本发明涉及一种适用于特定场景的移动IP解决方案,其方案如下:记录移动实体的运动轨迹和时间周期,节点移动路径上的接入路由器预先建立移动实体的邻居缓存信息,在移动实体和家乡代理上生成该移动实体的一系列配置信息,移动实体一旦发生二层切换,则主动根据当前时刻读取地址信息发起切换注册,家乡代理也根据时刻信息读取配置信息,更新绑定缓存。移动实体可以根据其移动规律或采用GPS导航测定功能或移动预测功能获取运动轨迹和时间周期。在切换过程中可采用基本移动IP方案、NEMO(Network Mobility)方案、层次移动IP方案、快速移动IP方案等。1、一种适用于特定场景的移动IP解决方案,其特征在于:其解决方案如 下: (1)初始化配置时,获取移动实体的运动轨迹和时间周期,包含移动 实体先后接入的子网信息和接入某个子网的时间信息,节点移动路 径上的接入路由器预先建立移动实体的邻居缓存信息; (2)在移动实体和家乡代理上生成该移动实体的一系列配置信息,在 移动实体上具体记录移动实体沿途上某一时刻采用的IP地址信息, 在家乡代理上记录绑定缓存条目; (3)移动实体在移动过程中,一旦发送二层切换,则根据当前的时刻 读取地址信息并主动发起切换注册过程,同时家乡代理也根据时刻 信息读取配置信息,更新绑定缓存; (4)在更新绑定缓存后,移动实体即可与原有的通信对端继续通信, 并继续执行步骤3。 2、如权利要求1所述的一种适用于特定场景的移动IP解决方案,其特 征在于:获取移动实体的运行轨迹和时间周期的方法,包括记录移动实体的 运动规律、采用GPS导航测定功能和采用移动预测功能中的一种或几种。 3、如权利要求1或2所述的一种适用于特定场景的移动IP解决方案, 其特征在于:移动实体在切换过程中采用基本移动IP方案或NEMO方案或 层次移动IP方案或快速移动IP方案等。 技术领域 本发明涉及移动互联网的移动性支持技术,特别是指一种适用于特 定场景的移动IP解决方案。针对移动实体具有周期性移动规律或移动规 律可测的场景,通过主动切换,提供一种优化的移动IP解决方法,用于 为列车、公共汽车等具有特定运动规律的实体提供移动IP服务。 背景技术 移动IP通过引入家乡地址和转交地址的概念分离了传统IP地址的 两重性,采用家乡地址来描述移动节点的身份,而使用转交地址来描述 移动节点的位置,从而为节点提供了网络层的移动性支持,使得节点可 以在移动过程中保持与通信对端之间连续通信。 但是,当前的移动IP技术存在着切换延时大,丢包严重等问题,影 响了上层服务的性能。一些基于移动IP的改进方案包括快速移动IP和 层次移动IP等相继出现,这些方法在一定程度上改进了基本移动IP的 切换性能。但是,在某些特定场景下性能较差。 移动IP(Mobilexa0IP)错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。是 IP协议的移动性扩展,提供了一种特殊的IP路由机制,将数据包路由到 那些可能一直在快速地改变位置的移动节点上,使得移动节点可以以一 个永久的IP地址连接到任何链路上。2003年Internet工程任务组(IETF, Internetxa0Engineeringxa0Taskxa0Force)设置了四个工作组,分别研究Internet移 动性中的专门问题,即研究IPv4和IPv6网络中终端移动性支持的 MIPv4(Mobilityxa0forxa0IPv4)和MIPv6(Mobilityxa0forxa0IPv6)工作组,研究信令和 网络切换优化MIPSHOP(MIPv6xa0Signalingxa0andxa0Handoffxa0Optimization)工作 组,以及在移动IP基础上研究子网移动的NEMO(Networkxa0Mobility)工作 组。随着信息网络技术的快速发展,尤其是一些新型网络技术的出现, 使人们对信息的需求在内容和获取方式上都发生了变化。