CN102546403A - 一种报文转发的方法与小基站 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种报文转发的方法与装置，以实现用户设备UE在小基站连续覆盖下的无缝切换。第一小基站接收第二小基站通过二层转发路径转发的用户设备UE的报文，所述第一小基站通过Gi接口与Internet相连接，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站；所述第一小基站通过所述Gi接口将所述UE的报文转发到Internet。

Description

一种报文转发的方法与小基站
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文转发的方法与小基站。
背景技术
近年来移动通信数据业务的激增给宏网络带来了很大压力，传统宏基站网络已经难以满足人们对无线宽带覆盖，尤其是室内宽带覆盖的诉求，部署小基站是解决这一问题的一个很好的方案。小基站是一种区别于宏基站的基站形态，小基站在发射功率、用户数、体积重量等方面都比宏基站小一个数量级。小基站包括小基站Micro、微微基站Pico/ePico、家庭基站Femto、无线接入点AP等，例如，在UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通讯系统)中，小基站具体可以是UAP(UMTS Access Point，UMTS接入点)。
在部署小基站时，小基站作为室内UE(User equipment，用户终端)接入点，可以通过Gi接口接入到IP(Internet Protocol，互联网协议)网络，例如Internet，再利用IP网络接入到核心网，UE的PS(packet switched，分组交换)业务一般需要经由核心网传输，如果采用LIPA(Local IP Access，本地IP接入)和SIPTO(Selected IP Traffic Offload，IP数据分流)技术可以将UE的PS业务的报文通过小基站转发直接访问Internet，而不经过运营商的核心网，将原本通过核心网传输的报文经由Gi接口分流到Internet，有效减轻了核心网的负荷和传输成本，并减少了报文传输时延，提升了用户体验。
发明人发现，在现有的LIPA和SIPTO技术中，当UE从源小基站切换到目的小基站时，UE需要等待目的小基站与Internet建立链接后，才能继续传输报文，在目的小基站与Internet建立链接的过程中，UE的报文传输会中断，由此明显降低了用户体验，也给Gi接口分流业务的规模商用造成了影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种报文转发的方法与小基站，通过所述方法和小基站可以使UE在移动过程中业务不中断。
本发明一方面提供了一种实现报文转发的方法，所述方法包括：
第一小基站接收第二小基站通过二层转发路径转发的用户设备UE的报文，所述第一小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站；
所述第一小基站通过所述Gi接口将所述UE的报文转发到所述Internet。
本发明另一方面提供了一种实现报文转发的方法，所述方法包括：
第一小基站通过Gi接口接收因特网Internet发送的用户设备UE的报文；
所述第一小基站将所述UE的报文通过二层转发路径转发给第二小基站，以使得所述第二小基站将所述UE的报文转发给所述UE，其中，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站。
本发明又一方面提供了一种小基站，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器：用于接收用户设备UE驻留的小基站通过二层转发路径转发的所述UE的报文；
发送器：用于通过Gi接口将所述UE的报文转发到所述Internet。
本发明再一方面提供了一种小基站，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器：用于通过所述Gi接口接收所述Internet发送的用户设备UE的报文；
发送器：用于将所述UE的报文通过二层转发路径转发给所述UE驻留的小基站，以使得所述UE驻留的小基站将所述UE的报文发送给所述UE。
通过应用本发明实施例提供的报文转发的方法与小基站，驻留在第二小基站的UE的报文可以经第一小基站转发到Internet，UE切换到第二小基站时，无需等待第二小基站与Internet之间建立链接，因此UE的报文传输不会中断，实现了UE在多个小基站覆盖下的无缝切换，提升了网络稳健性，提高了用户体验。
附图说明
图1为现有小基站解决方案网络架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种报文转发的方法流程图；
图3为本发明实施例一提供的一种报文转发流程图；
图4为本发明实施例二提供的一种报文转发流程图；
图5为本发明实施例三提供的一种小基站结构示意图；
图6为本发明实施例四提供的一种小基站结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点表达得更清楚明白，下面结合具体实施例和附图详细说明本发明提供的技术方案。
如图1所示，为现有小基站解决方案网络架构，小基站作为室内UE接入点，通过Gi接口接入到IP网络，如Internet，利用IP网络接入到核心网，单个小基站可以通过HGW(home gateway，家庭网关)接入到IP网络，多个小基站也可以组建成局域网，如办公室局域网Office LAN，然后再接入IP网络，一个OfficeLAN下的多个小基站覆盖范围可以看成一个逻辑小区，简称L-CELL。如果采用LIPA(Local IP Access，本地IP接入)和SIPTO(Selected IP Traffic Offload，IP数据分流)技术，则小基站可以将UE的分组交换PS业务通过小基站与Internet之间的Gi接口转发直接转发给Internet，而不经过运营商的核心网，在小基站连续覆盖的情况下，UE移动时会从一个小基站切换到另外一个小基站，由此会导致UE报文传输的中断，本发明实施例给出了一种UE移动过程中不中UE报文传输的方法与小基站。
本发明实施例中，在小基站连续覆盖的场景下，通过采用二层转发、三层转发等方法实现小基站的Gi接口数据业务移动性功能，保证UE在移动过程中，通过Gi接口的UE报文传输不会中断。本发明实施例中，各个小基站需要支持Gi接口转发功能。二层转发是指通过调整报文目的MAC地址，实现同一局域网下的报文转发功能；三层转发是指通过调整报文IP地址和端口，实现跨网段广域网下的报文转发功能。
本发明实施例中，UE在一个Office LAN的覆盖范围内移动时，驻留在一个小基站上，为了方便描述，将此小基站称之为第二小基站，UE与第二小基站进行直接通信，但并不通过第二小基站直接访问Internet，而是利用该Office LAN中的另一小基站转发报文，为了方便描述，将此小基站称之为第一小基站。第一小基站通过Gi接口连接到Internet，为了实现UE报文的转发，第一小基站和第二小基站建立二层转发路径，第一小基站和第二小基站可以分别维护一个转发表，第一小基站维护一个三层转发路由NAPT(Network Address PortTranslation，网络地址端口转换)表，第二小基站维护一个二层转发表。UE访问Internet时，第二小基站将UE的报文通过第二小基站与第一小基站之间的二层转发路径转发到第一小基站，第一小基站再将UE的报文通过Gi接口发送到Internet。当UE从第二小基站的覆盖范围移动到第三小基站的覆盖范围时，第三小基站变成了UE驻留的小基站，第一小基站与第三小基站建立二层转发路径，并可以断开与第二小基站的二层转发路径，第一小基站始终维持通过Gi接口与Internet之间建立的连接。上述是以上行链路中传输UE的报文为例进行说明，下行链路中传输UE的报文为上行链路中传输UE的报文的逆过程。
本发明实施例一提供了一种报文转发的方法，如图2所示，为本方法具体步骤：
步骤201、第一小基站接收第二小基站通过二层转发路径转发的用户设备UE的报文，所述第一小基站通过Gi接口与Internet相连接，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站。
本发明实施例一中，第二小基站可以将所述UE的报文的目的MAC地址修改为第一小基站的MAC地址，再将修改后的UE的报文发送给第一小基站。
本发明实施例一中，第一小基站可以是Office LAN中CPU占用率和接入用户数加权结果最优的小基站。
Office LAN中的每个小基站可以实时维护一张运行信息状态表，该表包括该Office LAN中所有小基站的CPU占用率、接入用户数等信息，CPU占用率和接入用户数加权结果最优的小基站主动充当第一小基站。
步骤202、所述第一小基站通过所述Gi接口将所述UE的报文转发到Internet。
