專利名稱：優(yōu)化嵌套網(wǎng)絡路由的manemo移動網(wǎng)絡系統(tǒng)及其優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化嵌套網(wǎng)絡路由的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)及其路由優(yōu)化的方法，確切地說，本發(fā)明基于當前的基本移動路由協(xié)議，對嵌套移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點與骨干網(wǎng)的通信路由進行優(yōu)化，選擇與接入路由器直接連接的移動網(wǎng)絡路由器作為根路由器， 代替漫游的移動網(wǎng)絡和移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理進行綁定；再在多跳域內(nèi)部采用多跳路由協(xié)議，實現(xiàn)了同一多跳域內(nèi)不同移動網(wǎng)絡節(jié)點間的直接通信，從而達到防止嵌套網(wǎng)絡造成的多三角路由問題，提高移動網(wǎng)絡通信效率。屬于移動網(wǎng)絡的路由優(yōu)化技術領域。
背景技術：
目前，移動網(wǎng)絡的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，執(zhí)行的移動性管理的主要協(xié)議是 MIPv6 (Mobile Internet Protocol Version 6，即 RFC3775)和網(wǎng)絡移動基本支持 NEMO BS 協(xié)議(Network Mobility Basic Support Protocol，即 RFC3963)。MIPv6 主要用于單臺計算機的移動性管理和支持主機移動性，定義了移動節(jié)點在移動過程中保持通信連續(xù)性的方法，但是，它沒有提供網(wǎng)絡移動性的支持。NEMO BS協(xié)議是對MIPv6的擴展，定義了移動網(wǎng)絡作為一個整體在移動過程中保持會話連續(xù)性的方法。根據(jù)協(xié)議規(guī)定，骨干網(wǎng)給移動網(wǎng)絡分配若干個移動網(wǎng)絡前綴MNP (Mobile Network Prefix)，移動網(wǎng)絡節(jié)點MNN(Mobile Network Node)根據(jù)MNP獲取一個家鄉(xiāng)地址 HoA (HomeAddress)。當移動網(wǎng)絡移動到外地鏈路時，移動網(wǎng)絡路由器MR (Mobile Router) 獲取轉(zhuǎn)交地址CoA(Care ofAddress)。MR的CoA的映射表和MNP都由移動網(wǎng)絡的家鄉(xiāng)代理 HA(Home Agent)維護，MR獲得CoA后，要向家鄉(xiāng)代理進行注冊，以建立其與HA之間的雙向隧道，以供移動網(wǎng)絡節(jié)點MNN繼續(xù)使用其家鄉(xiāng)地址HoA。通信節(jié)點CN (Correspondent Node) 向移動網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，分組首先發(fā)送到移動網(wǎng)絡的家鄉(xiāng)代理HA。HA接收到發(fā)送給移動網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)分組后，通過MR和HA之間的雙向通道，將分組發(fā)送到MR的當前轉(zhuǎn)交地址上。MR接收到分組后，經(jīng)過解封裝處理后，將其轉(zhuǎn)發(fā)給移動網(wǎng)絡相應的移動網(wǎng)絡節(jié)點。參見圖1，介紹現(xiàn)有的網(wǎng)絡存在多層嵌套時，如何使用網(wǎng)絡移動性基本支持NEMO 協(xié)議存在的“多三角路由”問題。圖中，MR2-MR5分別通過MRl接入因特網(wǎng)，其中的MR2嵌套在MRl下，MR3與MR4嵌套在MR2下，MR5嵌套在MR4下，形成一個層層嵌套的結構。通信節(jié)點CN與MR5下的MNN通信過程如下CN將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡中，根據(jù)目的地址信息被MR5 的家鄉(xiāng)代理HA5截獲，按照MR5與HA5的綁定記錄，數(shù)據(jù)包以HA5 — HA4 — HA2 — HAl — MRl — MR2 — MR4 — MR5 — MNN的路線傳送。傳送過程中，數(shù)據(jù)包在HA5、HA4、HA2和HAl分別進行封裝，還在MRl、MR2、MR4和MR5分別進行解封裝。目前，解決NEMO嵌套網(wǎng)絡路由優(yōu)化問題的現(xiàn)有技術主要有兩種思路一種是通過源路由機制，解決嵌套移動網(wǎng)絡的“多三角路由”問題；另一種是通過將一個接入路由器 AR(Access Router)下的所有MR構成一個樹狀的分級拓撲結構，只通過頂層MR與底層MR 的家鄉(xiāng)代理之間建立雙向隧道與外網(wǎng)通信。例如，2007 年 2 月，P. Thubert 禾口 M. Molteni 發(fā)表的《IPv6 Reverse RoutingHeader and its application to Mobile Networks》，一禾中1( ￠1 RRH(Return Routing Header)協(xié)議，就是采用源路由機制優(yōu)化嵌套移動網(wǎng)絡的方案。它是采用一種新的 “反向路由頭”記錄從MNN到CN的路由信息，MR通過與AR直接相連的根路由器與自己的HA 建立雙向隧道，略去了中間MR的HA。當數(shù)據(jù)分組從MNN發(fā)送給CN時，路徑上第一個MR分配必要數(shù)量的RRH，路徑上MR 到AR的步數(shù)就是需要在隧道頭中分配的RRH的個數(shù)。在第一個RRH中將MNN直接連接的 MR的HA作為目的地址，該MR的CoA作為源地址，路徑中的MR分別向下一個RRH中插入自己的CoA作為源地址，而目的地址不改變。數(shù)據(jù)分組通過雙向隧道發(fā)送到與MNN直接相連的MR的HA，HA解封數(shù)據(jù)包的同時，緩存RRH中條目并將數(shù)據(jù)發(fā)往CN。HA建立緩存后，CN 發(fā)往MNN的數(shù)據(jù)就可以使用與RRH相反的方向發(fā)送。上述RRH協(xié)議解決嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化技術存在以下缺陷RRH方法使用反向路由頭記錄路由信息，并沒有從根本上解決數(shù)據(jù)多層封裝的問題，當嵌套層次很深時，則反向路由頭信息就會增加得非常繁瑣，造成通信效率的下降。中國專利申請《一種移動網(wǎng)絡路由的實現(xiàn)方法及網(wǎng)絡》(申請?zhí)?200810104453. 3)提出一種基于樹狀拓撲結構的解決嵌套移動網(wǎng)絡的路由優(yōu)化方法一個接入路由器AR下的所有MR形成一個樹狀拓撲結構，每個MR作為一個節(jié)點，上級MR需要保存其所有下級MR維護的拓撲結構信息，并承擔所有下層MR的路由信息和數(shù)據(jù)傳輸。根路由器保存整個以接入路由器AR作為接入點的網(wǎng)絡的拓撲結構。所有MR通過自己的HA與根路由器之間建立的雙向隧道與外網(wǎng)通信，上級MR不封裝下級的數(shù)據(jù)，只將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到自己的上級MR，直到數(shù)據(jù)到達根路由器，通過雙向隧道傳送至CN。該專利申請存在以下缺陷首先，基于樹狀拓撲結構的路由優(yōu)化方式的各級MR的運算和存儲負擔差異比較大，上級MR要管理其所有下級MR的拓撲信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，尤其是在AR下的MR數(shù)量較多時，這種差異表現(xiàn)得更突出。再者，每個MNN或MR與外網(wǎng)的通信只有一條路由。移動網(wǎng)絡的移動性使得網(wǎng)絡的拓撲結構處于時刻變化的狀態(tài)，當上級MR移動至其他AR下時，該MR下級的所有MR都要重新構建路由，這種情況不利于保持通信的連續(xù)性。因此，如何對嵌套移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點與骨干網(wǎng)的通信路由進行優(yōu)化的課題就成為業(yè)內(nèi)科技人員關注的焦點和熱點。