CN100591043C - 在不同设备访问网络的系统、接入点、网关及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种在不同设备访问网络的系统，该系统的接入点AP进一步包括GSN的PDP转发功能单元，该单元用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的运营商高附加值业务数据流转发给GGSN；所述GGSN将接收到的运营商高附加值业务数据流转发给AS，并为所述运营商高附加值业务计费。本发明实施例同时公开了一种接入点、一种网关以及一种在不同设备访问网络的方法。利用本发明提供的系统、接入点、网关及其方法，可以在保证运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻移动网络中网元的负担。

Description

在不同设备访问网络的系统、接入点、网关及其方法
技术领域
本发明涉及无线接入网络架构，特别涉及一种在不同设备访问网络的系统、接入点、网关及其方法。
背景技术
随着互联网(Internet)业务的发展以及宽带接入网络和无线网络的广泛应用，高速、便捷的接入网络受到广泛关注。同时，为了更好地利用现有网络的资源，以及更好地保护网络设备运营商的成本，融合移动接入网络和固定接入网络各自优点的研究正在成为通讯业界的新热点。
图1为现有技术通用移动通讯系统(UMTS)接入网络的逻辑结构示意图。该系统包括：移动台(MS)、无线网络控制器(RNC)和网络节点(NodeB)、以及各种网络设备。
其中，MS为UMTS用户终端设备，其具备如下功能：网络接入控制、分组报文路由和转发、移动性管理和无线资源管理。RNC和NodeB为MS提供无线接入资源，二者具备如下功能：无线接入控制、数据和语音的空口接入、无线资源管理和移动性管理。系统中的网络设备包括：移动交换中心服务器/拜访位置寄存器(MSC/VLR)、归属位置寄存器(HLR)、移动交换中心网关服务器(GMSC)、网关GPRS支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)等，系统中的网络设备具备如下功能：网络接入控制、分组报文路由和转发、移动性管理和网络管理。
图2为现有技术访问网络的系统结构图，如图2所示，在现有的访问网络的系统结构中，接入点(AP)实现NodeB的功能，AP通过IUB接口连接RNC。RNC汇聚大量AP之后，通过IU-CS接口和MSC等电路服务(CS)域核心网设备相连，通过IU-PS接口与SGSN、GGSN等包服务(PS)域核心网设备相连。
在图2所示现有技术访问网络的系统中，大量AP在RNC上汇聚，AP上所有的业务流都需要经过RNC，并且RNC还需要处理空口协议栈，因此RNC的处理负荷很大，可管理AP的数目有限。
互联网服务和运营商提供的业务平台上运行的服务，需要通过包含SGSN功能单元的网关(AG)和GGSN来实现RNC与互联网或运营商提供的业务平台之间的业务转发，这就造成了AG和GGSN的处理负荷很大。这里，互联网服务和运营商提供的业务平台上运行的服务都属于PS业务，其中互联网服务指使用PS可以访问的WEB服务，运营商提供的业务平台上运行的服务指可以为运营商提供高附加值的业务，这些业务由运营商控制和管理，是运营商利润的主要来源。
另外，传统的网络架构中，AP和RNC之间的IUB接口使用帧协议(FP)作为传输协议，这种传输协议对服务质量(QOS)的要求比较高。而AP和RNC之间采用家庭宽带服务作为IP传输方式，这样的传输方式的QOS比较低，极端情况下会导致FP协议无法正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种在不同设备访问网络的系统，在保证运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻移动网络中网元的负担。
本发明实施例的第二个主要目的在于提供一种接入点，在保证运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻移动网络中网元的负担。
本发明实施例的第三个主要目的在于提供一种在不同设备访问网络的方法，在保证运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻移动网络中网元的负担。
为了达到上述目的的第一方面，本发明实施例提供了一种在不同设备访问网络的系统，该系统包括：接入点AP、网关通用分组无线业务支持节点GGSN、应用服务器AS，
所述AP进一步包括：通用分组无线业务支持节点GSN的分组数据协议PDP转发功能单元，
所述GSN的PDP转发功能单元，用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的访问AS的业务数据流转发给所述GGSN，将接收到的互联网业务数据流转发给互联网；
所述GGSN，用于将接收到的访问AS的业务数据流转发给所述AS。