为了实现UE报文的转发，第二小基站和第一小基站之间需要建立二层转发路径，第二小基站和第一小基站可以分别维护一个二层转发表和NAPT表，本发明实施例一以具有第一小基站、第二小基站、第三小基站等多个小基站的Office LAN为例来说明报文转发过程，假设第一小基站的公网IP地址为IP_A，MAC地址为MAC_A，第二小基站的公网IP地址为IP_B，MAC地址为MAC_B，UE驻留在第二小基站，从核心网分配的IP地址为IP_UE，第一小基站作为转发小基站。
当UE通过源端口12346访问Internet上的一个IP地址10.147.198.xxx时，UE上行报文转发流程如图3所示：第二小基站接收到UE的报文后，修改报文的MAC地址并将UE的报文通过二层转发路径转发到第一小基站；第一小基站修改报文的IP地址和端口后将报文转发到Internet。详细过程如下：
第二小基站按照表1将UE访问10.147.198.xxx的报文的目的MAC地址修改为第一小基站的MAC地址MAC_A，将报文转发到第一小基站，第一小基站收到上述报文后，发现报文中目的IP地址不是自己的IP地址IP_A，按照表2修改报文的源IP地址为IP_A，修改源Port为转换Port22345，将修改后的报文从第一小基站的默认路由发送到IP地址10.147.198.xxx。
表1中，目的IP 0.0.0.0表示UE的所有报文都转发到第一小基站，而不是表示修改报文的目的IP地址，目的Port可以使用任意未被占用的端口；表2中，转换Port可以使用第一小基站任一未被占用的Port。
表1
  目的IP   源IP  目的MAC   源MAC   目的Port   源Port
  0.0.0.0   IP_UE  MAC_A   MAC_B   12345   12346
表2
  目的IP   源IP   转换IP   目的Port   源Port   转换Port   驻留小基站MAC
  10.147.198.xxx   IP_UE   IP_A   12345   12346   22345   MAC_B
可选的，当第一小基站的CPU占用率达到预设门限时，为了不影响CS业务质量，可以降低转发UE的报文的速度，所述预设门限可以根据运营商的需求或经验值灵活设置。
可选的，上述实施例还可以包括：
步骤203、第一小基站在所述UE切换到第三小基站时，与所述第三小基站建立二层转发路径。
当UE从第二小基站的覆盖范围移动到第三小基站的覆盖范围时，UE与第三小基站建立连接，并向核心网注册获得新的IP地址，第三小基站切换成驻留小基站，第一小基站与第三小基站建立二层转发路径，将NAPT表中的IP地址、源端口和驻留MAC地址修更新为第三小基站的IP地址、源端口和驻留MAC地址等，并可以与第二小基站断开二层转发路径。
通过应用本发明实施例一提供的报文转发的方法，在小基站连续覆盖的情况下，UE切换小基站时，通过Gi接口的报文传输不会中断，实现了小基站连续覆盖的无缝切换，提升了网络稳健性，提高了用户体验。
本发明实施例二提供了一种报文转发的方法，如图4所示，为所述方法具体步骤：
步骤401、第一小基站通过Gi接口接收Internet发送的用户设备UE的报文。
第一小基站收到来自Internet的报文后，可以进一步确定所述Internet的报文是否为发送给UE的。例如，第一小基站查找其维护的NAPT表，表2，若Internet的报文的源IP地址与表2中目的IP地址相同，且目的Port与与表2中转换Port相同，则可以确认该Internet报文是发送给UE的报文。
步骤402、第一小基站将所述UE的报文通过二层转发路径转发给第二小基站，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站，第二小基站再将报文发送给所述UE。
第一小基站在确认了上述Internet报文是发送给UE的报文之后，修改所述UE的报文目的IP为源IP：IP_UE，修改目的Port为源Port：12346，修改目的MAC为MAC_B，并将报文转发给第二小基站，第二小基站再将报文发送给UE。
本实施例中，可选的，当第一小基站的CPU占用率达到预设门限时，可以降低转发所述UE的报文的速度，所述预设门限可以根据运营商的需求或经验值灵活设置。
可选的，上述实施例还可以包括：
步骤403、所述第一小基站在所述UE切换到第三小基站时，与所述第三小基站建立二层转发路径。
通过应用本发明实施例一提供的报文转发的方法，在小基站连续覆盖的情况下，UE从一个小基站切换到另外一个小基站时，通过Gi接口的报文传输不会中断，实现了小基站连续覆盖的无缝切换，提升了网络稳健性，提高了用户体验。
