专利名称：无线三层隧道备份与负担分担方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通讯三层(网络层)技术，更确切地说是涉及一种通用无线分组业务中实现隧道备份和负担分担的方法，是根据通用无线分组业务的特点提出的一种新的实现隧道备份和负担分担的方法。
标准GRE(通用路由封装-Generic Routing Encapsulation)协议，即三层隧道协议的功能就是实现VPN(虚拟私有网-Virtual Private Network)功能。
VPN组网结构如附
图1所示，是指在两个私有网(Private Network)11、12之间建立隧道(Tunnel)13，通过隧道13在国际互联网(Internet)14上传输两个私有网11、12间的数据。图中15、16分别是路由器(Route)A、B。
为了减轻一条隧道上的负担，往往在实现VPN功能的两个私有网11、12间建立起多条隧道，由多条隧道共同分担负担，以减轻隧道的负担，提高通讯系统性能。
附图2中示意出用多条(图中示意出两条，1与2)隧道分担负担的结构，在私有网21与私有网22之间实现VPN功能，并用两条GRE隧道(1与2)分担负担，以私有网21为隧道源端，以私有网22为隧道目的端，图中23、24、25分别为路由器A、B、C，26为国际互联网(Internet)，以下由隧道1、2分担负担所涉及的配置均在路由器23(A)上实现。包括为私有网22中的目标地址网段221配置静态路由，并将包括接口信息在内的路由信息与GRE隧道1相关联。按同样方法，将私有网22中的目标地址网段222与GRE隧道2相关联。
在私有网21中的用户通过路由器23(A)向私有网22中的目标地址网段221发送报文时，先用报文的目的地址查询其发送路由，发现其路由与隧道1相关联，则选用隧道1为该用户传输数据，经路由器B将数据发送至对端的目标地址网段221。同样，在私有网21中的用户通过路由器23(A)向私有网22中的目标地址网段222发送报文时，也是先用报文的目的地址查询其发送路由，发现其路由与隧道2相关联，则选用隧道2为该用户传输数据，经路由器C将数据发送至对端的目标地址网段222。
由上述过程可知，传统GRE协议是将某一用户的数据固定在多条隧道中的某一条隧道上传输的，是一种固定隧道的传输方法。
该传统的固定隧道的传输方法存在有以下问题1)将某一用户的数据(由多个报文组成)固定在一条隧道上传输，一旦隧道中断，传输就会前功尽弃，因为隧道中断前所传输的所有数据都被丢弃了，必须重新传输所有的数据，在用户数据量较大的情况下，重传会给系统带来很大的负担，也会给用户带来诸多不便；2)将某一用户的数据(由多个报文组成)固定在一条隧道上传输，由于每个用户所传输的数据量不会相同，必然造成各隧道上实际传输数据量的不均匀情况，如此，即使在连接同一个APN(访问点名称-Access Point Name)的隧道上也会出现负担不均衡现象，对于负担过重的隧道，会产生信道拥塞现象，将不能保证传输质量与传输效率，而对于负担过轻的隧道，则因信道利用率不高而造成信道资源浪费。由此可见，只要发生了隧道负担不均衡的问题，无论是负担过轻还是过重，都会对系统的通讯性能造成不良的影响。
本发明的目的是设计一种无线三层隧道备份与负担分担方法，用于解决传统的固定隧道传输方法的负担不均衡及隧道中断的数据重发对系统性能的严重影响问题，以一种新的隧道备份与负担分担方法，来确保通讯系统的传输性能与传输效率。
实现本发明目的的技术方案是这样的一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于包括以下处理步骤A.配置一条以上的通用路由封装(GRE)隧道；B.通过将配置的每一条通用路由封装(GRE)隧道与隧道目的端每一个访问点名称(APN)信息相关联，使隧道目的端的每一个访问点名称(APN)与一条以上的通用路由封装(GRE)隧道捆绑在一起，并将该一条以上的通用路由封装(GRE)隧道保存成链表形式，用一个当前指针指向其中的一条通用路由封装(GRE)隧道；C.由隧道源端先确定待发送用户数据报文的隧道目的端访问点名称(APN)属性；D.根据该报文的隧道目的端访问点名称(APN)属性，找到与此访问点名称(APN)相关联的全部通用路由封装(GRE)隧道；E.选择当前指针所指向的一条通用路由封装(GRE)隧道作为该报文的路由封装隧道，并同时将当前指针指向隧道链表中该通用路由封装(GRE)隧道的下一条通用路由封装(GRE)隧道；F.将该报文从选定的该路由封装隧道上发送到对端的目的访问点名称(APN)端；G.重复执行上述步骤E至F，将该用户的报文顺序并轮流分担在每一条与其访问点名称(APN)相关联的各条通用路由封装(GRE)隧道上传输并发送到对端的目的访问点名称(APN)端。
