CN1969513B - 全局网际协议前缀号码移动性 - Google Patents

Abstract

一种路由选择系统将移动平台可操作地链接到国际互联网。该系统包括可链接到该移动平台(14)的岸基通信链路管理器(22、46)。至少一个岸基前缀服务器(18、48)可以与该通信链路管理器(22、46)进行通信。向该移动平台(14)分配初始国际互联网地址。前缀服务器程序将该移动平台(14)的初始目的地址传送到通信链路管理器(22、46)和国际互联网。在该移动平台(14)的迁移段期间，可以使用前缀服务器将新目的地址传送给国际互联网，以便保持在该移动平台(14)和国际互联网(16)之间的通信。

Description

全局网际协议前缀号码移动性

技术领域

本发明通常涉及网际协议(IP)分组的路由选择，并尤其涉及用于向/从其中连续网络基础结构未必可用的移动平台进行IP分组路由选择的系统和方法。

背景技术

用于国际互联网的公用网络路由协议假定每个子网都具有一个或多个保持固定的路由器或者都保持到网络体系结构的连续连接。通过首先建立至少在发送端和接收端之间、具有多个数据路由器和子网的通信链路，能够在自治系统之间传输IP分组和必需的路由信息。诸如边界网关协议4(BGP-4)之类的国际互联网路由协议可用于建立通信路径。可以通过多步骤处理中、向每个现有路由分配各种优选属性值并且选择最好的路由，例如使用BGP-4来确定优选的路由路径。

包括例如飞行器、船舶、火车、公交车、汽车等在内的移动平台(在下文中为简单起见称为飞行器)可遇到与IP分组传输相关的困难，这是因为子网中的一个或多个要么必须随着飞行器改变位置而改变，要么优选路由必须不断地改变，这可以导致当线路更新消息随着优选路由的改变而不断改变时的“飘动(flapping)”。一种通用的避免飘动的方法是将所有数据“回运”到发起子网络，以便经由最初链接的固定路径进行传输。这经常不是传输数据的最有效或节省成本的方法。

在2003年8月5日发布并授予Rempe等人的美国专利6,604,146公开了一种集中化的路由-服务器结构，其允许在卫星网状网络上提供网际协议(IP)服务。该集中化的路由服务器在标准工作站上实现。路由信息仅仅在该网络中的主终端和每个其它终端之间交换。如果不存在到目的地终端的连接或者目的地终端需要增加的带宽，则进入终端必须向主终端请求卫星连接或者(暂时)增加带宽。如果目的地终端是移动平台，则所有路由选择信息必须通过主终端回流，并且在新路由的确认悬而未决时阻拦IP分组。不允许在移动平台的迁移段期间发生改变的国际互联网地址。

发明内容

根据本发明的优选实施例，提供了一种全局网际协议前缀号码移动性系统，其可操作用于将移动平台链接到国际互联网，该系统包括与该移动平台可通信链接的岸基通信链路管理器。至少一个岸基前缀服务器与该通信链路管理器可进行操作通信。可向该移动平台分配初始地址。前缀服务器程序可进行操作以便将移动平台的初始国际互联网地址传递到通信链路管理器和国际互联网。

根据本发明的又一个优选实施例，一种使用至少一个岸基通信链路管理器来在移动平台的迁移段期间保持在该移动平台和国际互联网之间的通信联络的方法，包括：创建至少一个岸基前缀服务器，其进行操作以便通信链接该移动平台和通信链路管理器；对该前缀服务器进行编程，以便可操作地从多个前缀号码中选择用于该移动平台的前缀号码；将该前缀号码分配该移动平台以用于该迁移段；以及使用经由通信链路管理器传递的前缀号码，经由前缀服务器用信号通知该移动平台的目的地址。

