CN101965014B - 一种Gn接口数据的分流方法和分流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种Gn接口数据的分流方法和分流控制装置，该方法包括：将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；通过信令面报文和用户面数据报文的关联，获得该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；将与报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；根据获得的目标处理单元的标识，将报文分发至该标识对应的目标处理单元中。通过本发明，能够使得同一用户IP对应的各个信令和用户数据报文都尽量分发至同一个处理单元中，使得分发的结果更为合理，同时确定分发的处理单元的过程更快速，提高了Gn接口数据分发的处理性能，从而提高了能够接入的Gn接口数据流量。

Description

一种Gn接口数据的分流方法和分流控制装置

技术领域

本发明属于无线通信网络分组域领域，尤其涉及一种Gn接口数据的分流方法和分流控制装置。

背景技术

随着人们对移动互联网需求的日益迫切，无线通信网络分组域得到了大规模的应用发展。与传统的基于电路交换的数据业务相比，分组域数据业务的永远在线和高速传输特性满足了人们对实时和处处联网的需求，从而驱动了分组数数据流量的高速增长。作为分组域核心网最重要的接口，Gn接口的流量也不断增长。Gn接口是SGSN(Service GPRS Surpport Node，服务GPRS支持节点)和GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)之间、或者SGSN和SGSN之间的接口。由于Gn接口的数据对于网络检测以及其他的业务分析是必不可少的，因此需要利用监测分析处理单元对Gn接口的数据进行分析。当接入到处理单元的Gn接口数据流量超过处理极限时就需要对数据进行分流，从而防止数据无法及时处理。

现有技术中存在一种基于SGSN的IP地址对Gn接口的数据进行分流的方案，其根据SGSN的IP地址，将同一个SGSN的数据分发给相同的处理单元。但是当单个SGSN的数据流量超过处理单元的极限时，该方法仍然会将超过处理单元极限的数据分到该处理单元中，从而仍然会造成数据无法及时处理。

为了解决这个问题，现有技术中提出了另一种对Gn接口的数据进行分流的方法，该方法虽然可以将接入的数据均匀地分给任意个处理单元，但是在需要首先将每个报文进行合成，因此处理性能很低，从而降低了能够支持的最高接入数据流量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Gn接口数据的分流方法和分流控制装置，对Gn接口数据进行分发的处理性能更高，从而提高最高接入Gn接口数据流量。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种Gn接口数据的分流方法，包括：

将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；

通过所述信令面报文和用户面数据报文的关联，获得该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；

将与所述报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；

根据获得的目标处理单元的标识，将所述报文分发至该标识对应的目标处理单元中。

优选地，所述将同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联具体实现为：

根据信令面报文携带的信令面隧道端点标识符(TEID)，对同一个用户端的不同信令面报文进行关联；

根据用户面数据报文携带的用户面TEID和信令面报文携带的用户面TEID，对信令面报文和用户面数据报文进行关联。

优选地，所述通过信令面报文和用户面数据报文的关联，获得该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址包括：

对于建立分组报文协议(PDP)请求消息先进行缓存；

对于建立PDP上下文响应消息，根据与该PDP响应消息关联的建立PDP上下文请求消息获知用户的IP地址；

所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中包括：

将建立PDP上下文响应消息和之前缓存的与其关联成功的建立PDP上下文请求消息一并发送至所述目标处理单元中。

优选地，，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对于接收到的更新PDP上下文请求消息，将该更新PDP上下文请求消息发送至与其关联成功的建立PDP上下文请求消息所分发至的目标处理单元相同的目标处理单元中。

优选地，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对于接收到的更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息，将这些消息发送至与其关联成功的更新PDP上下文请求消息所分发至的目标处理单元相同的目标处理单元中。

优选地，所述方法还包括：

对于与建立PDP上下文请求消息关联失败的建立PDP上下文响应消息，将该建立PDP上下文响应消息发送至默认的处理单元；

对于与建立PDP上下文请求消息关联失败的更新PDP上下文请求消息，创建新的通信过程，然后根据CDR_ID分发；

对于与更新PDP上下文请求消息建立关联失败的更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息，发送至默认的处理单元。

