专利名称：空口报文的传输方法、网络接入设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域的报文传输技术，特别涉及一种空口报文的传输方法、网络接入设备和系统。
背景技术：
基于IEEE802.16标准的WiMAX是满足通信网络中″最后一英里″接入的无线城域网技术，它既能够满足传输市场、大中小企业接入及家庭接入的室外应用，也能够满足家庭和个人的室内应用，它既能够满足固定的无线宽带接入，也能够满足中低速的便携式接入。在技术标准上解决了物理层环境(室外射频传输)和服务质量(QoS)_两方面的问题，以使WiMAX产品能够室外和室内应用，能够进行数据接入和实时性要求比较高的话音和视频业务。
IEEE802.16标准定义了物理层和媒体接入层(MAC)。它们是根据空口传输数据的特性定义的数据传输格式，与固网TCP/IP协议中的物理层和MAC层的定义是不同的。其中，物理层主要是对数据进行调制解调，编解码等处理，支持OFDMA等多种调制方式。MAC层又被细分为汇聚子层(CS层)、公共部分子层(CPS层)和安全子层。
在MAC层中，CS层主要描述了几种形成MAC服务数据单元(SDU)的形成过程，可以与以太网层和包括IPV4和IPV6的IP层连接。由于CS连接的上层结构不同，CS可以分为IP CS和ETH CS两种。对于IP CS，MAC层的数据净荷(payload)只填入IP报文，直接承载IP报文数据；对于ETH CS，MAC层的payload填入以太网报文，承载以太网报文数据。
CPS层主要描述了MAC协议数据单元(PDU)的形成过程，以及MAC提供的管理功能和服务，主要有上行调度服务、带宽请求机制、竞争方案、网络注册及初始化、搜索、更新信道描述符参数、将SS加入组播组以及QOS等过程。安全子层是对数据进行加密和解密。
由于CS层采用不同的技术，使得依照IEEE802.16标准传输的报文可能是通过空口协议直接承载的IP报文，也可能是通过空口协议承载的以太网报文。
当采用IP CS技术时，由于空口协议直接承载IP报文，因此到达网络接入设备的报文中没有固网协议中的二层信息。当该报文需要通过骨干网传输，而骨干网采用TCP/IP或ATM等协议传输数据时，现有技术没有给出填写对应的固网协议中二层信息的方式，因此网络接入设备无法将接收到的空口报文发送到骨干网上传输。
举一个具体的例子说明上述问题。动态主机配置协议(DHCP)是在Bootstrap Protocol(BOOTP)基础上提出的，其作用是在TCP/IP网络中向Internet主机提供配置信息。DHCP采用客户端(Client)/服务器(Server)模式，由客户端向服务器提出配置申请(包括分配的IP地址、子网掩码、缺省网关等参数)，服务器根据策略返回相应配置信息。DHCP报文采用UDP作为传输层协议进行封装。
如果用户站(SS)和基站(BS)在空口上采用IPCS，SS要动态获取IP地址，需要发起DHCP过程。DHCP报文在空口上传输时只有IP报文部分，没有TCP/IP的二层信息；而BS网络侧采用以太网，报文承载方式是利用以太网承载IP报文，这样，由于接收到的DHCP报文没有二层信息，因此依照现有协议，BS无法填充源MAC地址，不能将DHCP报文发送到以太网上传输。
不仅对于DHCP报文会存在上述问题，对于其它需要固网协议二层信息的报文，如地址解析协议(ARP)、反向地址解析协议(RARP)等，当这些报文在采用IP CS的WiMAX终端与骨干网设备间传输时，均会出现类似问题。当然，固网协议也不仅局限于TCP/IP协议，对于在ATM等其它固网中传输上述报文时，也存在相同的问题。
可见，当WiMAX终端采用IP CS发送空口报文到网络接入设备后，若该报文需要在支持固网协议的骨干网中传输时，网络接入设备无法将该报文转换为包括正确二层信息的固网报文传输到骨干网中，极大限制了WiMAX终端的业务开展。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种空口报文转换为固网报文转换的方法和系统，能够扩展WiMAX终端支持的业务类型。
本发明实施例还提供一种固网报文转换为空口报文的方法和系统，能够实现扩展WiMAX终端支持的业务类型。
