CN101150497A - 移动通信中多数据包传输的方法、系统及设备 - Google Patents

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CN101150497A CNA2006101530477A CN200610153047A CN101150497A CN 101150497 A CN101150497 A CN 101150497A CN A2006101530477 A CNA2006101530477 A CN A2006101530477A CN 200610153047 A CN200610153047 A CN 200610153047A CN 101150497 A CN101150497 A CN 101150497A
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Abstract

本发明公开了一种移动通信中多数据包传输的方法：在发送设备侧，判断待传输数据包的长度是否小于待发送通用路由封装报文剩余净荷长度；如果小于，将所述数据包按照预先设定的封装格式封装在所述通用路由封装报文中，并设置多包标识；将所述通用路由封装报文发送到接收设备；在接收设备侧，判断所述报文中是否具有多包标识，如果有，则根据预先设定的封装格式解析所述多数据包。本发明还提供了一种移动通信中多数据包传输的系统。本发明通过将多个小数据包封装在一个通用路由封装报文包中，然后在各个网络节点之间传送，提高运营商的网络资源利用率和效率，节省运营商对网络投入，降低运营商的运营成本。

Description

移动通信中多数据包传输的方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及移动通信数据传输技术领域，尤其涉及一种移动通信中多数据包传输的方法、系统及设备。
背景技术
现有的CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)2000系统，包括CDMA 1x和HRPD(High Rate Packet Data，高速分组数据)系统，能提供153.6kbps的数据速率，可以开展VOD(Video On Demand，视频点播)、网上游戏、高速数据下载等分组数据业务。
现有的CDMA2000网络分组域结构如图1所示，图中实线是承载数据的传输通路，虚线是信令的传输通路。MS(Mobile Station，移动台)/AT(AccessTerminal，接入终端)在AN(Access Network，接入网设备)/PCF(Packet ControlFunction，分组控制功能)的覆盖范围内，PDSN(Packet Data Serving Node，分组数据服务节点)通过PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)将移动台接入IP(Internet Protocol，因特网协议)网络，同时为分组数据包提供下一跳的路由。
在HRPD网络中，A8/A9为AN和PCF之间接口，A9是信令接口，A8是用户面接口；A10/A11为PCF和PDSN之间接口；P-P是PDSN之间接口；其中，A8、A9、A10和A11的用户面隧道都是GRE(Generic RoutingEncapsulation，通用路由封装)隧道，通过GRE封装，可以使一种协议的数据在另一种协议的网络进行传输。
目前3GPP2(Third Generation Partnership Project 2，第三代合作计划组织2)为了保证未来系统的竞争力，正在进行网络演进项目的研究，主要关注的问题是IP分组网络的长期演进问题。其主要的目的就是增强分组交换能力、简化网络结构、提高QoS(Quality of Service，服务质量)、减少时延、提高用户数据率、提高系统容量和覆盖率、减少运营成本等，使得演进后的分组网络能够更加有效的提供对实时业务和非实时业务的承载，为用户提供更加丰富的业务。
