为移动本地代理提供分布式转发平面的方法和设备的制作方法

专利名称：为移动本地代理提供分布式转发平面的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信网络领域，并且更具体地涉及移动网络中的分组路由。
背景技术：
采用例如移动IP的移动性管理协议的基于分组的网络，允许移动节点用户在网 络之间移动并且维持永久IP地址，由此使得移动节点用户甚至在改变它们到基于分组的 网络的连接点时也能够维持传输层连接和高层连接。因而，采用例如移动IP的移动性管理 协议的移动网络使移动节点(MN)能够维持与移动网络上可用的一个或多个主机设备的传 输层连接和高层连接。对于采用移动IP的基于分组的网络，通过使用本地代理(HA)、外地 代理和其他移动性管理能力，来为移动节点用户提供移动性管理。在采用移动IP的现有网络中，起源于主机设备(HD)并发往MN的分组被路由至MN 的HA，HA将所述分组直接或者使用丽的FA间接隧穿(tunnel)至预期丽。不利的是，由 于从主机向MN发送的分组需要穿越HA，从主机到MN的分组所采取的路由通常不是最优的 (即，在主机和MN之间通常有更好的路由；然而，因为HA不是该更好的路由的一部分，该更 好的路由不能被使用)。此外，在经由HA的反向路由通过策略或选择来指示并且被用来从 MN向主机发送分组的情况中(与从FA到主机的直接转发相对)，从丽到主机的分组所采 用的路由通常也不是最优的(因为反向发送的分组将同样需要穿越HA)。

发明内容
通过本发明中为移动本地代理提供分布式转发平面的方法和设备来解决现有技 术的各种缺陷。本发明提供一种在包括网络域的网络中为移动节点控制分组的路由的方 法，其中，所述网络域包括控制单元和多个转发单元。一种方法包括计算从所述转发单元中 的一个到所述移动节点的路由以及向所述转发单元中的那一个传播所述计算的路由。通过 使用与所述移动节点相关联的位置信息以及与所述网络域相关联的路由信息来计算所述 路由。


通过考虑以下结合附图的详细描述，可以容易理解本发明的内容，在所述附图 中图1示出通信网络的高层框图；图2示出图1的通信网络的高层框图，所述框图示出用于描述本发明的示例性路 由路径；图3示出根据本发明的一个实施例的方法；以及图4示出适用于实施此处描述的功能的通用计算机的高层框图。为便于理解，尽可能使用同一引用标记指定附图中所共同的同一单元。
具体实施例方式本发明提供一种用于移动本地代理的分布式转发平面。本发明将移动本地代理的分组转发功能跨网络域分布，由此消除对现有移动网络的下述要求，即，移动节点与主机设 备之间交换的分组穿越(traverse)充当移动本地代理的特定节点，其中，所述网络域具有 由单独的控制单元控制的多个分组转发单元。通过消除对移动节点与主机设备之间交换的 分组穿越移动本地代理的需要，可以使用更有效的路由(例如，在一个或多个服务质量度 量方面被优化的路由)在移动节点和主机设备之间交换分组。图1示出使用移动性管理协议支持移动的通信网络的高层框图。具体地，通信网 络100包括使用本地代理(HA) 105进行通信的移动节点(MN) 102和主机设备(HD) 104、多 个路由单元(RE) 107^1076 (总称为RE 107)和多个分组转发单元(PFE) 109A_109F (总称为 PFE 109)。PFE 109形成由控制单元(CE) 111控制的网络域(ND) 110。MN 102可以经由外 地代理(FA) 106通信。如图1中所示，通信网络100的各组件使用多条通信链路(CL) 115 进行通信。丽102包括能够改变其与通信网络100的连接点的任何移动用户设备。例如，MN 102可以包括任何移动有线或无线设备，诸如膝上型计算机、移动电话、PDA等。HD 104包 括能够与丽102通信的任何网络设备。例如，HD 104可以是应用服务器、内容服务器等。RE 107和PFE 109共同协作来在MN 102和HD 104之间传播分组。RE 107包括 任何分组路由/转发单元，诸如路由器、交换机、PFE(它可以属于ND 132和/或一个或多 个其他ND)等以及其各种组合。