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化嵌套網(wǎng)絡路由的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)及其路由優(yōu)化方法，本發(fā)明立足于當前的網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議，對嵌套移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點與骨干網(wǎng)的通信路由實現(xiàn)優(yōu)化，選擇與接入路由器直接相連的移動網(wǎng)絡路由器作為根路由器，代替漫游的移動網(wǎng)絡和移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理進行綁定；再通過在多跳域內(nèi)部實現(xiàn)多跳路由協(xié)議，實現(xiàn)同一多跳域內(nèi)不同移動網(wǎng)絡節(jié)點間的直接通信，從而達到防止嵌套網(wǎng)絡造成的多三角路由問題，提高了移動網(wǎng)絡通信效率。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡系統(tǒng)中設有移動終端、移動網(wǎng)絡路由器 MR(MobiIe Router)、MR的家鄉(xiāng)代理HA(Home Agent)和訪問節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)代理HA ；其中，
移動網(wǎng)絡路由器MR，當其直接連接骨干網(wǎng)的接入路由器，即兩者之間傳輸距離只有一跳時，該MR就轉(zhuǎn)換為負責管理本多跳域中的所有移動網(wǎng)絡路由器的根路由器，采用 Grounded Router flag擴展選項廣播通知其根路由器功能，并替代漫游的移動網(wǎng)絡和移動節(jié)點執(zhí)行與其家鄉(xiāng)代理進行綁定的功能；MR設有多跳路由協(xié)議處理模塊(MANET-0LSR)以及分別與其連接的網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊(MR NEMO)和移動節(jié)點代理模塊(MR_Pr0Zy_ VMN)；MR的家鄉(xiāng)代理HA，設有用于實現(xiàn)網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議的家鄉(xiāng)代理功能的移動網(wǎng)絡協(xié)議處理模塊，完成下述功能支持綁定更新BU的隱式消息，移動網(wǎng)絡路由器漫游時的管理，接收和處理綁定更新BU消息，產(chǎn)生和發(fā)送綁定確認BA消息以及和移動網(wǎng)絡路由器的轉(zhuǎn)交地址建立通道；VMN的家鄉(xiāng)代理HA，設有移動IPv6協(xié)議處理模塊、訪問節(jié)點用戶管理模塊和過濾器模塊；其中的訪問節(jié)點用戶管理模塊不同于傳統(tǒng)的家鄉(xiāng)代理，用于維護訪問移動節(jié)點用戶列表和管理訪問移動節(jié)點的漫游；所述移動節(jié)點用戶列表存儲有在該家鄉(xiāng)代理注冊的所有訪問移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址、根路由器轉(zhuǎn)交地址和通信對端地址；VMN的家鄉(xiāng)代理接收到根路由器替代訪問移動節(jié)點發(fā)來的綁定更新請求時，記錄該訪問移動節(jié)點信息和構建綁定更新確認消息后，發(fā)往該訪問移動節(jié)點；同時，攔截網(wǎng)絡中所有目的地址為該訪問移動節(jié)點用戶列表中存在的訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并發(fā)往該訪問移動節(jié)點對應的根路由器；當接收到根路由器家鄉(xiāng)代理發(fā)來的訪問節(jié)點與通信對端綁定建立完成的消息時，將該消息中的通信對端地址插入訪問節(jié)點用戶列表中該訪問節(jié)點的通信對端地址字段，并生成該通信對端地址與該訪問節(jié)點地址的映射對，再添加于過濾器模塊的映射表；所述過濾器模塊存儲有通信對端地址與訪問移動節(jié)點地址的映射表，負責阻止源地址和目的地址與映射表中訪問節(jié)點地址和通信對端地址匹配的數(shù)據(jù)包。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的 MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)的路由優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括下列操作步驟(1)各個MR分別接收接入路由器周期性廣播的身份信息，收到同一個接入路由器廣播包的MR組成一個彼此采用OLSR協(xié)議通信的MANET自組網(wǎng)，以MR的轉(zhuǎn)交地址作為源地址或目的地址；其中，直接連接接入路由器的MR成為根路由器，自動將其Hello消息中的 Ground Router flag擴展選項設置為1，并廣播通知其他MR ；(2)外地的MR漫游到新的接入路由器范圍時，通過其選擇的根路由器向家鄉(xiāng)代理
建立綁定更新；(3)每個訪問移動節(jié)點漫游到新的MANEMO子網(wǎng)時，都通過根路由器注冊反向路由，由根路由器替代訪問移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理建立綁定，再與通信對端建立綁定，從而實現(xiàn)路由優(yōu)化。本發(fā)明創(chuàng)新的技術關鍵點是本發(fā)明系統(tǒng)的MR增設負責在多跳域內(nèi)通信的多跳路由協(xié)議處理模塊、具有根路由器功能的網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊和移動節(jié)點代理模塊， 負責管理整個移動網(wǎng)絡中嵌套移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點的實時接入。還在網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議基礎上，新增訪問節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)代理HA，其設有移動IPv6協(xié)議處理模塊、訪問節(jié)點用戶管理模塊和過濾器模塊，負責與訪問節(jié)點建立綁定，并攔截未與訪問節(jié)點直接綁定的通信對端發(fā)給訪問節(jié)點的數(shù)據(jù)包，通過根路由器傳送給訪問節(jié)點；其使用多跳路由協(xié)議，
9能夠?qū)崿F(xiàn)整個移動網(wǎng)絡與根路由器的通信，從而提高了移動網(wǎng)絡的接入范圍。本發(fā)明系統(tǒng)立足于當前的網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議，對嵌套移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點與骨干網(wǎng)的通信路由實現(xiàn)了優(yōu)化，通過選擇與接入路由器直接相連的MR作為根路由器，根路由器代替漫游的移動網(wǎng)絡和訪問移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理進行注冊，并代替訪問移動節(jié)點與通信對端進行通信。通過在多跳域內(nèi)部實現(xiàn)多跳路由協(xié)議，從而實現(xiàn)了同一多跳域內(nèi)不同移動網(wǎng)絡節(jié)點間的直接通信，從而達到防止嵌套網(wǎng)絡造成的多三角路由問題，提高了移動網(wǎng)絡通信效率。本發(fā)明技術具有下述優(yōu)點(1)將相同網(wǎng)絡接入點AR下的所有移動網(wǎng)絡劃定為一個MANET網(wǎng)絡域，在這些移動網(wǎng)絡間使用OLSR多跳路由協(xié)議，由此，每個MANET網(wǎng)絡域中的移動網(wǎng)絡間通信完全避免了多三角路由問題。(2)根路由器對漫游移動網(wǎng)絡所起的作用當外地移動網(wǎng)絡漫游至本MANET網(wǎng)絡域時，其MR獲得轉(zhuǎn)交地址CoA后，通過OLSR路由協(xié)議將發(fā)向其HA的綁定更新請求發(fā)送到本MANET目前的根路由器處，由根路由器發(fā)送給目的家鄉(xiāng)代理HA。(3)根路由器對訪問移動節(jié)點訪問移動節(jié)點VMN所起的作用當外地訪問移動節(jié)點漫游至本移動網(wǎng)絡時，移動網(wǎng)絡節(jié)點通過新MR，向本MANET網(wǎng)絡域的根路由器發(fā)送反向路由建立請求，同時，根路由器代替VMN向通信對端建立綁定關系。(4) MR的地址配置方式MR的地址包含AR_ID及移動網(wǎng)絡前綴MNP兩部分信息，位于同一個MANET網(wǎng)絡域的MR之間通過MNP相互識別，不同MANET網(wǎng)絡域的MR之間通過AR_ ID相互區(qū)別。