专利名称：基于快速组播切换的分层移动组播方法
技术领域：
基于快速组播切换的分层移动组播方法属于互联网技术领域，尤其涉及移动环境中的组播技术。
背景技术：
IP组播具有节省网络带宽、效率高、能节省发送者自身资源等优点，另一方面移动环境常常使用的是无线网络，带宽受限成为最主要的制约因素之一，因此移动环境中更加需要使用组播技术组播能有效的节省无线网络带宽以及移动设备能力受限等问题，并为移动用户引入更多更好的应用；与此同时，组播也得到了更多的部署和发展空间。
然而，在移动环境中进行组播面临很多新的挑战。现有的组播协议都只考虑了静态的情况，并没有考虑应用于移动环境中的问题。如果移动节点仍然按照和静态节点相同的方式进行组播，那么当其位置发生变化后，由于使用新的转交地址，需要重新加入组播组，因此其组成员的状态和组播树分支都需要进行相应的修改，否则节点将无法继续正常的接收组播分组。由于组播组成员状态和组播树分支的调整往往需要花费较长时间，因此节点的切换延迟较大，切换丢包问题也比较严重。同时，组播组和组播树的维护都将引入较大的网络负载开销和设备计算开销。如果网络中有较多的节点频繁移动，则将会带来严重的组播树稳定性问题，以及组播协议开销问题。因此，现有的组播协议不能很好的适应移动环境的要求。
移动组播算法中最基本的就是移动IP协议中提出的远程加入算法和双向遂道算法，但是这两个算法都存在较大的缺陷。例如远程加入算法存在组播树和组播组成员状态维护开销大、组播树稳定性差，以及切换延迟大和丢包情况严重等问题；而双向遂道算法存在路由效率低、分组转发效率低、带宽浪费严重，以及存在“失效集中点”等问题。目前对移动组播的研究主要集中于对这两种算法中存在的问题进行改进，或者对这两者加以综合提高整体性能。但是，这些方案都仅仅是针对移动组播中存在的某一个或多个问题提出了解决方法，都还存在较大的缺陷，也无法为移动环境中部署组播提出整体的解决框架。
发明内容
本发明提出了在移动环境中部署IP组播的框架体系，即基于快速组播切换的分层移动组播解决方案(Fast Multicast Handoff Based Hierarchical Mobile Multicast Scheme，简称FHMM)。该方案很好的解决了移动环境中部署组播的三大问题，即组播开销问题、路由效率问题，以及切换延迟和丢失率问题，是一个综合、高效的移动组播解决方案。
本发明所提出的方法的思路在于本发明以远程加入算法为基础，特别针对其中的两大主要问题——由于频繁切换导致的组播开销问题，以及切换延迟和丢包问题提出了解决方案。针对频繁切换问题，FHMM将组播进行分层管理，对外屏蔽了域内成员位置的变化，保证了组播转发树主干的稳定性，减少了组播协议的开销。针对切换延迟和丢包问题，FHMM则提出了在移动节点MN(mobile node)和接入路由器AR(access router)之间进行快速组播切换的方案，该方案能够将移动引发的组播切换延迟减少到最低，从而也减少了切换引发的组播分组丢失。另外，当节点移动到不支持组播的子网时，FHMM仍然可以为节点提供组播服务。
本发明的特征在于1.该方法是以移动IPv6快速切换协议为基础来实现域内或域间快速组播切换的，它依次含有以下步骤步骤1，在地区网内建立层次化组播结构在地区网的区域内选择一个支持组播的路由器作为区域组播代理，用DMA表示，该DMA是域内组播树的根节点，所述DMA代表区域中的节点加入或退出组播组，然后在区域内以组播的方式把组播数据发送到相应节点，当节点在域内移动而导致位置变化时，只需把位置变化通知相应的DMA，由该DMA修改域内组播树分支，便使该位置变化信息通过DMA在域间得到了屏蔽；再将子网的接入路由器AR进行扩展作为组播代理，用MA表示，以负责为移动节点提供组播服务，该MA或者是一个处理移动事务的专用实体；当域内的组播组(*，G)的加入请求传递到所述区域的DMA时，该DMA便加入到该组播组(*，G)，同时在区域内动态生成一个翻译组播组，用(DMA，G’)表示，并且把组播组对应信息{(*，G)<->(DMA，G’)}向区域中的各AR进行广