專利名稱：基于ds-lite的數(shù)據(jù)包發(fā)送方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種在基于雙棧精簡版(Dual-Mack Lite, 簡稱為DS-Lite)的數(shù)據(jù)包發(fā)送方法及裝置。
背景技術(shù)：
第三代合作伙伴計(jì)劃(3rdGeneration Partnership Pro ject，簡稱為 3GPP)演 進(jìn)的分組系統(tǒng)(Evolved Packet System，簡稱為EPS)由演進(jìn)的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)陸地?zé)o 線接入網(wǎng)(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，簡稱為 E—UTRAN)、 移動(dòng)管理單元(Mobility Management Entity，簡稱為 MME)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)(ServingGateway， S-GW)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(Packet Data Network Gateway，簡稱為 P-GW 或者 PDN GW)、歸 屬用戶服務(wù)器(Home SubscriberServer，簡稱為HSS)、策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能(Policy and ChargingRules Function，簡稱為PCRF)實(shí)體及其他支撐節(jié)點(diǎn)組成?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議第6版(IPv6)過渡方法最早從1994年IETFNGTRAN工作組就開始 研究，1996年建立6Bone進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，1998年發(fā)布第一組IPv6標(biāo)準(zhǔn)請求注解(Request For Comment，簡稱為RFC)，2003年NGTRAN工作組關(guān)閉，當(dāng)時(shí)認(rèn)為可能出現(xiàn)的主流技術(shù)都已經(jīng) 完成，之后IETF都沒有大批量產(chǎn)生關(guān)于IPv6的RFC，中國的CNGI實(shí)驗(yàn)網(wǎng)也是在2003/2004 年達(dá)到第一個(gè)高點(diǎn)，當(dāng)時(shí)CNGI網(wǎng)絡(luò)部署所采用的主要IPv6過渡技術(shù)都是當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的主 要IPv6相關(guān)的RFC，當(dāng)時(shí)的過渡技術(shù)主要集中包括雙棧，翻譯和隧道三種技術(shù)。一直到 2007年，隨著雙棧精簡版(Dual-Mack Lite，簡稱為DS-Lite)，承載級(jí)網(wǎng)絡(luò)(Carrier Grade Network Address Translation，簡稱為 CGN)地址翻譯，地址加端口(Address+Port，簡稱 為 A+P)，IPv6 到 IPv4 的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)(Network Address Translation 6 to4，簡稱 為NAT64)等一系列新型過渡技術(shù)的提出，IETF在2008年重新達(dá)成一致將制定新的翻譯和 隧道技術(shù)。DS-Lite技術(shù)是在ietf組織中ipv6遷移技術(shù)的熱點(diǎn)，其可以看作是雙棧技術(shù)和傳 統(tǒng)的NAT44技術(shù)的巧妙結(jié)合。其核心思想主要體現(xiàn)在如下兩點(diǎn)1.通過ipv6 (或者隧道)技術(shù)來承載ipv4的數(shù)據(jù)包，使得只支持ipv4的應(yīng)用能 夠運(yùn)行在ipv6 only的承載網(wǎng)絡(luò)上。2.對(duì)傳統(tǒng)的ipV4toipV4的NAT機(jī)制做了細(xì)小的改動(dòng)，增加作為承載網(wǎng)絡(luò)的ipv6 地址的前綴或者隧道的標(biāo)識(shí)作為NAT翻譯的一個(gè)參數(shù)，從而達(dá)到復(fù)用ipv4私網(wǎng)地址的目 的。相同的ipv4私網(wǎng)地址可以讓不同的主機(jī)共享，通過不同的ipv6前綴或者隧道標(biāo)識(shí)來 區(qū)分。

圖1為基于網(wǎng)關(guān)部署的DS-LITE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，DS_LITE主要有兩種部署方式，一 種是基于主機(jī)的部署方式，一種是基于網(wǎng)關(guān)的部署方式。兩種方式的區(qū)別在于=DS-LITE隧 道的發(fā)起點(diǎn)是位于終端主機(jī)上還是位于網(wǎng)關(guān)設(shè)備上。顯而易見，基于網(wǎng)關(guān)的部署方式不需 要對(duì)于終端主機(jī)進(jìn)行改動(dòng)，更適應(yīng)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。從圖1可以看出DS_LITE的網(wǎng)絡(luò)主要包括 如下的功能實(shí)體
