CN101091357A - 网络中的路由操作控制方法、相关网络及其计算机程序 - Google Patents

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CN101091357A CNA2004800447594A CN200480044759A CN101091357A CN 101091357 A CN101091357 A CN 101091357A CN A2004800447594 A CNA2004800447594 A CN A2004800447594A CN 200480044759 A CN200480044759 A CN 200480044759A CN 101091357 A CN101091357 A CN 101091357A
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Abstract

一种带有受控路由操作的诸如移动自组织网络(MANET)的通信网络，该网络包括节点(10、20)集合，其中通过诸如IPv6的协议向该集合中的所有节点(10、20)广播与该网络(N)有关的拓扑信息。该网络(N)关联于诸如标准公共网络的外部网络(30)并被配置成在网络(N)与所述关联的外部网络(30)之间执行网关功能。将每个节点都被配置成基于由网关(20)通告的全局前缀来建立两组地址，这两组地址包括：一个主要地址，它是固定的并且与由网关(20)通告的前缀无关；和一个或更多个次要地址，它们是有效全局IP地址。将网络(N)中的每个节点都被配置成使用一个次要地址作为输出业务量的源地址，并且生成并广播包含有代替接口地址的所有其次要地址的多个接口(MI)消息。

Description

网络中的路由操作控制方法、相关网络及其计算机程序
技术领域
本发明涉及用于对在通信网络中的路由操作进行监测和控制的技术，并且本发明是通过特别关注在无线移动自组织(ad-hoc)网络(MANET)中的可能的应用而开发出的。
背景技术
MANET是以不存在任何基础设施为特征的无线网络：MANET的节点既用作主机(即，它们是通信的端点)又用作路由器。实际上，不能在两个节点之间直接递送的分组被经由沿着多跳路径的其他中间节点而路由，以使这些分组到达它们的目的地。
通过路由协议使得可以在MANET内进行路由，该路由协议必须运行在属于MANET的每个节点(称为“MANET节点”)上：通过交换控制消息，这些节点对数据分组在网络内必须沿着的最优路径进行计算。节点通常拥有用于进行路由和/或数据交换的唯一标识符。
MANET可以是孤立网络或者可以经由用作网关的一个或更多个节点连接到外部网络。
具体来说，如果属于MANET的节点运行网际协议并且移动自组织网络连接到外部IP网络(如，全球因特网)，则必须保证全局连接性，即，每个MANET节点都必须由一有效IP地址来标识，该有效IP地址是接收由位于该移动自组织网络外部的主机发送的分组所必需的。
MANET中的路由问题主要由因特网工程任务组(IETF)来处理，在IETF中已提出许多MANET路由协议。在这些MANET路由协议中，最优链接状态路由(OLSR)协议已被标准化。
T.Clausen、P.Jacquet的文献“Optimized Link State RoutingProtocol(OLSR)”，IETF standard，RFC 3626详细描述了最优链接状态路由协议。这是在本说明中对IETF文档的进行的一系列引用中的第一次引用。在提交本申请时，通过位于http://www.ietf.org处的IETF网站可以自由地访问这里所引用的所有IETF文档。
OLSR是一种“前摄(proactive)”路由协议：这意为定期地生成包含有移动自组织网络的拓扑信息的控制消息，并由属于MANET的每个节点发送该消息。借助于这种分组，MANET节点了解朝向所有其他MANET节点的路径(即，网络的整个拓扑)。
此外，OLSR协议使得MANET节点可以发现将移动自组织网络连接到外部网络的网关并建立到这种网关的路由。为此，最优链接状态路由协议定义特定类型的路由消息来执行网关发现。因而每个MANET节点都可以针对跳数来计算朝向这些网关的路由并选择最优的网关(即，缺省网关)，该最优网关将被用来向位于外部网络中的主机发送分组(即，上行链路业务量)。
OLSR协议并不处理节点的IP地址配置，而借助于未指定的配置机制利用唯一的IP地址对每个节点上的每个接口进行配置。
因特网工程任务组已提议了许多用于进行自动地址配置的方法。这些提议中的一些提议关注于与全局连接性有关的问题，如在MANET的情况下的地址配置，其中经由一个或更多个网关来实现因特网连接性。
在文献P.E.Engelstad，A.Tonnesen，A.Hafslund，G.Egeland，“Internet Connectivity for Multi-Homed Proactive Ad Hoc Networks”，in Proceedings of IEEE International Conference on Communication(ICC 2004)，Paris，June 2004中，作者考虑了借助一个或更多个网关连接到因特网的MANET，其中所有节点都是IPv4节点并且在该MANET内使用OLSR协议作为路由算法。此外，作者提出分别基于网络地址翻译器(NAT)机制和移动IPv4(MIPv4)协议的两种解决方案来处理全局连接性。
