CN102006337A - 一种基于cgn实体的数据传输方法、cgn实体、网关及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及了一种基于CGN实体的数据传输方法、CGN实体、网关及系统，其中，一种基于CGN实体的数据传输方法，包括：CGN运营级地址转换实体确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据；所述CGN实体将所述第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关，以使所述第二网关模拟所述CGN实体将所述第二终端发送的数据转发给所述第一网关。CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。

Description

一种基于CGN实体的数据传输方法、CGN实体、网关及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于CGN实体(Carrier GradeNAT，运营级地址转换(Network Address Translation，网络地址转换))的数据传输方法、CGN实体、网关及系统。
背景技术
Gateway-Initiated DS Lite(Gateway-Initiated Dual-Stack Lite，网关发起双栈简化)技术可以认为是针对IPv4(Internet Protocol version 4，网际协议版本4)-IPv6(Internet Protocol version 6，网际协议版本6)共存中IPv4地址短缺的解决技术。
网关发起双栈简化基于当前的3GPP(3rd Generation PartnershipProject，第三代移动通信伙伴计划)部署架构：支持双栈UE(UserEquipment，用户终端)，SGW(Servicing Gateway，服务网关)与PGW(Packet Data Network Gateway  分组数据网网关)之间使用移动隧道，PGW与CGN实体(Carrier Grade NAT，运营级地址转换(Network AddressTranslation，网络地址转换))之间采用DS-Lite隧道。PGW完成从移动隧道到DS-Lite隧道的映射和报文传输，CGN实体需要终结DS-Lite隧道，并实现NAT44，NAT44是将不具有路由意义的所有UE可共享的IPv4地址转换为可路由的IPv4地址。
同一个CGN实体下的UE之间需要实现互通(UE称为互通终端)时，UE之间的报文都需要经过CGN实体，由CGN实体对报文实现NAT44转换，因此，对CGN实体的资源消耗很大，UE互通的传输效率低。
发明内容
本发明的实施例提供了一种基于CGN实体的数据传输方法、CGN实体、网关及系统，其提高数据传输效率。
一方面，本发明实施例提供了一种基于CGN实体的数据传输方法，包括：
CGN运营级地址转换实体确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据；
所述CGN实体将所述第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关，以使所述第二网关模拟所述CGN实体将所述第二终端发送的数据转发给所述第一网关。
对应的，本发明实施例提供了一种CGN实体，包括：
确定单元，用于确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据；
第一发送单元，用于将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关，以使所述第二网关模拟所述CGN实体将所述第二终端发送的数据转发给所述第一网关。
另一方面，本发明实施例提供了一种基于CGN实体的数据传输方法，包括：
接收第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址；
根据从CGN实体接收到的所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及所述第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第一终端NAT后的公网I P地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的私网IP地址；
根据从所述CGN实体接收到的所述CGN实体与所述第二终端的网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二终端的网关。
对应的，本发明实施例提供了一种网关，包括：
接收单元，用于接收第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址；
转换单元，用于根据从CGN实体接收到的所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及所述第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第一终端NAT后的公网IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的私网IP地址；
发送单元，用于根据从所述CGN实体接收到的所述CGN实体与所述第二终端的网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二终端的网关。
本发明实施例提供了一种数据传输系统，包括：
CGN实体，用于确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据时，将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息发送给所述第一网关；
