CN103781156A - 分组数据网络(pdn)业务的实现方法、系统及网元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分组数据网络(PDN)业务的实现方法、系统及网元，该方法包括：移动网络用户设备(UE)通过固网网元获取所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络网关设备交互数据报文。本发明方法、系统及网元使得移动网络用户设备在FMC网络架构下从固网接入网络附着，并建立多个PDN连接，访问多个不同的移动业务分组网络。

Description

分组数据网络(PDN)业务的实现方法、系统及网元
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种分组数据网络(PDN)业务的实现方法、系统及网元(包括移动网络用户设备、固网网元、移动网络网关设备)。
背景技术
随着网络技术的发展和用户对业务的需求，终端逐渐多模化，可以选择在不同类型的接入网络接入，以承载多样性的业务。由于不同的网络连接具有不同的特性和传输能力，从而能更好地满足用户多业务多样的需求。多模终端可以实现不同类型的无线访问网络之间的无缝连接，如蜂窝UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)/EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution，增强型数据速率GSM(GlobalSystem for Mobile communication，全球移动通信系统)演进技术)/GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)与IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会)802.11WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)的连接。WLAN可在小范围的家庭和热点区域提供很高的数据速率，而蜂窝网络可以提供更高的灵活性和无处不在的覆盖，但数据速率较低，如果能够结合两者的优点，用户将从中受益。在WLAN访问点的覆盖范围内，多模终端利用WLAN进行数据访问和VoIP(Voice over Internet Protocol，网络电话)应用，同时还能使用重叠的蜂窝网络，进行语音呼叫或媒体访问。
目前，BBF(Broadband Forum，国际性标准组织宽带论坛)和3GPP正在进行FMC(Fixed Mobile Convergence，固定网络与移动网络融合)的标准化工作，涉及的场景包括3GPP UE(User Equipment，用户设备)通过RG(Residential Gateway，住宅网关)从BBF网络接入的认证、地址分配以及策略控制。在认证过程中，3GPP UE作为802.1x客服端向RG发起接入认证，此时RG作为802.1x认证器及RADIUS(Remote Authentication Dial In UserService，远程用户拨号认证系统)客服端向BBF AAA(AuthenticationAuthorization Accounting，认证、授权、计费)服务器发起认证请求。在地址请求过程中，3GPP UE发起的地址请求消息经由BNG(Broadband NetworkGateway，宽带网络网关设备)向移动网网关设备PDN-GW(Packet DataNetwork Gateway，分组数据网网关)请求IP地址。其中，BNG与PDN-GW之间建立S2a会话，并通过GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分组无线业务)隧道协议)或代理移动因特网协议(PMIP)隧道实现。
现有技术中，每个用户BNG都需要与PDN-GW之间建立S2a会话。为了在现网中支持该场景，需要对所有BNG设备进行升级，对现网影响较大，为解决该问题，引用了固网接入网关(例如，TWAG(Trusted WLAN AccessGateway，信任WLAN接入网关))，引入TWAG后的网络结构如图1所示。引入固网接入网关后不需要对BNG设备进行大规模升级，能尽量减少对现网的影响。
另外，现有技术中另一种场景将BNG设备升级为eBNG(enhanced BNG，增强型BNG)，以支持与PDN-GW的会话直连。
移动用户通过固网接入后，存在同时访问多个不同的移动业务分组网络的需求，但现有技术中并没有提出解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分组数据网络(PDN)业务的实现方法、系统及网元，以解决移动用户无法通过固网访问多个不同的移动业务分组网络的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分组数据网络(PDN)业务的实现方法，该方法包括：
移动网络用户设备(UE)通过固网网元获取所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络网关设备交互数据报文。
进一步地，所述APN的标识IP地址由固网网元或移动网络网关设备。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动网络用户设备(UE)，该UE包括：
地址获取模块，用于向固网网元发起地址请求，其中携带APN信息，还用于接收所述固网网元发送的所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
数据报文收发模块，用于利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络交互数据报文。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种固网网元，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址以及APN的标识IP地址，并向所述UE转发；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
