CN103795627A - 三层本地转发方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三层本地转发方法和设备。该方法包括接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头；剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT得到第一NAT后的上行数据报文；将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。本发明实施例可以实现三层本地转发，进而可以配合LTE回传网络。

Description

三层本地转发方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种三层本地转发方法和设备。

背景技术

无线局域网（Wireless Local Area network，WLAN）组网模式有胖无线接入点（Access Point，AP）和瘦AP两种架构。瘦AP架构下，瘦AP和无线控制器（Access Controller，AC）组成集中管理架构，瘦AP“零配置”，只实现802.11的空口功能，所有配置都集中到AC上，AC集中实现安全认证、服务质量（Quality of Service，QoS）、接入控制、负载均衡以及AP的控制管理等功能。瘦AP+AC的组网架构下，有两种数据转发模式，一种是本地转发，另一种是集中转发。集中转发是指瘦AP和AC之间建立数据隧道，瘦AP将其下所有用户的数据报文通过数据隧道发送到AC，由AC进行统一转发。本地转发是指AC和瘦AP之间只建立控制通道，网管、认证、负载均衡等功能还是由AC统一控制，再由瘦AP具体实施，用户的数据报文不再通过隧道传送给AC，而是由AP本地转发。

目前瘦AP使用本地转发的回传网络主要为固定网络，仅支持2层本地转发，2层本地转发时封装WLAN用户的数据面报文时携带以太网（ethernet，eth）头，通过eth头完成报文的上下行转发。

随着移动宽带的发展，WLAN可以使用长期演进（Long TermEvolution，LTE）作为回传网络。由于LTE是三层网络，空口只能封装互联网协议（Internet Protocol，IP）头以上的报文，不能封装携带eth头的报文。而目前瘦AP普遍仅支持2层本地转发，依赖eth头进行报文处理，导致目前瘦AP本地转发模式还无法配合LTE回传网络。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种三层本地转发方法和设备，用以实现三层本地转发，进而可以配合LTE回传网络。

第一方面，提供了一种三层本地转发方法，包括：

第一设备接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；

所述第一设备剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；

所述第一设备对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，还包括：

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

所述第一设备对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

所述第一设备根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

所述第一设备将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一设备为接入点AP；

所述第一设备接收STA发送的上行数据报文，包括：

所述AP接收所述STA通过二层发送的以太网报文；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络，包括：

所述AP对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目的MAC地址为用户驻地设备CPE的MAC地址；

所述AP将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一设备为CPE；

所述第一设备接收STA发送的上行数据报文，包括：

所述CPE接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络，包括：

所述CPE将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第一设备为AP；

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，包括：

所述AP接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第一设备对所述下行数据报文进行第二NAT之前，所述方法还包括：

所述AP剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第一设备为CPE；

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，包括：

所述CPE接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第一设备将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA，包括：

所述CPE将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

结合第一方面的第二种或第四种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述第一设备接收STA发送的上行数据报文之前，所述方法还包括：

所述AP在识别出STA发送的报文为地址解析协议ARP报文或者动态主机配置协议DHCP报文时，通过无线接入点控制协议CAPWAP隧道将所述ARP报文或者DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送上行数据报文。

第二方面，提供了一种三层本地转发设备，包括：

第一接收模块，用于接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；

第一处理模块，用于剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；

第二处理模块，用于对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；

第一发送模块，用于将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，还包括：

第二接收模块，用于接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

第三处理模块，用于对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

第四处理模块，用于根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

第二发送模块，用于将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述设备为接入点AP；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA通过二层发送的以太网报文；

所述第一发送模块具体用于：对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目的标MAC地址为CPE的MAC地址；将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述设备为用户驻地设备CPE；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；

所述第一发送模块具体用于：将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述设备为AP；

所述第二接收模块具体用于：接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第三处理模块还用于：剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第一设备为CPE；

所述第二接收模块具体用于：接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第二发送模块具体用于：将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

结合第二方面的第二种或第四种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，还包括：

第三发送模块，用于在识别出STA发送的报文为ARP报文或者DHCP报文时，通过无线接入点控制协议CAPWAP隧道将所述地址解析协议ARP报文或者动态主机配置协议DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送所述上行数据报文。