在基于NAT机制的解决方案中，每个网关都运行NAT：这意味着每个网关都将去往MANET外部的数据分组的源地址替换为它自己的全局地址(该全局地址在外部网络上是可路由的)。借助于这种变化，输出数据分组的IP源地址是可全局路由的地址：返回业务量经由给定网关朝向位于MANET中的其目的地流动。因此，外部主机将使用NAT网关的IP地址作为目的地IP地址来返回分组。该网关接着可以将目的地IP地址替换为MANET节点的IP地址并将返回业务量注入MANET中。使用NAT协议意味着必须经由同一网关对同一传输控制协议(TCP)会话的所有分组进行路由。所引用的文章的作者证实了这种特性与OLSR协议所使用的选择缺省网关的机制不兼容，该缺省网关在拓扑变化之后可能被替换掉。这种替换会导致所有活动的TCP会话失败：为了避免该情况，作者提出使用IP管道技术来经由同一网关对所有分组进行路由。
本申请人要指出的是，在基于NAT的解决方案中使用管道技术意味着进行次优路由，因此，意味着性能的损失：这是因为，无论节点的位置如何，总是朝向同一网关建立管道，而该节点本来可以使用更好的网关来转发业务量。
基于移动IPv4协议的解决方案假设每个MANET节点都运行移动IPv4协议，这解决了在节点改变了它所连接到的网络之后保持会话连续性的问题。
由属于家乡网络的地址(称为家乡地址)来唯一地标识运行MIPv4的移动节点。移动IPv4定义了分别位于家乡网络和外地(即，被访问的)网络中的被称为MIP家乡代理(MIP-HA)和MIP-外部代理(MIP-FA)的两个功能实体。当移动节点漫游到外部网络时，它发现存在一个或更多个MIP外部代理，并利用移动IPv4信令技术将所发现的MIP外部代理中的一个外部代理的公共地址(被称为转交地址)注册到其MIP家乡代理。
在进行了这种注册之后，MIP家乡代理对去往位于其家乡网络上的移动节点的所有业务量进行拦截，并将该业务量以隧道方式向位于MIP外部代理上的转交地址传输，该MIP外部代理进而直接将该业务量递送给移动节点。在移动节点改变了它所连接到的网络之后，该移动节点发现新的MIP外部代理并将该新转交地址注册到其家乡代理：该家乡代理执行业务量重定向。这些应用使用家乡地址(在漫游过程中它不会变化)作为用于进行通信的端点，因而保持了数据会话连续性。
该解决方案假设网关用作MIP外部代理：移动节点选择所选中的缺省网关作为其MIP外部代理。使用移动IPv4保证了全局连接性，这是因为每个MANET节点都由家乡地址唯一地识别，该家乡地址是从外部主机可达的：由家乡代理将去往家乡地址的业务量以隧道方式朝向缺省网关(用作MIP外部代理)传输，该缺省网关进而经由多跳路径将该业务量递送给节点。
此外，缺省网关的变化还导致MIP外部代理变化，但是不会打断任何通信会话：节点利用其家乡代理对其新MIP外部代理进行注册，并且移动IPv4协议保证会话连续性。同样，以上引用的文章的作者指出，该解决方案意味着对移动IPv4的标准操作的修改，这要求移动节点和外部代理在同一链路上。其他IETF稿件提出了借助于多个网关将IPv6 MANET连接到全球因特网的各种方式。
例如，R.Wakikawa，J.Malinen，C.Perkins，A.Nilsson，A.Tuominen，in“Global connectivity for IPv6 Mobile Ad HocNetworks”，IETF Internet expired draft，draft-wakikawa-manet-globalv6-03.txt规定了两种机制，通过这两种机制，MANET节点可以发现网关并且可以获得全局IPv6前缀，MANET节点根据该全局IPv6前缀可以建立其全局IPv6地址。
第一种机制是基于需要全局连接性的节点对网关信息的反应性请求。第二种机制基于网关本身执行的对网关信息的定期公告。在该标题的文章中，作者建议可以通过修改由IPv6定义的路由协议或标准邻居发现协议(NDP)来实现这两种机制。这种修改在于配置关于节点的临时地址以加入路由协议，并借助于修改后的路由消息或修改后的邻居发现协议消息来接收全局前缀：从预定义的MANET_LOCAL前缀开始，利用IPv6无状态自动配置机制来获得临时地址。此外，如果节点运行移动IPv6(MIPv6)协议，则也可以使用移动IPv6家乡地址作为临时地址。
当节点第一次加入MANET时使用这种解决方案。申请人指出，当节点必须改变其全局地址时该地址配置机制也是适用的，其中在如下情况下可能发生节点必须改变其全局地址的情况：当节点的当前网关离开MANET或失效时或者当节点由于性能原因而改变其在MANET内的缺省网关时。如果以上任一情况成立，则MANET节点经历由于以下操作所需的时间而产生的显著延迟：选择新缺省网关、对根据由选中的网关接收到的前缀而建立的全局地址进行配置、以及利用这种新全局地址来重新加入路由协议。在此过程中，无论从其他MANET节点还是从外部节点都访问不到该节点，这是因为它生成的所有消息内容都是无用的，因为这些消息内容已与不再有效的地址相关联。因此，在这种情况下，在普通MANET单元不能将数据业务量路由到已改变其地址的节点，直到该普通MANET单元接收到由节点生成的并包含有与新全局地址相关联的拓扑信息的足够消息。
具体来说，如果在MANET内采用前摄路由协议，则节点选择新网关所需的时间是可以忽略的，而借助于向整个MANET路由消息来传播新地址信息所需的时间量(这里将其定义为“路由收敛延迟”)可能是显著的，它在很大程度上取决于路由设置以及MANET拓扑和基数。
C.Jelger，T.Noel，A.Frey，“Gateway and addressauto-configuration for IPv6 ad-hoc networks”，IETF Internet draft(在http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-jelger-manet-Gateway-autoconf-v6-02.txt处可以获得)提出了一种解决方案，在该解决方案中，MANET中的每个网关都定期地将其全局前缀广播给所有其第一跳邻居(即，直接连接到该网关的节点)，这些第一跳邻居进而在对它们的全局地址进行了配置之后定期地向所有它们的邻居广播与所选的全局前缀(以及对应的网关)有关的信息。这意味着节点只接收与由其邻居使用以对它们的全局地址进行配置的全局前缀有关的信息。所提出的全局前缀选择和传播机制使得可以保持前缀连续性，即，在节点与已选择了全局前缀的网关之间存在路径，该路径由同样利用这种全局前缀对它们的全局地址进行了配置的节点组成)。
本申请人需要指出的是，在全局地址由于网关故障、失去了朝向所选网关的连接性、或性能原因，而发生变化的情况下，节点会经受与在R.Wakikawa等人的文献中介绍的以及先前描述的延迟类似的延迟。
H.Cha，J.Park，H.Kim在“Extend Support for GlobalConnectivity for IPv6 Mobile Ad Hoc Networks”IETF Internetexpired draft，draft-cha-manet-extended-support-globalv6-00.txt，October 2003中提出了一种由移动IP激发出的解决方案，该解决方案允许在发生分割之后保持上层会话连续性。该文献考虑了一种以频繁的分割和合并过程为特征的MANET场景。当MANET分割成两个或更多个MANET时，可能会发生节点无法找到朝向其当前缺省网关的路由的情况。该节点可以选择新的缺省网关，但是，为了进行下行链路业务量接收，节点需要从与该新的缺省网关相关联的全局前缀获得的新全局地址。
所提出的解决方案扩展了在R.Wakikawa等人的上述文献中提出的机制(即，请求-广告方法)。MANET节点利用由其缺省网关获得的全局地址来开启与位于MANET外部的主机之间的会话。缺省网关(节点从该缺省网关获得了所述全局地址)用作家乡代理。在网络分割之后丢失了朝向这种网关的连接性的情况下，节点将从其新缺省网关接收用作转交地址的被称为定位符的新全局地址。节点将该定位符注册到用作家乡代理的网关，该网关以隧道方式将去往该节点的全局地址的所有业务量传回到该定位符。
本申请人需要指出的是，这种网关因此必须始终是活动的并且其失效意味着会话中断和过程失效。此外，为了获得新定位符，节点会经受与上述延迟类似的延迟。此外，网关必须保持并更新与由这些网关为其指定了地址的所有节点相关联的地址信息。
A.Laouiti，S.Boudjit，P.Minet and C.Adjih，“OLSR for IPv6Networks”，in Proceedings of Med-Hoc 2004，June 2004提出了基本OLSR协议的若干修改，以使得该协议可以执行IPv6无状态自动配置。该自动配置过程依赖于两个子过程：当节点首次加入MANET时触发的反应性复制地址检测处理，和定期复制地址检查处理。两个处理都利用路由协议消息：具体来说，公开了被称为“多重地址声明”的新类型的OSLR消息以执行定期检查，其中该消息包含有在网络接口上配置的所有IPv6地址。
本申请人观察到，考虑了孤立MANET的特定情况，该孤立MANET没有到外部网络的连接。在地址发生变化的情况下，尤其是在MANET中存在网关的情况下，会带来与上述延迟类似的延迟。
文献US20040057440A1提出了一种采用移动IPv6来实现全局连接性的解决方案。网关运行移动IPv6协议并将MANET节点(它们不必运行Mipv6)登记到它们的相应家乡代理。MANET节点借助于诸如最优链接状态路由(OLSR)或开放最短路径优先(OSPF)这样的前摄路由协议来发现网关。
本申请人需要指出的是，普通MANET节点在任何时刻都不能成为网关，因为MANET节点不支持移动IPv6。因此在网关失效的情况下，MANET变得从因特网断开。
发明内容
