CN102833791A - 一种无线网络控制器分组域内容缓存系统及其实现方法 - Google Patents

一种无线网络控制器分组域内容缓存系统及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线网络控制器分组域内容缓存系统及其实现方法，所述实现方法包括：在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；RNC获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；内容缓存系统根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容；当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端；当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。本发明通过在移动网络中设置内容缓存系统，不仅有效减少了移动网络的数据流量，还提升了移动业务质量，降低了移动运营商成本。

Description

一种无线网络控制器分组域内容缓存系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种具有分组域数据处理功能的无线接入网，特别涉及一种无线网络控制器内容缓存系统及其实现方法。
背景技术
当前，互联网(Internet)内容缓存(Content Cache)及加速的相关应用十分广泛，这些应用系统都设置在互联网业务提供商(Internet ServiceProvider，ISP)接入点或者分散在互联网中。
移动运营商为移动用户提供的分组业务(Packet Service，PS)绝大部分会与互联网相关，因此，被称之为移动互联网(Mobile Internet)。为了降低移动应用端到端的时延，提升移动用户体验，移动运营商往往在移动网络与ISP之间设置内容缓存(或内容加速)的设备。这些设备能够缓存分布在Internet上的大量数据内容(包括网页文本、图片、视频、文件等)。当移动用户向Internet上的内容提供商(Content Provider，CP)请求内容时，这些设备可以代替内容提供商做出响应，将其本地缓存的内容分发给移动用户。通过这种缓存机制，移动运营商大大节省了移动网络与ISP网络之间的传输带宽，降低了运营成本。
但是，以上设置在移动网络与ISP交界处的内容缓存的设备并不能有效减少移动网络本身的数据流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线网络控制器分组域内容缓存系统及其实现方法，用于有效减少移动网络本身数据流量。
根据本发明的一个方面，提供的无线网络控制器分组域内容缓存系统的实现方法包括：
A)在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
B)无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；
C)内容缓存系统根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容；
D)当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端；
E)当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。
所述步骤B)包括：
RNC将获取的所述内容请求IP报文进行网络地址翻译(Network AddressTranslation，NAT)或网络地址端口翻译(Network Address Port Translation，NAPT)处理后转发到内容缓存系统。
所述步骤B)还包括：
RNC对获取的内容请求IP报文按照预先设定的过滤方式进行过滤处理。
进一步地，所述过滤方式包括：
接入点名称(Access Point Name，APN)过滤，内容请求IP报文的目标IP地址、目标端口、目标协议中一个或多个元素的元素过滤。
所述步骤D)包括：
内容缓存系统查询并获取移动终端请求的内容，并将包含所述内容的内容响应IP报文发送至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述步骤E)包括：
内容缓存系统将所述内容请求IP报文直接发送至内容服务器，获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述步骤E)包括：
内容缓存系统经由RNC和移动核心网将所述内容请求IP报文转发至内容服务器；
RNC获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文，并将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至内容缓存系统；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文中的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述方法还包括：
建立或释放移动终端和移动核心网之间的内容提供业务通道。
根据本发明的另一个方面，提供的一种无线网络控制器分组域内容缓存系统包括：
设置模块，用于在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
RNC，用于在获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；
内容缓存系统，用于根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容，并当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端，当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。
所述无线网络控制器分组域内容缓存系统还包括：
内容服务器，用于保存内容，并根据所述内容请求IP报文，将包含内容的内容响应IP报文发送至RNC。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过在移动网络中设置内容缓存系统，实现了无线网络控制器分组域内容缓存功能，不仅有效减少了移动网络本身的数据流量，还提升了移动业务质量，降低了移动运营商成本。
附图说明
图1是本发明的无线网络控制器分组域内容缓存系统的实现方法流程图；
图2是本发明的无线网络控制器分组域内容缓存系统的框架示意图；
图3是本发明第一实施例的无线网络控制器分组域内容缓存流程图；
图4是本发明第二实施例的无线网络控制器分组域内容缓存流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1显示了本发明实施例提供的无线网络控制器分组域内容缓存系统的实现方法流程图，如图1所示，步骤包括：
步骤101：在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
步骤102：RNC获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；
步骤103：内容缓存系统根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容；
步骤104：当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端；
步骤105：当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。
所述步骤102包括：
RNC将获取的所述内容请求IP报文进行NAT或NAPT处理后转发到内容缓存系统。
所述步骤102还包括：
RNC对获取的内容请求IP报文按照预先设定的过滤方式进行过滤处理。
进一步地，所述过滤方式包括：
APN过滤，内容请求IP报文的目标IP地址、目标端口、目标协议中一个或多个元素的元素过滤。
所述步骤104包括：
内容缓存系统查询并获取移动终端请求的内容，并将包含所述内容的内容响应IP报文发送至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述步骤105包括：
内容缓存系统将所述内容请求IP报文直接发送至内容服务器，获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述步骤105包括：
内容缓存系统经由RNC和移动核心网将所述内容请求IP报文转发至内容服务器；
RNC获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文，并将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至内容缓存系统；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文中的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
所述方法还包括：
建立或释放移动终端和移动核心网之间的内容提供业务通道。
所述内容请求IP报文、所述内容响应IP报文是分组数据报文。
本发明中，内容缓存系统和RNC共同实现分组域数据内容缓存功能。也就是说，首先，RNC截取移动终端发出的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统。然后，内容缓存系统查询本地缓存是否存在用户终端请求的内容，如果没有，则内容缓存系统可以将内容请求IP报文转发回RNC，由RNC采用移动网标准业务流程将内容请求IP报文转发到移动核心网，最终到达内容服务器；所述内容缓存系统也可以直接将内容请求IP报文发送至内容服务器。再次，内容服务器响应内容请求IP报文，并将响应的内容通过内容响应IP报文的方式发送至RNC，由RNC转发至内容缓存系统。最后，内容缓存系统获取RNC转发的所述内容响应IP报文，并对所述内容响应IP报文的内容进行缓存，进行缓存操作的同时(或者随后)，所述内容响应IP报文再次被转发到RNC，由RNC转发到移动用户。
进一步地，RNC转发移动终端的分组数据报文时，RNC对移动终端发向网络或网络发往移动终端的报文进行NAT或NAPT处理，以便实现报文的重路由。
进一步地，内容缓存系统支持的应用包括Web应用和端到端(Peer to Peer，P2P)应用，能缓存的内容包括但不限于网页文本、图片、视频、文件。
图2显示了本发明的无线网络控制器分组域内容缓存系统的框架示意图，如图2所示，包括：
设置模块209，用于在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
RNC201，用于在获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统。进一步地，所述RNC是无线接入网基站设备的控制中心，可以同时管理多个无线基站204，同时还管理移动终端205与网络之间的无线连接。所述RNC包括第二代移动通信网络和第三代移动通信网络中定义的基站控制器。
内容缓存系统202，用于根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容，并当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端，当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。进一步地，所述内容缓存系统202负责处理移动终端205发起的内容请求IP报文，将本地缓存的内容分发给移动终端205。如果本地缓存中没有移动终端205所请求的内容，可以从内容服务器208下载内容并分发给移动终端205。所述内容缓存系统202包括一台或若干台具有应用协议处理、内存、网络和存储功能的设备，且一个内容缓存系统202可以同时为一个或多个RNC201服务。所述内容缓存系统可以是独立系统，也可以是RNC201的一部分，即可以将RNC201和内容缓存系统202集成在一起，形成具有无线网络控制功能和内容缓存功能的系统203。
所述无线网络控制器分组域内容缓存系统还包括：
内容服务器208，用于保存内容，并根据所述内容请求IP报文，将包含内容的内容响应IP报文发送至RNC。其中，所述内容由内容提供商提供。
无线基站204，用于进行无线接口的资源管理，负责移动终端205与RNC201之间的通信协议转换。
移动终端205，是具有无线接入功能的通信终端设备，例如采用GSM或WCDMA无线技术的移动终端。
移动核心网206，用于负责移动网络交换功能，完成移动用户的安全接入控制、位置管理、计费等功能。
互联网或局域网207，包括ISP提供的全球互联网络，或移动运营商自己运营的与Internet不互联的局域IP网络。
图3显示了本发明第一实施例的无线网络控制器分组域内容缓存流程图，如图3所示，步骤包括：
步骤301：建立移动终端31和移动核心网34之间的内容提供业务通道；
步骤302：RNC32截取移动终端31向网络侧发起的内容请求IP报文，按照预先设定的过滤方式进行过滤处理，并将符合过滤条件的内容请求IP报文进行NAT或NAPT处理后转发到内容缓存系统33，即将符合过滤条件的所述内容请求IP报文的目标IP地址修改为内容缓存系统33的IP地址后转发到内容缓存系统33；
步骤303：内容缓存系统33收到移动终端31的所述内容请求IP报文后，如果发现本地缓存中存在移动终端31请求的内容，则执行步骤305，否则，内容缓存系统33通过RNC32，再经过移动核心网34向内容服务器35请求所述内容；内容服务器35将包含内容的内容响应IP报文发向移动终端31的过程中，被RNC32截取，RNC32对所述报文进行NAT或NAPT后转发给内容缓存系统33，即RNC32对所述报文的目标地址修改为内容缓存系统33的地址、源地址修改为RNC32的地址后转发给内容缓存系统33；
步骤304：内容缓存系统33获取内容服务器35响应的所述内容响应IP报文，并将所述内容响应IP报文中的内容进行本地缓存操作，并执行步骤306；
步骤305：内容缓存系统33查询本地缓存；
步骤306：内容缓存系统33将移动终端31需要的内容通过所述内容响应IP报文经由RNC分发给移动终端31；
步骤307：释放移动终端31和移动核心网34之间的内容提供业务通道。