當MR在不同MANET網(wǎng)絡域之間漫游時，僅根據(jù)其它MR廣播的hello包修改其地址的AR_ID部分來構造其轉(zhuǎn)交地址CoA，而不用修改其唯一的MNP。(5)修改MRJfello包內(nèi)容MR的hello包基本按照OLSR協(xié)議中的Hello包格式， 本發(fā)明在該基礎上，添加了根路由器選項；具體做法為MR周期性的檢測AR的廣播信息，若發(fā)現(xiàn)自己與AR的跳數(shù)為1，即直接與AR相連，且將根路由器選項設置為1，否則為O ；同時， 該選項為O的MR需要保存本地MANET網(wǎng)絡域中有效根路由器的列表。(6)簡化終端節(jié)點功能本發(fā)明中的大部分路由相關工作都被轉(zhuǎn)移給了 MR與HA， 例如根路由器代替漫游的訪問移動節(jié)點向其家鄉(xiāng)代理建立綁定更新，并代替訪問移動節(jié)點與通信對端進行綁定等，從而減小了了終端設備的計算復雜度與能量消耗，對現(xiàn)有移動終端設備的要求低，增強了移動網(wǎng)絡的實用性，且易于實現(xiàn)。總之，本發(fā)明既能夠避免RRH方案中反向路由頭隨嵌套層數(shù)增加而增大，又克服樹狀拓撲結構中各級MR運算和存儲負擔差異大，以及當上級MR移動時產(chǎn)生的大量路由重構，威脅通信連續(xù)性的各種缺陷。本發(fā)明采用在共享相同接入點AR的NEMO網(wǎng)絡之間使用 OLSR路由協(xié)議通信，使相近的NEMO各個子網(wǎng)間可以直接通信而無需經(jīng)過各自的HA轉(zhuǎn)發(fā)； 當外地NEMO漫游至新的網(wǎng)絡接入點范圍內(nèi)時，其MR選定與AR直接相連的MR作為根路由器，通過該根路由器向其家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新消息；當單個MNN漫游至新的NEMO子網(wǎng)時， 向根路由器發(fā)送反向路由建立請求，通過根路由器與CN綁定通信，從而避免了 NEMO BS協(xié)議中嵌套網(wǎng)絡導致的多三角路由問題，優(yōu)化漫游MR與其HA的綁定，以及漫游MNN與CN的綁定，提高整體網(wǎng)絡的通信效率。


圖1是嵌套移動網(wǎng)絡的結構組成示意圖。 圖2是本發(fā)明優(yōu)化嵌套網(wǎng)絡路由的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)中的MR和VMN的HA的結構組成示意圖，以及本地固定節(jié)點LFN(Locak Fixed Node)與通信對端CN通信的路由優(yōu)化示意圖。圖3是本發(fā)明訪問MR與其家鄉(xiāng)代理HA綁定的示意圖。圖4是本發(fā)明在特殊情況下訪問MR與其HA綁定的示意圖。圖5是本發(fā)明訪問移動節(jié)點VMN與CN通信的信息包交互過程時序圖。圖6是本發(fā)明根路由器維護的反向路由表示意圖。圖7是本發(fā)明中普通MR的根路由器列表示意圖。圖8是本發(fā)明中VMN-HA維護的訪問移動節(jié)點VMN用戶列表示意圖。圖9是本發(fā)明仿真實施例中的數(shù)據(jù)包傳輸時延比較圖。圖10是本發(fā)明仿真實施例中設定時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量比較圖。圖11是本發(fā)明仿真實施例中VMN-HA綁定時延比較圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。為避免嵌套移動網(wǎng)絡中的多三角路由問題，本發(fā)明引入了 MANET網(wǎng)絡的OLSR路由優(yōu)化協(xié)議。在MANEMO的網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境中，各個移動網(wǎng)絡(即MR)之間的組網(wǎng)方式存在著移動自組網(wǎng)MANET的各項特點，在MR之間使用MANET的路由協(xié)議非常合適。但是，為了將 MANET路由協(xié)議與網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)較好的結合，本發(fā)明為此作了一系列擴展與改進。參見圖2，介紹本發(fā)明具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)的結構組成以及系統(tǒng)中本地固定節(jié)點與通信對端通信的路由優(yōu)化示意本發(fā)明系統(tǒng)中設有移動終端、移動網(wǎng)絡路由器MR(Mobile Router)、MR的家鄉(xiāng)代理 HA(Home Agent)和訪問節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)代理HA ；其中的MR(如圖中的MRl)直接連接骨干網(wǎng)的接入路由器AR，即兩者之間傳輸距離只有一跳時，該MRl就轉(zhuǎn)換為負責管理本多跳域中的所有MR的根路由器，采用Grounded Router flag擴展選項廣播通知其根路由器功能， 并替代漫游的移動網(wǎng)絡和移動節(jié)點執(zhí)行與其家鄉(xiāng)代理進行綁定的功能；該MRl設有分別與多跳路由協(xié)議處理模塊(MANET-0LSR)連接的網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊(MR_NEM0)和移動節(jié)點代理模塊(MR_Pr0Xy_VMN)(如圖2所示)。這些模塊的功能是多跳路由協(xié)議處理模塊，負責在同一多跳域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸；當該MR成為根路由器時，該模塊接收到AR周期性的廣播包后，先查看該包到達該MR所經(jīng)歷的跳數(shù)，判斷其自身與AR的距離，進而設置Grounded Router flag擴展選項的數(shù)值；若跳數(shù)為1，表示該MR 直接連接AR，則該擴展選項設置為標識根路由器的1，即將在OLSR協(xié)議的Hello分組中的 Reserved保留字段的起始2位bit用作Grounded Router flag選項；該擴展選項的默認值為標識非根路由器的0，即傳統(tǒng)MR，此時維護一份目前有效的根路由器列表，用于選擇根路由器。
網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊，當該MR所管理的移動網(wǎng)絡子網(wǎng)漫游于不同網(wǎng)絡接入點之間時，該模塊負責執(zhí)行網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議規(guī)定的各項操作；當該MR成為根路由器時，該模塊負責接收漫游MR通過OLSR路由協(xié)議發(fā)來的綁定更新請求，再添加自己的轉(zhuǎn)交地址進行封裝，發(fā)送給自己的HA，再通過HA之間的雙向隧道發(fā)送到漫游MR的HA，以避免深層嵌套.移動節(jié)點代理模塊，用于實現(xiàn)訪問移動節(jié)點VMN與通信對端的路由優(yōu)化，以避免兩者間的多三角路由；該模塊只在該MR成為根路由器時才啟用接收VMN發(fā)來的反向路由注冊請求；在該模塊維護的反向路由表中，記錄VMN目前所在的MR的轉(zhuǎn)交地址及其自身的家鄉(xiāng)地址，并替代VMN構造綁定更新請求，發(fā)往最近的VMN的HA ；然后接收VMN的HA發(fā)來的目的地址為該VMN的數(shù)據(jù)包，按照反向路由表傳送給該VMN ；同時，代替該VMN構造與通信對端的綁定更新請求，發(fā)往通信對端；接收到通信對端發(fā)來的綁定確認消息后，作為該VMN 與通信對端的通信代理，通過根路由器的HA向該VMN的HA發(fā)送綁定建立完成的消息，使該 VMN的HA不再攔截通信對端發(fā)給VMN的數(shù)據(jù)包。