CN102821435A - WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，包括如下步骤：用户将数据传送给BS，BS来判断是否启动本地路由，若是则进行BS本地路由，否则将业务数据传送给服务接入网关；服务接入网关判断是否启动本地路由，若是则进行服务接入网关本地路由，否则将业务数据传送给锚定接入网关；锚定接入网关判断是否启动本地路由，若是则进行锚定接入网关本地路由，否则进行常规路由。此种本地路由方法可实现本地用户数据的本地交换，建立最快速最有效的数据路径，且扩展了系统的容量。
Description
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种应用于WiMAX移动通信系统中的本地路由方法。
背景技术
如图1所示，是WiMAX网络的一般拓扑结构，WiMAX网络分为接入服务网络（ASN）和核心服务网络（CSN）两部分，其中，ASN通常包括基站（BS）和接入网关（ASN-GW）两部分，BS主要负责移动终端（MS）通过空中接口，以无线方式连接到网络、无线资源调度等功能；ASN-GW是ASN网络的上行出口，它负责对终端的接入认证、接入路由、移动IP外部代理等功能；CSN主要包含认证服务器、核心路由器、移动IP（MIP）的家乡代理等功能。
当移动终端通信时，业务数据可能会经过多个ASN-GW的转发，再通过CSN的路由来实现通信，例如图1中MS-A和MS-B之间的通信。对于具体的MS来说，其所附着的BS所属的ASN-GW称为服务接入网关（服务ASN-GW），与CSN直接进行数据交换的ASN-GW称为锚定接入网关（锚定ASN-GW），终端移动IP的外部代理（MIPv4中的FA或MIPv6中的MAG）位于锚定ASN-GW。同一个ASN-GW对于与其直接相连的MS来说是服务ASN-GW，而对于任何其它ASN中的MS，只要该服务ASN-GW作为该MS的MIP外部代理，就是该MS的服务ASN-GW。在数据传输路径上位于服务ASN-GW和锚定ASN-GW ID之间的其它接入网关称为中继接入网关，中继接入网关只是在服务接入网关和锚定接入网关之间中继数据，没有其它功能。一个接入网关是作为服务接入网关、中继接入网关、还是锚定ASN-GW，是对于某个MS来说的，对于不同的MS，它可以同时是某些MS的服务接入网关（本ASN的MS）、某些MS的中继接入网关（不是本ASN、其MIP外部代理也不在本网关的MS）或某些MS的锚定接入网关（其MIP外部代理在本网关的MS，可能是本ASN的MS，也可能不是）。
MS到锚定ASN-GW之间的数据传输路径由三段组成，包括MS与BS之间、BS与服务ASN-GW之间、服务ASN-GW与锚定ASN-GW之间。MS与BS之间是无线接口，由BS为MS分配空口连接，每个空口连接分配一个连接标识（CID）。一个MS可以获得多个空口连接，在每个连接上传递不同QoS要求和/或不同通信对端通信的数据（业务流）。空口连接分上行和下行，上行是指MS向BS方向发送数据，下行是指BS向MS方向发送数据，空口连接也可以是双向的，表示既用于上行也用于下行。空口上传递的数据是封装在WiMAX空口MAC帧中的，空口MAC帧的头部包含所说的连接标识。BS为每个MS的不同业务流分配的连接标识在同一个BS范围内是唯一的。
BS和服务接入网关之间通常是有线的，并且BS和服务接入网关属于同一个ASN，中间不会存在其它的结点。BS和服务接入网关之间传递MS数据是将数据封装在某种隧道中进行的，服务接入网关为这段数据传输分配数据路径标识（DPID6），路径标识会出现隧道报文的头部，以便服务接入网关和BS识别该隧道报文中所封装的数据。对于BS来说，服务接入网关分配的路径标识加上服务接入网关的设备标识是和BS为MS分配的连接标识一一对应的。DPID6也有上下行之分，从BS到服务接入网关是上行，从服务接入网关到BS是下行。
服务接入网关和锚定接入网关之间是有线连接，并且很有可能它们之间还存在其它的接入网关，当然也有可能服务接入网关和锚定接入网关是同一个网关，例如MS刚入网时就是如此。当服务接入网关和锚定接入网关不是同一个网关时，它们之间通过隧道传递终端的数据，锚定接入网关为这段数据传输路径分配路径标识（DPID4），该路径标识会出现在所说隧道报文的头部，以便服务接入网关和锚定接入网关识别该隧道报文中所封装的数据。对于服务接入网关来说，锚定接入网关分配的路径标识DPID4加上锚定接入网关的设备标识和服务接入网关为与BS之间的数据传输分配的路径标识DPID6是一一对应的。DPID4也有上下行之分，从服务接入网关到锚定接入网关是上行，从锚定接入网关到服务接入网关是下行。
终端要发送数据之前，或者锚定接入网关从CSN收到数据向终端转发之前，要建立终端到锚定接入网关之间的业务流，在业务流的建立过程中，BS对这个业务流为终端分配空口上的连接标识（CID），服务接入网关和锚定接入网关对这个业务流为终端分配ASN内和ASN之间传输数据的路径标识（DPID6、DPID4）。对于每个业务流，在空口上有唯一的连接标识，在R6和R4接口上有唯一的上行和/或下行数据传输路径标识。
在网络协议中，将空中无线资源和接入网络中的资源进行统一集中调度，所以当一个用户终端请求接入并且有数据发送之前，就为用户统一分配好传输数据路径标识（DPID6、DPID4）和空口连接标识（CID），并且完成DPID之间的对应和CID与DPID之间的一一对应关系。
由上可知，BS向MS或向服务接入网关转发数据时，只需要按照连接标识CID和DPID6之间的映射关系即可，而服务接入网关在向BS或锚定接入网关转发数据时，只需要按照DPID6和DPID4加锚定接入网关标识之间的映射关系即可，无需关注所传递数据报文中的目的地址。如果一个ASN存在多个接入网关并且一个BS可以同时连接到不同的接入网关，则BS在映射CID和DPID6之间的关系时需要将DPID6加上服务接入网关的设备标识作为一个数据路径标识对待。
