册请求”/“绑定更新”；(在该实施例中，还应当注意，“注册请求”/“绑定更新”的源地址不同于“注册请求”/“绑定更新”中使用的地址)。

在接收到“注册请求”/“绑定更新”之后，在步骤s6中，归属代理6向双向接口，即向“注册请求”/“绑定更新”的源地址，发送“注册应答”/“绑定肯定”。

在步骤s8中，移动节点4自双向网络接口发送数据。特别地，从移动节点4发送到通讯节点10的数据分组被封装在通向归属代理6的隧道中。步骤s8是可选的，如果不存在待发送的数据，则该步骤不需要发生。

在步骤s10中，归属代理将数据分组拆封，并且将它们转发到它们的最终目标，例如通讯节点10。

在步骤s12中，发送到移动节点4的数据分组由归属代理6截取，并且随后被隧道传送到单向转交地址，这是因为，这是由归属代理6保存的移动节点4的转交地址。在该示例中，数据分组是被设定为从通讯节点10到移动节点4的数字视频流传输分组。

在步骤s14中，外区代理接收该分组，解封该分组，并且随后将该分组转发到单向馈送装置8。

在步骤s16中，单向馈送装置8在单向链路12上将数据分组发射到移动节点4。

(应当注意，依赖于每个方向中正在发送的数据，s8和s12可以以相反的顺序发生，或者以重叠的方式发生，但是以简化的形式描述为具有上文的顺序，有利于以流程图的形式呈现该过程。)

因此，上文描述的过程允许移动节点4在单向链路12上接收移动IP数据，并且进一步允许移动节点将双向链路14用作返回路径。

相比于传统的移动IP过程，这是在不需要任何额外的隧道传送的情况下实现的。

而且，该过程(具有适当的变化)可以应用于移动IPv4和移动IPv6。

而且，移动节点4可以从一个单向链路漫游到另一单向链路。

而且，移动节点4可以执行单向接口和双向接口之间的垂直切换，即使双向接口是返回路径。

如果移动节点4具有多个双向接口，则其中任何双向接口可用于单向接口的返回路径。还可以转接返回路径接口。

现将通过参考图3描述另一实施例。图3是示出了由另一实施例利用的过程步骤的流程图，该实施例提供了用于实现如下操作的可替换的过程，即，相比于提供给归属代理6的由归属代理6用作移动节点4转交地址的IP地址，自不同的IP地址发送“注册请求”(移动IPv4)/“绑定更新”(移动IPv6)。因此，在实现下面的实施例时，源于上文所述的第一实施例的实现方案的优点同样将出现。而且，下面的实施例具有另外的特别优点，即其甚至可以通过移动IP NAT穿越标准实现，即，当移动节点4在NAT后面时。

在步骤s22中，移动节点4获得单向接口处的IP地址并且配置该IP地址，即，与单向馈送装置8相同的单向链路12上的外区代理的IP地址。移动节点4可以通过与移动IPv4兼容的(或者在其他的实施例中，与例如移动IPv6兼容的)任何适当的手段获得该IP地址。在该移动IPv4示例中，可根据由外区代理提供的“代理通告”确定该地址，该外区代理位于与单向馈送装置8相同的链路中。(在移动IPv6的情况中，可以使用无状态自动配置：单向链路12前面的路由器发送路由器通告，由单向馈送装置8在单向链路12上发射该路由器通告。移动节点4接收该通告，并且使用通告的网络前缀及其自身的接口标识符来配置IP地址。)可替换地，可以使用获得IP地址的任何其他的适当方法，例如其他的外部机制，例如，诸如动态主机配置协议(DHCP)的外部机制。

在步骤s24中，移动节点4以传统的方式配置其双向接口上的IP地址。配置的地址(例如，经由DHCP或无状态自动配置获得)或外区代理地址可用于双向接口。如果移动节点4具有多个双向接口，则其可选地可以配置多个IP地址。

如果移动节点4具有多个单向接口或者多个双向接口，则移动节点4选择其希望使用的单向接口以及将用作返回路径的双向接口。然后，在步骤s26中，移动节点4通过双向接口，向归属代理6发送“移动IPv4注册请求”(在移动IPv6的实施例中，作为替换，这是“绑定更新”)，其中将双向接口的IP地址用作该消息的源地址。“注册请求”(在IPv6中是“绑定更新”)(在下文中称为“注册请求”/“绑定更新”)包含如下细节：

(a)“注册请求”/“绑定更新”中的主转交地址被设定为双向接口的地址；和

(b)专用扩展，其传统上可被称为“单向转交地址扩展”，除了NAT穿越标准中定义的“UDP隧道请求”扩展之外，该“单向转交地址扩展”也附加到“注册请求”/“绑定更新”(即，在该实施例中，由此适应了NAT，但是如果不需要适应NAT，则相应的可以在不使用UDP隧道请求扩展的情况下，使用该实施例的剩余部分)。“单向转交地址”扩展包含单向接口的转交地址。

在归属代理6接收到包含“单向转交地址”扩展的“注册请求”/“绑定更新”之后，在步骤s28中，归属代理6创建移动性绑定。该移动性绑定包含：

(a)返回路径转交地址，即，移动节点中的双向接口的IP地址一这是“注册请求”/“绑定更新”的源地址；和

(b)单向转交地址，即，与单向馈送装置8相同的链路上的外区代理的IP地址。这是“注册请求”/“绑定更新”的“单向转交地址”扩展中指明的地址。

在步骤s30中，归属代理6向双向接口，即向“注册请求”/“绑定更新”的源地址，发送“注册应答/绑定肯定”。

在步骤s32中，移动节点4自双向网络接口发送数据。特别地，从移动节点4发送到通讯节点10的数据分组被封装在通向归属代理6的隧道中。步骤s32是可选的，如果不存在待发送的数据，则该步骤不需要发生。