为了达到上述目的的第二方面，本发明实施例提供了一种接入点，该接入点包括网络节点NodeB功能单元和通用分组无线业务支持节点GSN的分组数据协议PDP转发功能单元，
所述GSN的PDP转发功能单元，用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的访问AS的业务数据流转发给网关通用分组无线业务支持节点GGSN，将接收到的互联网业务数据流转发给互联网。
为了达到上述目的的第三方面，本发明实施例提供了一种在不同设备访问网络的方法，该方法包括如下步骤：
接入点AP接收移动终端UE发送的业务数据流，根据业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将访问应用服务器AS的业务的数据流转发给网关通用分组无线业务支持节点GGSN，将接收到的互联网业务数据流直接转发给互联网；
GGSN将接收到的访问AS的业务的数据流转发给AS。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的在不同设备访问网络的系统、接入点及其方法，通过在AP中增加通用分组无线业务支持节点的分组域数据协议转发功能单元(GSN的PDP转发功能单元)，使得AP可以根据业务的性质，将接收到的访问AS的业务数据流直接转发给GGSN，由GGSN将数据流转发给运营商业务平台，并进行业务计费，从而在保证了运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻了移动网络中网元AG的负担。
附图说明
图1为现有技术UMTS接入网络的逻辑结构示意图；
图2为现有技术访问网络的系统结构图；
图3为本发明第一个较佳实施例的在不同设备访问网络的系统结构图；
图4为图3所示系统的用户面数据流图；
图5为图3所示系统中AP的结构示意图；
图6为图3所示系统中AG的结构示意图；
图7为本发明第二个较佳实施例的在不同设备访问网络的系统结构图；
图8为本发明较佳实施例的在不同设备访问网络的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步地详细说明。
本发明实施例提供的在不同设备访问网络的系统、接入点、网关及其方法的核心思想为：通过在AP中增加GSN的PDP转发功能单元，使得AP可以根据业务的性质，将接收到的访问AS的业务数据流，即运营商高附加值业务数据流，直接转发给GGSN，由GGSN进一步转发该数据流，并进行业务计费。
本发明的在不同设备访问网络的系统包括：AP、GGSN、应用服务器(Application Server，AS)。其中，所述AP进一步包括GSN的PDP转发功能单元。
所述GSN的PDP转发功能单元与GGSN相连，根据业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将访问运营商高附加值业务的数据流通过GGSN转发给AS。
所述GSN的PDP转发功能单元还可以与互联网相连，根据业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将访问互联网的数据直接转发给互联网；或者将访问互联网的数据转发给GGSN，再由所述GGSN将访问互联网的数据转发给互联网。
所述AP还可以包括：RNC功能单元，该单元，用于对从移动终端接收到的业务数据流处理后，将包服务PS业务数据流转发给所述GSN的PDP转发功能单元，将电路服务CS业务数据流封装为IUUP包格式后，转发给CS域。
该系统还包括：AG，所述AG进一步包括：AP控制单元，
所述AP控制单元，用于将从RNC功能单元接收的CS业务数据流进行协议转换后，发送给CS域，根据从所述RNC单元接收到的业务控制信令，为业务进行转发接口参数配置，并将配置的转发接口参数发送给所述GSN的PDP转发功能单元。
图3为本发明第一个较佳实施例的在不同设备访问网络的系统结构图。该系统包括：AP、网关(AG)、GGSN以及AS。该系统中的GGSN和AS可以使用现有网络系统中的GGSN和AS。
该系统中的AP包括：NodeB功能单元、RNC功能单元以及GSN的PDP转发功能单元。
AG包括：SGSN功能单元和AP控制单元。AG的SGSN功能单元可以实现现有技术SGSN全部的功能，采用与现有技术SGSN相同的接口与网络中各个网元连接，如AG通过Gr接口与HLR相连，通过Gn接口与GGSN相连，通过Gs接口与MSC相连。
AP出IU′接口和AG相连，IU′接口协议包括：标准IU-CS接口协议、IU-PS接口控制面协议和少量的私有消息。
该系统不仅支持PS业务，包括互联网服务和运营商高附加值业务服务，还支持传统的CS业务，如自适应多速率(AMR)语音或可视电话(VP)业务。
对于上行业务数据流，AP用于根据接收到的UE发送的上行业务数据流的业务性质，将访问互联网的业务数据流出Gi接口直接转发给互联网，将访问运营商高附加值业务平台的业务数据流通过Gn-UP接口转发给GGSN，将CS业务数据流用IU接口用户面协议(IUUP)包的形式封装为CS业务包，通过IU′接口的IP传输网发送给AG，协议栈为IUUP/UDP/IP。