通过上述技术方案，可以对STA的上行报文进行三层本地转发，实现对LTE回传网络的支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中LTE作为WLAN回传网络的组网示意图；

图2为本发明三层本地转发方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图；

图4为本发明中瘦AP的三层转发内部处理示意图；

图5为本发明中CPE的三层转发内部处理示意图；

图6为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图；

图7为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图；

图8为本发明三层本地转发设备一实施例的流程示意图；

图9为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着用户对数据业务的需求日益增强，全球运营商都在着手于LTE网络的部署，为用户提供更好的移动宽带体验。但是，LTE产业链相对滞后，LTE智能终端还不普及，为了降低LTE网络的终端接入门槛，同时给用户提供高速、流畅的数据业务，使用WLAN作为LTE网络的延伸和用户接入已经成为运营商们的普通选择，即用户可以通过WLAN接入LTE网络，享用LTE网络的宽带服务。

参见图1，为LTE作为WLAN回传网络的组网示意图，其中，WLAN网络中包括作为WLAN终端的站点（Station，STA）和瘦AP以及AC，瘦AP和AC之间建立控制通道，用以转发控制面报文。瘦AP可以接入LTE网络中的用户驻地设备（Customer Premises Equipment，CPE），CPE通过LTE网络中的演进基站（evolved NodeB，eNB）以及其它LTE网络中的设备可以接入互联网（internet）。核心网中的设备，如宽带远程接入服务器（BroadbandRemote Access Server，BRAS）、入口（Portal）服务器、认证授权计费（Authentication Authorization Accounting，AAA）服务器完成对STA的接入认证并分配IP地址。

对于本地转发模式，AC通知AP启动本地转发功能后，用户的数据面报文由AP直接通过LTE网络转发，不需要统一发送给AC处理。

由于现有技术中STA发送给AP的上行数据报文是以太网报文，AP进行转发时也是采用二层转发模式，但是，AP接入LTE网络后，由于LTE是三层网络，不能支持二层报文转发。为了配合LTE回传网络，本发明给出如下实施例。

图2为本发明三层本地转发方法一实施例的流程示意图，包括：

步骤21：第一设备接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的媒体接入控制（Media Access Control，MAC）地址为非所述第一设备的MAC地址；

步骤22：所述第一设备剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；

步骤23：所述第一设备对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一网络地址转换（Network Address Translation，NAT），得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号。

步骤24：所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

上述流程是上行流程，相应地，下行流程可以如图3所示，包括：

步骤31：所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

步骤32：所述第一设备对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

步骤33：所述第一设备根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

步骤34：所述第一设备将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

上述的第一设备可以为AP，具体可以为瘦AP，或者，也可以为CPE。

当第一设备为瘦AP时，参见图4，为瘦AP的三层转发内部处理示意图。

当上行数据传输时，wifi模块接收STA发送的上行数据报文，该上行数据报文为封装有以太网头的二层数据报文，不同STA可以通过服务集标识（Service Set Identifier，SSID）、虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）进行隔离，例如，一个STA具有SSID1和VLAN1，另一个STA具有SSID2和VLAN2。

wifi模块接收到封装有以太网头的上行数据报文后，MAC层处理模块可以剥离掉该以太网头，并记录以太网头，该以太网头可以包括：源MAC地址、目的MAC地址、VLAN信息等。其中，源MAC地址为STA的MAC地址，目的MAC地址为网关的MAC地址，如BRAS的MAC地址。

之后，瘦AP的MAC层处理模块可以将剥离掉以太网头的上行数据报文发送给瘦AP的NAT模块。

瘦AP的NAT模块对剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT。将第一NAT是指将上行数据报文中的源IP地址由STA的IP地址替换为瘦AP的IP地址，将源端口号由STA的端口号替换为瘦AP的端口号，另外，上行数据报文中的目的IP地址和目的端口号是保持不变的，分别为用户访问的业务服务器的IP地址和端口号，例如为会话初始协议（Session InitiationProtocol，SIP）服务器的IP地址和端口号。NAT模块还可以记录NAT表项，该NAT表项会记录替换的IP地址以及端口号之间的对应关系。