PFE 109包括适合基于由CE 111提供的路由/转发信息 (例如，各路由/转发表)来路由/转发分组的分组转发单元。HA 105充当本地IP移动代理。HA 105服务丽102 (以及可以连接通信网络100 的其他丽，出于清晰目的被省略)。具体地，当丽102加入网络时，丽102与HA 105相关 联，并且可选地，如果MN 102不是已经具有本地地址，HA 102为MN 102提供本地地址。HA 105知道丽102的当前位置(包括无论MN 102是否与FA相关联，如图1中所示情况)。HA 105与ND 110以及通信网络100的其他RE 107相关联。HA 105充当路由器。在现有通信网络中，HA 105将从主机设备接收分组，并且把 所接收的分组隧穿至预期的移动节点。在通信网络100中，HA 105不一定从HD 104接收 分组并且将所接收的分组隧穿至丽102;相反，由于ND 110的PFE 109适于在HD 104和 MN 102之间实施更有效(或甚至最佳)的分组路由，从HD 104发往MN 102的分组可能或 可能不穿越HA 105 (取决于HA 105是否在HD 104和MN 102之间的改进路径中)。HA 105为MN 102确定并且存储位置信息。当MN 102, HA 105经由来自MN 102 (以 及可选地，FA 106)的信令确定丽102的当前位置。然后，HA 105确定到丽102的当前位 置的路由(即，用于从HA 105向丽102传播分组的隧道)。HA 105确定被HA 105使用的 隧道的隧道端点，来向丽102传播分组。HA 105是一个端点，另一端点是MN 102，或者可 选地，FA 106。HA 105然后存储(a)MN 102的当前位置，以及(b)到丽102的当前位置的 路由(其可以被表示为隧道端点)。HA 105向CE 111提供该信息，用于CE 111为ND 110 的每一个PFE 109计算到丽102的最佳路由。FA 106充当移动IP外地代理。FA 106服务MN 102(以及可以经由FA 106与通 信网络100相关联的其他丽，出于清晰目的被省略)。FA 106充当路由器。FA 106存储关于访问其网络的移动节点(示意性地，由FA 106服务的丽102)的信息。FA 106被示为可 选单元，因为移动节点可以直接与本地代理(示意性地，HA 105)相关联，或者当移动节点 在网络间移动时可以与一个或多个外地代理(示意性地，FA 106)相关联。如图1中所示，CE 111和ND 110—起作用以形成分类路由器(S卩，CE 111的控制 功能与ND 110的转发功能耦合并且一起操作来实施全部路由器功能)。因而，从通信网络 100的每一个其他设备的角度看，ND 110的PFE 109是透明的。换言之，从通信网络100中 的其他设备的角度看，ND 110表现为充当单个路由器，即使它由多个分类PFE组成。CE 111包括典型路由器的分组控制功能。ND 110(即，每一个PFE109)包括典型 路由器的分组转发功能。CE 111控制适当的分组路由/转发行为在PFE 109中的设置。 CE 111和PFE 109可以使用适于支持分类路由器的各组件之间的通信的任何协议(例如， ForCES协议、一个或多个内部网关协议(IGP)、一个或多个边界网关协议(BGP)等以及其各 种组合)来通信。CE 111适于计算从CE 111控制的ND 110的每一个PFE 109到MN102的最佳路 由。从PFE 109的角度看，从ND 110的一个PFE 109到丽102的最佳路由是朝向丽102 的最佳路由。CE 111适于向该PFE 109传播所计算的从ND 110的一个PFE 109到丽102 的最佳路由，以存储在该PFE 109的路由/转发表中(例如，作为路由条目或转发条目)，用 于该PFE 109路由该PFE 109所接收的要发往丽102的分组。例如，对于MN 102和ND 110的PFE 109F，路由PFE 109F所接收的要发往MN 102 的分组的最佳路由可以指示要发往MN 102的分组的下一跳是RE 1074。