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CN1543143A - 能够支持主机移动性的无线局域网系统及其操作方法 - Google Patents

能够支持主机移动性的无线局域网系统及其操作方法 Download PDF

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CN1543143A CNA2004100430330A CN200410043033A CN1543143A CN 1543143 A CN1543143 A CN 1543143A CN A2004100430330 A CNA2004100430330 A CN A2004100430330A CN 200410043033 A CN200410043033 A CN 200410043033A CN 1543143 A CN1543143 A CN 1543143A
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Abstract

公开了一种能够支持主机移动性服务的无线局域网系统及其方法。该无线局域网系统包括在移动无线通信环境中执行本地代理功能并发送前缀信息的网关；和接入点，每个接入点通过使用网关的前缀信息分配互联网协议(IP)地址给在其范围内的移动主机。其后，每个接入点产生并发送对应于移动主机的绑定更新列表给网关。因此，在无线局域网中，本发明支持具有或不具有移动IPv6堆栈的移动主机的移动性。

Description

能够支持主机移动性的无线局域网系统及其操作方法
技术领域
按照本发明的系统和方法涉及无线局域网系统，更具体而言，涉及一种其中该系统具有能支持主机移动性的接入点(AP)的无线局域网系统以及操作方法。
背景技术
随着无线通信的快速扩展和互联网的增长，对无线环境中的互联网服务的需求也随之增加，因此，用户希望通过可以保证移动性的无线通信服务来使用互联网。无线通信技术，诸如无线LAN、移动IP、MANET等等，最近已经得到了积极的研究和发展。
在通信网络中，无线局域网(WLAN)具有支持特定标准的服务的优点，但是也具有它被限于特定范围使用的缺点。
不具有移动Ipv6栈的通用无线IPv6主机在当该主机移向用于不同路由器的接入点(AP)时会出现服务连续性较差的问题。
图1是传统的通用无线局域网的示意图。
无线局域网100，可以是公司中的网络或校园中的网络，其具有连接到是外部网络的互联网200的网关10，该网关10具有多个连接到此的接入路由器(AR)20和30，例如，一个接入路由器AR1 20具有多个连接到此的接入点(AP)21、22、…、和31，每个接入点负责在其特定范围内的移动主机(MH)。在此，基于接入路由器AR1的前缀信息(前缀：A)为位于接入路由器AR1 20下面的移动主机来分配IP地址。
然而，该传统的无线局域网对支持移动主机的移动性具有下列限制。
例如，如果与连接到第一接入路由器AR1 20的AP AP1_1 21相关的移动主机(MH)移动到由连接到该第一接入路由器AR1 20的接入点AP1_2 22负责的范围中，该移动主机(MH)被该接入点AP1_2 22支持，就是说，连接到该第一接入点AR1 20的接入点AP1_1 21和AP1_2 22能通过内部接入点协议(IAPP)互相通信。因此，如果通过使用接入点AP1_1 21与互联网200通信的移动主机(MH)移动到由接入点AP1_2 22覆盖的范围中，该移动主机通过IAPP可以连续地被提供当前服务。
然而，如果移动主机(MH)移动到连接到第二接入路由器AR2 30的接入点AP2 31的范围内，由接入点AP2分配给该移动主机(MH)一个新的互联网协议(IP)地址，并且此时，IP地址的前缀信息是基于第二接入路由器AR2 30的前缀信息(前缀：B)。