本发明中的全局网际协议前缀号码移动性系统提供了几个优点。通过邻近岸基通信链路管理器或者在其之内定位本发明的前缀服务器，执行前缀服务器功能的系统硬件或者软件可以从移动平台移走，并且定位在到国际互联网的流路径中的岸基部分中。这可以减少移动平台复杂度和成本，并且允许有限数目的前缀服务器为大量移动平台服务。通过使用本发明的前缀服务器将前缀号码分配给移动平台，可以保持前缀号码的本地池。前缀服务器的使用可以减少通过执行前缀管理功能而为大量飞行器服务所需要的前缀总数。移动平台的迁移段可以具有国际互联网接入，同时允许必要时在迁移期间在通信链路之间切换前缀号码。

这些特征、功能、和优点可以在本发明的各个实施例中独立地实现，或者可以在其它实施例中组合。

附图说明

根据详细说明和附图，本发明将得到更全面的理解，其中：

图1是根据本发明优选实施例的全局网际协议前缀号码移动性系统的图示；

图2是示出用于本发明的前缀服务器的示范国际互联网系统连接的图示；以及

图3是示出根据本发明的优选实施例的移动路由选择系统中的通信和数据流路径的图示。

具体实施方式

下列优选实施例的描述本质上仅仅是示范性的，并且绝不是用于限制本发明及其应用或者用途。

根据本发明的优选实施例，并且通常参考图1，本发明的移动路由选择系统10可以包括位于诸如飞行器14之类的移动平台上的用户电子设备12。使用本发明的前缀服务器18，可以向国际互联网16提供到用户电子设备12的通信路径。

为了与国际互联网16通信，用户电子设备12可经由可连接到前缀服务器18的一个或多个国际互联网服务供应商(ISP)20进行连接。前缀服务器18可以随后连接到岸基通信链路管理器(GCLM)22。GCLM22可以经由双向通信路径23与岸基发射机/接收机(GBT/R)24进行通信。GBT/R24可以经由信号路径28向/从通信卫星26传输电子信号。这些电子信号可以经由卫星/飞机通信路径32传递给飞行器14中的天线30。在飞行器14内，可以向/从飞行器数据传输系统34传输通信信号，该飞行器数据传输系统34可以经由信号路径36向/从用户电子设备12传输或者接收信号。信号通路36可以是硬接线的信号通道或者射频信号通道。

在飞行器14的迁移段期间(此处将其定义为从点“A”开始并且在点“B”结束的飞行)，在用户电子设备12和国际互联网16之间的通信基本上可以由通信卫星26所提供。在迁移段中的至少一部分期间，由于天线30不能向/从通信卫星26接收或者传输信号，所以通信路径32可能中断或者断开。在这个状态期间，可以在飞行器14中的天线30和国际互联网16之间开启新的通信路径。这可以通过经由卫星/飞机通信路径40向/从天线30和通信卫星38传输信号来完成。经由通信路径44，信号可以从通信卫星38往返于GBT/R42进行传输。GBT/R42可以随后经由双向通信路径47连接到GCLM46。GCLM46可以连接到前缀服务器48，该前缀服务器48可以直接与国际互联网16进行通信，或者作为选择经由一个或多个国际互联网服务供应商50(如虚线所示)与国际互联网16进行通信。GBT/R24或者GBT/R42还可以例如经由直接通信路径51与飞行器14直接通信。例如当飞行器14准备起飞或者当飞行器14已经着陆时，可以使用直接通信路径51。

一般地参见图2，其中说明了到本发明中的前缀服务器的示范功能连接。前缀服务器18可以经由内部BGP连接54而连接在GCLM22和路由反射器52之间。路由反射器52可以随后经由内部BGP连接58而连接到路由器56。路由器56可以经由外部BGP连接60连接到ISP20。向/从路由反射器52传输的信号的附加外部连接可以经由路由器62，该路由器62经由内部BGP连接64而连接到路由反射器52。来自GCLM22的通信信号可以经由第一路由器66a而向/从通信卫星26进行传输，该第一路由器66a连接到与GBT/R86相关联的调制解调器84a。连接到与GBT/R86相关联的调制解调器84b的第二路由器66b也可以提供从GCLM22往返于通信卫星26的信号传输路径。

