[發明專利]采用端口控制協議完成網絡地址轉換保活的方法及設備

在審

• 申請號: 201210572628.X
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103906037A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 徐紹華;李志軍;謝寶國
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04W8/26
• 分類號: H04W8/26;H04W52/02;H04L29/12
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 白瑩;龍洪

技術領域

本發明涉及移動通信領域，具體涉及一種應用于第三代合作伙伴計劃（3rd?Generation?Partnership?Project，簡稱為3GPP）網絡的采用端口控制協議完成網絡地址轉換保活的方法及設備。

背景技術

為了保持在通信領域的競爭力，3GPP標準工作組研究提出來3G、4G的3GPP網絡，并且提出全IP的概念。全IP網絡是從系統概念的層面上對以往3GPP系統進行改進和優化，包括與IP技術融合、支持各種接入系統以及在此基礎上向用戶提供高質量有保障的綜合業務，確保在未來10年甚至更長的時間內具有競爭力。

全IP網絡首先需要一套具備足夠容量的地址機制。由于需要支持多接入系統，全IP網絡對于地址容量的要求會遠遠高于以往任何的3GPP系統，不同接入系統的各種終端、設備、用戶和簽約信息等都需要通過地址來標識，并且這種對IP地址容量的要求會隨著終端種類和數量的增加、設備的擴充、用戶的普及等情況而急劇增加。

網絡地址轉換(Network?Address?Translation,簡稱為NAT)屬接入廣域網(WAN)技術，是一種將私有（保留）地址轉化為合法IP地址的轉換技術，它被廣泛應用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網絡中。不僅解決了1P地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏并保護網絡內部的計算機。

NAT用來解決內部私有IP地址和外部公共IP地址之間的映射。當數據包離開內部網絡時，NAT設備將內部私有IP源地址轉換成全球唯一地址以便用于公共網絡，例如因特網。當數據包從公共網絡進入內部網絡時，NAT路由器將全球唯一的公網IP地址轉換成內部私有IP地址。當內部網絡的共享節點發送出站通信時，NAT轉發該通信并且在地址映射和/或端口映射數據庫或表中創建共享節點的反向映射條目。該反向條目被用于回到內部網絡的響應重定向到正確共享節點。

通常NAT設備采用具有用于映射狀態的可配置超時時間段的超時定時器。如果特定條目在超過超時時間段內未被入站或出站的通信使用，則NAT定時器期滿并且該條目被清除。一旦該條目被清除，則NAT之后的共享節點不能再通過該連接達到，并且必須發起新連接（例如由該共享節點）。防止NAT定時器超時（或期滿）的一種常見機制被稱為“?；睢被颉靶奶碧幚怼Ｔ诒；顧C制下，以比NAT超時時間段短的時間間隔在連接上生成無用通信以復位定時器，并由此保持該連接有效。

3GPP的核心網中，包含了歸屬用戶服務器（Home?Subscriber?Server，簡稱為HSS）、移動性管理實體（Mobility?Management?Entity，簡稱為MME）、策略計費規則功能（Policy?and?Charging?Rule?Function，簡稱為PCRF）、服務網關（Serving?Gateway，簡稱為S-GW）和分組數據網關（PDN?Gateway，簡稱為P-GW）。

圖1是以用戶設備通過3GPP?EPC網絡連接到公網為例闡述現有技術。圖1是用戶設備通過演進的核心網（Evolved?Packet?Core，簡稱為EPC）接入到公網的結構示意圖。

如圖1所示，基站負責與UE建立空口連接，在信令面與MME/服務GPRS支持節點（SGSN）連接傳輸控制信令；在媒體面與P-GW/網關GPRS支持節點（GGSN）連接，傳輸媒體信息。例如基站包括RNC（Radio?Network?Controller，無線網絡控制器）、Node?B（節點B）或eNB（E-UTRAN?NodeB，演進的通用陸地無線接入網絡的節點B）。

MME/SGSN是核心網的控制網元，負責移動性管理、非接入層信令的處理和用戶移動性管理上下文的管理等控制面相關功能。

P-GW是EPS與分組數據網絡（Packet?Data?Network，簡稱為PDN）的邊界網關，負責PDN的接入及其在EPS與PDN之間轉發數據等功能。S-GW在圖中未畫出，該網元是演進分組核心網（Evolved?Packet?Core，簡稱EPC）網絡中與無線接入網相連的接入網關設備，在基站和P-GW之間轉發數據，并對數據進行緩存。

GGSN可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網絡。

GGSN和P-GW都是公共數據網網關在3G/4G網絡中的具體網元，公共數據網網關在采用不同體系結構或協議的網絡之間進行互通時，用于提供協議轉換、路由選擇、數據交換等網絡兼容功能的設施。