因此，该移动主机(MH)被看作为新的网络并经历新的结合(association)过程，因此它不能连续地接收当前服务。
发明内容
本发明的示意性实施例可以，但不要求，解决上述和/或其他问题。本发明的示范方面提供一种无线局域网系统及其操作方法，其中该系统具有能支持该移动主机的移动性的接入点(AP)。
为了实现上述方面，根据本发明的无线局域网络系统包括：网关，用于在移动无线通信环境中执行本地代理的功能并发送前缀信息；接入点，其每一个通过使用网关的前缀信息能够将互联网协议(IP)地址分配给在一个范围内的移动主机，其中每个接入点产生并发送与移动主机对应的绑定更新(Binding Update)列表给该网关。
当从通信节点发送数据包给移动主机时，该网关封装具有源地址和目的地址的数据包的报头部分，并且每个接入点解封装由网关发送的已封装数据包。
当从移动主机发送数据包给通信节点时，每个接入点封装具有源地址和目的地址的数据包的报头部分，并发送该封装的数据包。
优选的，但不是必须的，该网关管理至少一个或多个接入路由器，每个接入路由器管理一个或多个接入点，并且每个接入点管理一个或多个移动主机，并且用于移动主机的IP地址具有相同的前缀信息。进一步，用于每个接入点的IP地址充当用于每个被管理的移动主机的转交(Care-of)地址(CoA)。
每个接入点包括一个通过结合前缀信息与移动主机的MAC地址来产生用于在管理范围内的移动主机的IP地址的IP地址产生单元；一个用于存储关于已分配的IP地址和相关移动主机的信息的绑定高速缓存；和一个用于向网关发送用于移动主机的已产生的绑定更新列表的绑定更新(BU)传输单元。
进一步，每个接入点具有一个解封装单元，用于对封装在由通信节点发送的数据包的报头部分中的源地址和目的地址进行解封装，和一个封装单元，用于封装具有源地址和目的地址的要发送到通信节点的数据包的报头部分。
根据本发明的一种用于无线局域网系统的操作方法包括下面步骤：根据移动主机的请求发送前缀信息，其中在移动无线通信环境中网关执行本地代理的功能；通过使用该前缀信息和结合该移动主机分配互联网协议(IP)地址给移动主机；以及为所结合的移动主机产生绑定更新列表并发送该绑定更新列表给网关。
该操作方法还包括以下步骤：当从通信节点发送数据包给移动主机时，封装具有源地址和目的地址的来自网关的数据包的报头部分，并发送该封装的数据包；以及对由网关发送的封装的数据包的报头部分进行解封装。
进一步，该操作方法还包括以下步骤：当数据包从移动主机发给通信节点时，封装具有源地址和目的地址的数据包的报头部分，并发送已封装的数据包。
优选的，但不是必须的，该网关管理一个或多个接入路由器，每个接入路由器管理一个或多个接入点，每个接入点管理一个或多个移动主机，并且用于移动主机的IP地址具有相同的前缀信息。进一步，用于每个接入点的IP地址充当用于每个被管理的移动主机的转交地址(CoA)。
该移动主机结合步骤包括下面步骤：通过结合前缀信息和移动主机的MAC地址来产生用于在管理范围内的移动主机的IP地址；存储关于已分配的IP地址和移动主机的信息，并且产生所结合的移动主机的绑定更新列表；并且将已产生的移动主机的绑定更新列表发送给网关。
因此，在无线局域网中的移动主机具有移动性，并且所有包含或不包含移动IPv6堆栈的移动主机的移动性可以得以支持。
附图说明
本发明将参照下面的附图进行详细描述，其中相同的附图标记表示相同的部分，其中：
图1是解释传统无线局域网系统的示意图；
图2是解释根据本发明的说明性实施例的能够支持移动主机的移动性的无线局域网系统的示意图；
图3是说明图2的接入点(AP)300的详细框图；
图4是说明由图2的接入点(AP)分配给移动主机的IP地址的格式的图；
图5是说明生成图4的移动主机IP地址的过程的操作流程图；
图6是说明根据本发明的说明性实施例的结合移动主机的过程的操作流程图；
图7是说明根据本发明的说明性实施例的第一数据包传输过程(通信节点→移动主机)的操作流程图；
图8A和图8B是说明根据本发明的说明性实施例的已封装的数据包的格式和发送给网关的绑定更新的格式的图；
图9是说明根据本发明的说明性实施例的第二数据包传输过程(通信节点→移动主机)的操作流程图；
图10是说明在图9的第二数据包传输过程中发送给移动主机的数据包的格式的图；和
图11是说明根据本发明的说明性实施例的在与接入点(AP)相结合的移动主机(MH)移动到一个不同接入点AP2的范围中的情况下重新结合过程的操作流程图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细描述本发明。
图2是解释根据本发明的说明性实施例的能够支持移动主机的移动性的无线局域网系统的示意图。
无线局域网系统具有用于执行与外部网络的通信连接的网关GW/HA，连接到该网关GW/HA的多个接入路由器AR1和AR2，分别由接入路由器AR1和AR2控制的多个接入点AP1和AP2，以及由相应的接入点AP1和AP2支持的移动主机(MH)。
该网关GW/HA连接到外部网络，并且用于从外部网络接收或向外部网络传送数据包，并且该网关功能执行基于移动IPv6的本地代理功能。
对于支持基于移动IPv6的移动性的本地代理功能，例如，存在一种功能用于当移动主机(MH)远离本地时封装以移动主机(MH)的IP地址为发送目的地的本地链接上的数据包，并通过隧道传给与移动主机(MH)相结合的转交地址(CoA)。进一步，存在用于管理将移动主机IP地址与转交地址相连的绑定更新列表的功能等等。
一个或多个接入路由器AR1被连接到网关GW/HA，并且每个接入路由器AR1通过使用相同传输协议连接到分离网络的设备与其它接入路由器的网络层互相连接。
该接入路由器AR1的功能，除了具有网桥的作用，还依靠路径分配表确定移动节点，就是说，在不同网络或自身网络中的移动主机(MH)并因此选择各种路径中最有效的路径以及通过所选的路径发送数据包。
接入点AP1连接到该接入路由器AR1，并且一个或多个接入点AP1连接到一个接入路由器AR1。在此，为了支持移动主机(MH)的移动性，该接入点AP1处理网络层，因此它被分配给一个来自接入路由器AR1的IP地址。该接入点AP1的分配的IP地址充当用于所有连接到该接入点(AP)的移动主机(MH)的CoA。
根据本发明的用于支持移动主机的移动性的接入点(AP)将参考图3所示的接入点(AP)300的框图进行详细描述。
该接入点(AP)300具有N/W输入/输出单元303、MAC存储单元307、IP地址产生单元310、绑定高速缓存器330、封装单元30、解封装单元370、和绑定更新(BU)传输单元390。
该N/W输入/输出单元303以无线方式连接到网络上的设备，并且通过网络层协议输入和输出被传输的数据。
该MAC存储单元307存储用于执行接入点(AP)300的各种功能的软件，并且，还存储媒体访问控制(MAC)地址，该地址是连接到LAN的所有端口或设备所需的标准数据层的地址。
该IP地址产生单元310产生要被连接到接入点(AP)的移动主机(MH)的IP地址。该移动主机(MH)的IP地址具有图4所示的格式。在整个网络中被网关GW/HA控制的每个移动主机(MHs)都具有除移动主机ID以外的相同前缀，即，一个MAC地址。
图5是用于解释产生IP地址的过程的图。
首先，该接入点(AP)发送移动主机前缀请求报文给网关GW/HA(5-1)。已接收到前缀请求报文的网关用前缀通知报文进行响应(5-2)。
基于网关GW/HA的前缀通知报文的接入路由器(AR)的路由器通知报文被发送给接入点(AP)。因此，该接入点(AP)识别网关GW/HA的前缀，将网关GW/HA的前缀信息转换为移动主机(MH)的前缀，并发送已转换的前缀给移动主机(MH)(5-3)。在此，该通知报文是凭借它网关GW/HA、接入路由器(AR)，或类似设备，以无线方式一直通知其相邻设备其存在性的报文。
因此，尽管移动主机(MH)在任何接入点(AP)的范围内移动，该移动主机(MH)具有与网关GW/HA前缀相同的前缀。因此，该接入点(AP)的IP地址充当连接到接入点(AP)的所有移动主机(MH)的转交地址(CoA)。