播，接收到该对应信息后，那些需要加入到组播组(*，G)的AR便通过正常的方式加入到该翻译组播组(DMA，G’)；所选区域中所有的组播组对应信息组成了区域组播组对应表，用DTMG表示，通过查询该表，任何一个AR便了解所要找的DMA是否已经加入到某个组播组，以及该组播组在区域内对应的是哪一个翻译组播组；步骤2，用MN表示的移动节点加入到组播组步骤2.1，在区域内的每个AR中维护一组组播切换信息，其中包括该AR所属DMA的标识以及该AR是否支持组播，同时各个AR之间通过信息交互协议获得相邻AR的组播切换信息，从而在各AR之间构成了组播切换表；步骤2.2，移动节点加入组播组步骤2.2.1，不论位于哪个网络的移动节点需要加入到组播组时，该MN首先向当前子网中的接入路由器AR请求组播切换信息，以便知道当前AR是否支持组播；步骤2.2.2，若当前AR支持组播，则该MN便向当前AR发出组播加入请求，用MLD消息表示；若当前AR不支持组播，便转入步骤2.2.4；步骤2.2.3，此时MN将当前AR作为自己的MA，当前AR的DMA作为自己的DMA；若当前AR通过区域组播组对应表找到有关组播组(*，G)，该MN便直接加入到相应的翻译组播组；否则，当前AR向自己的DMA发送DMAReq请求消息，由该DMA加入该组播组(*，G)，并在区域内新建一个翻译组播组，经区域广播通知当前AR，该AR在更新区域组播组对应表后，按照正常方式加入该翻译组播组；步骤2.2.4，此时MN将自己的MA和DMA都设为AR所属的DMA，通过隧道向当前AR的DMA发送含有组播组(*，G)的信息，所述DMA便加入该组播组(*，G)，由此再建立一个对应的翻译组播组，并组建一条新的隧道向该MN转发组播分组，供该MN接收用；步骤3，组播切换过程，依次含有以下子步骤步骤3.1，该MN在移动IPv6快速切换协议的报文交互阶段从该MN所需要连接的新的AR发回的PrRtAdv报文中，获得该新的AR的组播切换信息，从中了解该新的AR是否支持组播；步骤3.2，若该新的AR支持组播，该MN便把包含了需要加入的组播组列表的组播组选项通过所述的移动IPv6快速切换协议中的FBU报文发送给当前AR，当前AR再通过HI报文把该选项转发给新的AR；该新的AR把组播组选项中的每条组播组信息分别当作一个MLD加入请求按上述步骤2来处理；当MN切换到新的外地网络后便通过加入了组播组选项的FNA报文告知新的AR；切换完成后，该MN便把新的AR作为自己的组播代理，相应的，该MN自己的DMA也修改为新的AR的DMA；步骤3.3，若新的AR不支持组播对于域内切换，该MN向区域代理即MA发送包含了该MN在新的AR网络中新配置的转交地址的MAKeep消息，该MA便在收到后建立一个到该转交地址的隧道，并通过该隧道转发组播分组；对于域间切换，该MN向新的AR所属的DMA发送包含了该MN在新的AR网络中新配置的转交地址的MAKeep消息，所选DMA在收到后便加入到相应的组播组，生成翻译组播组以及广播组播组对应关系，并通过新建立的到该MN新转交地址的隧道来转发组播分组。
所述MN按以下步骤接收域间组播分组步骤a，组播组(*，G)的分组首先通过所述域间组播转发树发送到所述DMA，该DMA查询区域组播组对应表得到对应的翻译组播组(DMA，G’)，再把原组播分组和源地址和组播地址分别修改为DMA和G’，并通过区域内的翻译组播转发树转发该翻译组播分组；步骤b，连接到翻译组播转发树上的AR和DMA，一旦发现自己所负责的子网有节点属于该翻译组播组对应的原组播组，或者需要通过隧道向某些节点转发该组播分组，便通过区域组播组对应表把该翻译组播分组还原为组播组(*，G)的形式，发送给相应的成员节点。本发明具有以下优点(1)通过分层的移动组播管理屏蔽了节点在域内的移动，缓解了节点移动所引起的组播协议开销和组播树抖动问题，特别是保证了域间组播转发树主干的稳定性。
(2)在域间使用基于快速组播切换的远程加入方式，避免了跨区域长距离隧道的出现，保证了域间的组播转发路径是最优的，从而保证整个组播转发路径的近似最优性。