本发明实施例三提供了一种小基站，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器501：用于接收UE驻留的小基站通过二层转发路径转发的所述UE的报文；
发送器502：用于通过Gi接口将所述UE的报文转发到Internet。
可选的，上述小基站还可以包括：
存储器503：用于存储网络地址端口转换NAPT表。
可选的，上述小基站还可以进一步包括：
处理器504：用于在所述接收器501接收到所述UE的报文后，根据存储器503中存储的所述NAPT表将所述UE的报文的源IP地址修改为所述小基站的IP地址，将所述UE的报文的源Port修改为转换Port。
可选的，所述处理器504还用于在所述小基站的CPU占用率达到预设门限时，控制所述小基站降低转发所述UE的报文的速度。所述预设门限可以根据运营商的要求或经验值灵活设定。
通过应用本发明实施例三提供的小基站，在小基站连续覆盖的情况下，UE切换小基站时，通过Gi接口的报文传输不会中断，实现了小基站连续覆盖的无缝切换，提升了网络稳健性，提高了用户体验。
本发明实施例四提供了一种小基站，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器601：用于通过Gi接口接收Internet发送的用户设备UE的报文；
发送器602：用于将所述UE的报文通过二层转发路径转发给所述UE驻留的小基站，以使得所述UE驻留的小基站将所述UE的报文转发给所述UE。
可选的，上述小基站还可以包括：
存储器603：用于存储网络地址端口转换NAPT表。
可选的，上述小基站还可以包括：
处理器604：用于根据所述存储器存储的NAPT表确认所述接收器601接收到的Internet的报文为UE的报文，若所述Internet报文的源IP地址与所述NAPT表中的目的IP地址相同，且所述Intenet的目的Port与所述NAPT表中的转换Port相同，则能够确认所述Internet报文是发送给所述UE的报文。
所述处理器604还可以用于修改所述UE的报文的MAC地址为所述UE驻留的小基站的MAC地址。
可选的，所述处理器还用于在所述小基站的CPU占用率达到预设预设门限时，控制所述小基站降低转发所述UE的报文的速度。所述预设门限可以根据运营商的需求或经验值灵活设置。
通过应用本发明实施例三提供的小基站，在小基站连续覆盖的情况下，UE切换小基站时，通过Gi接口的报文传输不会中断，实现了小基站连续覆盖的无缝切换，提升了网络稳健性，提高了用户体验。
需要说明的是，本发明实施例提供的方法和装置不仅适用于UMTS系统，同样适用于其它能够部署小基站的通信系统，如GSM、长期演进LTE、码分多址CDMA等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备，可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等，执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

1.一种实现报文转发的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一小基站接收第二小基站通过二层转发路径转发的用户设备UE的报文，所述第一小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站；
所述第一小基站通过所述Gi接口将所述UE的报文转发到所述Internet。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述第一小基站维护三层转发路由网络地址端口转换NAPT表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一小基站在所述UE切换到第三小基站时，与所述第三小基站建立二层转发路径。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一小基站通过所述Gi接口将所述UE的报文转发到Internet之前进一步包括：
所述第一小基站根据所述NAPT表将所述UE的报文的源IP地址修改为所述第一小基站的IP地址，将所述报文的源Port修改为转换Port。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一小基站接收第二小基站通过二层转发路径转发的UE的报文之前还进一步包括：
所述UE的报文目的MAC地址被所述第二小基站修改为所述第一小基站的MAC地址。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述第一小基站为办公室局域网Office LAN中CPU占用率和接入用户数加权结果最优的小基站。