第二前缀服务器68可以经由内部BGP连接72在GCLM22和路由反射器70之间传输通信信号。路由器74可以经由内部BGP连接76而连接到路由反射器70。路由器74随后可经由外部BGP连接78而连接到ISP50。

ISP20形成了第一自治系统“C”。ISP50形成了第二自治系统“D”。路由器80可以经由内部BGP连接82而连接到路由反射器70。图2中所标识的每个路由器和路由反射器是本领域公知的。设备18、52、56、62、66a、66b、68、70、74和80可以形成自治系统“E”。每个路由反射器52、70可以交叉连接到相对的辅助系统路由器。连接60、78允许在国际互联网和岸基网络系统之间的通信。外部BGP连接60、78允许在诸如自治系统“E”之类的岸基网络系统、国际互联网服务供应商(20或者50)、和国际互联网16之间形成各种路由。

路由器62和路由器80中的每一个可以分别与调制解调器84a和调制解调器84b进行通信。调制解调器84a和调制解调器84b两者随后可以与GBT/R86进行通信。如普遍已知的那样，GBT/R86可以提供到国际互联网16的替换通信路径。调制解调器84a和调制解调器84b是可以从附加自治系统(未示出)链接到GBT/R86的多个调制解调器的示范。

前缀服务器68还可以经由可能在自治系统“F”内存在的IP业务隧道路径90而连接到GCLM88。IP隧道连接是普遍已知的，并且可以提供在各个IP网络之间的全局连通性。

一般地参见图3，其中示出了本发明中的前缀服务器的基本功能。在这个示例中，前缀服务器18可以在ISP20和飞行器14之间通信。最初，每个飞行器14可以具有飞行器唯一标识号码92。GCLM22、前缀服务器18、路由反射器52、和路由器56可以具有自治系统号码94。当飞行器14开始迁移段时，可以使用前缀服务器18从至少两个源的一个中选出前缀号码96。可以为诸如自治系统“E”之类的每个自治系统分配本地前缀号码池。在这个示例中，向自治系统“E”分配了本地前缀号码池98。本地池98最初是空的，并且通常在飞行器14或者另外的飞行器(未示出)的各个迁移段完成时具有其多个前缀号码中的每一个。本地池98包括允许与之关联的预定编号或者有限数目的前缀号码的容量。如果本地池98缺乏前缀号码，则前缀服务器18可以接下来搜索全局前缀号码池100。全局池100可以提供可从多个自治系统获得的多个前缀号码。在从本地池98或者全局池100中选择了前缀号码96之后，前缀服务器18可以将相对于飞行器14的唯一标识号码92的前缀号码96映射到飞行器14的本地目的地址102。目的地址102随后可以由前缀服务器18标识为对多个自治系统中的每一个都可用的站点，这些自治系统形成了经由内部BGP连接54往返于飞行器14和国际互联网16进行数据通信的可能路径。如果开启了双向通信路径23，则可用经由多个路由路径将多个路由数据以网络层可达信息(NLRI)104的形式传输到多个自治系统。如本领域已知的那样，网络层可达信息可以包括例如诸如“NEXT_HOP”、“UPDATE”、“KEEP ALIVE”、“LOCAL_PREF”、“AS_PATH”和“NOTIFICATION”消息之类的信息。所述多个路由路径可以包括第一路由路径106、第二路由路径108、连接到国际互联网16的第三路由路径110、和连接到国际互联网16的第四路由路径112。这些路由路径是示范性的，并且指示了用于NLRI104的可能路由路径。