(3)通过对现有基本快速切换的适当扩展，通过引入一个新的选项，即组播组选项(mcastgroup option)，实现了快速的域间、域内组播切换，由此也减少了切换丢包问题。而且该快速组播切换机制并没有在域内引入过多的冗余组播分组和过多的基站负担。
(4)在域内，本发明通过使用翻译组播组实现了区域组播代理DMA(Domain MulticastAgent)对整个区域组播应用的管理。因此，可以在地区网内灵活划分各个区域，并且这些区域并不仅仅局限于是边缘子网。
(5)实际使用性较强。当节点移动到不支持组播的子网时，本发明仍然可以为节点提供组播服务。
本发明是一个综合的移动组播解决方案，它对移动组播中的三大问题即组播开销问题、路由效率问题，以及切换延迟和丢失率问题都给予了较好的解决。结果显示，本发明具有分组丢失率低、组播分组传送效率高，以及组播维护开销少等优点，是一个高效的移动组播解决方案。
图1.FHMM的分层移动组播结构图中AR1支持组播，区域内具有组播组对应信息{(*，G)<->(DMA，G’)}，—→表示组播组加入的过程， 表示组播分组传送的过程，——表示网络连接。
图2.MN加入组播组的过程。
图3.当EAR支持组播时的切换过程。
图4.组播分组丢失率比较a.MN最大速率为30m/s，组播组大小变化时的结果；b.组播组大小为30，MN最大速率改变时的结果。
图5.组播分组传送效率比较a.MN最大速率为30m/s，组播组大小变化时的结果；b.组播组大小为30，MN最大速率改变时的结果。
图6.组播维护开销比较a.MN最大速率为30m/s，组播组大小变化时的结果；b.组播组大小为30，MN最大速率改变时的结果。
具体实施例方式
我们首先介绍本发明的总体情况。
FHMM以远程加入算法为基础，主要针对其中存在的两大主要问题，切换延迟问题，以及组播维护和组播树抖动问题提出了解决方案。
对于切换延迟问题，FHMM提出了快速组播切换机制。它以现有移动IPv6快速切换为基础，通过适当的扩展，使得节点在实际切换到新的网络之前，该网络已经对组播进行了相应的处理，从而实现快速组播切换。并且该快速组播切换机制既可以用于域内切换，也可以用于域间切换。
对于组播开销和组播树抖动问题，FHMM通过使用分层的移动组播管理缓解了该问题。通过分层，能够对外屏蔽节点的移动性，实现移动节点在域内的切换不影响域外的组播转发树主干，因此能够缓解节点移动所引发的组播树抖动以及组播协议开销过多的问题。为了实现分层组播，FHMM在域内采用了“翻译组播组”机制。这是由于分层的组播要求在区域内组播树是以组播管理者为根节点，这样才能保证区域组播管理者对整个区域内组播的管理，但是由于组播需要进行反向路径检查，因此如果不使用“翻译组播组”机制，则分层组播只能适用于有且只有一个出口路由器的边缘网络，这显然限制了组播的应用。通过使用“翻译组播组”，使得FHMM对区域的划分没有限制，管理员还可以针对不同的网络基础架构(如蜂窝网络或无线局域网)、网络的管理属性，以及网络的实际运行状况对组播域进行灵活的划分，方便管理。
然后介绍FHMM的层次化组播结构。
FHMM中引入了两个基本实体，组播代理MA(Multicast Agent)和区域组播代理DMA(Domain Multicast Agent)。MA负责为移动节点提供组播服务，它可以是子网中接入路由器AR，也可以是某个处理移动事务的专用实体，以下我们统一用AR来叙述。DMA负责管理整个区域中移动节点的组播应用，FHMM并不要求所有子网必须支持组播，但要求DMA必须是支持组播的路由器。通过DMA，FHMM实现了分层的移动组播管理。DMA代表区域中的节点加入/退出组播组，然后在域内以组播的方式将组播数据发送到相应的节点。因此节点在域内移动时，只需将位置变化通知DMA，同时修改域内组播树分支即可。该位置变化信息通过DMA进行了屏蔽，不会对域外节点造成影响，因此不需要修改域间的组播转发树主干。FHMM对区域的构成没有限制，网络管理员可以灵活的对网络进行划分，以及灵活的选择DMA。