优选地，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对接收到的用户面数据报文，根据与其关联成功的更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR的CDR_ID进行分发。

优选地，所述方法还包括：

对于与更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR关联失败的用户面数据报文，提取该用户面数据报文中的用户IP地址，并通过所述提取的用户IP地址将该用户面数据报文分发至处理单元。

优选地，所述提取用户面数据报文中的用户IP地址包括：

将所述用户面数据报文中的源IP地址与预先建立的SGSN的IP地址列表进行对比，所述SGSN的IP地址列表中存储有接收到的创建PDP请求消息中的用户面的SGSN的IP地址；

当对比发现所述用户面数据报文中的源IP地址已经包含在预先建立的SGSN的IP地址列表时，将所述用户面数据报文中的源IP地址作为用户IP地址；否则，将用户面数据报文中的目的IP地址作为用户IP地址。

另一方面，本发明还提供一种Gn接口数据的分流控制装置，包括：

关联单元，用于将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；

用户IP地址获取单元，用于通过所述信令面报文和用户面数据报文的关联，获得与该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；

目标处理单元标识计算单元，用于将与所述报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，并由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；

分发单元，用于根据获得的目标处理单元的标识，将所述报文分发至该标识对应的目标处理单元中。

本发明实施例提供的分发方法和分发控制装置能够使得同一用户IP对应的各个信令和用户数据报文都尽量分发至同一个处理单元中，使得分发的结果更为合理，同时确定分发的处理单元的过程更快速，提高了Gn接口数据分发的处理性能，从而提高了能够接入的Gn接口数据流量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是Gn接口的通信流程的示意图；

图2是Gn接口通信过程中的消息之间的关联关系示意图；

图3是本发明实施例提供的一种Gn接口数据的分流方法的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种Gn接口数据的分流控制装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在介绍本发明实施例提供的对Gn接口数据的高速分流方法之前，首先说明Gn接口的通信流程，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101：SGSN 101向GGSN 102发送建立分组协议上下文的请求(CreatePDPContextRequest)消息，该消息的消息体中携带SGSN 101侧的信令面和用户面的TEID(Tunnel Endpoint Identifier，隧道端点标识符)。

每个用户要通过其移动终端连接移动互联网，需要先附着在SGSN上，当需要访问网络时，用户需要从GGSN获取一个PDP(分组协议上下文)地址。

步骤S102：GGSN 102针对步骤S101中的请求消息发送建立分组协议上下文响应(CreatePDPContextResponse)消息，该消息的消息体中携带GGSN102侧信令面和用户面的TEID，同时分配用户的IP地址，在本发明中即为PDP地址。该消息的消息头携带SGSN侧信令面TEID，该TEID可以同CreatePDPContextRequest消息中的信令面TEID关联。

这里的关联是将属于一个用户通信流程的信令或数据报文合成到相同通信流程的过程。

步骤S103：SGSN 102向GGSN 101发送更新分组协议上下文请求(UpdatePDPContextRequest)消息，用于请求修改建立的分组数据协议上下文。该消息的消息体携带信令面和用户面的TEID，该消息的消息头中携带GGSN侧信令面TEID，该TEID可以同CreatePDPContextResponse消息的消息体中的信令面TEID关联。

步骤S104：GGSN 102针对步骤S103中的请求消息向SGSN 101发送更新分组协议上下文响应(UpdatePDPContextResponse)消息。该消息的消息体携带GGSN侧信令面和用户面的TEID，该消息的消息头携带SGSN侧信令面的TEID，该TEID可以同UpdatePDPContextRequest消息体中的信令面TEID关联。

步骤S105：SGSN 101向GGSN 102发送上行的用户面数据报文G-PDU。该消息的消息头携带GGSN侧用户面TEID，该TEID可以同CreatePDPContextResponse消息或者UpdatePDPContextResponse消息的消息体中的信令面TEID关联。

步骤S106：GGSN 102向SGSN 101发送下行的用户面数据报文G_PDU。该消息的消息头携带的SGSN侧用户面TEID可以同CreatePDPContextRequest消息和UpdatePDPContextRequest消息的消息体中的用户面TEID关联。

步骤S107：SGSN 101向GGSN 102发送删除分组数据协议上下文请求(DeletePDPContextRequest)消息，用于请求删除建立的分组数据协议上下文。该消息的消息头携带的GGSN侧信令面TEID可以同CreatePDPContextResponse消息或者UpdatePDPContextResponse消息的消息体中的信令面TEID关联。

步骤S108：GGSN 102针对步骤S107中的DeletePDPContextRequest消息向SGSN 101返回删除分组数据协议上下文响应(DeletePDPContextResponse)消息。该消息的消息头携带的SGSN侧信令面的TEID可以同CreatePDPContextResponse消息或者UpdatePDPContextResponse消息的消息体中的信令面TEID关联。

以下结合图2详细说明上述图1中的各个消息之间的关联过程。

如图2所示，关联过程的规则可以总结为：对于信令面报文，根据该报文携带的信令面TEID关联；对于用户面数据报文，根据该报文携带的用户面TEID和信令面报文携带的用户面TEID关联。

图2中的每条消息的第一个方框表示当前消息头携带的TEID，方框中的内容表示该TEID来源。第二到第五个方块表示信令消息体中所携带的TEID。如图2所示，在建立PDP上下文的请求消息中，请求消息的消息头携带的TEID为空，在消息体中携带“SGSN DATA”和“SGSN CONTROL”两个TEID标识号，即分别为SGSN侧用户面TEID标识和SGSN侧信令面TEID标识。

在建立PDP上下文的响应消息中，该响应消息使用的消息头的TEID是从建立PDP上下文请求消息中获得的SGSN CONTROL标识，同时在该响应消息的消息体中还携带“GGSN DATA”和“GGSN CONTROL”两个TEID标识号，即GGSN侧用户面和GGSN信令面TEID标识。

在更新PDP上下文请求消息中，消息头所携带的TEID是从建立PDP上下文响应消息获得的“GGSN CONTROL”标识；在消息体中携带的新的“SGSNDATA”和“SGSN CONTROL”两个TEID标识号。

在更新PDP上下文响应消息中，消息头所携带的TEID是从更新PDP上下文请求消息中获得的新的“SGSN CONTROL”标识，同时在该响应消息的消息体中携带新的“GGSN DATA”和“GGSN CONTROL”标识。

在删除PDP上下文请求消息中，该请求消息使用的TEID是建立PDP上下文响应消息中的“GGSN CONTROL”标识，在消息体中不携带TEID标识。

在删除PDP上下文响应消息中，该响应消息使用的TEID为从更新PDP上下文消息中获得的新的“SGSN CONTROL”标识。

在用户面数据报文G_PDU请求消息中，其消息头使用的TEID是从建立PDP上下文响应消息中获得的“GGSN DATA”标识或从更新PDP上下文响应消息中获得的新的“SGSN DATA”标识。

在用户面数据报文G_PDU响应消息中，其消息头使用的TEID是从建立PDP上下文请求消息中获得的“GGSN DATA”标识和从更新PDP上下文请求消息中获得的新的“SGSN DATA”标识。

本发明实施例提供的一种Gn接口数据的分流方法包括如下步骤：

步骤S301：将同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；

信令面报文和用户面数据报文的关联过程可以采用如图2中的关联方法。

步骤S302：通过步骤S301中信令面报文和用户面数据报文的关联，获得与这些报文相关的用户IP地址；

步骤S303：将报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；

步骤S304：根据获得的目标处理单元的标识，将所述报文分发至该标识对应的目标处理单元中。

具体地，在步骤S302中通过报文关联，获得报文对应的用户IP地址的过程可以采用具体实现方式

在首先接收到建立PDP上下文请求消息时，由于该请求消息中并未携带用户的IP地址，因此暂时无法确定要将该消息发送给哪个处理单元。此时需要将建立PDP上下文请求消息进行缓存，等待后续的建立PDP上下文响应消息的到来。

