CN101364939A - 数据包转发方法及装置、数据包生成装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了数据包转发方法及装置、数据包生成装置和通信系统，其中，数据包转发方法包括：接收消息发送端通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包含消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送第二数据包，所述第二数据包包含所述应用层消息；本发明并提供了与数据包生成装置、数据包转发装置和通信系统；使用本发明实施例提供的技术方案，可以降低与HNB通信的网络节点的处理负荷，使HNB的重启和断电不对所述网络节点造成冲击。

Description

数据包转发方法及装置、数据包生成装置和通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及数据包转发方法及装置、数据包生成装置和通信系统。

背景技术

随着互联网(Internet)业务的蓬勃发展，以及宽带接入网络和无线网络的广泛应用，高速、便捷地接入网络是人们追求的目标。为了更好的利用现有网络的资源，保护网络设备运营商的成本，第三代合作伙伴计划(3GPP)开始了家用基站(HNB：Home Node B)的研究工作。HNB是指小型化的、家庭或者办公室用的小基站，可能是完全私有的，也可以在设置不同优先级、权限的情况下，开放给大众使用，其所有权归私人，而不是归政府或者运营商。采用HNB来实现无线接入，能够更好的利用现有网络资源，更多的节约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的各自优点。

在系统架构演进/长期演进(SAE/LTE：System Architecture Evolution/LongTerm Evolution)网络中，S1接口为演进的无线接入网(eUTRAN)和核心网节点(CN Node)之间的接口，分为控制面接口S1-CP和用户面接口S1-UP；在实际应用中，采用流控制传输协议(SCTP：Stream Control TransmissionProtocol)作为传递点到点的S1接口控制面信令的传输协议。移动性管理实体(MME：Mobility Management Entity)是网络架构中负责控制面的移动性管理的实体，在MME和eNodeB需要通信时，需要在它们之间建立SCTP偶联(SCTP Association)，对SCTP偶联有如下规定：(1)对公共消息(commonmessages)使用一对SCTP流标识(SCTP Stream Identifier)进行标识，即一个下行的公共信令传输标识和一个上行的公共信令传输标识；(2)对专用消息(dedicated messages)使用至少一对SCTP流标识进行标识，即至少一个下行的专用信令传输标识和至少一个上行的专用信令传输标识。每个流标识对应SCTP偶联上的一个流。

在eUTRAN中引入HNB后，通信网络中将会有成千上万个HNB的存在，并且每一个HNB都需要建立到MME的SCTP偶联。那么对MME来说，太多的HNB直接连接到MME上会使MME上的SCTP偶联的数量非常巨大，严重消耗MME的资源，MME将会不堪重负；同时由于HNB可能会随时关电并且重启，这样会导致HNB和MME之间的SCTP偶联需要不断地建立或者关闭，也会对MME造成很大的冲击，加重MME的处理负荷。

发明内容

本发明实施目的是提供一种数据包转发方法，降低与HNB通信的网络节点的信令连接处理负荷，使得HNB的重启，断电等行为不会对该节点造成大的冲击。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据包转发方法，包括：接收消息发送端通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包含消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送第二数据包，所述第二数据包包含所述应用层消息。

本发明实施例提供了一种数据包生成装置，其特征在于，包括：

消息接收端选择单元，用于获取消息接收端标识；封装单元，用于生成第一数据包，在所述第一数据包的接收端预置位置填充所述消息接收端选择单元获取的消息接收端标识，并将应用层消息封装在所述第一数据包中。

本发明实施例提供了一种装置，包括：数据包接收单元，用于接收消息发送端通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包含消息接收端标识和应用层消息；通道选择单元，用于选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；数据包发送单元，用于通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送第二数据包，所述第二数据包包含所述数据包接收单元接收的所述数据包中的应用层消息。

本发明实施例提供了一种通信系统，包括：数据包发送装置，用于获取消息接收端标识；生成第一数据包，在所述第一数据包的接收端预置位置填充所述消息接收端标识，将应用层消息封装在所述第一数据包中，还用于向数据包转发单元发送所述第一数据包；数据包转发装置，用于接收来自所述数据包发送装置通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包括消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送包括所述应用层消息的第二数据包。

从本发明实施例提供的以上技术方案可以看出，在通信系统中引入HNB后，由于分别建立HNB和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，与HNB通信的网络节点和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，不直接建立HNB和与HNB通信的网络节点之间的传输协议信令通道，从而不会过多的增加与HNB通信的网络节点上的传输协议信令通道数量，从而降低与HNB连接通信的网络节点的信令连接处理负荷；并且由于HNB并没有建立到与HNB通信的网络节点的传输协议信令通道，因而HNB的频繁重启和断电并不会对与HNB通信的网络节点造成冲击。

附图说明

图1为本发明实施例中数据包转发方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明实施例中数据包转发方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明实施例中一种S1接口控制面协议栈实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例SCTP协议字段的结构示意图；

图5为本发明实施例中另一种S1接口控制面协议栈实施例的结构示意图；

图6为本发明实施例中X2接口控制面协议栈实施例的结构示意图；

图7为本发明实施例中演进网中MBMS系统结构示意图；

图8为本发明实施例中数据包转发方法实施例三的流程示意图；

图9为本发明实施例中实施例IPv6的SCTP数据包结构示意图；

图10为本发明实施例心跳测试请求消息的结构示意图；

图11为本发明实施例中数据包转发方法实施例四的流程示意图；

图12为本发明实施例中数据包生成装置的结构示意图；

图13为本发明实施例中数据包转发装置实施例的结构示意图；

图14为本发明实施例中通信系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明实施例进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的数据包转发方法实施例一包括：