为实现分层的移动组播管理，FHMM在域内采用了翻译组播组的机制。图1显示了FHMM的分层组播结构。区域内组播组(*，G)(FHMM能够同时支持(*，G)和(S，G)两种方式的组播组，为方便叙述，以下统一用(*，G)形式的组播组进行说明。这里*表示不确定的、可以是多个的组播源，S表示某个特点的组播源节点，G是组播组的标识。)的加入请求首先传递给区域的DMA(图1中的DMA)，DMA加入到组播组(*，G)，同时在域内建立一个的翻译组播组(DMA，G’)，并将组播组对应信息{(*，G)<->(DMA，G’)}向区域中的AR进行广播。接收到该对应信息后，那些需要加入到组播组(*，G)的AR通过正常的方式加入到翻译组播组(DMA，G’)。区域中所有组播组对应信息组成了“区域组播组对应表”，又称DTMG表(Domain Translate Multicast GroupTable)。通过查询该表，AR可以知道DMA是否已经加入到某个组播组，以及该组播组在域内所对应的翻译组播组的情况。
图2显示了移动节点MN加入组播组的过程。FHMM中，每个AR都需要维护自己的“组播切换信息”，它包括AR所属DMA的标识，以及AR是否支持组播等内容。同时AR之间通过信息交互(可以通过扩展CARD(Candidate Access Router Discovery)协议等方式实现)获得相邻AR的组播切换信息，从而构成了“组播切换表”。
不论MN在家乡网络或是外地网络，当它需要加入到组播组时，它首先向当前AR请求“组播切换信息”，根据该信息，MN可以知道当前AR是否支持组播。接下来的加入过程如图2所示。如果支持组播，则MN将当前AR作为自己的MA，当前AR的DMA作为自己的DMA。MN按照正常的方式向AR发送组播组加入请求，即MLD(Multicast Listener Discovery)消息请求加入到组播组(*，G)。AR首先查询DTMG表，如果找到有关(*，G)的表项，则直接加入到相应的翻译组播组，加入过程结束。如果在DTMG表中没有查到相关表项，则AR通过一种新的消息，即DMAReq将该请求转发给DMA。收到DMAReq消息后，DMA加入到组播组(*，G)，在域内建立一个对应的翻译组播组，并将此组播组对应信息向区域中的AR进行广播。AR接收到该对应信息后，更新DTMG表，并通过正常的方式加入到翻译组播组。组播组加入过程结束。
若当前AR不支持组播，则MN将自己的MA和DMA都设为AR所属的DMA，并通过隧道向DMA发送MAKeep消息，该消息中包含了组播组(*，G)的信息。DMA接收到MAKeep消息后，除了加入该组播组、新建翻译组播组并广播该翻译组播组的信息以外，还需要建立一个到MN的隧道，并通过该隧道向MN转发组播分组。组播组加入过程结束。
加入到组播组之后，MN就可以接收组播分组了。我们以图1为例介绍组播分组的传送过程。组播组(*，G)的分组首先通过域间组播转发树发送到DMA，DMA查询DTMG表获得对应翻译组播组(DMA，G’)，然后将原组播分组的源地址和组播组地址分别修改为DMA和G’，从而将组播分组转换成为(DMA，G’)翻译组播分组。DMA通过区域内的翻译组播转发树传送该翻译组播分组。翻译组播树上的AR和DMA如果发现自己所负责的子网有节点是该组的成员，或者是需要通过隧道向某些节点转发组播分组，便通过查询DTMG表将翻译组播分组还原为(*，G)形式，然后发送给相应的成员节点。此时MN就可以正常的接收组播分组了。因此对于MN来说，它仍然是按照正常的方式接收组播分组。这也是FHMM的优点之一。
下面详细介绍FHMM中的组播切换过程。
当MN通过链路层探测等方式检测到它同时要与一个新的AR(简称EAR，expected AR)相连，MN启动FHMM的快速组播切换过程。FHMM的快速组播切换以现有的快速切换协议FMIP6为基础，通过引入一个新的选项，即组播组选项(mcast group option)，使得EAR能够提前加入到指定的组播组，从而使得MN在切换到新网络时能够快速的接收组播分组。