锚定接入网关与CSN之间的数据传输在上下行上有所不同，上行指锚定接入网关向CSN转发数据，下行是指锚定接入网关从CSN收到数据。在上行方向，锚定接入网关可以简单地将数据报文向CSN中的核心路由器转发，而在下行方向，锚定接入网关在收到数据后，需要按照数据报文的目的地址等查找对应的数据路径标识，之后使用找到的数据路径标识向数据报文目的地转发；如果找不到对应的数据路径标识，则要首先建立数据路径并分配标识，这个路径一直到目的终端，所以也触发服务接入网关分配路径标识以及BS为终端分配连接标识。
下面以图1所示例子来说明两个WiMAX终端的通信过程。图1中，MS-A附着于BS-1，ASN-GW1是MS-A的服务接入网关，ASN-GW2是MS-A的锚定接入网关。MS-B附着于BS-2，ASN-GW3是MS-B的服务接入网关，同时也是MS-B的锚定接入网关。
MSA要给MS-B发送数据，向BS-1请求建立一个业务流SF-A，BS-1为MS-A的业务流SF-A分配连接标识符CID-A；BS-1为MS-A的业务流SF-A向ASN-GW1请求建立R6接口数据路径，ASN-GW1为MS-A的业务流SF-A分配R6数据路径标识DPID6-A，用于标识ASN-GW1到BS-1之间的传输；BS-1建立CID-A与DPID6-A之间的映射关系，如表1所示：
表1BS上CID与DPID6的映射关系
| 链接标识(CID) | 上下行属性 | R6接口数据路径表示(DPID6) | 服务接入网关表示(ASN-GWID) |
| CID-A | 上行 | DPID6-A | ASN-GW1 |
| CID-x | 双向 | DPID6-x | xxxx |
| CID-y | 下行 | DPID6-y | yyyy |
ASN-GW1为MS-A的业务流SF-A向ASN-GW2请求建立R4接口数据路径，ASN-GW2为MS-A的业务流SF-A分配R4数据路径标识DPID4-A，用于标识ASN-GW2到ASN-GW1之间的传输，ASN-GW1建立DPID4-A到DPID6-A之间的映射关系，如表2所示：
表2服务接入网关上DPID6与DPID4的映射关系
锚定接入网关(ASN-GW2)记录MS-A业务流的地址、QoS等信息，称为分类信息，与DPID4进行映射，如表3所示：
表3锚定接入网关上DPID4相关信息映射表
对于上行或下行的DPID4，都可能存在多个分类器，对于上行，发送者是唯一的，即路径所有者，但目的地则可以是多个，也可以使用通配的方式表示某一类的目的地址。对于下行，报文的发送者可以是不同的终端，而接收者是唯一的，即路径所有者，同样，也可以用通配的方式表示数据来自某一类源地址。
当MS-A向MS-B发送一个IP报文时，MS-A将IP报文封装到WiMAX空口MAC帧中，帧头包含BS-1为MS-A此类IP报文分配的连接标识CID-A。BS-1收到这样的MAC报文后，从报头的CID-A查表1获得DPID6-A，将IP报文封装到BS-1与ASN-GW-1之间的隧道，隧道头中包含DPID6-A信息。ASN-GW1收到这样的隧道报文后，从隧道头中取出DPID6-A，查表2获得对应的DPID4-A，将IP报文封装进ASN-GW1与ASN-GW2之间的隧道，隧道头中包含DPID4-A。ASN-GW2收到这样的隧道报文后，去掉隧道头，取出所封装的终端MS-A发送的IP报文，将此IP报文发送到CSN。锚定接入网关向CSN发送数据报文时也可能使用隧道。
终端MS-A归属的CSN1收到报文后，按照报文目的地址转发到MS-B归属的CSN2（MS-B的MIP归属代理所在地），CSN2向MS-B的锚定接入网关（MS-B的MIP外部代理所在地）转发报文。
当MS-B的锚定接入网关ASN-GW3从CSN收到一个IP报文时，根据IP报文中的目的IP地址等信息与存在的分类器进行匹配，以找到对应的DPID，若找不到一个匹配的DPID，则首先要分配DPID，建立到MS-B的数据路径。因为ASN-GW3又是MS-B的服务接入网关，所以ASN-GW3为下行转发路径分配的是DPID6，ASN-GW3然后将IP报文封装到ASN-GW3到BS-2之间的隧道中传递；BS-2收到隧道报文后，从隧道头中取出DPID6信息，找到对应的CID，将IP报文封装到空口MAC帧中发送给MS-B。
以上介绍了WiMAX系统的常规路由过程，配合图1可以明显地看出WiMAX系统中数据包常规路由过程存在的问题，例如当通信双方的数据路径都经过同一个服务接入网关或锚定接入网关时，它们在通信时，数据从这个ASN-GW出去后经过CSN又回到这个ASN-GW，形成传输路径上的重叠，导致系统资源浪费。理论上ASN-GW可以直接将这样的报文向目的地转发，而不必再经过CSN；更进一步，如果通信双方都附着于同一个BS，则BS也可以直接将报文转发给对方，甚至不用经过ASN-GW。
正是基于前述分析，本发明提出一种本地路由方法。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其可实现本地用户数据的本地交换，建立最快速最有效的数据路径，且扩展了系统的容量。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，包括如下步骤：
步骤101：需发送业务的用户向BS请求建立空中链接；
步骤102：BS为用户分配CID，用户在已经建立的CID通道上将数据传送给BS，由BS对无线资源进行完全控制；
步骤103：BS在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是本地路由则执行步骤104；若不是本地路由则执行步骤105；
