CN102047704B

CN102047704B - 用于多级网络的网络移动性

Info

Publication number: CN102047704B
Application number: CN200880129571.8A
Authority: CN
Inventors: C·格尔克; F·皮特曼; U·托塞夫; A·尤杜加马
Original assignee: Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: CN102047704A; EP2292030A1; EP2292030B1; US8762500B2; US20110093571A1; WO2009143894A1

Abstract

公开用于可在多级网络中操作的网络元件的地址分配的措施，其包括：检索所述多级网络的网络前缀和网络前缀信息，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数中的至少一个；基于检索的所述网络前缀和网络前缀信息依据所述多级网络的拓扑来产生第一地址；以及给所述网络元件的出口接口分配产生的所述地址。

Description

用于多级网络的网络移动性

技术领域

本发明大体上涉及用于多级(multi-level)网络的网络移动性。具体而言，本发明的实施例涉及分组交换嵌套网络环境中的网络移动性的供应。

背景技术

这节旨在提供在权利要求书中叙述的本发明的背景或上下文。本文的说明书可以包括可能被追求的概念，但是不一定是先前已被构思或追求的概念。因此，除非文中另外指出，否则在本节中描述的不是本申请中的说明书和权利要求书的现有技术并且不因为包含在本节中而被承认为现有技术。

一般地，本说明书涉及网络和/或通信系统内的元件的移动性、以及通信系统内的网络的移动性。就这一点而言，仅举例来说，在下文中将参考基于网际协议(IP)方案的网络环境，因为IP是被当前认为当今以及将来通信系统的最流行技术，然而不限于IP的使用。

移动IP在其当前指定的版本MIPv6中允许IPv6节点在其改变其位置以及可能改变其连接到的链路时根据ISO/OSI层模型在网络层上维持其现有连接。每当节点改变其链路时，其必须得到新的拓扑正确的IPv6地址以与诸如因特网之类的分组数据网络(PDN)保持连接。但是节点的IP地址一经变化，用先前IP地址发起的所有连接就将笨拙地终止，并且该节点用该先前IP地址将是不可到达的。然而，在移动IPv6的帮助下，节点可以在其正在改变其位置和IP地址时维持其现有连接。移动IPv6通过给节点分配特定IPv6地址而实现此，该特定IPv6地址用来发起与该移动节点的所有通信并且移动节点通过该特定IPv6地址总是可到达的。移动IPv6实际上通过在网络维持地址而在传输层提供生存性。

根据当前使用的术语，在下文中将使用以下术语。

-移动节点(MN)是因特网连接的设备，其到因特网(或任何其他PDN)的附连位置和点可以被频繁地改变。节点的移动性可能是拓扑内的变化或物理移动的结果。

-通信节点(correspondent node，CN)是移动节点正与其通信的对等节点。该通信节点可以是移动的或静止的。

-本地地址(home address，HoA)是给予移动节点的相对永久的IP地址。不管移动节点位于何处，本地地址都保持不变。

-本地代理是移动节点本地网络上的、维持关于如在转交地址中识别的设备当前位置的信息的路由器。

-本地网络是移动设备具有其永久IP地址(本地地址)的地方。

-外地网络(foreign network)是除了本地网络之外的移动设备可以连接到的任何网络。

-转交地址(care-of-address，CoA)是当设备正从除了其本地网络之外的某个地方进行连接时实现消息传递的移动节点的暂时IP地址。

-绑定是移动节点的本地地址与该移动节点的转交地址的关联以及该关联的剩余使用期限。

-绑定缓存(binding cache)是在本地代理和在通信节点维持的且由其正在通信的移动节点的绑定信息组成的数据库。

-绑定更新列表是关于移动节点向其本地代理和通信节点发送的所有绑定的数据库(被维持在移动节点)。该数据库帮助移动节点跟踪所有绑定的使用期限以便它们可以在它们过期之前得到刷新。

图1示出根据当前移动IP标准的基本网络拓扑。

指定移动IPv6的两种操作模式。在第一模式中，移动节点和通信节点之间的所有通信经由本地代理进行。这种操作模式被称作双向隧道传送(tunneling)。与此相比，在称作路由优化的第二操作模式中，在移动节点和通信节点之间不用本地代理的干预来实施通信。这两种操作模式被视为对本说明书的读者是已知的，并且在这里不将进行详细描述。

在双向隧道传送中，已知的是：由于隧道传送机制，IP分组的源和目的地IP地址保持完整并且传输层连接仍然可以被维持。每当移动节点进行运动时，其可以通过绑定更新消息来注册其新的转交地址并因此没有任何问题就可以维持其现有连接。此外，不论移动节点到因特网或任何其他分组数据网络的实际附连点如何，移动节点通过其本地地址总是可到达的。

而且，通过本地代理经由双向隧道传送来路由分组将增加移动节点和通信节点之间的通信的附加延迟被视为是已知的。双向隧道传送的另一个缺点是在网络中引入单点故障。双向隧道传送的再一个弱点是其需求比对于移动节点和通信节点之间的直接通信而实际需要的更大的带宽。

因而，尽管不可能使本地代理完全退出现场，但是优选的是避免本地代理的干预，即使用路由优化。如果本地代理向通信节点通知移动节点的当前转交地址，则移动节点和通信节点之间的直接通信是可能的。一旦通信节点和移动节点对于彼此是可到达的，它们就可以不用本地代理的参与而开始直接通信。建立直接通信的过程被称作返回可路由过程(RRP)。

当今基于IP的应用在便携式设备中的广泛使用意味着基于IP的设备的整个网络的移动性而不是仅一个节点的移动性的高需求。出于该目的，移动IP已被扩展以提供名为NEMO(网络移动性)的基本网络移动性支持。NEMO使得移动网络中的所有设备即使在网络改变其到那里的附连点时也不间断地访问分组数据网络(诸如因特网)成为可能。类似于移动IP中的单一移动节点，移动网络中的所有设备在NEMO的帮助下不知道它们网络的移动性。

尽管也可能的是在不使用NEMO的情况下即通过在网络的所有基于IP的设备上实现移动IP来获得网络的移动性，但是这会在每个设备将必须执行移动IP功能时产生过多开销。NEMO实际上把移动功能从移动节点移动到移动路由器，以便移动路由器可以改变其例如到因特网的附连点，因特网对于其移动网络中的所有连接设备是透明的。

根据当前使用的术语，在下文中将使用以下术语。

-移动路由器(MR)是可以在不打断其附连设备的较高层连接的情况下改变其例如到因特网的附连点的路由器。

-接入路由器(AR)是给移动路由器提供PDN接入的路由器。移动路由器通常通过无线链路而连接到接入路由器并因此变成由该接入路由器支持的网络的一部分。移动路由器的所有输入和输出业务(traffic)通过接入路由器进行路由。

-移动性代理(MA)是可以执行移动性功能的任何IP设备。其包括移动节点以及本地代理。

-移动网络节点(MNN)是在永久基础上或作为访问者而附连到移动网络的任何IP设备。移动网络节点将不知道网络移动性。

如当前指定的NEMO与移动IP颇为类似地工作。

记住，在移动IP中移动节点可以改变其到因特网的附连点以使其现有较高层连接保持存活。这是通过向本地代理发送通知其移动节点的当前位置(转交地址)的绑定更新消息而获得的。一旦该绑定完成，本地代理就拦截并经由隧道转发目的地为移动节点的所有业务到移动节点的转交地址，而相反业务遵循相同的路径但是在相对的方向上。

NEMO基本上是移动IP的扩展，使得整个网络能够是移动的以便其可以在任何时候改变其例如到因特网的附连点。换言之，NEMO允许移动路由器在执行移动性功能方面接管移动节点的作用。被称为移动网络节点的连接到该移动网络的所有节点将既不知道网络移动性，也不要求它们自身执行任何移动性功能。移动路由器将承担向其本地代理发送绑定更新的责任。移动路由器也将在绑定更新中发送其网络前缀以便对应的本地代理可把整个网络绑定到移动路由器的转交地址并且把该网络的所有分组转发到该移动路由器。移动路由器将经由隧道接收所有这些分组并且将简单地把它们转发给其移动网络节点。NEMO也使用扩展的移动IP信令消息。这种扩展包括例如用于指示消息的发送器是移动路由器而不是移动节点的标志(R标志)。此外，扩展的信令也具有用来更新网络前缀信息的任选移动网络前缀字段。