所述第一网关，用于接收所述第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第一终端NAT后的IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的IP地址，根据所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二网关。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例基于CGN实体的数据传输方法的流程示意图；
图2为本发明实施例CGN实体的构成示意图一；
图3为本发明实施例CGN实体的构成示意图二；
图4为本发明另一实施例基于CGN实体的数据传输方法流程示意图；
图5为本发明实施例网关的构成示意图一；
图6为本发明实施例网关的构成示意图二；
图7为本发明实施例数据传输系统的构成示意图；
图8为本发明另一实施例基于CGN实体的数据传输方法应用场景示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于CGN实体的数据传输方法，包括：
步骤11、CGN运营级地址转换实体确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据。
步骤12、CGN实体将第一终端NAT前后的IP地址，第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第一网关之间的隧道信息发送给第二网关，以使第二网关模拟CGN实体将第二终端发送的数据转发给第一网关。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法的执行主体是CGN实体。第一网关和第二网关可以是GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)设备或者PGW设备。
可选的，本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
CGN实体将第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址，第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关之间的隧道信息发送给第一网关，以使第一网关模拟CGN实体将第一终端发送的数据转发给第二网关。
此步骤与上述步骤12之间没有顺序限制。
具体的，上述步骤11中，CGN实体可以通过识别从第一网关接收到的报文的目的IP地址是否是本CGN实体NAT44转换关系中第二终端的公网IP地址，判断出第一终端是否向第二终端传输数据报文。或者，通过识别从第二网关接收到的报文的目的IP地址是否是本CGN实体NAT44转换关系中第一终端的公网IP地址，判断出第二终端是否向第一终端传输数据报文。
当第一终端与第二终端之间互传数据时，第一终端与第二终端可以称为互通终端。
其中，CGN实体保存第一终端NAT前的私网IP地址、NAT后的公网IP地址，以及保存第二终端NAT前的私网IP地址、NAT后的公网IP地址。
具体的，上述步骤12中，CGN实体与第一网关间隧道的隧道信息可以包括：
隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，隧道类型以及第一SID(Softwire-Identifier，软连线标识)。
同理，可选的，CGN实体与第二网关间隧道的隧道信息可以包括：隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，隧道类型以及第二SID。
SID可以通过以下描述理解：CGN实体与网关之间定义了数据面隧道，用于传输互通终端之间的互通数据。该隧道通过网关分配的SID与一个终端关联，如与终端上下文关联，相当于CGN实体用SID来标识终端上下文。
其中，隧道起始IP地址、隧道终止IP地址和隧道类型需要在网关和CGN实体上进行维护，即上述信息需要保存在网关或者CGN实体上。第一SID和第二SID可以由网关分配。
可见，本发明实施例中，第一SID关联第一终端，第二SID关联第二终端。进一步，通过第一SID可以关联出第一终端NAT前后的私网及公网IP地址，即第一SID与第一终端NAT前后的私网及公网IP地址存在对应关系，同理，通过第二SID可以关联出第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，即第二SID与第二终端NAT前后的私网及公网IP地址存在对应关系。
同时，CGN实体可以保存第一SID以及第二SID。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
CGN实体与第一网关之间通过第三SID建立信令通道，传输第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关之间的隧道信息。
CGN实体与第二网关之间通过第四SID建立信令通道，传输第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第一网关之间的隧道信息。
其中，第三SID、第四SID不同于上述与第一SID或第二SID，第三SID、第四SID不与任何终端关联，其标识的隧道作为专门的信令面隧道，传输CGN实体与网关之间的扩展信令，实现步骤12和步骤13涉及信息的传递。如，选择SID为0xFFFFFFFF的隧道专门用来传输CGN实体与网关之间的扩展信令。
第三SID标识的CGN实体与第一网关之间的隧道，可以是CGN实体与第一网关之间的现有隧道，也可以是新建立的隧道，不受限制。同理，第四SID标识的CGN实体与第二网关之间的隧道，可以是CGN实体与第二网关之间的现有隧道也可以是新建立的隧道，不受限制。
可见，本发明实施例中，第一网关和第二网关上都维护有与本端终端互通的对端终端的信息。当第一网关接收到第一终端的上行报文(该报文的源IP地址为第一终端的私网IP地址，该报文的目的IP地址为第二终端的公网IP地址)时，第一网关可以将该报文的源IP地址替换为第一终端的公网IP地址，将该报文的目的IP地址为第二终端的私网IP地址。然后按照CGN实体告知的隧道信息，第一网关把报文封装到隧道中发送给第二终端的第二网关，而且，此隧道外层IP头的源IP地址是CGN实体的IP地址，此隧道的SID为关联第二终端的第二SID，因而，实现第一网关模拟CGN实体，第二终端感知不到是第一网关，认为是CGN实体发送数据。
同理，第二终端向第二网关发送上行报文(该报文的源IP地址为第二终端的私网IP地址，该报文的目的IP地址为第一终端的公网IP地址)时，第二网关的处理过程可以参考上述过程。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
当第一终端下线时，CGN实体删除第一SID，并通知第二网关删除第一终端NAT前后的IP地址及删除第一终端关联的第一SID。
同理，可选的，当第二终端下线时，CGN实体删除第二SID，并通知第一网关删除第二终端的NAT前后的IP地址及删除第二终端关联的第二SID。
具体而言，终端下线时，该终端所属的网关首先感知到，网关可以通过与CGN实体的信令通道通知CGN实体该终端下线。当网关确定该终端下线时，该网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体需要回收该终端对应的SID与NAT公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知CGN实体回收该对应关系，并且CGN实体还可以通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体不需要删除SID与公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。
可选的，本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
CGN实体将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第二网关。
CGN实体将第二终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第一网关。
此时，CGN实体保存NAT前后的IP地址及其对应的端口号。终端下线时，对应需要删除NAT前后的IP地址及其对应的端口号，在此不再展开叙述。
可见，将终端的私网IP地址加端口号NAT后替换为公网IP地址加端口号，从而，不同的私网IP地址可以转换成相同的公网IP地址，节约公网IP地址。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，可以适用于在网关功能部分下移到基站设备上时，如eNodeB(演进型Node B)，可以支持终端互通数据在eNodeB内，或eNodeB之间的转发，节省核心网网络资源。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，可以适用于同一个网关设备内的终端互通的处理。
如图2所示，对应于上述实施例的基于CGN实体的数据传输方法，本发明实施例提供一种CGN实体，包括：
确定单元21，用于确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据。
第一发送单元22，用于将第一终端NAT前后的IP地址，第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第一网关之间的隧道信息发送给第二网关，以使第二网关模拟CGN实体将第二终端发送的数据转发给第一网关。
本发明实施例CGN实体中，涉及的第一网关和第二网关可以是GGSN设备或者PGW设备。
本发明实施例CGN实体与第一网关之间的隧道信息可以包括：隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，第一SID以及隧道类型，第一SID关联第一终端。
如图3所示，可选的，本发明实施例CGN实体，还可以包括：
第二发送单元23，用于将第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关之间的隧道信息发送给第一网关，以使第一网关模拟CGN实体将第一终端发送的数据转发给第二网关。
其中，CGN实体与第二网关之间的隧道信息可以包括：隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，第二SID以及隧道类型，第二SID关联第二终端。
仍参照图3所示，本发明实施例CGN实体，还可以包括：
存储单元31，用于保存第一终端NAT前后的IP地址，以及第二终端NAT前后的IP地址，以及保存第一SID。可选的，存储单元31还可以用于保存第二SID。
第一建立单元32，用于与第一网关之间通过第三SID建立信令通道，传输第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关之间的隧道信息。
第二建立单元33，用于与第二网关之间通过第四SID建立信令通道，传输第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第一网关之间的隧道信息。
第三SID、第四SID不同于上述与第一SID或第二SID，第三SID、第四SID不与任何终端关联，第三SID、第四SID标识的隧道作为专门的信令面隧道，传输CGN实体与网关之间的扩展信令。
仍参照图3所示，本发明实施例CGN实体，还可以包括：
第一删除单元34，用于当第一终端下线时，删除第一SID。
第一通知单元35，用于通知第二网关删除第一终端NAT前后的IP地址及删除第一SID。
可选的，仍参照图3所示，本发明实施例CGN实体，还可以包括：
第二删除单元36，用于当第二终端下线时，删除第二SID。