为解决上述技术问题，本发明还提供了另一种固网网元，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
标识IP地址分配模块，用于为所述UE分配APN的标识IP地址；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址，并向所述UE转发所述UE的IP地址以及分配的APN的标识IP地址；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动网络网关设备，该设备包括：
连接请求接收模块，用于接收固网网元发送的PDN连接建立请求，其中携带移动网络用户设备(UE)的用户身份信息和接入点APN信息；
地址分配模块，用于为所述UE分配IP地址以及APN的标识IP地址；
地址发送模块，用于向固网网元发送所述IP地址以及APN的标识IP地址。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种分组数据网络(PDN)业务的实现系统，该系统包括如上所述的移动网络用户设备(UE)、固网网元以及移动网络网关设备。
本发明方法、系统及网元，可使得移动网络用户设备UE在FMC网络架构下从固网接入网络附着，建立多个PDN连接，获取APN的标识IP地址后，UE和固网网元可利用为UE分配的APN的标识IP地址来区分该UE的不同的PDN连接，从而使得UE可以访问多个不同的移动业务分组网络，建立多个PDN连接，实现UE与移动网络的数据报文交互，解决了固定移动网络融合场景下的认证及多连接建立的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据现有技术的FMC架构图一；
图2是根据现有技术的FMC架构图二；
图3是本发明分组数据网络(PDN)业务的实现方法实施例1主要步骤的流程图；
图4是UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的流程示意图；
图5是UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的另一流程示意图；
图6是UE发送数据报文的流程示意图；
图7是UE接收数据报文的流程示意图；
图8是本发明分组数据网络(PDN)业务的实现方法实施例2的流程图；
图9是本发明实施例2的UE数据包的封装与解封装及转发流程图；
图10是本发明本发明分组数据网络(PDN)业务的实现方法实施例3的流程图；
图11是本发明实施例3的UE数据包的封装与解封装及转发流程示意图；
图12本发明分组数据网络(PDN)业务的实现方法实施例4主要步骤的流程图；
图13是根据本发明实施例4的UE数据包的封装与解封装及转发流程示意图；
图14是本发明分组数据网络(PDN)业务的实现方法实施例5主要步骤的流程图；
图15是根据本发明实施例5的UE数据包的封装与解封装及转发流程示意图；
图16是本发明移动网络用户设备的模块结构示意图；
图17是本发明固网网元的模块结构示意图；
图18是本发明固网网元的另一模块结构示意图；
图19是本发明移动网络网关设备的模块结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合具体实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本发明分组数据网络(Packet Data Network，分组数据网络，PDN)业务的实现方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：移动网络用户设备(UE)通过固网网元获取所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
可理解地，UE的IP地址是移动网络网关设备分配地，可选地，UE获取的APN的标识IP地址可以由固网网元分配，也可以由移动网络网关设备分配。
具体地，固网网元包括eBNG(见图2)，或TWAG和BNG的组合(见图1)。移动网络网关设备为PDN-GW。
当所述APN的标识IP地址由移动网络网关设备(PDN-GW)分配时，不同PDN-GW为相同APN分配的APN标识IP标识地址不同。
移动网络网关设备分配所述APN的标识IP地址时，如图4所示，所述UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的步骤包括：
步骤401：所述UE发起地址请求，其中携带APN信息；
地址请求可以通过DHCP(动态主机设置协议，Dynamic HostConfiguration Protocol，DHCP))或PPP(点对点协议，Point-to-Point Protocol)方式发送，DHCP方式中APN信息由DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)中的扩展Option(DHCP属性)字段携带，PPP方式在PPP认证消息的用户名或IPCP(IP Control Protocol，IP控制协议)阶段扩展APN信息字段携带。
UE的不同PDN连接可以通过携带不同的APN信息的方式发起地址请求。
步骤402：固网网元收到所述地址请求后，根据所述APN信息向移动网络网关设备发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
移动网络用户设备UE的用户身份信息为IMSI信息。
固网网元在发起PDN连接请求之前，判断该移动网络用户设备UE已通过认证。
步骤403：所述移动网络网关设备接收所述PDN连接建立请求后，分配所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址并向所述固网网元发送；
步骤404：所述固网网元将所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址发送给所述UE。
所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中