GGSN用于将接收到的访问运营商高附加值业务平台的业务数据流，出Gi接口转发给AS，并对该业务进行计费。
AG用于将接收到的CS业务包通过标准的IU-CS接口转发给CS域，协议栈为IUUP/AAL2/ATM。
当IU-CS接口采用IP协议栈传输时，AG直接将接收到的CS业务包转发给CS域；否则，AG将IP协议栈转换为ATM协议栈后，再将接收到的CS业务包转发给CS域。对于信令面的IU接口的信令协议(RANAP)消息和非接入层(NAS)消息，AG做同样的传输协议转换和转发。
对于下行业务数据流，AS通过Gi接口向GGSN发送下行业务数据流；GGSN用于将AS发送的下行业务数据流通过Gn-UP接口转发给AP，并对业务进行计费；
AG用于将CS域发送的下行CS业务包通过IU′接口发送给AP，当IU-CS接口采用IP传输时，AG直接将接收到的CS业务包通过IP转发给AP；否则，AG将ATM协议栈转换为IP协议栈后，将接收到的CS业务包转发给AP。
AP用于接收来自AG的CS业务包，将CS业务信息从IUUP包中解开，按照空口协议栈格式转发给UE。
该实施例通过将RNC功能单元集成到AP中，使NodeB与RNC功能合并，不仅节约了传输成本，而且避免了大量AP在RNC汇聚造成的RNC负荷巨大，可管理AP数目有限的问题，同时也避免了使用FP协议作为AP和RNC的传输协议，降低了系统对IP传输网络的QOS要求。
图4为图3所示系统的用户面数据流图。由图4可见，利用图3所示系统实现CS业务数据流的路径为：
Figure C20061014980600111
域，AG实现IP协议栈与ATM协议栈的转换，如果IU-CS接口已经采用IP传输，则AG仅仅做IP转发。
访问运营商高附加值业务的数据流路径为：
Figure C20061014980600112
Figure C20061014980600113
其中，GGSN负责高附加值业务的精确和复杂的计费功能。在该数据流路径中，AG被旁路，从而降低了AG的负载。
访问互联网的数据流路径为：
Figure C20061014980600114
访问互联网的数据流只经过AP，不经过网络侧设备，因此大大降低了网络侧的负载。
由图4所示的用户面数据流图可见，利用图3所示的系统可以根据业务的性质，最大限度地降低网络侧各网元的用户面负载，从而降低业务流的单位成本。该系统中AP直接和GGSN相连，对AG旁路PS业务用户面数据，可以在保证运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，减轻AG的负担。同时，利用该系统访问互联网这样的低附加值业务时，可以只经过AP，不经过网络侧设备，实现访问流量的零成本，降低运营商的投资。
图5为图3所示系统中AP的结构示意图，该AP包括：AP中的NodeB功能单元、RNC功能单元、以及GSN的PDP转发功能单元。
其中，NodeB功能单元包括：操作维护单元、近端维护单元、远端维护单元、NodeB信令单元、传输单元、公共功能单元、NodeB用户面以及硬件、软件平台等。NodeB功能单元为现有技术中AP包括的单元，各个单元的功能及连接关系为本领域技术人员公知的技术，这里不再赘述。
RNC功能单元与所述NodeB功能单元相连，其通过UU接口与UE进行业务数据流交互，通过IU′接口和AG进行CS业务数据流和业务控制信令的交互。该RNC功能单元对从移动终端接收到的业务数据流处理后，将包服务PS业务数据流转发给所述GSN的PDP转发功能单元；将电路服务CS业务数据流封装为IUUP包格式后，转发给CS域。
GSN的PDP转发功能单元和RNC功能单元相连，通过现有的GTP(通用隧道协议)报文格式进行信息交互。GSN的PDP转发功能单元包括两个接口：一个Gi接口，一个Gn-UP接口。该单元用于将接收到的访问互联网的业务数据流直接出Gi接口转发给互联网，将访问运营商高附加值业务的数据流通过Gn-UP接口用于转发给GGSN。
图6为图3所示系统中AG的结构示意图，该AG包括：AG中的SGSN功能单元和AP控制单元，
该AP控制单元用于将从RNC功能单元接收的CS业务数据流转发给CS域，根据从所述RNC单元接收到的业务控制信令，为业务进行转发接口参数配置，并将配置的转发接口参数发送给所述GSN的PDP转发功能单元。
SGSN功能单元与AP控制单元通过标准的IU-PS接口相连。
AP控制单元可以由RNC代理单元和PDP远端控制单元组成，其中，
RNC代理单元，用于将从RNC功能单元接收的CS业务数据流转发给CS域，将从所述RNC功能单元接收到的业务控制信令转发给所述PDP远端控制单元；
PDP远端控制单元，与所述SGSN功能单元相连进行信息交互，用于根据接收到的业务控制信令，为业务进行转发接口参数配置，并将配置的转发接口参数通过所述RNC代理单元返回给所述AP中的GSN的PDP转发功能单元。GSN的PDP转发功能单元就可以根据接收到的转发接口参数和业务数据流的性质，为接收到的业务数据流选择转发接口。