图2示意性地示出使用NEMO在通信节点CN和移动网络节点MNN之间交换IP业务。从通信节点CN到移动网络的所有分组使用标准的路由机制采取其到本地代理的路径。本地代理具有移动网络的绑定信息并因此经由隧道把所有这些分组发送到相应的移动路由器。该隧道具有在移动路由器处的端点，在移动路由器处这些分组被解隧道传送(de-tunneled)并且使用标准的路由机制被转发到移动网络节点MNN。相反，源自移动网络节点的业务将采取其到移动路由器的路径，在移动路由器处这些分组将被隧道传送到本地代理，其然后将执行标准的路由以把它们转发到目的地节点CN。

根据当前的NEMO标准化，NEMO引入移动路由器(MR)概念，其中该移动路由器提供所连接移动网络节点(MNN)或其他移动路由器(MR)的移动性，这可以导致在移动网络内创建嵌套结构。通过连接到嵌套MR而加入嵌套移动网络的MNN的所有输入和输出业务必须经过在对应的MR和其HA之间建立的双向隧道。

作为示例，在图3中示出如何经由嵌入移动网络的各个移动路由器的所有本地代理来路由移动路由器MR3的业务。以此方式，源自MR3的节点的分组将通过不同的网络。即，源自VMR3的业务被隧道传送并且通过所有中间节点的本地网络进行路由。注意的是，术语“移动路由器”也被称为访问移动路由器(VMR)，原因在于这些被假设为不属于嵌套结构的顶级移动路由器(top-level mobile router，TLMR)的本地网络。

尽管这种布置允许移动节点到达因特网或任何其他分组数据网络上的任何节点并且最终被其到达，但是对嵌套移动网络和其所连接移动网络节点而言出现许多问题。此类问题其中包括在网络性能恶化方面的问题(例如，由于隧道传送引起的开销的增加、传输延迟的增加)、在网络使用方面的问题(例如，昂贵的无线电资源的低效使用、网络资源的低效使用)、以及在商业和管理方面的问题。在后者的情况下，运营商(例如在图3中为TLMR的网络运营商)应具有用于规定与其订户有关的所有业务必须行进通过其自己的网络(即通过本地网络)而不通过其他网络(当然除了节点(即VMR)连接在的网络和TLMR网络之外)的装置。这意味着每个VMR的业务经过其本地网络和TLMR的本地网络。这种约束强制了易于对每个分组收费以及部署网络策略。这也意味着在嵌套NEMO环境中使用移动IP路由优化不是减小上述延迟和开销问题的合适解决方案。而且，当在嵌套NEMO环境中处理访问节点(即VMR)的业务时，存在由于不同运营商的网络策略引起的其他问题。

至于路由优化的使用，除了上面的之外，当前的技术另外受以下缺点的影响。

按照所建议的优化路由缓存协议(ORC)，就在网络中必须引入的专用ORC路由器而言要求相当大的部署工作量。而且，这样的建议在移动网络中缺乏路由算法和地址管理方案。

按照针对网络移动性所建议的移动IPv6路由优化(MIRON)，在移动网络中引入称作MAR(MIRON接入路由器)的新网络实体，因而导致移动网络缺乏灵活性并且提高获取地址的复杂性。而且，这样的建议规定移动路由器必须为其服务的每个移动网络节点维持每个路由优化会话的状态信息。

按照在使用优化链路状态路由协议(OLSR)的嵌套移动网络(NEMO)中所建议的路由优化，没有指定任何地址分配和/或如何传递输入分组。

按照在相同移动网络的本地节点之间所建议的分组传递机制，感兴趣的是本地节点(即，本地移动节点)并且就这一点而言对于从移动网络内部的本地节点发送的以及目的地为离开相同移动网络的另一个本地节点的输出分组而言可以看到路由(不管移动网络是否是嵌套的)。

因此，不存在针对关于网络移动性、尤其是关于多级网络中的网络移动性的上面缺点和问题的任何可行的解决方案。

发明内容

做出本发明及其实施例以解决一个或多个上述缺点。因而，本发明及其实施例旨在减少网络移动性中的缺点。

根据本发明的示例性方面，公开了：

-一种如权利要求1到15中任一项所述的方法，

-一种如权利要求16到32中任一项所述的设备，

-一种如权利要求33所述的计算机程序产品，

-一种如权利要求34到36中任一项所述的方法，

-一种如权利要求37到39中任一项所述的设备，以及

-一种如权利要求40所述的计算机程序产品。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种用于可在多级网络中操作的网络元件的地址分配的方法，其包括：检索所述多级网络的网络前缀和网络前缀信息，该网络前缀信息包括顶级指示(top-level indication)、后缀长度参数和最大前缀长度参数中的至少一个；基于检索的所述网络前缀和网络前缀信息依据所述多级网络的拓扑来产生第一地址；以及给所述网络元件的出口接口分配产生的所述地址。

根据其进一步发展或修改，以下中的一个或多个应用：

-该方法还包括在检索的所述顶级指示的基础上检测所述网络元件是否被专用作所述多级网络的顶级网络元件，

-如果所述网络元件未被专用作所述多级网络的顶级网络元件，则所述第一地址产生还包括：建立所述出口接口的接口标识符，以及级联(concatenate)建立的所述出口接口标识符和检索的所述网络前缀，

-所述出口接口标识符的所述建立包括：产生根据检索的所述后缀长度参数的长度的随机数；产生根据预定地址长度、检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的零值串；以及将产生的所述随机数附加到产生的所述零值串。

-该方法还包括：在检索的所述网络前缀的长度和检索的所述最大前缀长度参数的基础上，确定所述网络元件是否被专用作所述多级网络的底层(bottom-level)网络元件，

-如果所述网络元件未被专用作所述多级网络的底层网络元件，则所述方法还包括：在检索的所述网络前缀和网络前缀信息的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址，以及给所述网络元件的入口接口分配产生的所述地址，

-所述第二地址产生还包括：建立所述入口接口的接口标识符，所述入口接口标识符具有预定值；例如通过把先前为出口接口地址分配而产生的随机数附加到检索的所述网络前缀，创建根据检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的另一个网络前缀；以及级联建立的所述出口接口标识符和创建的所述另一个网络前缀。

-该方法还包括：例如通过发送包含分配的所述出口接口地址的未经请求的邻居广告(neighbor advertisement)消息，经由所述出口接口把分配给所述出口接口的所述地址从所述网络元件广告到上级网络元件，

-该方法还包括：例如通过发送包含分配的所述入口接口地址、另一个网络前缀、以及包括检索的所述顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息，经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述网络元件广告到至少一个下级网络元件，

-如果所述网络元件被专用作所述多级网络的顶级网络元件，则所述第一地址产生是基于无状态(stateless)自动地址配置过程，

-该方法还包括：在检索的所述网络前缀的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址，以及给所述网络元件的入口接口分配产生的所述地址，

-所述第二地址产生还包括：建立所述入口接口的接口标识符，所述入口接口标识符具有预定值；级联建立的所述入口接口标识符和检索的所述网络前缀，

-所述检索包括：从所述网络元件的配置数据获取检索的所述网络前缀，

-该方法还包括：经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述网络元件广告到至少一个下级网络元件，和/或

-所述广告包括：设定把所述网络元件专用作所述多级网络的顶级网络元件的顶级指示；以及根据所述网络元件的配置数据，发送包含分配的所述入口接口地址、检索的所述网络前缀、以及包括设定的所述顶级指示和后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种设备，其包括：用于检索多级网络的网络前缀和网络前缀信息的装置，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数中的至少一个；用于基于检索的所述网络前缀和网络前缀信息依据所述多级网络的拓扑来产生第一地址的装置；以及用于给所述设备的出口接口分配产生的所述地址的装置。

根据其进一步发展或修改，以下中的一个或多个应用：

-设备还包括：用于在检索的所述顶级指示的基础上检测所述设备是否被专用作所述多级网络的顶级设备的装置，

-如果所述设备未被专用作所述多级网络的顶级设备，则所述第一地址产生装置还包括：用于建立所述出口接口的接口标识符的装置，以及用于级联建立的所述出口接口标识符和检索的所述网络前缀的装置，

-所述出口接口标识符的所述建立装置包括：用于产生根据检索的所述后缀长度参数的长度的随机数的装置；用于产生根据预定地址长度、检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的零值串的装置；以及用于将产生的所述随机数附加到产生的所述零值串的装置，