之后瘦AP的NAT模块将第一NAT后的上行数据报文发送给路由模块，路由模块根据目的IP地址查找路由表，找到下一跳进行路由转发。

本实施例中，瘦AP的下一跳为CPE，因此，路由模块将第一NAT后的上行数据报文发送给瘦AP的MAC层处理模块，瘦AP的MAC层处理模块封装以太网头,此时封装的以太网头的源MAC地址为瘦AP的MAC地址，以及目的MAC地址为CPE的MAC地址。

之后，瘦AP的MAC层处理模块将完成以太网封装的上行数据报文发送给CPE，并经由CPE发送给LTE网络。

当下行数据传输时，瘦AP的MAC层处理模块接收CPE转发的下行数据报文，其中，LTE网络发送的下行数据报文为三层报文，该三层报文是采用IP格式封装的报文，即至少封装有IP头以上的报文头的数据报文，当CPE接收到LTE网络发送的该三层报文后，首先对三层报文进行NAT，将目的IP地址和目的端口号分别替换为AP的IP地址和瘦AP的端口号，再对NAT后的下行数据报文进行以太网封装，此时封装的以太网头的源MAC地址为CPE的MAC地址，目的MAC地址为瘦AP的MAC地址。

之后，瘦AP的MAC层处理模块剥离掉该CPE封装的以太网头，将剥离掉以太网头的下行数据报文发送给瘦AP的NAT模块。

瘦AP的NAT模块进行第二NAT,将下行数据报文中的目的IP地址由瘦AP的IP地址转换为STA的IP地址，将目的端口号由瘦AP的端口号替换为STA的端口号，其中，NAT模块可以根据之前记录的NAT表项进行上述替换。

之后，瘦AP的NAT模块将第二NAT后的下行数据报文发送给瘦AP的MAC层处理模块，瘦AP的MAC层处理模块根据记录的以太网头，对接收的下行数据报文封装以太网头，其中，封装的以太网头的目的MAC地址为记录的MAC头的源MAC地址，封装的以太网头的源MAC地址为记录的MAC头的目的MAC地址，即，封装的以太网头的目的MAC地址为STA的MAC地址，封装的以太网头的源MAC地址为BRAS的MAC地址。

之后，瘦AP的MAC层处理模块将完成以太网封装的下行数据报文通过wifi模块发送给STA。

另外，瘦AP可以通过无线接入点控制协议（Control And Provisioning ofWireless Access Points Protocol Specification，CAPWAP）模块与AC建立控制通道以传输控制信息，或者，当瘦AP识别出STA发送的是动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）报文或者地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）报文时，将DHCP报文或ARP报文发送给AC。

当第一设备为CPE时，参见图5，为CPE的三层转发内部处理示意图。

当上行数据传输时，CPE的MAC层处理模块接收瘦AP发送的封装有以太网头的上行数据报文，以及，剥离掉该以太网头，并记录该以太网头，该以太网头可以包括：源MAC地址、目的MAC地址信息等，源MAC地址为STA的MAC地址，目的MAC地址为BRAS的MAC地址。将剥离掉以太网头的上行数据报文发送给CPE的NAT模块。

CPE的NAT模块对剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT。将上行数据报文中的源IP地址由STA的IP地址转换为CPE的IP地址，将源端口号由STA的端口号替换为CPE的端口号，并且可以记录NAT表项，该NAT表项会记录替换的IP地址以及端口号之间的对应关系。之后NAT模块将第一NAT后的上行数据报文发送给LTE模块（Modem），由LTE模块在LTE空口对第一NAT后的上行数据报文进行报文转发。

当下行数据传输时，LTE模块接收LTE空口发送的下行数据报文,该下行数据报文为三层报文，之后发送给CPE的NAT模块。

CPE的NAT模块可以根据之前记录的NAT表项，对接收的下行数据报文进行第二NAT，即将下行数据报文中的目的IP地址由CPE的IP地址替换为STA的IP地址，将目的端口号由CPE的端口号替换为STA的端口号。之后将第二NAT后的下行数据报文发送给CPE的MAC层处理模块。