MR中各個模塊之間的信息流交互過程如下MR將接收到的其它MR廣播包中的AR 地址字段與自己的相應字段進行比較，若兩者不同，且該字段與自己不同的MR的數(shù)量大于等于3，則判斷自己進入漫游狀態(tài)，否則為非漫游狀態(tài)；若該MR處于漫游狀態(tài)，則由網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊向AR申請轉(zhuǎn)交地址，同時通過接收到的其MR廣播消息中的Grounded Router flag選項，建立自己的根路由器列表，從中選擇與自己距離最近的根路由器，再通過根路由器與自己的HA建立綁定更新；當該MR處于非漫游狀態(tài)，則由多跳路由協(xié)議處理模塊使用OLSR協(xié)議與多跳域內(nèi)的其它MR交互通信，同時，接收AR的廣播包，查看AR與其自身的距離若跳數(shù)為1，則為根路由器狀態(tài)，就向其它MR廣播其根路由器身份；然后，由網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊接收漫游MR發(fā)來的綁定更新請求，并通過自己的HA，代替漫游MR與其HA進行綁定更新；并由移動節(jié)點代理模塊接收訪問節(jié)點發(fā)來的反向路由注冊請求，替代VMN向其HA進行注冊和與通信對端綁定，并通過根路由器的HA通知VMN的HA 完成VMN與通信對端的綁定后，不再攔截該通信對端發(fā)往該VMN的數(shù)據(jù)包；若跳數(shù)大于1，則為普通MR，需要保存根路由器列表。MR的家鄉(xiāng)代理HA(圖2中未示)設有用于實現(xiàn)網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議的HA功能的移動網(wǎng)絡協(xié)議處理模塊，完成下述功能支持綁定更新BU的隱式消息，MR漫游時的管理，接收和處理綁定更新BU消息，產(chǎn)生和發(fā)送綁定確認BA消息以及和MR的轉(zhuǎn)交地址建立通道。VMN的家鄉(xiāng)代理HA設有移動IPv6協(xié)議處理模塊、訪問節(jié)點用戶管理模塊和過濾器模塊(如圖2所示)；其中的訪問節(jié)點用戶管理模塊不同于傳統(tǒng)HA，用于維護VMN用戶列表和管理VMN的漫游；該VMN用戶列表存儲有在該HA注冊的所有VMN的家鄉(xiāng)地址、根路由器轉(zhuǎn)交地址和通信對端地址；VMN的HA接收到根路由器替代VMN發(fā)來的綁定更新請求時，記錄該VMN信息和構建綁定更新確認消息后，發(fā)往該VMN ；同時，攔截網(wǎng)絡中所有目的地址為該VMN用戶列表中存在的VMN的數(shù)據(jù)包，并發(fā)往該VMN對應的根路由器；當接收到根路由器家鄉(xiāng)代理發(fā)來的VMN與通信對端綁定建立完成的消息時，將該消息中的通信對端地址插入 VMN列表中該VMN的通信對端地址字段，并生成該通信對端地址與該VMN地址的映射對，再添加于過濾器模塊的映射表。過濾器模塊存儲有通信對端地址與VMN地址的映射表，負責阻止源地址和目的地址與映射表中VMN地址和通信對端地址匹配的數(shù)據(jù)包。移動Ipv6協(xié)議處理模塊用于接收根路由器通過其HA替代VMN向VMN的HA發(fā)送的綁定更新請求，將該請求轉(zhuǎn)送給訪問節(jié)點用戶管理模塊，以便將VMN地址、根路由器地址和根路由器的HA地址都存儲于其維護的VMN用戶列表后，移動Ipv6協(xié)議處理模塊向根路由器的HA發(fā)送綁定更新確認消息；同時，開始攔截網(wǎng)絡中發(fā)給該VMN的數(shù)據(jù)包然后按照該VMN所保存的反向路徑經(jīng)由根路由器HA —根路由器一VMN,將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地。當VMN的HA接收到根路由器的HA發(fā)來的VMN與通信對端完成綁定建立的消息時，訪問節(jié)點用戶管理模塊將該消息中的通信對端地址存儲于VMN用戶列表中該VMN的通信對端地址字段，再生成該通信對端地址與該VMN地址的映射對，并添加于過濾器模塊的映射表；以后，當VMN的HA接收到通信對端發(fā)給其所代理的VMN的數(shù)據(jù)包，先進入過濾器模塊，在該過濾器模塊的映射表中查看是否有該通信對端的地址及其目的VMN地址，若沒有， 則由移動IPv6協(xié)議處理模塊接收該數(shù)據(jù)包，按照該VMN的反向路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包；否則，丟棄此數(shù)據(jù)包。眾所周知，Internet邊緣存在許多作為外部網(wǎng)絡的接入點的AM。本發(fā)明中的每個 AM下的多個MR構成一個MANET本地域(如圖2中的MRl)。每個MR的轉(zhuǎn)交地址是由其AR 地址與其移動網(wǎng)絡前綴通過設定的某種算法計算得出的。MR分析自己接收到的Hello包中的轉(zhuǎn)交地址，若得出的AM地址與自己的相同，則將該MR記錄到拓撲表中。例如，在通信過程中，MRl檢測到AR與自己的距離跳數(shù)為1，則將Hello分組中新增的根路由器選項設置為1，其它MR設置為0。當某個本地固定節(jié)點要向非MRl下的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包時，將包發(fā)送到MR1，MRl通過分析數(shù)據(jù)包的目的地址來判斷目的節(jié)點所處的域。 若目的節(jié)點位于本地MANET網(wǎng)絡域內(nèi)，MRl就在數(shù)據(jù)包的外層路由頭中將源地址設為自己的地址，將目的地址設為目的節(jié)點的MR地址，此后，數(shù)據(jù)包按照OLSR路由協(xié)議被傳送到目的路由器，進而到達目的節(jié)點。若目的節(jié)點位于非本地MANET網(wǎng)絡域(例如在Internet 中或在其它AR下的MANET網(wǎng)絡域中)，源MR就將外層路由頭中的目的地址設為根路由器地址。例如在圖2中，MR5下的本地固定節(jié)點LFN要與hternet中的通信對端CN通信，當數(shù)據(jù)包通過OLSR協(xié)議到達根路由器MRl后，根路由器MRl封裝數(shù)據(jù)包，通過MRl-HAl雙向隧道傳送到根路由器的HA家鄉(xiāng)代理HA1，HAl根據(jù)目的MR地址，將數(shù)據(jù)包通過HA1-HA5雙向隧道路由到MR5的家鄉(xiāng)代理HA5，進而傳送到通信對端。下面介紹本發(fā)明具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)的路由優(yōu)化方法的各個操作步驟步驟1，網(wǎng)絡中的AR周期性發(fā)送包含該AR自身地址的廣播包，用于MR建立接入 Internet的路由。各MR分別接收網(wǎng)絡中的廣播消息和檢測接收到的Hello分組，如果檢測到AR與自己可以直接通信(即跳數(shù)為1)，則該MR成為根路由器，自動將其廣播的Hello 消息中的根路由器Ground Router flag擴展選項設置為1 (非根路由器設置為0)，并廣播通知其他MR。接收到同一個AR廣播包的各個MR通過判斷移動網(wǎng)絡前綴建立一個位于同一 AR下、彼此采用OLSR協(xié)議通信的MANET子網(wǎng)，以MR的轉(zhuǎn)交地址作為源地址或目的地址。步驟2，通信時，各個節(jié)點廣播自身消息，MR通過分析數(shù)據(jù)包的目的地址來判斷目的節(jié)點所處的域。若目的地址與本地MANET子網(wǎng)地址的移動網(wǎng)絡前綴相同，說明目的節(jié)點位于MANET子網(wǎng)內(nèi)部，MR將消息封裝后，將源地址設為自己的地址，將目的地址設為目的節(jié)
13點的MR地址后，該數(shù)據(jù)包按照OLSR路由協(xié)議被傳送到目的節(jié)點。若目的地址與本地MANET子網(wǎng)地址的移動網(wǎng)絡前綴不同，說明目的節(jié)點位于 MANET子網(wǎng)外部，數(shù)據(jù)包通過OLSR協(xié)議到達根路由器MRl后，根路由器MRl將作為源節(jié)點的代理通過網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議與目的節(jié)點通信。參見圖3，介紹外地的MR漫游到新的AR范圍(訪問網(wǎng)絡)時，要通過其選擇的根路由器與其家鄉(xiāng)代理建立綁定更新的過程；(1)MR5接收網(wǎng)絡中的廣播分組，當MR5移動出其原來的MANET子網(wǎng)進入MRl所在的MANET子網(wǎng)時，接收到MRl所在子網(wǎng)的廣播消息；MR5將該廣播消息的移動網(wǎng)絡前綴與自己的地址比對，發(fā)現(xiàn)兩者不同，則MR5感知到自己已經(jīng)處于漫游狀態(tài)，即已經(jīng)漫游到外地 MANET網(wǎng)絡域內(nèi)。(2)MR5根據(jù)接收到的新的AR地址信息與自己的移動網(wǎng)絡前綴配置自己新的轉(zhuǎn)交地址，同時，根據(jù)MRl的Hello廣播得知其根路由器身份，將MRl記錄到根路由器列表，再向其家鄉(xiāng)代理HA5發(fā)送綁定更新消息，并將綁定更新包的目的地址設為MR1，配置完畢后廣播綁定更新包。該綁定更新包在MANET子網(wǎng)中根據(jù)OLSR路由協(xié)議到達MRl。(3) MRl將綁定更新包通過MRl-HAl雙向隧道傳送到HAl。