因而，通过在PFE 109F上设置该最佳路由，CE 111保证PFE 109F接收的要发往MN 102的分组将被路由至RE 1074 (而不是被路由至PFE 109jnPFE 109A，用于递送到HA 105，以便HA 105可以将所述 分组隧穿至丽102)。应当注意，RE 1074从PFE 109F接收的分组对RE 1074仍将表现为来 自HA 105。关于图2示出和描述该例子。CE 111为ND 110的每一个PFE 109计算到MN 102的路由。CE 111使用可从HA 105获得的与丽102相关联的位置信息以及可在CE 111获得的与ND 110相关联的网络域 路由信息来为每一个PFE 109计算到丽102的路由。如此处所描述的，所计算的路由是至 少被改进的路由(关于现有网络中需要包括HA 105的路由)，并且可以是从PFE到丽102 的最佳路由。关于图3示出和描述为CE控制的ND的每一个PFE计算到MN的路由的方法。CE 111和HA 105可以被实现为单独的网络单元或一个网络单元(示意性地，如单 元120)。在CE 111和HA 105被实现为单独的网络单元的实施例中，HA 105使用网络通信 (例如，使用用于在网络单元间通信的任何装置)向CE 111提供与丽102相关联的位置 信息。在CE 111和HA 105被实现为一个网络单元的实施例中，HA 105使用内部消息(例 如，使用用于在网络单元内通信的任何装置)向CE 111提供与丽102相关联的位置信息。尽管关于HA 105、FA 106、RE 107、PFE 109、ND 110、CE 111 和 CL 115 的特定数 量和配置进行了图示和描述,但本发明不限于HA 105、FA 106、RE 107、PFE 109、ND 110、 CE 111和CL 115的这种数量和配置。此外，尽管关于单个丽和单个HD(出于清晰目的) 进行了图示和描述，本发明也可以被用于向用于移动节点和主机设备的任何组合的移动本 地代理提供分布式转发平面。图2示出图1的通信网络的高层框图，包括用于未采用本发明实现的路由路径和用于采用了本发明实现的路由路径。从HD 104到丽102的第一路由路径201表示分组可 以穿越的、未实现本发明最佳路由的示例性路由路径，其穿越RE 1096、PFE 109f、PFE 109d、 PFE 109b、HA 105,PFE 109a、RE 1094、FA 106, RE 1093 和 RE 10%。从 HD 104 到 MN 102 的 第二路由路径202表示分组可以穿越的、实现本发明最佳路由的示例性路由路径，其穿越 RE 1096、PFE 109f、RE 1094、FA 106、RE 1093 和 RElOQ1。
从图2中可知，本发明使得能够在ND 110内更近的点(示意性地，如分组到达ND 110中的第一个PFE 109F)处向MN 102路由从HD 104向MN 102传输的分组，由此产生第二 路由路径202。进一步地，即使产生这种转移是为了优化HD 104和丽102之间的路由路径 (在某种意义上，不再要求HD 104与丽102之间交换的分组穿越HA 105)，从丽102 (以 及FA 106，如果有的话)的角度，将表现得好像分组是从HA 105到达丽102，因为HA 105 与ND 110相关联，并且ND 110对MN 102(以及FA 106)表现为单个RE/PFE。从图2中可知，发往丽102的分组所采用的实际路由可以视HD不同而不同(示 意性地，如第二路由路径202可以与起源于第二 HD 204的分组所可以采用的第三路由路 径203不同)。例如，第三路由路径203可以穿越RE 1097、PFE 109e、PFE 109d、RE 1094、FA 106、RE 1093和RE109:(由此旁路HA 105以及ND 110的至少一个其他PFE 109)。因而， 即使从不同HD到丽102的分组所采用的路由路径可以不同(因为不再要求HD与丽102 之间交换的分组穿越HA 105)，将表现得好像来自不同HD的分组是从单个RE/PFE到达MN 102，因为将表现得好像分组是从HA 105到达丽102 (因为HA 105与ND 110相关联)。从图2中可知，ND越大，为与该ND相关联的HA所服务的MN提供路由优化的潜力 就越大。例如，如图2中所示，使用本发明被优化的路由所节省的跳数是四跳(示意性地， 沿路径202路由分组要求11跳，而沿路径204路由分组要求7跳)，其中，路由路径中所节 省的全部跳数通过旁路一些PFE 109和HA 105来获得。因而，对于具有多于6个PFE的网 络域，甚至可以节省更多跳，因为有更高的可能旁路甚至更多的节点。图3示出根据本发明的一个实施例的方法。具体地，图3的方法300包括一种为 移动节点计算从网络域的分组转发单元到该移动节点的路由、以及向分组转发单元提供所 计算的路由以用于为移动节点路由分组的方法。尽管所图示和描述的是串行实施，图3的 方法300的至少一部分步骤可以同时被实施，或者以不同于关于图3所图示和描述的顺序 来实施。方法300从步骤302开始，进入步骤304。在步骤304，接收移动节点位置信息。在控制ND的CE处接收移动节点位置信息。 例如，在运行移动IP的网络中，可以从HA接收移动节点位置信息(其中，HA可以与CE分 离或者与CE共处一处)。移动节点位置信息包括指示移动节点的当前位置的信息以及指示 到移动节点的当前位置的路由的信息(例如，HA与丽或者可选地服务丽的FA之间的隧 道的端点)。在步骤306，接收网络域路由信息。网络域路由信息包括指示ND的拓扑的网络拓 扑信息以及与在(CE控制的ND的)每一个PFE和MN之间的路径相关联的路由度量。网络 域路由信息可以在控制ND的CE处本地获得。在一个实施例中，从一个或多个其他网络单 元接收网络域路由信息的至少一部分。路由度量可以从CE处存储的路由表获得，所述路由 表可以被一个或多个路由协议更新(例如，使用IPG、BGP等)。网络拓扑信息包括指示ND的网络拓扑的任何信息，所述任何信息使得从ND的每一个PFE的角度看能够计算到丽的路由。路由度量可以包括可以被用来评估网络的节点 间的路径的任何服务质量度量。例如，路由度量可以包括一个或多个路径跳度量(例如，就 路径中的跳数而言)、路径延迟度量、链路成本度量等诸如此类，以及其各种组合。在步骤308，选择ND中的一个PFE (即，在执行方法300期间，ND中未曾被选择的 一个PFE)。尽管关于为ND的每一个PFE逐个串行计算到MN的最佳路由的实施例进行了图 示和描述，在其他实施例中，可以为ND的每一个PFE并行计算到丽的最佳路由，由此消除 为计算最佳路由逐个选择PFE的需要。在每一种情况中，所计算的从PFE到MN的最佳路由 从该PFE的角度看是最佳的。在步骤310，为所选择的ND的PFE计算到丽的路由。使用移动节点位置信息和网 络域路由信息为所选择的PFE计算到MN的路由。所计算的路由是标识PFE所接收的要发 往丽的分组的下一跳节点的路由(以便该PFE可以沿改进路径向丽路由所述分组，所述 改进路径不要求将所述分组从HA隧穿至MN ；与分组一直被隧穿至HA以便从该HA被隧穿 至丽的现有网络相对)。如此处所描述的，所计算的路由是至少被改进的路由(即，对缺乏本发明时另外 使用的路由路径的改进)，并且该路由可以是最佳路由。在一个实施例中，所计算的路由可 以在一个或多个路由度量方面被改进或被优化。例如，所计算的路由在计算路由中使用的、 CE可获得的路由度量的一个或多个方面可以被优化(例如，使用路径跳度量、路径延迟度 量、链路成本度量和类似度量中的一个或多个，以及其各种组合)。如此处所描述的，所计算的路由至少标识PFE所接收的要发往MN的分组的下一跳 节点。所计算的路由还可以包括其他信息，诸如与MN相关联的位置信息和/或与网络域相 关联的路由信息的一些或全部。例如，所计算的路由可以包括隧道名、隧道源和目的地端点 (例如，IP地址)、应当为该路由传播分组的目的地接口等的一个或多个，以及其各种组合。在步骤312，做出是否已选择了 ND的最终PFE的决定。如果还未选择ND的最终 PFE，方法300返回步骤308，在该点选择ND的下一个PFE，以便为所选择的PFE计算到丽 的路由。