CN102299871B

CN102299871B - 一种通信方法及网关设备

Info

Publication number: CN102299871B
Application number: CN201010212688.1A
Authority: CN
Inventors: 郭俊杰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Global Innovation Polymerization LLC
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN102299871A; WO2011160384A1

Abstract

本发明公开了一种通信方法及网关设备，主要内容包括：通过将传统的网关改造为具有多个刀片式服务器架构的网关，且网关中网元单板的功能通过刀片式服务器承载，使改造后的网关整合了网关自身的功能以及其他网元的功能，通过一台刀片式网关以及常规的基站就可以替代目前常规的网络架构，简化了对网元的功能扩展和维护。

Description

一种通信方法及网关设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信方法及网关设备。

背景技术

微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，Wimax)网络作为目前常用的通信网络得到广泛应用。对于一个Wimax网络架构而言，网络侧需要包含多种功能和类型的网元，如提供鉴权功能的AAA服务器，提供授权、计费功能的在线付费(Online charging system，OCS)设备/离线付费(Offline charging system，OFCS)设备，提供动态主机控制(DHCP)服务的DHCP服务器，以及提供内容服务功能的媒体面数据业务设备等。网络侧的大量网元通过内部以及网元之间的信息处理，构成Wimax网络。

目前的网络侧(包括Wimax网络在内的核心网)内部的网元的扩展性能较差，一旦部署就无法改变，如果需要对网络侧进行设备升级就需要重新部署网元，使网元更新、升级过程复杂，难以实现。

另外，网络侧的各网元都具有自身的特性，如家乡代理(Home Agent，HA)设备需要有较强的数据转发性能，鉴权、授权设备需要较强的实时处理能力以及较高的安全性要求。随着网络技术的发展，越来越多的企业需要建立针对企业级的网络架构，如果也按照目前的网络架构部署方式建立企业级网络，高性能的网元会增加企业级网络的部署难度以及部署成本。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种通信方法及网关设备，用以解决现有技术中存在的网络侧内部的网元的扩展性能较差，对网元更新、升级过程复杂，难以实现的问题。

一种通信方法，所述方法包括：

网关根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作，所述网关包括多个刀片式服务器；

网关确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，所述网元单板的功能通过刀片式服务器承载，所述网元单板包括以下至少一个单板：家乡代理HA单板、AAA认证单板、提供媒体面数据业务的用户单板、提供信令面业务的控制单板、对各网元单板进行控制以及信息转发的交换单板；其中，所述终端请求的操作为报文传输操作时，网关内的交换单板根据终端请求的操作从多个用户单板中选择承载的负荷小于设定负荷的用户单板作为确定的网元单板；

网关指示确定的网元单板在确定终端在控制单板和用户单板上完成终端接入操作后，为终端分配IP地址、通用路由封装协议标识Gre Key，及指示网关内的交换单板将所述IP地址、Gre Key以及为该终端选择的用户单板和HA单板关联；

网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务。

一种网关设备，所述网关设备为刀片式服务器架构，网关内的网元单板的功能通过所述刀片式服务器承载，所述网关为接入服务网络网关ASN GW，所述网关包括：

交换单板，用于根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作，并确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，所述网元单板包括以下至少一个单板：家乡代理HA单板、AAA认证单板、提供媒体面数据业务的用户单板、提供信令面业务的控制单板、对各网元单板进行控制以及信息转发的交换单板；其中，所述交换单板在所述终端请求的操作为报文传输操作时，根据终端请求的操作从多个用户单板中选择承载的负荷小于设定负荷的用户单板，并将选择的用户单板为终端分配的IP地址、通用路由封装协议标识Gre Key以及该用户单板和HA单板关联，所述用户单板在确定终端在控制单板和用户单板上完成终端接入操作后，为终端分配IP地址、Gre Key；

确定的网元单板为终端请求的操作提供服务。

本发明实施例通过将传统的网关改造为具有多个刀片式服务器架构的网关，且网关中网元单板的功能通过刀片式服务器承载，使改造后的网关整合了网关自身的功能以及其他网元的功能，通过一台刀片式网关以及常规的基站就可以替代目前常规的网络架构，简化了对网元的功能扩展和维护。

