CN106792897B - Lte-vpn演进型系统中网关设备分流方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LTE‑VPN演进型系统中网关设备分流方法与系统，LTE‑VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器，对于上行数据包，当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除所述数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的所述数据包发送至所述VPN服务器，对于下行数据包，当存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的核心网报文头信息，将所述封装后的数据包发送至基站。整个过程中，在传统LTE系统架构中，在网关设备端引入定向分流与VPN服务，将终端数据承载在VPN隧道中，并在网关设备中就地疏导流向VPN系统，由VPN服务系统受理上网等服，以有效降低互联网核心压力。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及网关设备分流方法与系统以及LTE(LongTerm Evolution,长期演进)-VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)演进型系统。
背景技术
在LTE移动通信技术领域，手机终端接入基站、基站连接网关、网关连通核心网、核心侧对接互联网，环环相扣组成整套LTE通信系统架构。
手机终端方面，随着智能手机的发展，安卓、苹果系列大多都支持VPN功能。运营商核心网络方面，随着客户对流量的需求越来越大，运行商核心网络的压力也不断增加，这样影响接入终端的数量以及终端通信质量。
发明内容
基于此，有必要针对随着用户终端流量需求不断增大导致运行商核心网络的压力也不断增加，影响终端接入数量与通信质量的问题，提供一种网关设备分流方法与系统以及LTE-VPN演进型系统，以有效降低互联网核心压力。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于上行传输，述LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
接收基站上行数据包；
层层解析数据包至终端IP层；
判断终端访问IP是否为VPN服务器IP；
若是，则拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于下行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
接收VPN服务器的下行数据包；
查询是否存在数据包对应的核心网报文头信息，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头；
若存在，则对数据包封装查询到的对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包；
将封装后的数据包发送至基站。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于上行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第一接收模块，用于接收基站上行数据包；
解析模块，用于层层解析数据包至终端IP层；
判断模块，用于判断终端访问IP是否为VPN服务器IP；
第一处理模块，用于当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于下行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第二接收模块，用于接收VPN服务器的下行数据包；
查询模块，用于查询是否存在数据包对应的核心网报文头信息，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头；
第二处理模块，用于当存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包；
推送模块，用于将封装后的数据包发送至基站。
本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法与系统，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器，对于上行数据包，当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，对于下行数据包，当存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的核心网报文头信息，将封装后的数据包发送至基站。整个过程中，在传统LTE系统架构中，在网关设备端引入定向分流与VPN服务，将终端数据承载在VPN隧道中，并在网关设备中就地疏导流向VPN系统，由VPN服务系统受理上网等服，以有效降低互联网核心压力。
附图说明
图1为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法应用于上行传输时，其中一个实施例的流程示意图；
图2为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法应用于上行传输时，其中一个实施例的流程示意图；
图3为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法应用于下行传输时，其中一个实施例的流程示意图；
图4为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法其中一个应用实例中网络架构示意图；
图5为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法应用于上行传输时，其中一个应用实例的流程示意图；
图6为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法应用于下行传输时，其中一个应用实例的流程示意图
图7为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统应用于上行传输时，其中一个实施例的结构示意图；
图8为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统应用于上行传输时，其中一个实施例的结构示意图；
图9为本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统应用于下行传输时，其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于上行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器。
VPN虚拟专用网络可以理解成是虚拟出来的企业内部专线。它可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在互联网上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路。虚拟专用网络功能是：在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问，VPN有多种分类方式，主要是按协议进行分类，VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现，VPN具有成本低，易于使用的特点。
如图1所示，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
S100：接收基站上行数据包。
网关设备接收基站上行的数据包。具体来说，数据包主要包括以太网头、S1隧道IP、UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)、GTP-U(GPRS Tunnelling ProtocolUser Plane，用户层面的GPRS隧道协议)头以及终端IP包，其中，S1为基站与运营商核心网之间的一种通信协议，S1隧道是指基于该S1通信协议的通信隧道，S1隧道IP是指分配给基站的S1隧道IP地址。
S200：层层解析数据包至终端IP层。
