(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610863554.3
(22)申请日 2016.09.29
(71)申请人 武汉虹信通信技术有限责任公司
地址 430073 湖北省武汉市东湖高新技术
开发区东信路5号
(72)发明人 周巍 颜志凌 张艳欢
(74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 42222
代理人 赵丽影
(51)Int.Cl.
H04W 8/26(2009.01)
H04W 40/02(2009.01)
(54)发明名称一种LTE系统后路由方法(57)摘要本发明提供一种LTE系统后路由方法，包括步骤1，网络侧的P G W 根据终端请求的P D N CONNECTIVITY REQUEST，结合网络侧与终端侧约定分配地址池数量，从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，并通过ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息（携带IP地址列表）发送给LTE终端；步骤2网络侧的PGW保存LTE终端的IMSI以及已经分配给该终端的IP段的起始地址及数量等信息到本地终端IP地址信息表中，以便后续LTE终端及其下位机的上下行数据在核心网侧的路由转发；步骤3，LTE终端收到核心网为其以及下位机分配的IP地址池后，将IP 地址分配给下位机，LTE终端及其下位机获取IP 地址后，可与核心网后侧的应用服务器进行数据通信。本发明可实现单个LTE终端下挂载多个下位机场景的通信问题，满足更多的实际应用场景 率。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 106454809 A 2017.02.22
C N 106454809
A
1.一种LTE系统后路由方法，其特征在于：网络侧核心网的PDN网关—PGW和LTE终端执行以下步骤，
步骤1，LTE终端接入到网络中，通过3GPP标准的NAS非接入层消息PDNCONNECTIVITY REQUEST消息申请网络服务请求；
步骤2，网络侧的PGW根据终端请求的PDN CONNECTIVITY REQUEST，结合网络侧与终端侧约定分配地址池数量，从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，并通过ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息发送给LTE终端；
网络侧的PGW保存LTE终端的IMIS以及已经分配给该终端的IP段的起始地址及数量信息到本地终端IP地址信息表中，以便后续LTE终端及其下位机的上下行数据在核心网侧的路由转发；
步骤3，LTE终端收到核心网为其以及下位机分配的IP地址池后，将IP地址分配给下位机；LTE终端及其下位机获取IP地址后，可与核心网后侧的应用服务器进行数据通信；
步骤4，当有上行数据包到达核心网侧时，核心网根据IP包的目的地址将数据包路由到相应的对端；当有下行数据包抵达核心网时，核心网通过查询步骤2中存储的IP地址信息表，将对应的数据包路由到LTE终端，如果下行数据包的目的IP地址为下位机，则由LTE终端转发给对应的下位机。
2.根据权利要求1所述的一种LTE系统后路由方法，其特征在于：步骤2中，所述从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，具体配置方法为：根据核心网与LTE终端协商，为LTE终端及其下位机分配I
P地址池，并通过修改原有3GPP NAS消息ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST中增加IP Address list信元，将欲分配给LTE终端及其下位机的地址填写到该信元中发送给LTE终端，LTE终端收到该NAS消息后解析该NAS消息获得到相应的IP地址池。
3.根据权利要求1所述的一种LTE系统后路由方法，其特征在于：步骤2中，所述从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，具体配置方法为：在网络部署前期，LTE终端与核心网提前约定需要分配的IP地址段及数量，核心网侧PGW分配一段连续的地址池给终端及其下位机，并通过原有3GPP NAS消息ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息通知给LTE终端，LTE终端根据约定将IP地址分配给其下位机。
4.根据权利要求1所述的一种LTE系统后路由方法，其特征在于：所述步骤3中，LTE终端收到核心网为其以及下位机分配的IP地址池后，将IP地址分配给下位机；具体的IP地址分配方法为：下位机可以通过DHCP协议动态地向LTE终端获取IP地址，可选的，LTE终端可以建立IP地址池与各下位机一一匹配关系表，采用静态分配方式将指定的IP地址分配给对应的下位机。
5.根据权利要求1所述的一种LTE系统后路由方法，其特征在于：所述步骤4中，当有上行数据包到达核心网侧时，核心网根据IP包的目的地址将数据包路由到相应的对端；当有下行数据包抵达核心网时，核心网通过查询步骤2中存储的IP地址信息表，将对应的数据包路由到LTE终端，如果下行数据包的目的IP地址为下位机，则由LTE终端转发给对应的下位机。
权 利 要 求 书1/1页CN 106454809 A
一种LTE系统后路由方法
技术领域
[0001]本发明属于通信领域，涉及一种长期演进(LTE,Long Term Evolution)系统后路由方法。
背景技术
[0002]为了向移动用户终端提供更灵活的组网及接入方式，长期演进系统(LTE,Long Term Evolution)业界提出了后路由(Routing behind Mobile Station)的概念，即将在LTE终端的下方再挂载一个或者多个下位机，下位机通过该LTE终端能够和LTE核心网后面的应用服务器通信，从而满足了LTE系统在一些实际应用场景的通信要求。
[0003]在LTE系统中，一般LTE网络侧为接入的LTE终端分配一个公网IP地址，以便终端和网络通信。而在后路由系统中，一个LTE终端下面挂载了多个下位机，多个下位机如何与LTE 网络侧后面的服务器通信是一个需要解决的问题。
[0004]参见图1，现有技术中的单LTE终端与网络通信方式如下：
[0005]LTE终端接入LTE网络后，网络侧(核心网)PGW通过NAS消息ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST为终端分配一个网络IP地址。当LTE终端获取该IP后，终端与网络侧的EPS(Evolved Packet System演进分组系统)承载建立成功后，就可以进行正常的IP业务通信。
[0006]参见图2，现有技术单个LTE终端挂载多个下位机与网络通信方式。核心网只为单个LTE终端分配一个IP地址，终端的下位机通过NAT(Network Address Translation网络地址转换)方式或者桥接的方式连接终端上实现网络通信，该方案的缺点是下位机需要处于同一网段；
[0007]3GPP(The 3rd Generation Partner Project第三代伙伴计划)协议中未对后路由相关应用场景及方法进行规定。
发明内容
[0008]本发明提供了一种长期演进(LTE,Long Term Evolution)系统后路由方法。[0009]本发明采用如下技术方案实现：
[0010]一种LTE系统后路由方法，网络侧核心网的PDN网关—PGW和LTE终端执行以下步骤，
[0011]步骤1，L T E终端接入到网络中，通过3G P P标准的N A S非接入层消息P D N CONNECTIVITY REQUEST消息申请网络服务请求；
[0012]步骤2，网络侧的PGW根据终端请求的PDN CONNECTIVITY REQUEST，结合网络侧与终端侧约定分配地址池数量，从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，并通过ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息发送给LTE终端；
[0013]网络侧的PGW保存LTE终端的IMIS以及已经分配给该终端的IP段的起始地址及数量信息到本地终端IP地址信息表中，以便后续LTE终端及其下位机的上下行数据在核心网
侧的路由转发；
[0014]步骤3，LTE终端收到核心网为其以及下位机分配的IP地址池后，将IP地址分配给下位机；LTE终端及其下位机获取IP地址后，可与核心网后侧的应用服务器进行数据通信；[0015]步骤4，当有上行数据包到达核心网侧时，核心网根据IP包的目的地址将数据包路由到相应的对端；当有下行数据包抵达核心网时，核心网通过查询步骤2中存储的IP地址信息表，将对应的数据包路由到LTE终端，如果下行数据包的目的IP地址为下位机，则由LTE终端转发给对应的下位机。
[0016]步骤2中，所述从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，具体配置方法为：根据核心网与LTE终端协商，为LTE终端及其下位机分配IP地址池，并通过修改原有3GPP NAS 消息ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST中增加IP Address list信元，将欲分配给LTE终端及其下位机的地址填写到该信元中发送给LTE终端，LTE终端收到该NAS消息后解析该NAS消息获得到相应
的IP地址池。
[0017]步骤2中，所述从地址池中配置相应数量的IP地址给LTE终端，具体配置方法为：在网络部署前期，LTE终端与核心网提前约定需要分配的IP地址段及数量，核心网侧PGW分配一段连续的地址池给终端及其下位机，并通过原有3GPP NAS消息ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息通知给LTE终端，LTE终端根据约定将IP地址分配给其下位机。
[0018]所述步骤3中，LTE终端收到核心网为其以及下位机分配的IP地址池后，将IP地址分配给下位机；具体的IP地址分配方法，下位机可以通过DHCP协议动态地向LTE终端获取IP 地址，可选的，LTE终端可以建立IP地址池与各下位机一一匹配关系表，采用静态分配方式将指定的IP地址分配给对应的下位机。
[0019]所述步骤4中，当有上行数据包到达核心网侧时，核心网根据IP包的目的地址将数据包路由到相应的对端；当有下行数据包抵达核心网时，核心网通过查询步骤2中存储的IP 地址信息表，将对应的数据包路由到LTE终端，如果下行数据包的目的IP地址为下位机，则由LTE终端转发给对应的下位机。
[0020]本发明基本原理为，LTE终端接入LTE网络后，网络侧(核心网)为终端分配一组IP 地址池，并由该终端将IP地址池分配给下位机，LTE终端和下位机获取IP地址后，核心网通过路由选择及匹配技术将终端及下位机的上下行数据分发路由到正确通信对端，从而实现终端和下位机均能与核心网后面服务
器通信。
[0021]对比现有技术，本发明提供了一种后路由方法实现单个LTE终端下挂载多个下位机场景的通信问题，本发明不需要终端设备支持地址转换功能，很大程度上减少了系统实现的复杂度，本发明改进了原有3GPP标准的单LTE终端挂载多下位机的通信框架限制问题，只需要对现有技术稍作修改，即能适配并更灵活地满足诸多的实际应用场景。
附图说明
[0022]图1是现有技术单个LTE终端的通信方式示意图。
[0023]图2是现有技术的单个LTE终端挂载多个下位机与网络通信方式示意图。[0024]图3是本发明实施例的LTE系统后路由示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0026]本发明的实现主要涉及网络侧(核心网)内的PGW(PDN网关Pack Data Network Gateway)和LTE终端。参见图3，本发明核心网为LTE终端分配一组IP地址池，该地址池可以连续也可以不连续，还可
以根据实际组网需要分布在不同网段，LTE终端及其下位机可以直接通过该IP地址池内地址进行网络通信。
[0027]参见图3，网络侧的核心网为LTE终端分配一组IP地址池，LTE终端将获得的IP地址池分配给该终端下挂载的下位机，核心网根据I P地址池以及L T E终端的I M S I (International Mobile Subscriber Identification Number国际移动用户识别码)等相关参数选择路由，对于下行数据包，将网络发送给下位机的下行数据包转交给LTE终端，再由LTE终端转发给下位机。对于终端及下位机发送的上行数据包，核心网直接转发给核心网后服务器即可。
[0028]实施例中，根据终端及其下位机的组网方式，核心网为终端分配一组IP地址池，实现终端及各下位机与服务器之间通信。实现方式如下：
[0029]步骤1，LTE终端接入到网络中，通过3GPP标准的NAS(Non-Access Stratum非接入层)消息PDN CONNECTIVITY REQUEST消息申请网络服务请求。
[0030]步骤2，网络侧的PGW为LTE终端分配一组IP地址池。并通过修改NAS信令ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST将该IP地址池通知给LTE终端。可选的，也可以不修改NAS信令，PGW只需要和LTE终端提前约定协商一致，预设定好IP地址池规模及大小。[0031]网络侧的PGW保存LTE终端的IMIS以及已经分配给该终端的IP段的起始地址及数量信息到本地终端IP地址
信息表中，以便后续LTE终端及其下位机的上下行数据在核心网侧的路由转发；
[0032]步骤3，LTE终端收到核心网分配IP地址池后，从IP地址池中选择一个IP分配给每个下位机，下位机获取IP地址后开始与网络侧进行数据通信。
[0033]下位机可以通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)协议动态地方式向LTE终端获取IP地址，可选的，LTE终端也可以建立IP地址池与各下位机一一匹配关系表，采用静态分配方式将指定的IP地址分配给对应的下位机。步骤4，当有上行数据包到达核心网侧时，核心网根据IP包的目的地址将数据包路由到相应的对端。当有下行数据包抵达核心网时，核心网通过查询步骤2中存储的IP地址信息表，将对应的数据包路由到LTE终端，如果下行数据包的目的IP地址为下位机，则由LTE终端转发给对应的下位机。
[0034]上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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