CN106900008A - 宽带部署lte基站的数据流优化方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法与系统，针对终端上行IP数据报文中非Volte数据报文进行NAT处理，针对下发至终端下行IP数据报文中非基站隧道数据报文进行反NAT处理，在LTE宽带部署的场景下，将终端数据直接在基站内部卸载分流，并通过NAT技术直接转为宽带上网数据流，改进效果为大大降低LTE宽带部署的核心网络压力，实现对宽带部署LTE基站的数据流优化。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及宽带部署LTE(Long Term Evolution，长期演进)基站的数据流优化方法与系统。
背景技术
在LTE移动通信技术领域，通过宽带网络来提升运营商核心网络的接入点覆盖面已经越来越普遍，微型蜂窝的推广也得到国家的政策支持。
然而宽带的覆盖体量之大，也加剧了核心网络的汇聚压力。尤其宽带部署考虑到保护核心网络的安全，常配备网关数据加密等设备，庞大的数据流量所带来的压力也会随着嵌入设备数量的增加而成倍增加。
传统LTE基站系统在缓解核心侧流量压力的技术主要是LIPA(Local IP Access，本地IP存取)与SIPTO(Selected IP Traffic Offload，选择IP流量卸除)，上述技术虽然可以一定程度上缓解LTE基站系统在缓解核心侧流量压力，但是这些技术的实现难度大、关联网元多并且改造成本高。
发明内容
基于此，有必要针对一般宽带部署LTE基站核心侧流量压力巨大，且传统优化方法实现难度大的问题，提供一种实现难度小的宽带部署LTE基站的数据流优化方法与系统。
一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于上行传输，包括步骤：
通过PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)模块接收终端上行IP数据报文；
筛选上行IP数据报文中非Volte数据报文；
记录终端IP至UE(User Equipment，用户设备)实体表；
对筛选出的非Volte数据报文进行NAT(Network Address Translation，网络地址转换)处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址；
将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于下行传输，包括步骤：
从基站网卡接收终端的下行IP数据报文；
筛选下行IP数据报文中非基站隧道数据报文；
对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP；
根据终端各自IP查找UE控制实体；
基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于上行传输，包括：
第一接收模块，用于通过PDCP模块接收终端上行IP数据报文；
第一筛选模块，用于筛选上行IP数据报文中非Volte数据报文；
记录模块，用于记录终端IP至UE实体表；
NAT模块，用于对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址；
第一推送模块，用于将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于下行传输，包括：
第二接收模块，用于从基站网卡接收终端的下行IP数据报文；
第二筛选模块，用于筛选下行IP数据报文中非基站隧道数据报文；
反NAT模块，用于对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP；
查找模块，用于根据终端各自IP查找UE控制实体；
第二推送模块，用于基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法与系统，针对终端上行IP数据报文中非Volte数据报文进行NAT处理，针对下发至终端下行IP数据报文中非基站隧道数据报文进行反NAT处理，在LTE宽带部署的场景下，将终端数据直接在基站内部卸载分流，并通过NAT技术直接转为宽带上网数据流，改进效果为大大降低LTE宽带部署的核心网络压力，实现对宽带部署LTE基站的数据流优化。
附图说明
图1为本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于上行传输其中一个实施例的流程示意图；
图2为宽带部署LTE基站内部模块与外部设备数据交互示意图；
图3为本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于下行传输其中一个实施例的流程示意图；
图4为本发明宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于上行传输其中一个实施例的结构示意图；
图5为本发明宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于下行传输其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于上行传输，包括步骤：
S110：通过PDCP模块接收终端上行IP数据报文。
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)是对分组数据汇聚协议的一个简称。它是一个无线传输协议栈，它负责将IP头压缩和解压、传输用户数据并维护为无损的无线网络服务子系统(SRNS，Serving Radio Network Subsystem)设置的无线承载的序列号。如图2所示，PDCP层属于无线接口协议栈的第二层，处理控制平面上的无线资源管理(RRC，Radio Resource Control)消息以及用户平面上的因特网协议(IP，Internet Protocol)包。在用户平面上，PDCP子层得到来自上层的IP数据分组后，可以对IP数据分组进行头压缩和加密，然后递交到RLC(Radio Link Control，无线链路控制层协议)子层。PDCP子层还向上层提供按序提交和重复分组检测功能。在控制平面，PDCP子层为上层RRC提供信令传输服务，并实现RRC信令的加密和一致性保护，以及在反方向上实现RRC信令的解密和一致性检查。通过PDCP模块接收终端发送至基站的IP数据报文，在该IP数据报文中携带有报文内容、报文源地址(源IP，即终端自身的IP)与报文目的地址等内容。
S120：筛选上行IP数据报文中非Volte数据报文。
Volte是基于IMS(Information Management System，信息管理系统)的语音业务。针对筛选出的上行IP数据报文中非Volte数据报文进行下述步骤的处理。非必要的，针对筛选出的上行IP数据报文中Volte数据报文可以执行基站原有的常规处理，具体来说，可以通过GTP(GPRSTunnellingProtocol，GPRS隧道协议)模块处理后转发至基站的宽带网络侧。GTP是一组基于IP的，用于在GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)和UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)网络中支持通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)的通讯协议。基于公用终端的GTP隧道信息封装NAT(Network Address Translation，网络地址转换)处理后的上行IP数据报文(源IP变为公用终端IP的数据报文)，封装之后的数据报文可以进入下一层处理，准备发送到网络中。
S130：记录终端IP至UE实体表。
记录终端的IP至UE实体表，这样便于后续操作中需要基于终端IP查找到对应的UE控制实体，以使最后能够将数据准确分发到终端。这里的终端为发送上行IP数据报文的终端。
S140：对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址。
NAT属接入WAN(Wide Area Network，广域网)技术，是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。这是因为NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。引入NAT的数据传输架构图如图2所示。在这里针对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，以将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址。更具体来说，这个步骤可以理解为基于基站WAN口IP做NAT转换。
S150：将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
将步骤S140NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
另外，如图3所示，本发明还提供一种应用于下行传输的宽带部署LTE基站的数据流优化方法，包括步骤：
S310：从基站网卡接收终端的下行IP数据报文。
从基站网卡接收由宽带网络下发至终端的下行IP数据报文。
S320：筛选下行IP数据报文中非基站隧道数据报文。
针对步骤S310的下行IP数据报文，筛选其中非基站隧道数据报文。具体来说，由于基站一般的网络报文为隧道报文，其传输是基于隧道或加密隧道的，区分是否为基站隧道数据报文，只需区分报文的地址是否含有隧道设备地址，比如LTE网关或者核心网络设备地址。而经由分流/卸载/NAT处理的数据流报文属于非隧道报文，其访问互联网的方式是直截了当的，报文地址段带有终端客户正在访问的网络服务器地址。
更具体来说，在其中一个实施例中，步骤S320包括：
步骤一：获取下行IP数据报文的地址。
步骤二：筛选下行IP数据报文中地址不含有隧道设备地址的数据报文作为非基站隧道数据报文，隧道设备地址包括LTE网关或核心网络设备地址。
非必要的，针对筛选出的下行IP数据报文中基站隧道数据报文可以通过GTP模块或信令模块对下行IP数据报文中基站隧道数据报文进行基站下行数据报文常规处理。
S330：对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP。
对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，以将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP。具体来说，反NAT处理可以理解为NAT处理的逆过程，在这里将隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP，以便数据报文能够准确发送至对应的终端。具体来说，这个步骤可以理解为基于基站WAN口IP做反向NAT转换。
