CN102045246B - 互通业务报文的发送方法以及接入支持节点 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种互通业务报文的发送方法,该方法基于身份位置分离架构网络实现,所述身份位置分离架构网络通过若干个互通业务节点与非身份位置分离架构网络连接,包括:A、接入支持节点配置一个或多个互通业务节点以及各互通业务节点的优先级;B、所述接入支持节点接收终端(UE)发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的互通业务节点,并将所述互通业务报文路由转发到所述互通业务节点,由所述ISN实现所述互通业务报文的转发。本发明互通业务报文的发送方法以及接入支持节点,可以实现互通业务报文的转发,并保证互通业务节点之间的负荷分担。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及互通业务报文的发送方法以及接入支持节点。
背景技术
现有因特网广泛使用的TCP/IP协议中的IP地址具有双重功能,既作为网络层的通信终端主机网络接口在网络拓扑中的位置标识,又作为传输层主机网络接口的身份标识。TCP/IP协议设计之初,并未考虑主机移动的情况。但是,当主机移动越来越普遍时,这种IP地址的语义过载缺陷日益明显。当主机的IP地址发生变化时,不仅路由要发生变化,通信终端主机的身份标识也发生变化,这样会导致路由负载越来越重,而且主机标识的变化会导致应用和连接的中断。身份标识和位置分离问题提出的目的是为了解决IP地址的语义过载和路由负载严重、安全等问题,将IP地址的双重功能进行分离,实现对移动性、多家乡性、IP地址动态重分配、减轻路由负载及下一代互联网中不同网络区域之间的互访等问题的支持。
业界目前正在研究的身份、位置分离的下一代网络技术,如LISP、HIP、Six/one、一体化网络等等,以下称为身份位置分离架构网络。这些技术的共同特点是引入了两个编码空间,一个代表终端的身份,一个代表终端的位置。每个终端都既有一个身份编码,也有一个位置编码。TCP、UDP等上层业务连接是基于终端的身份编码与对端建立通信连接的。终端移动时,其位置编码随之改变,但其身份编码保持不变。因此终端的移动不会引起上层业务的中断。
身份位置分离架构网络的建设、推广、普及需要一段较长的时间,身份位置分离架构网络与其他网络(如传统互联网或其他架构)在较长的时期内将同时存在。所以两个网络需要进行互通。
如何将身份位置分离架构网络终端的业务报文从身份位置分离架构网络到其他网络是目前尚待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种互通业务报文的发送方法以及接入支持节点,以实现互通业务报文的转发。
为解决以上技术问题,本发明提供一种互通业务报文的发送方法,该方法基于身份位置分离架构网络实现,所述身份位置分离架构网络通过若干个互通业务节点(ISN)与非身份位置分离架构网络连接,包括:
A、接入支持节点(ASN)配置一个或多个ISN以及各ISN的优先级;
B、所述ASN接收终端(UE)发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并将所述互通业务报文路由转发到所述ISN,由所述ISN实现所述互通业务报文的转发。
进一步地,所述ASN是基于终端、连接或业务选择ISN的,步骤B中,所述ASN接收所述UE发送的互通业务报文后,选择ISN前,若所述ASN已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则所述ASN直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再转发所述互通业务报文。
进一步地,步骤A中,所述ASN还根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;步骤B中,若最高优先级的ISN有多个,所述ASN根据所述权重从多个最高优先级的ISN中选择ISN。
进一步地,步骤A中,所述ASN还设置全局变量G,其初始值为1,若当前可用的最高优先级的ISN有N个,各ISN的权重分别为g1、g2…gn,则
