CN101399742B

CN101399742B - 数据业务网络系统及数据业务的处理方法

Info

Publication number: CN101399742B
Application number: CN2007101753198A
Authority: CN
Inventors: 段晓东; 张娟; 孙少陵; 刘鸿; 张焱; 唐本亭; 魏冰
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: CN101399742A

Abstract

本发明提供了一种数据业务网络系统及访问方法，包括：多个用户域，每个用户域中设置有接入网关、业务网关；分流设备，用于给业务请求数据包加上虚拟局域网标识；第一边界路由器，与所述分流设备连接，并通过多个虚拟专用网与多个第二边界路由器连接，用于根据所述虚拟局域网标识选择虚拟专用网，并通过选择的虚拟专用网将所述业务请求数据包发送给第二边界路由器；所述第二边界路由器，与所述业务网关连接，用于将所述业务请求数据包发送给所述业务网关。本发明通过在接入网关和用户侧边界路由器间设置分流设备，为来自同一用户域的数据包打上不同的虚拟局域网标识，从而将用户域进一步划分，使得可以为同一用户域配置多套业务网关。

Description

数据业务网络系统及数据业务的处理方法

技术领域

本发明涉及一种网络系统及数据业务的访问方法，尤其是一种处理网内数据业务和网外数据业务的网络系统及数据业务的访问方法，属于通信技术领域。

背景技术

在科技飞速发展的今天，网络技术也发生着日新月异的变化。如今，网络为用户提供了各种各样、丰富多彩的数据业务，用户可以随时随地接入网络，查询所需信息。然而，随着网络技术的不断发展，用户希望通过更加丰富多彩的形式从网络上获得更多的资源，访问更多的业务。

现有被广泛应用的组网方案如下，为保证方案描述简单明了，以用户访问无线应用协议(Wireless Application Protocol，以下简称WAP)业务为例，进行说明。现有组网方案如图1所示，各应用服务器(Application Server，以下简称AS)位于公网上，而用户被划分到多个WAP域内，使用私有地址。用户设备(User Equipment，以下简称UE)发送的业务请求数据包必须经过通用路由封装(Generic Routing Encapsulation，以下简称GRE)隧道的封装和解封装，经防火墙送到WAP网关，由WAP网关进行协议转换和插入用户标识等操作，再经网络地址转换(Network Address Translation，以下简称NAT)后，才能访问公网上的应用服务器。

网络地址转换是指在一个网络内部，可以根据需要随意自定义IP地址，而不需要经过申请。在一个网络内部，各网元设备通过内部的IP地址进行通讯；而当内部的网元需要与外部internet网络进行通讯时，具有NAT功能的设备负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址(即经过申请的IP地址)进行通信。因此可以将目前常见的数据业务可分为封闭型及非封闭型。用户访问封闭型数据业务时，只需访问指定运营商网络内的应用服务器即可；当用户访问非封闭型数据业务时，要经过指定运营商侧的网络，进而访问其他运营商网络上应用服务器。将用户的业务请求所经过的指定运营商侧的网络称为内网；而将其他运营商侧的网络称为公网。与此同时，将封闭型数据业务称为网内业务；而将非封闭型数据业务称为网外业务。因此当用户访问网内业务时，UE只需与网络内部网元相通信即可，数据流无须经过NAT设备；而当用户访问网外业务时，UE需要与公网上的网元进行通信，数据流需要经过NAT设备进行地址转换，才能建立起UE与公网上网元的连接。

上述方案有以下缺点：

WAP网关难以扩容问题：网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Supporting Node，以下简称GGSN)处理能力远远大于WAP网关。目前GGSN同时在线人数一般几十万/秒，最大可以达到上百万；而WAP网关同时在线人数最大为8万/秒。GGSN与WAP网关处理能力相差悬殊，随着业务的不断开展，WAP网关也势必成为网络的性能瓶颈。另外，由于WAP网关必须都使用私网地址10.0.0.172，使得WAP网关必须与GGSN相互对应地设置，这显然不利于将来WAP网关的扩容，即为一套GGSN设备配置多套WAP网关。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据业务网络系统及数据业务的访问方法，以解决WAP网关难以扩容问题，实现网络负载均衡。

为实现上述目的，本发明提供了一种数据业务网络组织系统，包括：多个用户域，每个用户域中设置有接入网关(Access Gateway，以下简称AG)、业务网关(Service Gateway，以下简称SG)；