该绑定高速缓存器330管理存在于接入点(AP)的范围中的移动主机(MH)的信息，以便使移动主机和网关GW/HA能互相通信。进一步，当新的移动主机变得与接入点相连时，该绑定高速缓存器330产生绑定更新列表。
在移动主机(MH)发送数据包给通信节点(CN)时该封装单元350封装具有源地址和目的地址的数据报头，以便通过从接入点(AP)到外部通信节点(CN)的隧道发送数据包。在此，该源地址是接入点(AP)的IP地址，并且目的地址是通信节点(CN)的IP地址。
该解封装单元370从封装的数据包的报头部分解封装该源地址和目的地址，以便从网关GW/HA将该数据包发送给其中存在移动主机(MH)的接入点(AP)。
该绑定更新(UB)传输单元390发送绑定更新列表给网关GW/HA。为此，如下存在两种示范情况。
第一种情况是将存在于接入点(AP)的范围内的移动主机结合到网关GW/HA。第二种情况是通过结合绑定更新列表实现从接入点(AP)到通信节点(CN)的最佳路径。
在下文，根据本发明的接入点操作过程将参考附图进行描述。
(1)将参考图6描述当移动主机(MH)移动到接入点(AP)的范围中时将移动主机(MH)结合到接入点(AP)的过程(6-1)。
移动主机(MH)发送结合请求报文给接入点(AP)(6-2)，并且该接入点(AP)发送给移动主机(MH)一个对结合请求的响应报文(6-3)。
此时，移动主机(MH)的MAC地址mac1被发送给接入点(AP)，并且该接入点(AP)使用该MAC地址mac1并且产生移动主机(MH)的唯一IP地址MN.mac1。
就是说，如图4所示，IP地址产生单元310组合由网关GW/HA分配的前缀MN∷和移动主机(MH)的MAC地址mac1，并产生移动主机(MH)的唯一IP地址MN.mac1。
绑定高速缓存器330使用产生的移动主机(MH)的IP地址MN.mac1作为本地地址HoA并使用接入点(AP)的IP地址作为转交地址(CoA)，并且产生绑定更新列表。此后，BU传输单元390将产生的移动主机(MH)的绑定更新列表发送给网关GW/HA(6-4)。
此时，该网关GW/HA如在移动IPv6中那样产生对应于移动主机(MH)的本地地址HoA的绑定高速缓存入口(BCE)。
(2)将描述当数据包由通信节点(CN)发送给移动主机(MH)时的接入点操作过程。
首先，将参考图7描述在通信节点(CN)的绑定高速缓存中没有移动主机(MH)的入口的情况。
由于通信节点(CN)不具有用于移动主机(MH)的入口，该通信节点(CN)使用该通信节点(CN)的IP地址CN.mac4作为源地址，以及移动主机(MH)的IP地址MN.mac1作为目的地址，并且发送数据包给网关GW/HA(7-1)。已接收到数据包的网关GW/HA参照网关GW/HA本身具有的绑定高速缓存来获得具有作为移动主机(MH)的IP地址的HoA的CoA。在此，该CoA是移动主机(MH)存在于其中的接入点(AP)的IP地址AP.mac2。该网关GW/HA通过使用获得的CoA(AP的IP地址)和网关GW/HA的IP地址HA.mac3来封装该数据包报头部分。图8A是说明封装的数据包的格式的图。如图8A所示，该网关GW/HA通过使用网关GW/HA的IP地址HA.mac3作为源地址和接入点(AP)的IP地址AP.mac2作为目的地址来发送封装的数据包给接入点(AP)(7-2)。
该封装的数据包被发送给作为目的地的接入点(AP)，并且该接入点(AP)的解封装单元370从封装的数据包解封装报头部分，并且发送解封装的数据包给移动主机(MH)(7-3)。此时，该接入点(AP)的BU传输单元390发送给通信节点(CN)一个具有移动主机(MH)的IP地址MN.mac1作为HoA和接入点(AP)的IP地址AP.mac2作为CoA的绑定更新。图8B说明了被发送的绑定更新的格式。通过这样做，该通信节点(CN)识别出当前移动主机(MH)存在于接入点(AP)的范围内。