移动自治系统号码(MASN)115还可以链接到前缀号码96。前缀服务器18使用MASN115来修改NLNI104。一些边界网关协议的形式可能需要用于前缀的发起自治系统号码实际上通常是不变的。MASN115提供了修改AS_PATH的前缀服务器信息，以允许国际互联网服务供应商20验证和授权NLRI信息在国际互联网16上的广播。MASN115的使用还允许前缀服务器18在本地池98内聚集多个路由，以减少为每个前缀号码96将确切的NLRI广播到国际互联网16的需要。利用MASN115聚集的NLRI的使用还提供了在本地池98内插入涵盖所有路由的单个NLRI的能力。一些国际互联网服务供应商可能优选采用单个大的前缀号码。

在一些情况下，修改分配给飞行器14的前缀号码可能是所期望的。通过首先查询本地池98、并且如果不可从本地池98中获得新前缀号码114则随后查询全局池100，前缀服务器18可以请求新前缀号码114。类似于前缀号码96，新前缀号码114可以与唯一标识号码92一起映射以形成新的目的地址116。在传输新目的地址116之前，由前缀服务器18关闭包括路由路径106、108、110、和112在内的每个开启的路由路径。然后由前缀服务器18将新目的地址116标识到各个自治系统，并且随后由前缀服务器18识别出多个新路由(未示出)，以便经由新开启的路由传输NLRI104。当撤回新前缀号码114时，前缀服务器18将前缀号码96返回到本地池98或者全局池100。

当该迁移段(在这个示例中从点“A”到点“B”)完成时，如果本地池98还没有达到它的最大容量，则将前缀号码96(如果还是当前的)或者新前缀号码114返回到本地池98。如果本地池98已经达到它的最大容量，则将该前缀号码(96或者114)返回到全局池100。作为第一优先级将前缀号码返回到本地池98通过保持该前缀号码用于关联自治系统的即时重用，而减少了外部“路由飘动”的可能性。因此有可能让飞行器14在启动新迁移段时重用刚刚返回到本地池98的前缀号码，或者另一个飞行器(未示出)可以重用来自本地池98的前缀号码，因此减少了从全局池100中采集前缀号码的需要。

当GCLM22不再能经由双向通信路径23与飞行器14进行通信时，从GCLM22到后续GCLM(例如图1所示的GCLM46)的移交处理包括以下列次序的步骤。在新地面站处的GCLM(在这个示例中为GCLM46)可以向GCLM22通知该唯一标识号码92现在经由新目的地址(例如116)可用。前缀服务器48然后能经由内部BGP连接将NLRI104作为新的NLRI插入。GCLM22然后能通知前缀服务器18该唯一标识号码92不再可达。前缀服务器18然后能撤回用于NLRI104的原始路径。边界路由器(例如图2所示的路由器74和80)可以经由诸如90之类的IP隧道连接从前缀服务器48(或者前缀服务器68)接收新的NLRI。这些边界路由器可以向其它路由器(诸如到自治系统“C”的路由器56)通知新的NLRI，这些路由器为飞行器14和国际互联网16之间的国际互联网服务供应商20重新开启连接。

着陆时执行下列步骤。活动中的GCLM(GCLM22、GCLM46、或者GCLM88)可以向前缀服务器18通知飞行器14的着陆状态。前缀服务器18可以将该前缀号码(前缀号码96)返回到本地池98或者全局池100。前缀服务器18然后可以向诸如图2所示的前缀服务器68之类的其它前缀服务器通知唯一标识号码92映射现在是无效的。

本发明中的前缀服务器是执行此处所标识的功能的计算机程序。前缀服务器编程可以使用诸如GNU Zebra或者其它源代码之类的现有开放源代码编写。本发明中的前缀服务器还使用边界网关协议4(BGP-4)明确标识。但本发明不局限于BGP-4协议。本领域的技术人员已知，可使用对所使用的协议进行内在修改的其它协议。