基于网络演进的需求，提出的基本演进网络框架，如图2所示，包括：HA(Home Agent，家乡代理)、NMA(Network mobility agent，网络移动性代理)和CAP(Controlling Access Point，控制接入点)。其中，CAP具有接入网关和无线资源管理的功能，接入网关的主要功能包括作为MS的第一跳路由器、移动性管理、QoS支持、承担部分原PDSN的功能；而无线资源管理包括公用资源管理、专用资源管理、无线会话管理、维护MS的会话状态、无线链路管理等；NMA提供CAP之间L3(层三)移动性管理机制，不需要空口的移动IP信令，NMA是一个可选实体，如果不采用NMA，则CAP直接和HA相连，接口使用MIP(Mobile IP，移动IP)或PMIP(Proxy Mobile IP，代理移动IP)。
在使用NMA实体的情况下，终端在接入网络时，通过CAP获得的地址是在整个NMA的范围内有效的，CAP将MS的地址和CAP本身的地址在NMA进行注册绑定，以使数据能正确路由。在演进网络后的CAP和CAP之间，以及CAP和NMA之间的隧道也很可能是GRE隧道。
因此，无论是在当前的HRPD分组网络，还是以后的演进网络，在网络节点之间的用户面隧道都采用了GRE隧道。
GRE封装包格式如图3所示，包括：Delivery Header，是传输协议的包头；Payload Packet，是需要封装的数据，如IP分组；GRE Header是GRE头。
3GPP2组织中使用的GRE头的格式如图4所示，包括：GRE flag(标记)、Protocol Type(协议类型)、Sequence Number(序列号)、Attribute(属性)和User Traffic(用户业务)。
其中，GRE flag位于前两个字节，其中第13到15位用于版本，第4到12位保留，必须为0；标记中第0位C表示Checksum字段是否存在，必须为0；第1位R表示Routing字段是否存在，必须为0；第2位K表示Key字段是否存在，必须为1；第3位S表示Sequence Number字段是否存在。
Protocol Type 2字节，表示被封装的负荷的协议类型，8881H表示无结构字节流，88D2H表示是3GPP2分组，只有在包括Attribute字段时，协议类型才设为88D2H。
Sequence Number为4字节，可由接收方用来建立从封装器到接收方分组传输的顺序，该字段为可选。
Attribute，协议类型为88D2H时，表示是3GPP2分组，包括一或多个属性字段，该字段为可选。
User Traffic，表示封装的数据，该字段为可选。
其中属性字段的格式如图5所示，包括：
E(停止)：该位设为1表示此时属性列表中的最后一个属性。
Type(类型)：表示属性的类型。
Length(长度)：表示Value字段的字节数。
Value(值)：包括属性特定的信息。
在现有的HRPD网络中，当一个数据包(该数据包可以是PPP包、压缩的IP包、或未压缩的IP包等)的长度大于GRE的最大净荷长度时，则通过对该数据包进行分段，然后封装在多个GRE包里通过A10/A8接口转发，然后在PDSN或AN分别进行重组，还原成原来的数据包。当一个数据包的长度小于GRE的最大净荷长度时，则封装在一个GRE包中通过A10/A8接口转发。
当在各个网络节点之间转发的数据包长度相对于GRE的最大净荷长度比较小，而且数量又多时，如果采用一个数据包封装在一个GRE包内的方法进行转发，将导致运营商的网络资源利用率低，也将增加运营商的网络建设成本。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种移动通信中多数据包传输的方法、系统及设备，以克服现有技术中采用一个GRE包封装一个数据包进行转发，而导致运营商的网络资源利用率低的缺陷。
为达到上述目的，本发明一个实施例提供了一种移动通信中多数据包传输的方法，包括以下步骤：
在发送设备侧，
判断待传输数据包的长度是否小于待发送通用路由封装报文剩余净荷长度；如果小于，将所述数据包按照预先设定的封装格式封装在所述通用路由封装报文中，并设置多包标识；将所述通用路由封装报文发送到接收设备；
在接收设备侧，
将所述通用路由封装报文解封装；判断所述报文中是否具有多包标识，如果有，则根据预先设定的封装格式解析所述多数据包。
在发送设备侧的通用路由封装报文中增加数据包数量标识，用于标识封装于所述通用路由封装报文中的数据包数量。
所述待传输数据包采用轮循或优先级方式从缓存中调取。
