[發明專利]LTE系統中的網關設備及其數據分流方法

有效

• 申請號: 201210209054.X
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102740283A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張書;范成龍
• 申請（專利權）人: 北京傲天動聯技術有限公司
• 主分類號: H04W8/26
• 分類號: H04W8/26;H04W28/02;H04W88/16
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星

技術領域

本發明涉及長期演進(LTE)技術領域，更具體地，涉及一種在LTE系統中的網關設備及其數據分流方法。?

背景技術

作為下一代移動通信標準的長期演進(LTE)技術的移動設備將采用帶寬密集的傳輸方式。由于移動視頻/語音和三網融合服務的高需求，對帶寬的需求總是不夠的。根據調查，一個智能手機的流量使用需求比現在的GSM手機高出25-30倍。由于通信量需求的增加，移動網絡和網關設備都將面臨數據擁塞，客戶很難得到滿意的服務質量(QoS)。?

在現有的LTE組網模式中，演進通用地面無線接入網(E-UTRAN)與移動性管理實體/服務網關(MME/S-GW)建立用戶面數據隧道，MME/S-GW再與分組數據網關(P-GW)建立第二條數據隧道；用戶面數據先經過MME/S-GW，再經過P-GW，最后到達互聯網(Internet)，如圖1所示。圖2示出了現有LTE組網模式下的用戶層面的協議棧。在現有技術方案中，用戶數據通過兩條GPRS隧道協議用戶面(GTP-U)隧道，第一條隧道為演進節點(eNodeB)到S-GW的隧道，第二條隧道為S-GW到P-GW的隧道，GPRS隧道協議(GTP)隧道在P-GW上終結后，由P-GW將上層應用數據通過IP消息發送到互聯網。GTP-U數據報文包括兩個部分：GTP-U隧道報文頭和GTP傳輸數據單元，GTP傳輸數據單元中包含的是IP數據報文，即實際的用戶數據信息。GTP-U數據報文的上層數據封裝了IP/TCP消息。?

圖3示出的是現有技術的LTE組網模式下的數據的傳輸流程。如圖3所示，用戶設備(UE)通過eNodeB與MME/S-GW交換控制面信令報文以及用戶面數據報文，然后，由MME/SW通過P-GW將用戶面數據報文發送到互聯網。?

在以上的組網方式中，由于所有的用戶數據都需要經過S-GW和P-GW，所以當數據業務量較大時，會給S-GW以及P-GW帶來很大的壓力，極容易?造成用戶體驗較差，業務不流暢，還可能導致核心網設備癱瘓造成業務中斷。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種長期演進(LTE)系統中的網關設備及其數據分流方法，從而使用戶面數據無需經過移動性管理實體/服務網關(MME/S-GW)而直接從根據本發明的網關設備轉發到目標網絡(例如，互聯網)。?

為此，本發明的一方面提供了一種LTE系統中的網關設備，該網關設備位于演進節點(eNodeB)和移動性管理實體/服務網關(MME/S-GW)之間，包括：接收單元，從eNodeB接收以目標網絡為目的的用戶面數據報文，并從目標網絡直接接收返回的用戶數據消息；數據處理單元，處理從eNodeB接收的用戶面數據報文和從目標網絡直接返回的用戶數據消息；發送單元，不經過MME/S-GW通過虛擬GTP轉載(GO)接口將用戶面數據報文直接轉發到目標網絡，并將處理后的返回的用戶數據消息發送到eNodeB。?

根據本發明的一方面，數據處理單元去除接收的用戶面數據報文的GTP-U隧道報文頭，用新IP地址替換用戶面數據報文的原有IP地址，經過網絡地址轉換之后由發送單元將用戶面數據報文發送到目標網絡。?

根據本發明的一方面，數據處理單元將從目標網絡接收的返回的用戶數據消息的IP地址替換為所述原有IP地址，并為返回的用戶數據消息重新封裝GTP-U頭，發送單元將重新封裝后的用戶數據消息發送回到eNodeB。?

根據本發明的一方面，數據處理單元由Linux內核模塊構成。?

根據本發明的一方面，數據處理單元配置有虛擬接口地址池，數據處理單元從虛擬接口地址池中分配所述新IP地址替換所述原有IP地址。?

根據本發明的另一方面，還提供了一種用于LTE系統的網關設備的數據分流方法，包括：(a)從演進節點eNodeB接收以目標網絡為目的地的用戶面數據報文；(b)對用戶面數據報文進行處理，并通過虛擬GTP轉載GO接口將處理后的用戶面數據報文直接轉發到目標網絡；(c)接收從目標網絡直接返回的用戶數據消息；(d)處理返回的用戶數據消息，并將處理后的用戶數據消息發送回到eNodeB。?

根據本發明的另一方面，在所述數據分流方法的步驟(b)中，網關設備元去除接收的用戶面數據報文的GTP-U隧道報文頭，用新IP地址替換用戶面?數據報文的原有IP地址，經過網絡地址轉換之后將用戶面數據報文發送到目標網絡。?