第二通知单元37，用于通知第一网关删除第二终端的NAT前后的IP地址及删除第二SID。
具体而言，终端下线时，该终端所属的网关首先感知到，该网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体需要回收该终端对应的SID与NAT公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知CGN实体回收该对应关系，并且CGN实体还可以通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体不需要删除SID与公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。
通过第一发送单元22、第二发送单元23，第一网关和第二网关上都维护有与本端终端UE互通的对端终端的信息。
仍参照图3所示，本发明实施例CGN实体，还可以包括：
第三发送单元38，用于将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第二网关。将第二终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第一网关。
此时，存储单元31保存NAT前后的IP地址及其对应的端口号，终端下线时，对应需要删除NAT前后的IP地址及其对应的端口号，在此不再展开叙述。
可见，将终端私网IP地址加端口号NAT为公网IP地址加端口号，从而，节约公网IP地址。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
本发明实施例CGN实体，可以适用于在网关功能部分下移到基站设备上时，如eNodeB，可以支持终端互通数据流在eNodeB内，或eNodeB之间的转发，节省核心网网络资源。
本发明实施例CGN实体，可以适用于同一个网关设备内的终端互通的处理。
如图4所示，本发明实施例提供一种基于CGN实体的数据传输方法，包括：
步骤41、接收第一终端发送的报文，报文的源IP地址为第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址。
步骤42、根据从CGN实体接收到的第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将报文的源IP地址替换为第一终端NAT后的公网IP地址，将报文的目的IP地址替换为第二终端NAT前的私网IP地址。
步骤43、根据从CGN实体接收到的CGN实体与第二终端的网关之间的隧道信息，模拟CGN实体将地址替换后的报文发送给第二终端的网关。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法的执行主体为网关，网关可以是GGSN设备或者PGW设备。基于本发明实施例网关是第一终端的网关以下简称为第一网关。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，步骤41之前，还可以包括：
第一网关从CGN实体接收第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址、第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关之间的隧道信息。
如果CGN实体将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第二网关，将第二终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第一网关。则第一网关需要接收上述端口号信息，在此不再展开叙述。
步骤43中，隧道信息可以包括：隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，隧道类型以及第二SID，第二SID关联第二终端。
需要说明的是，CGN实体与网关之间定义了数据面隧道，用于传输互通终端之间的互通数据。该隧道通过SID与一个终端关联，如与终端上下文关联，相当于CGN实体用SID来标识终端上下文。本发明实施例中，第一SID关联第一终端，第二SID关联第二终端。
具体而言，步骤41中，当第一网关接收到第一终端的上行报文时，其中，该报文的源IP地址为第一终端的私网IP地址，该报文的目的IP地址为第二终端的公网IP地址。其中，第一终端、第二终端可以事先注册到ServiceServer(业务服务器)，Service Server获知第一终端、第二终端的公网IP地址。当第一终端访问第二终端时，Service Server会告知第一终端把报文送给哪个公网IP地址就可以访问第二终端，在此不在赘述。
步骤42中，第一网关可以将该报文的源IP地址替换为第一终端的公网IP地址，将该报文的目的IP地址为第二终端的私网IP地址。
步骤43中，第一网关按照CGN实体告知的隧道信息，模拟CGN实体把报文封装到隧道中发送给第二终端的第二网关。而且，此隧道外层IP头的源IP地址是CGN实体的IP地址，此隧道的SID为关联第二终端的第二SID，因而，实现第一网关模拟CGN实体，第二终端感知不到是第一网关。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
第一网关与CGN实体之间通过第三SID建立信令通道。
第三SID不同于上述第一SID、第二SID，第三SID不与任何终端关联，其标识的隧道专门作为信令面隧道，传输第一网关与CGN实体之间的扩展信令。
第一网关与CGN实体之间的信令通道，可以是第一网关与CGN实体之间的现有隧道，也可以是新建立的隧道，不受限制。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，还可以包括：
当第一终端下线时，第一网关删除第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