所述待发送通用路由封装报文剩余净荷长度小于所述缓存中长度最短数据包时发送或按照预设时间发送。
本发明另一实施例提供了一种移动通信中多数据包传输的系统，包括发送设备和接收设备，
所述发送设备进一步包括：待传输数据包的长度检测单元、多包标识生成单元和数据包封装单元，
所述待传输数据包的长度检测单元，用于判断待发送数据包长度是否小于待发送通用路由封装报文的剩余净荷长度；
所述多包标识生成单元，用于生成多包标识；
所述数据包封装单元，用于将上述长度小于通用路由封装报文剩余净荷长度的待发送数据包及对应的多包标识，根据预先设定的封装格式封装在所述待发送通用路由封装报文中；
所述接收设备进一步包括：多包标识检测单元、数据包解封装单元，
所述多包标识检测单元，用于检测所述通用路由封装报文中是否具有多包标识；
所述数据包解封装单元，用于将带有多包标识的通用路由封装报文解封装，并根据预先设定的封装格式解析所述多个数据包。
发送设备还包括包数量标识生成单元，用于根据通用路由封装报文中封装的数据包数产生包数量标识。
发送设备还包括所述数据包缓存单元，用于将接收的数据包缓存。
接收设备还包括包数量标识检测单元，用于检测通用路由封装报文中封装的包数量标识。
本发明另一实施例提供了一种移动通信中多数据包传输的发送设备，包括：待传输数据包的长度检测单元、多包标识生成单元和数据包封装单元，
所述待传输数据包的长度检测单元，用于判断待发送数据包长度是否小于待发送通用路由封装报文的剩余净荷长度；
所述多包标识生成单元，用于生成多包标识；
所述数据包封装单元，用于将上述长度小于通用路由封装报文剩余净荷长度的待发送数据包及对应的多包标识，根据预先设定的封装格式封装在所述待发送通用路由封装报文中。
还包括包数量标识生成单元，用于根据通用路由封装报文中封装的数据包数产生包数量标识。
还包括所述数据包缓存单元，用于将接收的数据包缓存。
本发明另一实施例提供了一种移动通信中多数据包传输的接收设备，包括：数据包解封装单元、多包标识检测单元，
所述多包标识检测单元，用于检测所述通用路由封装报文中的多包标识；
所述数据包解封装单元，用于将带有多包标识的通用路由封装报文解封装，并根据预先设定的封装格式解析所述多个数据包。
还包括包数量标识检测单元，用于检测通用路由封装报文中封装的包数量标识。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过将多个小数据包封装在一个GRE包中，然后在各个网络节点之间传送，提高运营商的网络资源利用率和效率，节省运营商对网络投入，降低运营商的运营成本。
附图说明
图1是现有技术中CDMA2000网络分组域结构图；
图2是现有技术中基本演进网络框架结构图；
图3是现有技术中GRE封装包格式图；
图4是现有技术中GRE头的格式图；
图5是现有技术中GRE属性字段的格式图；
图6是本发明多包标识的属性字段格式图；
图7是本发明携带多包标识和数据包数量标识的字段格式图；
图8是当GRE分组的属性字段使用多包标识时，用户业务包括的一种净荷格式结构图；
图9是当GRE分组的属性字段使用多包标识时，用户业务包括的另一种净荷格式结构图；
图10是本发明一种移动通信中多数据包传输的系统图。
具体实施方式
本发明提供了一种移动通信中多数据包传输的方法，包括以下步骤：
在发送设备侧，判断待传输数据包的长度是否小于待发送通用路由封装报文剩余净荷长度；如果小于，将所述数据包按照预先设定的封装格式封装在所述通用路由封装报文中，并设置多包标识；将所述通用路由封装报文发送到接收设备；并可以在待发送的通用路由封装报文中增加数据包数量标识，用于标识封装于所述通用路由封装报文中的数据包数量。所述数据包可以是PPP包，压缩的IP包，未压缩的IP包等。
其中，待传输数据包采用轮循或优先级方式从缓存中调取，当待发送通用路由封装报文剩余净荷长度小于所述缓存中长度最短数据包时发送或按照预设时间发送。即对于实时性要求不高的报文需要提高发送带宽利用率，使每个通用路由封装报文中承载尽可能多的数据包，而对于实时性要求高或有特殊发送时间要求的报文，则发送时，通用路由封装报文不一定满载数据包。
在接收设备侧，判断所述报文中是否具有多包标识，如果有，则根据预先设定的封装格式解析所述多个数据包。
在上述发送设备和接收设备中，通过GRE分组的属性字段区别该GRE包中是否包括多个数据包。