步骤104：BS本地路由；BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID数据通道，用于本地路由的数据传输；
步骤105：BS在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向服务ASN-GW申请DPID，以便将BS中该业务的数据传送给服务ASN-GW；
步骤106：服务ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤107，否则执行步骤108；
步骤107：服务接入网关本地路由；服务ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，来启动本地路由，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址；
步骤108：服务ASN-GW在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向锚定ASN-GW申请DPID，以便将服务ASN-GW中该业务的数据传送给锚定ASN-GW；
步骤109：锚定ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤110，否则执行步骤111；
步骤110：锚定接入网关本地路由；锚定ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，将其标识为本地路由的数据通道，后续数据报不需要进行BS的加解密，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址；
步骤111：常规路由。
上述步骤104中，BS本地路由的信令流程是：
1）BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A通道；
2）MS收到DSA_Req信令消息后，获得新的CID-A和分类器，返回DSA_Rsp信令消息；
3）BS通过DSA_Ack信令消息向MS确认后，MS将在CID-A上传送本地路由的数据；
4）BS缓存MS-A的数据，同时通过信令消息DSA-Req向MS-B申请分配CID-B建立数据通道；
5）MS-B收到DSA-Req信令消息后，返回DSA-Rsp信令消息，接受建立的数据通道；
6）BS返回DSA-Ack信令消息后，建立CID-A与CID-B的对应表，并开始在CID-B上传送数据，这样数据就直接在BS转发，实现本地路由。
上述步骤107中，服务接入网关本地路由的信令流程是：
1）服务ASN-GW从BS处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req通过BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/DPID-A通道；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过MS向服务ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）服务ASN-GW收到DSA-Rsp信令消息后，通过BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认；
4）MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
5）服务ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；
6）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
7）服务ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表，然后在CID-B/DPID-B上传送数据，这样数据就直接在服务ASN-GW转发，实现本地路由。
上述步骤110中，锚定接入网关本地路由的信令流程是：
1）锚定ASN-GW从服务ASN-GW处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，采用信令消息DSA_Req通过服务ASN-GW、BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/DPID-A通道；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过服务ASN-GW、BS向锚定ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）锚定ASN-GW收到DSA-Rsp信令消息后，通过服务ASN-GW、BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认，MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
4）锚定ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过服务ASN-GW、BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；
5）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
6）锚定ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表，然后在CID-B/DPID-B上传送数据，这样数据就直接在服务ASN-GW转发，实现本地路由。