-设备还包括：用于在检索的所述网络前缀的长度和检索的所述最大前缀长度参数的基础上确定所述设备是否被专用作所述多级网络的底层设备的装置，

-如果所述设备未被专用作所述多级网络的底层设备，则所述设备还包括：用于在检索的所述网络前缀和网络前缀信息的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址的装置，以及用于给所述设备的入口接口分配产生的所述地址的装置。

-所述第二地址产生装置还包括：用于建立所述入口接口的接口标识符的装置，所述入口接口标识符具有预定值；用于创建根据检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的另一个网络前缀的装置；以及用于级联建立的所述出口接口标识符和创建的所述另一个网络前缀的装置，其中所述创建装置例如包括用于把先前为出口接口地址分配而产生的随机数附加到检索的所述网络前缀的装置，

-设备还包括：用于例如通过发送包含分配的所述出口接口地址的未经请求的邻居广告消息，经由所述出口接口把分配给所述出口接口的所述地址从所述设备广告到上级设备的装置，

-设备还包括：用于例如通过发送包含分配的所述入口接口地址、另一个网络前缀、以及包括检索的所述顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息，经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述设备广告到至少一个下级设备的装置，

-如果所述设备被专用作所述多级网络的顶级设备，则所述第一地址产生装置被配置成基于无状态自动地址配置来产生所述第一地址，

-设备还包括：用于在检索的所述网络前缀的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址的装置，以及用于给所述设备的入口接口分配产生的所述地址的装置，

-所述第二地址产生装置还包括：用于建立所述入口接口的接口标识符的装置，所述入口接口标识符具有预定值；用于级联建立的所述入口接口标识符和检索的所述网络前缀的装置，

-所述检索装置包括：用于从所述设备的配置数据获取检索的所述网络前缀的装置，

-设备还包括：用于经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述设备广告到至少一个下级设备的装置，

-所述广告装置包括：用于设定把所述设备专用作所述多级网络的顶级设备的顶级指示的装置，以及用于根据所述设备的配置数据，发送包含分配的所述入口接口地址、检索的所述网络前缀、以及包括设定的所述顶级指示和后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息的装置，

-所述设备可操作为所述多级网络中的网络元件，和/或

-所述设备是移动路由器。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种计算机程序产品，其包括被布置成在设备的处理器上运行时执行根据上述方法方面、发展和修改的任一项的过程的程序代码构件。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种用于可在多级网络中操作的网络元件的方法，其包括：检索所述多级网络的网络前缀的网络前缀信息，该网络前缀信息包括最大前缀长度参数和后缀长度参数；确认所述网络元件的入口接口的地址的网络前缀长度小于所述最大前缀长度；接收所述多级网络的下级网络元件的出口接口的地址的广告；以及在接收的所述出口接口地址和检索的所述后缀长度参数的基础上配置路由表。

根据其进一步发展或修改，以下中的一个或多个应用：

-所述配置包括：在所述网络元件的入口接口地址的网络前缀长度和所述后缀长度参数的基础上计算长度参数；以及添加和/或更新路由表条目，该路由表条目指定具有接收的出口接口地址作为与所述计算长度相对应的长度的网络前缀的业务要经由所述网络元件的所述入口接口被路由到接收的所述出口接口地址，和/或

-方法还包括：通知未专用作所述多级网络的顶级或底层网络元件的网络元件将具有来自所述多级网络的网络前缀的源地址的其入口接口上的任何业务转发到其出口接口而不要隧道传送此类业务。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种可在多级网络中操作的设备，其包括：用于检索所述多级网络的网络前缀的网络前缀信息的装置，该网络前缀信息包括最大前缀长度参数和后缀长度参数；用于确认所述设备的入口接口的地址的网络前缀长度小于所述最大前缀长度的装置；用于接收所述多级网络的下级设备的出口接口的地址的广告的装置；以及用于在接收的所述出口接口地址和检索的所述后缀长度参数的基础上配置路由表的装置。

根据其进一步发展或修改，以下中的一个或多个应用：

-所述配置装置包括：用于在所述设备的入口接口地址的网络前缀长度和所述后缀长度参数的基础上计算长度参数的装置；以及用于添加和/或更新路由表条目的装置，该路由表条目指定具有接收的出口接口地址作为与所述计算长度相对应的长度的网络前缀的业务要经由所述设备的所述入口接口被路由到接收的所述出口接口地址，和/或

-设备还包括：用于通知未专用作所述多级网络的顶级或底层设备的设备将具有来自所述多级网络的网络前缀的源地址的其入口接口上的任何业务转发到其出口接口而不要隧道传送此类业务的装置。

根据本发明的非限制实施例，提供一种用于基于特定网络前缀指定连接到顶级移动路由器或(嵌套)移动路由器的移动网络节点的分层、拓扑正确地址的高效地址分配机制，该特定网络前缀用来以分层方式把地址分配给其移动路由器和/或移动网络节点。由此提供的分层地址分配机制使得在移动/运动网络(诸如例如个域网)内路由成为可能。

根据本发明的非限制实施例，提供移动路由器(即顶级移动路由器和中间级移动路由器)和移动网络节点的扩展功能。由此提供的功能是用于处理具有修改前缀信息的扩展MIP/NEMO信令(例如，扩展路由器广告(RA)消息)。

根据本发明的非限制实施例，避免经过所有移动路由器的本地网络的不必要的隧道传送和遍历，这存在于从嵌套节点上至顶级移动路由器的路径中。利用所提供的机制，嵌套节点的业务将必须仅遍历经过顶级移动路由器的本地网络。

根据本发明的非限制实施例，通知(例如嵌套移动/运动网络的)中间节点不要隧道传送到达其入口接口且具有来自该网络的特定网络前缀的源地址的任何业务，而是将其转发给其出口接口，诸如此类直到其到达顶级移动路由器为止。当该业务到达顶级移动路由器时，顶级移动路由器将该业务转发到其本地代理，在那里其通过标准的路由机制采取其到期望目的地的路线。

附图说明

在下文中，将参考附图经由非限制性示例更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出根据当前移动IP标准的基本网络拓扑，

图2示意性地示出使用网络移动性在通信节点和移动网络节点之间交换IP业务，

图3图解说明如何经由嵌套移动网络环境的移动路由器的所有本地代理来路由移动路由器的业务，

图4图解说明当应用本发明的实施例时如何经由嵌套移动网络环境的本地代理来路由移动路由器的业务，

图5示出根据本发明实施例的地址分配的一般方法的流程图，

图6示出根据本发明实施例的中间级网络元件的地址分配的方法的流程图，

图7示出根据本发明实施例的顶级网络元件的地址分配的方法的流程图，

图8示出当应用本发明的实施例时嵌套移动网络环境中的示例性消息交换的信令图示，

图9示出依据本发明实施例分配地址的嵌套网络环境的示例性拓扑，

图10示出根据本发明实施例的方法的流程图，

图11示出根据本发明实施例的数据结构的示意图，

图12示出根据本发明实施例的在嵌套移动网络环境中提供高效路由的方法的流程图，

图13示出根据本发明实施例配置路由表和分配地址的嵌套网络环境的示例性拓扑，

图14示出根据本发明实施例的设备的方框图，

图15示出根据本发明实施例的另一个设备的方框图，以及

图16示出根据本发明实施例的再一个设备的方框图。

具体实施方式

本文参考特定非限制性示例来描述本发明。本领域的技术人员将明白该发明不限于这些示例并且可以被更广泛地应用。

具体而言，本发明及其实施例主要是针对嵌套网络即包括不同层级上的移动路由器和节点的多级网络描述的，该嵌套网络可以根据用作网络配置的非限制性示例的3GPP或IETF规范进行定义。照此，本文给出的实施例的描述具体地涉及与其直接相关的术语。而且，本发明及其实施例主要是针对基于IP的技术描述的，尽管任何种类的传输技术可能是可应用的。相应的术语仅用于所介绍的非限制性示例的上下文，并非以任何方式自然限制本发明。相反，网络和/或传输技术的任何其他技术背景也可以被应用，只要符合所描述的特征和/或原理。

根据本发明的一个方面，其实施例涉及用于给连接到顶级网络元件(即TLMR)或嵌套网络元件(即MR)的网络元件(即VMR和VMN)分配拓扑正确地址的高效地址分配。根据本发明的另一个方面，其实施例涉及通过避免不必要的隧道传送和网络遍历的高效路由。