附图说明

图1为刀片式服务器架构的网关结构示意图；

图2为本发明实施例一通信方法示意图；

图3为本发明实施例二报文传输操作方法示意图；

图4为本发明实施例三终端认证操作方法示意图。

具体实施方式

为实现本发明目的，本发明对网络侧的网关设备进行改造，将传统的网关改造为具有多个刀片式服务器架构的新型网关，将网关自身具有的数据处理功能通过至少一个刀片服务器来承载，并在网关中增加插槽，将具有各种网络功能的网元单板插入插槽，将这些网元单板的功能也通过刀片服务器来承载，使得新型的网关整合了网关自身的功能以及其他网元的功能。由于各网元的功能通过网关的刀片服务器来承载，通过一台刀片式网关以及常规的基站就可以替代目前常规的网络架构，简化了对网元的功能扩展和维护，且由于不需要部署大量的网元设备，降低了企业级网络的部署难度以及部署成本。

下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细描述。

本发明各实施例中涉及的网关可以是核心网中的网关，例如：针对Wimax网络，涉及的网关可以是接入服务网络网关(Access Service Network GateWay，ASN GW)。以ASN GW为例，采用图1所示的刀片式服务器架构的网关中，每一个刀片服务器承载一种网元单板的功能。在图1所示的架构图中，ASN GW中的网元单板包括多个提供媒体面数据业务的用户单板、一个提供信令面业务的控制单板、一个对各网元单板进行控制以及信息转发的交换单板、多个HA单板以及一个AAA认证单板。ASN GW内的各单板通过板间消息进行数据和信令的传输。需要说明的是，对于一个常规网关而言，网关具有用户单板、控制单板和交换单板的功能，因此，本发明涉及的新型网关中的用户单板、控制单板和交换单板可以是网关将自身的数据处理功能承载在刀片上得到的单板，HA单板和AAA认证单板是根据实际需求在网关的插槽内插入的用于增强网关功能的单板。

图1是本发明实施例可用的一种网关架构示意图，本发明实施例也不限于对网关进行改造，以及在网关中增加具有诸如计费服务、DHCP服务功能的单板。

实施例一：

如图2所示，为本发明实施例一中的通信方法示意图，本发明实施例一利用改造后的网关来替代常规的网络功能，为终端提供服务。

本发明实施例一的方案包括以下步骤：

步骤101：网关根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作。

本步骤中，终端(MS或UE)在需要进行业务操作时，可以按照常规方式通过基站接入网关，将信令消息传递至网关。

步骤102：网关确定为终端请求的操作提供服务的网元单板。

在本步骤中，网关根据终端请求的操作确定为执行该操作需要涉及到的网元单板。

步骤103：网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务。

在本步骤中，网关指示网元单板提供服务的过程可以是网关将终端的信令消息传输给相应的网元单板，由于各网元单板具有实现各自特定功能的能力，因此，接收到信令消息的网元单板可以响应该信令消息，也就是达到响应终端请求操作的目的。

通过上述实施例一的方案，只需要一台增强型的网关以及部署的基站就可以替代常规的网络架构，通过对刀片式服务器架构的网关内的插槽中插入/拔出具有特定功能的单板，方便对网关的功能进行扩展和升级，适合应用在企业级网络的部署中。

下面通过终端请求的具体操作对本发明实施例一的方案进行详细说明。

实施例二：

本发明实施例二以终端请求的操作为报文传输操作为例，来说明实施例一的具体实现方式，本实施例二涉及的网络为Wimax网络，涉及的网关为增强的ASN GW。

如图3所示，为本发明实施例二的步骤示意图，具体包括以下步骤：

步骤201：HA单板插入网关的插槽且上电后，HA单板在交换单板进行注册。

在本步骤中，当有新的单板插入网关时，在开机上电后，新插入的单板需要在交换板进行注册，将自身的信息(如：标识、负载能力等)发送给交换单板。

步骤202：终端向网关发送请求进行报文传输操作的信令消息。

在本步骤中，终端在向网关发送请求进行报文传输操作的信令消息之前，还应该先接入Wimax网络，因此，需要进行接入流程，由于进行报文传输操作需要涉及HA单板、用户单板、交换单板和控制单板，因此，接入流程的具体步骤如下：

步骤A：交换单板在确定需要为终端进行接入操作时，确定ASN GW中的可用的用户单板。

步骤B：交换单板从可用的用户单板中选择一个用户单板，选择的用户单板的负荷小于设定负荷。

在本步骤中，交换单板根据终端标识进行用户单板的负荷分担，使各用户单板的负荷相对均衡，对于负荷大于设定负荷的用户单板，认为该用户单板的负荷过大，不应再承载更多终端的业务需求。

步骤C：选择的用户单板与终端进行媒体面数据接入操作，完成终端在用户单板上的接入，并为终端分配IP地址以及通用路由封装协议标识(Gre Key)，其中：Gre是通用路由封装协议，Gre key是通用路由封装协议的扩展字段标识用Gre协议封装的一条业务流。

步骤D：交换单板从可用的HA单板中为终端选择一个HA单板。

本步骤中，交换单板也可以按照负荷均衡的原则为终端选择HA单板。

如果终端之前已接入过Wimax网络，交换单板中记录了该终端对应的HA单板，则本步骤中，交换单板可以直接选择终端对应的HA单板。

步骤E：交换单板将为终端选择的用户单板和HA单板关联。

步骤F：控制单板与终端进行信令面接入操作，完成终端在控制单板上的接入。

步骤G：交换单板将终端标识、终端的IP地址、Gre Key、为终端选择的用户单板和HA单板关联。

此时，交换单板上记录了终端接入Wimax后进行报文传输操作时所需要的各参数以及单板。

步骤203：在上行报文传输时，交换单板接收终端发送的Gre报文，根据报文中携带Gre Key确定对应的用户单板，并将该Gre报文发送至该用户单板中。

步骤204：接收到Gre报文的用户单板查询关联的HA单板，并将该Gre报文发给HA单板。

在本步骤中，用户单板可以通过与交换单板之间进行的板间消息通信查询关联的HA单板，也可以是在交换单板将用户单板与HA单板关联时，将关联信息发送给用户单板和HA单板。

步骤205：HA单板将报文转发至高层网元，即Internet网络中的网元，完成报文的上行传输操作。

步骤206：在下行报文传输时，交换单板接收到高层网元发送的报文时，根据报文中的IP地址确定对应的HA单板，并将该报文发送至所述对应的HA单板。

步骤207：HA单板查询关联的用户单板，并将接收到的报文发送给该用户单板。

步骤208：用户单板根据报文中的IP地址以及终端接入时的上下文信息，将该报文发送给终端，完成报文的下行传输操作。

在本实施例二的方案中，为了使HA单板有较强的转发能力，可以设定HA单板的转发方式为多个刀片服务器的复合分担方式，ASN GW对外提供两个接口地址，一个是ASN GW R3接口地址，一个是HA单板的地址。另外，在实施例二的方式下，控制单板和HA单板之间仍可以进行MIP会话的建立，ASN GW R3接口的MIP信令就变成了板间消息，进一步提高了信令传输的可靠性。

实施例三：

本发明实施例三以终端请求的操作为终端认证操作为例，来说明实施例一的具体实现方式，本实施例三涉及的网络为Wimax网络，涉及的网关为增强的ASN GW。

如图4所示，为本发明实施例三的步骤示意图，具体包括以下步骤：

步骤301：AAA认证单板插入网关的插槽且上电后，AAA认证单板在交换单板进行注册。

步骤302：终端向网关发送请求进行终端认证操作的信令消息。

与实施例二类似地，在本步骤中，终端也需要接入Wimax网络，由于终端认证操作不需要进行媒体面数据接入操作，因此，需要完成终端在控制单板上的接入。在终端接入控制单板后，交换单板将该控制单板和AAA认证单板关联。

步骤303：交换单板将信令消息发送给控制单板。

步骤304：控制单板查询关联的AAA认证单板，并将包含终端标识的认证信令发给AAA认证单板。

在本步骤中，控制单板可以通过与交换单板之间进行的板间消息通信查询关联的AAA认证单板，也可以是在交换单板将控制单板与AAA认证单板关联时，将关联信息发送给控制单板和AAA认证单板。

步骤305：AAA认证单板对终端进行认证后，向控制单板返回认证结果。

步骤306：控制单板认证结果发送给终端，完成对终端的认证操作。

在上述本实施例二、三的方案中，通过交换板进行信令消息的内部转发，保证各单板的独立性，例如：AAA认证单板只负责处理ASN GW上终端的认证、授权功能，可以不提供对外的地址，节省内部IP地址资源。

除了上述实施例二和实施例三的方案外，实施例一的方案还可以应用于通过DHCP单板为终端进行IP地址分配的操作、应用于通过OCS/OFCS单板为终端进行计费操作等。

实施例四：

本发明实施例四提供一种网关设备，该网关设备的结构可以如图1所示，包括交换单板、控制单板以及用户单板完成网关对终端的接入以及数据转发的功能。特别地，交换单板用于根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作，并确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，然后由确定的网元单板为终端请求的操作提供服务，实际为终端请求的操作提供服务的过程可由确定的网元单板和交换单板协同运行。