步骤101、接收来自消息发送端的数据包，数据包通过预先建立的与消息发送端的第一传输协议信令通道传输，包括消息接收端标识和应用层消息；

其中，数据包可以是SCTP数据包、IP数据包、TCP数据包等，当为SCTP数据包时，第一传输协议信令通道为第一SCTP偶联，根据SCTP数据包不同的消息类型，需要通过第一SCTP偶联上与消息类型对应的流发送。应用层消息根据消息发送端与消息接收端之间的接口不同而不同，例如，可以为S1接口的S1应用层(S1-AP)消息，M2接口的M2应用层(M2-AP)消息，M3接口的M3应用层(M3-AP)消息，X2接口的X2应用层(X2-AP)消息等。

消息接收端标识可以保存在数据包的消息接收端预置位置，如：数据包的传输网络层消息、传输网络层消息中尚未使用的保留字段、负荷协议标识(PPI：Payload Protocol Identifier)字段，或者对SCTP数据块报头(SCTP DataChunk Header)进行扩展等；也可以在用户数据字段中选择部分字段保存消息接收端标识。当然，也可以对现有的其他字段进行扩展，在扩展后的字段中保存消息接收端标识。还可以封装在数据包的应用层消息中，应用层消息封装在数据包的用户数据(User Data)字段中。

消息接收端可以是eUTRAN系统中的HNB、MME、多小区/多播协调实体(MCE：Multi-cell/Multicast Coordination Entity)、多媒体多播/广播业务网关(MBMS GW：Multimedia Broadcast/Multicast Service Gateway)等。

其中，消息接收端标识可以是消息接收端的地址，如IPV4地址，IPV6地址等；也可以是其他能够对消息接收端进行区分的信息，如消息接收端在系统中的唯一编号等。消息接收端标识可以是在整个通信系统中都唯一的标识，也可以是在局部范围内有效的标识，甚至可以是在转发数据包的实体中有效的标识；范围越小，其中的网络实体的数量就越少，相应的只需要较少的标识就能够将不同的网络实体区分，因此，在数据包的可用空间不多时，可以优先选用局部有效的标识。

消息发送端发送的数据包可以通过如下流程生成：获取消息接收端的消息接收端标识，在数据包的接收端预置位置填充消息接收端标识，将应用层消息封装成来自消息发送端的数据包。其中，消息发送端可以从任一知道消息接收端标识的网络节点获取消息接收端标识；也可以从预先保存的消息接收端列表中获取该消息接收端标识，消息接收端列表中的消息接收端标识从在先的数据包转发流程中获取的。

步骤102、选择与消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

需要通过传输协议信令通道才能将数据包转发给消息接收端，因而需要根据消息接收端标识选择对应的第二传输协议信令通道；

具体的，由于接收端标识和应用层消息都封装在数据包的固定字段中，因而可以对来自消息发送端的数据包进行解析，解析后可以得到消息接收端标识和应用层消息；而具体封装在数据包的哪个固定字段中可以预先约定，因此，收到消息发送端发送的数据包后，可以直接从预先约定的固定字段中提取消息接收端标识和应用层消息。

在解析得到消息接收端标识后，就可以从预置的传输协议信令通道信息表中查找与消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道，预置的传输协议信令通道信息表保存有消息接收端标识与传输协议信令通道的对应关系，因而解析得到消息接收端标识后，就可以找到对应的传输协议信令通道。

在实际应用中，选择第二传输协议信令通道前需要建立第二传输协议信令通道。

步骤103、通过第二传输协议信令通道向消息接收端发送包括应用层消息的数据包；

向消息接收端发送的数据包是重新封装过的，具体是按照第二传输协议信令通道所采用的传输协议的要求封装，其中，应用层消息封装在用户数据字段中。

在第二传输协议信令通道为第二SCTP偶联时，其具体的发送过程可以为：识别数据包的消息类型，从第二SCTP偶联中选择与消息类型对应的流；将应用层消息封装在新的数据包中，通过从第二SCTP偶联上的流将新的数据包向消息接收端发送；

需要说明的是，本发明实施例中，第一传输协议信令通道和第二传输协议信令通道可以是不同协议的信令传输通道，也可以是相同的信令传输通道，即第一传输协议信令通道和第二传输协议信令通道可以是SCTP偶联，网际协议(IP：Intemet Protocol)信令通道以及传输控制协议(TCP：Transfer ControlProtocol)信令通道的任意两两组合。

根据SCTP的要求，不同类型的消息是通过SCTP偶联上的不同的流传送，因而在选择第二SCTP偶联后，还需要识别出数据包的消息类型，从而选择第二SCTP偶联上该消息类型对应的流。其中，数据包消息类型的具体识别可以根据第一SCTP上传输数据包的流进行确定，也可以根据数据包中的PPI字段的指示来确定；若在数据包中包括流标识，则可以直接根据流标识选择对应的流；确定了第二SCTP偶联上的流后，就可以通过该流将新的数据包发送给消息接收端，该消息接收端与消息接收端标识对应。

从上可知，根据本实施例提供的数据包转发方法，在通信系统中引入HNB后，由于分别建立HNB和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，与HNB通信的网络节点和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，不直接建立HNB和与HNB通信的网络节点之间的传输协议信令通道，从而不会过多的增加与HNB通信的网络节点上的传输协议信令通道数量，从而降低与HNB连接通信的网络节点的信令连接处理负荷；并且由于HNB并没有建立到与HNB通信的网络节点的传输协议信令通道，因而HNB的频繁重启和断电并不会对与HNB通信的网络节点造成冲击。

下面介绍本发明数据包转发方法的实施例二，如图2所示，包括：

步骤201、接收来自消息发送端的数据包，数据包通过预先建立的与消息发送端的第一传输协议信令通道传输，包括消息接收端标识和应用层消息；

步骤202、获取所述消息发送端的消息发送端标识；

消息发送端可以是与消息接收端对应的eUTRAN系统中的HNB、MME、MCE、MBMS GW等。

当消息发送端发送的数据包中包括消息发送端标识时，可以直接解析该数据包并获取消息发送端标识。当消息发送端标识保存在数据包的传输网络层消息时，如保存在如PPI等的保留字段中，或保存在用户数据字段的非应用层消息部分，可以直接从数据包的传输网络层消息中提取；当保存在用户数据字段的应用层消息部分时，可以从应用层消息中提取消息发送端标识。消息发送端标识的保存位置可以与消息接收端标识的保存位置相同，也可以与消息接收端标识的保存位置不同。消息发送端发送的数据包中还可以包括消息发送端标识，则消息发送端在生成该数据包时获取消息发送端标识，并在该数据包的发送端预置位置填充该消息发送端标识。