FHMM的切换过程如图3所示，其中主要显示了EAR支持组播时的情况。图中斜体部分的文字均是现有移动IPv6快速切换协议(FMIP6)中的基本操作，括弧内的黑色文字则是FHMM对它的扩展。在FMIP6的第一阶段，即RtSolPr和PrRtAdv报文交互阶段，FHMM对PrRtAdv报文进行了扩展，使得MN不仅能够获得EAR的网络地址前缀等基本信息，还能够获得它的“组播切换信息”。通过该信息，MN可以知道EAR是否支持组播，并且通过对比EAR的DMA标识和自己所属DMA的标识，MN可以判断此次切换将发生在域内还是域间。
1)EAR支持组播时的切换过程如图3所示，FHMM向FMIP6引入了组播组选项，该选项中包含了需要加入的组播组列表。MN将该选项通过FBU报文发送给当前AR，当前AR再通过HI报文将该选项转发给EAR。EAR将组播组选项中的每条组播组信息都分别当作一个MLD加入请求来处理(处理过程同图2)。当MN切换到新外地网络后，FMIP6通过使用FNA报文使得MN能够快速的将此连接信息通知EAR。为了提高鲁棒性，FHMM在FNA报文中也加入了组播组选项。这样，当MN由于移动速度过快而无法及时发送FBU报文时，MN也能在切换新网络后尽快通知EAR加入到相关组播组。切换完成后，MN的MA修改为EAR，DMA修改为EAR的DMA。快速组播切换过程结束。
2)EAR不支持组播时的切换过程若MN通过PrRtAdv报文中的“组播切换信息”得知EAR不支持组播，则余下的FMIP6过程保持不变，即不再加入组播组选项。通过FMIP6完成提前配置EAR网络的转交地址后，MN根据切换将发生在域内还是域间进行不同的操作对于域内切换，MN向MA发送MAKeep消息，该消息包含了MN在EAR网络中新配置的转交地址。MA接收MAKeep消息后，建立一个到该转交地址的隧道，并通过该隧道转发组播分组。组播切换过程结束，MN的MA和DMA保持不变。
对于域间切换，MN向EAR所属的DMA(简称EDMA)发送MAKeep消息，该消息包含了MN在EAR网络中新配置的转交地址。接收MAKeep消息后，EDMA的操作与图2所示的操作完全相同。即加入到相应组播组、生成翻译组播组、广播组播组对应关系，以及建立一个到MN新转交地址的隧道，并通过该隧道转发组播分组。当MN实际切换到EAR网络后，其MA和DMA均修改为EDMA。
由于以上组播组加入和组播树更新过程是在MN实际切换到新的外地网络之前进行的，因此减小了组播切换延迟以及由此引发的分组丢失。另外为正确的维护组播组状态，AR/DMA对组成员的定期查询还需要包括对组播转发隧道的定期查询，如果在一定时间内没有收到任何回复消息，则AR/DMA将删除该组播转发隧道。
目前，我们已经通过大量的模拟实验验证了该解决方案的各方面性能，包括组播分组丢失率、组播分组传送效率和组播维护开销，都说明该方案具有很好的性能。
我们以离散事件模拟器Omnet++为基础，将FHMM解决方案与现有的协议(MobiCast、MIP-RS以及MIP-BT)进行了对比。模拟环境的拓扑是一个10×10的mesh网络，网络中的每个点代表了一个子网的接入路由器AR。AR的覆盖范围是71米，AR之间的距离是100米。为方便比较，这里我们假设网络中的所有子网都支持组播，并且AR就是子网的组播路由器。对于分层的方案，我们在拓扑中加入了4个路由器作为DMA，每个DMA负责管理25(5×5)个AR。
我们模拟的是只有一个组播组、该组播组只有一个组播源的情况。组播源每隔20毫秒发送一个长度为300字节的组播分组，用来模拟资源占用较多的组播视频会议。开始时移动节点随机分布在mesh网络中，其移动模型使用的是随机移动模型Random Waypoint MobilityModel，即每次移动前MN在模拟的区域中随机选择一个目的地，从速度区间[minSpeed，maxSpeed]中随机选择运动速率，接着MN就以这个选定的速率向新选择的目的地移动。到达后MN等待一段随机选择的时间，然后重复上述的运动过程。另外我们假设链路是可靠的，组播分组丢失仅仅是由于切换导致的。
在我们的模拟中，移动节点的数量和最大运动速率是可变参数，其变化范围分别是5至80，以及5米/秒至30米/秒。