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DS-Iite Basic Bridging BroadBand element, ^ B4elementDS_LITE隧道的發(fā)起點(diǎn)，B4網(wǎng)元具有DS-lite隧道封裝的能力(例如， IPv4-in-IPv6封裝能力或者GRE，LTPv3等隧道封裝能力)，可以是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備也可以 集成到家庭網(wǎng)關(guān)或者主機(jī)上。DS-Iite Address Family Transition Router element, ^ AFTRIPv4-in-IPv6隧道的終結(jié)點(diǎn)，AFTR除了具備DS_LITE隧道的功能還需要具備DS_ LITE定義的IPv4-IPv4NAT功能，該IPv4_IPv4的NAT是基于傳統(tǒng)的IPv4_IPv4的NAT修改 而來。主要的改動(dòng)是除了將源地址和端口號(hào)作為NAT映射的參數(shù)以外，還加入DS-Lite隧 道的標(biāo)識(shí)(可以是ipv6的前綴也可以是GRE隧道的GRE Key等)作為NAT映射的參數(shù)，這 樣對(duì)于具有相同的源私網(wǎng)地址但封裝在不同DS_LITE隧道中的IP連接，NAT翻譯就可以根 據(jù)DS_LITE隧道標(biāo)識(shí)來區(qū)分不同的IP連接。因此DS_LITE除了能解決ipv4業(yè)務(wù)在ipv6 承載網(wǎng)絡(luò)上的穿越，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)私網(wǎng)內(nèi)部的ipv4私網(wǎng)地址的復(fù)用。DS_LITE所能解決的問題，在移動(dòng)核心網(wǎng)中有著廣泛的需求，如何在3GPP應(yīng)用DS_ LITE技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)問題，以下介紹一種在3GPP中應(yīng)用DS_LITE比較流行的技術(shù)方 案。該技術(shù)方案稱為網(wǎng)關(guān)發(fā)起的Dual stack Lite方案，也就是說DS_LITE的隧道 發(fā)起點(diǎn)位于P_GW(分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān))，而在3GPP核心網(wǎng)絡(luò)跟外部分組網(wǎng)絡(luò)的邊緣部署 CGN(Carrier Grade Network承載級(jí)別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)終結(jié)DS_LITE隧道。相當(dāng)于P-GW實(shí)現(xiàn) DS_LITE B4網(wǎng)元的功能，而CGN實(shí)現(xiàn)AFTR的功能。該種技術(shù)方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所
7J\ ο圖3為網(wǎng)關(guān)發(fā)起的Dual stack Lite方案的技術(shù)示意圖。從圖3中可以看出采用 該技術(shù)方案，同一個(gè)P-GW下的不同移動(dòng)終端可以分配相同的ipv4的私網(wǎng)地址，UE通過移 動(dòng)服務(wù)網(wǎng)關(guān)(ServingGateway，簡稱為S-GW)和P-GW之間建立移動(dòng)隧道，P-GW和CGN之間 建立DS_LITE隧道，不同移動(dòng)終端可以分配系統(tǒng)相同的ipv4地址，但DS_LITE隧道的標(biāo)識(shí) 不同，PGW負(fù)責(zé)連接移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)DS_LITE隧道和移動(dòng)隧道。對(duì)于移動(dòng)終端的上行數(shù)據(jù)包， 在CGN上根據(jù)終端的ipv4私網(wǎng)地址和端口號(hào)來進(jìn)行NAT翻譯，同時(shí)在NAT表中記錄下該 NAT翻譯對(duì)應(yīng)的DS_LITE隧道標(biāo)識(shí)；對(duì)于下行數(shù)據(jù)包，CGN在NAT翻譯中將公網(wǎng)地址對(duì)應(yīng)到 移動(dòng)終端的私網(wǎng)地址，同時(shí)根據(jù)NAT表(具體可以參見表1)中記錄的DS_LITE隧道標(biāo)識(shí)匹 配到對(duì)應(yīng)的DS_LITE隧道，把下行數(shù)據(jù)封裝在DS_LITE隧道中發(fā)送給P_GW，P-Gff根據(jù)建立 的DS_LITE隧道和移動(dòng)隧道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系將數(shù)據(jù)包從DS_LITE隧道中取出封裝在移動(dòng)隧 道中再發(fā)送給UE。表1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的NAT翻譯表。如表1所示，該NAT翻譯表的左欄記錄的內(nèi) 容為=DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)/IPV4的私網(wǎng)地址/端口號(hào)，右欄記錄的內(nèi)容為IPV4的公網(wǎng)地址 /端口號(hào)，其中，在僅具有一個(gè)P-GW的情況下，根據(jù)左欄所示組合與左欄所示組合的一一對(duì) 應(yīng)關(guān)系，可以進(jìn)行一對(duì)一的NAT映射。表 1
DS—LITE隧道標(biāo)識(shí)/IPv4的私網(wǎng)地址/端口號(hào)IPv4公網(wǎng)地址/端口號(hào)DS—LITE-1/IPV4 地址 a, b, c, d/TCP 端 口 1IPV4 公網(wǎng)地址 e. f. g. h/TCP 端口 權(quán)利要求
1.一種基于雙棧精簡版DS-LITE的數(shù)據(jù)包發(fā)送方法，其特征在于，包括 承載級(jí)網(wǎng)絡(luò)CGN通過DS-LITE隧道接收移動(dòng)終端發(fā)送的上行數(shù)據(jù)包；所述CGN解析所述上行數(shù)據(jù)包得到DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW標(biāo)識(shí) fn息；所述CGN根據(jù)所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息封裝下行數(shù)據(jù)包，并將封裝后的所述下行數(shù) 據(jù)包經(jīng)由所述P-GW標(biāo)識(shí)信息所對(duì)應(yīng)的P-GW發(fā)送至所述移動(dòng)終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述P-GW標(biāo)識(shí)信息包括以下至少之一 P-Gff的IPV6或IPV4地址信息、P-GW的IPV6或IPV4地址前綴信息、P-GW的標(biāo)識(shí)字符串、與P-GW連接的CGN設(shè)備接口標(biāo)識(shí)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述CGN解析所述上行數(shù)據(jù)包得到 DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW標(biāo)識(shí)信息之后，所述方法還包括所述CGN將解析得到的所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和所述P-GW標(biāo)識(shí)信息，與上行數(shù)據(jù) 包的源地址和端口號(hào)組成第一組合；所述CGN將所述第一組合作為NAT翻譯的源信息，記錄在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT翻譯表中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述CGN解析所述上行數(shù)據(jù)包得到 DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW標(biāo)識(shí)信息時(shí)，所述方法還包括所述CGN對(duì)所述上行數(shù)據(jù)包中攜帶的源IPV4地址信息和源端口索引信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地 址轉(zhuǎn)換翻譯，翻譯成目的IPV4地址信息和目的端口索引信息；所述CGN將所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信息組成第二組合，并將所述 第二組合記錄在所述NAT翻譯表中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述CGN根據(jù)所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信 息封裝下行數(shù)據(jù)包之前，所述方法還包括所述CGN接收來自于外部分組網(wǎng)絡(luò)的所述下行數(shù)據(jù)包；所述CGN對(duì)所述下行數(shù)據(jù)包中攜帶的所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信 息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換翻譯；所述CGN根據(jù)翻譯結(jié)果獲取所述第一組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述CGN根據(jù)所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息 封裝下行數(shù)據(jù)包，并將封裝后的所述下行數(shù)據(jù)包經(jīng)由所述P-GW標(biāo)識(shí)信息所對(duì)應(yīng)的P-GW發(fā) 送至所述移動(dòng)終端包括所述CGN根據(jù)獲取到的所述第一組合中包含的所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息將所述下行 數(shù)據(jù)包封裝在所述DS-LITE隧道中；所述CGN根據(jù)所述P-GW標(biāo)識(shí)信息將封裝后的所述下行數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述P-GW標(biāo)識(shí)信 息對(duì)應(yīng)的所述P-GW ；所述P-GW將所述下行數(shù)據(jù)包封裝在移動(dòng)隧道中發(fā)送至所述移動(dòng)終端。
7.一種基于雙棧精簡版DS-LITE的數(shù)據(jù)包發(fā)送裝置，其特征在于，包括 第一接收單元，用于通過DS-LITE隧道接收移動(dòng)終端發(fā)送的上行數(shù)據(jù)包；解析單元，用于解析所述上行數(shù)據(jù)包得到DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW 標(biāo)識(shí)信息；發(fā)送單元，用于根據(jù)所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息封裝下行數(shù)據(jù)包，并將封裝后的所述下行數(shù)據(jù)包經(jīng)由所述P-GW標(biāo)識(shí)信息所對(duì)應(yīng)的P-GW發(fā)送至所述移動(dòng)終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第一組合單元，用于將解析得到的所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和所述P-GW標(biāo)識(shí)信息， 與上行數(shù)據(jù)包的源地址和端口號(hào)組成第一組合；第一記錄單元，用于將所述第一組合作為NAT翻譯的源信息，記錄在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT 翻譯表中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第一翻譯單元，用于對(duì)所述上行數(shù)據(jù)包中攜帶的源IPV4地址信息和源端口索引信息 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換翻譯，翻譯成目的IPV4地址信息和目的端口索引信息；第二組合單元，用于將所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信息組成第二組合；第二記錄單元，用于將所述第二組合記錄在所述NAT翻譯表中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 第二接收單元，用于接收來自于外部分組網(wǎng)絡(luò)的所述下行數(shù)據(jù)包；第二翻譯單元，用于對(duì)所述下行數(shù)據(jù)包中攜帶的所述目的IPV4地址信息和所述目的 端口索引信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換翻譯；獲取單元，用于根據(jù)翻譯結(jié)果獲取所述第一組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)送單元包括封裝模塊，用于根據(jù)獲取到的所述第一組合中包含的所述DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息將所 述下行數(shù)據(jù)包封裝在所述DS-LITE隧道中；第一發(fā)送模塊，用于根據(jù)所述P-GW標(biāo)識(shí)信息將封裝后的所述下行數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述 P-Gff標(biāo)識(shí)信息對(duì)應(yīng)的所述P-GW ；第二發(fā)送模塊，用于將所述下行數(shù)據(jù)包封裝在移動(dòng)隧道中發(fā)送至所述移動(dòng)終端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙棧精簡版的數(shù)據(jù)包發(fā)送方法及裝置。在上述方法中，承載級(jí)網(wǎng)絡(luò)CGN通過DS-LITE隧道接收移動(dòng)終端發(fā)送的上行數(shù)據(jù)包；CGN解析上行數(shù)據(jù)包得到DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)P-GW標(biāo)識(shí)信息；CGN根據(jù)DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)信息封裝下行數(shù)據(jù)包，并將封裝后的下行數(shù)據(jù)包經(jīng)由P-GW標(biāo)識(shí)信息所對(duì)應(yīng)的P-GW發(fā)送至移動(dòng)終端。根據(jù)本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，可以保證連接在同一個(gè)CGN不同P-GW上的DS-LITE隧道標(biāo)識(shí)的唯一性，從而可以對(duì)不同P-GW上具有相同隧道標(biāo)識(shí)的IP連接進(jìn)行一對(duì)一NAT映射。
文檔編號(hào)H04L12/46GK102131233SQ201010001019
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者周星月, 蔣陶 申請人:中興通訊股份有限公司