本发明的全局网际协议前缀号码移动路由系统提供了几个优点。通过邻近岸基通信链路管理器或者在其之内定位本发明的前缀服务器，执行前缀服务器功能的系统硬件或者软件可以从移动平台移走并且定位在到国际互联网的流路径中的岸基部分中。这可以减少移动平台复杂度和成本，并且允许有限数目的前缀服务器为大量移动平台服务。通过使用本发明的前缀服务器将前缀号码分配给移动平台，可以保持本地前缀号码池。保持这些前缀号码可以减少外部路由飘动的潜在可能性。本发明中的系统使用现有协议并且不需要对现有国际互联网基础结构进行修改以支持系统的前缀号码移动性。本发明中的前缀服务器起内部BGP路由服务器和动态前缀分配服务器的作用。本发明中的前缀服务器因此能够增加路由、设置诸如NEXT_HOP属性之类的NLRI数据，以及当活动的GCLM用信号通知该双向通信路径不再可用时撤回路由。

虽然已经描述了各个优选实施例，但是本领域的技术人员应当认识到，可以进行修改或改变而没有背离本发明构思。这些示例说明了本发明，但不是用于限制本发明。因此，应该仅仅利用鉴于相关先有技术而必需有的限制，来自由地解释这些描述和权利要求。

Claims (35)

1.一种路由选择系统，可进行操作以将移动平台链接到国际互联网，包含：

岸基通信链路管理器，与该移动平台通信链接；

至少一个岸基前缀服务器，与该通信链路管理器进行操作通信；

初始目的地址，可分配给该移动平台；以及

前缀服务器程序，进行操作以便将该移动平台的初始目的地址传送到所述通信链路管理器和国际互联网。

2.如权利要求1所述的系统，包含：前缀号码，可从多个前缀号码中选择，其中该移动平台的初始目的地址可从该前缀号码分配。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述前缀服务器和通信链路管理器使用全局边界网关协议而与国际互联网进行操作通信。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述前缀服务器和岸基通信管理器利用多个国际互联网服务供应商中的至少一个与国际互联网进行操作通信。