(4) HAl根據(jù)綁定更新包的目的地址，將綁定更新包轉(zhuǎn)發(fā)至其目的地址HA5，HA5記錄綁定更新包上一跳路由信息為HAl，同時將MR5新的轉(zhuǎn)交地址CoA存儲于轉(zhuǎn)交地址CoA與家鄉(xiāng)地址HoA映射表后，完成對MR5的綁定更新；以后，HA5收到發(fā)往MR5的消息，均通過綁定更新包的來時的反向路由發(fā)送給MR5，至此，MR5完成其綁定注冊更新過程。參見圖4，介紹本發(fā)明另一種MR與HA綁定的情況。在實際網(wǎng)絡部署中，一個HA可能同時管理多個MR。本發(fā)明中，若根路由器的HA與訪問網(wǎng)絡MR的HA相同時，則該訪問網(wǎng)絡MR與其HA的綁定更為簡單，只需經(jīng)過一次隧道封裝。其具體過程如下其步驟⑴、⑵、(3)與圖3所示的普遍MR與HAD的綁定過程相同。步驟⑷當綁定更新請求到達MRl的家鄉(xiāng)代理HA5，HA5查看該請求消息的目的地址，得知其目的家鄉(xiāng)代理HA就是本節(jié)點，于是對MR5進行綁定更新處理記錄MR5的轉(zhuǎn)交地址，加入轉(zhuǎn)交地址與家鄉(xiāng)地址映射表；再按綁定更新請求的反向路由將綁定更新確認消息發(fā)送給MR5，完成整個綁定更新過程。此外，如圖2所示的嵌套移動網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點與hternet網(wǎng)絡節(jié)點通信，也只需經(jīng)過MR1-HA5的一條隧道轉(zhuǎn)發(fā)。步驟3，每個訪問移動節(jié)點漫游到新的MANEMO子網(wǎng)時，都通過根路由器注冊反向路由，由根路由器替代訪問移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理建立綁定，再與通信對端建立綁定，從而實現(xiàn)路由優(yōu)化。在網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議和現(xiàn)有的其它嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化方案中，重點改進的都只是移動網(wǎng)絡路由器的注冊綁定過程，沒有對訪問移動節(jié)點與通信對端的通信進行優(yōu)化。但是，本發(fā)明對訪問移動節(jié)點與通信對端之間的通信過程也進行了路由優(yōu)化。下面參見圖5，具體介紹本發(fā)明的該通信路由優(yōu)化過程(1)訪問移動節(jié)點在移動過程中，周期性地檢測其接收到MR廣播信息，若發(fā)現(xiàn)廣播信息中的MR地址與自己保存的MR地址不同，就感知到自己已處于漫游狀態(tài)，就用自己原來的家鄉(xiāng)地址向該新MR發(fā)送反向路由注冊請求；
(2)該新MR接收到訪問移動節(jié)點的注冊請求，驗證其合理性后，在其中添加自己的轉(zhuǎn)交地址，通過OLSR協(xié)議向距離自己最近的根路由器發(fā)送反向路由注冊請求；(3)根路由器收到反向路由請求后，在反向路由表中注冊訪問移動節(jié)點的路由信息其家鄉(xiāng)地址及其目前MR的轉(zhuǎn)交地址，并替代訪問移動節(jié)點構建向其HA發(fā)送VMH-HA的綁定更新請求源地址為根路由器轉(zhuǎn)交地址，目的地址為距離根路由器最近的VMH的HA ；綁定更新消息的傳輸過程與MR與HA綁定的傳輸過程相同先由根路由器的MR-HA的雙向隧道傳送到其家鄉(xiāng)代理G-MRs HA，再通HA-HA雙向隧道傳送到目的地址VMNs HA，此后不再贅述。(4)訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理VMH HA接收到綁定更新請求后，將VMH信息(VMHJiAffi 址與產(chǎn)生該綁定更新消息的根路由器的轉(zhuǎn)交地址)存儲于訪問移動節(jié)點用戶列表(VMH_ HA-根路由器CoA映射表)，并生成發(fā)往VMH和根路由器的綁定更新確認消息；(5)網(wǎng)絡中通信對端向VMH發(fā)送數(shù)據(jù)包，因VMHJiA中有訪問移動節(jié)點的HA記錄， VMHJiA就截獲網(wǎng)絡中所有目的地址為其VMH用戶列表中存在的VMH的數(shù)據(jù)包。(6) VMHJiA將截獲的目的地址為該VMH的數(shù)據(jù)包，按照該VMH用戶列表中的信息， 將該數(shù)據(jù)包傳送給根路由器的HA，再轉(zhuǎn)送給根路由器；(7)根路由器接收到VMHJiA發(fā)來的數(shù)據(jù)包，分析目的地址，按照反向路由表中該 VMH的反向路由，將數(shù)據(jù)包傳送給VMH ；同時，根路由器替代VMH向通信對端發(fā)送綁定更新請求消息，該綁定更新請求消息中的源地址為根路由器的轉(zhuǎn)交地址，目的地址為通信對端。(8)通信對端接收到綁定更新請求后，將VMHJiA地址存儲于綁定列表，再給根路由器發(fā)送綁定確認消息；根路由器則通過其HA給VMHJiA發(fā)送該VMH與通信對端完成綁定建立的消息；至此，通信對端與VMH完成綁定建立。(9) VMH向通信對端發(fā)起通信，數(shù)據(jù)包通過MR傳送到根路由器，該通信過程與本地固定節(jié)點相同，此處不再贅述。(10)以后，通信對端與VMH就通過根路由器直接通信，無需經(jīng)過任何家鄉(xiāng)代理或 VMHJiA執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)。參見圖6，介紹本發(fā)明根路由器中的反向路由表結構組成順序設有下述四個字段，每個字段的含義如下src_VMN字段發(fā)起反向路由注冊請求的訪問移動節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)地址HoA。因本發(fā)明中，VMN不必申請新的轉(zhuǎn)交地址，而要保留其原來的家鄉(xiāng)地址，通過注冊反向路由建立路由可達條件，以減小VMN在外地網(wǎng)絡中的注冊時延。src_MR字段用于記錄VMN目前所在的新NEMO子網(wǎng)的MR的轉(zhuǎn)交地址。GroimdecLMR字段用于記錄新移動網(wǎng)絡中目前有效的根路由器地址。該字段是由src_MR根據(jù)其根路由器列表中的信息選擇最合適的根路由器地址。middle_MR(l-n)字段用于存儲該消息轉(zhuǎn)發(fā)過程中所經(jīng)過的各個MR地址，作為 VMN與根路由器之間的固定傳輸路徑。參見圖7，介紹本發(fā)明非根路由器維護的根路由器列表的結構組成。其設有三個字段，每個字段的含義如下Groimd_MR字段為根路由器的轉(zhuǎn)交地址CoA，用于記錄能夠接收其Hello消息的根路由器。hop_count是根路由器到該MR的距離或跳數(shù)，用作選擇根路由器的；
hop_count字段為存儲根路由器到該MR的距離或跳數(shù)，用作選擇根路由器的重要參數(shù)，即選擇距離最近的根路由器。Lifetime (s)字段為根路由器條目的有效時間(以秒為單位)。初始時間為16 秒，從接收到根路由器的Hello包開始計時遞減，過期后該根路由器失效，必須刪除。參見圖8，介紹本發(fā)明訪問節(jié)點家鄉(xiāng)代理VMN-HA維護的VMN用戶列表結構組成，其順序設有下述四個字段，每個字段的含義如下VMN_list字段是申請與該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理VMN-HA綁定更新的HA地址，以供根路由器替代該VMN向其范圍內(nèi)最近的HA發(fā)送綁定更新請求.Ground_MR字段是發(fā)送綁定更新請求的根路由器地址；GroimdJiA字段是根路由器的HA地址，根路由器通過MR-HA雙向隧道，將綁定更新請求發(fā)送給其HA，再轉(zhuǎn)發(fā)到骨干網(wǎng)；其HA通過HA-HA雙向隧道將綁定更新請求發(fā)送到該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理VMN-HA ；CN(I-N)字段是已經(jīng)與該VMN綁定了的通信對端CN地址，該字段存儲的CN地址將與其所對應的VMN地址形成映射對，用于過濾器模塊的映射表中。若VMN地址存在于該VMN 用戶列表中，而該CN地址不在該VMN的CN_ (l-η)字段中，則該HA對其數(shù)據(jù)包進行攔截，并將該CN記入CN_(l-n)字段中；若VMN地址存在于該VMN用戶列表中，而該CN地址也存在該VMN的CN_(l-n)字段中，則不攔截該數(shù)據(jù)包，因為此時的根路由器已經(jīng)代替VMN與該CN 建立了直接綁定。