对数据包进行层层解析直至解析到终端IP层。具体来说，层层解析数据包具体为依次进行以太网头→S1隧道IP→UDP→GTP-U头→终端IP包的解析。在解析数据包中终端IP层时，获得终端访问IP地址，即终端的目的地址。
S300：判断终端访问IP是否为VPN服务器IP。
基于步骤S200解析获得的终端访问IP，判断终端访问IP是否为VPN服务器IP。
S400：若是，则拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并且将拆除之后的数据包发送到VPN服务器，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。非必要的，拆除之后的数据包发送至VPN服务器之后会被发送至互联网(公网)，完成基站上行发送数据的过程。另外，针对终端访问IP不为VPN服务器IP的情况，在网关设备中不拆除数据包中核心网报文头信息，直接将数据包发送至运营商核心网，由运行商核心网拆除数据包中核心网报文头信息之后再发送至互联网(公网)。
如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400之前还包括：
S320：当终端访问IP为VPN服务器IP时，记录数据包中核心网报文头信息。
在对数据包中核心网报文头信息进行拆除之前对数据包中核心网报文头信息给予记录，以便后续查找与进一步分析、研究与处理。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于下行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器。
如图3所示，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
S500：接收VPN服务器的下行数据包。
网关设备接收VPN服务器的下行数据包，在这个数据包中包括以太网头和终端IP包。
S600：查询是否存在数据包对应的核心网报文头信息，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
查询网关设备中是否存在数据包对应的核心网报文头信息，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
S700：若存在，则对数据包封装查询到的对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包。
当网关设备中存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包。非必要的，当网关设备中不存在数据包对应的核心网报文头信息时，将数据包丢弃。
S800：将封装后的数据包发送至基站。
封装后的数据包发送至基站，完成数据下行传输。
本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器，对于上行数据包，当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，对于下行数据包，当存数据包在对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的核心网报文头信息，将封装后的数据包发送至基站。整个过程中，在传统LTE系统架构中，在网关设备端引入定向分流与VPN服务，将终端数据承载在VPN隧道中，并在网关设备中就地疏导流向VPN系统，由VPN服务系统受理上网等服，以有效降低互联网核心压力。
为更进一步解释本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法的技术方案及其带来的效果，下面采用实例并结合图4进行说明。
如图4所示，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器，网关设备通过基站与客户端连接，网关设备通过VPN服务器与互联网连接，另外网关设备还可以直接与运营商核心网连接，运营商核心网再与互联网连接，构建整个通信网络。应用本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法后，其上/下行数据传输过程具体包括如下。
如图5所示，上行传输包括步骤：
步骤S101，接收来自基站的上行数据包，转S102；
步骤S102，层层解析数据包至UE(终端)IP层，转S103；
步骤S103，判断终端访问的IP是否为VPN服务器IP，若是，转S104；否则，转S107；
步骤S104，记录此数据包的“S1隧道IP/UDP/GTP-U头”信息，转S105；
步骤S105，拆除数据包的“S1隧道IP/UDP/GTP-U头”，转S106；
步骤S106，将数据包发往VPN服务器，转S108；
步骤S107，将数据包发往核心网，转S108；
步骤S108，结束。
如图6所示，下行传输包括：
步骤S201，接收来自VPN服务器的下行数据包，转S202；
步骤S202，查询此数据包的“S1隧道IP/UDP/GTP-U头”信息，转S203；
步骤S203，判断是否能找到此数据包的“S1隧道IP/UDP/GTP-U头”信息，若是，转S204；否则，转S206；
步骤S204，封装数据包的S1隧道IP/UDP/GTP-U头，转S205；
步骤S205，将数据包发往基站，转S207；
步骤S206，丢弃此数据包，转S207；
步骤S207，结束。
本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，在传统LTE系统架构中，借助终端对VPN的支持，在网关设备端引入定向分流与VPN服务，将终端数据承载在VPN隧道中，并在网关设备中就地疏导流向VPN系统，由VPN服务系统受理上网等服务，最终效果为LTE终端享受VPN套餐资费、而非传统LTE资费，帮助运营商引用客户的同时，也缓解自身核心侧压力。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于上行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器。
如图7所示，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第一接收模块100，用于接收基站上行数据包。
解析模块200，用于层层解析数据包至终端IP层。
判断模块300，用于判断终端访问IP是否为VPN服务器IP。
第一处理模块400，用于当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
如图8所示，在其中一个实施例中，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统还包括：
记录模块320，用于当终端访问IP为VPN服务器IP时，记录数据包中核心网报文头信息。
在其中一个实施例中，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统还包括：
发送模块，用于当终端访问IP不是VPN服务器IP，则将数据包发送至运营商核心网。
一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于下行传输，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
如图9所示，LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第二接收模块500，用于接收VPN服务器的下行数据包。
查询模块600，用于查询是否存在数据包对应的核心网报文头信息，核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
第二处理模块700，用于当存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包。
推送模块800，用于将封装后的数据包发送至基站。
本发明LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器，对于上行数据包，当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的数据包发送至VPN服务器，对于下行数据包，当存在数据包对应的核心网报文头信息时，对数据包封装查询到的核心网报文头信息，将封装后的数据包发送至基站。整个过程中，在传统LTE系统架构中，在网关设备端引入定向分流与VPN服务，将终端数据承载在VPN隧道中，并在网关设备中就地疏导流向VPN系统，由VPN服务系统受理上网等服，以有效降低互联网核心压力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于上行传输，其特征在于，所述LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