图4是对组播分组丢失率的比较。可以看出，FHMM由于在域内和域间切换时都使用了快速组播切换的机制，因此其分组丢失率是最低的。MobiCast的分组丢失率也很低，但是由于它只在域内使用快速组播切换，域间仍然采用一般的组播方案(我们选用的是MIP-RS)，因此整体的分组丢失率要高于FHMM。MIP-BT的分组丢失最严重，因为每次切换后MN需要等待配置新转交地址并将该地址向HA绑定更新后，才能从HA接收转发过来的组播分组。MIP-RS由于不需要等待向HA的绑定更新，因此分组丢失的情况优于MIP-BT，特别是当新外地网络已经加入到组播组时，MIP-RS还无需等待配置新的转交地址，可以直接通过链路层组播接收分组。因此其分组丢失率随着组播组成员的增多而明显降低。
图5比较了组播分组的传送效率。在MIP-BT中由于组播分组需要通过HA中转从而导致组播转发路径远非最优，并且这种隧道方式使得组播从一定程度上演变成了单播，因此组播传送效率最低。MIP-RS由于总是使用最优的组播树进行转发，因此转发效率最高。FHMM由于需要提前通知一个或多个EAR提前加入到组播组并缓存分组，因此引入了冗余数据传输，组播传送效率要低于MIP-RS。不过，由于FHMM不需要像MobiCast那样通知DVM域中的所有AR都加入组播组并缓存分组，因此转发效率要高于MobiCast。
图6是组播维护开销的比较。这里，组播维护开销包括所有为维护组播组成员状态以及组播转发树而交互的分组，但不包括其他类型分组捎带的组播信息，例如FMIP6中的组播组选项信息以及基本的移动IPv6分组等等。通过图6可以看出，MIP-BT的组播维护开销最小，因为它只要求HA跟踪MN的当前位置，而这通过基本的移动IPv6分组就可以完成，不需要交互额外的组播分组。FHMM的开销介于MIP-BT和MIP-RS之间。MobiCast由于引入了大量复杂的信息交互(如每次切换后引发的DVM域内AR之间大量的信息交互)，因此组播维护开销问题最严重。
综合模拟结果可以看出，本发明提出的方案FHMM具有分组丢失率低、组播分组传送效率高，以及组播维护开销少等优点，因此它对移动组播中的三方面问题即组播开销问题、路由效率问题，以及切换延迟和丢失率问题都给予了较好的解决，是一个整体的、高效的移动组播解决方案由此可见，本发明达到了预期目的。
权利要求
1.基于快速组播切换的分层移动组播方法，其特征在于，该方法是以移动IPv6快速切换协议为基础来实现域内或域间快速组播切换的，它依次含有以下步骤步骤1，在地区网内建立层次化组播结构在地区网的区域内选择一个支持组播的路由器作为区域组播代理，用DMA表示，该DMA是域内组播树的根节点，所述DMA代表区域中的节点加入或退出组播组，然后在区域内以组播的方式把组播数据发送到相应节点，当节点在域内移动而导致位置变化时，只需把位置变化通知相应的DMA，由该DMA修改域内组播树分支，便使该位置变化信息通过DMA在域间得到了屏蔽；再将子网的接入路由器AR进行扩展作为组播代理，用MA表示，以负责为移动节点提供组播服务，该MA或者是一个处理移动事务的专用实体；当域内的组播组(*，G)的加入请求传递到所述区域的DMA时，该DMA便加入到该组播组(*，G)，同时在区域内动态生成一个翻译组播组，用(DMA，G’)表示，并且把组播组对应信息{(*，G)<->(DMA，G’)}向区域中的各AR进行广播，接收到该对应信息后，那些需要加入到组播组(*，G)的AR便通过正常的方式加入到该翻译组播组(DMA，G’)；所选区域中所有的组播组对应信息组成了区域组播组对应表，用DTMG表示，通过查询该表，任何一个AR便了解所要找的DMA是否已经加入到某个组播组，以及该组播组在区域内对应的是哪一个翻译组播组；步骤2，用MN表示的移动节点加入到组播组步骤2.1，在区域内的每个AR中维护一组组播切换信息，其中包括该AR所属DMA的标识以及该AR是否支持组播，同时各个AR之间通过信息交互协议获得相邻AR的组播切换信息，从而在各AR之间构成了组播切换表；步骤2.2，移动节点加入组播组步骤2.2.1，不论位