图4示出其中应用本发明实施例的网络环境和路由情景。即，其图解说明当应用本发明的实施例时如何经由嵌套移动网络环境的本地代理来路由移动路由器的业务。

根据图4，可以看到本发明实施例的应用避免来自移动路由器VMR3的业务被不必要地隧道传送并路由(遍历)通过在从嵌套网络元件直到TLMR(即VMR2和TLMR)的路径中存在的嵌套网络中所有中间节点的本地网络(经由本地代理)，如同图3的情景中的情况。

根据一个示例所建议的解决方案是基于指定分层地址分配的地址分配机制。为此，嵌套网络中的顶级网络元件，即图4的TLMR，具有特定网络前缀，其将用来以分层方式给其下级网络元件(即VMR)分配地址。VMR的所建议网络前缀，所谓的‘VMN/VMR网络前缀’可以在拓扑上被锚定在顶级网络元件TLMR的本地代理处。因此，当TLMR在外部网络中或者在本地网络中时，该本地代理负责把具有目的地地址的所有业务从该特定网络前缀即从TLMR所服务的网络内转发到TLMR。因此，嵌套网络元件的业务仅遍历经过TLMR的本地网络(以及当然经过嵌套网络元件直接连接到的MR的本地网络)。这例如可以通过如下方式来获得：(例如借助于扩展路由器广告消息)通知中间节点不要隧道传送到达其入口接口且具有对应网络前缀的源地址的任何业务，而是将其转发给其出口接口，诸如此类直到其到达TLMR为止。当该业务到达TLMR时，TLMR将该业务转发到其自己的本地代理，在那里其通过标准的路由机制采取其到期望目的地的路线。

详细地，当在得到全球可路由地址之后从嵌套网络元件发送业务时，嵌套网络元件可以开始使用该地址作为其源地址。所有中间节点直到TLMR应当转发其输入业务(从VMN和/或VMR)到连接于上嵌套级中的网络元件的其出口接口，直到该业务到达TLMR为止。TLMR将把该业务隧道传送到其本地代理。本地代理解隧道传送分组并且(经由个别网络之间的相应网关GW)将它们发送到发送网络元件的相应本地代理，其使用标准的IP路由机制来解隧道传送并转发该业务到最终目的地。

详细地，当在嵌套网络元件处接收业务时，如果例如在因特网中的任何网络元件想要与嵌套网络元件通信，则其发送IP分组到该嵌套网络元件已获取的目的地地址。使用标准的路由机制，这些分组将到达TLMR的本地代理。这是因为嵌套网络元件的(即VMR的和VMN的)地址是从拓扑上锚定于TLMR的本地代理处的VMN/VMR网络前缀导出的。本地代理捕获分组并且使用标准的IPv6上IPv6(IPv6over IPv6)隧道传送机制以其当前的转交地址将它们发送到TLMR。一旦它们到达TLMR，这些分组将被解隧道传送并且转发到嵌套网络元件。在这一点上，路由机制将受益于分层分配的且拓扑正确的地址以及最新的路由表，其可以经由从加入嵌套网络的网络元件周期性发送的未经请求的邻居广告消息进行更新。这进而实现到所有嵌套网络元件的路由。

图5示出根据本发明实施例的地址分配的一般方法的流程图。这种方法是用于在多级网络即嵌套网络中可操作的网络元件的出口接口处分配地址。

根据由此描述的实施例，在操作S510中检索网络前缀和网络前缀信息。由此检索的网络前缀信息包括顶级指示(例如在路由器广告消息中的t标志(t-flag))、后缀长度参数(例如在路由器广告消息中的后缀长度(SuffixLength)字段)以及最大前缀长度参数(例如在路由器广告消息中的最大前缀长度(MaxPrefixLength)字段)中的至少一个。在操作S520中，在检索的网络前缀和网络前缀信息的基础上产生依据基础嵌套网络拓扑的(单播)地址(例如IPv6地址)。然后，在操作S530中，由此产生的地址被分配给网络元件的出口接口，即分配给与嵌套网络的下级的接口。

图6示出根据本发明实施例的中间级网络元件的地址分配的方法的流程图。图6的方法是基于图5的方法，但是被更详细地示出。该方法可以在根据图4的不是顶级网络元件(例如TLMR)的移动路由器或移动网络节点处被实施。对应的检测(未示出)可以是基于检索的顶级指示。而且，假设该方法在不是位于嵌套网络的底层的网络元件处被实施。对应的检测(未示出)可以是基于检索的网络前缀的长度和指示嵌套网络深度的检索的最大前缀长度参数。如果该方法在底层网络元件处被实施，则该流程将以操作S630终止。

根据由此描述的实施例，在操作S610中检索网络前缀和网络前缀信息。可以通过经由出口接口来接收包含t标志、SuffixLength字段和MaxPrefixLength字段的路由器广告消息而实现该检索。在操作S620中，基于检索的网络前缀和网络前缀信息产生(单播)地址。详细地，操作S620中的地址产生包括建立出口接口的接口标识符的操作(S621)和将操作S621的由此建立的接口标识符与操作S620的先前检索的网络前缀进行级联的操作(S622)。根据所描述的实施例，操作S621的接口标识符建立包括产生根据检索的后缀长度参数值的、且具有值∈[2；(2^SuffixLength-1)]的长度的随机数的操作(S621a)、生成根据预定地址长度(例如对于IPv6为128位)、检索的网络前缀长度的和检索的后缀长度参数值的长度的零值串的操作(S621b)以及将所产生的随机数附加到所产生的零串(即对其级联)的操作(S621c)。鉴于如上面提及的示例性路由器广告消息，随机数的长度可以等于SuffixLength 位，零串的长度可以等于128-PrefixLength-SuffixLength位，并且由此产生的接口标识符的长度可以等于128-PrefixLength位。然后，在操作S630中，由此产生的长度例如为128位的地址被分配给网络元件的出口接口。

当网络元件不在底层，即检索的网络前缀的长度小于最大前缀长度参数的值时，该流程继续进行入口接口地址的分配。

即，在操作S640中，依据嵌套网络的拓扑和基于检索的网络前缀和网络前缀信息，产生进一步(单播)地址，并且在操作S650中，由此产生的地址被分配给网络元件的入口接口。详细地，操作S640中的地址产生包括建立入口接口的接口标识符的操作(S641)、创建新网络前缀的操作(S642)和将操作S641的由此建立的接口标识符与操作S642的由此创建的新网络前缀进行级联的操作(S643)。接口标识符可以通过指定预定值(例如1(即一串预定数量的零和在最低有效位的单个1)的值)来建立。在所描述的实施例中新网络前缀的创建可以是基于早期检索的网络前缀的长度和检索的后缀长度参数，例如因为在操作S621a中产生的随机数被附加到操作S610的早期检索的网络前缀(即与其级联)。鉴于如上面提及的示例性路由器广告消息，随机数的长度可以等于SuffixLength位，并且新网络前缀的长度可以等于PrefixLength+SuffixLength位。然后在操作S650中，由此产生的长度例如为128位的地址被分配给网络元件的入口接口。

尽管在图6中未图解说明，根据本发明实施例的方法也包括两个广告操作中的至少一个。一方面，在步骤S630中分配出口接口地址之后，网络元件然后经由出口接口向上级网络元件广告由此分配的地址。这种广告可以借助于未经请求的邻居广告消息来实现，如在图8中从嵌套级1的移动路由器MR1到顶级移动路由器TLMR以及从嵌套级2的移动路由器MR2到嵌套级1的移动路由器MR1所示例性描述的。另一方面，在步骤S630中分配入口接口地址之后，网络元件然后经由入口接口向下级网络元件广告由此分配的地址。这种广告可以借助于路由器广告消息来实现，如在图8中从嵌套级1的移动路由器MR1到嵌套级2的移动路由器MR2所示例性描述的。由此发送的路由器广告消息可以如下面详述的那样进行构造。

而且，尽管在图6中未示出，根据本发明实施例的方法也包括验证为分配给网络元件的出口接口而产生的地址的唯一性的操作，即在图6的操作S620和S630之间。这样的验证可以例如通过使用重复地址检测(DAD)技术来实现。在DAD失败的情况下，网络元件主要通过在操作S621a中取出另一个随机数来产生另一个地址，其然后再次例如被DAD验证唯一性。

图7示出根据本发明实施例的顶级网络元件的地址分配的方法的流程图。图7的方法是基于图5的方法，但是被更详细地示出。该方法可以在根据图4的顶级移动路由器TLMR处被实施。对应的检测(未示出)可以是基于检索的顶级指示。