第一种标识多包的方法：在3GPP2规定的GRE分组的属性字段中携带多包标识，该多包标识的属性字段格式如图6所示，包括：类型Type、长度Length和保留位Reserved，其中，Type标识是多包属性，可设为4，也可以设置为其他值；Length标识属性长度，为2字节；Reserved一般置0。
第二种标识多包的方法：在3GPP2规定的GRE分组的属性字段中携带多包标识和该GRE包中包括的数据包数量标识；字段格式如图7所示，包括：类型Type、长度Length和数据包数量packet Count。其中，Type标识是多包属性，设为4或其他值；Length为2字节；packet Count表示在该GRE包中包括的数据包数量。
如果在GRE分组的属性字段使用多包标识，则用户业务user traffic包括的净荷格式有如下两种方法：
第一种方法如图8所示，包括：
The First Packet’s Length：第一个数据包的长度；
First Packet：第一个数据包；
The Second Packet’s Length：第二个数据包的长度；
Second Packet：第二个数据包；
……
The last-1 Packet’s Length：倒数第二个数据包的长度；
last-1 Packet：倒数第二个数据包；
The last Packet’s Length：最后一个数据包的长度；
last Packet：最后一个数据包；
其中，x的值小于等于GRE最大净荷长度值。
图8中前两个字节表示其后数据包的长度；接着为该数据包；一个GRE包内能够包括的数据包数量需要满足以下条件：该数据包的长度和数据包的总和小于等于GRE包的最大净荷。
第二种方法如图9所示，包括：
The First Packet’s QoS Parameters：第一个数据包的QoS参数；
The First Packet’s Length：第一个数据包的长度；
First Packet：第一个数据包；
The Second Packet’s QoS Parameters：第二个数据包的QoS参数；
The Second Packet’s Length：第二个数据包的长度；
Second Packet：第二个数据包；
……
The last-1 Packet’s QoS Parameters：倒数第二个数据包的QoS参数；
The last-1 Packet’s Length：倒数第二个数据包的长度；
last-1 Packet：倒数第二个数据包；
The last Packet’s QoS Parameters：最后一个数据包的QoS参数；
The last Packet’s Length：最后一个数据包的长度；
last Packet：最后一个数据包；
其中，x的值小于等于GRE最大净荷长度值。
图9中第一个字节标识该数据包的QoS参数，该参数可以是IP流，但是不限于IP流，接着的两个字节表示其后数据包的长度；接着为该数据包；一个GRE包内能够包括的数据包数量需要满足以下条件：这个数据包的长度，数据包以及数据包QoS参数的总和小于等于GRE包的最大净荷。
本发明还提供了一种移动通信中多数据包传输的系统，如图10所示，包括发送设备100和接收设备200。发送设备100进一步包括：数据包缓存单元110、待传输数据包的长度检测单元120、包数量标识生成单元130和数据包封装单元140和多包标识生成单元150。其中，数据包缓存单元110用于将接收的数据包缓存；待传输数据包的长度检测单元120用于判断待发送数据包长度是否小于待发送通用路由封装报文的剩余净荷长度；包数量标识生成单元130用于根据通用路由封装报文中封装的数据包数产生包数量标识；多包标识生成单元150用于生成多包标识；数据包封装单元140用于将上述长度小于通用路由封装报文剩余净荷长度的待发送数据包及对应的多包标识，根据预先设定的封装格式封装在所述待发送通用路由封装报文中。
接收设备200进一步包括：多包标识检测单元210、包数量标识检测单元220和数据包解封装单元230。其中，多包标识检测单元210用于检测所述通用路由封装报文中是否具有多包标识；数据包解封装单元230用于将带有多包标识的通用路由封装报文解封装，并根据预先设定的封装格式解析所述多个数据包；数量标识检测单元220用于检测通用路由封装报文中封装的包数量标识。