下面，将参考图9描述在通信节点(CN)的绑定高速缓存中存在移动主机的入口的情况。
基于在绑定高速缓存中的绑定信息，通信节点(CN)将在报头部分中具有通信节点(CN)的IP地址CN.mac4作为源地址、CoA(AP的IP地址)作为目的地址、和移动主机的IP地址MN.mac1作为HoA的数据包发送给网关GW/HA(9-1)。该数据包到达接入点(AP)而没有任何附加过程(9-2)，并且该接入点(AP)将报头部分的目的地址(CoA地址)翻译成HoA，移动主机的IP地址MN.mac1，并发送该数据包给移动主机(MH)(9-3)。
因此，该移动主机(MH)接收具有通信节点(CN)的IP地址作为源地址和其本身的IP地址作为目的地址的数据包。此时，图10说明了要被发送的报文数据包格式。
(3)将描述在数据包从移动主机(MH)发送到通信节点(CN)的情况下的接入点(AP)操作过程。
如果一个数据包从接入点(AP)发送给通信节点(CN)，该接入点(AP)搜索在绑定高速缓存器330中的绑定更新列表的HoA入口中是否存在作为目的地的通信节点(CN)的IP地址，并且，如果存在，则确定该通信节点(CN)是在它自己的基本服务组(BSS)中。在该情况下，该接入点(AP)封装具有通信节点(CN)的媒体访问控制地址的数据包的报头部分，并发送该封装的数据包。
同时，如果作为目的地的通信节点(CN)的IP地址不存在于绑定高速缓存器330中的绑定更新列表中，该封装单元350封装具有源地址和目的地址的数据包的报头部分。就是说，该接入点(AP)通过隧道向通信节点(CN)发送具有接入点(AP)的IP地址AP.mac2作为源地址和通信节点(CN)的IP地址CN.mac4作为目的地址的数据包。
(4)将参考图11描述当与接入点(AP)相结合的移动主机(MH)移动到不同接入点(AP2)的范围中时(11-1)不同接入点(AP2)的操作过程。
移动到不同接入点(AP2)的范围中的移动主机(MH)执行与新接入点(AP2)的重新结合。该重新结合过程与上述在移动主机(MH)和接入点(AP)之间的结合过程相同。
就是说，该移动主机(MH)请求到新接入点(AP2)的重新结合(11-2)，并且对于该重新结合请求该新接入点(AP2)发送响应给移动主机(MH)(11-3)用于重新结合。此时，新接入点(AP2)的IP地址产生单元310产生移动主机(MH)的IP地址，并且绑定高速缓存器330产生绑定更新列表。BU传输单元390发送绑定更新列表给网关GW/HA(11-4)。
此时，基于由新接入点(AP2)发送的绑定更新列表，网关GW/HA更新与网关GW/HA的绑定高速缓存中的HoA对应的入口。
通过上面的过程，用作为新接入点(AP2)的IP地址的CoA处理通信节点(CN)和与新接入点(AP2)结合的移动主机(MH)之间数据。，用于数据处理的通信过程与基于接入点(AP)的描述相同，因此通信过程中的详细描述将被省略。
根据本发明的用于无线局域网的网关GW具有基于移动IPv6的本地代理功能，并且接入点(AP)能执行部分基于移动IPv6的本地代理功能。因此，网关的前缀被分配作为移动主机的IP地址的前缀，因而不管移动主机的移动，该移动主机一直具有相同的前缀。因此，移动主机移动到其范围中的接入点的IP地址变成移动主机的CoA，因而可以支持移动主机的移动性。
根据本发明，在无线局域网中移动主机的移动性被支持。
另外，对于所有具有或不具有移动IPv6堆栈的移动主机，该移动性被支持。
因此，在无线局域网系统和移动IPv6共存的环境下，可以支持移动主机的移动性。
已参照各说明性实施例对本发明进行了表示和描述，但本领域技术人员将理解，在不脱离随后的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种变化。
本申请要求于2003年4月29日在韩国知识产权局申请的，韩国专利申请No.10-2003-0027310的优先权，其公开的内容援引在本发明中作为参考。