根据由此描述的实施例，在操作S710中检索网络前缀和网络前缀信息。可以通过从网络元件的配置数据中获取该信息(即例如可能由分组数据网络网关早期分派的网络前缀)而实现该检索。在操作S720中，第一(单播)地址通过标准的无状态自动地址配置过程来产生，其然后在操作S730中被分配给出口接口。在操作S740中，第二(单播)地址依据基础嵌套网络的拓扑和基于检索的网络前缀来产生，其然后在操作S750中被分配给入口接口。根据由此描述的实施例，S740中的第二地址产生操作包括建立入口接口的接口标识符的操作(S741)和将操作S741的由此建立的入口接口标识符与操作S710的检索的网络前缀进行级联的操作。接口标识符可以通过指定预定值(例如1(即一串预定数量的零和在最低有效位的单个1)的值)来建立。与图6的方法相比，在操作S760中描述用于向低级网络元件广告由此分配的入口接口地址的广告操作。根据所描述的本实施例，这样的广告操作包括设定顶级指示以使得其把当前网络元件专用作顶级网络元件即把接收网络元件作为中间级网络元件的操作(S761)。这可以例如通过如下面所描述的那样把路由器广告消息的t标志设定为1来实现。而且，在操作S762中，对应的路由器广告消息例如可以如下面详述的那样被产生，以便其根据当前网络元件(或基础嵌套网络)的配置数据而包含所分配的入口接口地址、检索的网络前缀、设定的顶级指示以及后缀长度产生和最大前缀长度参数。在图8中从顶级移动路由器TLMR到嵌套级1的移动路由器MR 1示例性地描述这样的广告(即由此产生的RA消息的发送，参看操作S763)。如上面提及的，由此发送的路由器广告消息可以如下面详述的那样被构造。

图8示出当应用本发明的实施例时嵌套移动网络环境中的示例性消息交换的信令图示。可以看到，顶级移动路由器TLMR不是给其出口接口而是给其入口接口明确地分配地址，并且把该地址广告给(一个或多个)下级网络元件。嵌套级1的移动路由器MR1给其入口接口和其出口接口两者分配地址，并且把这些分别广告给下级移动路由器MR2和上级移动路由器TLMR。在这个示例情景中最下级的网络元件，即嵌套级2的移动路由器MR仅给其出口接口分配地址，并且把该地址广告给上级网络元件MR1。

图9示出依据上述方法分配地址的嵌套网络环境的示例性拓扑。

详细地，最高级上的TLMR具有特定网络前缀(例如由PDN网关或接入路由器分派)，在这种情况下为3ffe::400。为了避免路由问题，以分层顺序完成地址分派。出于该目的，VMR/VMN网络前缀在每级层次上的MR(及其VMN)之间被分发以产生给定数量的地址。在本示例中，假定TLMR已被分派有长度32的VMR网络前缀，例如3ffe::400/32。TLMR决定给每级层次分派16位。此外，其想要支持高达三级的嵌套网络。由于16位被分派给每个嵌套级，在每级层次中可以存在大约216个节点。

在这个示例中，根据本发明实施例的示例性地址分配方案如下运行。

TLMR网络元件将向嵌套网络的嵌套级1中的节点传播VMR/VMN网络前缀相关的信息。该信息可以包括：

-用于配置无状态地址的VMR/VMN网络前缀；

-用于从给定的网络前缀产生地址的地址配置方案；以及

-用于向下级嵌套网络传播该信息的规则。

如下面详述的扩展路由器广告消息可以用来承载该信息。

为了避免不必要的嵌套隧道传送，VMR把从上VMR接收的VMR/VMN网络前缀信息传播到下级中的VMR(并且最终也到VMN)。该动作仅在节点允许其VMR连接到其上以进行嵌套网络中的进一步级别的情况下才需要。为了从给定的VMR/VMN网络前缀产生(单播)地址，节点(即VMR或VMN)需要动态地建立接口标识符。该接口标识符必须具有足够的长度以在级联到广告的网络前缀时生成128位长的IPv6地址。接口标识符的动态产生涉及必须被设定为零的接口标识符中的数字前导位(numberleading bit)的知识，而其余位将通过取出随机数而被给定一个值。例如如果节点从上节点接收(长度32的)网络前缀3ffe::400/32并且其允许具有将为非零的接口标识符的最大16个追踪位(trailing bit)，则该信息告诉接收器其将必须动态地产生长度128-32＝96位的接口标识符，其16个追踪位可以具有非零值。该节点将取出位于1到216之间的随机数以把值给予16个追踪位。假设该随机数为0x0800，则产生的动态前缀将为0x0000:0000:0000:0000:0000:0800，并且当级联到网络前缀时新地址将为3ffe:0400:0:0:0:0:0:0800或3ffe:400::800。在成功配置出口接口地址后，节点把未经请求的邻居广告发送到‘所有节点’多播地址。这将帮助接收节点在其路由表中为目的地为它们或其嵌套网络的业务添加/更新路线。这些未经请求的邻居广告消息可以以适当的时间率规则地由嵌套网络中的所有节点发送以避免邻居缓存变得陈旧。

如果节点想要把网络前缀信息传播到AN直接下嵌套级中的节点，则其必须产生新网络前缀进行广告。该新网络前缀可以通过把给定数量的位附加到接收的网络前缀(这导致更长的网络前缀)来获得。附加位将被给予为从通过出口接口接收的网络前缀中构造唯一地址而早期取出的随机数的值。在上面给出的示例中，向下一级广告的该新网络前缀将为(长度48的)3ffe:400:800::/48。因此，要向下一级广告的新网络前缀长度增加了等于向接收的网络前缀添加的位数的数目。一旦构造了新网络前缀，则广告该新网络前缀的网络接口将被分配从新网络前缀导出的地址。

出于该目的，将产生适当长度的另一个动态接口标识符，其将把其所有位设定为零，除了最后一位之外。所产生的动态接口标识符然后将级联到新网络前缀以生成地址。例如，如果新网络前缀是3ffe:400:800::/48，则构造的地址应当是3ffe:400:800::1。不需要验证所产生的地址的唯一性，因为按照规则不允许其他节点具有该地址。

图9描述当完成地址分配时的情形。

图10示出根据本发明实施例的方法的流程图。根据图10，根据图6的操作流程基本上与根据图7的操作流程互补，因而导致组合的示例方法，其中检测网络元件专用作顶级或非顶级网络元件的操作经由检查(例如在路由器广告消息中接收的)T标志是否被设定为1。对于其细节，参考上面的解释。

基本上，本发明的实施例支持嵌套NEMO网络架构，其中顶级网络元件允许其VMR让它们的VMR通过顶级网络元件例如连接到因特网。出于该目的，网络前缀信息例如通过路由器广告消息(RA)而传播到嵌套节点。

根据本发明的实施例，提供一种被配置为满足上述要求的数据结构。这样的数据结构包括网络前缀和网络前缀信息，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数中的至少一个。根据本发明的实施例，这样的数据结构也可以包括包含网络前缀和网络前缀信息的路由器广告消息，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数中的至少一个。

图11示出根据本发明实施例的数据结构的示意图。根据图10，这样的数据结构表示在IPv6协议中使用的标准RA消息的扩展，该扩展包括：

-指示TLMR的信息(或者在嵌套(移动)网络结构的初始建立期间：指示要成为该嵌套(移动)网络的TLMR的意图)(参见图11的“T标志”)，

-为生成唯一地址而与广告的网络前缀级联的动态接口标识符中的非零追踪位的最大数量(参见图11的“Suffix Length”)，和/或

-向下嵌套级传播网络前缀信息的许可(隐含地参见图11的“Max Prefix Length”)。

根据图11的上四行数据表示根据本发明实施例的前缀信息选项(PIO)字段。

详细地，当顶级指示(即T标志)被设定时，该标志指示接收方在TLMR的嵌套网络中；该信息可以有助于接收方决定其是否应当自己充当TLMR。当未被设定时，该标志指示接收方将连接在VMR任务中(in the role of a VMR)的级2或更高级或者指示接收方将在VMR处连接在MNN的任务中。后缀长度参数(即“Suffix Length”字段)是指示动态接口标识符中的非零追踪位的最大数量的8位无符号整数字段。当产生接口标识符时，仅等于‘后缀长度’的追踪位的数量将通过取出随机数而被给予一个值。‘Suffix Length’也示出为建立要在直接下嵌套级中广告的新网络前缀而添加到接收的网络前缀的位数。最大前缀长度参数(即“Max Prefix Length”字段)是用于限制到其他嵌套级的网络前缀信息传播的8位无符号整数字段。只有‘Prefix Length’小于‘Max Prefix Length’时，该消息的接收方可以把该网络前缀信息传播到下嵌套级。要求‘Prefix Length’和‘MaxPrefix Length’之间的差必须是的‘Suffix Length’整数倍以便存在定义数量的嵌套级。该字段中的值实际上用来控制嵌套网络的深度或者嵌套级的数量。