在接收到建立PDP上下文响应消息后，根据信令面的TEID同建立PDP上下文请求消息关联。如果关联成功，则得到用户的IP地址。通过用户IP地址，通过求余运算，计算用户IP地址％处理单元的数量，得到待分发的目标处理单元的标识；然后将该建立PDP上下文响应消息和之前缓存的建立PDP上下文请求消息一并发送至上述计算得到的目标处理处理单元标识对应的目标处理单元中；如果关联不成功，则将上述建立PDP上下文请求消息和建立PDP上下文响应消息一并分发至默认的处理单元。

在接收到更新PDP上下文请求消息后，根据信令面TEID同建立PDP上下文响应消息关联，如果关联成功，则将该更新PDP上下文请求消息发送至与建立PDP上下文请求消息和响应消息发送至的目标处理单元相同的目标处理单元中；否则，如果关联失败，则创建新的通信过程CDR(呼叫详细记录)，然后通过CDR的标识CDR_ID分发，该CDR_ID是唯一标识一个CDR的整数，这里通过CDR的标识CDR_ID分发是指将CDR_ID对处理单元的数量求余，由得到的余数确定待分发的目标处理单元的标识。

对于接收到的更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息，根据信令面的TEID同建立PDP上下文消息(包括建立PDP上下文请求消息和建立PDP上下文响应消息)或更新PDP上下文请求消息关联成功，并分发至与建立PDP上下文消息或更新PDP上下文请求消息发送至的目标处理单元相同的目标处理单元中；否则，如果关联不成功，则将上述更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息分发至默认的处理单元。

对于接收到的用户面数据报文G_PDU，先和更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR关联，如果关联成功，则根据CDR_ID分发，该CDR_ID是唯一标识一个CDR(Calling Detail Record，呼叫详细记录)的整数，这里通过CDR的标识CDR_ID分发是指将CDR_ID对处理单元的数量求余，由得到的余数确定待分发的目标处理单元的标识。

如果G_PDU和更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR关联失败，则直接通过该G_PDU携带的用户IP地址利用上文所述的求余运算，确定分发的目标处理单元。

需要说明的是，在从用户面数据报文G_PDU中提取用户IP地址时，需要判断上下行方向，而在协议中并没有相应的字段来标识，本发明实施例中提供了一种判断上下行方向并提取用户面数据报文中的用户IP地址的方法，具体为：

将每条建立PDP上下文请求消息中分配的用户面SGSN IP地址保存至SGSN IP地址列表中，对于重复的需要进行去重处理，使得同一个SGSN IP只保留一份；

将当前接收到的用户面数据报文中源IP与保存的SGSN IP列表进行比较，如果该用户面数据报文中的源IP地址包含在保存的SGSN IP列表中，则该报文是上行报文，反之，该报文是下行报文。当该用户面数据报文是上行报文时，应用层的源IP地址是用户IP地址，当用户面数据报文是下行报文时，应用层的目的IP地址是用户IP地址。

由此，通过上述消息的分发方法，使得同一用户IP对应的各个信令面报文和用户数据报文都尽量分发至同一个处理单元中，使得分发的结果更为合理，有利于处理单元快速地分析。另外，由于本发明中在进行消息分发的过程中，并不是直接依据SGSN设备的IP地址进行分发，所以避免了单个SGSN数据量过大导致超出单个处理单元处理能力的问题的发生；同时本发明中在确定消息分发的目的处理单元时，采用了算法更为简单的求余运算，相比传统的预合成分流方案，本发明分发消息的过程的性能更优，经过试验证明，在同等硬件配置和软件平台运行环境下，本发明中分发方法比传统的预合成分发方法的峰值流量处理最大值高出一倍。

另外，本发明实施例还相应提供一种Gn接口数据的分流控制装置，如图4所示，该装置包括：关联单元401、用户IP地址获取单元402、目标处理单元标识计算单元403和分发单元404。