Claims (16)

1.一种无线局域网系统，包括：
网关，用于在移动无线通信环境中执行本地代理功能并发送前缀信息；和
一个或多个接入点，每个接入点通过使用网关的前缀信息分配互联网协议(IP)地址给在其管理范围内的移动主机，
其中，每个接入点产生并发送对应于移动主机的绑定更新列表给网关。
2.如权利要求1所述的无线局域网系统，其中当从通信节点发送数据包给移动主机时，该网关封装具有源地址和目的地址的数据包报头部分，并且对应目的地址的接入点解封装由网关发送的已封装的数据包。
3.如权利要求1所述的无线局域网系统，其中当从移动主机发送数据包给通信节点时，定义移动主机的管理范围的接入点封装具有源地址和目的地址的数据包报头部分，并发送该已封装的数据包。
4.如权利要求1所述的无线局域网系统，其中网关管理一个或多个接入路由器，每个接入路由器管理一个或多个接入点，并且每个接入点管理一个或多个移动主机。
5.如权利要求4所述的无线局域网系统，其中用于移动主机的IP地址具有相同的前缀信息。
6.如权利要求1所述的无线局域网系统，其中用于接入点的IP地址充当用于在接入点的管理范围内的每个移动主机的转交地址(CoA)。
7.如权利要求1所述的无线局域网系统，其中每个接入点包括：
一个IP地址产生单元，用于通过组合前缀信息和移动主机的MAC地址来产生用于在接入点的管理范围内的移动主机的IP地址；
一个绑定高速缓存器，用于存储关于所产生的IP地址和相应的移动主机的信息；和
一个绑定更新(BU)传输单元，用于将所产生的移动主机的绑定更新列表发送给网关。
8.如权利要求7所述的无线局域网系统，其中每个接入点还包括一个解封装单元，用于对封装在由通信节点发送的数据包的报头部分中的源地址和目的地址进行解封装。
9.如权利要求7所述的无线局域网系统，其中每个接入点还包括封装单元，用于封装具有源地址和目的地址的要发送到通信节点的数据包的报头部分。
10.一种用于无线局域网系统的操作方法，包括：
根据移动主机的请求发送网关的前缀信息，其中在移动无线通信环境中网关执行本地代理功能；和
通过使用前缀信息分配互联网协议(IP)地址给移动主机；
结合该移动主机和接入点，该接入点具有移动主机定位于其中的管理范围；
为所结合的移动主机产生绑定更新列表；和
发送绑定更新列表给网关。
11.如权利要求10所述的操作方法，还包括：当从通信节点发送数据包给移动主机时，
封装具有源地址和目的地址的在网关处的数据包的报头部分，并发送封装的数据包；和
从由网关发送的封装的数据包解封装报头部分。
12.如权利要求10所述的操作方法，还包括：当从移动主机发送数据包给通信节点时，封装具有源地址和目的地址的在接入点处的数据包的报头部分，并发送该封装的数据包。
13.如权利要求10所述的操作方法，其中网关管理一个或多个接入路由器，每个接入路由器管理一个或多个接入点，并且每个接入点管理一个或多个移动主机。
14.如权利要求13所述的操作方法，其中用于移动主机的IP地址具有相同的前缀信息。
15.如权利要求13所述的操作方法，其中用于每个接入点的IP地址充当用于在接入点的管理范围内的每个移动主机的转交地址(CoA)。
16.如权利要求10所述的操作方法，其中移动主机结合操作包括：
通过组合网关的前缀信息和移动主机的MAC地址来产生用于在接入点的管理范围内的移动主机的IP地址；
存储关于所产生的IP地址和相应的移动主机的信息；
产生所结合的移动主机的绑定更新列表；和
将所产生的移动主机的绑定更新列表发送给网关。
CNB2004100430330A 2003-04-29 2004-04-02 能够支持主机移动性的无线局域网系统及其操作方法 Expired - Lifetime CN1288880C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

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