CPE的MAC层处理模块按照之前记录的以太网头，对第二NAT后的下行数据报文封装以太网头，此时封装的以太网头的目的MAC地址为记录的以太网头的源MAC地址，封装的以太网的源MAC地址为记录的以太网头的目的MAC地址，即封装的以太网头的目的MAC地址为STA的MAC地址，源MAC地址为BRAS的MAC地址。

图6为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图，本实施例以瘦AP进行剥离以太网头及NAT为例。本实施例包括：

步骤601：CPE完成LTE入网过程。

步骤602：瘦AP上电，CPE为瘦AP分配IP地址。

步骤603：瘦AP发现并选择AC。

步骤604：瘦AP加入AC，与AC建立CAPWAP隧道。

步骤605：AC对瘦AP进行参数配置。

例如，AC基于虚拟接入点（Virtual Access Point，VAP）下发SSID和VLAN，用于对用户进行隔离。

步骤606：STA向瘦AP发送WLAN关联请求。

步骤607：瘦AP通知AC STA关联，完成STA配置。

步骤608：STA通过隧道完成IP地址获取和认证过程。

例如，STA发起DHCP请求，瘦AP将该DHCP请求从CAPWAP隧道发送给AC，再由AC发送给BRAS，由BRAS为STA分配IP地址。另外，AAA服务器可以对STA完成WLAN侧认证。

步骤609：STA认证通过后，AC通知瘦AP针对STA启动本地转发功能。

上述步骤603~609为通常的STA接入WLAN流程，具体内容可以参见现有流程。

可选的，AC也可以通知瘦AP是否启用二层转发还是三层转发。

步骤610：瘦AP在确定出本地转发功能为三层转发时，对STA发送的上行数据报文进行剥离以太网头、NAT处理，以及再次封装以太网头，之后转发给CPE。

其中，瘦AP可以根据AC的指示，确定是二层转发还是三层转发；或者，

瘦AP也可以进行本地配置，本地配置是采用三层转发还是二层转发。

如果是三层转发则采用本发明实施例给出的三层转发流程，如果是二层转发则可以采用现有技术的流程。

具体的三层转发时的处理可以具体参见上述图4对瘦AP的相关描述。

步骤611：CPE对接收的上行数据报文进行剥离以太网头及NAT处理，并将处理后的上行数据报文通过LTE演进的分组网络（Evolution PacketCore-network，EPC）发送给互联网。

其中，CPE可以首先剥离掉瘦AP再次封装的以太网头，并对剥离以太网头的上行数据报文进行NAT，即将上行数据报文的源IP地址和源端口号分别由STA的IP地址和端口号替换为CPE的IP地址和端口号，之后通过LTE网络发送给互联网。另外，CPE还可以记录剥离的以太网头，以便下行封装使用。另外，对于下行，可以包括如下流程：

CPE接收LTE网络发送的下行数据报文，该下行数据报文采用IP格式封装（或者称为封装有IP头以上的报文头）；

CPE对该采用IP格式封装的下行数据报文进行NAT，并采用以太网格式封装（或者称为封装以太网头），将NAT且封装以太网头的下行数据报文发送给AP；其中，NAT时，将下行数据报文的目的IP地址由CPE的IP地址替换为AP的IP地址，将目的端口号由CPE的端口号替换为AP的端口号，该转换可以根据上行时记录的NAT表项确定对应的替换关系。封装的以太网头的源MAC地址是CPE的MAC地址，目的地址是AP的MAC地址，该封装的以太网头可以根据上行时记录的以太网头确定。

AP首先剥离以太网头，进行NAT也就是根据记录的NAT表项，将目的IP地址由AP的IP地址替换为STA的IP地址，并将目的端口号由AP的端口号替换为STA的端口号，以及，AP根据上行时记录的以太网头，对NAT后的下行数据报文封装对应的以太网头；