图7为本发明第二个较佳实施例的在不同设备访问网络的系统结构图。
该系统与图3所示系统的区别在于AP中的GSN的PDP转发功能单元仅具有一个Gn-UP接口，用于将访问互联网的数据以及访问运营商自有业务的数据转发给GGSN，由GGSN将访问互联网的数据转发给互联网，将访问运营商自有业务的数据转发给AS。
利用图7所示系统，可以实现运营商对所有PS业务的控制和管理，不只是运营商的高附加值业务。
图7所示系统的功能可以在图3所示系统的基础上实现，图3所示系统的GSN的PDP转发功能单元包括两个接口，一个Gi接口，一个Gn-UP接口，如果用户设定运营商高附加值业务数据流和互联网业务数据流都从Gn-UP接口转发到GGSN，则GSN的PDP转发功能单元将接收到的运营商高附加值业务数据流和互联网的业务数据流，通过Gn-UP接口转发给GGSN，再由GGSN将访问互联网的数据转发给互联网，将访问运营商自有业务的数据转发给AS。
图8为本发明较佳实施例的在不同设备访问网络的方法的流程图，对于上行业务数据流，该方法包括如下步骤：
步骤801，UE将业务数据流发送给AP。
步骤802，AP根据接收到的UE发送的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将运营商高附加值业务的数据流通过IP传输网转发给GGSN。
这里，该步骤可以为：在业务建立时，AP根据接入点名称(APN)为要建立的业务选择Gi接口，将运营商高附加值业务的数据流通过IP传输网转发给GGSN；或AP根据接收到的UE发送的上行数据包的目的IP地址选择Gi接口，将运营商高附加值业务的数据流通过IP传输网转发给GGSN。
步骤803，GGSN将接收到的运营商高附加值业务的数据流转发给AS，并为该运营商高附加值业务计费。
下行业务数据流的转发过程与上行业务数据流转发过程相反，即AS将运营商高附加值业务的下行业务数据流发送给GGSN；GGSN负责计费，并将接收到的下行业务数据流经过IP传输网发送给AP；AP再将接收到的下行业务数据流转发给UE。
本发明提供的这种在不同设备访问网络的方法，不需要经过AG，直接由AP与GGSN进行运营商高附加值业务数据流的转发，在确保运营商对高附加值业务的控制和管理的前提下，降低了AG的负载。
步骤801所述UE将业务数据流发送给AP后，还包括：AP将接收到的上行CS业务数据流以IUUP包的形式封装，并通过IP传输网发送给CS域。
所述AP将上行CS业务数据流封装后，还可以进一步包括：AP将封装后的CS业务数据流转发给AG，AG再将接收到的上行CS业务数据流转发给CS域。
这里，如果IU-CS接口采用IP协议栈传输，则AG直接将接收到的上行CS业务数据流转发给CS域；否则，AG将IP协议栈转换为ATM协议栈后，再通过IU-CS接口将上行CS业务数据流转发给CS域。
下行CS业务数据流的转发过程与上行CS业务数据流转发过程相反，即由CS域将下行CS业务数据流发送到AG，再由AG将下行CS业务数据流通过IP传输网转发给AP，AP再将接收到的下行CS业务数据流转发给UE。
步骤801所述UE将业务数据流发送给AP后，进一步包括：AP根据接收到的UE发送的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的上行互联网业务数据流直接转发给互联网。下行互联网业务数据流的转发过程为：AP将接收到的互联网发送的业务数据流直接转发给UE。
步骤801所述UE将业务数据流发送给AP后，还可以进一步包括：AP根据接收到的UE发送的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的上行互联网业务数据流发送给GGSN，再由GGSN将接收到的上行互联网数据流发送给互联网。下行互联网业务数据流的转发过程与上行互联网数据流转发过程正好相反，GGSN将接收到的互联网发送的下行互联网业务数据流转发给AP，再由AP将下行互联网业务数据流转发给UE。
总之，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1、一种在不同设备访问网络的系统，该系统包括：接入点AP、网关通用分组无线业务支持节点GGSN、应用服务器AS，其特征在于，所述AP进一步包括：通用分组无线业务支持节点GSN的分组数据协议PDP转发功能单元，
所述GSN的PDP转发功能单元，用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的访问AS的业务数据流转发给所述GGSN，将接收到的互联网业务数据流转发给互联网；
所述GGSN，用于将接收到的访问AS的业务数据流转发给所述AS。
2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GSN的PDP转发功能单元进一步用于根据接收到的业务数据流的业务性质，将接收到的互联网业务数据流转发给所述GGSN，
所述GGSN进一步用于将接收到的互联网业务数据流转发给互联网。
