[發明專利]一種基于SDN的LTE與WLAN異構網絡切換系統及方法

有效

• 申請號: 201710453451.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107148061B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 趙國鋒;黎軍;徐川;王新恒
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W24/10;H04W8/26;H04L29/12
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發明請求保護一種基于SDN的LTE與WLAN異構網絡切換方法，該方法在LTE和WLAN中采用SDN作為集中控制器，實現異構網絡切換。具體為在WLAN中運用無線接入網關WAG，WAG將作為WLAN接入到LTE的接口，它也可以作為LTE到WLAN的通信接口，并通過隧道協議與LTE中分組數據網關PGW連接。WAG和PGW受基于SDN的控制器控制，LTE與WLAN之間的切換通過的切換決策來實現，控制器通過匯聚來自底層的用戶相關信息，做出相應的切換決策規則，并將這些信息下發到PGW或是WAG，PGW或WAG依據這些信息進行數據包的轉發。本發明簡化了PGW的復雜度、可以實現WLAN和LTE之間的無縫切換和滿足用于業務質量需求，減小系統切換帶來的時延，保證系統性能。

技術領域

本發明屬于涉及不同無線接入技術下的融合，數據會話保持和垂直切換控制問題，尤其涉及LTE(3GPP長期演進系統)和WLAN(無線局域網)的融合和在這種融合系統下保持UE在兩種接入技術間的無縫切換的方法。

背景技術

隨著移動通信技術的高速發展和用戶業務需求的不斷提高，特別是對視頻流和音頻流的不斷增大，多種不同網絡的共存和融合成為下一代移動通信發展的必然趨勢。具體表現在：1、目前異構網絡的切換方法時延大，用戶從一種網絡到另一種網絡時，用戶會話容易中斷，無法保證用戶QoS；2、目前用戶產生的流量主要是音頻流或是視頻流，而這些數據的特性就是需要高的網絡帶寬，而傳統的LTE無法支持這種需求，而被廣泛部署的WLAN網絡，具有網絡帶寬大，接入速率高，可以為移動用戶提供更快的上網速度。

基于上面2點，將LTE和WLAN融合在一起，利用WLAN接入速率高，帶寬大，接入速率高特性去彌補目前LTE的不足，為用戶提供更好的服務。針對現有不同接入網絡的融合，最大的問題就是用戶在不同網絡間漫游時，產生較大的時延，造成用戶業務無法正常進行。因此，本文將提供一種基于SDN的異構網絡切換方法，降低切換時延，保證系統性能。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種可以減少LTE和WLAN之間切換帶來的時延，保證系統性能的基于SDN的LTE與WLAN異構網絡切換系統及方法。本發明的技術方案如下：

一種基于SDN的LTE與WLAN異構網絡切換系統，LTE系統主要是由分組數據網關PGW、服務網關SGW、LTE基站eNB和移動性管理實體MME構成，PGW通過LTE中標準協議接口與SGW連接，主要完成對UE的IP地址的分配和相關路由功能；SGW分別采用S5/S8接口與PGW連接，采用S11接口與MME連接；最后每個eNB都會利用S1-MME和S1-U接口分別與MME和SGW分別直接相連接；移動用戶設備UE會通過無線承載的方式與基站之間保持通信，WLAN中，主要由無線接入網關WAG和無線接入點AP組成，WAG與AP直接相連，而WAG通過與PGW之間建立的IP隧道進行數據和信令的轉發，其特征在于，還包括基于SDN的控制器，所述控制器分別與支持Openflow的PGW和SGW相連接，將LTE中分組數據網關PGW的數據流控制功能分離并轉至基于SDN的控制器,利用控制器的全網特性，做數據流轉發控制；在分組數據網關PGW和無線接入網關WAG之間建立IP隧道，實現LTE和WLAN之間的數據或信令的交互；當LTE到WLAN切換被觸發，控制器根據網絡狀況信息，綜合信息做出切換決策，UE根據下發的切換指令實現切換，而相應的IP隧道會被建立，保證數據的遷移時的完整性；

所述UE關聯eNB的過程為：UE首先通過2層連接，然后PGW通過二層信令獲取UE的身份信息，如果PGW接收用戶請求，并為其提供服務，則PGW將發送用戶綁定更新消息UB_update給控制器，控制器收到UB_update后，建立UE信息維護表項，并發送UB_ACK給PGW，為UE分配IP，并發送路由通告消息RA，UE收到RA后，配置相關信息，實現接入上網；