第一网关通知第二终端的网关删除第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
具体的，终端下线时，该终端所属的网关首先感知到，该网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体需要回收该终端对应的SID与NAT公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知CGN实体回收该对应关系，并且CGN实体还可以通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体不需要删除SID与公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。
同理，第二终端向第网关发送上行报文(该报文的源IP地址为第二终端的私网IP地址，该报文的目的IP地址为第一终端的公网IP地址)时，第二网关的处理过程可以参考上述过程。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，可以适用于在网关功能部分下移到基站设备上时，如eNodeB，可以支持UE互通数据流在eNodeB内，或eNodeB之间的转发，节省核心网网络资源。
本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，可以适用于同一个网关设备内的UE互通的处理。
如图5所示，对应于上述图4所示实施例的基于CGN实体的数据传输方法，本发明实施例提供一种网关，包括：
接收单元51，用于接收第一终端发送的报文，报文的源IP地址为第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址。
转换单元52，用于根据从CGN实体接收到的第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将报文的源IP地址替换为第一终端NAT后的公网IP地址，将报文的目的IP地址替换为第二终端NAT前的私网IP地址。
发送单元53，用于根据从CGN实体接收到的CGN实体与第二终端的网关之间的隧道信息，模拟CGN实体将地址替换后的报文发送给第二终端的网关。
本发明实施例网关可以是GGSN设备或者PGW设备，并基于本发明实施例网关是第一终端的网关以下简称为第一网关。
具体而言，当第一网关的接收单元51接收到第一终端的上行报文时，其中，该报文的源IP地址为第一终端的私网IP地址，该报文的目的IP地址为第二终端的公网IP地址。
如果CGN实体将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第二网关，将第二终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给第一网关。则第一网关的接收单元51还要接收上述端口号信息。
第一网关的转换单元52，将该报文的源IP地址替换为第一终端的公网IP地址，将该报文的目的IP地址为第二终端的私网IP地址。
需要说明的是，CGN实体与网关之间定义了数据面隧道，用于传输互通终端之间的互通数据。该隧道通过SID与一个终端关联，如与终端上下文关联，相当于CGN实体用SID来标识终端上下文。如第一SID关联第一终端，第二SID关联第二终端。
第一网关的发送单元53，按照CGN实体告知的隧道信息，其中，隧道信息可以包括：隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，隧道类型以及第二SID，第二SID关联第二终端，发送单元53模拟CGN实体把报文封装到隧道中发送给第二终端的第二网关。而且，此隧道外层IP头的源IP地址是CGN实体的IP地址，此隧道的SID为关联第二终端的第二SID，因而，实现第一网关模拟CGN实体，第二终端感知不到是第一网关。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
如图6所示，本发明实施例网关，还可以包括：
第三删除单元61，用于当第一终端下线时，删除第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
第三通知单元62，用于通知第二终端的网关删除第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
具体的，终端下线时，该终端所属的网关首先感知到，该网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体需要回收该终端对应的SID与NAT公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知CGN实体回收该对应关系，并且CGN实体还可以通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。如果CGN实体不需要删除SID与公网地址的对应关系，则网关需要通过扩展信令通知该终端互通对端的网关删除该终端的上下文信息。
本发明实施例网关，还可以包括：
第三建立单元，用于与CGN实体之间通过第三SID建立信令通道。
第三SID不同于上述第一SID、第二SID，第三SID不与任何终端关联，其标识的隧道专门作为信令面隧道，传输第一网关与CGN实体之间的扩展信令。
本发明实施例网关，可以适用于在网关功能部分下移到基站设备上时，如eNodeB，可以支持UE互通数据流在eNodeB内，或eNodeB之间的转发，节省核心网网络资源。
本发明实施例网关，可以适用于同一个网关设备内的UE互通的处理。
如图7所示，本发明实施例提供了一种数据传输系统，包括：
CGN实体71，用于确定第一网关72的第一终端与第二网关73的第二终端之间传输数据时，将第一终端NAT前后的IP地址，第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第二网关73之间的隧道信息发送给第一网关72。