本發(fā)明已經(jīng)進行了多次仿真實施試驗，下面簡要介紹仿真實施試驗結果(—)參見圖9，介紹試驗網(wǎng)絡中各個移動網(wǎng)絡節(jié)點收到數(shù)據(jù)包時，所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)包的平均傳輸時延比較情況傳輸時延Tteansmissim的計算公式是數(shù)據(jù)包到達目的地時間Tmival減去數(shù)據(jù)包產(chǎn)生時間T。reati。n的差。從圖9中看出，本發(fā)明MANEMO網(wǎng)絡場景中的傳輸時延明顯小于網(wǎng)絡移動性基本支持NEMO BS協(xié)議網(wǎng)絡場景的統(tǒng)計結果。這是因為在MANEMO場景中，相同骨干網(wǎng)接入點下的數(shù)據(jù)包可以通過MR直接用OLSR協(xié)議傳輸，省掉了 MR層層嵌套的傳遞和各個MR 及其HA隧道的封裝，避免了多三角路由。并且，由于OLSR已經(jīng)感知移動網(wǎng)絡拓撲結構，漫游節(jié)點可以直接選擇最近的根路由器進行綁定，節(jié)省了 MR與HA的綁定時間。此外，NEMO BS協(xié)議中的數(shù)據(jù)線波動起伏比MANEMO場景中的劇烈，這是因為，各個移動網(wǎng)絡節(jié)點/MR的嵌套級數(shù)不同，在NEMO BS協(xié)議場景中所經(jīng)歷的封裝次數(shù)與三角路由層數(shù)差別較大。而在本發(fā)明MANEMO場景中，基本避免了多三角路由，不同骨干網(wǎng)接入點之間的通信，最多只涉及到2個HA的隧道傳輸，因此各個節(jié)點數(shù)據(jù)包的傳輸時間差別極小。(二)參見圖10，介紹試驗網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的統(tǒng)計數(shù)量通信過程中的數(shù)據(jù)包數(shù)量也反應了協(xié)議的優(yōu)劣，仿真過程記錄了通信過程中數(shù)據(jù)包的情況。如圖10所示，隨著仿真時間的增加，數(shù)據(jù)包個數(shù)也增加。由于MANEMO網(wǎng)絡不會改變NEMO BS協(xié)議數(shù)據(jù)包的大小，所以數(shù)據(jù)包的數(shù)量就直接反映了通信過程的數(shù)據(jù)量。從圖10可以看出，MANEMO網(wǎng)絡場景中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量明顯要比NEMO BS協(xié)議網(wǎng)絡場景中的多，而且隨著仿真時間的推移，優(yōu)勢更加明顯。這是因為在NEMO BS協(xié)議中，數(shù)據(jù)包在多三角路由和層層封裝的過程中，更容易被碰撞、銷毀和丟失；而本發(fā)明MANEMO方法有效避免了多三角路由，大大減少了數(shù)據(jù)封裝和解封裝的操作，減少了傳輸時延，這些都使得數(shù)據(jù)包的傳輸更為直接、有效?？梢姡景l(fā)明MANEMO方法對NEMOBS協(xié)議的改進，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，提高了通信效率?三)參見圖11，介紹試驗網(wǎng)絡訪問移動節(jié)點VMN與其家鄉(xiāng)代理HA綁定時延比較VMN與其HA的綁定時間計算公式為TBinding = Tbu ack -TVMN req，式中，TyMN req為訪問移
動節(jié)點漫游到訪問網(wǎng)絡所發(fā)送的第一個與綁定相關消息(在本發(fā)明為反向路由注冊消息， 在MIRON場景中為申請轉(zhuǎn)交地址的消息)的時間，Tbu ack為VMN接收到HA發(fā)來的綁定確認消息時間。如圖11所示，VMN與其HA的綁定發(fā)生在仿真開始后約20秒時，MIRON的綁定時間約為0. 5秒，本發(fā)明綁定時間約為0. 36秒。從圖中可看出，經(jīng)過本發(fā)明的優(yōu)化改進，VMN與其HA的綁定時間有所降低，原因是在本發(fā)明中，VMN進入訪問網(wǎng)絡不再申請新的轉(zhuǎn)交地址，而是直接使用其家鄉(xiāng)地址向MR申請建立反向路由，從而節(jié)省了轉(zhuǎn)交地址的申請與分配的時間，同時，VMN也無需知曉其移動狀態(tài)，由始至終使用同一個家鄉(xiāng)地址，功能得以簡化。因此，本發(fā)明將上述部分工作量轉(zhuǎn)移給MR，減輕了 VMN自身負擔，這對于計算能力較弱、電池壽命有限的VMN實體來說，是一個明顯優(yōu)勢。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡系統(tǒng)中設有移動終端、移動網(wǎng)絡路由器MR (Mobile Router)、MR的家鄉(xiāng)代理HA (Home Agent)和訪問節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)代理HA ；其中，移動網(wǎng)絡路由器MR，當其直接連接骨干網(wǎng)的接入路由器，即兩者之間傳輸距離只有一跳時，該MR就轉(zhuǎn)換為負責管理本多跳域中的所有移動網(wǎng)絡路由器的根路由器，采用 Grounded Router flag擴展選項廣播通知其根路由器功能，并替代漫游的移動網(wǎng)絡和移動節(jié)點執(zhí)行與其家鄉(xiāng)代理進行綁定的功能；MR設有多跳路由協(xié)議處理模塊(MANET-0LSR)以及分別與其連接的網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊(MR NEMO)和移動節(jié)點代理模塊(MR_Pr0Xy_ VMN)；MR的家鄉(xiāng)代理HA，設有用于實現(xiàn)網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議的家鄉(xiāng)代理功能的移動網(wǎng)絡協(xié)議處理模塊，完成下述功能支持綁定更新BU的隱式消息，移動網(wǎng)絡路由器漫游時的管理，接收和處理綁定更新BU消息，產(chǎn)生和發(fā)送綁定確認BA消息以及和移動網(wǎng)絡路由器的轉(zhuǎn)交地址建立通道；VMN的家鄉(xiāng)代理HA，設有移動IPv6協(xié)議處理模塊、訪問節(jié)點用戶管理模塊和過濾器模塊；其中的訪問節(jié)點用戶管理模塊不同于傳統(tǒng)的家鄉(xiāng)代理，用于維護訪問移動節(jié)點用戶列表和管理訪問移動節(jié)點的漫游；所述移動節(jié)點用戶列表存儲有在該家鄉(xiāng)代理注冊的所有訪問移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址、根路由器轉(zhuǎn)交地址和通信對端地址；VMN的家鄉(xiāng)代理接收到根路由器替代訪問移動節(jié)點發(fā)來的綁定更新請求時，記錄該訪問移動節(jié)點信息和構建綁定更新確認消息后，發(fā)往該訪問移動節(jié)點；同時，攔截網(wǎng)絡中所有目的地址為該訪問移動節(jié)點用戶列表中存在的訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并發(fā)往該訪問移動節(jié)點對應的根路由器；當接收到根路由器家鄉(xiāng)代理發(fā)來的訪問節(jié)點與通信對端綁定建立完成的消息時，將該消息中的通信對端地址插入訪問節(jié)點用戶列表中該訪問節(jié)點的通信對端地址字段，并生成該通信對端地址與該訪問節(jié)點地址的映射對，再添加于過濾器模塊的映射表；所述過濾器模塊存儲有通信對端地址與訪問移動節(jié)點地址的映射表，負責阻止源地址和目的地址與映射表中訪問節(jié)點地址和通信對端地址匹配的數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述移動網(wǎng)絡路由器MR中的各個模塊的功能是多跳路由協(xié)議處理模塊，負責在同一多跳域內(nèi)進行多跳路由的數(shù)據(jù)傳輸；當該MR成為根路由器時，該模塊接收到接入路由器周期性的廣播包后，先查看該包到達該MR所經(jīng)歷的跳數(shù)，判斷其自身與接入路由器的距離，進而設置Grounded Router flag擴展選項的數(shù)值； 若跳數(shù)為1，表示該MR直接連接接入路由器，則該擴展選項設置為標識根路由器的1，即將在OLSR協(xié)議的Hello分組中的Reserved保留字段的起始2位bit用作Grounded Router