一般网络中除了发送设备和接收设备外，可能还包括转发设备，其既具有接收设备的功能，同时具有发送设备的功能。
下面结合具体实施例对上述系统进行详细说明。
实施例一：在HRPD网络中，可以分为下行数据处理和上行数据处理。
其中，下行数据是通过A10接口从PDSN到PCF，然后通过A8从PCF到AN，最后由AN通过空口发送到AT的数据包。
当下行数据到达PDSN后，PDSN判断接收到的数据包长度是否小于GRE净荷最大长度(即待发送GRE剩余净荷长度)，如果是，则PDSN把这些小数据包，按照图8或图9的格式，封装在一个GRE包中，并把GRE分组属性按照图6或图7设置，表示该GRE包中包括多个数据包，如果使用图7的属性，则还需要在GRE分组属性中设置该GRE包中包括的数据包数量，最后通过A10转发到PCF。
PCF接收到该数据包，在解封装时发现该GRE包的GRE分组属性为多包，则只改变GRE头中的key值，而其他不变，再次进行GRE封装，通过A8转发到AN。或者，PCF先作为接收设备对该数据包进行GRE解封装获得多包数据，然后再作为发送设备进行多包封装发送。
当AN接收到该GRE包后，AN进行GRE解封装，判断GRE分组属性是否带有多包标识；如果带有多包标识，则该GRE包中含有多个数据包，如果该GRE中包括数据包数量标识Packet Count，则总共包括的数据包数量等于PacketCount的值。AN根据图8或图9的规定，解出包括在GRE包中的多个数据包。最后经过AN处理，通过空口发送到AT。
上行数据是AT通过空口发送数据到AN，接着通过A8接口从AN到PCF，然后通过A10接口从PCF到PDSN，最后通过PDSN发送到外部网络的数据包。
当上行数据到达AN后，AN判断接收到的数据包长度是否小于GRE净荷最大长度，如果小于，则AN把这些小数据包，按照图8或图9的格式，封装在一个GRE包中，并把GRE分组属性按照图6或图7设置，表示该GRE包中包括多个数据包，如果采用图7的GRE分组属性，则再在GRE分组属性中设置该GRE包中包括的数据包数量，最后通过A8转发到PCF。
PCF接收到该数据包，在解封装时发现该数据包的GRE分组属性为多包，则只改变GRE头中的key值，而其他不变，再次进行GRE封装，通过A10转发到PDSN。或者，PCF先作为接收设备对该数据包进行GRE解封装获得多包数据，然后再作为发送设备进行多包封装发送。
当PDSN接收到该GRE包后，PDSN进行GRE解封装，判断GRE分组属性是否带有多包标识；如果带有多包标识，则该GRE包中含有多个数据包，如果该GRE中包括数据包数量标识Packet Count，则总共包括的数据包数量等于Packet Count的值。PDSN根据图8或图9的规定，解出包括在GRE包中的多个数据包，最后经过PDSN处理，发送到外部网络。
实施例二：在演进网络中，可分为下行数据和上行数据处理。
下行数据是从NMA到CAP，然后由CAP通过空口发送到AT的数据包。
当下行数据到达NMA后，NMA判断接收到的数据包长度是否小于GRE净荷最大长度，如果小于，则NMA把这些小数据包，按照图8或图9的格式，封装在一个GRE包中，并把GRE分组属性按照图6或图7设置，表示该GRE包中包括多个数据包，同时在GRE分组属性中设置该GRE包中包括的数据包数量，最后通过NMA和CAP之间的接口转发到CAP。
当CAP接收到GRE包后，CAP进行GRE解封装，判断GRE分组属性是否带有多包标识；如果带有多包标识，则该GRE包中含有多个数据包，如果该GRE中包括数据包数量标识Packet Count，则总共包括的数据包数量等于PacketCount的值。CAP根据图8或图9的规定，解出包括在GRE包中的多个数据包，最后经过CAP处理，通过空口发送到AT。
上行数据是AT通过空口发送数据到CAP，然后由CAP到NMA，最后通过NMA发送到外部网络的数据包。
当上行数据到达CAP后，CAP判断接收到的数据包长度是否小于GRE净荷最大长度，如果小于，则CAP把这些小数据包，按照图8或图9的格式，封装在一个GRE包中，并把GRE分组属性按照图6或图7设置，表示该GRE包中包括多个数据包，同时在GRE分组属性中设置该GRE包中包括的数据包数量，最后通过NMA和CAP之间的接口转发到NMA。