如果已选择了 ND的最终PFE，方法300进入步骤314。可以以任何顺序选择ND的 PFE，以便为ND的各PFE计算到丽的路由。在步骤314，向PFE传播所计算的路由。可以以用于从控制单元向分组转发单元分 布路由的任何方式，从CE向各PFE分布所计算的路由。例如，可以使用一个或多个控制协 议，诸如ForCES协议、一个或多个IGP、一个或多个BGP等以及其各种组合，从CE向各 分布所计算的路由。因而，通过为ND的每一个PFE计算到丽的路由并且向各PFE传播所计算的路由， 本发明将通常由HA实施的分组转发功能跨与HA相关联的ND的每一个PFE分布。换言之， 本发明为HA提供分布式分组转发平面。在步骤316，方法300结束。尽管图示和描述在此结束，要注意，接收所计算的路由的每一个PFE存储所计算 的到丽的路由，用于向该丽路由分组中使用。所计算的路由(以及可选地，与所计算的路 由相关联的其他信息)可以被存储在PFE处，作为路由条目或者转发条目。尽管图示和描述在此结束，对与网络相关联的每一个MN重复方法300，并且进一 步，如果需要的话(例如，周期性地、响应事件，等等，以及其各种组合)，可以为一个或多个MN禾Π /或ND的一个或多个PFE重复方法300.例如，当丽移动并且改变它与移动通信网络的连接点时，HA向CE提供修改的移 动节点位置信息，然后，CE将使用所修改的移动节点位置信息以及CE处可获得的当前网络 域路由信息来为ND的每一个PFE计算到MN的更新路由。尽管此处主要关于在所计算的路由被分布到该MN的各PFE前为ND的每一个PFE 计算路由的实施例进行了图示和描述，也可以在计算路由时，向用于该MN的各PFE分布为 ND的各PFE计算的路由。例如，可以在实施步骤312并且选择ND的下一 PFE前，为每一个 PFE实施步骤314。尽管主要关于计算路由并且向网络域中的分组转发单元分布所计算的路由进行 了图示和描述，在其他实施例中，可以计算转发条目并且向网络域中的分组转发单元分布 转发条目。在这样的实施例中，转发条目中包括的信息可以不同于此处描述的在路由条目 中包括的信息。尽管此处主要关于使用单个服务质量度量(即，基于HD与MN之间的路由路径中 的跳数)为每一个MN每一个PFE确定最佳路由进行了图示和描述，也可以单独或者组合使 用其他服务质量度量，来为ND的每一个PFE确定到MN的最佳路由。例如，其他服务质量度 量可以包括路径延迟度量、链路成本度量等，以及其各种组合。尽管此处主要关于为ND的每一个PFE计算到移动节点的最佳路由进行了图示和 描述，在一些实施例中，可以为ND的每一个PFE计算到移动节点的次优路由(比现有网络 中分组将穿越的路由更好的路由)。所计算的路由出于各种原因可以是次优的(例如，由于 网络故障、由于试图在多个服务质量度量上优化路由、以及出于各种其他原因)。尽管此处主要关于使用移动IP作为移动性管理协议进行了图示和描述，也可以 结合其他移动性管理协议使用本发明。例如，可以结合诸如分层移动IPv6 (HMIPv6)、交互式 移动网络(IPMN)等以及其各种组合的移动性管理协议使用本发明。图4示出适合在执行此处描述的功能中使用的通用计算机的高层框图。如图4中 所示，系统400包括处理器单元402 (例如，CPU)、例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存 储器(ROM)的存储器404、路由计算模块405和各种输入/输出设备406 (例如，存储设备， 包括但不限于磁带驱动、软盘、硬盘驱动或光盘驱动、接收器、发射器、扬声器、显示器、输出 端口和用户输入设备(诸如键盘、键区、鼠标等等))。应当注意，可以以软件和/或软件和硬件的组合实现本发明，例如，使用专用集成 电路(ASIC)、通用计算机或任何其他硬件等同物。在一个实施例中，本发明路由计算方法 405可以被加载到存储器404中，并且被处理器402执行，来实现以上讨论的功能。同样，本 发明的路由计算方法405 (包括相关联的数据结构)可以被存储在计算机可读介质或载体 上，例如，RAM存储器、磁或光驱动或盘等。设想此处作为软件方法讨论的步骤中的一些可以在例如与处理器协作实施各种 方法步骤的电路的硬件内实现。本发明的各部分可以被实现为计算机程序产品，其中，计算 机指令当被计算机处理时适配计算机的操作，以便调用或另外提供本发明的方法和/或技 术。用于调用本发明方法的指令可以被存储在固定的或可擦除的介质中，经由广播或其他 信号承载介质中的数据流被传输，和/或被存储在根据所述指令操作的计算设备内的工作 存储器内。