分流设备，与所述接入网关连接，用于给业务请求数据包加上不同于其它用户域的虚拟局域网标识；

第一边界路由器(Provider Edge，以下简称PE)，与所述分流设备连接，并通过多个虚拟专用网(Virtual Private Network，以下简称VPN)与多个第二边界路由器连接，用于根据所述虚拟局域网标识(Virtual Local Area Network Identity，以下简称VLAN ID)选择虚拟专用网，并通过选择的虚拟专用网将所述业务请求数据包发送给第二边界路由器；

所述第二边界路由器，与多个用户域共用的业务网关连接，用于将所述业务请求数据包发送给所述业务网关。

所述SG可以为网外业务网关(Public Service Gateway，以下简称PSG)和/或网内业务网关(Self-owned Service Gateway，以下简称SSG)。

本发明还提供了一种数据业务的访问方法，其特征在于，包括：各用户域接入网关把接收到的业务请求数据包发送至分流设备，分流设备在该业务请求数据包中加入不同于其它用户域的虚拟局域网标识后，再将该业务请求数据包发送至第一边界路由器，第一边界路由器再根据该虚拟局域网标识选择相应的虚拟专用网，并通过该虚拟专用网将业务请求数据包发送至第二界路由器，所述第二边界路由器，将所述业务请求数据包发送给多个用户域共用的业务网关。

本发明利用分流设备给不同用户域打上不同的VLAN ID，从而将用户域进一步划分，使得为同一PSG可以处理多个用户域的数据业务，避免了现有组网方案中AG与PSG能力相差悬殊，而又难以对PSG进行扩容的问题。另外，本发明通过用PE代替GRE规避了GRE封装效率和带宽限制的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有组网方案的示意图；

图2为本发明数据业务网络系统实施例的结构示意图；

图3为本发明的数据业务的访问方法的实施例一的流程图；

图4为本发明的数据业务的访问方法的实施例二的流程图。

具体实施方式

参见图2，其为本发明的数据业务网络系统的实施例的结构示意图，该系统包括：多个用户域，每个用户域中设置有接入网关1，业务网关(可以包括网外业务网关5和网内业务网关6)；

分流设备2，与所述接入网关连接，用于给业务请求数据包加上虚拟局域网标识；

第一边界路由器(用户侧PE)3，与所述分流设备连接，并通过多个虚拟专用网与多个第二边界路由器连接，用于根据所述虚拟局域网标识选择虚拟专用网，并通过选择的虚拟专用网将所述业务请求数据包发送给第二边界路由器；

所述第二边界路由器(业务网关侧PE)4，与所述业务网关连接，用于将所述业务请求数据包发送给所述业务网关。

在上述系统中，为了将用户数据传送到承载业务应用的网络，如传输控制协议/因特网协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol，以下简称TCP/IP)网络、X.25分组交换网络等，实现接入网络与承载业务应用网络之间的互通，设置有与外部UE接入网络连接的AG，AG可以是GGSN、接入控制器(Access Controller，以下简称AC)、非对称数字用户环路(Asymmetrical Digital Subscriber Line，以下简称ADSL)、数字用户环路接入复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，以下简称DSLAM)、宽带远程接入服务器(Broadband Remote Access Server，以下简称BRAS)等等。

为了完成用户访问业务时的具体业务功能，还设置有SG，按服务的对象分为网外业务网关(Public Service Gateway，以下简称PSG)和网内业务网关(Self-owned Service Gateway，以下简称SSG)。其中，PSG用于为用户提供访问网外业务的能力，主要完成用户访问网外业务时的具体业务功能，为与之对应的用户域中的用户提供访问数据业务的能力。比如协议转换、插入用户身份标识等功能，PSG可以是WAP网关、MMSC等设备。SSG用于为用户提供访问网内业务(即运营商提供的数据业务)的能力，主要完成用户访问网内业务时的具体业务功能，比如查询用户身份标识等功能，同时为不同用户域中的用户提供访问数据业务的能力。SSG可以是流媒体服务器及综合即时通信(Integrated Instant Communication，以下简称IIC)服务器等设备。SSG还设置有公网接口，用于业务提供商/内容提供商(Service Provider/Content Provider，以下简称SP/CP)服务器上传业务数据。本优选实施例通过从SG中划分出SSG，在保证现有业务正常运行的情况下，为将来的多形式数据业务，比如流媒体、IIC业务及WAP等业务提供了一种更好的解决方案。