在步骤s34中，归属代理将该数据分组拆封，并且将它们转发到它们的最终目的地，例如通讯节点10。

在步骤s36中，发送到移动节点4的数据分组由归属代理6截取，并且随后被隧道传送到单向转交地址，这是因为，这是由归属代理6保存的移动节点4的转交地址。在该示例中，数据分组是被设定为从通讯节点10到移动节点4的数字视频流传输分组。

在步骤s38中，外区代理接收该分组，解封该分组，并且随后将该分组转发到单向馈送装置8。

在步骤s40中，单向馈送装置8在单向链路12上将数据分组发射到移动节点4。

(应当注意，依赖于每个方向中正在发送的数据，s32和s36可以以相反的顺序发生，或者以重叠的方式发生，但是以简化的形式描述为具有上文的顺序，有利于以流程图的形式呈现该过程。)

应当认识到，如果移动节点4在NAT后面，则在归属区代理6使用单向链路12时，归属代理6保持移动节点4的两个隧道而非一个隧道。一个隧道用于向移动节点4发送数据，而另一个隧道用于自其接收数据。

而且，应当认识到，如上文参考图2描述的第一实施例的情况，相比于提供给归属代理6的由归属代理6用作移动节点4转交地址的IP地址(即单向接口的IP地址)，自不同的IP地址(即双向接口的IP地址)发送“注册请求”/“绑定更新”。

上文的实施例应用于包括互联网的网络配置中，但是本发明可以应用于任何适当的分组交换网络，例如内联网。

而且，尽管针对移动IPv4和移动IPv6描述了实施例，但是本发明可以应用于其他的IP版本。本发明还可以应用于其他的分组交换协议，这些协议以允许从不同的双向转交地址(或者其他的委托地址)向归属代理发送通知单向链路转交地址(或者其他的委托地址)的消息的方式，支持移动性。例如，在上文的实施例中，发送到归属代理的向归属代理通知用于单向链路的单向转交地址的消息，在移动IPv4的情况中是“注册请求”，而在移动IPv6的情况中是“绑定更新”。然而，在应用于不同于IP的分组交换协议的实施例中，其他的适当类型的消息将用于该目的。

上文的实施例可以通过配置或调整任何适当的装置而实现，例如传统的移动节点，诸如移动电话和便携式计算机，以及(在需要时)提供传统的归属代理的传统的设备和软件。可替换地，或者此外，所描述的过程可以通过处理器可实现的指令实现，该指令由处理器实现并且/或者存储在适当的存储介质上，诸如计算机存储器、硬盘、软盘、ROM、PROM等。

Claims

1.一种用于在分组数据网络中在单向链路上向移动节点发射数据的方法，所述方法包括：

从所述移动节点处双向接口的协议地址向所述移动节点的归属代理发送消息，所述消息包括联接到所述单向链路的所述移动节点处的单向接口的协议地址，其中所述双向接口的所述协议地址不同于所述单向接口的所述协议地址；

所述归属代理通过将所述单向接口的所述协议地址用作转交地址，向所述移动节点发射数据；以及

经由所述单向链路，向所述移动节点的所述单向接口传递所发射的数据。

2.一种在分组数据网络中操作移动节点的方法，所述方法包括：从所述移动节点处双向接口的协议地址，向所述移动节点的归属代理发送消息，所述消息包括联接到所述单向链路的所述移动节点处的单向接口的协议地址，其中所述双向接口的所述协议地址不同于所述单向接口的所述协议地址。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述消息包括所述单向接口的所述协议地址，该协议地址具有附加到遵从所述协议的注册请求的扩展的形式。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述分组数据网络是移动IP网络，并且所述协议地址是IP地址。

5.一种存储处理器可实现的指令的存储介质，该指令用于控制处理器执行权利要求1～4中的任何权利要求所述的方法。

6.一种用于在分组数据网络中在单向链路上发射数据的系统，包括：

移动节点和归属代理；

所述移动节点被配置为，从所述移动节点处双向接口的协议地址向所述归属代理发送消息，所述消息包括联接到所述单向链路的所述移动节点处的单向接口的协议地址，其中所述双向接口的所述协议地址不同于所述单向接口的所述协议地址；以及

所述归属代理被配置为，通过将所述单向接口的所述协议地址用作转交地址，向所述移动节点发射数据。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述消息包括所述单向接口的所述协议地址，该协议地址具有附加到遵从所述协议的注册请求的扩展的形式。

8.如权利要求6或7所述的系统，其中所述分组数据网络是移动IP网络，并且所述协议地址是IP地址。

9.一种用于分组数据网络的移动节点；

其中所述移动节点被配置为，从所述移动节点处双向接口的协议地址向归属代理发送消息，所述消息包括联接到所述单向链路的所述移动节点处的单向接口的协议地址，其中所述双向接口的所述协议地址不同于所述单向接口的所述协议地址。

10.如权利要求9所述的移动节点，其中所述消息包括所述单向接口的所述协议地址，该协议地址具有附加到遵从所述协议的注册请求的扩展的形式。

11.如权利要求9或10所述的移动节点，其中所述分组数据网络是移动IP网络，并且所述协议地址是IP地址。