上述步骤101中，终端初始入网时，其附着的BS通过以下步骤获取该终端的IP地址信息：
步骤1：终端完成入网过程并获得IP地址；
步骤2：接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息；
步骤3：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。
上述步骤101中，终端切换所附着的BS后，其最新附着的BS和服务接入网关通过以下步骤获取该终端的IP地址信息：
步骤1：终端的目标BS向终端的锚定认证器发送BS更新消息，其中包含终端的标识MSID和BS标识BSID；
步骤2：终端的锚定认证器收到BS更新消息后，通过消息中的BS标识与原来记录的终端附着的BS标识比较，如果不一样就更新终端附着的BS标识，并向终端的锚定接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID；
步骤3：锚定接入网关收到所述的更新终端IP地址通知消息后，向终端的服务接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及一个指示信息，这个指示信息表明终端是切换了BS后导致锚定接入网关发送此消息的；如果终端的锚定接入网关和服务接入网关是同一个接入网关，则这个消息直接发给BS，转步骤6；
步骤4：终端的服务接入网关收到所述终端IP地址通知消息后，如果服务接入网关之前没有记录该终端的IP地址信息，则新的服务接入网关将终端的IP地址作为终端的上下文内容之一保存；
步骤5：服务接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及所述的指示信息；
步骤6：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。
采用上述方案后，本发明具有以下改进：
（1）设计了详细的本地路由流程和实现方案，在WiMAX系统中，实现本地用户数据的本地交换，数据包的最少路由跳数，并且对计费和切换功能没有影响；
（2）规定了一种新的数据路径的建立方法，用于配合的完成本地路由，分段建立数据路径，并且在数据传输的过程中进行IP地址的搜索和本地路由，实现数据路径的最快速最有效的建立；
（3）设计了一种本地路由数据路径的区分方式，为本地路由的数据建立新的数据路径分配新的连接标识，为本地路由的数据提供新的QoS保证，和非本地路由的数据进行区分对待，扩大了系统的容量；
附图说明
图1是WiMAX的基本网络拓扑结构示意图；
图2是锚定接入网关本地路由与常规路由的数据传输路径比较图；
图3是服务接入网关本地路由与常规路由的数据传输路径比较图；
图4是BS本地路由与常规路由的数据传输路径比较图；
图5是本发明的整体流程图；
图6是本发明中BS本地路由的流程图；
图7是本发明中服务接入网关本地路由的流程图；
图8是本发明中锚定接入网关本地路由的流程图；
图9是本发明中终端初始入网时BS获得终端IP地址的流程图；
图10是本发明中终端切换BS后服务接入网关和BS获得终端IP地址的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图5所示，本发明提供一种WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，首先，根据本地路由执行点的不同，可以将本地路由分为三个类型：锚定接入网关本地路由、服务接入网关本地路由和BS本地路由。
对于任何一种类型的本地路由，主要由以下三个步骤完成：
①建立新的数据路径；
②判断本地路由，若可进行本地路由，则转到③；若不能进行本地路由，则转到①；
③启动本地路由。
所有的数据路径（包括由CID标识的空中链接和由DPID标识的有线数据路径）都有三种状态：
状态0——不确定是否可以本地路由；
状态1——正在本地路由；
状态2——正在常规路由。
以下将结合图5，详细说明本发明的步骤：
步骤101：用户有业务需要发送，于是向BS请求建立空中链接。
步骤102：BS为用户分配CID，用户在已经建立的CID通道上将数据传送给BS，由BS对无线资源进行完全控制，不需要向服务ASN-GW或者锚定ASN-GW汇报或者登记，实现完全的分布式管理。
步骤103：BS在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是本地路由则执行步骤104；若不是本地路由则执行步骤105。
步骤104：BS本地路由
BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID数据通道，用于本地路由的数据传输。在上行空中链接CID-A的同时将其本地路由状态标记为本地路由，并省去查询该新建CID的后续数据包的目的IP地址。具体信令格式如图6所示：
1）BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将上行通道的标识为1，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行加密；
2）MS收到DSA_Req信令消息后，获得新的CID-A和分类器，返回DSA_Rsp信令消息；
3）BS通过DSA_Ack信令消息向MS确认后，MS将在CID-A上传送本地路由的数据；
4）BS缓存MS-A的数据，同时通过信令消息DSA-Req向MS-B申请分配CID-B建立数据通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将下行通道的标识为1，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行解密；