可选地，当固网网元分配所述APN的标识IP地址时，如图5所示，所述UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的步骤包括：
步骤501：所述UE发起地址请求，其中携带APN信息；
地址请求可以通过DHCP或PPP方式发送，DHCP方式中APN信息由扩展Option(DHCP属性)字段携带，PPP方式在IPCP(IP Control Protocol，IP控制协议)阶段扩展APN信息字段携带。
UE的不同PDN连接可以通过携带不同的APN信息的方式发起地址请求。
步骤502：固网网元收到所述地址请求后，根据所述APN信息向移动网络网关设备发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
移动网络用户设备UE的用户身份信息为IMSI信息。
固网网元在发起PDN连接请求之前，判断该移动网络用户设备UE已通过认证。
步骤503：所述移动网络网关设备接收所述PDN连接建立请求后，分配所述UE的IP地址并向所述固网网元发送
步骤504：所述固网网元接收所述UE的IP地址，为所述UE分配所述APN的标识IP地址；
步骤505：所述固网网元将所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址发送给所述UE。
可选地，所述APN的标识IP地址信息携带在DHCP offer/reply消息或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的option字段中。
步骤302：所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络网关设备交互数据报文。
以下就UE发送数据报文和接收数据报文的过程进行描述：
UE发送数据报文的流程如图6所示，包括：
步骤601：所述UE发送两层封装的第一数据报文，其中外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址；UE发送数据报文时采用IP in IP(IP Encapsulation within IP，IP报文载荷中填充IP报文)封装方式，外层目的IP地址为所述APN的标识IP地址，内层目的IP地址为目的地IP地址，外层源IP地址和内层源IP地址为所述移动网络网关设备为所述移动用户设备UE分配的用户IP地址。
步骤602：固网网元接收所述第一数据报文，将所述外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头，生成第二数据报文；
步骤603：固网网元通过GTP隧道向所述移动网络网关设备发送所述第二数据报文。
所述UE接收数据报文的流程如图7所示，包括：
步骤701：移动网络网关设备发送第三数据报文，该第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
步骤702：固网网元接收所述第三数据报文后，删除其中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
步骤703：所述固网网元发送所述第四数据报文给所述UE。
获取APN的标识IP地址后，UE和固网网元利用为UE分配的APN的标识IP地址来区分该UE的不同的PDN连接，从而使得UE可以访问多个不同的移动业务分组网络，建立多个PDN连接，实现UE与移动网络的数据报文交互。
实施例2
本实施例2如图1所示场景，UE通过802.1x方式进行认证、并通过分别发起DHCP请求的方式获取各个PDN连接的IP地址和APN的标识IP地址。如图8所示，包括：
步骤801，UE发起802.1x认证携带IMSI信息，经过BNG、BBF AAA、3GPP AAA的交互完成用户身份认证，认证过程中携带用户的IMSI信息。可选的，接入设备(DSLAM/OLT)在认证过程中添加用户的接入位置信息；
步骤802，UE发送DHCP发现(discover)消息，通过扩展DHCP选项(Option)字段携带APN信息。
UE可以采用DHCP Option 60(Vendor Type，厂商类型属性)字段携带APN信息，也可以通过扩展新的Option字段携带APN信息。
可选的，接入设备在DHCP discover消息中添加option 82字段表示用户的接入位置信息；
步骤803，BNG判断该用户已经通过认证，根据UE的IMSI信息找到对应的TWAG，并将discover消息转发(DHCP Relay方式或DHCP Snooping方式)给TWAG设备。
步骤804，TWAG根据所述APN信息向PDN-GW发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息，PDN-GW将为用户分配的IP地址和该APN的标识IP地址发送给TWAG。
执行该步骤后，TWAG与PDN-GW建立了GTP隧道。
对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的TWAG和PDN-GW设备。
该APN标识IP地址也可以是由TWAG本地为该APN分配的，对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的TWAG设备。
步骤805，TWAG通过BNG向UE发送DHCP offer消息，以通知UE可以提供地址。
步骤806，UE向BNG发送DHCP request消息，请求IP地址和APN的标识IP地址，BNG将该消息转发(DHCP Relay方式或DHCP Snooping方式)给TWAG。
步骤807，TWAG通过BNG向UE发送DHCP reply消息，将用户的IP地址和APN标识IP地址发送给UE。
步骤808，所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过BNG和TWAG与PDN-GW交互数据报文。
本实施例从固网接入的移动用户终端设备UE连接建立后，UE数据包的封装与解封装及传送流程。具体流程请参见图9。
步骤911，UE发送业务数据流前首先选择APN，采用IP in IP封装方式，外层目的IP地址为所选择的APN的标识IP地址，内层目的IP地址为DNS或预配置的该业务目的地的IP地址，外层源IP地址和内层源IP地址为PDN-GW为UE分配的用户IP地址。
步骤912，BNG收到UE的数据流之后，将报文转发到对应的TWAG。
步骤913，TWAG收到UE的数据流之后，根据APN标识IP找到对应的GTP隧道封装信息，并将报文的外层IP地址删除，替换为TWAG和PDN-GW之间的GTP隧道报文头，并发送给PDN-GW。
PDN-GW通过GTP隧道接收到UE的业务数据流。
PDN-GW的数据包的封装与解封装及传送流程与前述流程类似，是上述流程的逆过程，包括：
PDN-GW封装数据报文并通过GTP隧道发送，该数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
TWAG通过GTP隧道收到数据报文后，根据该UE的IP地址，找到对应的APN标识IP地址，删除GTP隧道报文头，采用IP in IP封装方式，增加外层源、目的地址并发送，外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
BNG接收双层封装报文后，发送；
UE接收双层封装报文。
实施例3：
本实施例图1所示场景，UE通过PPP方式接入认证并请求地址的方式获取各个PDN连接的IP地址。如图10所示，包括：
步骤1001，UE发起PPPoE接入请求，与BNG完成PPPoE协商和PPP LCP协商过程，并与BBF AAA、3GPP AAA完成用户身份认证。
可选的，接入设备(DSLAM/OLT)在认证过程中添加用户的接入位置信息；
步骤1002，UE发送IPCP地址请求消息，携带UE的IMSI信息和APN信息。
步骤1003，BNG判断该用户已经通过认证，根据UE的IMSI信息找到对应的TWAG，并通过DHCP方式向TWAG设备发起地址请求，携带APN信息。
步骤1004，TWAG根据所述APN信息向PDN-GW发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息，PDN-GW将为用户分配的IP地址发送给TWAG。
执行该步骤后，TWAG与PDN-GW建立了GTP隧道。
步骤1005，TWAG与BNG完成DHCP地址请求过程，同时TWAG在本地为该APN分配一个标识IP地址，并将UE IP地址与该APN的标识IP地址发送给BNG。
对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的TWAG设备。
步骤1006，BNG将分配给UE的IP地址和该APN的标识IP地址发送给UE。
步骤1007，所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过BNG和TWAG与PDN-GW交互数据报文。
本实施例从固网接入的移动用户终端设备UE连接建立后，UE数据包的封装与解封装及传送流程。具体流程请参见图11。
步骤1111，UE发送业务数据流前首先选择APN，采用IP in IP封装方式，外层目的IP地址为所选择的APN的标识IP地址，内层目的IP地址为DNS或预配置的该业务目的地的IP地址，外层源IP地址和内层源IP地址为PDN-GW为UE分配的用户IP地址。IP in IP报文采用PPPoE方式封装。
步骤1112，BNG收到UE的数据流之后，删除PPPoE报文头，并将报文转发到对应的TWAG。
步骤1113，TWAG收到UE的数据流之后，根据APN标识IP找到对应的GTP隧道封装信息，将报文的外层IP地址删除，替换为TWAG和PDN-GW之间的GTP隧道报文头，并发送给PDN-GW。
PDN-GW通过GTP隧道接收到UE的业务数据流。
PDN-GW的数据包的封装与解封装及传送流程与前述流程类似，是上述流程的逆过程，包括：
PDN-GW封装数据报文并通过GTP隧道发送，该数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
TWAG通过GTP隧道收到数据报文后，根据该UE的IP地址，找到对应的APN标识IP地址，删除GTP隧道报文头，采用IP in IP封装方式，增加外层源、目的地址并发送，外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
BNG收到双层封装报文后，增加PPPoE报文头后发送；
UE接收BNG发送的数据报文。
实施例4：
本实施例图2所示场景，UE通过802.1x方式进行认证、并通过分别发起DHCP请求的方式获取各个PDN连接的IP地址。如图12所示，包括：
步骤1201，UE发起802.1x认证携带IMSI信息，经过eBNG、BBF AAA、3GPP AAA的交互完成用户身份认证，认证过程中携带用户的IMSI信息。
可选的，接入设备(DSLAM/OLT)在认证过程中添加用户的接入位置信息；
步骤1202，UE发送DHCP discover消息，携带APN信息。
可选的，接入设备在DHCP discover消息中添加option 82字段表示用户的接入位置信息；
步骤1203，eBNG判断该用户已经通过认证，根据UE的IMSI信息和APN信息找到对应的PDN-GW，向PDN-GW发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息，PDN-GW将为用户分配的IP地址发送给eBNG。
执行该步骤后，eBNG与PDN-GW建立了GTP隧道。
步骤1204，eBNG向UE发送DHCP offer消息，以通知UE可以提供地址。
步骤1205，UE向eBNG发送DHCP request消息，请求IP地址和APN的标识IP地址。
步骤1206，eBNG在本地为该APN分配一个标识IP地址，eBNG在UE发送的DHCP reply消息中将用户的IP地址和APN标识IP地址发送给UE。
对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的eBNG设备。
步骤1207，所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过eBNG与PDN-GW交互数据报文。
本实施例从固网接入的移动用户终端设备UE连接建立后，UE数据包的封装与解封装及传送流程。具体流程请参见图13。