尽管此处详细示出和描述了并入本发明内容的各种实施例，本领域的技术人员可 以容易设计出很多其他仍旧并入这些内容的可变实施例。
权利要求
一种在包括网络域的网络中为移动节点控制分组路由的方法，所述网络域包括控制单元和多个转发单元，所述方法包括为所述转发单元中的一个计算从所述转发单元中的所述一个到所述移动节点的路由，其中，通过使用与所述移动节点相关联的位置信息和与所述网络域相关联的路由信息来计算路由条目；以及向所述网络域的所述转发单元中的所述一个传播所述计算的路由。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述移动节点相关联的所述位置信息包括所 述移动节点的当前位置和从移动本地代理到所述移动节点的隧道的端点对。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，从移动本地代理接收与所述移动节点相关联的 所述位置信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述路由信息包括与所述网络域相关联的网络 拓扑信息以及与所述网络域相关联的至少一个服务质量度量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个服务质量度量包括路径跳度量、路 径成本度量、链路成本度量和路径延迟度量的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转发单元和所述控制单元协作来充当路由器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算的路由标识用于路由要发往所述移动 节点的分组的下一跳节点。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述路由，不要求到所述移动台的路径包括 与所述移动节点相关联的移动本地代理。
9.一种在包括网络域的网络中为移动节点控制分组路由的设备，所述域包括控制单元 和多个转发单元，所述设备包括为所述转发单元中的一个计算从所述转发单元中的所述一个到所述移动节点的路由 的装置，其中，通过使用与所述移动节点相关联的位置信息和与所述网络域相关联的路由 信息来计算路由条目；以及向所述网络域的所述转发单元中的所述一个传播所述计算的路由的装置。
10.一种在包括网络域的网络中为移动节点控制分组路由的方法，所述网络域包括由 控制单元控制的多个转发单元，所述方法包括在所述转发单元中的一个处从所述控制单元接收与所述移动节点相关联的路由条目， 其中，路由条目包括使用与所述移动节点相关联的位置信息和与所述网络域相关联的路由 信息计算的路由；以及存储所述接收的与所述移动节点相关联的路由条目。
全文摘要
本发明包括一种为移动本地代理提供分布式转发平面的方法和设备。本发明提供一种用于在包括网络域的网络中为移动节点控制分组的路由的方法，所述网络域包括由控制单元控制的多个转发单元。一种方法包括计算从所述转发单元中的一个到所述移动节点的路由，以及向所述转发单元中的那一个传播所述计算的路由。通过使用与所述移动节点相关联的位置信息和与所述网络域相关联的路由信息来计算所述路由。
文档编号H04W8/08GK101810016SQ200880109065
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月27日
发明者T·Y·武, T·南达戈帕尔 申请人:朗讯科技公司