5）MS-B收到DSA-Req信令消息后，返回DSA-Rsp信令消息，接受建立的数据通道；
6）BS返回DSA-Ack信令消息后，建立CID-A与CID-B的对应表4，并开始在CID-B上传送数据，这样数据就直接在BS转发，实现本地路由。
表4
| 源CID | 目标CID | DPID |
| CID-A | CID-B | -- |
| CID1 | -- | DPID1 |
步骤105：BS在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向服务ASN-GW申请DPID，以便将BS中该业务的数据传送给服务ASN-GW。
步骤106：服务ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤107，否则执行步骤108。
步骤107：服务接入网关本地路由
服务ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，则将为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，来启动本地路由，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址。具体信令消息格式如图7所示：
1）服务ASN-GW从BS处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req通过BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/DPID-A通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将上行通道的标识为01，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行加密；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过MS向服务ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）服务ASN-GW收到DSA-Rsp信令消息后，通过BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认；
4）MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
5）服务ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将下行通道的标识为1，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行解密；
6）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
7）服务ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表5，然后在CID-B/DPID-B上传送数据。这样数据就直接在服务ASN-GW转发，实现本地路由。
表5
| 源DPID-6 | 目标DPID-6 | DPID-4 |
| DPID-A-6 | DPID-B-6 | - |
| DPID-C-6 | DPID-C-4 |
步骤108：服务ASN-GW在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向锚定ASN-GW申请DPID，以便将服务ASN-GW中该业务的数据传送给锚定ASN-GW。
步骤109：锚定ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤110，否则执行步骤111。
步骤110：锚定接入网关本地路由
锚定ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，则将为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，将其标识为本地路由的数据通道，后续数据报不需要进行BS的加解密，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址。具体信令格式如图8所示：
1）锚定ASN-GW从服务ASN-GW处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，采用信令消息DSA_Req通过服务ASN-GW、BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/DPID-A通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将上行通道的标识为01，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行加密；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过服务ASN-GW、BS向锚定ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）锚定ASN-GW收到DSA-Rsp信令消息后，通过服务ASN-GW、BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认。MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