当消息发送端发送的数据包中没有包括消息发送端标识时，可以通过以下方法获取消息发送端标识：根据第一传输协议信令通道确定消息发送端标识，因为每个偶联对应的两端都是确定的，因此从第一传输协议信令通道接收了来自消息发送端的数据包后，就可以确定消息发送端的消息发送端标识。还可以通过与消息发送端的公共信道获取消息发送端标识，该公共信道是独立于传输协议信令通道的，用于传输一些控制信息或公共信息等，本发明实施例可以对公共信道进行扩展，从而可以通过与消息发送端的公共信道获取消息发送端标识。

当然还可以有其他方式获取消息发送端标识，本发明实施例并不限定获取消息发送端标识的方式。

步骤203、选择与消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

步骤204、通过第二传输协议信令通道将包括应用层消息和消息发送端标识的数据包发送给消息接收端；

本发明实施例中，可以将应用层消息和消息发送端标识放在同一个数据包中发送给消息接收端。在实际应用中，也可以将用户数据和消息发送端标识分别发送给消息接收端，例如，可以通过一个单独的数据包将消息发送端标识发送给消息接收端；在通过公共信道获取发送端标识时，也可以通过与消息接收端的公共信道将消息发送端标识发送给消息接收端；或者，消息发送端也直接通过与消息接收端的公共信道将消息发送端标识发送给消息接收端。

本发明实施例中，将消息发送端标识发送给消息接收端，使消息接收端接收到数据包后可以知道数据包是来自哪个网络实体，从而在需要向消息发送端发送数据包时，可以确定向哪个网络实体发送，进而使转发数据包的实体可以确定向哪个网络实体转发数据包，提高了通信的可靠性。

为了更清楚地说明本发明实施例的应用场景，下面对中间节点以及相关协议栈进行具体说明。

在传输协议信令通道为SCTP偶联时，由于转发数据包的网络节点汇聚了HNB到MME的所有SCTP偶联，在转发数据包的网络节点加入通信网络时，可以称其为SCTP汇聚节点(SAGN：SCTP Aggregation Node)。在eUTRAN的网络架构中增加SAGN后，就可以不直接建立HNB和MME之间的SCTP偶联，而分别建立HNB和SAGN之间的SCTP偶联，SAGN和MME之间的SCTP偶联，使HNB和MME通过SAGN链接。需要说明的是，为了保持与宏基站的一致性，例如第三代合作伙伴计划(3GPP)中的宏基站，SAGN和MME之间SCTP偶联的建立可以由SAGN发起；又由于HNB经常重启和断电，HNB和SAGN之间SCTP偶联的建立可以由HNB发起。在实际应用中，一般是HNB一上线就会建立与SAGN的SCTP偶联；同样，SAGN也会在能够建立到MME的SCTP偶联时就建立到MME的SCTP偶联。

由于在网络架构中增加了SAGN，因而需要对原有的控制面协议栈结构进行改进，一种S1接口控制面协议栈结构如图3所示：HNB和MME的协议栈结构并没有发生改变；在SAGN的SCTP层上引入“上层实体”的概念。该“上层实体”可以具备SCTP控制功能(SCTP Control Function)，其主要目的是为了实施SCTP协议。SCTP层下面是IP层，MME和SAGN以及SAGN和HNB之间的用户数据和信令都是通过IP层进行路由的。本协议栈的最下两层，MME和SAGN以及SAGN和HNB之间L1、L2层是物理层和数据链路层，可以采用任意能承载IP协议的技术，例如：以太网、ATM或者令牌环等。HNB和MME协议栈中的无线接入网络应用协议(RANAP)实体为S1-CP应用部分协议。SCTP层及以下属于传输网络层(TNL：Transport Network Layer)，SCTP控制功能属于无线网层(RNL：Radio Network Layer)。“上层实体”的作用主要包括：

1)实现部分SCTP控制功能，该控制功能的意思就是通过与SCTP之间的原语交互，可以解析SCTP数据包报头里的各个字段，可以提取用户数据；另外也可以完成其他SCTP的管理功能，譬如SCTP偶联的建立关闭，拥塞控制等。

2)该上层实体如果想进一步的对用户数据里填充的应用层协议进行处理，则需要包含应用层协议处理功能，譬如处理S1-AP消息的演进的无线接入网络应用协议(eRANAP)功能实体。无论是发送端标识还是接收端标识都可以封装在应用层消息里。

其中，在控制面协议栈中，对于MME和HNB，在SAGN和MME之间以及SAGN和HNB之间的两段SCTP偶联建立成功后，再在MME和HNB之间直接交互应用层的信息；对于SAGN，在SAGN和HNB之间建立SCTP偶联后，SAGN可以获得用于SCTP转发所必须的信息，比如HNB ID等；在SAGN和MME之间建立SCTP后，SAGN可以得到用于SCTP转发所必须的信息，比如MME ID等。其中，SAGN可以通过SAGN和HNB(MME)之间的管理类的消息获得转发所必须的信息，也可以通过SCTP消息得到转发所必须的信息。

S1-AP消息是初始客户端消息(Initial UE Message)，携带消息发送端标识的Initial UE Message的结构如表1所示：

                   表1

 

字段/组名称IE/GroupName	是否提供Presence	范围Range	字段类型和参考IE type andreference	语义描述Semanticsdescription	重要程度Criticality	分配的重要程度AssignedCriticality
							消息类型(MessageType)	强制使用(M)				YES(重要)	丢弃(reject)
消息发送端标识(eNB/HNBid/address)