以上讨论的所有现有技术布置都旨在获得MANET节点可以使用以将业务量发送到相应的MANET外部的全局可路由地址。
R.Wakikawa等人、C.Jelger等人以及H.Cha等人的以上文献所提出的解决方案未考虑在网关发生变化之后由于获取全局地址而引入的延时，以及这种全局地址变化可能对路由协议造成的后果。
在H.Cha等人和P.Thubert等人的以上文献中提出的解决方案仅当不存在网关失效时才正确地操作：由于MANET的不可预测的性质，网关不可能总是不失效。
此外，当由MANET节点支持移动IPv6性能时，路由延时对移动IPv6性能存在负面影响：在此期间，无法将由家乡代理发送并由网关接收到的绑定确认立即路由到发送绑定更新的MANET节点，因为网关必须首先发现朝向节点(其地址改变)的转交地址的路径。结果，该节点启动移动IP退避(back-off)过程，并且越区切换过程不可能是无缝的。
因此本发明的目的是提供一种用于在通信网络中对路由操作进行监测和控制的改进技术，该技术适于克服以上考虑的先前布置的局限性。
本申请人已经发现，通过提供一种用于对路由操作进行控制的方法，至少可以部分地解决上述问题，在该方法中，网关将全局前缀通告给其他节点，这些节点使用这些全局前缀来建立多个有效全局IP节点地址，最后将这些有效全局IP节点地址广播给网络的所有节点。
本发明还涉及对应的系统、相关网络以及相关的程序产品，该程序产品可以加载在至少一台计算机的存储器中并包括软件代码部分，该软件代码部分用于在计算机上运行该产品时执行本发明方法的步骤。如这里使用的那样，提及这种计算机程序产品应当等同于提及这样的计算机可读介质，该计算机可读介质包含有用于对计算机系统进行控制以协调本发明方法的性能的指令。提及“至少一台计算机”显然旨在强调本发明可以按分布式/模块化方式实现。
本发明的优选实施例缩短由于全局地址的变化，通过最优链路状态路由多提供方路由器(OLSR-MPR)选择机制和拓扑数据传播而在MANET中产生的路由收敛延时。在这种布置中，该网络的每个节点都建立两组地址：
一个主要地址，它是固定的并且与由网关通告的前缀无关，和
一个或更多个次要地址，它们是利用由网关通告的全局前缀来建立的有效全局IPv6地址；每个节点都使用这种地址中的一个作为输出业务量的源地址。
对于本发明的目的，“有效全局地址”是指全局可路由地址，即，从位于外部网络(如，因特网)内的所有主机和路由器可访问到的地址。
每个节点都将所有其次要地址插入其所广播的多重接口声明(MID)消息或“MI消息”中。此外，这里描述的示例性布置因此引入了新类型的OLSR消息，被称为PA(前缀公告)，该OLSR消息由网关定期地生成并广播。每个网关都将其全局前缀插入所生成的前缀广告消息中。
即使节点的地址发生了变化，也可以在没有显著延迟的情况下访问到该节点：通过主要地址实现MANET内的连接，而通过MID消息处理实现全局连接，因为每个配置的全局地址都是通过MID消息前摄通告的次要地址。MID消息处理并非不同于在OLSR标准中指定的处理。
此外，这里描述的解决方案使得节点可以成为网关，反之亦然。具体地说，网关在失去了朝向外部网络的连接之后而变成节点时，其可以通过使用仍然存在于MANET中的其他网关来立即接收下行链路业务量。
因此，如在所附权利要求中限定的那样，本发明涉及一种用于对网络中的路由操作进行控制的方法，相关的网络及其计算机程序产品。
附图说明
现在将参照附图仅以示例的方式对本发明进行描述，在附图中：
图1a和1b示出了混合网络中的移动终端的设备的两个示例；
图2示出了与蜂窝网络相链接的MANET网络的示例；
图3示出了MANET节点的地址属性；
图4示出了本文描述的布置的典型场景；
图5示出了MANET节点的地址属性；以及
图6示出了网络中的节点间的消息交换示例。
具体实施方式
图1a和1b分别示出了在混合自组织网络中的移动节点10的设备的两个示例，该混合自组织网络在图2中被总体表示为N。具体地说，图1a和1b以示例的方式表示在说明书其余部分中以10表示的任何移动节点。
图2示出了本文考虑的应用的通常情况，即，自组织网络N包括节点集合(被表示为10和20)，其中对该集合中的所有节点10、20广播与网络N有关的拓扑信息。网络N已将外部网络30与基础设施相关联。在图2的例示性实施例中，网络N是移动自组织网络(MANET)，并且外部网络30是适合于提供对于因特网的接入的移动无线电网络(或“蜂窝网络”)。该移动无线电网络30包括服务器32和多个无线电站33。网络N的若干节点20适于在MANET N与外部网络30之间执行网关功能，并被称为网关20。
更确切的是，本文描述的解决方案优选地可应用于具有以下示例性特征的MANET：
-如图1a和1b所示，MANET的所有节点都配备有已知类型的无线局域网接口(或“WLAN接口”)10a，WLAN接口10a使得可以将数据递送给传输范围内的其他节点；每个节点可以配备有一个以上WLAN接口10a，以用于例如不同位速率的连接。
-如图1b所示，除了以上接口10a以外，MANET的某些节点还配备有第二无线电接口，即已知类型的蜂窝网络接口(或“CN接口”)10b，该CN接口10b使得可以与外部网络30互连；优选的，这些节点还配备有SIM卡(未示出)；
