CN102802147A - 一种切换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切换方法及系统，包括存储终端当前所连接的接入路由器的信息；当终端切换至新的接入路由器后，新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器，同时新接入路由器更新该终端的当前所连接的接入路由器的信息；新接入路由器向原接入路由器发送切换信令，原接入路由器将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端。通过本发明方法，在WLAN网络中实现切换时，保证了新路由器向老路由器告知终端已经切换接入路由器，并实现了对切换丢包的情况的补偿，从而降低了切换时延，提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)技术，尤其涉及一种切换方法及系统。
背景技术
在目前的移动通信网络中，数据业务的增长非常迅速。目前的3G空口已经无法为日益增长的数据业务提供足够的无线带宽，而用户迅猛增长的需求与系统能力有限的矛盾也越来越尖锐。
由于WLAN是单位带宽成本最低的无线接入技术，因此，利用WLAN网络来对现网中的数据业务进行分流已经成了业界的共识，国内各大运营商已开始大规模集采并全力建设WLAN网络。
随着WLAN网络的大规模部署，其网络由原来的热点覆盖逐步扩大到热区覆盖，并且不仅为手机用户，还为大量的便携Internet终端如手机、掌上电脑(PDA，Personal Digital Assistant)、移动互联网设备(MID，Mobile InternetDevice)、notebook等，提供了各种Internet业务，比如IP电话(VoIP，Voice overIP)、视频电话等等。
网络覆盖范围的扩大、业务的普及，使得WLAN网络中的移动性成为了一个需要解决的问题：终端用户的位置移动会导致终端不断的变更接入路由器，为了保证用户体验，网络需要采取一些措施来保证终端的移动性，目前业界在移动性管理方面采用最多的方法是基于主机移动性的移动IP(MIP)方案和基于网络移动性的代理移动IP(PMIP)方案。
图1为现有WLAN网络环境中的切换流程示意图，图1中，探测交互(ProbeExchange)是终端发起的与AP之间的交互，包括探测请求(Probe Request)和探测响应(Probe Response)，终端发送Request来探测区域内所存在的AP，AP收到Request后回应Response；认证交互(Auth Exchange)是终端与AP之间的认证交互，与Probe Exchange类似；关联交互(Association Exchange)是终端发起的，与WLAN网络之间的关联过程。上述过程是WLAN网络中的现有技术，具体描述可参见相关协议。如图1所示，在采用PMIP方案的前提下，终端变更接入路由器的流程大致包括：终端断开原来的与老路由器的连接，与新路由器建立连接；新路由器分别向老路由器和本地移动锚点发送消息，告知终端已经切换接入路由器；老路由器为终端缓存报文，并将报文发送到新路由器，本地移动锚点将终端的数据流切换至新路由器；新路由器将来自老路由器的报文转发给终端。该方案在WLAN网络中应用时，会存在以下问题：
首先，在WLAN网络目前的机制中，新路由器无法知道老路由器在哪，也就而是说，新路由器无法向老路由器告知终端已经切换接入路由器；
其次，IEEE802.11特有的先断后连机制，使得终端在变更接入路由器时会发生一段时间的丢包，这段时间从终端离开老路由器开始，到老路由器收到来自新路由器的切换指示结束，大约为0.5秒左右，具体包括：对于物理层，终端扫描、发现新接入点(AP，Access Point)信号所需的时间，理想情况下大概在50ms左右；对于链路层，终端接入网络并与接入控制器(AC，AccessController)建立安全关系(比如认证、重认证及相关密钥的分发)所需的时间，实验室情况下大约需要200ms；对于网络层及其以上信息配置(例如IP地址等等)所需的时间，在实验室环境中，层3(L3)切换所需时间大致为30-50ms。
由于现有技术中，网络层没有切换丢包的补偿机制。因此，在采用PMIP方案的前提下，终端变更接入路由器的过程中，所有丢失的数据报文都只能通过更上层的机制如传输控制协议(TCP)或者重传协议(RTP)等来实现丢包重传，这无疑将增加终端及网络的开销；同时，由于重传需要一定的时间，因此很有可能降低用户的体验，甚至造成业务的中断。
综上所述，现有WLAN技术中，没有机制保证以后接入路由器能够找到前接入路由器。在现有的切换机制中，会发生丢包，丢包时长T大约为0.5秒左右，这样的切换所引起的丢包将严重影响一些对时延和丢包率都比较敏感的业务的用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种切换方法及系统，能够保证新路由器向老路由器告知终端已经切换接入路由器，并对切换丢包的情况进行补偿。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种切换方法，存储终端当前所连接的接入路由器的信息；该方法还包括：