本发明实施例也可以对SCTP协议字段进行扩展，目前在SCTP协议的SCTP DATA Chunk中的SCTP DATA Chunk Header的长度是4字节，通过该字段进行扩展，增加“Extended SCTP Data Chunk Header”字段，如图4所示，该字段长度可以根据实际需要进行定义。扩展字段可以携带附加信息(可以包括但不限于：消息发送端的标识或者地址信息，消息接收端的标识或者地址信息)，SAGN可以利用这些信息将数据包路由到正确的消息接收端。

另一种S1接口控制面协议栈结构如图5所示：HNB、SAGN以及MME的协议栈结构都发生改变，在SAGN协议栈的SCTP层之上，以及HNB和MME的SCTP层和S1-AP层的中间增加Router路由层，该协议层可以携带附加信息(可以包括但不限于：消息发送端的标识或者地址信息，消息接收端的标识或者地址信息)，SAGN可以利用这些信息将数据包路由到正确的消息接收端。在功能上，Router层与SCTP层及其下层均属于无线通信网里的TNL层，S1-AP仍属于RNL层。SAGN从消息发送端接收SCTP数据包，从Router路由层消息中解析附加信息，确定正确的消息接收端，然后将数据包重新封装发送到消息接收端。SAGN解析包和封装包的过程对S1-AP部分是透明的，即S1-AP数据包可以透明的从消息发送端发送到消息接收端。

上面描述的是MME与HNB之间为S1接口的情况，在实际应用中，如果LTE HNB与LTE HNB之间，或者LTE HNB与演进网基站(eNB：E-UTRANNodeB)之间存在有多个X2接口连接时，可以与MME与HNB之间存在多个S1连接时一样，在LTE HNB与LTE HNB或者LTE HNB与eNB之间增加一个中间转发节点，以LTE HNB与eNB为例，则不用直接建立LTE HNB与eNB之间的偶联，而是分别建立LTE HNB与中间转发节点的SCTP偶联，中间转发节点与eNB之间的SCTP偶联，从而可以减少eNB上的SCTP偶联数目，从而降低eNB的处理负荷，并且可以减少LTE HNB对eNB的冲突。

由于LTE HNB与eNB之间是X2接口，在增加了中间转发节点后，本发明实施例提供的一种X2协议栈如图6所示：包括物理层(Physical Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、IP层和SCTP层，并且在SCTP层上引入了X2-AP控制功能，用于实现X2-AP处理功能。

一种X2-AP消息是切换请求(HO-REQUEST)消息，在HO-REQUEST消息中携带消息发送端信息如表2所示：

                表2

 

字段/组名称IE/GroupName	是否提供Presence	范围Range	字段类型和参考IE typeandreference	语义描述Semanticsdescription	重要程度Criticality	分配的重要程度AssignedCriticality
							消息类型(MessageType)	强制使用(M)
发送端标识(SourceHNB/eNB ID(Address))
							源基站UE上下文标识(Source eNBUE ContextID)	强制使用(M)

在LTE HNB与eNB之间引入中间转发节点时，LTE HNB与eNB之间的消息传输与HNB与MME之间增加SAGN时的消息传输过程类似，只是由于LTE HNB与eNB之间的接口为X2接口，因而中间数据的传输与处理要符合X2接口的要求，此处不再赘述。

进一步，在演进网中，对于演进的多媒体广播/多播业务(MBMS：Multimedia Broadcast/Multicast Service)，其系统结构如图7所示：MBMS GW通过M3接口与MCE连接，MCE通过M2接口与eNB连接，eNB通过M1接口与MBMS GW连接。其中，eNB也可以是LTE HNB，以下以eNB为例描述。

其中，MCE可以作为一个独立的物理节点存在，也可以位于eNB内，则此时变成M3接口直接和eNB连接。并且M2和M3接口都采用SCTP协议。在MCE与eNB之间可能存在过多M2接口，或者MBMS GW与eNB之间可能存在过多M3接口。以MCE与eNB之间M2接口过多为例，则MCE与eNB之间的SCTP偶联数目也会增加，因此为了减少MCE的处理负荷，并且降低eNB对MCE的冲击，可以在MCE与eNB之间新增加一个中间转发节点，其功能与SAGN类似，相应的在MCE与eNB之间增加中间转发节点后的信息传输过程与HNB与MME之间增加SAGN的信息传输过程类似，此处不再赘述。只是由于是M2接口，因而中间的消息传输及处理过程需要符合M2接口的要求。同样M3接口的情况与M2接口的情况相同。

一种M2-AP消息是会话启动(SESSION START)消息，在SESSIONSTART消息中携带消息发送端信息如表3所示：

          表3

 

字段/组名称IE/Group Name	是否提供Presence	范围Range
			消息类型(Message Type)	强制使用(M)
发送端标识(MCE/MBMSGW ID/address)	强制使用(M)
			MBMS Session Identity	可选(O)

以上对本发明实施例所可以应用的部分场景进行了描述，以下统一以HNB与MME之间以S1接口增加SAGN的情况进行说明；当应用于X2接口、M2接口和M3接口时，处理过程与S1接口的处理过程类似。

参照图8，介绍本发明实施例提的第三实施例，本实施例中以HNB向MME传递消息为例，该流程包括：

步骤701、HNB生成包括MME标识和S1-AP消息的SCTP数据包，通过与SAGN的第一SCTP偶联向SAGN发送该SCTP数据包；

MME标识即为消息接收端标识，可以通过在SCTP数据包中的PPI字段填充选择的MME标识，SAGN通过该PPI字段来确定将该数据包转发到MME。

以IPv6为例的SCTP数据包的结构如图9所示，主要包括IPv6报头(IPv6Header)，SCTP公共报头(SCTP Common Header)和SCTP数据块(SCTP DataChunk)，其中IPv6Header包括源地址(Source Address)和目的地址(DestinationAddress)等信息，源地址和目的地址都占用128比特(bit)；SCTP CommonHeader包括源端口(Source Port)和目的端口(Destination Port)等信息；SCTPData Chunk包括流标识(Stream Id)、流顺序号(Stream Sequence Number)、PPI和User Data等信息；图9描述的是IPv6的情况，对于IPv4或其他协议，仅仅是IP报头或其他协议报头的不一样，SCTP部分与图9所描述的是一致的，本说明书不对其进行赘述。本发明实施例中，S1-AP消息封装在User Data中；HNB标识和/或MME标识可以填充在TNL层，可以填充在PPI字段中，也可以填充在User Data中；也可以填充在RNL层，即可以封装在S1-AP消息中，具体填充在哪个字段可以预先设定，并且HNB标识和MME标识可以填充在不同层的不同字段中。