其中，关联单元401用于将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联。用户IP地址获取单元402用于通过信令面报文和用户面数据报文的关联，获得与该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；目标处理单元标识计算单元403用于将与所述报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，并由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识。分发单元404用于根据获得的目标处理单元的标识，将所述报文分发至该标识对应的目标处理单元中

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Gn接口数据的分流方法，其特征在于，包括：

将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；

通过所述信令面报文和用户面数据报文的关联，获得该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；

将与所述信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；

根据获得的目标处理单元的标识，将所述信令面报文和用户面数据报文分发至该标识对应的目标处理单元中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联具体实现为：

根据信令面报文携带的信令面隧道端点标识符（TEID），对同一个用户端的不同信令面报文进行关联；

根据用户面数据报文携带的用户面TEID和信令面报文携带的用户面TEID，对信令面报文和用户面数据报文进行关联。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过信令面报文和用户面数据报文的关联，获得该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址包括：

对于建立分组报文协议（PDP）上下文请求消息先进行缓存；

对于建立PDP上下文响应消息，根据与该PDP响应消息关联的建立PDP上下文请求消息获知用户的IP地址；

所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中包括：

将建立PDP上下文响应消息和之前缓存的与其关联成功的建立PDP上下文请求消息一并发送至所述目标处理单元中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对于接收到的更新PDP上下文请求消息，将该更新PDP上下文请求消息发送至与其关联成功的建立PDP上下文请求消息所分发至的目标处理单元相同的目标处理单元中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对于接收到的更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息，将这些消息发送至与其关联成功的更新PDP上下文请求消息所分发至的目标处理单元相同的目标处理单元中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于与建立PDP上下文请求消息关联失败的建立PDP上下文响应消息，将该建立PDP上下文响应消息发送至默认的处理单元；

对于与建立PDP上下文请求消息关联失败的更新PDP上下文请求消息，创建新的通信过程CDR，然后根据通信过程CDR的标识CDR ID对处理单元的数量求余，由得到的余数确定待分发的目标处理单元的标识，将所述更新PDP上下文请求消息发送至该标识对应的目标处理单元；

对于与更新PDP上下文请求消息建立关联失败的更新PDP上下文响应消息、删除PDP上下文请求消息和删除PDP上下文响应消息，发送至默认的处理单元。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将报文分发至该标识对应的目标处理单元中还包括：

对接收到的用户面数据报文，根据与其关联成功的更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR的标识CDR ID对处理单元的数量求余，由得到的余数确定待分发的目标处理单元的标识，将所述用户面数据报文发送至该标识对应的目标处理单元。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于与更新PDP上下文请求消息创建的通信过程CDR关联失败的用户面数据报文，提取该用户面数据报文中的用户IP地址，并通过所述提取的用户IP地址将该用户面数据报文分发至目标处理单元。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提取用户面数据报文中的用户IP地址包括：

将所述用户面数据报文中的源IP地址与预先建立的SGSN的IP地址列表进行对比，所述SGSN的IP地址列表中存储有接收到的创建PDP请求消息中的用户面的SGSN的IP地址；

当对比发现所述用户面数据报文中的源IP地址已经包含在预先建立的SGSN的IP地址列表时，将所述用户面数据报文中的源IP地址作为用户IP地址；否则，将用户面数据报文中的目的IP地址作为用户IP地址。

10.一种Gn接口数据的分流控制装置，其特征在于，包括：

关联单元，用于将与同一个用户相关的各信令面报文和用户面数据报文进行关联；

用户IP地址获取单元，用于通过所述信令面报文和用户面数据报文的关联，获得与该信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址；

目标处理单元标识计算单元，用于将与所述信令面报文和用户面数据报文相关的用户IP地址对处理单元的数量求余，并由所得的余数确定待分发的目标处理单元的标识；

分发单元，用于根据获得的目标处理单元的标识，将所述信令面报文和用户面数据报文分发至该标识对应的目标处理单元中。

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