当终端切换至新接入路由器后，新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器；
新接入路由器向原接入路由器发送切换信令，原接入路由器将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端。
所述新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器时，该方法还包括：
所述新接入路由器更新该终端的当前所连接的接入路由器的信息。
该方法之前还包括：所述接入路由器根据预先设置的策略，为当前所连接至该接入路由器的终端实时缓存预设时长内的数据报文。
所述存储的信息包括：所述接入的终端身份信息，所连接的接入路由器标识ID。
所述切换信令为代理移动IP PMIP快速切换的信令。
一种切换系统，至少包括，原接入路由器、新接入路由器，以及本地服务器，其中，
原接入服务器，用于连接终端的接入，接收来自新接入路由器的切换信令，将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器；
新接入路由器，用于连接终端的接入，从本地服务器中获知新接入的终端所连接的原接入路由器信息，向原接入路由器发送切换信令；将来自原接入路由器的终端数据转发给该终端；
本地服务器，用于存储终端当前所连接的接入路由器的信息；实时缓存的接入的终端数据。
所述本地服务器单独设置；或者，设置在所述接入路由器中。
从上述本发明提供的技术方案可以看出，包括存储终端当前所连接的接入路由器的信息；当终端切换至新的接入路由器后，新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器，同时新接入路由器更新该终端的当前所连接的接入路由器的信息；新接入路由器向原接入路由器发送切换信令，原接入路由器将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端。通过本发明方法，在WLAN网络中实现切换时，保证了新路由器向老路由器告知终端已经切换接入路由器，并实现了对切换丢包的情况的补偿，从而降低了切换时延，提升了用户体验。
附图说明
图1为现有WLAN网络环境中的切换流程示意图；
图2为本发明实现切换的方法的流程图；
图3为采用本发明实现切换的方法后的报文重传耗时示意图；
图4为本发明实现切换的系统的组成结构示意图；
图5为本发明实现切换的实施例的流程示意图。
具体实施方式
图2为本发明实现切换的方法的流程图，如图3所示，包括以下步骤：
步骤200：存储终端当前所连接的接入路由器的信息，比如终端身份信息，所连接的接入路由器标识(ID)等。
本步骤中，可以在WLAN网络中部署一个本地服务器，用于存储终端当前所连接的接入路由器的信息，比如终端身份，所连接的接入路由器ID等。
步骤201：当终端切换至新的接入路由器后，新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器，同时新接入路由器更新该终端的当前所连接的接入路由器的信息。
本步骤中，新接入路由器可以通过查询本地服务器获知该终端原来的接入理由器的信息，比如接入路由器ID，这样，新接入路由器即获知该终端的原接入路由器在哪，也就是说，新接入路由器可以向原接入路由器告知终端已经切换接入路由器；
同时，新路由器会将存储在本地服务器中的该终端的当前所连接的接入路由器的信息更新为新接入路由器ID。
步骤202：新接入路由器向原接入路由器发送切换信令，原接入路由器将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端。
本步骤中，每个接入路由器根据预先设置的策略，为当前所连接至该接入路由器的终端实时缓存一定时长的数据报文，当终端切换至新接入路由器时，由于新老接入路由器之间存在PMIP快速切换的信令，因此，老接入路由器在收到新接入路由器的PMIP快速切换信令后，会将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端，从而实现了切换丢包的补偿。具体来讲，对于上层无丢包重传的业务而言，采用本发明方法，避免了终端用户切换时期的丢包；对于上层有丢包重传的业务而言，采用本发明方法，减少了丢包重传的时延，同时也降低了终端与组播源或组播复制点的开销，并具备重传抑制功能，节省了空口资源。在这种情况下，所节省的时间包括平均空口发包等待时间，以及MAG与组播源(或复制点)之间的往返时间(RTT)。
如图3所示，以上层有丢包重传的业务为例，包括无实时缓存时的重传时延示意图(上半图)和有实时缓存时的重传时延示意图(下半图)。如上半图所示，终端在获取切换丢包所需的时间由4部分构成：建立2层连接(L2 connectionestablishment&Authentication)所需时间、3层切换通告与响应(L3Hi/Hackexchange)所需时间、发送RTP重传请求(RTP retransmission request)所需时间、RTP重传(RTP retransmission)所需时间；如下半图所示，所需时间由3部分组成：建立2层连接所需时间、3层切换通告与响应所需时间、当前路由器重传(L3 retransmission)时间。