其中，HNB向SAGN发送SCTP数据包前需要获取SAGN的信息，具体可以通过如下方式获得SAGN的信息：1)如果SAGN的信息是保存在网管系统中的，可以由网管系统中的实体通知给HNB；2)可以由网络中任一知道SAGN的信息的网络节点通知HNB；3)可以在HNB的配置信息中增加SAGN的信息，该配置信息可以更新；在获取了SAGN的信息后，选择对应的第一SCTP偶联，通过第一SCTP偶联上对应的流将SCTP数据包发送给SAGN。

步骤702、SAGN收到SCTP数据包后，由SAGN的SCTP层对数据包进行处理；

步骤703、SCTP层解析SCTP数据包，从该数据包的接收端预置位置中提取MME标识，提取S1-AP消息和流标识；其中流标识与消息类型对应。

其中，SAGN的SCTP层需要从SCTP数据包中提取MME标识，因此SAGN的SCTP层需要具有SCTP数据包的处理功能，如果MME标识封装在S1-AP消息中，则SAGN的SCTP层进一步需要具有S1-AP消息的处理功能；因此，为了减少SAGN的处理负荷，可以选择将MME标识封装在非S1-AP消息中。而SCTP层并不需要提取HNB标识，因此HNB标识可以封装在S1-AP消息中；并且，SAGN的SCTP层需要将HNB标识发送给MME，如果HNB标识没有封装在S1-AP消息中，需要提取HNB标识并重新填充在发往MME的SCTP数据包中；而将HNB标识封装在S1-AP消息中则不需要将HNB标识提取出来，而是直接将S1-AP消息封装就可以将HNB标识发送给MME，可以减少SAGN的SCTP层的处理步骤。因此，实际应用中，可以将消息发送端标识(本实施例中为HNB标识)封装在S1-AP消息中，即RNL层；而将消息接收端标识(本实施例中为MME标识)封装在除S1-AP消息的其他字段中，即TNL层。从而使SAGN的SCTP层不需要解析S1-AP消息就可以获得消息接收端标识，进而把数据包转发给消息接收端。可以理解的是，只要字段的空间足够，消息接收端标识和消息发送端标识可以填充在SCTP数据包的任何字段中。

步骤704、SCTP层将MME标识、解析得到的S1-AP消息和流标识发送给SCTP控制功能层；

其中，SCTP层可以采用原语发送MME标识等信息给SCTP控制功能层，其中原语是用机器指令编写的完成特定功能的程序；

步骤705、SCTP控制功能层根据MME标识选择SAGN和MME之间对应的第二SCTP偶联；

SAGN和MME之间的SCTP偶联建立后，SAGN会保存相关的信息，从而可以通过MME标识确定对应的第二SCTP偶联；

步骤706、SCTP控制功能层根据流标识选择第二SCTP偶联中对应的流；

不同类型的数据包是通过不同的流发送的，因而可以根据流标识将需要转发的数据包与对应的流关联起来；

在实际应用中，也可以直接通过从PPI字段中获得的消息类型指示，根据预配置的消息类型与流标识对应关系，选择对应的流。

步骤707、将S1-AP消息封装到新的SCTP数据包的用户数据字段中；

该新的数据包以消息接收端为目的节点。

步骤708、通过选择的第二SCTP偶联中的流，将新的SCTP数据包发送给MME。

优选的，步骤701中，HNB在选择了MME后，HNB还可以检测MME是否在线，从而确定发送的SCTP数据包能否被MME收到。一般情况下，只有判断MME在线时才会生成并发送SCTP数据包。而如果判断MME不在线，则可以按照预置处理方法对该SCTP数据包进行处理，例如，直接抛弃该SCTP数据包，或等待一段时间后重新检测MME是否在线，当检测到MME在线时，再发送该SCTP数据包；或者，也可以直接发送该SCTP数据包，但在该SCTP数据包中携带检测到MME不在线的标识，由SAGN进行处理；当然也可以采用其他的处理方式，本发明实施例并不限定检测MME不在线的处理方式。

具体的可以通过心跳测试来检测MME是否在线，通过直接向MME发送心跳测试请求消息，如果发送测试消息后一段时间没有收到响应、或发送了一定次数的测试消息都没有收到响应，则可以判断MME没有在线；心跳测试一般是周期性进行，但是也不排除在实际应用中由事件、或者事件触发心跳检测的情况；需要说明的是，HNB与MME之间的心跳测试与SCTP协议规定的心跳测试是不同的，SCTP协议规定的心跳测试是在建立了SCTP偶联的双方之间进行，而此处的心跳测试的双方没有建立SCTP偶联。下面以S1接口一端的节点MME检测对端节点HNB是否在线为例进行说明检测对端节点状态信息的方法，具体流程为：