2005年1月, NEMO工作组提出了RFC3963错误!未找到引用源。。该标准实质上 是MIPv6的扩展,描述了移动子网接入Internet的基本支持协议。当前 对移动IP的研究主要围绕快速切换、平滑切换、层次路由等方面展开工 作。FMIPv6(Fastxa0MIPv6)错误!未找到引用源。结合二层信息预先为移 动节点配置新转交地址NCoA(Newxa0Care-of-Address),同时在前后两个 接入路由器之间构建隧道,减少切换丢包。HMIPv6(Hierarchicalxa0MIPv6) 错误!未找到引用源。通过在外地网络设置移动性锚点MAP(Mobility Anchorxa0Point),分担家乡代理的部分功能来减少全局切换信令的传输。 这些方案主要是通过缩减地址配置时间,减小信令传输时间来减少移动 节点的切换延迟,从而提高移动IP的性能。 现有技术一的技术方案 FMIPv6错误!未找到引用源。是一种用于IPv6网络的快速移动IP 协议。该协议使得移动节点MN可以在当前子网,通过邻居接入点AP 和相连的子网前缀信息预先配置转交地址。MN可以在执行路由器发现 后或者任何时候执行这一过程。通过检测,可以获得一个[AP-ID,AR-Info] 二元组,记录AP和它所连的子网信息,MN用该信息快速的检测运动, 当连接到一个名为AP-ID的AP时,MN就可能知道与之相关的新路由 器的信息如它的前缀、IP地址和L2信息,从而使得MN预先配置转交 地址,节省了地址配置延迟。此外,FMIPv6还提供了一种接入路由器 之间的缓存转发机制,使得数据包可以在前后两个路由器之间转发,从 而减少切换丢包。FMIPv6的一般工作过程如图1(a)所示。 假设移动节点MN(Mobilexa0Node)起初连接到前接入路由器PAR (Previousxa0Accessxa0Router),然后发生移动并接入到新接入路由器NAR (Newxa0Accessxa0Router),在这一过程中,其消息流程如下所示: (1)移动节点MN(Mobilexa0Node)在当前位置执行另加接入点AP (Accessxa0Point)发现过程,扫描相邻AP的信息,并发送代 理路由器请求RtSolPr给PAR,请求邻居AP的子网前缀信息; (2)PAR收到RtSolPr消息后,生成[AP-ID,AR-Info]二元组,并 将其包含在PrRtAdv中回复给MN; (3)MN从PrRtAdv消息中获得相邻的接入路由器AP及其子网 前缀信息,选择一个新的AP和AR即NAP和NAR,根据子 网前缀信息配置一个新的转交地址NCoA(Newxa0care-of Address),放在快速邻居通告消息FBU(Fastxa0Neighbor Advertisement)消息中发送给PAR; (4)PAR收到快速绑定更新信息FBU(Fastxa0Update)消息后,取 出NCoA并放在切换确认消息HI(Handoverxa0Acknowledge) 消息中发送给NAR进行重复地址检测DAD(Duplicate Addressxa0Detection); (5)NAR收到HI消息后,将重复地址检测结果通过切换确认消 息Hack(Handoverxa0Acknowledge)消息发送给PAR; (6)PAR读取Hack消息,一旦NCoA成功完成重复地址检测过 程,则发送快速绑定确认消息FBack(Fastxa0Binding Acknowledgment)给MN和PAR,并建立到NAR的隧道,并 开始缓存到MN的数据包; (7)NAR收到FBack后建立到PAR的隧道,并缓存从PAR发送 过来的数据包; (8)当MN离开PAR并接入到NAR后,发送快速邻居通告消息 FNA(Fastxa0Neighborxa0Advertisement)消息,NAR收到后开始转 发换成数据给MN; (9)一旦MN完成与NAR的绑定过程即在更新家乡代理HA (Homexa0Agent)的绑定列表,则NAR删除原来的隧道。 