于哪个网络的移动节点需要加入到组播组时，该MN首先向当前子网中的接入路由器AR请求组播切换信息，以便知道当前AR是否支持组播；步骤2.2.2，若当前AR支持组播，则该MN便向当前AR发出组播加入请求，用MLD消息表示；若当前AR不支持组播，便转入步骤2.2.4；步骤2.2.3，此时MN将当前AR作为自己的MA，当前AR的DMA作为自己的DMA；若当前AR通过区域组播组对应表找到有关组播组(*，G)，该MN便直接加入到相应的翻译组播组；否则，当前AR向自己的DMA发送DMAReq请求消息，由该DMA加入该组播组(*，G)，并在区域内新建一个翻译组播组，经区域广播通知当前AR，该AR在更新区域组播组对应表后，按照正常方式加入该翻译组播组；步骤2.2.4，此时MN将自己的MA和DMA都设为AR所属的DMA，通过隧道向当前AR的DMA发送含有组播组(*，G)的信息，所述DMA便加入该组播组(*，G)，由此再建立一个对应的翻译组播组，并组建一条新的隧道向该MN转发组播分组，供该MN接收用；步骤3，组播切换过程，依次含有以下子步骤步骤3.1，该MN在移动IPv6快速切换协议的报文交互阶段从该MN所需要连接的新的AR发回的PrRtAdv报文中，获得该新的AR的组播切换信息，从中了解该新的AR是否支持组播；步骤3.2，若该新的AR支持组播，该MN便把包含了需要加入的组播组列表的组播组选项通过所述的移动IPv6快速切换协议中的FBU报文发送给当前AR，当前AR再通过HI报文把该选项转发给新的AR；该新的AR把组播组选项中的每条组播组信息分别当作一个MLD加入请求按上述步骤2来处理；当MN切换到新的外地网络后便通过加入了组播组选项的FNA报文告知新的AR；切换完成后，该MN便把新的AR作为自己的组播代理，相应的，该MN自己的DMA也修改为新的AR的DMA；步骤3.3，若新的AR不支持组播对于域内切换，该MN向区域代理即MA发送包含了该MN在新的AR网络中新配置的转交地址的MAKeep消息，该MA便在收到后建立一个到该转交地址的隧道，并通过该隧道转发组播分组；对于域间切换，该MN向新的AR所属的DMA发送包含了该MN在新的AR网络中新配置的转交地址的MAKeep消息，所选DMA在收到后便加入到相应的组播组，生成翻译组播组以及广播组播组对应关系，并通过新建立的到该MN新转交地址的隧道来转发组播分组。
2.根据权利要求1所述的基于快速组播切换的分层移动组播方法，其特征在于，所述MN按以下步骤接收域间组播分组步骤a，组播组(*，G)的分组首先通过所述域间组播转发树发送到所述DMA，该DMA查询区域组播组对应表得到对应的翻译组播组(DMA，G’)，再把原组播分组和源地址和组播地址分别修改为DMA和G’，并通过区域内的翻译组播转发树转发该翻译组播分组；步骤b，连接到翻译组播转发树上的AR和DMA，一旦发现自己所负责的子网有节点属于该翻译组播组对应的原组播组，或者需要通过隧道向某些节点转发该组播分组，便通过区域组播组对应表把该翻译组播分组还原为组播组(*，G)的形式，发送给相应的成员节点。
全文摘要
本发明属于移动环境中的互联网组播技术，其特征在于，通过翻译组播组技术在地区网内的区域中建立以区域组播代理路由器为根节点、以区域内的组播路由器为分支节点的组播树，从而实现区域组播代理对整个区域组播应用的管理，实现移动节点的域内切换对域外屏蔽；以移动IPv6快速切换协议为基础，通过扩展使用组播组选项，实现移动节点在域内和域间的快速组播切换；域间切换还以移动IPv6协议中的远程加入方式为基础，保证了组播分组转发路径的近似最优性。本发明具有缓解了组播协议的开销和组播树的抖动，保证了域间组播转发树主干的稳定性，保证了组播转发路径的近似最优，同时实现了快速组播切换，减少了组播切换延迟和切换丢包等优点。
文档编号H04L29/06GK1744566SQ20051008661
公开日2006年3月8日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者吴建平, 吴茜, 徐明伟, 崔勇 申请人:清华大学