步骤1、SAGN通过SCTP协议规定的心跳测试监测HNB是否在线；

其中，心跳测试的方法具体为：SAGN周期性地向HNB发送心跳消息来监视HNB的可达性。

步骤2、SAGN可以通过专用消息向MME报告HNB的状态信息，或者，通过修改SCTP协议定义的Heartbeat Request心跳请求消息，将HNB的状态信息填充在该字段中发送给MME，如图10所示，该Heartbeat Request消息中的发送端特定心跳消息信息(Sender-specific Heartbeat Info)字段的长度是可变的。SAGN可以设置发送该消息的预置条件，例如，通过设定定时器，在定时器超时后，向MME发送HNB的状态信息，或者设定周期时间，在该周期时间内，如果HNB不在线的次数超过预置的“未响应次数”的门限值，则向MME上报HNB的状态信息，其中HNB的状态信息可以是不在线的HNB的信息，或者是在线的HNB的信息，或者两种HNB的信息都发送；

其中，专用消息可以是传输层消息或应用层消息，HNB的状态信息包含HNB的状态(在线或者不在线)，还可以包含HNB的地址信息或HNB的标识等。

步骤3、MME解析SAGN发送的专用消息或心跳请求消息，获取不在线的HNB的信息，向SAGN发送响应消息。其中，MME发送响应消息为可选步骤。当SAGN发送心跳请求消息时，MME需要判断心跳请求消息的长度，从而判断该消息中是否包含HNB的信息。

如果HNB要知道MME是否在线，也可以采用与上述两种方法类似的流程，在此不再赘述。

从上可以看出，本实施例中HNB发送给MME的数据包可以通过SAGN转发，从而使HNB不需要与MME直接建立SCTP偶联，减少了MME上SCTP偶联的数量，不会增加MME的处理负荷；进一步，HNB的重启和断电也不会对MME造成冲击。需要说明的是，本实施例虽然描述的是HNB向MME发送SCTP数据包的情况，在实际应用中MME向HNB发送SCTP数据包也可以采用与本实施例相类似的过程，本说明书不对其进行赘述。

参照图11，介绍本发明数据包转发方法的实施例四，描述了SAGN将消息发送端(本实施例中为MME)发送的SCTP数据包转发给消息接收端(本实施例中为HNB)的过程，其中，本实施例描述的是SCTP偶联已经建立好的情况，因而不对SCTP偶联的建立过程进行描述。该方法包括：

步骤901、MME生成包括HNB标识和应用层消息的SCTP数据包，通过与SAGN的第一SCTP偶联发送该SCTP数据包；

HNB标识即为消息接收端标识，当MME需要向HNB发送数据包的时候，首先，将数据包发往SAGN，然后，SAGN将接收到的数据包转发给HNB。由于MME可能和多个HNB相连接，因此，在MME向HNB发送数据包时，需要在SCTP数据包中包含HNB标识。可以通过在SCTP数据包中的接收端预置位置填充选择的HNB标识来标识目的HNB，SAGN通过这个字段来确定将该数据包转发到哪一个HNB；其中，MME获取SAGN的信息的过程与HNB获取SAGN的信息过程类似，此处不再赘述；MME在获取SAGN的信息后，选择对应的第二SCTP偶联，通过第二SCTP偶联上对应的流将SCTP数据包发送给SAGN；MME选择了HNB后，也可以根据心跳测试的结果判断HNB是否在线；

步骤902、SAGN收到SCTP数据包后，交由SCTP层处理；

步骤903、SCTP层解析SCTP数据包，从接收端预置位置提取HNB标识，提取应用层消息和流标识；

步骤904、SCTP层将解析得到的应用层消息和流标识发送给SCTP控制功能层中处理该HNB数据的应用实例；

在SCTP控制功能层中，对应每个HNB和MME都有一个对应的应用实例，每个应用实例与HNB或MME都是一一对应的，因而应用实例收到相应的数据后可以完成SCTP数据包的转发；

步骤905、把需要转发的用户数据包与SAGN和HNB之间的第二SCTP偶联关联起来；

SAGN和MME之间的SCTP偶联建立后，SAGN会保存相关的信息，从而可以通过MME标识确定对应的SCTP偶联；

步骤906、处理该HNB数据的应用实例根据流标识选择第二SCTP偶联中对应的流；

不同类型的数据包是通过不同的流发送的，因而可以根据流标识将需要转发的数据包与对应的流关联起来；

实际应用中，也可以直接通过从PPI中获得的消息类型指示，根据预配置的消息类型与流标识对应关系，选择对应的流。

步骤907、将应用层消息封装到新的SCTP数据包中用户数据字段；

步骤908、通过选择的第二SCTP偶联中的流，将新的SCTP数据包发送到HNB。

从上可以看出，本实施例中MME发送给HNB的数据包可以通过SAGN转发，从而使HNB不需要与MME直接建立SCTP偶联，减少了MME上SCTP偶联的数量，不会增加MME的处理负荷；进一步，HNB的重启和断电也不会对MME造成冲击。需要说明的是，本实施例虽然描述的是MME向HNB发送SCTP数据包的情况，在实际应用中HNB向MME发送SCTP数据包也可以采用与本实施例相类似的过程，本说明书不对其进行赘述。

需要说明的是，上述实施例仅描述了两个通信节点之间只有一个中转节点的情况，在有多个中转节点时的处理过程与只有一个中转节点的处理过程类似，本说明书不对其进行赘述。

如上对本发明实施例提供的数据包转发方法的实施例进行了详细描述，下面开始介绍本发明实施例提供的装置和系统。参照图12，介绍本发明实施例提供的数据包生成装置实施例一，该数据包生成装置包括：

消息接收端选择单元1101，用于获取消息接收端标识；

封装单元1102，用于生成第一数据包，在第一数据包的接收端预置位置填充消息接收端标识，并将应用层消息封装在数据包中。

为了让接收数据包的消息接收端可以知道数据包来自哪个消息发送端，本发明实施例提供的数据包生成装置还可以包括：

消息发送端标识获取单元1103，用于获取消息发送端标识；

封装单元1102，还用于在数据包的发送端预置位置填充消息发送端标识。

由于不同类型的SCTP数据包是与SCTP偶联上的流对应的，因而本数据包生成单元还可以流选择单元1104，用于选择第一SCTP偶联，并在第一SCTP偶联中选择与封装单元生成的数据包的消息类型对应的流；