上述过程是预先模式,即MN在PAR预先获得转交地址,但是当 MN因移动速度过快等原因在发送FBU前断开与PAR连接时,FMIPv6 则提供了反应模式即MN将FBU封装在FNA消息中发送NAR,由NAR 发送给FBU,具体过程如图1(b)所示。 现有技术一的缺点 FMIPv6提供了一种快速切换方法,但是它存在以下不足: (1)需要扩展现有接入路由器和移动节点功能,部署成本较高; (2)缺少一种有效的链路层触发机制,无法准确预测移动节点的切 换时刻; (3)缺少一种有效的新接入路由器选择机制,有可能造成网络资源 的浪费。 现有技术二的技术方案 HMIPv6错误!未找到引用源。是在移动IP的基础发展而来的。在 基本移动IP协议中,节点每次发生移动都需要发送绑定更新至其家乡代 理和所有的通信对端,这个过程将导致在网络中产生大量的注册报文, 造成较大的注册往返延时,这些时延将会使活动连接中断。为此,HMIPv6 引入了层次移动的概念,增加了移动性锚点MAP在某一个域内执行本 地家乡代理的功能。 假设移动节点在移动过程中依次接入到AR1、AR2、AR3和AR4, 其中AR1和AR2位于MAP1域,AR3和AR4位于MAP2域。在上述过 程中,采用HMIPv6的消息交互流程如图2所示。 当移动节点移动到一个MAP域内时,将同时获得链路转交地址LCoA (On-linkxa0Care-ofxa0Address)和区域转交地址RCoA(Regionalxa0Care-of Address),移动节点先用LCoA与MAP进行注册,然后用RCoA与家 乡代理和对端节点进行绑定更新。MAP将代表它所服务的移动节点接收 所有的包,封装并直接把这些包转发到移动节点的当前地址。如果移动 节点在MAP域内改变了它的当前地址(LCoA),它只需要向MAP注 册新的地址。因此,不需要改变通信对端和家乡代理上注册的RCoA。 移动节点与通信对端可以保持移动的透明性。当移动节点使用RCoA地 址时MAP就相当于移动节点的本地家乡代理,MAP收到数据分组后使 用隧道发送到移动节点的LCoA。当移动节点在MAP域间进行切换时, 移动节点需要先MAP注册,然后再先HA注册。 MAP概念的引入使得移动节点在MAP域内改变它的三层访问点 时,只需要向MAP执行一次本地绑定更新。 现有技术二的缺点 HMIPv6提供了一种层次移动性管理机制,但它存在一些不足: (1)需要扩展路由器通告功能、MAP功能等,存在部署难的问题; (2)域间切换延迟依然较大且协议交互流程复杂。 发明内容 本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种适用 于特定场景的移动IP解决方案,针对现有移动IP技术采用被动的切换 机制造成的延迟过大、协议消息过于复杂等问题,本发明结合移动IP特 定的应用场景,提出了一种适用于特定场景的移动IP解决方案。本发明 主要是针对移动实体具有周期性移动规律或移动规律可测的场景,通过 主动切换,提供一种优化的移动IP解决方法,可广泛适用于铁路、公共 汽车、轮船等系统。 本发明的目的可以通过以下措施来达到: 一种适用于特定场景的移动IP解决方案,其解决方案如下: 1.初始化配置时,获取移动实体的运动轨迹和时间周期,包含移动 实体先后接入的子网信息和接入某个子网的时间信息,节点移动路径上 的接入路由器预先建立移动实体的邻居缓存信息; 2.在移动实体和家乡代理上生成该移动实体的一系列配置信息,在 移动实体上具体记录移动实体沿途上某一时刻采用的IP地址信息,在家 乡代理上记录绑定缓存条目; 3.移动实体在移动过程中,一旦发送二层切换,则根据当前的时刻 读取地址信息并主动发起切换注册过程,同时家乡代理也根据时刻信息 读取配置信息,更新绑定缓存; 4.