要注意的是，图11中的数据表示仅仅是说明性的并且也可以在水平定向上或者以任何其他顺序进行图解说明。而且，要注意的是，根据本发明实施例的数据结构可以包含所描述字段Type(类型)、Length(长度)、Valid Lifetime(有效使用期限)、Preferred Lifetime(优选使用期限)、Reserved 1(保留1)和Reserved 2(保留2)中的任何任意组合或一个也没有、以及标志L、A和R中的任何任意组合或一个也没有。

根据本发明的一方面，其实施例涉及可以基于如按照上面解释所分配的地址的数据分组的高效路由。

图12示出根据本发明实施例的在嵌套移动网络环境中提供高效路由的方法的流程图。由此描述的方法可以例如在多级网络结构的每个移动路由器中运行。

根据图12的实施例，假设依据上面描述的那些的网络前缀信息存在于执行所描述方法的网络元件处。即，存在检索基础多级网络的网络前缀的网络前缀信息(最大前缀长度参数和后缀长度参数)的隐含操作(未示出)。在图12的操作S1210中，检查当前网络元件的入口接口的地址的网络前缀长度是否小于最大前缀长度。如果这被确认(在操作S1210中为真)，则网络元件在操作S1220中等待来自下级网络元件的广告(例如根据图8的邻居广告消息)。在从示例性节点地址n_addr接收包括下级网络的出口接口的地址的这种广告(S1230)后，在操作S1240中网络元件的路由表被配置。这样的配置是基于接收的出口接口地址n_addr和先前检索的后缀长度参数。根据所描述的该实施例，操作S1240的路由表配置包括基于所述网络元件的入口接口地址的网络前缀长度和所述后缀长度参数计算长度参数(即其值的添加)的操作以及(根据对应的路由表条目是否已经存在)添加和/或更新路由表条目的操作，该路由表条目指定具有接收的出口接口地址作为与所述计算长度相对应的长度的网络前缀的业务要经由所述网络元件的所述入口接口被路由到接收的所述出口接口地址。

即，换言之，根据本发明的对应方法包括通知未专用作多级网络的顶级或底层网络元件的网络元件将具有来自多级网络的网络前缀的源地址的其入口接口上的任何业务转发到其出口接口而不要隧道传送此类业务。

例如，参考图9，当节点(例如嵌套级1中的最右节点)在其到顶级移动路由器TLMR的出口接口处配置地址(长度32的3ffe:400::2)时，其将发送将由TLMR接收的邻居广告消息。借助于该邻居广告，在TLMR上运行的例程(依据图12的例程)将向其路由表添加路线，陈述“具有属于3ffe:400::/32网络前缀的目的地地址的所有业务分组应当被转发到3ffe:400::2”。以此方式，所有嵌套节点和TLMR的路由表将被形成，如13中示例性所示的。此外，接收邻居广告消息的节点的邻居缓存也将被操作系统更新以具有其邻居节点的新条目。

图13示出根据本发明实施例配置路由表和分配地址的嵌套网络环境的示例性拓扑。要注意的是，这些图没有示出路由表和邻居缓存中的所有条目，而是仅示出相关条目。

参考图13，如果分组到达TLMR且目的地地址为3ffe:400:2:2a0f::600，则TLMR将在咨询其路由表后把该分组路由到(移动路由器MR11的)地址3ffe:400::2。移动路由器MR11将咨询其路由表并且将把该分组转发到(移动路由器MR22的)地址3ffe:400:2::2a0f。移动路由器MR22根据其邻居缓存知道地址3ffe:400:2:2a0f::600是其单跳邻居并且简单地转发分组到移动路由器MR31。

换言之，根据本发明实施例的顶级网络元件的功能例如通过使用上面指定的扩展RA消息而被如所描述的那样扩展。例如就接收包括其中“T标志”被设定的前缀信息选项在内的修改RA消息的任何节点的逻辑而言，VMR和MNN(其直接连接到TLMR)的功能也被扩展，以致这样的网络元件调用适当的例程以使用接收的网络前缀信息来产生地址。

借助于处理所建议的分层地址分配机制和扩展路由器广告消息的TLMR和/或VMR/VMN的扩展功能，可以(例如经由网络层方法)获得对提供(尤其是嵌套网络的)网络移动性的改进。

依靠上述的操作和功能，当数据分组从一个网络元件(例如移动路由器)转发到另一个时，多级网络中的业务路由开销可以被减小。而且，数据分组不必行进通过中间网络元件(例如移动路由器)的所有本地代理，因而通过旁路此类本地代理来改进路由。

上述的操作和功能可应用于当前的网络以及用于其将来的发展，诸如例如3G系统就用于非3G接入的架构增强和/或用于演进通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)接入的通用分组无线电服务(GPRS)增强而言的进一步发展。上述的操作和功能在这一点上可以提供对移动(嵌套)网络的支持，其中顶级网络元件是移动性端点而非终端或用户设备。对于用于处理如上面描述的拓扑正确地址和网络前缀的3G系统的上面提及的发展，例如从分组数据网络网关(PDN GW)给终端/用户设备或顶级网络元件分配对应地址或前缀。

例如，至于用于非3G接入的架构增强，这可以在PDNGW/HA发现和HoA配置期间获得。至于用于E-UTRAN接入的GPRS增强，这可以由PDN网关获得，其中功能性可以被如下定义：PDN GW功能尤其包括UE(现在)/TLMR(将来)IP地址分派以为连接到该TLMR(将来)的VMN/(嵌套)(一个或多个)MR实现拓扑正确的IP地址分配。

尽管至此主要参考方法、过程和功能描述了本发明的实施例，但是本发明的对应实施例也覆盖相应的设备、网络节点，包括其软件和硬件。

在下文中，本发明的结构实施例经由方框图示出。在这些方框图中，为了清楚起见，没有描述为操作对应设备所需的所有功能块，而仅描述鉴于上述功能相关的那些块。而且，要注意的是，方框图以高细节水平图解说明根据本发明实施例的设备，而也存在不包括所有所图解说明的功能块的实施例。上级功能块之间的实线箭头和下级功能块之间的虚线是表示其间的操作耦合，这可以是直接的或间接的(即具有中间功能块)并且可以以任何可想到的方式例如由有线或无线链路实施。

图14示出根据本发明实施例的设备的方框图。由此描述的设备可以由嵌套网络的中间级或底层的网络元件(例如VMR或VMN)实施或者被实施在其中。根据图14的实施例的设备被配置为执行图5和6中的任一者的操作。

详细地，数据检索器被配置成操作为用于根据操作S510或S610检索的装置，其中接收器被配置成从上级接收诸如RA消息之类的广告消息。第一地址产生器被配置成操作为用于根据操作S520或S620产生地址的装置。出口接口标识符建立器被配置成操作为用于根据操作S621建立出口接口标识符的装置，其中随机数产生器被配置成根据操作S621a操作并且零串产生器被配置成根据操作S621b操作并且附加处理器(appending processor)被配置成根据操作S621c操作。第一地址产生器的级联器被配置成根据操作S622操作。出口地址分配器被配置成操作为用于根据操作S530或S630给出口接口分配产生的地址的装置。顶级检测器被配置成操作为用于如上面所描述的那样检测该执行设备是否为顶级设备的装置，并且出口地址广告器被配置成操作为用于如上面描述的那样广告所分配的出口地址的装置。

底层确定器被配置成操作为用于确定该执行设备是否被允许进一步传播网络前缀到下级的装置。第二地址产生器被配置成操作为用于根据操作S640产生地址的装置，其中入口接口标识符建立器被配置成根据操作S641操作，网络前缀产生器被配置成根据操作S642操作(例如具有被配置成根据操作S642a操作的附加处理器)并且第二地址产生器的级联器被配置成根据操作S643操作。入口地址分配器被配置成操作为用于根据操作S650给入口接口分配产生的地址的装置。入口地址广告器被配置成操作为用于如上面描述的那样向下级广告所分配的入口地址的装置。