7.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述第一小基站的CPU占用率达到预设门限时，降低所述第一小基站转发所述UE的报文的速度。
8.一种实现报文转发的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一小基站通过Gi接口接收因特网Internet发送的用户设备UE的报文；
所述第一小基站将所述UE的报文通过二层转发路径转发给第二小基站，以使得所述第二小基站将所述UE的报文转发给所述UE，其中，所述第二小基站为所述UE驻留的小基站。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一小基站通过Gi接口接收所述Internet发送的UE的报文包括：
所述第一小基站通过Gi接口接收来自所述Internet的报文，若所述Internet报文的源IP地址与所述第一小基站维护的网络地址端口转换NAPT表中的目的IP地址相同，且所述Intenet的目的Port与所述第一小基站维护的NAPT表中的转换Port相同，则确认所述Internet报文是发送给所述UE的报文。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一小基站将所述UE的报文通过二层转发路径转发给所述第二小基站具体为：
所述第一小基站将所述UE的报文目的IP地址修改为所述NAPT表中的源IP地址，将所述UE的报文的目的Port修改为所述NAPT表中的源Port，将目的MAC地址修改为所述第二小基站的MAC地址，将修改后的UE的报文转发给所述第二小基站。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一小基站在所述UE切换到第三小基站时，与所述第三小基站建立二层转发路径。
12.根据权利要求8至11任一所述的方法，其特征在于，所述第一小基站的CPU占用率达到预设门限时，降低所述第一小基站转发UE的报文的速度。
13.一种小基站，其特征在于，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器：用于接收用户设备UE驻留的小基站通过二层转发路径转发的所述UE的报文；
发送器：用于通过Gi接口将所述UE的报文转发到所述Internet。
14.根据权利要求13所述的小基站，其特征在于，所述小基站还包括：
存储器：用于存储网络地址端口转换NAPT表。
15.根据权利要求14所述的小基站，其特征在于，所述小基站还包括：
处理器：用于在所述接收器接收到所述UE的报文后，根据所述存储器中存储的NAPT表将所述UE的报文的源IP地址修改为所述小基站的IP地址，将所述UE的报文的源Port修改为转换Port。
16.根据权利要求15所述的小基站，其特征在于，所述处理器还用于在所述小基站的CPU占用率达到预设门限时，控制所述小基站降低转发所述UE的报文的速度。
17.一种小基站，其特征在于，所述小基站通过Gi接口与因特网Internet相连接，所述小基站包括：
接收器：用于通过所述Gi接口接收所述Internet发送的用户设备UE的报文；
发送器：用于将所述UE的报文通过二层转发路径转发给所述UE驻留的小基站，以使得所述UE驻留的小基站将所述UE的报文发送给所述UE。
18.根据权利要求17所述的小基站，其特征在于，所述小基站还包括：
存储器：用于存储网络地址端口转换NAPT表。
19.根据权利要去18所述的小基站，其特征在于，所述小基站还包括：
处理器：用于根据所述存储器存储的NAPT表确认所述接收器接收到的Internet的报文为所述UE的报文，若所述Internet报文的源IP地址与所述第一小基站维护的网络地址端口转换NAPT表中的目的IP地址相同，且所述Intenet的目的Port与所述第一小基站维护的NAPT表中的转换Port相同，则确认所述Internet报文是发送给所述UE的报文。
20.根据权利要求19所述的小基站，其特征在于，所述处理器还用于修改所述UE的报文的MAC地址为所述UE驻留的小基站的MAC地址。
21.根据权利要求19或20任一所述的小基站，其特征在于，所述处理器还用于在所述小基站的CPU占用率达到预设门限时，控制所述小基站降低转发所述UE的报文的速度。
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