flag選項；該擴展選項的默認值為標識非根路由器的0，即傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡路由器，此時維護一份目前有效的根路由器列表，用于選擇根路由器；網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊，當該MR所管理的移動網(wǎng)絡子網(wǎng)漫游于不同網(wǎng)絡接入點之間時，該模塊負責執(zhí)行網(wǎng)絡移動性基本支持協(xié)議規(guī)定的各項操作；當該MR成為根路由器時，該模塊負責接收漫游MR通過OLSR路由協(xié)議發(fā)來的綁定更新請求，再添加自己的轉(zhuǎn)交地址進行封裝，發(fā)送給自己的家鄉(xiāng)代理，再通過家鄉(xiāng)代理之間的雙向隧道發(fā)送到漫游MR的家鄉(xiāng)代理，以避免深層嵌套；移動節(jié)點代理模塊，用于實現(xiàn)訪問移動節(jié)點與通信對端的路由優(yōu)化，以避免兩者間的多三角路由；該模塊只在該MR成為根路由器時才啟用接收訪問移動節(jié)點發(fā)來的反向路由注冊請求；在該模塊維護的反向路由表中，記錄訪問移動節(jié)點目前所在的MR的轉(zhuǎn)交地址及其自身的家鄉(xiāng)地址，并替代訪問移動節(jié)點構造綁定更新請求，發(fā)往最近的訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理；然后接收訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)來的目的地址為訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包，按照反向路由表傳送給訪問移動節(jié)點；同時，代替訪問移動節(jié)點構造與通信對端的綁定更新請求，發(fā)往通信對端；接收到通信對端發(fā)來的綁定確認消息后，作為訪問移動節(jié)點與通信對端的通信代理，通過根路由器的家鄉(xiāng)代理向訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定建立完成的消息，使訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理不再攔截該通信對端發(fā)給該訪問節(jié)點的數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述移動網(wǎng)絡路由器MR各個模塊之間執(zhí)行的信息流交互過程如下MR將接收到的其它移動網(wǎng)絡路由器廣播包中的接入路由器地址字段與自己的相應字段進行比較，若兩者不同，且該字段與自己不同的MR的數(shù)量大于等于3，則判斷自己進入漫游狀態(tài)，否則為非漫游狀態(tài)；當該MR處于非漫游狀態(tài)，則由多跳路由協(xié)議處理模塊使用OLSR協(xié)議與多跳域內(nèi)的其它MR交互通信，同時，接收接入路由器的廣播包，查看接入路由器與其自身的距離若跳數(shù)為1，則為根路由器狀態(tài)，就向其它MR廣播其根路由器身份；然后，由網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊接收漫游MR發(fā)來的綁定更新請求，并通過自己的家鄉(xiāng)代理，代替漫游MR與其家鄉(xiāng)代理進行綁定更新；并由移動節(jié)點代理模塊接收訪問節(jié)點發(fā)來的反向路由注冊請求，替代訪問節(jié)點向其家鄉(xiāng)代理進行注冊和與通信對端綁定，并通過根路由器的家鄉(xiāng)代理通知訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理完成訪問節(jié)點與通信對端的綁定后，不再攔截該通信對端發(fā)往該訪問節(jié)點的數(shù)據(jù)包；若跳數(shù)大于1，則為普通MR，需要保存根路由器列表；若該MR處于漫游狀態(tài)，則由網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊向接入路由器申請轉(zhuǎn)交地址，同時通過接收到的其MR廣播消息中的Grounded Router flag選項，建立自己的根路由器列表，從中選擇與自己距離最近的根路由器，再通過根路由器與自己的家鄉(xiāng)代理建立綁定更新。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理內(nèi)各個模塊之間執(zhí)行的信息流交互過程如下移動Ipv6協(xié)議處理模塊接收到根路由器通過其家鄉(xiāng)代理替代訪問移動節(jié)點向訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)送的綁定更新請求，將該請求轉(zhuǎn)送給訪問節(jié)點用戶管理模塊，以便將訪問移動節(jié)點地址、根路由器地址和根路由器的家鄉(xiāng)代理地址都存儲于其維護的訪問節(jié)點用戶列表后，移動IPv6協(xié)議處理模塊向根路由器的家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新確認消息；同時，開始攔截網(wǎng)絡中發(fā)給該訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包然后按照該訪問移動節(jié)點所保存的反向路徑經(jīng)由根路由器家鄉(xiāng)代理一根路由器一訪問移動節(jié)點，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地；當訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理接收到根路由器的家鄉(xiāng)代理發(fā)來的訪問節(jié)點與通信對端完成綁定建立的消息時，訪問節(jié)點用戶管理模塊將該消息中的通信對端地址存儲于訪問節(jié)點用戶列表中該訪問節(jié)點的通信對端地址字段，再生成該通信對端地址與該訪問節(jié)點地址的映射對，并添加于過濾器模塊的映射表；以后，當訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理接收到通信對端發(fā)給其所代理的訪問節(jié)點的數(shù)據(jù)包，先進入過濾器模塊，在該過濾器模塊的映射表中查看是否有該通信對端的地址及其目的訪問節(jié)點地址，若沒有，則由移動IPv6協(xié)議處理模塊接收該數(shù)據(jù)包，按照該訪問移動節(jié)點的反向路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包；否則，丟棄此數(shù)據(jù)包。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述根路由器的反向路由表中順序設有下述四個字段，每個字段的含義如下src_VMN字段是發(fā)起反向路由注冊請求的訪問移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址，因訪問移動節(jié)點不再申請新的轉(zhuǎn)交地址，而要保留其原來的家鄉(xiāng)地址，通過注冊反向路由建立路由可達條件，以減小訪問移動節(jié)點在外地網(wǎng)絡中的注冊時延；src_MR字段是訪問移動節(jié)點目前所在的新移動網(wǎng)絡的移動網(wǎng)絡路由器的轉(zhuǎn)交地址； GroimdecLMR字段是新移動網(wǎng)絡中目前有效的根路由器地址，該字段是由src_MR根據(jù)其根路由器列表中的信息選擇的最合適的根路由器地址；middle_MR(l-n)字段是存儲該消息轉(zhuǎn)發(fā)過程中所經(jīng)過的各個MR地址，作為訪問移動節(jié)點與根路由器之間的固定傳輸路徑。
6.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述非根路由器維護的根路由器列表中順序設有下述三個字段，每個字段的含義如下GroimcLMR字段是根路由器的轉(zhuǎn)交地址，用于記錄能夠接收到其Hello消息的根路由器；hop_count字段是根路由器到該MR的距離或跳數(shù)，用作選擇根路由器的重要參數(shù)，即選擇距離最近的根路由器；Lifetime (s)字段是根路由器條目的有效時間，單位為秒；初始時間為16秒，從接收到根路由器的Hello包開始計時遞減，過期后該根路由器失效，必須刪除。