4）锚定ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过服务ASN-GW、BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；在这里为此数据通道进行标识位的更改，将下行通道的标识为1，表示这是将要进行本地路由的数据通道，BS不需要对其进行解密；
5）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
6）锚定ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表6，然后在CID-B/DPID-B上传送数据。这样数据就直接在服务ASN-GW转发，实现本地路由。
表6
| 源DPID-6 | 目标DPID-6 | DPID-4 |
| DPID-A-6 | DPID-B-6 | - |
| DPID-C-6 | DPID-C-4 |
步骤111：常规路由
和现有标准相同，在此不再赘述。
本地路由建立后，锚定ASN-GW与CSN中的AAA服务器等功能实体之间进行常规的信令交互，包括计费信息、重认证、安全密钥参数管理等信令信息，而数据在本地路由执行点直接转发到达目的用户。
图2至图4简单示意了本地路由前后数据传输路径，其中虚线表示本地路由之前的传输路径，实线表示本地路由后的传输路径，由图中可以明显看出，本发明提供的本地路由方法能够拓展现有骨干网络的数据吞吐量，而且通信双发的通信延时也会大大降低，使得通信质量得到很大的提高。
以上给出了本发明的技术方案，以下将就其几个细节进行描述：IP地址的初始化，IP地址的更新，本地路由的切换处理。
一、终端初始入网时BS获得终端的IP地址
终端初始入网时，其服务接入网关同时也是锚定接入网关，而作为锚定接入网关，按照现有规范，其已经知道终端的IP地址，所以这时不存在让终端的服务接入网关知道终端的IP地址的问题，但需要设法让终端附着的BS知道终端的IP地址。
为了让BS获得终端的IP地址信息，本发明通过锚定接入网关的地址分配模块在完成终端地址分配后向BS发送终端IP地址更新消息使得终端附着的BS获得终端的IP地址信息，如图9所示。
图9的内容描述如下：
步骤1：终端完成入网过程并获得IP地址。这个过程在现有规范中有详细描述，这里不再赘述；
步骤2：接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息；
步骤3：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。
通过上述过程，终端在入网之后，其附着的BS也知道了它的IP地址。如果不考虑BS本地路由，即只实现ASN内的本地路由，则本实施例不需要。
二、终端切换BS后BS和服务接入网关获得终端的IP地址
终端切换所附着的BS后，可能服务接入网关也发生改变，但锚定接入网关暂时不会变。终端的目标BS在完成切换后都会向终端的锚定认证器（通常位于终端的服务接入网关）作密钥计数更新过程，其目的之一是更新终端锚定认证器上该终端上下文信息中的BS信息，因此，当终端的锚定认证器收到更新终端的BS信息时，可以触发终端的锚定接入网关向终端的服务接入网关和新BS通知终端的IP地址，如图10所示。
图10的内容描述如下：
步骤1：终端的目标BS向终端的锚定认证器发送BS更新消息，其中包含终端的标识MSID和BS标识BSID。具体来说，这个消息可以是现有规范中的密钥计数更新请求消息。
步骤2：终端的锚定认证器收到BS更新消息后，通过消息中的BS标识与原来记录的终端附着的BS标识比较，如果不一样就更新终端附着的BS标识，并向终端的锚定接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID。注意，终端的锚定接入网关作为终端的移动IP外部代理，它知道终端的IP地址。
需要说明的是，终端在切换过程中，锚定的认证器也可能发生改变，但终端新的锚定认证器在切换过程中会从终端旧的锚定认证器获得终端上下文，因此当终端的切换目标BS完成切换向终端新的锚定认证器发送密钥计数更新请求消息时，新的锚定认证器也可以从请求消息中的BS标识判断出终端附着的BS发生改变。
步骤3：锚定接入网关收到所说的更新终端IP地址通知消息后，向终端的服务接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及一个指示信息，这个指示信息表明终端是切换了BS后导致锚定接入网关发送此消息的，服务接入网关除了要保存终端的IP地址，还需要做一些额外的操作，见步骤4描述。如果终端的锚定接入网关和服务接入网关是同一个接入网关，则这个消息直接发给BS，转步骤6。
步骤4：终端的服务接入网关收到所述终端IP地址通知消息后，如果服务接入网关之前没有记录该终端的IP地址信息，则新的服务接入网关将终端的IP地址保存下来，具体来说，服务接入网关将终端的IP地址作为终端的上下文内容之一保存。
服务接入网关检查其与BS之间的所有上行数据路径（R6路径），对于本地路由状态为不可本地路由且业务流目的地是所说终端IP地址通知消息中指定的终端的所有上行数据路径，将其本地路由状态设为未判断本地路由状态。
步骤5：服务接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及所说的指示信息。
步骤6：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。BS记录终端的IP地址后，检查其记录的所有上行空口连接（含双向连接），对于本地路由状态为不可本地路由且业务流目的地是所说终端IP地址通知消息中指定的终端的所有上行空口连接，将其本地路由状态设为未判断本地路由状态。