步骤B具体包括:
b1、所述ASN接收终端发送的互通业务报文;
b2、若G≤g1,则所述ASN选择第一个ISN,若 其中n≥2,则选择第n个ISN;
b3、全局变量G增加一个权重单位,若全局变量G为各ISN的权重总和,则修改全局变量G为1;
b4、所述ASN将所述互通业务报文路由转发到步骤b2选择的ISN。
进一步地,步骤A中,不同节点若配置同一ISN,所述ISN在不同ASN的优先级相同或不同,所有ISN通过在各ASN的优先级和权重的配置实现负荷分担。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种接入支持节点,所述接入支持节点(ASN)位于身份位置分离架构网络,所述身份位置分离架构网络通过若干个互通业务节点(ISN)与非身份位置分离架构网络连接,所述ASN包括:
互通业务节点配置子模块,用于配置一个或多个ISN以及各ISN的优先级;
互通业务报文处理模块,用于接收终端发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并通过选择的ISN实现互通业务报文的转发。
进一步地,所述互通业务报文处理模块包括:
接收子模块,用于接收终端发送的互通业务报文并通知互通业务节点选择子模块选择ISN,所述互通业务报文的目的地址指向所述非身份位置分离架构网络的终端;
所述互通业务节点选择子模块,与所述互通业务节点配置子模块以及接收子模块连接,用于根据互通业务节点配置子模块的配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并通知发送子模块;
发送子模块,与所述接收子模块和互通业务节点选择子模块连接,用于将所述接收模块接收的互通业务报文路由转发到所述ISN选择模块选择的ISN。
进一步地,所述互通业务节点选择子模块是基于终端、连接或业务选择ISN的,所述互通业务节点选择子模块选择ISN前,若已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则通知所述发送子模块直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再通知所述发送子模块。
进一步地,所述互通业务节点配置子模块,还用于根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;若最高优先级的ISN有多个时,所述互通业务节点选择子模块根据权重从多个最高优先级的ISN中进行选择ISN。
进一步地,所述互通业务节点配置子模块配置的当前可用的最高优先级的ISN有N个,各ISN的权重分别为g1、g2…gn时,所述ASN的ISN选择模块还用于设置全局变量G,其初始值为1,若G≤g1,则选择第一个ISN,若 其中n≥2,则选择第n个ISN;还用于将全局变量G增加一个权重单位,若全局变量G为各ISN的权重总和,则修改全局变量G为1,等待下次触发。
本发明互通业务报文发送方法和ASN通过在ASN设置多个ISN,ASN根据设置选择可用的优先级最高的ISN进行报文转发,实现了身份位置分离网络与其他网络的互通,同时根据ASN的用户数以及ISN的业务容量可以灵活设置ISN的优先级和权重,从而使身份位置分离网络与传统网络互通时达到ISN的负荷分担的效果,降低ISN的容量和性能要求,提高互通的可靠性。
附图说明
图1是身份位置分离网络与现有网络互通的架构示意图;
图2是本发明互通业务报文发送方法的示意图;
图3是本发明根据ISN权重选择ISN的示意图;
图4是本发明ASN的模块结构示意图。
具体实施方式
身份位置分离网络与传统互联网的互通,意指身份位置分离网络终端与传统互联网的终端可以相互通信。其互通架构如图1所示,图中每个网元的逻辑功能如下:
接入支持节点(ASN)
ASN负责为各种移动终端提供接入服务,为接入的用户分配用于表示身份的用户身份标识(AID)和用于表示路由的路由位置标识(RID),并将用户的数据报文进行标识封装后在核心网中传输。
IP骨干网
IP骨干网是ASN之间的互联网络,主要功能是根据数据报文中的路由位置标识进行选路和转发数据报文,把ASN发出的数据转发到正确的目的地;
互通业务节点(ISN)