图15示出根据本发明实施例的另一个设备的方框图。由此描述的设备可以由嵌套网络的顶级的网络元件(例如TLMR)实施或者被实施在其中。根据图15的实施例的设备被配置为执行图5和7中的任一者的操作。

详细地，数据检索器被配置成操作为用于根据操作S510或S710检索的装置，其中接收器被配置成从上级接收诸如RA消息之类的广告消息并且配置数据获取器被配置成获取要从执行设备的配置数据中检索的信息。第一地址产生器被配置成操作为用于根据操作S520或S720产生地址的装置。出口地址分配器被配置成操作为用于根据操作S530或S730给出口接口分配产生的地址的装置。第二地址产生器被配置成操作为用于根据操作S740产生地址的装置，其中入口接口标识符建立器被配置成根据操作S741操作并且级联器被配置成根据操作S742操作。入口地址分配器被配置成操作为用于根据操作S750给入口接口分配产生的地址的装置。入口地址广告器被配置成操作为用于根据操作S760向下级广告所分配的入口地址的装置，其中在图15中没有示出用于执行操作S761、S762和S763的具体功能块。

图16示出根据本发明实施例的再一个设备的方框图。由此描述的设备可以由嵌套网络的任一级的网络元件(例如VMR、VMN、TLMR)实施或者被实施在其中。根据图16的实施例的设备被配置为执行图12的操作。要注意，图16的设备可以与图14和15的任何设备组合来形成根据本发明实施例的另一个设备。

详细地，数据检索器被配置成操作为用于如上面描述的那样检索所需信息(这隐含于图12)的装置。确认处理器被配置成根据操作S1210操作，接收器被配置成根据操作S1220和S1230操作，并且路由表计算器被配置成根据操作S1240操作，其中计算器被配置成操作为用于计算长度参数的装置并且路由表处理器被配置成操作为用于相应地添加和/或更新路由表的装置。

可以经由软件和/或硬件实施上面描述的任何功能、方法和操作。

一般而言，要注意，根据上述方面的相应功能元件可以分别由硬件和/或软件的任何已知装置实施，如果其仅适于执行相应部件的所述功能的话。所提及的方法步骤可以被实现在各个功能块中或由各个设备实现，或者一个或多个方法步骤可以被实现在单个功能块中或由单个设备实现。

而且，可能被实施为软件代码部分的且使用处理处理器在实体之一处运行的方法步骤和功能是与软件代码无关的并且可以使用任何已知或将来开发的编程语言来指定，诸如例如Java、C++、C和汇编语言。可能在实体之一处被实施为硬件部件的方法步骤和/或设备和/或装置是与硬件无关的并且可以使用任何已知或将来开发的硬件技术或者诸如MOS、CMOS、BiCMOS、ECL、TTL等等这些的任何混合来实施，例如使用ASIC部件或DSP部件作为示例。一般地，任何方法步骤适合于被实施为软件或由硬件实施而不改变本发明的思想。设备和装置可以被实施为各个设备，但是这不排除它们以分布式方式被实施在整个系统中，只要设备的功能被保留。这样以及类似的原理要被认为对本领域的技术人员是已知的。

在本描述的意义上的软件包括比如此类包括用于执行相应功能的代码构件的软件代码、以及体现在其上存储相应数据结构或代码部分的诸如计算机可读储存介质之类的有形介质上或者可能在其处理期间体现在信号中或在芯片中的软件(或者计算机程序或计算机程序产品。

一般地，就如本文上面描述的本发明而言，应当注意：

-接入技术可以是借助于其用户设备可以(例如经由基站或一般为接入节点)访问接入网络所用的任何技术。可以使用任何当前或将来的技术，诸如WLAN(无线本地接入网络)、WiMAX(微波存取全球互通)、BlueTooth(蓝牙)、红外等等；尽管上面的技术大多数是例如在不同的无线电频谱中的无线接入技术，但是在本发明的意义上的接入技术也可以意味着接线(wirebound)技术(例如基于IP的接入技术，比如电缆网络或固定线路)但也包含电路交换的接入技术；接入技术可以在诸如分组交换和电路交换的至少两个类别或接入域中是可区分的，但是多于两个接入域的存在不妨碍发明应用于其中，

-接入网络可以任何装置、设备、单元或构件，由此，基站、实体或其他用户设备可以连接到和/或利用由接入网络提供的服务；此类服务尤其包括数据和/或(音频)视觉通信、数据下载等等；

-用户设备可以是任何装置、设备单元或构件，由此，系统用户可以体验来自诸如移动电话、个人数字助理PDA或计算机之类的接入网络的服务；

-可能被实施为软件代码部分的且使用处理器在网络元件或终端(例如装置、设备和/或其模块，或者例如包括设备和/或其模块的实体)处运行的方法步骤是与软件代码无关的并且可以使用任何已知或将来开发的编程语言来指定，只要方法步骤定义的功能被保留；

-一般地，任何方法步骤适合于在不改变本发明就所实施的功能方面的思想的情况下被实施为软件或由硬件实施；

-可能在终端或网络元件或者其(一个或多个)任何模块处被实施为硬件部件的方法步骤和/或装置、设备、单元或构件是与硬件无关的并且可以使用任何已知或将来开发的硬件技术或者诸如MOS(金属氧化物半导体)、CMOS(互补MOS)、BiMOS(双极型MOS)、BiCMOS(双极型CMOS)、ECL(发射极耦合逻辑)、TTL(晶体管-晶体管逻辑)等等这些的任何混合来实施，例如使用ASIC(专用IC(集成电路))部件、FPGA(现场可编程门阵列)部件、CPLD(复杂可编程逻辑器件)部件或DSP(数字信号处理器)部件来实施；另外，可能被实施为软件部件的任何方法步骤和/或装置、单元或构件可以例如基于例如能够鉴权、授权、键控和/或业务保护的任何安全架构；

-装置、设备、单元或构件可以被实施为各个装置、设备、单元或构件，但是这不排除它们以分布式方式被实施在整个系统中，只要装置、设备、单元或构件的功能被保留；

-设备可以由半导体芯片、芯片组或者包括这种芯片或芯片组的(硬件)模块表示；然而这不排除设备或模块的功能可能被实施为(软件)模块中的软件，诸如包括用于在处理器上执行/运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品，而不是硬件实施的；

-装置可以被视为设备或一个以上设备的组件，例如不管功能上彼此协作还是功能上彼此独立但在相同设备外壳中。

本发明也覆盖上面描述的方法步骤和操作的任何可想到的组合以及上面描述的节点、设备、模块或元件的任何可想到的组合，只要方法和结构布置的上述概念是可应用的。

尽管上面根据附图参考示例描述了本发明，但是要理解，本发明不受限于此。相反，本领域的技术人员显而易见，本发明可以在不偏离如本文公开的发明思想的范围的情况下以许多方式进行修改。

Claims

1.一种用于能在嵌套网络中操作的网络元件的地址分配的方法，所述嵌套网络为包括不同层级上的移动路由器和节点的多级网络，所述方法包括：

检索所述多级网络的网络前缀和网络前缀信息，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数，其中所述最大前缀长度参数指示嵌套网络的深度，

基于检索的所述网络前缀和网络前缀信息依据所述多级网络的拓扑来产生第一地址，

给所述网络元件的出口接口分配产生的所述地址，以及

在检索的网络前缀的长度小于最大前缀长度参数的值的情况下，在检索的所述网络前缀和网络前缀信息的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址，并给所述网络元件的入口接口分配产生的所述第二地址。

2.根据权利要求1的方法，还包括：

在检索的所述顶级指示的基础上，检测所述网络元件是否被专用作所述多级网络的顶级网络元件。

3.根据权利要求1或2的方法，其中如果所述网络元件未被专用作所述多级网络的顶级网络元件，则所述产生第一地址还包括：

建立所述出口接口的接口标识符，以及

级联建立的所述出口接口标识符和检索的所述网络前缀。

4.根据权利要求3的方法，其中所述出口接口标识符的所述建立包括：

产生根据检索的所述后缀长度参数的长度的随机数，

产生根据预定地址长度、检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的零值串，以及

将产生的所述随机数附加到产生的所述零值串。

5.根据权利要求3或4的方法，还包括：

在检索的所述网络前缀的长度和检索的所述最大前缀长度参数的基础上，确定所述网络元件是否被专用作所述多级网络的底层网络元件。

6.根据权利要求1的方法，其中所述产生第二地址还包括：

建立所述入口接口的接口标识符，所述入口接口标识符具有预定值，通过把先前为出口接口地址分配而产生的随机数附加到检索的所述网络前缀，创建根据检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的另一个网络前缀，以及