通过上述过程，终端在切换BS之后，其附着的新BS和新服务接入网关也知道了它的IP地址，并且锚定接入网关、服务接入网关、BS上目的地到所说终端的上行路径/连接的本地路由状态及时得到更新，可以实现可能的本地路由。如果不考虑BS本地路由，即只实现ASN内的本地路由，则步骤5和步骤6不需要。
需要说明的是，对一次单向数据通信过程来说，作为数据发送端的终端发生切换时，其原BS、原服务接入网关（假如改变）和原锚定接入网关（假如改变）上该终端相关的业务流被删除，新BS和新接入网关上将建立新的业务流，由此建立新的上行空口连接和数据路径，新的空口连接和数据路径的本地路由状态自然设为初始状态，因此没有状态上需要特殊处理的地方。而当作为目的端的终端发生切换时，与其通信的源端的上行业务流可能从不能本地路由变为可本地路由，对于这种情况，本实施例所示的过程并没有涉及相关的状态修改。
上述步骤1和2是通过终端锚定认证器实现在终端切换BS后让终端锚定接入网关发起终端IP地址通知过程，另一种可行的方法是，切换过程中锚定接入网关需要为终端建立新的路径，因此锚定接入网关可以在完成数据路径建立后直接向服务接入网关发送终端IP地址更新消息，即图10中在步骤X之后锚定接入网关直接执行步骤3。
三、终端的锚定接入网关切换后锚定接入网关的处理
终端切换BS后，如果ASN发生变化，锚定接入网关也可能发生改变，但锚定接入网关的切换发生在BS切换完成之后。BS切换完成后，服务接入网关就不会再变，之后，如果原锚定接入网关离终端当前的位置过远，则可能发生锚定接入网关切换，使新的锚定接入网关离终端当前位置较近。新的锚定接入网关通常就是终端当前的服务接入网关。当新锚定接入网关就是终端当前服务接入网关时，对于本方法不产生特殊处理。当新锚定接入网关不是终端当前服务接入网关时，可能发生一些通信中的终端原来不能与对方在该接入网关本地路由，但现在却可以。
新的锚定接入网关无需向BS发送终端IP地址通知消息后，因为锚定接入网关的改变并不改变终端的IP地址。但新锚定接入网关需要检查其与其它所有作为服务接入网关角色的接入网关之间的上行数据路径（R4路径）以及与直接连接的BS之间的上行数据路径（R6路径），对于本地路由状态为不可本地路由且业务流目的地是所说终端IP地址的所有上述上行数据路径，将其本地路由状态设为未判断本地路由状态。
由于WiMAX网络支持IP和以太汇聚功能，即可以支持终端发送的IP报文或以太MAC报文在WiMAX网络中传输，因此所说的终端的地址可以是IP地址也可以是以太MAC地址，所说的终端的IP地址也可以用以太MAC地址代替，所说的业务流的分类器也可以是以太MAC地址及QoS等相关信息。如果WiMAX网络增加其它汇聚功能，所说的终端的地址也可以是其它类型的地址，例如WiFi的MAC地址，所说的分类器也可以是其它适用的信息构成，例如WiFi MAC地址及QoS等相关信息。本领域技术人员应可理解这种适应性等价替换，这里不作详细介绍。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤101：需发送业务的用户向BS请求建立空中链接；
步骤102：BS为用户分配CID，用户在已经建立的CID通道上将数据传送给BS，由BS对无线资源进行完全控制；
步骤103：BS在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是本地路由则执行步骤104；若不是本地路由则执行步骤105；
步骤104：BS本地路由；BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID数据通道，用于本地路由的数据传输；
步骤105：BS在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向服务 ASN-GW申请DPID，以便将BS中该业务的数据传送给服务 ASN-GW；
步骤106：服务 ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤107，否则执行步骤108；
步骤107：服务接入网关本地路由；服务 ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，来启动本地路由，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址；
步骤108：服务 ASN-GW在地址表中查不到数据包的目的IP地址，则向锚定 ASN-GW申请DPID，以便将服务 ASN-GW中该业务的数据传送给锚定 ASN-GW；
步骤109：锚定 ASN-GW在自己的IP地址表里查找数据包的目地IP地址，以此来判断是否启动本地路由，若是则执行步骤110，否则执行步骤111；
步骤110：锚定接入网关本地路由；锚定 ASN-GW在地址表中查找到数据包的目的IP地址，为该目的IP地址的业务新建一个CID-DPID数据通道，将其标识为本地路由的数据通道，后续数据报不需要进行BS的加解密，并省去查询该新建CID-DPID的后续数据包的目的IP地址；
步骤111：常规路由。
2.如权利要求1所述的WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于：所述步骤104中，BS本地路由的信令流程是：
1）BS在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A通道；
2）MS收到DSA_Req信令消息后，获得新的CID-A和分类器，返回DSA_Rsp信令消息；
3）BS通过DSA_Ack信令消息向MS确认后，MS将在CID-A上传送本地路由的数据；
4）BS缓存MS-A的数据，同时通过信令消息DSA-Req向MS-B申请分配CID-B建立数据通道；