步骤1311，UE发送业务数据流前首先选择APN，采用IP in IP封装方式，外层目的IP地址为所选择的APN的标识IP地址，内层目的IP地址为DNS或预配置的该业务目的地的IP地址，外层源IP地址和内层源IP地址为PDN-GW为UE分配的用户IP地址。
步骤1312，eBNG收到UE的数据流之后，根据APN标识IP找到对应的GTP隧道封装信息，并将报文的外层IP地址删除，替换为eBNG和PDN-GW之间的GTP隧道报文头，并发送给PDN-GW。
PDN-GW通过GTP隧道接收到UE的业务数据流。
PDN-GW的数据包的封装与解封装及传送流程与前述流程类似，是上述流程的逆过程，包括：
PDN-GW封装数据报文通过GTP隧道发送该数据报文，该数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
eBNG通过GTP隧道收到数据报文后，根据该UE的IP地址，找到对应的APN标识IP地址，删除GTP隧道报文头，采用IP in IP封装方式，增加外层源、目的地址并发送，外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
UE接收eBNG发送的双层封装报文。
实施例5：
本实施例图2所示场景，UE通过PPP方式接入认证并请求地址的方式获取地址各个PDN连接的IP地址。如图14所示，包括：
步骤1401，UE发起PPPoE接入请求，与eBNG完成PPPoE协商和PPPLCP协商过程，并与BBF AAA、3GPP AAA完成用户身份认证。
可选的，接入设备(DSLAM/OLT)在认证过程中添加用户的接入位置信息；
步骤1402，UE发送IPCP地址请求消息，携带APN信息。
步骤1403，eBNG判断该用户已经通过认证，根据UE的IMSI信息和APN信息找到对应的PDN-GW，根据所述APN信息向PDN-GW发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息，PDN-GW将为用户分配的IP地址发送给eBNG。
执行该步骤后，eBNG与PDN-GW建立了GTP隧道。
步骤1404，eBNG在本地为该APN分配一个标识IP地址，并将UE IP地址与该APN的标识IP地址发送给UE。
对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的eBNG。
该APN标识IP地址也可以是由PDN-GW为该APN分配并告知eBNG的，对于同一APN的UE，APN标识IP地址相同，且可以路由到对应的eBNG和PDN-GW设备。
步骤1405，所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过eBNG与PDN-GW交互数据报文。
本实施例从固网接入的移动用户终端设备UE连接建立后，UE数据包的封装与解封装及传送流程。具体流程请参见图15。
步骤1511，UE发送业务数据流前首先选择APN，采用IP in IP封装方式，外层目的IP地址为所选择的APN的标识IP地址，内层目的IP地址为DNS或预配置的该业务目的地的IP地址，外层源IP地址和内层源IP地址为PDN-GW为UE分配的用户IP地址。IP in IP报文采用PPPoE方式封装。
步骤1512，eBNG收到UE的数据流之后，删除PPPoE报文头，并根据APN标识IP找到对应的GTP隧道封装信息，将报文的外层IP地址删除，替换为TWAG和PDN-GW之间的GTP隧道报文头，并发送给PDN-GW。
步骤1513，PDN-GW通过GTP隧道接收到UE的业务数据流。
PDN-GW的数据包的封装与解封装及传送流程与前述流程类似，是上述流程的逆过程，包括：
PDN-GW封装数据报文并发送，该数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
eBNG通过GTP隧道收到数据报文后，根据该UE的IP地址，找到对应的APN标识IP地址，删除GTP隧道报文头，采用IP in IP封装方式，增加外层源、目的地址及PPPoE报文头并发送，外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
UE接收eBNG发送的数据报文。
为实现以上方法，本发明还提供了一种移动网络用户设备(UE)，如图16所示，该UE包括：
地址获取模块，用于向固网网元发起地址请求，其中携带APN信息，还用于接收所述固网网元发送的所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
数据报文收发模块，用于利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络交互数据报文。
进一步地，所述APN的标识IP地址由固网网元或移动网络网关设备分配。
所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中；
具体地所述数据报文收发模块接收或发送的数据报文采用两层封装，发送的数据报文的外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，接收的数据报文的外层源、目的地址分别为APN的标识IP地址和所述UP的IP地址。
为实现前述方法实施例，本发明还提供了一种固网网元，如图17所示，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址以及APN的标识IP地址，并向所述UE转发；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
具体地，接收的数据报文为双层封装的第一数据报文，且外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，所述报文转发模块将所述第一数据报文的外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头后发送；
接收的数据报文为第三数据报文，所述第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址，所述报文转发模块删除所述数据报文中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文后发送，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址。
优选地，所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中。
显然，图17所示的固网网元发送给UE的APN的标识IP地址是移动网络网关设备分配的，对应于方法实施例，APN的标识IP地址还可以是固网网元分配的，对应的，本发明还提供了另一种固网网元，如图18所示，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
标识IP地址分配模块，用于为所述UE分配APN的标识IP地址；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址，并向所述UE转发所述UE的IP地址以及分配的APN的标识IP地址；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
具体地，接收的数据报文为双层封装的第一数据报文，且外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，所述报文转发模块将所述第一数据报文的外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头后发送；
接收的数据报文为第三数据报文，所述第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址，所述报文转发模块删除所述数据报文中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文后发送，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址如权利要求所述的固网网元。
所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中
以上图17、18中所示的固网网元的功能模块主要在TWAG或eBNG中实现。
对应于上述方法实施例，本发明还提供了一种移动网络网关设备，如图19所示，该设备包括：
连接请求接收模块，用于接收固网网元发送的PDN连接建立请求，其中携带移动网络用户设备(UE)的用户身份信息和接入点APN信息；
地址分配模块，用于为所述UE分配IP地址以及APN的标识IP地址；
地址发送模块，用于向固网网元发送所述IP地址以及APN的标识IP地址。
为实现以上方法实施例，本发明还提供了一种分组数据网络(PDN)业务的实现系统，该系统包括如图16所示的移动网络用户设备(UE)、如图17所示的固网网元以及如19所示的移动网络网关设备。
为实现以上方法实施例，本发明还提供了另一种分组数据网络(PDN)业务的实现系统，其特征在于，该系统包括如图16所示的移动网络用户设备(UE)、如图18所示的固网网元以及如19所示的移动网络网关设备。
本发明方法、系统及网元，可使得移动网络用户设备UE在FMC网络架构下从固网接入网络附着，建立多个PDN连接，获取APN的标识IP地址后，UE和固网网元可利用为UE分配的APN的标识IP地址来区分该UE的不同的PDN连接，从而使得UE可以访问多个不同的移动业务分组网络，建立多个PDN连接，实现UE与移动网络的数据报文交互，解决了固定移动网络融合场景下的认证及多连接建立的问题。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (21)

1.一种分组数据网络(PDN)业务的实现方法，其特征在于，该方法包括：
移动网络用户设备(UE)通过固网网元获取所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
所述UE利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络网关设备交互数据报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述APN的标识IP地址由固网网元或移动网络网关设备。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的步骤包括：
所述UE发起地址请求，其中携带APN信息；
固网网元收到所述地址请求后，根据所述APN信息向移动网络网关设备发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
所述移动网络网关设备接收所述PDN连接建立请求后，分配所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址并向所述固网网元发送；
所述固网网元将所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址发送给所述UE。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE获取IP地址以及APN的标识IP地址的步骤包括：
所述UE发起地址请求，其中携带APN信息；
固网网元收到所述地址请求后，根据所述APN信息向移动网络网关设备发起PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
所述移动网络网关设备收到PDN连接建立请求后，为所述UE分配IP地址并向所述固网网元发送；
所述固网网元接收所述UE的IP地址，为所述UE分配所述APN的标识IP地址，并将所述UE的IP地址以及所述APN的标识IP地址发送给所述UE。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述地址请求通过DHCP或PPP方式发送。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述APN信息携带在动态主机设置协议(DHCP)发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或点对点协议(PPP)IP控制协议(IPCP)确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述UE发送数据报文的过程包括：
所述UE发送两层封装的第一数据报文，其中外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址；
固网网元接收所述第一数据报文，将所述外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头，生成第二数据报文；
固网网元通过GTP隧道向所述移动网络网关设备发送所述第二数据报文。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述UE接收数据报文的过程包括：
移动网络网关设备发送第三数据报文，该第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
固网网元接收所述第三数据报文后，删除其中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址；
所述固网网元发送所述第四数据报文给所述UE。
9.一种移动网络用户设备(UE)，其特征在于，该UE包括：
地址获取模块，用于向固网网元发起地址请求，其中携带APN信息，还用于接收所述固网网元发送的所述UE的IP地址以及所述UE的接入点名称(APN)的标识IP地址；
数据报文收发模块，用于利用获取的IP地址以及APN的标识IP地址通过固网网元与移动网络交互数据报文。
10.如权利要求9所述的UE，其特征在于，所述APN的标识IP地址由固网网元或移动网络网关设备分配。
11.如权利要求9所述的UE，其特征在于：所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中。
12.如权利要求9所述的UE，其特征在于：所述数据报文收发模块接收或发送的数据报文采用两层封装，发送的数据报文的外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，接收的数据报文的外层源、目的地址分别为APN的标识IP地址和所述UP的IP地址。
13.一种固网网元，其特征在于，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址以及APN的标识IP地址，并向所述UE转发；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
14.如权利要求13所述的固网网关，其特征在于：
接收的数据报文为双层封装的第一数据报文，且外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，所述报文转发模块将所述第一数据报文的外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头后发送；
接收的数据报文为第三数据报文，所述第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址，所述报文转发模块删除所述数据报文中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文后发送，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址。
15.如权利要求13所述的固网网元，其特征在于：所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中。
16.一种固网网元，其特征在于，所述固网网元包括：
连接建立模块，用于基于移动网络用户设备(UE)的地址请求向移动网络网关设备发送PDN连接建立请求，其中携带所述UE的用户身份信息和APN信息；
标识IP地址分配模块，用于为所述UE分配APN的标识IP地址；
地址转发模块，用于接收所述移动网络网关设备分配的所述UE的IP地址，并向所述UE转发所述UE的IP地址以及分配的APN的标识IP地址；
报文转发模块，用于接收数据报文，并根据所述UE的IP地址与APN的标识IP地址的对应关系进行报文转发。
17.如权利要求16所述的固网网元，其特征在于：
接收的数据报文为双层封装的第一数据报文，且外层源、目的地址分别为所述UP的IP地址以及APN的标识IP地址，所述报文转发模块将所述第一数据报文的外层源、目的地址替换为所述固网网元与移动网络网关设备之间的GTP隧道报文头后发送；
接收的数据报文为第三数据报文，所述第三数据报文包括GTP隧道报文头，且源IP地址为DNS或预配置的该业务的IP地址，目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址，所述报文转发模块删除所述数据报文中的GTP隧道报文头，修改为双层封装的第四数据报文后发送，所述第四数据报文的外层源IP地址为对应的APN标识IP地址，外层目的IP地址为PDN-GW为UE分配的IP地址如权利要求所述的固网网元。
18.如权利要求16所述的固网网元，其特征在于：所述APN信息携带在DHCP发现(discover)或DHCP请求(request)消息的扩展属性或PPP认证消息的用户名或选项字段中；所述APN的标识IP地址携带在DHCP提供(offer)或回复(reply)消息的扩展属性或PPP IPCP确认消息的表示APN标识IP地址的选项字段中。
19.一种移动网络网关设备，其特征在于，该设备包括：
连接请求接收模块，用于接收固网网元发送的PDN连接建立请求，其中携带移动网络用户设备(UE)的用户身份信息和接入点APN信息；
地址分配模块，用于为所述UE分配IP地址以及APN的标识IP地址；
地址发送模块，用于向固网网元发送所述IP地址以及APN的标识IP地址。
20.一种分组数据网络(PDN)业务的实现系统，其特征在于，该系统包括如权利要求9至12中任一项所述的移动网络用户设备(UE)、如权利要求13或15中任一项所述的固网网元以及如权利要求19所述的移动网络网关设备。
21.一种分组数据网络(PDN)业务的实现系统，其特征在于，该系统包括如权利要求9至12中任一项所述的移动网络用户设备(UE)、如权利要求16或18所述的固网网元以及移动网络网关设备。
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