所述LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
接收基站上行数据包，所述上行数据包包括以太网头、S1隧道IP、UDP、GTP-U头以及终端IP包；
层层解析所述数据包至终端IP层；
判断终端访问IP是否为VPN服务器IP；
若是，则拆除所述数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的所述数据包发送至所述VPN服务器，所述核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
2.根据权利要求1所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，其特征在于，所述拆除所述数据包中核心网报文头信息的步骤之前还包括：
当终端访问IP为VPN服务器IP时，记录所述数据包中核心网报文头信息。
3.根据权利要求1所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，其特征在于，所述将拆除之后的所述数据包发送至所述VPN服务器的步骤之后还包括：
通过所述VPN服务器将所述拆除之后的所述数据包发送至互联网。
4.根据权利要求1所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，其特征在于，所述判断终端访问IP是否为VPN服务器IP的步骤之后还包括：
若所述终端访问IP不是所述VPN服务器IP，则将所述数据包发送至运营商核心网。
5.一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，应用于下行传输，其特征在于，所述LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
所述LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法包括步骤：
接收所述VPN服务器的下行数据包，所述下行数据包包括以太网头和终端IP包；
查询是否存在所述数据包对应的核心网报文头信息，所述核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头；
若存在，则对所述数据包封装查询到的所述对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包；
将所述封装后的数据包发送至基站。
6.根据权利要求5所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流方法，其特征在于，所述查询是否存在所述数据包对应的核心网报文头信息的步骤之后包括：
当不存在所述数据包对应的核心网报文头信息时，丢弃所述数据包。
7.一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于上行传输，其特征在于，所述LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
所述LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第一接收模块，用于接收基站上行数据包，所述上行数据包包括以太网头、S1隧道IP、UDP、GTP-U头以及终端IP包；
解析模块，用于层层解析所述数据包至终端IP层；
判断模块，用于判断终端访问IP是否为VPN服务器IP；
第一处理模块，用于当终端访问IP为VPN服务器IP时，拆除所述数据包中核心网报文头信息，并将拆除之后的所述数据包发送至所述VPN服务器，所述核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头。
8.根据权利要求7所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，其特征在于，还包括：
记录模块，用于当终端访问IP为VPN服务器IP时，记录所述数据包中核心网报文头信息。
9.根据权利要求7所述的LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，其特征在于，还包括：
发送模块，用于当所述终端访问IP不是所述VPN服务器IP，则将所述数据包发送至运营商核心网。
10.一种LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统，应用于下行传输，其特征在于，所述LTE-VPN演进型系统包括相互连接的网关设备与VPN服务器；
所述LTE-VPN演进型系统中网关设备分流系统包括：
第二接收模块，用于接收所述VPN服务器的下行数据包，所述下行数据包包括以太网头和终端IP包；
查询模块，用于查询是否存在所述数据包对应的核心网报文头信息，所述核心网报文头信息包括S1隧道IP、UDP以及GTP-U头；
第二处理模块，用于当存在所述数据包对应的核心网报文头信息时，对所述数据包封装查询到的所述对应的核心网报文头信息，获得封装后的数据包；
推送模块，用于将所述封装后的数据包发送至基站。
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Effective date of registration: 20180214 Address after: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Applicant after: Comba Telecom System (China) Co., Ltd. Applicant after: Comba Telecom Systems (Guangzhou) Co., Ltd. Applicant after: Jingxin Communication Technology (Guangzhou) Co., Ltd. Applicant after: TIANJIN COMBA TELECOM SYSTEMS CO., LTD. Address before: 510663 Guangdong city of Guangzhou province Guangzhou economic and Technological Development Zone Jinbi Road No. 6 Applicant before: Jingxin Communication Technology (Guangzhou) Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200108 Address after: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Patentee after: Jingxin Communication System (China) Co., Ltd. Address before: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Co-patentee before: Jingxin Communication System (Guangzhou) Co., Ltd. Patentee before: Jingxin Communication System (China) Co., Ltd. Co-patentee before: Jingxin Communication Technology (Guangzhou) Co., Ltd. Co-patentee before: TIANJIN COMBA TELECOM SYSTEMS CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Patentee after: Jingxin Network System Co.,Ltd. Address before: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Patentee before: Comba Telecom System (China) Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |