[发明专利]移动通信系统和移动性管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的移动切换，特别涉及非对称多层次的移动通信系统和移动性管理方法。

背景技术

在移动通信系统中，移动节点的地理位置可能会随时发生改变，为了使得用户在移动过程中能够保持通信的持续性，需要对移动节点进行包括切换管理和位置管理在内的移动性管理。移动IP是网络层移动性管理的核心技术。移动IP是一种特殊的IP路由机制，它可以使移动节点用一个永久的IP地址连结到任何链路上，从而在移动的过程中保持通信的持续性。移动IP现在有两个版本，分别为移动IPv4(RFC 3344)和移动IPv6(RFC 3775)。

移动IPv4的工作原理是：当移动节点连接在家乡链路上时(即链路的网络前缀和移动节点家乡地址的网络前缀相等时)，移动节点和固定主机或路由器一样工作，不运用任何移动IP功能。而对于连接在外地链路上的移动节点，可通过一个称为代理搜索的流程，判定自己的当前位置，并得到一个在外地链路上的转交地址(Care of Address，CoA)；当移动节点改换外地链路时，转交地址随之改变；随后，移动节点通过注册的流程把自己的转交地址告诉家乡代理(home agent，HA)；当有发往移动节点家乡地址(home address，HoA)的数据包时，家乡代理便截取这个包，并根据所注册的转交地址，通过隧道将数据包传送给移动节点；由移动节点发出的数据包则无需隧道技术，可以直接路由到目的节点上。对所有来访的移动节点来说，外地代理(foreign agent，FA)完成路由器的功能。

移动IPv6技术是在移动IPv4的基础上发展起来的，其协议中定义了三种操作实体：移动节点(MN)、对端通信节点(CN)和家乡代理(HA)，不再有外地代理(FA)的概念。当移动节点离开本地链路时，可通过IPv6机制获得转交地址(如无状态和有状态自动配置)。移动IPv6中同时采用隧道和源路由技术向连接在外地链路上的移动节点传送数据包。

无论是上述的移动IPv4还是移动IPv6，都存在以下两方面的缺陷：

1、切换时延和信令开销：当移动节点从一个子网移动到另一个子网时，移动节点需要向家乡代理发送一个位置更新消息。即使移动节点在移动过程中与外界并没有通信和数据往来，该注册过程也要进行。当移动节点的数量很多或移动频率很高时，这将是一笔很大的信令开销。如果移动节点所在的外地网络和家乡网络距离很远，则移动节点向家乡代理发送位置更新消息将会造成很大的切换延迟。

2、三角路由：由于对端通信节点发往移动节点的报文必须先发向移动节点的家乡网络，然后由家乡代理通过隧道转发到移动节点当前的转交地址。这种成三角形的路由方式会增加通信延迟。

针对现有移动IP协议的上述缺陷，本领域技术人员提出了相应的解决方案，但这些方案通常只能解决上述两个缺陷中的一个。例如，本领域技术人员所提出的微移动协议通过引入层次化的概念，将移动节点切换过程的影响控制在子网范围内，从而减小地址绑定更新过程的延时和信令消耗，但该方法并不能解决三角路由的问题。又如，本领域技术人员为了克服三角路由问题分别提出了路由优化(Route Optimization)机制、引入临时家乡代理(Temporary Home Agent，THA)、引入分布式家乡代理服务器等多种实现方式，但这些实现方式不仅无法减少切换延时、降低信令开销，而且也无法完美地解决三角路由问题。例如，路由优化机制需要对端通信节点也支持移动IP协议，这就大大增加了部署的难度，同时，每个通信主机必须将固定的通信对端和移动的通信对端区分对待；此外，路由优化机制还可能会带来严重的安全问题。

在参考文献1“E.Fogelstroem，A.Jonsson and C.Perkins.Mobile IPv4Regional Registration，IETF RFC 4857，Jun.2007”中，对微移动协议中最具代表性的协议之一--层次化移动IPv4做了详细说明；而在参考文献2“H.Soliman，C.Castelluccia，K.E.Malki and L.Bellier.Hierarchical MobileIPv6 mobility management(HMIPv6)，IETF RFC 4140，Aug.2005”中对微移动协议中的层次化移动IPv6(Hierarchical Mobile IPv6，HMIPv6)做了详细说明。在申请号为200810118070.1的中国专利申请《一种用于移动互联网的业务流管理方法》的参考文献3中，对引入分布式家乡代理服务器的实现方式做了说明。