所述步骤A中，配置通用路由封装(GRE)隧道，包括配置隧道源端与目的端两端的地址信息。
所述的步骤E中，在当前指针指向隧道链表中最后一条通用路由封装(GRE)隧道时，其下一条通用路由封装(GRE)隧道是隧道链表中最前一条通用路由封装(GRE)隧道。
所述的步骤B中，一个隧道链表与一条隧道目的端访问点名称(APN)的隧道对应，一个以上的隧道链表与一条以上的隧道目的端访问点名称(APN)的隧道一一对应。
所述的步骤B中，隧道链表中的隧道是动态变化的，在添加新隧道的同时在隧道链表中增加该隧道，在删除阻塞隧道的同时删除隧道链表中的该隧道。
本发明的方法是针对GGSN60(网关GPRS支持节点-Gateway GPRS SupportNode，其中的GPRS是指通用无线分组业务-General Packet Radio Service)中的特殊情况所作的一种全新的隧道确定及负担分担技术，即无线三层隧道备份和负担分担技术。
本发明方法的核心技术是将每一用户的若干报文动态并均匀地交给一个与隧道目的端访问点名称(APN)相关联的多条通用路由封装(GRE)隧道来传输，即由一个APN所属的多条GRE隧道来传输，不再为用户固定选择一条GRE隧道传输。
本发明的无线三层隧道备份和负担分担的方法，可以解决传统的隧道固定方法所无法解决的两个问题1)由于某一用户的全部报文不在一条固定的隧道上传输，因此，即使发生一条隧道的连接中断情况，该用户的其它报文仍能通过其它隧道继续发送，无需重传操作，使通讯系统具备有隧道备份的功能，极大的提高了系统的性能；2)由于某一用户的全部报文是在多条隧道上依次轮流发送的，对各隧道的使用几率基本相同，即使各个用户所要传输的数据量不相同，也仍能保证各隧道上的实际负担保持均衡，可避免发生信道拥塞现象或信道资源浪费现象，有效提高了通讯系统的性能。
本发明的方法可用于无线分组数据业务、数据通信、虚拟私有(专用)网的实现中。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术方案。
图1是现有的虚拟私有网(VPN)组网结构示意图。
图2是由多条隧道分担负担的结构示意图。
图3是本发明的无线三层隧道备份与负担分担结构示意图。
图1及图2的说明前已述及不再赘述。
参见图3，本发明的无线三层隧道备份与负担分担方法，是由多条隧道共同分担负担，同时起到了隧道备份的作用；本发明的无线三层隧道备份与负担分担方法，是将用户的报文分配到多条隧道上动态地发送，而不是固定在一条隧道上传输。
图3中，31表示通用无线分组业务(GPRS)，311表示隧道源端访问点名称(APN)，32表示网关GPRS支持节点(GGSN)，33表示国际互联网(Internet)，1表示在国际互联网33上传输数据的隧道1，2表示在国际互联网33上传输数据的隧道2，34、35分别为路由器1、2，36表示隧道目的端访问点名称(APN)。
应用本发明的方法，在两访问点名称(APN)311与36间通过多条隧道传输用户报文的处理步骤是第一步，配置多条通用路由封装隧道(GRE隧道)1和2，包括配置隧道1、2两端的地址与其它信息；第二步，将GRE隧道1、2与两端的APN信息关联起来，即将隧道1、2以链表形式保存，并用一个当前指针指向即将被使用的隧道，如隧道1，通过本步骤将访问点名称(APN)311、36与GRE隧道1、2捆绑在一起；第三步，在一用户的数据报文封装之前，先确定该报文的APN属性；第四步，根据该报文的APN属性，找到与此APN相关联的多条GRE隧道，如隧道1和2，选择当前指针所指向的隧道，如隧道1作为报文的封装路由隧道，之后将当前指针指向隧道链表中的下一条隧道，即隧道2；第五步，将报文从选定的GRE隧道1上发送到对端36(APN)；第六步，对下一个该用户的报文，选择当前指针所指向的隧道2作为报文的封装隧道，然后将当前指针再指向隧道链表中的下一条隧道即隧道1。
顺序并循环执行上述第五步、第六步，将通用无线分组业务GPRS中用户的报文平均、轮流地分担在隧道1与隧道2上发送到对端36(APN)，若通用无线分组业务GPRS中用户的报文顺序为C1、C2、D1、D2、E1、E2，则隧道1分担发送报文C1、D1、E1，隧道2分担发送报文C2、D2、E2(C、D、E分别表示三个用户的报文)。