在更新绑定缓存后,移动实体即可与原有的通信对端继续通信, 并继续执行步骤3。 获取移动实体的运行轨迹和时间周期的方法,包括记录移动实体的 运动规律、采用GPS导航测定功能和采用移动预测功能中的一种或几 种。 移动实体在切换过程中采用基本移动IP方案或NEMO方案或层次 移动IP方案或快速移动IP方案等。 本发明相比现有技术具有如下优点:本发明所采用的方法是基于特 定场景下移动实体的移动特点预先在运动轨迹上分配IP地址,减少原有 移动IP方案中的移动检测延时、地址配置延迟和部分消息传输延迟,从 而来提高切换的性能。 附图说明 图1(a)FMIPv6消息流程预先模式 图1(b)FMIPv6消息流程预先模式 图2层次移动IP消息流程 图3本发明的具体流程图 图4切换延时对比图 具体实施方式 现有移动IP被动的切换机制不适应于铁路、公共汽车等应用场景, 这些场景的特殊之处在于:移动实体的运动路径是可测的即移动实体的 下一个切换点是可知的或固定不变的,移动实体的运动具有以下特征: (1)运动方式受限,移动实体的运动方式受限于运行路线的拓扑。 例如,列车要沿着预先定义的路线(铁路)行驶。 (2)运动方式规律,移动实体运动方式相对规律和重复。例如,列 车移动网络一般按照相同的路径行驶并在相同的位置(车站)停止,并 且运动时间也是相对稳定和规律。 基于以上特征,本发明利用特定场景的运动特征构建了一个的移动 IP解决方案。 本发明方案的流程图如图3所示,具体过程如下: (1)初始化配置时,获取移动实体的运动轨迹和时间周期信息,至 少包含移动实体先后接入的子网信息和接入某个子网的时间信息等 等,该信息可以通过记录移动实体周期性的运行轨迹来获得,或者通 过GPS导航测定功能获得,或者通过采用移动预测功能获得,或者 综合采用一种或多种方法获取。此外,节点移动路径上的接入路由器 预先建立移动实体的邻居缓存等信息; (2)在移动实体和家乡代理上生成该移动实体的一系列配置信息, 在移动实体上具体记录移动实体沿途上某一时刻采用的IP地址信 息,在家乡代理上记录绑定缓存条目; (3)移动实体在移动过程中,移动节点可执行移动IP过程,一旦发 送二层切换,则根据当前的时刻读取地址信息并主动发起切换注册过 程,同时家乡代理也根据时刻信息读取配置信息,更新绑定缓存; (4)在更新绑定缓存后,移动实体即可与原有的通信对端继续通信, 并继续执行步骤3。 本发明所采用的方法是基于特定场景下移动实体的移动特点预先在 运动轨迹上分配IP地址,减少原有移动IP方案中的移动检测延时、地 址配置延迟和部分消息传输延迟,从而提供切换的性能。图4展示了本 发明同其他方案在切换过程中的延时构成。 本发明中,移动实体可以在切换过程中采用基本移动IP或NEMO 方案,也可以采用层次移动IP和快速移动IP等改进方案。 上述发明针对的特定场景主要是针对具有周期性移动规律或移动规 律可测的移动实体而言,对于移动节点的运动轨迹是局部可知的场景也 可以采用本发明进行性能优化。获取移动实体的运行轨迹和时间周期的 方法,包括记录移动实体的运动规律、采用GPS导航测定功能和采用移 动预测功能中的一种或几种。记录移动实体的固定运动规律的方法:主 要是针对具有一定运动规律的移动实体而言,如列车、轻轨、地铁等, 其运动的路线和具体时间相对比较稳定。因此,通过观察获得其经过路 径上各个子网的具体时间和相关路由信息。采用GPS导航测定功能:主 要针对具有GPS导航功能的移动实体而言,通过准确定位移动实体的当 前位置,并根据既定的目的地计算行程,通过地图显示移动实体的运动 轨迹。采用移动预测功能主要是基于移动实体的历史移动轨迹,按照某 种移动预测方法推测移动实体的下一个位置的方法。 本发明的特色之处在于:结合移动实体的运动特征预先配置相关信 息,减少了移动检测延时和重复地址检测等延时,优化切换性能。