AP将封装有以太网头的下行数据报文发送给STA。

可以理解的是，为了区分，本实施例中，第一NAT是指步骤610中瘦AP对上行数据报文进行的NAT处理，第三NAT是指步骤611中CPE对上行数据报文进行的NAT处理；第二NAT是指上述瘦AP对下行数据报文进行的NAT处理，第四NAT是指上述CPE对下行数据报文进行的NAT处理。本实施例的AP在上行时可以剥离以太网头，并进行NAT，下行可以根据之前记录的以太网头信息进行还原，因此，可以将接收的二层报文转换为三层报文，以传输给LTE网络。

图7为本发明三层本地转发方法另一实施例的流程示意图，本实施例以CPE进行剥离以太网头及NAT为例。本实施例包括：

步骤701：CPE完成LTE入网过程。

步骤702：瘦AP上电，CPE为瘦AP分配IP地址。

步骤703：瘦AP发现并选择AC。

步骤704：瘦AP加入AC，与AC建立CAPWAP隧道。

步骤705：AC对瘦AP进行参数配置。

步骤706：STA向瘦AP发送WLAN关联请求。

步骤707：瘦AP通知AC STA关联，完成STA配置。

步骤708：STA通过隧道完成IP地址获取和认证过程。

步骤709：STA认证通过后，AC通知瘦AP针对STA启动本地转发功能。

上述步骤701~709的具体内容可以参见步骤601~609。

步骤710：瘦AP在启动本地转发功能后，按照二层本地转发方式，将STA发送的上行数据报文发送给CPE。

另外，瘦AP对STA发送的DHCP报文或ARP报文通过CAPWAP隧道发送给AC。

步骤711：CPE对该上行数据报文进行剥离以太网头以及NAT处理，之后通过LTE EPC网络发送给互联网。

具体的三层转发时的处理可以具体参见上述图4对CPE的相关描述。

另外，对于下行，可以包括如下流程：

CPE接收LTE网络发送的下行数据报文，该下行数据报文封装有IP头以上的报文头；

CPE进行NAT，也就是根据记录的NAT表项，将目的IP地址由CPE的IP地址替换为STA的IP地址，并将目的端口号由CPE的端口号替换为STA的端口号，以及，CPE根据上行时记录的以太网头，对NAT后的下行数据报文封装对应的以太网头；

CPE将封装有以太网头的下行数据报文发送给AP；

AP根据以太网头的信息，通过二层转发方式将下行数据报文发送给对应的STA。

可以理解的是，为了区分，本实施例中，第一NAT是指步骤711中CPE对上行数据报文进行的NAT处理，第二NAT是指上述CPE对下行数据报文进行的NAT处理。

本实施例的CPE在上行时可以剥离以太网头，并进行NAT，下行可以根据之前记录的以太网头信息进行还原，因此，可以将接收的二层报文转换为三层报文，以传输给LTE网络。

图8为本发明三层本地转发设备一实施例的结构示意图，该设备可以为执行上述方法的设备，该设备包括第一接收模块81、第一处理模块82、第二处理模块83和第一发送模块84；第一接收模块81用于接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，，所述以太网头包括的目的MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；第一处理模块82用于剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；第二处理模块83用于对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；第一发送模块84用于将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

可选的，该设备还可以包括：

第二接收模块，用于接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文封装有IP头以上的报文头；

第三处理模块，用于对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

第四处理模块，用于根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

第二发送模块，用于将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

可选的，所述设备为AP；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA通过二层发送的以太网报文；

所述第一发送模块具体用于：对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目标MAC地址为CPE的MAC地址；将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

可选的，所述设备为CPE；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；

所述第一发送模块具体用于：将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

可选的，所述设备为AP；

所述第二接收模块具体用于：接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第三处理模块还用于：剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

可选的，所述第一设备为CPE；

所述第二接收模块具体用于：接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第二发送模块具体用于：将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