另外，为了方便对设备进行管理，还可以设置有域(Domain)，各个域可通过INTERNET或IP承载网进行互联，按功能不同可分为：用户域(User Domain)，例如可按行政区域对用户进行划分，用户域内可以包括UE、AG等设备；SSG域，主要包括SSG设备，为用户提供网内数据业务。为每个域分配地址，如在IPv4背景下，用户域A内UE设备分配地址为“10.1.X.X”，用户域B内UE设备分配地址为“10.2.X.X”，SSG域内设备分配地址为“10.100.X.X”。

在本发明实施例的系统中，网内业务网关可以供不同用户域中的用户进行访问，而无需将网内业务网关按照各个用户域进行部署，解决了多个用户域共存的网络中，各用户域无法共用网内业务网关的问题。

为了使不同的用户域的数据包进入不同的VPN路由，还在AG和用户侧PE间设置分流设备，用于为每个用户域的数据包打上与该用户域对应的VLAN ID，使得同一PSG可以处理多个用户域的数据业务，解决了AG与SG处理能力悬殊及SG难以扩容的问题。在实际应用中，所述分流设备可以为交换机或路由器等网络设备。

为了对用户数据流进行汇聚及分类等操作，还设置有与用户域连接的用户侧PE和与SG连接的业务网关侧PE，用户侧PE和业务网关侧PE通过VPN互相连接。VPN与用户地址为同一编制体系，如互联网协议第4版(Internet Protocol version 4，以下简称IPv4)或互联网协议第6版(Internet Protocol version 6，以下简称IPv6)等。其中，用户侧PE接收到分流设备发送的数据包后，根据数据包的不同VLAN ID选择不同的VPN路由将数据包发送给业务网关侧PE。

实际应用中，在因特网中还设置第三方SP/CP服务器AS(图中未示出)，通过因特网与SG连接，用于给用户提供应用服务和向SSG上载业务数据。通常在SG和AS之间还设置有NAT设备，如防火墙等，连接SG和因特网(图中未示出)。为了解决NAT性能瓶颈问题，可以为每个SG设置一套NAT设备。

在本发明所提供的数据业务网络组织系统数据处理方法的优选实施例一中，用户访问网外业务应用服务器的过程如图3所示，包括：

步骤A1、AG接收到UE发送的访问网外业务应用服务器的业务请求数据包。AG设备发现该业务请求为对网外业务的访问，AG设备对该数据包进行封装，并经过隧道送至分流设备。

步骤A2、分流设备根据数据包的源地址和目标地址，给数据包加上VLAN ID后再通过专线或隧道封装等方式送至与该用户域对应的用户侧PE。

步骤A3、用户侧PE根据VLAN ID选择VPN路由，并通过此路由将数据包送至PSG侧PE。

步骤A4、PSG侧PE根据数据包中的目标地址将该数据包转发给相应的PSG。

步骤A5、PSG进行协议转换及插入用户标识等操作后，将数据包经INTERNET送至与该用户请求访问的AS。至此，UE与AS建立起了连接。

步骤A6、AS收到业务请求数据包后，根据数据包中的用户信息，完成对用户身份，及订购关系等的查询，判断用户是否有访问本业务的权限并生成响应数据包。若用户具有访问本业务的权限，则响应数据包中包含网外业务数据；若用户不具有访问本业务的权限，则响应数据包中包含拒绝消息。AS将响应数据包经INTERNET送至PSG。PSG进行协议转换等操作，把响应数据包发送至业务网关侧PE，再经过VPN路由及分流设备送至AG。AG设备将AS返回的响应数据包发送到UE。

在本发明所提供的数据业务网络组织系统数据处理方法的优选实施例二中，用户访问网内业务平台的过程如图4所示，包括：

步骤B1、AG接收到UE发送的访问网内业务平台的业务请求数据包。AG设备发现该业务请求为对网内业务的访问，AG设备对该数据包进行封装，并经过隧道送至分流设备。

步骤B2、分流设备根据数据包的源地址和目标地址，给数据包加上VLAN ID后再通过专线或隧道封装等方式将该数据包送至与该用户域对应的用户侧PE。

步骤B3、用户侧PE根据VLAN ID选择VPN路由，并通过此路由将数据包送至SSG侧PE。

步骤B4、SSG侧PE根据数据包中的目标地址将数据包转发至用户请求访问的SSG。至此，UE与SSG建立起了连接。

步骤B5、SSG收到业务请求数据包，根据数据包中的用户信息，可选地根据用户IP地址完成对用户身份、订购关系等的查询，判断用户是否有访问本业务的权限并生成响应数据包，若用户具有访问本业务的权限，则响应数据包中包含网内业务数据；若用户不具有访问本业务的权限，则响应数据包中包含拒绝消息。SSG将响应数据包发送至业务网关侧PE，再经VPN路由及分流设备送至AG。AG设备将AS返回的响应数据包发送到UE。

同时，SSG还可以通过设置的公网接口接收到SP/CP服务器上传的业务数据并将该业务数据存储在本地。

另外，在本发明所提供的数据业务访问方法的实施例一和实施例二中，可能由于实际情况中有些PSG(如WAP网关)地址被设为定值，为防止网络出现异常，必须控制PSG与SSG域之间不互通路由信息，因此必须对路由信息的分发做如下控制：

各SG之间不互通路由信息，即：控制各PSG之间不互通路由信息，各PSG与SSG域中的设备不互通路由信息。即：与用户域A对应的PSG的路由信息，不宣告给与用户域B对应的PSG；与用户域B对应的PSG的路由信息，不宣告给与用户域A对应的PSG。与此同时，各PSG的路由信息，不宣告给SSG域；SSG域中设备的路由信息，不宣告给各PSG。

对各用户域中用户及各SG的之间路由信息的互通作如下控制：控制SSG域与各用户域互通路由信息；各PSG仅与其对应的用户域互通路由信息。实现各用户域分别与其对应的PSG进行通信，与此同时还能与SSG域中设备进行通信。

在实际应用中，所述控制路由信息的分发有多种实现方式，本领域的技术人员能够基于本发明和现有技术实现所述控制路由信息的分发。可选地，在本发明所提供的数据业务网络组织系统数据处理方法的优选实施例一和优选实施例二中，还包括：利用多协议标记交换(Multi-Protocol Label Switching，以下简称MPLS)VPN中的路由目标(Route Target，以下简称RT)属性对各PE节点间路由信息的分发进行控制。

最后所应说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照优选实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种数据业务网络系统，包括：多个用户域，每个用户域中设置有接入网关，其特征在于，所述数据业务网络系统还包括第二边界路由器、业务网关，每个用户域中还包括分流设备、第一边界路由器；其中，

所述分流设备，与所述接入网关连接，用于给业务请求数据包加上不同于其它用户域的虚拟局域网标识；

所述第一边界路由器，与所述分流设备连接，并通过多个虚拟专用网与多个所述第二边界路由器连接，用于根据所述虚拟局域网标识选择虚拟专用网，并通过选择的虚拟专用网将所述业务请求数据包发送给所述第二边界路由器；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述业务网关为网外业务网关和/或网内业务网关。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述网内业务网关设有与业务提供商/内容提供商服务器连接的、用于网内业务数据上传的接口。

4.一种数据业务的访问方法，其特征在于，包括：各用户域的接入网关把接收到的业务请求数据包发送至分流设备，分流设备在该业务请求数据包中加入不同于其它用户域的虚拟局域网标识后，再将该业务请求数据包发送至第一边界路由器，第一边界路由器再根据该虚拟局域网标识选择相应的虚拟专用网，并通过该虚拟专用网将业务请求数据包发送至第二边界路由器，所述第二边界路由器，将所述业务请求数据包发送给多个用户域共用的业务网关。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述业务网关为网外业务网关，所述网外业务网关接收到第二边界路由器发送的业务请求数据包后，将该业务请求数据包发送至应用服务器；所述应用服务器收到所述数据包后，判断用户终端是否有访问本业务的权限，若用户终端具有访问本业务的权限，则所述应用服务器向用户终端发送网外业务数据；若用户终端不具有访问本业务的权限，则向用户终端返回拒绝消息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述业务网关为网内业务网关，所述网内业务网关收到所述数据包后，判断所述用户终端是否有访问本业务的权限，若用户具有访问本业务的权限，则网内业务网关向用户终端发送网内业务数据；若用户不具有访问本业务的权限，则向用户终端发送拒绝消息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网内业务网关接收到业务提供商/内容提供商服务器发送的网内业务数据后，将该网内业务数据存储在本地。

8.根据权利要求4述的方法，其特征在于，还包括：所述第一边界路由器选择相应的虚拟专用网时，还利用所述虚拟专用网中的路由目标属性对路由信息的分发进行控制。