本实施例中的网关可以为ASN GW，网关中的网元单板包括以下至少一个单板：HA单板、AAA认证单板、用户单板、控制单板、交换单板。

在所述终端请求的操作为报文传输操作时，交换单板具体用于根据终端请求的操作从多个用户单板中选择承载的负荷小于设定负荷的用户单板，以及将选择的用户单板为终端分配的IP地址、Gre Key以及该用户单板和HA单板关联；相应的，所述用户单板用于在确定终端在控制单板和用户单板上完成终端接入操作后，为终端分配IP地址、Gre Key。

在终端请求的操作为终端认证操作时，所述交换单板具体用于将执行终端认证操作的AAA认证单板和控制单板关联，并将请求为终端进行认证操作的信令消息发送给控制单板；所述控制单板用于将接收到的信令消息中携带的终端标识发给关联的AAA认证单板，并将AAA认证单板返回的认证结果发送给终端。

通过本发明各实施例的方案，只需要一台刀片式服务器架构的网关和基站便可以完成各种大型设备的功能，本方案中可以直接对网关内网元单板进行扩展，网关内部能够自动处理扩展的单板，并对其进行维护，使网关内部各网元单板的可扩展性较优。例如：如果需要较高的HA性能，则可以在网关内部增加HA单板的数量，在HA单板自身的功能不受影响的情况下，还能够提供给企业内部终端跨地区访问的功能。本发明中的网关尤其适用于企业级用户的建网需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种通信方法，其特征在于，所述方法包括：

网关根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作，所述网关包括多个刀片式服务器，所述网关为接入服务网络网关ASN GW；

网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务，具体包括：

在上行报文传输时，交换单板接收到终端发送的报文时，根据报文中的Gre Key确定对应的用户单板，并将该报文发送至所述对应的用户单板；

用户单板将接收到的报文发送给关联的HA单板，由该HA单板将报文转发至高层网元。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务，具体包括：

在下行报文传输时，交换单板接收到高层网元发送的报文时，根据报文中的IP地址确定对应的HA单板，并将该报文发送至所述对应的HA单板；

HA单板将接收到的报文发送给关联的用户单板，用户单板根据报文中的IP地址将该报文发送给终端。

4.一种通信方法，其特征在于，所述方法包括：

网关确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，所述网元单板的功能通过刀片式服务器承载，所述网元单板包括以下至少一个单板：家乡代理HA单板、AAA认证单板、提供媒体面数据业务的用户单板、提供信令面业务的控制单板、对各网元单板进行控制以及信息转发的交换单板；

网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务；

其中，所述终端请求的操作为终端认证操作；

网关确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，具体包括：

网关根据终端请求的操作确定AAA认证单板作为所述网元单板，并由网关内的交换单板将AAA认证单板和控制单板关联；

网关指示确定的网元单板为终端请求的操作提供服务，具体包括：

交换单板将请求为终端进行认证操作的信令消息发送给控制单板；

控制单板将接收到的信令消息中携带的终端标识发给关联的AAA认证单板，并将AAA认证单板返回的认证结果发送给终端。

5.一种网关设备，其特征在于，所述网关设备为刀片式服务器架构，网关内的网元单板的功能通过所述刀片式服务器承载，所述网关为接入服务网络网关ASN GW，所述网关包括：

确定的网元单板为终端请求的操作提供服务。

6.一种网关设备，其特征在于，所述网关设备为刀片式服务器架构，网关内的网元单板的功能通过所述刀片式服务器承载，所述网关为接入服务网络网关ASN GW，所述网关包括：

交换单板，用于根据来自终端的信令消息确定终端请求的操作，并确定为终端请求的操作提供服务的网元单板，所述网元单板包括以下至少一个单板：家乡代理HA单板、AAA认证单板、提供媒体面数据业务的用户单板、提供信令面业务的控制单板、对各网元单板进行控制以及信息转发的交换单板；

确定的网元单板为终端请求的操作提供服务；

其中，所述交换单板在终端请求的操作为终端认证操作时，具体用于将执行终端认证操作的AAA认证单板和控制单板关联，并将请求为终端进行认证操作的信令消息发送给控制单板；

所述控制单板，用于将接收到的信令消息中携带的终端标识发给关联的AAA认证单板，并将AAA认证单板返回的认证结果发送给终端。