S340：根据终端各自IP查找UE控制实体。
不同目标IP地址的报文，经查找并利用不同的UE控制实体控制、分发至终端。
S350：基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
依托UE控制实体，将还原后的IP报文发至PDCP模块。
本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法，针对终端上行IP数据报文中非Volte数据报文进行NAT处理，针对下发至终端下行IP数据报文中非基站隧道数据报文进行反NAT处理，在LTE宽带部署的场景下，将终端数据直接在基站内部卸载分流，并通过NAT技术直接转为宽带上网数据流，改进效果为大大降低LTE宽带部署的核心网络压力，实现对宽带部署LTE基站的数据流优化，优化效果为大大降低LTE宽带部署的核心网络压力、有利于微型LTE基站的推广和普及，在充分利用宽带资源的同时，极大的降低了客户的流量资费损耗，直连直通的上网模式也更具有扁平化特征。
如图4所示，一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于上行传输，包括：
第一接收模块410，用于通过PDCP模块接收终端上行IP数据报文。
第一筛选模块420，用于筛选上行IP数据报文中非Volte数据报文。
记录模块430，用于记录终端IP至UE实体表。
NAT模块440，用于对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址。
第一推送模块450，用于将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
在其中一个实施例中，应用于上行传输的宽带部署LTE基站的数据流优化系统，还包括：
第一常规处理模块，用于通过GTP模块对上行IP数据报文中Volte数据报文进行基站上行数据报文常规处理，并将处理之后的数据推送至宽带网络。
如图5所示，一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于下行传输，包括：
第二接收模块510，用于从基站网卡接收终端的下行IP数据报文。
第二筛选模块520，用于筛选下行IP数据报文中非基站隧道数据报文。
反NAT模块530，用于对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP。
查找模块540，用于根据终端各自IP查找UE控制实体。
第二推送模块550，用于基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
在其中一种实施例中，应用于下行传输的宽带部署LTE基站的数据流优化系统中第二筛选模块520包括：
地址获取单元，用于获取下行IP数据报文的地址。
筛选单元，用于筛选下行IP数据报文中地址不含有隧道设备地址的数据报文作为非基站隧道数据报文，隧道设备地址包括LTE网关或核心网络设备地址。
在其中一种实施例中，应用于下行传输的宽带部署LTE基站的数据流优化系统还包括：
第二常规处理模块，用于通过GTP模块或信令模块对下行IP数据报文中基站隧道数据报文进行基站下行数据报文常规处理。
为更进一步详细解释本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法与系统的技术方案以及其效果，下面将针对整个上行传输以及下行传输同时进行描述。
上行传输：
步骤A，接收来自PDCP模块的上行IP数据报文，转步骤B。
步骤B，筛选非Volte数据报文，Volte报文执行基站原有的常规处理(经GTP模块处理后转发至网络侧)，转步骤C。
步骤C，记录终端IP至UE实体表，以备后续查找，转步骤D。
步骤D，将报文源IP转换为基站IP地址，即NAT，转步骤E。
步骤E，将转换后的数据报文发到基站网卡输出至宽带网络。
下行传输：
步骤a，从基站网卡接收终端下行IP数据报文，转步骤b。
步骤b，筛选非基站隧道数据报文，基站隧道数据执行原有的常规处理(经GTP模块或者信令模块处理)，转步骤c。由于基站传统的网络报文都为隧道报文，其传输是基于隧道或加密隧道的，区分是否为基站隧道数据报文，只需区分报文的地址是否含有隧道设备地址，比如LTE网关或者核心网络设备地址。而经由分流/卸载/NAT处理的数据流报文属于非隧道报文，其访问互联网的方式是直截了当的，报文地址段带有终端客户正在访问的网络服务器地址，比如腾讯、新浪、百度等。
步骤c，将报文目标IP转换为终端各自IP，即反向NAT，转步骤d。
步骤d，根据终端各自IP查找UE控制实体，转步骤e。
步骤e，依托UE控制实体，将还原后的IP报文发至PDCP模块。
本发明宽带部署LTE基站的数据流优化方法与系统，结合LTE基站的宽带部署，将手机终端数据流，合理地执行本地分流对接，上行数据报文基于基站地址的NAT转换后发至宽带网络、下行数据报文基于基站地址的反向NAT转换后发至PDCP模块及后续空口侧终端，最终实现宽带部署LTE基站的数据流优化。
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本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)
1.一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于上行传输，其特征在于，包括步骤：