3、如权利要求1至2任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括CS域，所述AP进一步包括：无线网络控制器RNC功能单元，
所述RNC功能单元，对从移动终端接收到的业务数据流处理后，将包服务PS业务数据流转发给所述GSN的PDP转发功能单元，将电路服务CS业务数据流封装为IU接口用户面协议IUUP包格式后，转发给CS域。
4、如权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：网关AG，
该AG包括服务通用分组无线业务支持节点SGSN功能单元以外还进一步包括：AP控制单元，该AP控制单元与所述AP中的RNC功能单元相连，
所述RNC功能单元进一步用于将从移动终端UE接收到的业务控制信令和封装后的CS业务数据流发送给所述AP控制单元；
所述AP控制单元，用于将从所述RNC功能单元接收的CS业务数据流转发给CS域；还用于根据从所述RNC功能单元接收到的业务控制信令，为业务进行转发接口参数配置，并将配置的转发接口参数发送给所述GSN的PDP转发功能单元。
5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述AP控制单元包括：RNC代理单元以及PDP远端控制单元，
所述RNC代理单元，用于将从RNC功能单元接收的CS业务数据流发送给CS域，将从所述RNC功能单元接收到的业务控制信令转发给所述PDP远端控制单元；
所述PDP远端控制单元，与所述SGSN功能单元相连，用于根据接收到的业务控制信令，为业务进行转发接口参数配置，并将配置的转发接口参数通过所述RNC代理单元返回给所述GSN的PDP转发功能单元。
6、一种接入点，该接入点包括网络节点NodeB功能单元，其特征在于，该接入点进一步包括通用分组无线业务支持节点GSN的分组数据协议PDP转发功能单元，
所述GSN的PDP转发功能单元，用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的运营商高附加值业务数据流转发给网关通用分组无线业务支持节点GGSN，将接收到的互联网业务数据流转发给互联网。
7、如权利要求6所述的接入点，其特征在于，所述GSN的PDP转发功能单元进一步用于根据接收到的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的互联网业务数据流转发给GGSN。
8、如权利要求6至7任一项所述的接入点，其特征在于，所述AP进一步包括：无线网络控制器RNC功能单元，
所述RNC功能单元与所述NodeB功能单元相连，该RNC功能单元对从移动终端接收到的业务数据流处理后，将包服务PS业务数据流转发给所述GSN的PDP转发功能单元，将电路服务CS业务数据流封装为IU接口用户面协议IUUP包格式后，转发给CS域。
9、如权利要求8所述的接入点，其特征在于，所述GSN的PDP转发功能单元与所述RNC功能单元通过通用隧道协议GTP报文进行信息交互。
10、一种在不同设备访问网络的方法，其特征在于，该方法包括：
接入点AP接收移动终端UE发送的业务数据流，根据业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将访问应用服务器AS的业务数据流转发给网关通用分组无线业务支持节点GGSN，将接收到的互联网业务数据流直接转发给互联网；
GGSN将接收到的访问AS的业务数据流转发给AS。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述AP接收UE发送的业务数据流后，还包括步骤：
AP根据接收到的UE发送的业务数据流的业务性质，封装接收到的电路服务CS业务数据流，并将封装后的CS业务数据流转发给网关AG，AG再将接收到的CS业务数据流转发给CS域。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述AG将接收到的CS业务数据流转发给CS域为：AG通过IU-CS接口将CS业务数据流转发给CS域，
当所述IU-CS接口未采用IP协议栈传输时，所述AG将接收到的CS业务数据流转发给CS域前，进一步包括：AG将IP协议栈转换为ATM协议栈。
13、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述AP接收UE发送的业务数据流后，进一步包括：AP根据接收到的UE发送的业务数据流的业务性质，按照预先配置的数据流转发接口参数，将接收到的互联网业务数据流发送给GGSN，由GGSN将接收到的互联网数据流转发给互联网。
14、如权利要求10至13任一项所述的方法，其特征在于，所述的UE发送的业务数据流的业务性质为：业务数据流对应的接入点名称APN，或业务数据流对应的上行数据包的目的IP地址。
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