CN101932036A - 终端接入WiMAX过程中获取IP地址的方法及系统 - Google Patents

Abstract

终端在接入WiMAX过程中获取IP地址的系统，包括基站、终端和动态主机配置协议DHCP服务器；而终端在接入WiMAX过程中获取IP地址的方法，包括：在终端获取IP地址的过程中，基站为该终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；终端在该分配的单播带宽上向网络侧发送DHCP上行报文。采用本发明后，可以保证在接入过程中DHCP流程的成功率，提高了IP获取的成功率，并有效缩短了DHCP流程在BS侧的延时，也解决了DHCP报文与其他IP数据包混淆在一起，共同竞争上行和下行带宽的问题。

Description

终端接入WiMAX过程中获取IP地址的方法及系统

技术领域

本发明涉及第四代移动通信系统中基于IP的无线通讯网络领域，尤其涉及一种终端接入WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)过程中获取IP地址的方法及系统。

背景技术

现代无线通讯领域逐步由承载语音的网络向同时承载语音和数据的网络演进，由小容量带宽的无线网络逐渐向大容量带宽的无线网络演进，同时也向基于IP的无线通信网络演进。在基于IP的宽带无线通信网络上，除了可以传输语音数据外，还可以传输大量的媒体流数据。

WiMAX是一项基于IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会)802.16标准的宽带无线接入技术。为了提高频谱资源利用率以适应各类宽带多媒体应用，该技术采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)、AAS(Adaptive Antenna System，自适应天线系统)、MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put，多输入多输出)等先进技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS(Quality of Service，服务质量)保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。随着技术标准的发展，WiMAX将逐步实现宽带业务的移动化，而3G(3rd Generation，第三代移动通信技术)则将实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度将会越来越高。

如图1所示，在WiMAX无线网络中，整个系统的架构主要由以下3部分组成：终端、无线接入网络和核心网，其中，无线接入网络中包括基站及接入网关，核心网中包括AAA(Authentication Authorization Accounting，鉴权授权计费)服务器及DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)服务器。终端接入WiMAX网络的过程共包括5个部分：Ranging(测距)、基本能力协商、鉴权、登记和获取IP地址。Ranging过程主要是进行时偏、频偏以及功率的调整，以达到上行同步，同时也是分配基本管理CID(Character identifier，字符识别码)与主管理CID的过程。基本能力协商过程主要是进行物理层基本能力以及安全能力的协商，在终端和基站的能力之间达到一个共识。鉴权过程主要包括基站对终端进行设备鉴权和用户鉴权，当然终端也可以对基站进行鉴权，这依赖于所采用的鉴权方法，同时也是在终端和基站两边生成安全信息的一个过程。登记过程是在鉴权成功之后，进行MAC(Media Access Control，媒体访问控制)层(包括CS(Convergence Sublayer，汇聚子层)子层)能力的协商，使用终端和基站共同支持的能力。保证用户接入成功的最后一步就是获取用户的IP地址，终端作为DHCP协议的客户端，发起DHCP的流程，通过基站和接入网关向核心网中的DHCP服务器请求IP地址的租用。在获取到IP地址后，终端可以访问网络上的资源，进行浏览网页、多媒体以及语音通信等。如果终端获取不到IP地址，那么它就无法访问网络上提供的任何资源，运营商和其他的服务提供商也无法向该终端提供任何形式的服务。

目前存在的问题是一个基站下存在多个服务的终端，当一个终端在进行接入时，其它终端可能在浏览多媒体、看网页等数据通信，这些数据都是IP数据包。DHCP报文也封装在UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)报文中，也属于IP数据包。这就存在DHCP报文与其它IP数据包共同竞争空口带宽的问题。由于空口的无线资源带宽是有限的，在不同的调制编码方式下，每帧能够调度出去的最大数据量不同，但是总是有限的。不同终端可能拥有不同的QoS保证，不同的业务流也可能拥有不同的QoS保证，也就是说，某些优先级高的连接上发送的数据可能被优先调度，而优先级低的连接上发送的数据可能很晚被调度或由于拥塞而被丢弃。DHCP报文很可能就出现优先级低的连接上，从而导致终端接入时间增加甚至接入失败。

DHCP协议是一种通过动态分配IP以提高IP地址利用率的协议。DHCP获取IP地址的流程基本上由两种流程组成：一种是完整的DHCP流程，在IP地址第一次分配，或请求重新分配新的IP地址时使用，如图2所示，包括如下步骤：

201、DHCP客户端向网络发出一个DHCP DISCOVER(DHCP发现)封包；

202、当DHCP服务器监听到DHCP客户端发出的DHCP DISCOVER广播后，它会从那些还没有租出的地址范围中，选择最前面的空置IP，连同其它TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)/IP设定，响应给客户端一个DHCP OFFER(DHCP提供)封包；

203、DHCP客户端可能会收到网络上多台DHCP服务器的响应，其挑选其中一个DHCP OFFER(通常是最先抵达的那个)，并且会向网络发送一个DHCP REQUEST(DHCP请求)广播封包，其中包含提供租约的DHCP服务器的IP地址，以告诉所有DHCP服务器它将指定接受哪一台DHCP服务器提供的IP地址；

204、当提供DHCP客户端所接受的IP地址的DHCP服务器接收到客户端发来的DHCP REQUEST之后，会向客户端发出一个DHCP ACK(DHCP确认)响应，其中包含租期和客户可能请求的其它所有配置信息，以确认IP租约的正式生效。

另外一种是在续订IP地址时使用，请求重用DHCP服务器之前为其分配过的IP地址，在这种情况下，只需执行步骤203和204即可。

在基于IP构架的无线网络中，DHCP报文是媒体流数据，其与在业务流上承载的其它数据拥有相同的调度优先级，也就是说在下行，基站将数据调度到空口并不会优先调度DHCP报文，这就存在下行DHCP报文(如DHCP OFFER、DHCP ACK等)可能被基站下行调度器丢弃或延迟一段时间再调度到空口的问题。同时在上行，终端存在没有带宽或暂时申请不到带宽发送上行DHCP报文(如DHCP DISCOVER、DHCP REQUEST)的可能。上述这些问题都会导致终端获取IP地址失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种终端接入WiMAX网络过程中获取IP地址的方法及系统，以克服现有技术中经常出现的获取IP地址失败的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的方法，包括：

在所述终端获取IP地址的过程中，基站为终端要发送的动态主机配置协议DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；所述终端在该分配的单播带宽上向网络侧发送所述DHCP上行报文。

进一步地，上述方法可具体包括以下步骤：

在基站与终端间初始业务流建立成功之后，所述基站主动为所述终端分配用于发送DHCP发现报文的单播带宽；

所述终端在分配的单播带宽区域上发送上行所述DHCP发现报文；

所述DHCP服务器在收到所述DHCP发现报文后，回复DHCP提供报文，其中携带为所述终端分配的IP地址；

所述基站收到所述DHCP提供报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述基站在将所述DHCP提供报文发送给所述终端后，为该终端分配发送DHCP请求报文所需要的单播带宽；

所述终端在收到所述DHCP提供报文后，在所述基站分配的单播带宽区域上发送所述DHCP请求报文；

所述DHCP服务器在接收到所述DHCP请求报文后回复DHCP确认响应报文；

所述基站接收到所述DHCP确认响应报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端收到所述DHCP确认响应报文，获取IP地址成功。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

如果网络中存在DHCP中继站，则所述基站与所述DHCP服务器之间的DHCP报文的交互通过DHCP中继站来转发。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

所述基站将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间是指：所述基站将接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去。

进一步地，上述方法还可具有以下特征：

所述基站为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽是指：所述基站在若干帧内，多次为所述终端要发送的DHCP上行报文分配单播带宽。

为解决上述问题，本发明还提供了一种终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的系统，包括基站、终端和动态主机配置协议DHCP服务器；

所述基站用于在所述终端获取IP地址的过程中，为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端用于在所述基站为其分配的单播带宽上向网络侧发送所述DHCP上行报文；

所述DHCP服务器用于接收所述DHCP上行报文并相应地回复DHCP下行报文。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述基站用于在与所述终端间初始业务流建立成功之后，主动为所述终端分配用于发送DHCP发现报文的单播带宽；还用于在收到DHCP提供报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；还用于在将所述DHCP提供报文发送给所述终端后，为该终端分配发送DHCP请求报文所需要的单播带宽；还用于在收到DHCP确认响应报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端用于在所述分配的单播带宽区域上发送所述DHCP发现报文；还用于在收到所述DHCP提供报文后，在所述基站分配的单播带宽区域上发送所述DHCP请求报文；还用于接收所述DHCP确认响应报文；

所述DHCP服务器用于在收到所述DHCP发现报文后，回复所述DHCP提供报文，其中携带为所述终端分配的IP地址；还用于在接收到所述DHCP请求报文后回复所述DHCP确认响应报文。

进一步地，上述系统还可包括DHCP中继站；

所述DHCP中继站用于转发所述基站与所述DHCP服务器之间交互的DHCP报文。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述基站用于将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间是指：所述基站用于将接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去。

进一步地，上述系统还可具有以下特征：

所述基站用于为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽是指：所述基站用于在若干帧内，多次为所述终端要发送的DHCP上行报文分配单播带宽。

采用本发明后，可以保证在接入过程中DHCP流程的成功率，也保证了用户接入的成功率，并有效缩短了DHCP流程在BS侧的延时，也解决了DHCP报文与其他IP数据包混淆在一起，共同竞争上行和下行带宽的问题，提高了IP获取的成功率。尤其在空口资源占用情况比较恶劣、下行和上行的数据量较大时，本发明的优势表现得更为明显。

附图说明

图1所示为现有技术中WiMAX网络组网结构图；

图2所示为现有技术中终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的信令交互示意图；

图3所示为本发明实施例中终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的信令交互示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明的基本构思是：在终端获取IP地址的过程中，基站为终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息与IP数据包的优先级之间；终端在该分配的单播带宽上向网络侧发送DHCP DISCOVER报文及DHCP REQUEST报文。

如图3所示，在具体实施中，本发明包括以下步骤：

步骤1、在基站(BS)与终端(MS)间初始业务流建立成功之后，基站主动为终端分配用于发送DHCP DISCOVER报文的单播带宽。这样保证了终端发起的DHCP流程的上行报文能发到基站；或者很短时间的若干帧内，多次分配单播带宽；

步骤2、终端根据分配的单播带宽，在分配的带宽区域上发送上行DHCPDISCOVER报文；如果网络中存在DHCP Relay(DHCP中继站)，则BS在接收到DHCP DISCOVER报文后，通过初始业务流建立的数据通道将该报文发送给ASN(Access Service Network，接入服务网络)中DHCP Relay。DHCP Relay将解析该报文并将目的IP地址由广播地址修改为单播地址，配置DHCP payload的giaddr字段，将新的DHCP报文发送到DHCP服务器；

步骤3、DHCP服务器在收到上述DHCP DISCOVER报文后，回复DHCPOFFER报文，其中携带为该终端分配的IP地址；如果网络中存在DHCP Relay，则由DHCP Relay将DHCP服务器回应的DHCP OFFER报文通过数据通道发送到BS；

步骤4、基站收到该DHCP OFFER报文后，将该报文的调度优先级提高，保证该报文的调度优先级低于管理消息的优先级但高于IP数据包的优先级，即使得DHCP OFFER报文在管理消息之后、且在IP数据包之前被调度，从而保证了下行的DHCP OFFER报文能及时地到达终端；而在具体实现时，提高该报文的优先级的方式可以是将该接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去；

步骤5、基站在将DHCP OFFER报文发送给终端后，为该终端即将发送的DHCP REQUEST报文分配所需要的单播带宽，该带宽足够容纳DHCP REQUEST报文；或者很短时间的若干帧内，多次分配单播带宽；

步骤6、终端在收到DHCP OFFER报文后，根据基站在步骤5中为其分配的单播带宽，在分配的带宽区域上发送上行DHCP REQUEST报文；如果该网络中存在DHCP Relay，BS通过初始业务流建立的数据通道，将报文发给DHCP Relay，然后到达DHCP服务器；

步骤7、当DHCP服务器接收DHCP REQUEST报文后，回复DHCP ACK响应；如果该网络中存在DHCP Relay，则由该DHCP Relay将该DHCP ACK响应报文转发给基站；

步骤8、基站解析出DHCP服务器响应的DHCP ACK响应报文后，在调度器上提高该报文的调度优先级，保证其在管理消息之后且在数据包之前被调度，而不管用户的优先级和业务流的优先级；

步骤9、终端收到DHCP ACK响应报文，获取IP地址成功。用户接入完成。

如果终端只需要进行IP地址的续订，则只需要执行上述步骤6到9的流程即可。

此外，本发明还提供了一种终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的系统，包括基站、终端和动态主机配置协议DHCP服务器。

基站用于在终端获取IP地址的过程中，为该终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

终端用于在基站为其分配的单播带宽上向网络侧发送DHCP上行报文；

DHCP服务器用于接收DHCP上行报文并相应地回复DHCP下行报文。

对各组成部分的详细功能的说明如下：

基站用于在与终端间初始业务流建立成功之后，主动为终端分配用于发送DHCP发现报文的单播带宽；还用于在收到DHCP提供报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；还用于在将DHCP提供报文发送给终端后，为该终端分配发送DHCP请求报文所需要的单播带宽；还用于在收到DHCP确认响应报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

终端用于在分配的单播带宽区域上发送DHCP发现报文；还用于在收到DHCP提供报文后，在基站分配的单播带宽区域上发送DHCP请求报文；还用于接收DHCP确认响应报文；

DHCP服务器用于在收到DHCP发现报文后，回复DHCP提供报文，其中携带为终端分配的IP地址；还用于在接收到DHCP请求报文后回复DHCP确认响应报文。

进一步地，上述系统中还可包括DHCP中继站；该DHCP中继站用于转发基站与DHCP服务器之间交互的DHCP报文。

此外，基站用于将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间是指：基站用于将接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去。

而基站用于为终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽是指：基站用于在若干帧内，多次为终端要发送的DHCP上行报文分配单播带宽。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的方法，其特征在于，

在所述终端获取IP地址的过程中，基站为终端要发送的动态主机配置协议DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；所述终端在该分配的单播带宽上向网络侧发送所述DHCP上行报文。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

在基站与终端间初始业务流建立成功之后，所述基站主动为所述终端分配用于发送DHCP发现报文的单播带宽；

所述终端在分配的单播带宽区域上发送上行所述DHCP发现报文；

所述DHCP服务器在收到所述DHCP发现报文后，回复DHCP提供报文，其中携带为所述终端分配的IP地址；

所述基站收到所述DHCP提供报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述基站在将所述DHCP提供报文发送给所述终端后，为该终端分配发送DHCP请求报文所需要的单播带宽；

所述终端在收到所述DHCP提供报文后，在所述基站分配的单播带宽区域上发送所述DHCP请求报文；

所述DHCP服务器在接收到所述DHCP请求报文后回复DHCP确认响应报文；

所述基站接收到所述DHCP确认响应报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端收到所述DHCP确认响应报文，获取IP地址成功。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果网络中存在DHCP中继站，则所述基站与所述DHCP服务器之间的DHCP报文的交互通过DHCP中继站来转发。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述基站将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间是指：所述基站将接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述基站为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽是指：所述基站在若干帧内，多次为所述终端要发送的DHCP上行报文分配单播带宽。

6.一种终端在接入WiMAX网络过程中获取IP地址的系统，包括基站、终端和动态主机配置协议DHCP服务器，其特征在于，

所述基站用于在所述终端获取IP地址的过程中，为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽，且将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端用于在所述基站为其分配的单播带宽上向网络侧发送所述DHCP上行报文；

所述DHCP服务器用于接收所述DHCP上行报文并相应地回复DHCP下行报文。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述基站用于在与所述终端间初始业务流建立成功之后，主动为所述终端分配用于发送DHCP发现报文的单播带宽；还用于在收到DHCP提供报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；还用于在将所述DHCP提供报文发送给所述终端后，为该终端分配发送DHCP请求报文所需要的单播带宽；还用于在收到DHCP确认响应报文后，将该报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间；

所述终端用于在所述分配的单播带宽区域上发送所述DHCP发现报文；还用于在收到所述DHCP提供报文后，在所述基站分配的单播带宽区域上发送所述DHCP请求报文；还用于接收所述DHCP确认响应报文；

所述DHCP服务器用于在收到所述DHCP发现报文后，回复所述DHCP提供报文，其中携带为所述终端分配的IP地址；还用于在接收到所述DHCP请求报文后回复所述DHCP确认响应报文。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

该系统中还包括DHCP中继站；

所述DHCP中继站用于转发所述基站与所述DHCP服务器之间交互的DHCP报文。

9.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，

所述基站用于将接收到的DHCP下行报文的调度优先级提高到介于管理消息优先级与IP数据包优先级之间是指：所述基站用于将接收到的DHCP下行报文放入到优先级高于IP数据包优先级但低于管理消息优先级的调度队列中去。

10.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，

所述基站用于为所述终端要发送的DHCP上行报文分配足够的单播带宽是指：所述基站用于在若干帧内，多次为所述终端要发送的DHCP上行报文分配单播带宽。

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