7.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述訪問節(jié)點VMN的家鄉(xiāng)代理維護的訪問節(jié)點用戶列表中順序設有下述四個字段，每個字段的含義如下VMN_list字段是申請與該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理綁定更新的家鄉(xiāng)代理地址，以供根路由器替代該訪問節(jié)點向其范圍內(nèi)最近的家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新請求； Ground_MR字段是發(fā)送綁定更新請求的根路由器地址；Ground_HA字段是根路由器的家鄉(xiāng)代理地址，根路由器通過MR-HA雙向隧道，將綁定更新請求發(fā)送給其家鄉(xiāng)代理，再轉(zhuǎn)發(fā)到骨干網(wǎng)；其家鄉(xiāng)代理通過HA-HA雙向隧道將綁定更新請求發(fā)送到該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理VMN-HA ；CN_(I-N)字段是已經(jīng)與該VMN綁定了的CN地址，該字段存儲的通信對端地址將與其所對應的訪問節(jié)點地址形成映射對，用于過濾器模塊的映射表中。
8.一種具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)的路由優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括下列操作步驟(1)各個MR分別接收接入路由器周期性廣播的身份信息，收到同一個接入路由器廣播包的MR組成一個彼此采用OLSR協(xié)議通信的MANET自組網(wǎng)，以MR的轉(zhuǎn)交地址作為源地址或目的地址；其中，直接連接接入路由器的MR成為根路由器，自動將其Hello消息中的Ground Router flag擴展選項設置為1，并廣播通知其他MR ；(2)外地的MR漫游到新的接入路由器范圍時，通過其選擇的根路由器向家鄉(xiāng)代理建立綁定更新；(3)每個訪問移動節(jié)點漫游到新的MANEMO子網(wǎng)時，都通過根路由器注冊反向路由，由根路由器替代訪問移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理建立綁定，再與通信對端建立綁定，從而實現(xiàn)路由優(yōu)化。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟(2)進一步包括下列操作內(nèi)容 發(fā)現(xiàn)其接收的接入路由器信息與自己的接入路由器MRJfello消息不同時，感知到其處于漫游狀態(tài)，就從自己接收的所有MRJfello消息中整理出根路由器列表；該根路由器列表設有下述三個條目用于記錄能夠接收到其Hello消息的根路由器轉(zhuǎn)交地址的 GroimcLMR字段，用于選擇根路由器的、存儲根路由器到該MR的距離或跳數(shù)的h0p_C0imt字段，用于標注該根路由器條目有效時間的Life_time(S)字段；(22)漫游MR從根路由器列表中選擇跳數(shù)最小的有效根路由器作為目的地址，將其與家鄉(xiāng)代理的綁定更新請求通過OLSR協(xié)議發(fā)送到根路由器；根路由器接收到該綁定更新請求，判斷該消息類別并繼續(xù)發(fā)送若該根路由器與源MR的家鄉(xiāng)代理不同，則該根路由器封裝該數(shù)據(jù)包，通過MR與家鄉(xiāng)代理之間的雙向隧道傳送到該根路由器的家鄉(xiāng)代理，再通過家鄉(xiāng)代理之間的雙向隧道傳送到源MR的家鄉(xiāng)代理；若根路由器與源MR的家鄉(xiāng)代理相同，則數(shù)據(jù)包由該根路由器直接傳送到目的家鄉(xiāng)代理。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟(3)進一步包括下列操作內(nèi)容(31)訪問移動節(jié)點接收到新的MR的廣播，感知到自己處于漫游狀態(tài)，就向該新MR發(fā)送包含自己家鄉(xiāng)地址的注冊請求；該新MR接收到訪問移動節(jié)點的注冊請求，在其中添加自己的轉(zhuǎn)交地址后，向距離自己最近的根路由器發(fā)送反向路由注冊請求；根路由器接收到反向路由注冊請求后，存儲反向路由表；(32)根路由器替代訪問移動節(jié)點構建與其家鄉(xiāng)代理的綁定更新請求源地址為根路由器轉(zhuǎn)交地址，目的地址為距離根路由器最近的訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理；(33)訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理接收到綁定更新請求后，將訪問移動節(jié)點信息存儲于訪問移動節(jié)點用戶列表，并構建發(fā)往訪問移動節(jié)點的綁定更新確認消息；同時，攔截網(wǎng)絡中所有目的地址為其訪問移動節(jié)點用戶列表中存在的訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包，再發(fā)往該訪問移動節(jié)點所對應的根路由器；(34)根路由器接收到訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)來的綁定更新確認消息后，訪問移動節(jié)點通過根路由器與訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理的綁定關系就建立完成；(35)網(wǎng)絡中通信對端發(fā)送的目的地址為訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包被該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理截獲后，該訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理按照訪問移動節(jié)點用戶列表中的信息，將該數(shù)據(jù)包傳送給根路由器的家鄉(xiāng)代理，再轉(zhuǎn)送給根路由器；(36)根路由器接收到訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)來的目的地址為訪問移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包， 按照反向路由表中該訪問移動節(jié)點的反向路由，將數(shù)據(jù)包傳送給訪問移動節(jié)點；同時，根路由器替代訪問移動節(jié)點構建與通信對端的綁定請求消息，發(fā)送給通信對端；通信對端接收到該綁定請求后，將訪問移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址存儲于綁定列表，再給根路由器發(fā)送綁定確認消息；至此，移動網(wǎng)絡節(jié)點與通信對端完成綁定建立，根路由器就通過其家鄉(xiāng)代理給訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理發(fā)送該訪問節(jié)點與通信對端完成綁定建立的消息；此后，通信對端與訪問移動節(jié)點就能通過根路由器直接通信，無需訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)功能；(37)訪問節(jié)點的家鄉(xiāng)代理接收到根路由器的家鄉(xiāng)代理發(fā)送來的訪問節(jié)點與通信對端節(jié)點完成綁定建立的消息，將消息中的通信對端地址存儲于訪問節(jié)點用戶列表中該訪問節(jié)點的通信對端地址字段，并生成該通信對端地址與該訪問節(jié)點地址的映射對，添加到過濾器模塊的映射表中，以后不再攔截該通信對端發(fā)給該訪問節(jié)點的數(shù)據(jù)包。
全文摘要
一種具有嵌套移動網(wǎng)絡路由優(yōu)化功能的MANEMO移動網(wǎng)絡系統(tǒng)及其優(yōu)化方法，系統(tǒng)中的MR增設多跳路由協(xié)議處理模塊、網(wǎng)絡移動性協(xié)議處理模塊和移動節(jié)點代理模塊，負責管理整個移動網(wǎng)絡中嵌套移動網(wǎng)絡和VMN的實時接入。新增的VMN-HA設有移動IPv6協(xié)議處理模塊、訪問節(jié)點用戶管理模塊和過濾器模塊，本發(fā)明立足于當前的NEMO BS協(xié)議，對嵌套移動網(wǎng)絡和VMN與骨干網(wǎng)的通信路由實現(xiàn)優(yōu)化，通過選擇與AR直接相連的MR作為根路由器，由根路由器代替漫游的移動網(wǎng)絡和VMN執(zhí)行與其HA綁定注冊，并代替VMN與CN端進行通信。通過在多跳域內(nèi)部實現(xiàn)多跳路由通信協(xié)議，進而實現(xiàn)了同一多跳域內(nèi)不同移動網(wǎng)絡節(jié)點之間的直接通信，防止嵌套網(wǎng)絡造成的多三角路由問題，提高了移動網(wǎng)絡通信效率。
文檔編號H04W40/02GK102164082SQ20111008487
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權日2011年4月2日
發(fā)明者劉元安, 吳帆, 唐碧華, 張潔, 賈錦濤 申請人:北京郵電大學