在实际应用中，该数据包生成装置还可以进一步包括数据包发送单元1105，用于当消息接收端在线时，使用流选择单元1104选择的第一SCTP偶联中的流发送生成的数据包，还用于当消息接收端不在线时，按照预置方法处理生成的数据包，其中，预置的处理方法可以为：直接抛弃该SCTP数据包，或等待一段时间后重新检测MME是否在线。

从上可知，本实施例增加的流选择单元可以为SCTP数据包的发送选择正确的SCTP偶联中的流，从而使SCTP数据包的发送符合SCTP协议的要求。

本发明实施例提供的数据包生成装置还可以包括消息接收端判断单元1106，用于根据心跳测试的结果或者SAGN发送的消息接收端的信息判断所述消息接收端是否在线；如果是，触发数据包发送单元1105发送数据包；如果否，按照预置处理方法处理数据包。

在消息接收端判断单元1106判断消息接收端在线后再发送数据包，可以确保消息接收端能够接收到数据包，从而提高通信的准确性。

本发明实施例提供的数据包生成装置可以是eUTRAN中的MME、HNB、MCE、eNB、MCE和MBMS GW等。

本发明实施例提供的数据包生成装置使HNB通过和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道发送数据包，而不直接建立HNB和与HNB通信的网络节点之间的传输协议信令通道，从而不会过多的增加与HNB通信的网络节点上的传输协议信令通道数量，降低与HNB连接通信的网络节点的信令连接处理负荷，并且HNB的频繁重启和断电并不会对与HNB通信的网络节点造成冲击。

与数据包转发方法对应，本发明实施例提供了数据包转发装置，如图13所示，包括：

数据包接收单元1201，用于接收来自消息发送端的数据包，所述数据包通过预先建立的与所述消息发送端的第一传输协议信令通道传输，包括消息接收端标识和应用层消息；

通道选择单元1202，用于选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

通道选择单元1202进一步包括：解析单元12021，用于解析来自消息接收端的数据包，得到消息接收端标识和所述应用层消息；

选择单元12022，用于从预置的传输协议信令通道信息表中查找与消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

数据包发送单元1203，用于通过第二传输协议信令通道将包括应用层消息的数据包向消息接收端发送；

本发明实施例提供的数据包转发装置还可以包括：

消息发送端标识获取单元1204，用于获取消息发送端标识；

数据包发送单元1203，还用于通过第二传输协议信令通道将包括应用层消息和消息发送端标识的数据包发送给消息接收端。

本发明实施例提供的数据包转发装置还可以包括：

节点状态信息获取单元1205，用于获取消息接收端的状态信息，当满足预置条件时，通知数据包发送单元1203向消息发送端发送消息接收端的状态信息；

数据包发送单元1203，还用于向消息发送端发送上述消息接收端的状态信息。

其中，预置条件以及状态信息的内容同方法实施例中的设置，在此不再赘述。

从上可知，使用数据包转发装置的本实施例，在通信系统中引入HNB后，由于分别建立HNB和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，与HNB通信的网络节点和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，不直接建立HNB和与HNB通信的网络节点之间的传输协议信令通道，从而不会过多的增加与HNB通信的网络节点上的传输协议信令通道数量，从而降低与HNB连接通信的网络节点的信令连接处理负荷；并且由于HNB并没有建立到与HNB通信的网络节点的传输协议信令通道，因而HNB的频繁重启和断电并不会对与HNB通信的网络节点造成冲击。其中，本发明实施例提供的数据包转发装置可以为SAGN。可以理解的是，本发明实施例提供的数据包转发装置可以作为一个单独的网络节点；也可以集成在现有的网络节点中，作为现有网络节点的一个功能模块。本发明实施例提供的数据包转发装置的位置并不会影响本发明实施例的实现，因而本发明实施例不对数据包转发装置的具体位置进行限定。

本发明实施例还提供了通信系统，如图14所示，包括：

数据包发送装置1301，用于获取消息接收端标识；生成数据包，在所述数据包的接收端预置位置填充所述消息接收端标识，将应用层消息封装在所述数据包中，还用于向数据包转发单元1302发送生成的数据包。

数据包转发装置1302，用于接收来自数据包发送装置1301的数据包，所述数据包通过预先建立的与所述数据包发送装置1301的第一传输协议信令通道传输，包括消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道将包括所述应用层消息的数据包向消息接收端发送。

该数据包转发装置可以是HNB与MME之间的SAGN，也可以是eNB与HNB之间的中间转发节点，MCE与eNB之间的中间转发节点，MBMS GW与eNB之间的中间转发节点等。

从通信系统的本实施例可以看出，由于可以分别建立HNB和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，与HNB通信的网络节点和转发数据包的网络节点之间的传输协议信令通道，不直接建立HNB和与HNB通信的网络节点之间的传输协议信令通道，从而不会过多的增加与HNB通信的网络节点上的传输协议信令通道数量，从而降低与HNB连接通信的网络节点的信令连接处理负荷；并且由于HNB并没有建立到与HNB通信的网络节点的传输协议信令通道，因而HNB的频繁重启和断电并不会对与HNB通信的网络节点造成冲击。

其中，数据包转发装置1302还可以用于获取消息发送端的消息发送端标识，通过第二SCTP偶联将消息发送端标识发送给消息接收端。

在实际应用中，所述的通信系统可以进一步包括用于接收新数据包的数据包接收装置。

可以理解的是，本发明实施例主要采用HNB与MME之间的数据包传输说明，在其他场景中，如eNB与HNB，MCE与HNB等的数据包传输过程与HNB与MME之间的数据包传输过程类似。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

接收来自消息发送端的数据包，所述数据包通过预先建立的与所述消息发送端的第一传输协议信令通道传输，包括消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道将包括所述应用层消息的数据包向消息接收端发送。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的数据包转发方法及装置、数据包生成装置和通信系统进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。

Claims (23)