-节点中的配备有两种类型的接口10a和10b的某些节点借助于CN接口10b而具有朝向外部网络30的活动链接；这些节点就是上述网关20；
-未配备有蜂窝网络接口10b或没有朝向外部网络30的活动链接的其他MANET节点借助于到网关20的多跳连接，经由其他节点与位于因特网中的主机进行通信；这些节点是MANET节点或终端节点，并由图2中的10来表示；
-MANET的所有节点都运行如IPv6的网络协议，并在它们的每一个接口上都配置有地址。具体来说，如图3所示，网关20具有在CN接口10b上配置的地址CAdd。此外，网关20拥有一个或更多个授权前缀(P1...PN)，网关20可以将这些授权前缀分配给其他MANET节点10以使得它们可以与外部网络30相连接。在蜂窝链路激活过程中可以对这些前缀进行静态配置或动态获取(如，通过动态主机配置协议和动态主机配置协议前缀授权协议)；
-MANET的所有节点都运行OLSR协议，OLSR允许使用与在节点的接口上配置的IPv6地址相独立的地址来识别节点以及它们的消息。这种地址被称为“主要地址”并由PAdd来表示，如图3所示。主要地址PAdd例如可以是IPv6地址，其可以被静态或动态地配置。节点使用其主要地址PAdd来参与OLSR协议。这样，由节点发送的所有OLSR消息都将该节点的主要地址包含在OLSR“发起方地址”字段中。此外，OLSR通常假定每个节点都具有在连接到MANET的每个接口上配置的一个地址：这种地址被定义为“接口地址”。如果节点借助于一个以上接口来连接到MANET，则必须将其所有接口都列入MID(多重接口申明)消息中，该MID消息由节点定期地生成并在MANET上广播。
根据本发明，每个节点还具有相关联的一个或更多个次要地址，这些次要地址优选地是有效的全局IPv6地址，并被用作输出业务量的源地址。稍后将对次要地址的建立和使用进行更详细的描述。
这里描述的解决方案包括两个主要阶段：被称为“设立阶段”的第一阶段和被称为“常规操作处理”的第二阶段。设立阶段对MANET节点执行全局定址以允许与因特网进行通信。该阶段涉及如以下描述的3个步骤。
设立阶段的第一步骤被称为“MANET内的路径发现”步骤。在该步骤期间，MANET节点10、20通过使用它们在发起方地址字段中的主要地址PAdd，来交换如在OLSR标准中规定的OLSR控制消息。具体地说，网关20生成并广播主机和网络关联(HNA)消息：借助于这些消息，所有节点都知道哪些是MANET中的网关20，并建立朝向外部网络的路由。
在该步骤结束时，借助OLSR消息接收和处理，节点10、20拥有到所有其他节点10、20的路径，这些其它节点10、20是通过它们的主要地址PAdd标识的，并且可以建立列出所有这些路径的路由表。在该步骤中，不能以MANET节点的主要地址PAdd作为IPv6目的地地址来从外部网络30到达MANET节点，MANET节点只可以与其他MANET节点相通信。按相同的方式，这些节点不能使用它们的PAdd作为用于与MANET外部进行通信的IP源地址。
参照图4，可以将设立阶段的第二步骤定义为“前缀广告的发送和接收”步骤。在该步骤中，网关20定期地散布建立MANET节点的全局地址所需的授权前缀(P1、...、PN)。每个网关20都具有与其相关联的一个或更多个前缀。借助于被实现为OLSR消息的前缀广告(PA)消息来在MANET中散布这些前缀。具体地说，通过被称为多点中继(MPR)的OLSR缺省转发算法来在MANET上广播PA消息，并由MANET中的每个节点接收PA消息。在图4所例示的实施例中，两个代表性网关20生成相应的PA消息PA1和PA2以散布相应的授权前缀集合P1...PM-1和PM...PN。可以将PA消息视为对HNA(主机和网络关联)消息的补充，如在第一步骤中规定的那样，该HNA消息的内容被MANET节点使用，来设立它们的缺省路由并且因此将上行链路业务量发送给位于MANET外部的主机。
每个PA消息都具有OLSR头部，OLSR头部包括包含有网关主要地址(图4中的PAdd1和PAdd2)的发起方地址字段。每个PA消息都包括两个其他字段，被称为“网络地址字段”和“网掩码字段”，这两个字段包含有与网关相关联的全局前缀(具体地说，这些字段指定可以经由该网关到达的外部网络的地址和网掩码)。
这里描述的解决方案允许建立被称为前缀表的数据OLSR结构以进行PA消息内容管理。以下前缀表涉及图4的具体示例。当接收到PA消息时对该表进行OLSR动态更新。
前缀表
    P_GW_Add     P_Net_Add   P_net_Mask     P_Time
    Padd1     P1   P1_netmask     PtimeValue
    PAdd1     P2   P2_netmask     PtimeValue
    ...     ...   ...     ...
    PAdd1     PM-1   PM-1_netmask     PtimeValue
    PAdd2     PM   PM_netmask     PtimeValue
    ...     ...   ...     ...