级联建立的所述出口接口标识符和创建的所述另一个网络前缀。

7.根据前面权利要求中任一项的方法，还包括：

通过发送包含分配的所述出口接口地址的未经请求的邻居广告消息，经由所述出口接口把分配给所述出口接口的所述地址从所述网络元件广告到上级网络元件。

8.根据前面权利要求1到7中任一项的方法，还包括：

通过发送包含分配的入口接口地址、另一个网络前缀、以及包括检索的所述顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息，经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述网络元件广告到至少一个下级网络元件。

9.根据权利要求1或2的方法，其中如果所述网络元件被专用作所述多级网络的顶级网络元件，则所述产生第一地址是基于无状态自动地址配置过程。

10.根据权利要求9的方法，还包括：

在检索的所述网络前缀的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址，以及

给所述网络元件的入口接口分配产生的所述地址。

11.根据权利要求10的方法，其中所述产生第二地址还包括：

建立所述入口接口的接口标识符，所述入口接口标识符具有预定值，

级联建立的所述入口接口标识符和检索的所述网络前缀。

12.根据前面权利要求9到11中任一项的方法，其中所述检索包括：从所述网络元件的配置数据获取检索的所述网络前缀。

13.根据前面权利要求10到12中任一项的方法，还包括：

经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述网络元件广告到至少一个下级网络元件。

14.根据权利要求13的方法，其中所述广告包括：

设定把所述网络元件专用作所述多级网络的顶级网络元件的顶级指示，以及

根据所述网络元件的配置数据，发送包含分配的所述入口接口地址、检索的所述网络前缀、以及包括设定的所述顶级指示和后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息。

15.一种用于能在嵌套网络中操作的网络元件的地址分配的设备，所述嵌套网络为包括不同层级上的移动路由器和节点的多级网络，所述设备包括：

用于检索多级网络的网络前缀和网络前缀信息的装置，该网络前缀信息包括顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数，其中所述最大前缀长度参数指示嵌套网络的深度，

用于基于检索的所述网络前缀和网络前缀信息依据所述多级网络的拓扑来产生第一地址的装置，

用于给所述设备的出口接口分配产生的所述地址的装置，以及

在检索的网络前缀的长度小于最大前缀长度参数的值的情况下，在检索的所述网络前缀和网络前缀信息的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址并给所述网络元件的入口接口分配产生的所述第二地址的装置。

16.根据权利要求15的设备，还包括：

用于在检索的所述顶级指示的基础上检测所述设备是否被专用作所述多级网络的顶级设备的装置。

17.根据权利要求15或16的设备，其中如果所述设备未被专用作所述多级网络的顶级设备，则所述产生第一地址的装置还包括：

用于建立所述出口接口的接口标识符的装置，以及

用于级联建立的所述出口接口标识符和检索的所述网络前缀的装置。

18.根据权利要求17的设备，其中所述出口接口标识符的所述建立装置包括：

用于产生根据检索的所述后缀长度参数的长度的随机数的装置，

用于产生根据预定地址长度、检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的零值串的装置，以及

用于将产生的所述随机数附加到产生的所述零值串的装置。

19.根据权利要求17或18的设备，还包括：

用于在检索的所述网络前缀的长度和检索的所述最大前缀长度参数的基础上确定所述设备是否被专用作所述多级网络的底层设备的装置。

20.根据权利要求15的设备，其中所述产生第二地址的装置还包括：

用于建立所述入口接口的接口标识符的装置，所述入口接口标识符具有预定值，

用于创建根据检索的所述网络前缀的长度和检索的所述后缀长度参数的长度的另一个网络前缀的装置，以及

用于级联建立的所述出口接口标识符和创建的所述另一个网络前缀的装置，

其中所述创建装置包括用于把先前为出口接口地址分配而产生的随机数附加到检索的所述网络前缀的装置。

21.根据权利要求15到20中任一项的设备，还包括：

用于通过发送包含分配的所述出口接口地址的未经请求的邻居广告消息，经由所述出口接口把分配给所述出口接口的所述地址从所述设备广告到上级设备的装置。

22.根据权利要求15到21中任一项的设备，还包括：

用于通过发送包含分配的所述入口接口地址、另一个网络前缀、以及包括检索的所述顶级指示、后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息，经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述设备广告到至少一个下级设备的装置。

23.根据权利要求15或16的设备，其中如果所述设备被专用作所述多级网络的顶级设备，则所述产生第一地址的装置被配置成基于无状态自动地址配置来产生所述第一地址。

24.根据权利要求23的设备，还包括：

用于在检索的所述网络前缀的基础上依据所述多级网络的拓扑来产生第二地址的装置，以及

用于给所述设备的入口接口分配产生的所述地址的装置。

25.根据权利要求24的设备，其中所述产生第二地址的装置还包括：

用于级联建立的所述入口接口标识符和检索的所述网络前缀的装置。

26.根据权利要求23到25中任一项的设备，其中所述用于检索多级网络的网络前缀和网络前缀信息的装置包括：

用于从所述设备的配置数据获取检索的所述网络前缀的装置。

27.根据权利要求23到26中任一项的设备，还包括：

用于经由所述入口接口把分配给所述入口接口的所述地址从所述设备广告到至少一个下级设备的装置。

28.根据权利要求27的设备，其中所述广告装置包括：

用于设定把所述设备专用作所述多级网络的顶级设备的顶级指示的装置，以及

用于根据所述设备的配置数据，发送包含分配的所述入口接口地址、检索的所述网络前缀、以及包括设定的所述顶级指示和后缀长度参数和最大前缀长度参数的网络前缀信息的路由器广告消息的装置。

29.根据权利要求15到28中任一项的设备，其中所述设备能操作为所述多级网络中的网络元件。

30.根据权利要求15到29中任一项的设备，其中所述设备是移动路由器。

31.一种用于能在嵌套网络中操作的网络元件的方法，所述嵌套网络为包括不同层级上的移动路由器和节点的多级网络，所述方法包括：

检索所述多级网络的网络前缀的网络前缀信息，该网络前缀信息包括最大前缀长度参数和后缀长度参数，其中所述最大前缀长度参数指示嵌套网络的深度，

确认所述网络元件的入口接口的地址的网络前缀长度小于所述最大前缀长度，

接收所述多级网络的下级网络元件的出口接口地址的广告，以及

在接收的所述出口接口地址和检索的所述后缀长度参数的基础上配置路由表。

32.根据权利要求31的方法，其中所述配置包括：

在所述网络元件的入口接口地址的网络前缀长度和所述后缀长度参数的基础上计算长度参数，以及

添加和/或更新路由表条目，该路由表条目指定具有接收的出口接口地址作为与所述计算长度相对应的长度的网络前缀的业务要经由所述网络元件的所述入口接口被路由到接收的所述出口接口地址。

33.根据权利要求31或32的方法，还包括：

通知未专用作所述多级网络的顶级或底层网络元件的网络元件将具有来自所述多级网络的网络前缀的源地址的其入口接口上的任何业务转发到其出口接口而不要隧道传送此类业务。

34.一种能在嵌套网络中操作的设备，所述嵌套网络为包括不同层级上的移动路由器和节点的多级网络，所述设备包括：

用于检索所述多级网络的网络前缀的网络前缀信息的装置，该网络前缀信息包括最大前缀长度参数和后缀长度参数，其中所述最大前缀长度参数指示嵌套网络的深度，

用于确认所述设备的入口接口的地址的网络前缀长度小于所述最大前缀长度的装置，

用于接收所述多级网络的下级设备的出口接口地址的广告的装置，以及

用于在接收的所述出口接口地址和检索的所述后缀长度参数的基础上配置路由表的装置。

35.根据权利要求34的设备，其中所述配置装置包括：

用于在所述设备的入口接口地址的网络前缀长度和所述后缀长度参数的基础上计算长度参数的装置，以及

用于添加和/或更新路由表条目的装置，该路由表条目指定具有接收的出口接口地址作为与所述计算长度相对应的长度的网络前缀的业务要经由所述设备的所述入口接口被路由到接收的所述出口接口地址。

36.根据权利要求34或35的设备，还包括：

用于通知未专用作所述多级网络的顶级或底层设备的设备将具有来自所述多级网络的网络前缀的源地址的其入口接口上的任何业务转发到其出口接口而不要隧道传送此类业务的装置。