当NMA接收到GRE包后，NMA进行GRE解封装，判断GRE分组属性是否带有多包标识；如果带有多包标识，则该GRE包中含有多个数据包，如果该GRE中包括数据包数量标识Packet Count，则总共包括的数据包数量等于Packet Count的值。NMA根据图8或图9的规定，解出包括在GRE包中的多个数据包，最后经过NMA处理，发送到外部网络。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种移动通信中多数据包传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在发送设备侧，
判断待传输数据包的长度是否小于待发送通用路由封装报文剩余净荷长度；如果小于，将所述数据包按照预先设定的封装格式封装在所述通用路由封装报文中，并设置多包标识；将所述通用路由封装报文发送到接收设备；
在接收设备侧，
判断所述报文中是否具有多包标识，如果有，则根据预先设定的封装格式解析所述多数据包。
2.如权利要求1所述移动通信中多数据包传输的方法，其特征在于，在发送设备侧的通用路由封装报文中还包括数据包数量标识，用于标识封装于所述通用路由封装报文中的数据包数量。
3.如权利要求1所述移动通信中多数据包传输的方法，其特征在于，所述待传输数据包采用轮循或优先级方式从缓存中调取。
4.如权利要求3所述移动通信中多数据包传输的方法，其特征在于，所述待发送通用路由封装报文剩余净荷长度小于所述缓存中长度最短数据包时发送或按照预设时间发送所述报文。
5.一种移动通信中多数据包传输的系统，包括发送设备和接收设备，其特征在于，
所述发送设备进一步包括：待传输数据包的长度检测单元、多包标识生成单元和数据包封装单元，
所述待传输数据包的长度检测单元，用于判断待发送数据包长度是否小于待发送通用路由封装报文的剩余净荷长度；
所述多包标识生成单元，用于生成多包标识；
所述数据包封装单元，用于将上述长度小于通用路由封装报文剩余净荷长度的待发送数据包及对应的多包标识，根据预先设定的封装格式封装在所述待发送通用路由封装报文中；
所述接收设备进一步包括：多包标识检测单元、数据包解封装单元，
所述多包标识检测单元，用于检测所述通用路由封装报文中是否具有多包标识；
所述数据包解封装单元，用于将带有多包标识的通用路由封装报文解封装，并根据预先设定的封装格式解析所述多数据包。
6.如权利要求5所述移动通信中多数据包传输的系统，其特征在于，发送设备还包括包数量标识生成单元，用于根据通用路由封装报文中封装的数据包数产生包数量标识。
7.如权利要求6所述移动通信中多数据包传输的系统，其特征在于，发送设备还包括数据包缓存单元，用于将接收的数据包缓存。
8.如权利要求6所述移动通信中多数据包传输的系统，其特征在于，接收设备还包括包数量标识检测单元，用于检测通用路由封装报文中封装的包数量标识。
9.一种移动通信中多数据包传输的发送设备，其特征在于，包括：待传输数据包的长度检测单元、多包标识生成单元和数据包封装单元，
所述待传输数据包的长度检测单元，用于判断待发送数据包长度是否小于待发送通用路由封装报文的剩余净荷长度；
所述多包标识生成单元，用于生成多包标识；
所述数据包封装单元，用于将上述长度小于通用路由封装报文剩余净荷长度的待发送数据包及对应的多包标识，根据预先设定的封装格式封装在所述待发送通用路由封装报文中。
10.如权利要求9所述移动通信中多数据包传输的发送设备，其特征在于，还包括包数量标识生成单元，用于根据通用路由封装报文中封装的数据包数产生包数量标识。
11.如权利要求9所述移动通信中多数据包传输的发送设备，其特征在于，还包括所述数据包缓存单元，用于将接收的数据包缓存。
12.一种移动通信中多数据包传输的接收设备，其特征在于，包括：数据包解封装单元、多包标识检测单元，
所述多包标识检测单元，用于检测所述通用路由封装报文中的多包标识；
所述数据包解封装单元，用于将带有多包标识的通用路由封装报文解封装，并根据预先设定的封装格式解析所述多数据包。
13.如权利要求12所述移动通信中多数据包传输的接收设备，其特征在于，还包括包数量标识检测单元，用于检测通用路由封装报文中封装的包数量标识。
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