可选的，该设备还可以包括：

判断模块，用于判断是否采用三层本地转发方式，在判断出采用三层本地转发方式时，进行所述三层本地转发，所述判断是否采用三层本地转发方式包括：

接收所述AC发送的指示信息，所述指示信息用于指示是否采用三层本地转发方式的指示，根据所述指示信息判断是否采用三层本地转发方式；

或者，

根据本地配置的是否采用三层本地转发方式的配置信息，根据所述配置信息判断是否采用三层本地转发方式。

可选的，该设备还可以包括：

第三发送模块，用于在识别出STA发送的报文为ARP报文或者DHCP报文时，通过CAPWAP隧道将所述ARP报文或者DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送所述上行数据报文。

可以理解的是，当该设备为AP时，本实施例中的第一接收模块和第二发送模块完成的功能由图4中的wifi模块完成，第一处理模块、第二接收模块和第四处理模块完成的功能可以由图4中的MAC层处理模块完成，第二处理模块和第三处理模块完成的功能可以由图4中的NAT模块完成，第一发送模块完成的功能可以由图4中的路由模块和MAC层处理模块完成。

当该设备为CPE时，本实施例中的第一接收模块、第一处理模块、第四处理模块和第二发送模块完成的功能可以由图5中的MAC层处理模块完成，第二处理模块和第三处理模块完成的功能可以由图5中的NAT模块完成，第一发送模块和第二接收模块完成的功能可以由图5中的LTE模块完成。

本实施例的在上行时可以剥离以太网头，并进行NAT，下行可以根据之前记录的以太网头信息进行还原，因此，可以将接收的二层报文转换为三层报文，以传输给LTE网络，支持LTE网络作为回传网络。

图9为本发明三层本地转发设备另一实施例的结构示意图，该设备可以为执行上述方法的设备，该设备包括收发器91和处理器92，收发器91用于接收STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；处理器92用于剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；收发器91还用于将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

可选的，收发器91还用于接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

处理器92还用于对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

收发器91还用于将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

可选的，该设备可以为AP，收发器91可以具体用于接收所述STA通过二层发送的以太网报文；处理器92还用于对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目的MAC地址为CPE的MAC地址；

收发器91具体用于将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

可选的，该设备为CPE，收发器91具体用于接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

可选的，该设备为AP，收发器91具体用于接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；处理器92还用于剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

可选的，该设备为CPE，收发器91具体用于接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的下行数据报文；将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

可选的，处理器92还用于判断是否采用三层本地转发方式，在判断出采用三层本地转发方式时，进行所述三层本地转发，所述判断是否采用三层本地转发方式包括：

接收所述AC发送的指示信息，所述指示信息用于指示是否采用三层本地转发方式的指示，根据所述指示信息判断是否采用三层本地转发方式；或者，根据本地配置的是否采用三层本地转发方式的配置信息，根据所述配置信息判断是否采用三层本地转发方式。

可选的，处理器92还用于在识别出STA发送的报文为ARP报文或者DHCP报文时，通过CAPWAP隧道将所述ARP报文或者DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送所述上行数据报文。

上述的收发器可以是独立的发送器和接收器，分别执行发送功能和接收功能，也可以为合设在一起具体发送功能和接收功能的设备。具体可以采用网线、光纤或天线实现，天线可以是线性天线、环形天线、阵列天线等。

上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。

另外，该设备中还可以包括存储器、存储器可以是随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质。以及，还可以包括总线系统，总线系统例如包括数据总线、电源总线、控制总线或状态信号总线等。

本实施例的在上行时可以剥离以太网头，并进行NAT，下行可以根据之前记录的以太网头信息进行还原，因此，可以将接收的二层报文转换为三层报文，以传输给LTE网络，支持LTE网络作为回传网络。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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）或处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种三层本地转发方法，其特征在于，包括：

第一设备接收站点STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的媒体接入控制MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；

所述第一设备剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；

所述第一设备对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一网络地址转换NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给长期演进LTE网络。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

所述第一设备对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

所述第一设备根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

所述第一设备将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设备为接入点AP；

所述第一设备接收STA发送的上行数据报文，包括：

所述AP接收所述STA通过二层发送的以太网报文；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络，包括：

所述AP对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目的MAC地址为用户驻地设备CPE的MAC地址；

所述AP将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设备为CPE；

所述第一设备接收STA发送的上行数据报文，包括：

所述CPE接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；

所述第一设备将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络，包括：

所述CPE将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一设备为AP；

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，包括：

所述AP接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；所述第一设备对所述下行数据报文进行第二NAT之前，所述方法还包括：