第一网关72，用于接收第一终端发送的报文，报文的源IP地址为第一终端NAT前的IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的IP地址，将报文的源IP地址替换为第一终端NAT后的IP地址，将报文的目的IP地址替换为第二终端NAT前的IP地址，根据CGN实体与第二网关73之间的隧道信息，模拟CGN实体将地址替换后的报文发送给第二网关73。
本发明实施例数据传输系统，CGN实体71，还用于将第一终端NAT前后的IP地址，第二终端NAT前后的IP地址，以及CGN实体与第一网关72之间的隧道信息发送给第二网关73。
第二网关73，用于接收第二终端发送的报文，报文的源IP地址为第二终端NAT前的IP地址，目的IP地址为第一终端NAT后的IP地址，将报文的源IP地址替换为第二终端NAT后的IP地址，将报文的目的IP地址替换为第一终端NAT前的IP地址，根据CGN实体与第一网关72之间的隧道信息，模拟CGN实体将地址替换后的报文发送给第一网关72。
本发明实施例种数据传输系统中，CGN实体以及第一网关、第二网关可以参考上述实施例得以理解，在此不在赘述。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通终端的信息通知到对端的终端所属的网关，终端互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高终端互通的传输效率。
如图8所示，UE使用可重叠的IPv4地址(可重叠的IPv4地址可以理解为不具有路由意义的所有UE可共享的IPv4地址)时，本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，优化同一个CGN实体下的UE之间的IPv4互通访问。其中，UE81分配私网地址10.10.10.10，公网地址200.1.10.10，UE82分配私网地址10.10.10.20，公网地址200.1.10.20。
UE81访问UE82时，Service Server(业务服务器)800会告知UE81把报文送给公网地址200.1.10.20就可以访问UE82，所以PGW83收到的UE81发送的上行报文的源地址是10.10.10.10，目的地址是200.1.10.20，如PGW83与的UE81之间的GTPU(GPRS Tunneling Protocol for User Plane，GPRS隧道协议用户平面)隧道内报文的源地址是10.10.10.10，目的地址是200.1.10.20。PGW83通过其与CGN实体80之间隧道发送该上行报文给CGN实体80。
CGN实体80通过识别从PGW83接收到的上行报文的目的IP地址是否是本CGN实体NAT44的公网地址，可以判断出上行报文是否为UE互通报文。
CGN实体80判断出该上行报文是UE互通报文后，除了正常处理该上行报文外，还利用CGN实体80与PGW83之间的扩展信令把UE81在CGN实体80上NAT前后的IP地址，以及UE82在CGN实体80上NAT前后的IP地址告知PGW83，利用CGN实体80与PGW84之间的扩展信令把UE81在CGN实体80上NAT前后的IP地址，以及UE82在CGN实体80上NAT前后的IP地址告知PGW84。CGN实体80并把CGN实体80与PGW83的隧道信息(隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，UE81在PGW83上对应的SID，隧道类型)告知对端PGW84，把CGN实体80与PGW84的隧道信息(隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，UE82在PGW84上对应的SID，隧道类型)告知对端PGW83。CGN实体80与PGW83、PGW84之间的扩展信令利用CGN实体80与PGW83、PGW84之间的现有隧道，使用不与UE关联的特殊的SID来标识。
通过上述信息交互后，两个PGW上都维护有与本端UE互通的对端UE的信息。PGW3再接收到UE81的上行报文(源地址是10.10.10.10，目的地址是200.1.10.20)时，先匹配目的IP是否为已知的互通对端UE82，匹配不成功则按照现有技术的流程发送给CGN实体80处理，匹配成功就直接把报文源IP替换为UE81的NAT后IP(200.1.10.10)，把目的IP替换为对端UE82的NAT前IP(10.10.10.20)，并重新计算IP头的校验和，然后按照CGN实体80告知的隧道信息，模拟CGN实体80把报文封装到隧道中发送给对端PGW84，其中，利用UE81在PGW83上对应的SID，隧道外层IP头的源IP地址是CGN实体80的IP地址。
对端UE82的响应报文在PGW84上的处理过程可以参考上述过程得以理解。
当UE81下线时，UE81所属的PGW83设备首先感知到，PGW83删除UE81的上下文信息。如果CGN实体80需要删除UE81在PGW83上对应的SID与公网地址的对应关系，则PGW83需要通过扩展信令通知CGN实体80删除该对应关系，并且CGN实体80还需要通过扩展信令通知UE81互通对端的PGW84设备删除对应的UE81互通信息。如果CGN实体80不需要删除SID与公网地址的对应关系，则PGW83需要通过扩展信令通知U E81互通对端的PGW84删除对应的UE81互通信息。
可选的，本发明实施例基于CGN实体的数据传输方法，CGN实体80的NAT44可以把UE81私网地址替换成公网地址加端口号。