5.如权利要求1所述的系统，其中，在该移动平台的迁移段期间，使用该前缀服务器将新目的地址传递给国际互联网。

6.如权利要求5所述的系统，其中，使用第二通信链路管理器将该新目的地址可操作地传递到国际互联网。

7.一种用于操作移动平台通信系统前缀服务器的方法，包含：

从多个前缀号码中选择前缀号码；

将该前缀号码链接到移动平台标识号码；

将该前缀号码链接到移动平台目的地址；以及

向至少一个国际互联网服务供应商发信号通知该移动平台目的地址的位置。

8.如权利要求7所述的方法，包含：

增加在该移动平台目的地址和所述国际互联网服务供应商之间的数据传输路由；

确认在移动平台和地面通信链路管理器之间是否开启了双向通信路径；以及

当该双向通信路径断开时，撤销该数据传输路由。

9.如权利要求7所述的方法，包含：将该前缀服务器定位为岸基单元。

10.如权利要求7所述的方法，包含：将多个网络层可达信息插入到内部边界网关协议网络。

11.如权利要求7所述的方法，包含：向多个路由服务器通知该前缀号码。

12.一种使用至少一个岸基通信链路管理器来在移动平台的迁移段期间保持在该移动平台和国际互联网之间的通信联络的方法，该方法包含：

创建至少一个岸基前缀服务器，其进行操作以便通信链接该移动平台和该通信链路管理器；

对该前缀服务器进行编程，以便可操作地从多个前缀号码中选择用于该移动平台的前缀号码；

将该前缀号码分配给该移动平台以用于该迁移段；以及

使用经由该通信链路管理器传递的前缀号码，经由该前缀服务器发信号通知该移动平台的目的地址。

13.如权利要求12所述的方法，包含：

当启动该移动平台的新迁移段时，选择新前缀号码；

使用该前缀服务器创建新的目的地址；以及

在该移动平台的新迁移段期间，使用该前缀服务器发信号通知该新目的地址，以进行操作来保持在该移动平台和国际互联网之间的通信。

14.如权利要求12所述的方法，包含：

建立在该移动平台和该通信链路管理器之间的双向通信路径；以及

在建立了该双向通信之后，使用该前缀服务器增加多个路由路径。

15.如权利要求14所述的方法，包含：当该双向通信结束时，撤销这些路由路径。

16.如权利要求12所述的方法，包含：使用该前缀服务器将唯一飞行器标识号码映射到所分配的前缀号码。

17.如权利要求12所述的方法，包含：使用该前缀服务器插入多个网络层可达信息。

18.如权利要求12所述的方法，包含：使用该前缀服务器向多个国际互联网路由服务器通知所选择的前缀号码。

19.如权利要求12所述的方法，包含：最初向前缀号码全局池分配所述多个前缀号码。

20.如权利要求19所述的方法，包含：

创建本地池，其可操作以包含所述多个前缀号码中的第一部分；以及

将该本地池分配给与国际互联网操作通信的自治系统。

21.如权利要求20所述的方法，包含：对该前缀服务器进行编程以最初从该本地池中选择前缀号码。

22.如权利要求21所述的方法，包含：对该前缀服务器进行编程，以便如果该本地池是空的话，则可操作地从该全局池中选择前缀号码。

23.如权利要求20所述的方法，包含：对该前缀服务器进行编程，以便当该迁移段完成时，将分配给该移动平台的该前缀号码添加到所述本地池中。

24.如权利要求23所述的方法，包含：

对该前缀服务器进行编程，以便只有当该本地池处于充满状态中时，才将分配给该移动平台的该前缀号码添加到所述全局池中；

只有当将分配给该移动平台的该前缀号码添加到所述全局池中时，才撤销由该前缀服务器可操作地转发的多个路由路径。

25.一种使用至少一个岸基通信链路管理器来在移动平台的迁移段期间保持在该移动平台和国际互联网之间的通信联络的方法，该方法包含：

创建至少一个岸基前缀服务器，其进行操作以便通信链接该移动平台和通信链路管理器；

对该前缀服务器进行编程，以便从多个前缀号码中可操作地选择用于该移动平台的前缀号码以用于该移动平台的迁移段；

在该迁移段启动时，提交对该前缀号码的移动平台请求；

将该前缀号码分配到移动平台标识号码；以及

操作该前缀服务器，以便使用经由该通信链路管理器传递的前缀号码，发信号通知该移动平台的目的地址。

26.如权利要求25所述的方法，包含：

建立在该移动平台和该通信链路管理器之间的双向通信路径；以及

在建立了该双向通信之后，使用该前缀服务器增加第一多个国际互联网路由路径。

27.如权利要求26所述的方法，包含：当该双向通信结束时，撤销所述第一多个路由路径。

28.如权利要求27所述的方法，包含：

当该双向通信结束时，选择在该移动平台的该迁移段期间的新前缀号码；以及

使用该前缀服务器，根据该新前缀号码而创建新目的地址。

29.如权利要求28所述的方法，包含：

建立在该移动平台和该通信链路管理器之间的新双向通信路径；

在该移动平台的新迁移段期间，使用该前缀服务器发信号通知该新目的地址，以便可操作地保持在该移动平台和国际互联网之间的通信；以及

使用该前缀服务器提交第二多个路由路径。

30.如权利要求25所述的方法，包含：使用该前缀服务器向多个国际互联网路由服务器通知所选择的前缀号码。

31.如权利要求25所述的方法，包含：对该前缀服务器进行编程，以便在该迁移段结束时，向所述多个前缀服务器中的至少一个其它前缀服务器可操作地通知移动平台标识号码到路由的映射是无效的。

32.如权利要求25所述的方法，包含：将该移动自治系统号码链接到该前缀号码。

33.如权利要求32所述的方法，包含：使用该前缀服务器修改网络层可达信息消息。

34.如权利要求32所述的方法，包含：使用该前缀服务器聚集多个路由路径。

35.如权利要求32所述的方法，包含：插入用于多个路由路径的单个网络层可达信息消息。

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