ISN是身份位置分离架构网络与其他网络的互通节点,两类不同的网络必须通过一个或若干个ISN进行互相通信,图1显示身份位置分离架构网络与Internet网络通过2个ISN连接。
为了与现有的传统网络进行互通,需要部署ISNISN,由于每个ISN的性能和容量都是有限的,在互通的时候,需要部署多个ISN,同时要保证多个ISN之间是负荷分担的关系。
无线网络
无线网络负责提供并维护用户终端到ASN之间的二层链路,在蜂窝移动网络中,负责无线资源分配和管理等功能。此处的无线网络可以是WCDMA,TD-SCDMA,CDMA2000,LTE等无线网络。
在ASN上为每个本地接入的移动终端(MN)保存所有的通信对端(CN)的信息,移动终端的位置发生变化的时候,新的ASN将把此时终端位置的标识通知给通信对端所在的ASN,通信对端CN有很多个的时候,需要通知到每个CN所在的ASN,保证各个ASN把数据包发给正确的终端。
本发明互通业务报文的发送方法基于身份位置分离架构网络实现,所述身份位置分离架构网络通过若干个ISN(ISN)与非身份位置分离架构网络(如现有互联网)连接,如图2所示,本发明互通业务报文的发送方法包括:
步骤201:所述ASN(ASN)配置一个或多个ISN以及各ISN的优先级;
所述ASN还根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;
不同节点若配置同一ISN,所述ISN在不同节点的优先级可以相同或不同,所有ISN通过在各节点优先级和权重的配置实现负荷分担。
可以根据以下几种方式实现ISN的设置:
1、根据ASN的用户数和ISN的容量(指需要进行互通的业务容量,包括流量,支持的并发连接数目等)来进行负荷分担:比如根据ASN的用户数量,几个ASN合用一个ISN,这几个ASN的所有与其他网络(如Legacy网络)互通的流量都经过预先配置的ISN来完成互通。在实际部署的时候,可以设置主备ISN,在主用ISN失效的时候,可以通过备用的ISN进行互通;
2、根据ASN的地区性来设置ISN,如一个省或者几个地区设置一个ISN,这些地区产生的互通流量都经过这个ISN,同样,可以部署主备ISN。这种实现方法的主要缺点是地区之间的负荷不能进行共享,会导致有的地区ISN的负荷高,有的地区ISN的负荷低,地区之间的ISN上的负荷不均匀,配置也不灵活。
3、根据不同的互通网络设置不同的ISN,如本网络需要与3个运营商A,B,C互通的时候可以分别设置3个不同的ISN,分别与A,B,C运营商的Legacy进行互通,方便网络之间的业务结算。这种方法的主要缺点是运营商之间的ISN之间负荷不能进行共享,会导致有的ISN的负荷高,有的ISN的负荷低,各个ISN负荷不均匀,配置不灵活。
4、如果一个ASN需要与多个ISN进行互通,则ASN要根据用户访问的业务目的地址进行配置,如目的地址满足条件C1的,通过ISN1进行互通,如目的地址满足条件C2的,通过ISN2进行互通。这种方法的主要缺点是需要根据目的地址进行配置,而实际上业务目的地址在运营中会发生变化,这会导致ISN之间的负荷会发生变化,需要重新根据业务目的地址进行配置,增加了配置的复杂度。而且业务地址相对应的业务的流量分布不是均匀分布的,很难做到各个ISN上个负荷是均匀的。
优选地,本发明采用第一种方式进行ISN配置,以很好地实现ISN的负荷分担,具体配置包括以下内容:
1、定义各个ISN的优先级;
对于同一个ISN,不同的ASN上设置的ISN优先级可能不同,例如:ASN1上可以把ISN1设置为高优先级,而ASN2上可以把此ISN设置为低优先级。
2、定义各个ISN的权重,也即业务接入的比例;
同一优先级的ISN的权重可以根据各ISN的处理能力来决定,ISN的处理能力是指同时支持的业务连接数目,数据吞吐量等。如ISN1可以同时处理10万个连接,ISN2可以处理30万个连接,那么在ASN上就可以基于这两个数据来决定ISN1和ISN2业务的接入比为1∶3,ISN的权重分别为25%和75%。这样,在业务开展的时候,2个ISN上的系统容量的占用比例会比较均匀,不会出现小容量的ISN负荷很高,大容量的ISN负荷很低的情况。
业务接入是指在ASN上对于互通业务在多个ISN之间进行选择的过程,要保证ASN上的互通业务在ISN上按预定的比例进行分配。