从而，当CGN实体80判断出报文是UE互通报文后，除了正常处理该报文外，还利用CGN实体80与PGW83之间的扩展信令把UE81在CGN实体80上NAT前后的IP地址、端口号，以及UE82在CGN实体80上NAT前后的IP地址告知PGW83，利用CGN实体80与PGW84之间的扩展信令把UE81在CGN实体80上NAT前后的IP地址、端口号，以及UE82在CGN实体80上NAT前后的IP地址告知PGW84，CGN实体80并把CGN实体80与PGW83的隧道信息(隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，UE81在PGW83上对应的SID，隧道类型)告知对端PGW84，把CGN实体80与PGW84的隧道信息(隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，UE82在PGW84上对应的SID，隧道类型)告知对端PGW83。CGN实体80与PGW83、PGW84之间的扩展信令利用CGN实体80与PGW83、PGW84之间的现有隧道，使用不与UE关联的特殊的SID来标识。
通过上述消息交互后，两个PGW上都维护有与本端UE互通的对端UE的信息。PGW83再接收到UE81的上行报文时，先匹配目的IP和端口号是否为已知的互通对端UE82，匹配不成功则按照原有流程上送CGN实体80处理，匹配成功就直接把报文源IP和端口号替换为UE81的NAT后IP和端口号，把目的IP和端口号替换为对端UE82的NAT前IP和端口号，并重新计算IP头的校验和，传输层头的校验和，然后按照CGN实体80告知的隧道信息，模拟CGN实体80把报文封装到隧道中发送给对端PGW84，隧道外层IP头的源IP地址是CGN实体80的IP地址。
对端UE82的响应报文在PGW84上的处理过程可以参考上述过程得以理解。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，CGN实体将互通UE的信息通知到对端的UE所属的网关，UE互通的流量直接在网关之间传送，不再经过CGN实体转发，降低对CGN实体的资源消耗，提高UE互通的传输效率。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
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流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
CGN运营级地址转换实体确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据；
所述CGN实体将所述第一终端NAT网络地址转换前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关，以使所述第二网关模拟所述CGN实体将所述第二终端发送的数据转发给所述第一网关。
2.根据权利要求1所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述CGN实体将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息发送给所述第一网关，以使所述第一网关模拟所述CGN实体将所述第一终端发送的数据转发给所述第二网关。
3.根据权利要求1所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，
所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息包括：隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，隧道类型以及第一SID软连线标识，所述第一SID关联所述第一终端。
4.根据权利要求1所述的基于CGN实体的数据传输方法，所述方法还包括：
所述CGN实体与所述第二网关之间通过第四SID建立信令通道，传输所述第一终端NAT前后的IP地址、所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息。
5.根据权利要求3所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于， 所述方法还包括：
所述CGN实体保存所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及保存所述第一SID。
6.根据权利要求5所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一终端下线时，所述CGN实体删除所述第一SID，并通知所述第二网关删除所述第一终端NAT前后的IP地址及所述第一SID。
7.根据权利要求1所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述CGN实体将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给所述第二网关。
8.一种CGN实体，其特征在于，包括：
确定单元，用于确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据；
第一发送单元，用于将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关，以使所述第二网关模拟所述CGN实体将所述第二终端发送的数据转发给所述第一网关。
9.根据权利要求8所述的CGN实体，其特征在于，所述CGN实体还包括：
第二发送单元，用于将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息发送给所述第一网关，以使所述第一网关模拟所述CGN实体将所述第一终端发送的数据转发给所述第二网关。
10.根据权利要求8所述的CGN实体，其特征在于，所述CGN实体与所 述第一网关之间的隧道信息包括：隧道起始IP地址、隧道终止IP地址，第一SID软连线标识以及隧道类型，所述第一SID关联所述第一终端。
11.根据权利要求8所述的CGN实体，其特征在于，所述CGN实体还包括：
第二建立单元，用于与所述第二网关之间通过第四SID建立信令通道，传输所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息。
12.根据权利要求10所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述CGN实体还包括：
存储单元，用于保存所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及保存所述第一SID。
13.根据权利要求12所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述CGN实体还包括：
第一删除单元，用于当所述第一终端下线时，删除所述第一SID；
第一通知单元，用于通知所述第二网关删除所述第一终端NAT前后的IP地址。
14.根据权利要求8所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述CGN实体还包括：
第三发送单元，用于将第一终端NAT前后的IP地址及其对应的端口号发送给所述第二网关。
15.一种基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，包括：
接收第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址；
根据从CGN实体接收到的所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及所述第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将所述报文的源IP地址替换为 所述第一终端NAT后的公网IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的私网IP地址；
根据从所述CGN实体接收到的所述CGN实体与所述第二终端的网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二终端的网关。
16.根据权利要求15所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述隧道信息包括：隧道起始IP地址，隧道终止IP地址，隧道类型以及第二SID，所述第二SID关联所述第二终端。
17.根据权利要求15所述的基于CGN实体的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一终端下线时，删除所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址；
通知所述第二终端的网关删除所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
18.一种网关，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的私网IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的公网IP地址；
转换单元，用于根据从CGN实体接收到的所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址及所述第二终端NAT前后的私网及公网IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第一终端NAT后的公网IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的私网IP地址；
发送单元，用于根据从所述CGN实体接收到的所述CGN实体与所述第二终端的网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二终端的网关。
19.根据权利要求18所述的网关，其特征在于，所述网关还包括： 
第三删除单元，用于当所述第一终端下线时，删除所述第一终端NAT前后的私网及公刚P地址；
第三通知单元，用于通知所述第二终端的网关删除所述第一终端NAT前后的私网及公网IP地址。
20.一种数据传输系统，其特征在于，包括：
CGN实体，用于确定第一网关的第一终端与第二网关的第二终端之间传输数据时，将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息发送给所述第一网关；
所述第一网关，用于接收所述第一终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第一终端NAT前的IP地址，目的IP地址为第二终端NAT后的IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第一终端NAT后的IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第二终端NAT前的IP地址，根据所述CGN实体与所述第二网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第二网关。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括：
所述CGN实体，还用于将所述第一终端NAT前后的IP地址，所述第二终端NAT前后的IP地址，以及所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息发送给所述第二网关；
所述第二网关，用于接收所述第二终端发送的报文，所述报文的源IP地址为所述第二终端NAT前的IP地址，目的IP地址为第一终端NAT后的IP地址，将所述报文的源IP地址替换为所述第二终端NAT后的IP地址，将所述报文的目的IP地址替换为所述第一终端NAT前的IP地址，根据所述CGN实体与所述第一网关之间的隧道信息，模拟所述CGN实体将地址替换后的报文发送给所述第一网关。 
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