1、一种数据包转发方法，其特征在于，所述方法包括：

接收消息发送端通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包含消息接收端标识和应用层消息；

选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送第二数据包，所述第二数据包包含所述应用层消息。

2、如权利要求1所述的数据包转发方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

获取消息发送端标识；

将所述消息发送端标识发送给所述消息接收端。

3、如权利要求2所述的数据包转发方法，其特征在于，

所述消息发送端标识封装在所述第一数据包的应用层消息中。

4、如权利要求2所述的数据包转发方法，其特征在于，所述将所述消息发送端标识发送给所述消息接收端具体为：

通过所述第二传输协议信令通道将所述消息发送端标识发送给所述消息接收端。

5、如权利要求4所述的数据包转发方法，其特征在于，

所述消息发送端标识封装在所述第一数据包的传输网络层消息中；

或者，

所述消息发送端标识封装所述第一数据包的路由层消息中。

6、如权利要求4所述的数据包转发方法，其特征在于，所述获取消息发送端标识具体为：

根据所述第一传输协议信令通道，或所述消息发送端的公共信道获取所述发送端标识。

7、如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的数据包转发方法，其特征在于，所述选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道具体为：

解析所述第一数据包，从所述第一数据包的接收端预置位置获取所述消息接收端标识；

从预置的传输协议信令通道信息表中获取与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道。

8、如权利要求7所述的数据包转发方法，其特征在于，所述第一数据包的接收端预置位置是传输网络层消息、传输网络层的流控制传输协议数据块报头、路由层消息、用户数据、用户数据中的应用层消息中的任意一个。

9、如权利要求1所述的数据包转发方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

获取所述消息接收端的状态信息；

向所述消息发送端发送所述消息接收端的状态信息。

10、如权利要求9所述的数据包转发方法，其特征在于，所述向所述消息发送端发送所述消息接收端的状态信息具体为：

设定周期时间；

如果周期时间内，所述接收端不在线的次数超过门限值，向所述消息发送端发送所述消息接收端的状态信息。

11、如权利要求9所述的数据包转发方法，其特征在于，所述向所述消息发送端发送所述消息接收端的状态信息具体为：

设定定时器；

如果定时器超时，向所述消息发送端发送所述消息接收端的状态信息。

12、如权利要求10或11所述的数据包转发方法，其特征在于，所述发送所述消息接收端的状态信息具体为：

向所述消息接收端发送专用消息，所述专用消息包含所述消息接收端的状态信息；

或者，向所述消息接收端发送心跳测试请求消息，所述心跳测试请求消息包含所述消息接收端的状态信息。

13、如权利要求1所述的数据包转发方法，其特征在于：

所述应用层消息为S1接口的应用层消息、M2接口的应用层消息，M3接口的应用层消息、X2接口的应用层消息中的任意一种。

14、如权利要求1所述的数据包转发方法，其特征在于，所述第一传输协议信令通道为流控制传输协议偶联、网际协议信令通道或传输控制协议信令通道中任意一个；

所述第二传输协议信令通道为流控制传输协议偶联、网际协议信令通道或和传输控制协议信令通道中任意一个。

15、一种数据包生成装置，其特征在于，包括：

消息接收端选择单元，用于获取消息接收端标识；

封装单元，用于生成第一数据包，在所述第一数据包的接收端预置位置填充所述消息接收端选择单元获取的消息接收端标识，并将应用层消息封装在所述第一数据包中。

16、如权利要求15所述的数据包生成装置，其特征在于，还包括：

消息发送端标识获取单元，用于获取消息发送端标识；

所述封装单元还用于在所述第一数据包的发送端预置位置填充所述消息发送端标识获取单元获取的消息发送端标识。

17、如权利要求15或16所述的数据包生成装置，其特征在于，还包括：

流选择单元，用于选择第一SCTP偶联，并在第一SCTP偶联中选择与所述第一数据包的消息类型对应的流；

数据包发送单元，用于当所述消息接收端在线时，通过所述流选择单元选择的所述流发送所述第一数据包，当所述消息接收端不在线时，按照预置方法处理所述第一数据包。

18、一种装置，其特征在于，所述装置包括：

数据包接收单元，用于接收消息发送端通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包含消息接收端标识和应用层消息；

通道选择单元，用于选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；

数据包发送单元，用于通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送第二数据包，所述第二数据包包含所述数据包接收单元接收的所述数据包中的应用层消息。

19、如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

消息发送端标识获取单元，用于获取消息发送端标识；

所述数据包发送单元，还用于通过所述第二传输协议信令通道向所述消息接收端发送所述消息发送端标识获取单元获取的消息发送端标识。

20、如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，所述通道选择单元包括：

解析单元，用于解析所述第一数据包，获取所述消息接收端标识；

选择单元，用于从预置的传输协议信令通道信息表中查找与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道。

21、如权利要求18或19所述的数据包转发装置，其特征在于，所述装置还包括节点状态信息获取单元，用于获取消息接收端的状态信息，当满足预置条件时，向所述数据包发送单元发送通知消息；

所述数据包发送单元，还用于根据所述节点状态信息获取单元发送的通知消息，向所述消息发送端发送所述状态信息。

22、一种通信系统，其特征在于，包括：

数据包发送装置，用于获取消息接收端标识；生成第一数据包，在所述第一数据包的接收端预置位置填充所述消息接收端标识，将应用层消息封装在所述第一数据包中，还用于向数据包转发单元发送所述第一数据包；

数据包转发装置，用于接收来自所述数据包发送装置通过第一传输协议信令通道发送的第一数据包，所述第一数据包包括消息接收端标识和应用层消息；选择与所述消息接收端标识对应的第二传输协议信令通道；通过所述第二传输协议信令通道向消息接收端发送包括所述应用层消息的第二数据包。

23、如权利要求22所述的通信系统，其特征在于，所述数据包转发装置还用于获取所述数据包发送装置的标识，通过所述第二传输协议信令通道向所述消息接收端发送所述数据包发送装置的标识。

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