5）MS-B收到DSA-Req信令消息后，返回DSA-Rsp信令消息，接受建立的数据通道；
6）BS返回DSA-Ack信令消息后，建立CID-A与CID-B的对应表，并开始在CID-B上传送数据，这样数据就直接在BS转发，实现本地路由。
3.如权利要求1所述的WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于：所述步骤107中，服务接入网关本地路由的信令流程是：
1）服务 ASN-GW从BS处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，通过信令消息DSA_Req通过BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/ DPID-A通道；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过MS向服务 ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）服务 ASN-GW 收到DSA-Rsp信令消息后，通过BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认；
4）MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
5）服务 ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；
6）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
7）服务 ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表，然后在CID-B/DPID-B上传送数据，这样数据就直接在服务 ASN-GW转发，实现本地路由。
4.如权利要求1所述的WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于：所述步骤110中，锚定接入网关本地路由的信令流程是：
1）锚定 ASN-GW从服务 ASN-GW处接收数据，并在地址表中查找到数据包的目的IP地址后，采用信令消息DSA_Req通过服务 ASN-GW、BS向MS申请为启动本地路由的业务数据新建一个CID-A/ DPID-A通道；
2）MS收到DSA-Req信令消息后，获得CID-A和相应的分类器，通过服务 ASN-GW、BS向锚定 ASN-GW做出DSA-Rsp响应；
3）锚定 ASN-GW 收到DSA-Rsp信令消息后，通过服务 ASN-GW、BS向MS发送DSA_Ack信令消息做出确认，MS收到DSA_Ack信令消息后，就在CID-A/DPID-A上传送数据；
4）锚定 ASN-GW将CID-A/DPID-A连接的数据缓存，同时通过服务 ASN-GW、BS向MS-B发送DSA_Req信令消息，为MS-B建立CID-B/DPID-B数据通道；
5）MS-B收到DSA_Req信令消息后，返回DSA_Rsp信令消息，表示同意建立连接并接受该业务数据；
6）锚定 ASN-GW收到DSA_Rsp信令消息后，通过BS向MS-B发送DSA_Ack确认消息，并建立CID-A/DPID-A与CID-B/DPID-B的对应表，然后在CID-B/DPID-B上传送数据，这样数据就直接在服务 ASN-GW转发，实现本地路由。
5.如权利要求1所述的WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于：所述步骤101中，终端初始入网时，其附着的BS通过以下步骤获取该终端的IP地址信息：
步骤1：终端完成入网过程并获得IP地址；
步骤2：接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息；
步骤3：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。
6.如权利要求1所述的WiMAX系统中分段建立数据路径的本地路由方法，其特征在于：所述步骤101中，终端切换所附着的BS后，其最新附着的BS和服务接入网关通过以下步骤获取该终端的IP地址信息：
步骤1：终端的目标BS向终端的锚定认证器发送BS更新消息，其中包含终端的标识MSID和BS标识BSID；
步骤2：终端的锚定认证器收到BS更新消息后，通过消息中的BS标识与原来记录的终端附着的BS标识比较，如果不一样就更新终端附着的BS标识，并向终端的锚定接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID；
步骤3：锚定接入网关收到所述的更新终端IP地址通知消息后，向终端的服务接入网关发送终端IP地址通知消息，其中包括终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及一个指示信息，这个指示信息表明终端是切换了BS后导致锚定接入网关发送此消息的；如果终端的锚定接入网关和服务接入网关是同一个接入网关，则这个消息直接发给BS，转步骤6；
步骤4：终端的服务接入网关收到所述终端IP地址通知消息后，如果服务接入网关之前没有记录该终端的IP地址信息，则新的服务接入网关将终端的IP地址作为终端的上下文内容之一保存；
步骤5：服务接入网关向终端附着的BS转发终端IP地址更新消息，消息中包含终端的标识MSID和终端的IP地址信息，以及所述的指示信息；
步骤6：BS收到所述终端IP地址通知消息后，将终端的IP地址作为终端的上下文之一保存起来。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121212 |