所述AP剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一设备为CPE；

所述第一设备接收所述LTE网络发送的下行数据报文，包括：

所述CPE接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第一设备将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA，包括：

所述CPE将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

7.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述第一设备接收STA发送的上行数据报文之前，所述方法还包括：

所述AP在识别出STA发送的报文为地址解析协议ARP报文或者动态主机配置协议DHCP报文时，通过无线接入点控制协议CAPWAP隧道将所述ARP报文或者DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送上行数据报文。

8.一种三层本地转发设备，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于接收站点STA发送的上行数据报文，所述上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述以太网头包括的目的媒体接入控制MAC地址为非所述第一设备的MAC地址；

第一处理模块，用于剥离所述上行数据报文的所述以太网头，得到剥离了以太网头的上行数据报文，并记录所述以太网头；

第二处理模块，用于对所述剥离了以太网头的上行数据报文进行第一网络地址转换NAT得到第一NAT后的上行数据报文，所述第一NAT是指将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源IP地址由所述STA的IP地址替换为所述第一设备的IP地址，以及将所述剥离了以太网头的上行数据报文中的源端口号由所述STA的端口号替换为所述第一设备的端口号；

第一发送模块，用于将所述第一NAT后的上行数据报文发送给长期演进LTE网络。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：

第二接收模块，用于接收所述LTE网络发送的下行数据报文，所述下行数据报文采用IP格式封装；

第三处理模块，用于对所述下行数据报文进行第二NAT，得到第二NAT后的下行数据报文，所述第二NAT是指将所述下行数据报文的目的IP地址由所述第一设备的IP地址替换为所述STA的IP地址，以及将所述下行数据报文的目的端口号由所述第一设备的端口号替换为所述STA的端口号；

第四处理模块，用于根据记录的以太网头，对所述第二NAT后的下行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述记录的以太网头的目的MAC地址，以及所述封装的以太网头的目的MAC地址为所述记录的以太网头的源MAC地址；

第二发送模块，用于将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述STA。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备为接入点AP；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA通过二层发送的以太网报文；

所述第一发送模块具体用于：对所述第一NAT后的上行数据报文采用以太网格式封装，报文头为以太网头，所述封装的以太网头的源MAC地址为所述第一设备的MAC地址，所述封装的以太网头的目的标MAC地址为CPE的MAC地址；将采用以太网格式封装后的上行数据报文发送给所述CPE，并由所述CPE剥离以太网头并进行第三NAT后发送给LTE网络。

11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备为用户驻地设备CPE；

所述第一接收模块具体用于：接收所述STA经由AP发送的以太网报文，所述以太网报文由所述AP进行二层转发给所述CPE；

所述第一发送模块具体用于：将所述第一NAT后的上行数据报文发送给LTE网络。

12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备为AP；

所述第二接收模块具体用于：接收CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文，所述采用以太网格式封装的下行数据报文为所述CPE对LTE网络发送的下行数据报文进行第四NAT以及采用以太网格式封装后得到的，所述LTE网络发送的下行数据报文为采用IP格式封装的下行数据报文；

所述第三处理模块还用于：剥离所述CPE发送的采用以太网格式封装的下行数据报文的以太网头，以便对剥离了以太网头的所述下行数据报文进行所述第二NAT。

13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一设备为CPE；

所述第二接收模块具体用于：接收所述LTE网络发送的采用IP格式封装的报文头的下行数据报文；

所述第二发送模块具体用于：将采用以太网格式封装后的下行数据报文发送给所述AP，并由所述AP进行二层转发给所述STA。

14.根据权利要求10或12所述的设备，其特征在于，还包括：

第三发送模块，用于在识别出STA发送的报文为ARP报文或者DHCP报文时，通过无线接入点控制协议CAPWAP隧道将所述地址解析协议ARP报文或者动态主机配置协议DHCP报文发送给AC，以便所述STA根据所述ARP报文或者DHCP报文获取地址信息后发送所述上行数据报文。

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