本步骤中，具体的策略如何设置的实现方式很多，比如具体为哪些用户缓存，缓存时间多长时等，需要根据网络的具体部署情况来设置，本领域技术人员可以容易获知，不属于本发明的保护范围，这里不再赘述。
通过本发明方法，在WLAN网络中实现切换时，保证了新路由器向老路由器告知终端已经切换接入路由器，并实现了对切换丢包的情况的补偿，从而降低了切换时延，提升了用户体验。
针对本发明方法还提供一种切换系统，如图4所示，至少包括，原接入路由器、新接入路由器，以及本地服务器，其中，
原接入服务器，用于连接终端的接入，接收来自新接入路由器的切换信令，将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器；
新接入路由器，用于连接终端的接入，从本地服务器中获知新接入的终端所连接的原接入路由器信息，向原接入路由器发送切换信令；将来自原接入路由器的终端数据转发给该终端。
本地服务器，用于存储终端当前所连接的接入路由器的信息；实时缓存的接入的终端数据。本地服务器可以单独设置，也可以设置在接入路由器中。
下面结合实施例对本发明方法进行详细描述。
图5为本发明实现切换的实施例的流程示意图，如图5所示，本实施例中，通过在接入路由器(MAG)上添加一个缓存(Cache)模块作为本地服务器，存储接入的终端的身份信息及该接入路由器的ID，并根据策略实时缓存部分用户的终端数据，当原MAG收到来自新MAG的Hi消息后，原MAG将当前缓存的、与切换终端相关的数据报文全部发送给新MAG，由新MAG再转发给终端，具体流程包括：
步骤500：终端的数据通过LMA转发至原接入路由器(在PMIPv6中为pMAG)，再由原接入路由器转发至终端。在下行数据(DL DATA)转发过程中，原接入路由器根据策略，临时缓存终端数据。
步骤501：当终端因为某些原因，比如发现更好的无线信号等触发切换时，终端与原接入路由器断开。此时，终端将不再收到来自于原接入路由器的报文。
步骤502：终端与新接入路由器(在PMIPv6中为nMAG)建立连接，并通过入网接入认证。具体实现属于本领域技术人员惯用技术手段。
步骤503：新接入路由器通过查询本地服务器，获知原接入路由器的信息，对该本地服务器中的接入服务器信息进行更新。
步骤504：新的接入路由器将同时向原接入路由器发送切换发起(Hi，Handover Initial)消息以告知某个终端已经切换到新的接入路由器，向LMA发送代理绑定更新(PBU，Proxy Binding Update)消息，LMA会返回代理绑定响应(PBA)消息；
在PMIP中，MAG用PBU消息向LMA发送终端所连接路由器变更的通知。
步骤505：当原接入路由器收到Hi消息后，在发送切换响应(Hack)消息的同时，将临时缓存的终端数据转发给新接入路由器。
步骤506：新接入路由器将来自原接入路由器转发的报文转发至终端。这样，保证了终端的切换丢包为零。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种切换方法，其特征在于，存储终端当前所连接的接入路由器的信息；该方法还包括：
当终端切换至新接入路由器后，新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器；
新接入路由器向原接入路由器发送切换信令，原接入路由器将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器，再由新接入路由器转发给终端。
2.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于，所述新接入路由器根据存储的信息，获知该终端所连接的原接入路由器时，该方法还包括：
所述新接入路由器更新该终端的当前所连接的接入路由器的信息。
3.根据权利要求1或2所述的切换方法，其特征在于，该方法之前还包括：所述接入路由器根据预先设置的策略，为当前所连接至该接入路由器的终端实时缓存预设时长内的数据报文。
4.根据权利要求3所述的切换方法，其特征在于，所述存储的信息包括：所述接入的终端身份信息，所连接的接入路由器标识ID。
5.根据权利要求4所述的切换方法，其特征在于，所述切换信令为代理移动IP PMIP快速切换的信令。
6.一种切换系统，其特征在于，至少包括，原接入路由器、新接入路由器，以及本地服务器，其中，
原接入服务器，用于连接终端的接入，接收来自新接入路由器的切换信令，将实时缓存的终端数据转发给新接入路由器；
新接入路由器，用于连接终端的接入，从本地服务器中获知新接入的终端所连接的原接入路由器信息，向原接入路由器发送切换信令；将来自原接入路由器的终端数据转发给该终端；
本地服务器，用于存储终端当前所连接的接入路由器的信息；实时缓存的接入的终端数据。
7.根据权利要求6所述的切换系统，其特征在于，所述本地服务器单独设置；或者，设置在所述接入路由器中。
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