    PAdd2     PN   PN_netmask     PtimeValue
该前缀表具有4列；每列与利用P_GW_Add、P_Net_addr、P_Net_Mask、P_time表示的相应字段相关联。每个前缀表条目行对应于这些字段的不同值集合并包含有与由网关通告的前缀有关的信息。更详细地说：
-P_GW_add是生成经处理的PA消息的网关的主要地址；
-P_Net_addr和P_Net_mask分别是插入PA消息中的网络地址和全局前缀的网掩码；
-P_time是该行变得有效时的时刻。
当接收到PA消息时，每个节点10都在前缀表中创建一行以初始化对应的字段，或者在前缀表中已存在该行的情况下对P_time进行刷新。具体地说，将P_time初始化为缺省值PtimeValue，并且每次接收到后续PA消息时都使用在OLSR消息头部的(在OLSR标准中定义的)“Vtime”字段中包含的值对P_time进行刷新。当P_time到期时删除一行。
每个节点10都通过对与每个网关20相关联的度量(例如，跳程)进行检查来选择用以配置其全局地址的其全局前缀：对于MANET的每个节点10，将这种信息包含到路由表中。节点10应当根据路由表度量来选择与具有最佳度量值的网关20相关联的全局前缀。该网关将被称为“最佳”网关或“缺省”网关。
将设立阶段的第三步骤称为“利用全局IPv6地址进行接口配置”步骤，执行该步骤是为了利用待用于进行数据传输的全局IPv6地址，对节点10的每个接口10a进行配置。在该步骤中，每个节点10都对前缀表进行查找并选择与最佳网关20相对应的行。然后节点10建立其全局IPv6地址，将所选行的字段P_Net_addr中包含的值附加到唯一的64位接口标识符。根据IPv6无状态自动配置，该标识符可以是例如从该节点的MAC地址导出的端系统唯一标识符(“EUI-64标识符”)。如在网站地址http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-dupont-ipv6-imei-07.txt上可以获得的F.Dupont，L.Nuaymi，“IMEI-based universal IPv6interface IDs”，IETF Internet draft中描述的那样，为了该目的，可以使用SIM卡的国际移动用户标识。如果前缀表包含有与最佳网关相关联的一个以上的行，则节点10将根据预定准则选择这些行中的一行；例如，它可以简单地选择列表中的第一行。
这里将如此获得的地址标识为“最佳”次要地址。将该次要地址配置在节点10的接口10a上。按类似的方式，所考虑的节点10通过将前缀表中包含的其他通告前缀(即，与最佳网关20不相关联的通告前缀)附加到唯一64位接口标识符来建立其他次要地址。
因此建立了多个次要地址(SAdd1、...SAddN)，每个接收前缀一个次要地址。另选的，所考虑的节点可以只使用这些前缀的子集，因此建立数量比前缀的总数少的多个次要地址。
所考虑的节点10可选地可以如图5所示的那样将所有次要地址(SAdd1、...SAddN)都配置在其接口10a上，或者将次要地址的子集配置在其接口10a上。
常规操作处理包括被称为“MID消息广播”步骤的步骤。
如图6所示，MANET的不同节点(这里由100、110、120、130、140以及150表示)开始广播多重接口声明(MID)消息40，每个MID消息40都包含有在设立阶段的第三步骤中在接口10a上配置的次要地址(从由最佳网关通告的前缀推导出)和在设立阶段的第三步骤中建立的所有其他次要地址或这些次要地址的子集。
图6作为示例示出了由节点140在MANET中广播的多个MID消息40。借助于标准MID消息处理，MANET节点路由表包含针对列入MID消息中的每个次要地址的路由。
以下再现的是在与图6中的节点100相关的路由表中包含的路由信息的示例，其中“TC”是拓扑控制消息，“Hello”是打招呼消息，这两者都如OLSR标准定义的那样。SAddX{Y}是指节点Y的次要地址X。
120-
From TC msgs:
PAdd{120}-Next HOP＝PAdd{110}
From MID msgs:
PAdd{120}:SAdd1{120}-Next HOP＝PAdd{110}
          SAdd2{120}-Next HOP＝PAdd{110}
130-
From TC msgs:
PAdd{130}-Next HOP＝PAdd{110}
From MID msgs:
PAdd{130}:SAdd1{130}-Next HOP＝PAdd{110}
          SAdd2{130}-Next HOP＝PAdd{110}
110-
From Hello msgs:
PAdd{110}-NEIGHBOR
From MID msgs:
PAdd{110}:SAdd1{110}-NEIGHBOR
          SAdd2{110}-NEIGHBOR
150-
From Hello msgs:
PAdd{150}-Next HOP＝PAdd{110}
From MID msgs:
PAdd{150}:SAdd1{150}-Next HOP＝PAdd{110}
          SAdd2{150}-Next HOP＝PAdd{110}
140-
From Hello msgs:
PAdd{140}-Next HOP＝PAdd{110}
From MID msgs:
PAdd{140}:SAdd1{140}-Next HOP＝PAdd{110}
          SAdd2{140}-Next HOP＝PAdd{110}
因此，在MANET内可以对目的地是节点的次要地址之一的分组(如，下行链路业务量)进行路由。由MANET节点接收和生成的所有拓扑信息都关联于节点主要地址，并且因此与节点的全局地址配置无关。
如果节点10检测到与用以配置次要地址的前缀相关联的网关20已经失效，则节点10停止将该次要地址插入MID消息中。如果失效网关20被绑定到与用于进行数据会话的次要地址相关联的前缀，则节点将这种地址视为无效，并选择其多个次要地址中的另一个。如果尚未将该次要地址配置在接口10a上，则所考虑的节点10将它配置在接口10a上。所选次要地址必须是其全局前缀对应于当前活动网关20之中的最佳网关的次要地址。(根据由路由表获得的信息作出的)这种选择优化下行链路业务量路由处理。
MID消息和PA消息处理也必须由网关20执行。网关20不必执行的唯一操作是在其接口10a上对任何次要地址的配置，这是因为网关20已拥有配置在10b接口上的全局地址(CAdd)。
根据这里描述的解决方案的优选实施例，在对外部主机传送数据的情况下，节点10使用与由OLSR选择的缺省网关20相关联的次要地址作为IP头部源，来发送输出业务量。
在网关由于拓扑变化或者通常由于路由度量变化而发生变化的情况下，节点执行以下操作：
-它通过查看路由表而选择另一活动网关作为其新缺省网关。具体地说，节点在活动网关之中选择当前与最佳度量值相关联的网关。由每个节点无缝地执行该操作；
-每个节点通过查看前缀表来改变其全局地址：所选地址对应于新缺省网关的前缀。在所考虑的网关已关联有一个以上前缀的情况下，节点将根据预定规则选择这些前缀中的一个，例如它可以选择前缀表中的第一个前缀。如果在接口10a上未配置该全局地址，则节点10将其配置在接口10a上。然后，节点10开始使用该新全局地址作为IP源地址。
通常，已利用MID消息来通告该地址：这意味着所有其他MANET节点都已经通过该地址知道了到达该节点的正确路径，因此避免它利用该新地址对OLSR进行自引导(bootstrap)；结果缩短了该节点不能被其他主机到达并且因此不能与它们相通信的时间(理想的是缩短到零)。
成为节点10的网关20执行常规节点10在其缺省网关发生变化之后执行的操作。在这种情况下，先前是网关20的节点10选择对应于最佳活动网关20的次要地址并将该次要地址配置在其接口10a上。这种配置允许节点与位于MANET外部的主机进行通信。由于先前是网关20的节点10已经正在常规地发送MID消息，因此该通信过程不会受任何延时的影响。
因此，由于节点10避免了每次它改变网关20和地址时都对OLSR进行自引导，因此网关20的变化引入可以忽略的延时并使得已改变了地址的MANET节点10在地址发生变化之后立即与其他主机进行通信。
具体地说，当MANET节点使用移动IPv6时，这种延时的缩短意味着更好的性能。事实上，根据这里描述的解决方案，如果节点10经历从第一网关到第二网关的变化并且它正在使用从由第一网关通告的前缀推导出的地址作为移动IP转交地址，那么节点10将选择第二网关和与该第二网关相关联的次要地址，然后它向其家乡代理(其位于外部网络内)发送绑定更新消息，将新选择的地址注册为新转交地址。该家乡代理利用绑定确认消息进行响应。
当来自家乡代理的绑定确认消息到达网关20处时，到节点10的路由将立即可用，这是因为在MANET中使用了MID消息来通告新的转交地址。因此，将越区切换延时缩短为发送绑定更新消息并接收对应的绑定确认消息所需的时间，因为路由延时是可以忽略的。
此外，所提出的发明使由位于MANET外部的主机生成的下行链路业务量的路由路径最优化。实际上，对特定前缀的选择限定了这样的网关20，即，外部主机将去往MANET节点10(其地址从该前缀推导出)的分组路由到该网关20。
根据所提出的解决方案，节点10首先选择最佳网关20，然后使用由所选网关20广告的全局前缀对它自己的全局地址进行配置。利用由OLSR使用的缺省网关选择的同一机制来选择最佳网关20：按此方式，两个网关20通常是相同的，因此，上行链路和下行链路业务量将沿着同一最优路径。
此外，本发明使得网关20可以成为节点10并允许它在成为节点10之后立即与任何其他主机相通信。
可以将刚刚描述的解决方案推广到对所有节点广播拓扑信息的任何路由协议。可以将本解决方案应用于借助于路由协议消息对与各节点相关联的地址信息进行广播的操作。
网关20可以是固定节点，即，它们不改变它们的地理位置。网关20上的上行链路接口可以是有线接口。
可以将这里描述的解决方案应用于连接到任何类型的外部基础设施网络的混合MANET。
此外，可以将这里描述的解决方案应用于包括有线或无线的终端和/或路由器的任何IP网络。
因此，在不偏离本发明的基本原理的情况下，可以在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的范围的前提下，参照仅以示例的方式所描述的细节和实施例，显著地改变该细节和实施例。

Claims (28)

1、一种对通信网络(N)中的路由操作进行控制的方法，其中所述网络与外部网络(30)相关联并包括节点(10、20)集合，所述节点集合中的每一个节点都关联有用于在所述网络内进行内部通信的主要地址，所述节点集合包括终端(10)和网关(20)，所述网关适合于在所述终端与所述外部网络之间提供连接；所述方法包括以下步骤：
-从所述网关向所述终端发送包含有全局前缀(P1...PN)的第一消息(PA)；
-基于所述全局前缀为所述终端中的每一个建立一个或更多个次要地址，所述次要地址独立于所述主要地址并限定有效全局IP地址；
-在所述终端中的每一个中生成相应第二消息(MI)，该第二消息包含有对应次要地址的至少子集；
-将所述第二消息广播给所述节点集合中的所有终端。
2、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于所述网关中的每一个都关联有一个或更多个相应次要地址，并且该方法包括以下步骤：在所述网关中的每一个中生成包含有所述相应次要地址的相应第二消息(MI)；和将由所述网关生成的第二消息广播给所述集合中的所有节点。
3、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于将由所述终端生成的第二消息广播给所述集合中的所有节点。
4、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于该方法包括以下步骤：经由所述主要地址实现所述网络内的连接，并通过处理所述第一消息来实现与所述外部网络的全局连接。
5、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于每个终端都具有至少一个接口(10a、10b)，并且该方法包括以下步骤：在生成第二消息的步骤之前，在所述接口上配置所述次要地址的所述至少子集。
6、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于所述网关中的每一个都关联有至少一个所述全局前缀，并且从所述网关向所述终端发送第一消息(PA)的步骤包括：从每个网关向所述终端发送包含有相应全局前缀(P1...PM-1，PM...PN)的相应第一消息(PA1，PA2)。
7、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于所述网关中的每一个都关联有用于实现所述网络内的连接的对应主要地址，并且该方法包括以下步骤：在所述集合中的节点上运行路由协议，该路由协议允许在所述网络内的连接中使用所述主要地址来标识所述节点。
8、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于所述网关中的每一个都关联有至少一个所述全局前缀，并且该方法包括以下步骤：为所述终端中的每一个选择缺省网关；并在每个终端中建立与所述缺省网关的全局前缀相关的至少次要地址，以用于与所述外部网络的通信。
9、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于建立一个或更多个次要地址的步骤包括将一个或更多个所述全局前缀附加到所述终端的各自接口标识符。
10、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于所述第二消息包含有对应终端的所有次要地址。
11、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于在网关失效的情况下该方法包括以下步骤：停止对所述第二消息中的其全局前缀与所述失效网关相关的第二地址进行广播。
12、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于该方法包括：通过使用关联于所述网关的次要地址作为IP头部源地址，从所述终端中的一个经由网关向所述外部网络发送输出业务量。
13、根据权利要求11所述的方法，该方法的特征在于该方法还包括：通过使用关联于另一网关的另一次要地址作为IP头部源地址，经由所述另一网关来切换所述输出业务量。
14、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于该方法包括：对所述集合中的所有节点，广播与所述网络有关的拓扑信息。
15、根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于该方法包括以下步骤：在发送第一消息的步骤之前，建立表示所述集合中的节点之间的路由的路由表。
16、根据权利要求15所述的方法，该方法的特征在于建立一个或更多个次要地址的步骤包括：从路由表中选择具有最佳度量值的网关；并基于与所述具有最佳度量值的网关相关联的全局前缀来建立次要地址。
17、一种具有受控路由操作的通信网络(N)，该网络(N)可连接到外部网络(30)并包括节点(10、20)集合，所述节点(10、20)中的每一个都关联有用于在所述网络内进行内部通信的主要地址，所述节点(10、20)集合包括终端(10)和网关(20)，所述网关适合于在所述终端与所述外部网络之间提供连接，其中：
-所述集合中的每个节点都关联有独立于所述主要地址的一个或更多个相应次要地址，所述次要地址是有效全局IP地址；并且
-所述集合中的每个节点都被配置成使用一个所述次要地址作为去往所述外部网络的通信业务量的源地址，生成包含有其次要地址的接口消息(MI)并将所述接口消息广播给所述集合中的其他节点。
18、根据权利要求15所述的网络，该网络的特征在于与所述网络(N)相关的拓扑信息被广播给所述集合中的所有节点(10、20)。
19、根据权利要求17所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的节点被配置成经由所述主要地址实现所述网络(N)内的连接并通过处理所述接口消息来实现与所述外部网络(30)的全局连接。
20、根据权利要求17所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的每个节点都至少具有接口(10a)，并且每个节点已在所述接口上配置了所有其次要地址。
21、根据权利要求17所述的网络，该网络的特征在于所述次要地址基于全局前缀，并且每个网关都关联有一个或更多个所述全局前缀，并且每个网关都被配置成生成并广播包含有其全局前缀的前缀广告消息。
22、根据权利要求20所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的所述终端被配置成运行路由协议，该路由协议允许使用所述主要地址作为独立于在所述接口上配置的次要地址的节点标识符地址。
23、根据权利要求21所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的每个终端都被配置成根据路由准则来选择缺省网关并建立具有与所述缺省网关相关联的全局前缀的至少次要地址。
24、根据权利要求23所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的每个终端都具有单独接口标识符并被配置成通过将所述单独接口标识符附加到与所述缺省网关相关联的全局前缀来建立所述至少次要地址。
25、根据权利要求21所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的每个终端都被配置成停止对所述第二消息中的其全局前缀与失效网关相关的第二地址进行广播。
26、根据权利要求17所述的网络，该网络的特征在于所述集合中的所述终端被配置成通过使用与第一网关的全局前缀相关的次要地址作为IP全局地址来向所述外部网络发送输出业务量，并通过开始使用与第二网关的全局前缀相关的第二地址作为IP源地址来切换到所述第二网关。
27、根据权利要求17所述的网络，该网络的特征在于该网络包括移动自组织网络。
28、一种计算机程序产品，可加载在至少一个计算机的存储器中并包括用于执行权利要求1到16中的任何一项的方法的软件代码部分。
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