本发明方法对链表的维护，包括以下原则
一张隧道链表负责一条APN的隧道维护，如果存在多个APN，则需用多条隧道链表一一对应地维护各APN隧道；本发明的隧道链表没有具体的形式限制，可以使用各种形式的链表，但从使用方便的角度出发，建议采用双向链表；隧道链表中的各隧道是动态变化的，可以随时添加或随时删除，如在系统运行过程中，某APN添加了一条新隧道，如隧道3，那么在与该APN对应的隧道链表中就动态地增加隧道3，同理，若该APN的某一隧道阻塞，如隧道2堵塞时，则将隧道2从与该APN对应的隧道链表中删除，上述隧道链表的删除或增加操作均不会影响数据包的正常封装与发送。
本发明方法的核心是多条隧道分担负担并起到隧道备份的作用，用户报文不固定在一条隧道上传输，而是在多条隧道上动态发送。
本发明的技术，经在无线分组业务中的GGSN60上试应用，其结果表明该技术方案能够满足无线分组业务的特殊需求，而且同样的技术方案还可用于其它技术领域。
权利要求
1.一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于包括以下处理步骤A.配置一条以上的通用路由封装(GRE)隧道；B.通过将配置的每一条通用路由封装(GRE)隧道与隧道目的端每一个访问点名称(APN)信息相关联，使隧道目的端的每一个访问点名称(APN)与一条以上的通用路由封装(GRE)隧道捆绑在一起，并将该一条以上的通用路由封装(GRE)隧道保存成链表形式，用一个当前指针指向其中的一条通用路由封装(GRE)隧道；C.由隧道源端先确定待发送用户数据报文的隧道目的端访问点名称(APN)属性；D.根据该报文的隧道目的端访问点名称(APN)属性，找到与此访问点名称(APN)相关联的全部通用路由封装(GRE)隧道；E.选择当前指针所指向的一条通用路由封装(GRE)隧道作为该报文的路由封装隧道，并同时将当前指针指向隧道链表中该通用路由封装(GRE)隧道的下一条通用路由封装(GRE)隧道；F.将该报文从选定的该路由封装隧道上发送到对端的目的访问点名称(APN)端；G.重复执行上述步骤E至F，将该用户的报文顺序并轮流分担在每一条与其访问点名称(APN)相关联的各条通用路由封装(GRE)隧道上传输并发送到对端的目的访问点名称(APN)端。
2.根据权利要求1所述的一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于所述步骤A中，配置通用路由封装(GRE)隧道，包括配置隧道源端与目的端两端的地址信息。
3.根据权利要求1所述的一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于所述的步骤E中，在当前指针指向隧道链表中最后一条通用路由封装(GRE)隧道时，其下一条通用路由封装(GRE)隧道是隧道链表中最前一条通用路由封装(GRE)隧道。
4.根据权利要求1所述的一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于所述的步骤B中，一个隧道链表与一条隧道目的端访问点名称(APN)的隧道对应，一个以上的隧道链表与一条以上的隧道目的端访问点名称(APN)的隧道一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种无线三层隧道备份与负担分担方法，其特征在于所述的步骤B中，隧道链表中的隧道是动态变化的，在添加新隧道的同时在隧道链表中增加该隧道，在删除阻塞隧道的同时删除隧道链表中的该隧道。
全文摘要
本发明涉及一种在通用无线分组业务(GPRS)中实现隧道备份和负担分担的方法。由多条隧道共同分担负担，同时起到隧道备份的作用；和将用户的报文分配到多条隧道上动态地发送，而不是固定在一条隧道上传输。通过将多条通用路由封装(GRE)隧道保存成链表形式，并用一个当前指针指向其中的一条GRE隧道，而将多条GRE隧道与访问点名称(APN)信息关联，使APN与GRE隧道捆绑在一起。发送时总是选择链表中当前指针指向的GRE隧道，并同时将当前指针再指向链表中下一个GRE隧道。
文档编号H04L12/56GK1392709SQ0112923
公开日2003年1月22日 申请日期2001年6月18日 优先权日2001年6月18日
发明者严旭东, 李蔚 申请人:华为技术有限公司