通过PDCP模块接收终端上行IP数据报文；
筛选所述上行IP数据报文中非Volte数据报文；
记录终端IP至UE实体表；
对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址；
将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
2.根据权利要求1所述的宽带部署LTE基站的数据流优化方法，其特征在于，所述筛选所述上行IP数据报文中非Volte数据报文的步骤之后还包括：
通过GTP模块对所述上行IP数据报文中Volte数据报文进行基站上行数据报文常规处理，并将处理之后的数据推送至所述宽带网络。
3.一种宽带部署LTE基站的数据流优化方法，应用于下行传输，其特征在于，包括步骤：
从基站网卡接收终端的下行IP数据报文；
筛选所述下行IP数据报文中非基站隧道数据报文；
对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP；
根据所述终端各自IP查找UE控制实体；
基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
4.根据权利要求3所述的宽带部署LTE基站的数据流优化方法，其特征在于，所述筛选所述下行IP数据报文中非基站隧道数据报文的步骤包括：
获取所述下行IP数据报文的地址；
筛选所述下行IP数据报文中地址不含有隧道设备地址的数据报文作为非基站隧道数据报文，所述隧道设备地址包括LTE网关或核心网络设备地址。
5.根据权利要求3所述的宽带部署LTE基站的数据流优化方法，其特征在于，所述筛选所述下行IP数据报文中非基站隧道数据报文的步骤之后还包括：
通过GTP模块或信令模块对所述下行IP数据报文中基站隧道数据报文进行基站下行数据报文常规处理。
6.一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于上行传输，其特征在于，包括：
第一接收模块，用于通过PDCP模块接收终端上行IP数据报文；
第一筛选模块，用于筛选所述上行IP数据报文中非Volte数据报文；
记录模块，用于记录终端IP至UE实体表；
NAT模块，用于对筛选出的非Volte数据报文进行NAT处理，将筛选出的非Volte数据报文源IP转换为基站IP地址；
第一推送模块，用于将NAT处理之后的数据报文推送至基站网卡，以输出至宽带网络。
7.根据权利要求6所述的宽带部署LTE基站的数据流优化系统，其特征在于，还包括：
第一常规处理模块，用于通过GTP模块对所述上行IP数据报文中Volte数据报文进行基站上行数据报文常规处理，并将处理之后的数据推送至所述宽带网络。
8.一种宽带部署LTE基站的数据流优化系统，应用于下行传输，其特征在于，包括：
第二接收模块，用于从基站网卡接收终端的下行IP数据报文；
第二筛选模块，用于筛选所述下行IP数据报文中非基站隧道数据报文；
反NAT模块，用于对筛选出的非基站隧道数据报文进行反NAT处理，将筛选出的非基站隧道数据报文目标IP转换为终端各自IP；
查找模块，用于根据所述终端各自IP查找UE控制实体；
第二推送模块，用于基于UE控制实体，将反NAT处理后的数据报文推送至PDCP模块。
9.根据权利要求8所述的宽带部署LTE基站的数据流优化系统，其特征在于，所述第二筛选模块包括：
地址获取单元，用于获取所述下行IP数据报文的地址；
筛选单元，用于筛选所述下行IP数据报文中地址不含有隧道设备地址的数据报文作为非基站隧道数据报文，所述隧道设备地址包括LTE网关或核心网络设备地址。
10.根据权利要求8所述的宽带部署LTE基站的数据流优化系统，其特征在于，还包括：
第二常规处理模块，用于通过GTP模块或信令模块对所述下行IP数据报文中基站隧道数据报文进行基站下行数据报文常规处理。
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Effective date of registration: 20200110 Address after: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Applicant after: Jingxin Communication System (China) Co., Ltd. Address before: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Applicant before: Jingxin Communication System (China) Co., Ltd. Applicant before: Jingxin Communication System (Guangzhou) Co., Ltd. Applicant before: Jingxin Communication Technology (Guangzhou) Co., Ltd. Applicant before: TIANJIN COMBA TELECOM SYSTEMS CO., LTD. |
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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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