3、定义ISN的数目:就是指ASN的互通业务由几个ISN来完成的;
ISN数目的确定,主要是考虑到可靠性和冗余性,可用性等方面。如果ASN上的互通业务量很大,而单个ISN的性能又不足,就需要增加ISN的数目。另外考虑到可用性,保证有一个ISN出问题的时候,业务可以继续进行,需要考虑冗余和备份,一个ASN至少要有两个ISN来承担互通业务。
本发明基于上述的3个因数,在ASN上进行灵活配置来达到ISN之间有效进行负荷分担的目的。
步骤202:ASN接收所述UE发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并将所述互通业务报文路由转发到所述ISN,由所述ISN实现所述互通业务报文的转发。
在ASN选择ISN的时候,首先根据ISN的优先级进行选择,如果最高优先级的ISN只有一个且可用,就选择该ISN;如果最高优先级的ISN只有一个且不可用,就选择第二优先级的ISN。
如果相同的优先级的ISN有很多个,就根据不同的ISN的权重(业务接入比例)进行选择,例如,如果有2个优先级相同的ISN1和ISN2,其权重为70%(ISN1)和30%(ISN2),则ASN在选择ISN的时候,就以70%的概率接入ISN1,以30%的概率接入ISN2。采用此种方式可以保证各个ISN的负荷比较均匀。
ASN可以基于终端、连接或访问的具体业务选择ISN,具体地,对于优先级相同的ISN1和ISN2来说,如果基于终端选择ISN,则70%的终端的互通业务选择ISN1,30%的终端的互通业务选择ISN2,同一个终端的连接都是经过同一个ISN的;如果基于连接选择ISN,则70%的业务连接接入ISN1,30%的业务连接接入ISN2,同一个终端的不同连接会经过不同的ISN。如果基于终端访问的具体的业务来选择ISN,这需要ASN识别具体的业务,会极大地增加ASN的复杂度。
步骤202中,所述ASN接收所述UE发送的互通业务报文后,选择ISN前,若所述ASN已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则所述ASN直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再转发所述互通业务报文。
具体实现时,所述ASN还设置全局变量G,其初始值为1,若当前可用的最高优先级的ISN有N个,各ISN的权重分别为g1、g2…gn,时,如图3所示,步骤302具体包括:
步骤301:所述ASN接收终端发送的互通业务报文;
步骤302:若G≤g1,则所述ASN选择第一个ISN,若 其中n≥2,则选择第n个ISN;
步骤303:全局变量G增加一个权重单位,若全局变量G为各ISN的权重总和,则修改全局变量G为1;
步骤304:所述ASN将所述互通业务报文路由转发到步骤b2选择的ISN。
应用实例
假设ASN通过4个ISN与Legacy网络互通。这四个ISN分别为ISN1和ISN2,ISN3,ISN4;本发明涉及的相关参数举例如下:
优先级 | 权重 | |
ISN1 | 1 | 70% |
ISN2 | 1 | 30% |
ISN3 | 2 | 40% |
ISN4 | 2 | 60% |
上述的配置中,ISN 1和ISN2的优先级比较高,权重分别是70%和30%;ISN3和ISN4的优先级比较低,权重分别是40%和60%;在ASN选择ISN的时候,先找到优先级最高的2个ISN(ISN1,ISN2),然后对ASN上所有的互通业务,按70%的比例接入ISN1,按30%的比例接入ISN2。如果ISN1和ISN2不可用(即ISN出现故障),则ASN选择ISN3(40%业务量)和ISN4(60%业务量)来完成互通业务。如果优先级相同的ISN中有一个或者几个不可用了,则可以让其他的优先级的ISN来完成互通业务,ISN中有一个或者几个出现故障情况下的处理规则可以预先设置好。
假设ISN2不可用了,可以把负荷转移到ISN1、ISN3和ISN4上,其中70%的负荷接入到ISN1上,另外30%的负荷再按40%,60%的比例分担到ISN3和ISN4上。
以下以身份位置分离网络和Legacy网络的互通为例对本发明方法进行说明:
从身份位置分离网络的终端发起与Legacy网络的终端进行互通的过程包括:
一、ASN接收到身份位置分离网络的终端发送的数据包,其中目标地址是对应Legacy网络的公网地址的AID;
二、ASN根据ISN配置选择相应的ISN;
ASN收到数据包以后,发现需要通过ISN进行互通,ASN先检查当前的配置的ISN及其可用性,如果发现有多个高优先级的ISN可用,则根据权重选择ISN,并在ASN内部记录相关的ISN地址信息,后续关于本连接的数据包都发送到此ISN。如果发现高优先级的ISN不可用,就选择低优先级的可用的ISN,同样可以根据权重来进行选择。
优先级相同时,不同的ISN的选择根据其权重来决定。具体实现时,设置一个全局变量G,初始值为1,最大值为100;这个全局变量是累加的,每次选择ISN完成后G=G+1,且G的值大于100时设置为1;ISN1、ISN2的权重分别为70%、30%,如果G值小于等于70,就选ISN1,如果其值大于70小于等于100,就选ISN2。
三、ASN封装数据包后发送到对应的ISN,ISN进行解封装,并进行NAT(网络地址转换,把终端的源地址替换为公有IP地址)处理、建立映射关系表,记录ASN地址,目标AID到公有IP地址的变换等处理,把数据包发送到Legacy网络中,ISN发出的数据包是经过NAT处理后的包,即经过NAT的处理后,在Legacy网络上源地址已经变成了标准的公网IP地址,在ISN上记录有源AID和NAT地址之间的对应关系。Legacy网络上的通信对端将向NAT后的地址发回相关的响应,建立通信连接。ISN收到Legacy网络来的数据以后,通过之前记录的NAT地址找到此用户的AID以及此用户的当前的ASN地址(RID),进行封装后,发送到正确的ASN。
通过上述过程完成从身份位置分离网络主动发起业务与Legacy网络进行互通。
本发明只涉及到身份位置分离网络主动发起业务与Legacy网络的终端进行互通的场景,不涉及到Legacy网络用户主动与身份位置分离网络上的终端发起通信业务的过程。
为实现以上方法,本发明还提供了一种ASN(ASN),ASN位于身份位置分离架构网络,所述身份位置分离架构网络通过若干个ISN与非身份位置分离架构网络连接,所述ASN包括:
互通业务节点配置子模块,用于配置一个或多个ISN以及各ISN的优先级;还用于根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;
互通业务报文处理模块,用于接收终端发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并通过选择的ISN实现互通业务报文的转发。
所述互通业务报文处理模块具体包括:
接收子模块,用于接收终端发送的互通业务报文并通知互通业务节点选择子模块选择ISN,所述互通业务报文的目的地址指向所述非身份位置分离架构网络的终端;
互通业务节点选择子模块,与所述互通业务节点配置子模块以及接收子模块连接,用于根据互通业务节点配置子模块的配置选择当前可用的最高优先级的ISN,若最高优先级的ISN有多个时,还用于根据权重从多个最高优先级的ISN中进行选择ISN,以及通知发送子模块;
所述互通业务节点选择子模块是基于终端、连接或业务选择ISN的,所述互通业务节点选择子模块选择ISN前,若已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则通知所述发送子模块直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再通知所述发送子模块。
所述互通业务节点配置子模块配置的当前可用的最高优先级的ISN有N个,各ISN的权重分别为g1、g2…gn时,所述ASN的ISN选择模块还用于设置全局变量G,其初始值为1,若G≤g1,则选择第一个ISN,若 其中n≥2,则选择第n个ISN;还用于将全局变量G增加一个权重单位,若全局变量G为各ISN的权重总和,则修改全局变量为1,等待下次触发。
发送子模块,与所述接收子模块和互通业务节点选择子模块连接,用于将所述接收模块接收的互通业务报文路由转发到所述ISN选择模块选择的ISN。
本发明互通业务报文的发送方法和实现终端接入的节点(ASN)具有以下特点:
配置简单:只需要根据ASN的容量以及ISN(ISN)的容量就可以配置,不需要复杂的网络规划;
易于实现ISN之间的负荷调整:在ISN容量有变化,或者ASN容量有变化的时候,可以在ASN上调整各个ISN的优先级和权重,使得新接入的业务可以按新的分配方式接入到各个ISN上,此种方式对已有的通信连接不会造成影响;
结合ASN与ISN之间的活性检测,可以提高系统的可靠性:在ASN上可以配置多个ISN,当某个ISN有问题时,ASN可以方便地切换到其他ISN上。
本发明互通业务报文发送方法和ASN通过在ASN设置多个ISN,ASN根据设置选择可用的优先级最高的ISN进行报文转发,实现了身份位置分离网络与其他网络的互通,同时根据ASN的用户数以及ISN的业务容量可以灵活设置ISN的优先级和权重,从而使身份位置分离网络与传统网络互通时达到ISN的负荷分担的效果,降低ISN的容量和性能要求,提高互通的可靠性。
Claims (8)
1.一种互通业务报文的发送方法,其特征在于,该方法基于身份位置分离架构网络实现,所述身份位置分离架构网络通过若干个ISN与非身份位置分离架构网络连接,包括:
A、接入支持节点(ASN)配置一个或多个互通业务节点(ISN)以及各ISN的优先级,根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;
B、所述ASN接收终端(UE)发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,若最高优先级的ISN有多个,根据所述权重从多个最高优先级的ISN中选择ISN,并将所述互通业务报文路由转发到所述ISN,由所述ISN实现所述互通业务报文的转发。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述ASN是基于终端、连接或业务选择ISN的,步骤B中,所述ASN接收所述UE发送的互通业务报文后,选择ISN前,若所述ASN已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则所述ASN直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再转发所述互通业务报文。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于:步骤A中,不同节点若配置同一ISN,所述ISN在不同ASN的优先级相同或不同,所有ISN通过在各ASN的优先级和权重的配置实现负荷分担。
5.一种接入支持节点,其特征在于,所述接入支持节点(ASN)位于身份位置分离架构网络,所述身份位置分离架构网络通过若干个互通业务节点(ISN)与非身份位置分离架构网络连接,所述ASN包括:
互通业务节点配置模块,用于配置一个或多个ISN以及各ISN的优先级根据ISN的处理能力配置同一优先级的各ISN的权重;
互通业务报文处理模块,用于接收终端发送的互通业务报文后,根据配置选择当前可用的最高优先级的ISN,若最高优先级的ISN有多个,根据所述权重从多个最高优先级的ISN中选择ISN,并通过选择的ISN实现互通业务报文的转发。
6.如权利要求5所述的ASN,其特征在于,所述互通业务报文处理模块包括:
接收子模块,用于接收终端发送的互通业务报文并通知互通业务节点选择子模块选择ISN,所述互通业务报文的目的地址指向所述非身份位置分离架构网络的终端;
所述互通业务节点选择子模块,与所述互通业务节点配置模块以及接收子模块连接,用于根据互通业务节点配置模块的配置选择当前可用的最高优先级的ISN,并通知发送子模块;
发送子模块,与所述接收子模块和互通业务节点选择子模块连接,用于将所述接收模块接收的互通业务报文路由转发到所述ISN选择模块选择的ISN。
7.如权利要求5所述的ASN,其特征在于:所述互通业务节点选择子模块是基于终端、连接或业务选择ISN的,所述互通业务节点选择子模块选择ISN前,若已经针对所述互通业务报文对应的终端、连接或业务选择过ISN,则通知所述发送子模块直接将所述互通业务报文路由转发到原来选择的ISN,否则先选择ISN再通知所述发送子模块。
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