上述步骤302中，所述预先设定的过滤方式包括APN过滤，IP报文的目标IP地址、目标端口、目标协议的一个或多个元素的元素过滤。
上述步骤303中，从内容缓存系统33发出的内容请求IP报文的目标地址是无线网络控制器RNC32的地址，RNC32对该报文进行NAT或NAPT处理，即将报文源地址修改为移动终端31的地址，目标地址修改为内容服务器35的地址。进一步地，RNC32将NAT或NAPT处理后的报文转发至建立的内容请求业务通道中，将该报文最终提交到内容服务器35上。
上述步骤306中，RNC32需要对包含内容的内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端31，即RNC32需要将内容响应IP报文的目标地址修改为移动终端31的地址，源地址修改为内容服务器35的地址后转发至移动终端31。
图4显示了本发明第二实施例的无线网络控制器分组域内容缓存流程图，如图4所示，步骤包括：
步骤401：建立移动终端41和移动核心网44之间的内容提供业务通道；
步骤402：RNC42截取移动终端41向网络侧发起的内容请求IP报文，按照预先设定的过滤方式进行过滤处理，并将符合过滤条件的内容请求IP报文进行NAT或NAPT处理后转发到内容缓存系统43，即将符合过滤条件的所述内容请求IP报文的目标IP地址修改为内容缓存系统43的IP地址后转发到内容缓存系统43；
步骤403：内容缓存系统43收到移动终端41的内容请求IP报文后，如果发现本地缓存中存在移动终端请求的内容，则执行步骤405，否则，内容缓存系统43不通过移动网络而直接向内容服务器45请求内容；
步骤404：内容缓存系统43获取内容服务器45响应的包含内容的内容响应IP报文，将所述内容响应IP报文中的内容进行本地缓存，并执行步骤406；
步骤405：内容缓存系统43查询本地缓存；
步骤406：内容缓存系统43将移动终端41需要的内容通过内容响应IP报文分发给移动终端41。
步骤407：释放移动终端41和移动核心网44之间的内容提供业务通道。
上述步骤402中，所述预先设定的过滤方式包括APN过滤，IP报文的目标IP地址、目标端口、目标协议的一个或多个元素的元素过滤。
上述步骤406中，RNC42需要对包含内容的内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端41，即RNC42需要将内容响应IP报文的目标地址修改为移动终端41的地址，源地址修改为内容服务器35的地址后转发至移动终端31。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
本发明通过将内容缓存系统(内容缓存节点)部署到移动网络中，将内容缓存功能作为无线网络控制器的扩展功能，既有效减少了移动核心网的数据流量，又进一步降低了移动应用端到端时延，提高了移动业务质量，提升了移动用户体验，降低移动运营商成本。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所做的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线网络控制器分组域内容缓存系统的实现方法，其特征在于，包括：
A)在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
B)无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；
C)内容缓存系统根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容；
D)当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端；
E)当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。
2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤B)包括：
RNC将获取的所述内容请求IP报文进行网络地址翻译(Network AddressTranslation，NAT)或网络地址端口翻译(Network Address Port Translation，NAPT)处理后转发到内容缓存系统。
3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述步骤B)还包括：
RNC对获取的内容请求IP报文按照预先设定的过滤方式进行过滤处理。
4.根据权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述过滤方式包括：
接入点名称(Access Point Name，APN)过滤，内容请求IP报文的目标IP地址、目标端口、目标协议中一个或多个元素的元素过滤。
5.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤D)包括：
内容缓存系统查询并获取移动终端请求的内容，并将包含所述内容的内容响应IP报文发送至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
6.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤E)包括：
内容缓存系统将所述内容请求IP报文直接发送至内容服务器，获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
7.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤E)包括：
内容缓存系统经由RNC和移动核心网将所述内容请求IP报文转发至内容服务器；
RNC获取内容服务器响应的包含内容的内容响应IP报文，并将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至内容缓存系统；
内容缓存系统缓存所述内容响应IP报文中的内容，并将所述内容响应IP报文转发至RNC；
RNC将所述内容响应IP报文进行NAT或NAPT处理后转发至移动终端。
8.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
建立或释放移动终端和移动核心网之间的内容提供业务通道。
9.一种无线网络控制器分组域内容缓存系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于在移动网络中设置内容缓存系统，以供缓存来自内容服务器的内容；
RNC，用于在获取移动终端的内容请求IP报文后，将所述内容请求IP报文转发至内容缓存系统；
内容缓存系统，用于根据所述内容请求IP报文，查询本地缓存中是否存在移动终端请求的内容，并当存在所述内容时，内容缓存系统将所述内容发送至移动终端，当不存在所述内容时，内容缓存系统通过设置于网络侧的内容服务器获取所述内容，并将所述内容缓存并发送至移动终端。
10.根据权利要求9所述的无线网络控制器分组域内容缓存系统，其特征在于，还包括：
内容服务器，用于保存内容，并根据所述内容请求IP报文，将包含内容的内容响应IP报文发送至RNC。
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