本发明实施例还提供一种网络接入设备，能够实现空口报文和固网报文的转换。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下的技术方案一种空口报文的传输方法，包括当终端向骨干网发送报文时，终端将采用网际协议IP汇聚子层CS的空口报文发送到网络接入设备，在空口报文中的IP报文二层信息中填写固网中传输该IP报文时的二层信息；网络接入设备接收来自终端的空口报文，提取其中的IP报文，打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给骨干网，在所述二层封装中，源端设备的二层信息填写网络接入设备的二层信息。
一种空口报文的传输方法，包括当骨干网向终端发送报文时，网络接入设备将接收来自骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，将IP报文封装在空口报文中，发送给终端，空口采用IP CS。
一种网络接入设备，包括终端接口单元、上行变换单元、网络侧接口单元和下行变换单元，其中，所述终端接口单元，用于接收终端发送的采用IP CS的空口报文，并将所述下行变换单元发来的空口报文发送给终端；所述上行变换单元，用于提取所述终端接口单元接收的空口报文中的IP报文，并打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给所述网络侧接口单元，在所述二层封装中，源端设备的二层信息填写网络接入设备自身的二层信息；所述网络侧接口单元，用于接收骨干网发送的固网报文，还用于将所述上行变换单元发送来的固网报文发送给骨干网；所述下行变换单元，用于将所述网络侧接口单元接收的固网报文去掉固网协议的二层封装，提取IP报文封装在空口报文中发送给所述终端接口单元，空口采用IP CS。
一种空口报文转换为固网报文的系统，包括终端、网络接入设备和骨干网，其中，所述终端，用于将采用IP CS的空口报文发送给所述网络接入设备，在空口IP报文的二层信息中填写在固网中传输该报文时的二层信息；还用于接收所述网络接入设备发送的空口报文，空口采用IP CS；所述网络接入设备，用于将接收来自终端的空口报文提取IP报文，打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给所述骨干网，在所述二层封装中，二层信息填写网络接入设备的二层信息；还用于将接收自所述骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，提取IP报文封装在空口报文中发送给所述终端，空口采用IP CS。
由上述技术方案可见，在本发明实施例中，当终端与骨干网间通过网络接入设备互传报文，并且终端与网络接入设备间的接口为空口时，在报文的上行方向上，终端在空口IP报文的二层信息中填写固网中传输该报文时的二层信息，然后将其打包成采用IP CS的空口协议报文发送给网络接入设备；网络接入设备接收到空口报文后，提取IP报文，打上固网协议的二层封装，从而将空口报文转换为固网报文发往骨干网。具体地，在二层封装中利用网络接入设备的二层信息作为数据链路层中的二层信息，也即由网络接入设备作为终端的固网代理与骨干网间交互包括二层信息的报文。在报文的下行方向上，网络接入设备接收骨干网发送的固网报文，并去掉固网协议的二层封装，提取IP报文封装在空口报文中发送给终端，并且空口采用IP CS。通过本发明实施例，即可以完成固网报文与空口报文间的互相转换，使WiMAX终端能够开展固网业务，极大扩展WiMAX终端的业务范围。
图1为本发明实施例中上行方向上空口报文的传输方法具体流程图。
图2为本发明实施例中下行方向上空口报文的传输方法具体流程图。
图3为本发明实施例中提供的空口报文的传输系统具体结构图。
图4为本发明实施例中提供的网络接入设备的具体结构图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
本发明实施例的基本思想是；当终端向网络侧发送报文时，终端在IP报文的二层信息中填写固网中传输该报文时的二层信息，并将该报文打包成采用IP CS的空口报文发送给网络接入设备，网络接入设备接收到上行报文后提取IP报文，打上固网协议的二层封装，从而实现空口报文转换为固网报文；当网络侧向终端发送报文时，在报文的下行方向上，网络接入设备接收下行报文，并去掉固网协议的二层封装，将IP报文封装在采用IP CS的空口报文中发送给终端，从而实现固网报文转换为空口报文。
因此本发明实施例的上行方向上，空口报文的传输方法总体流程包括以下步骤；步骤1，终端将采用网际协议IP汇聚子层CS的空口报文发送到网络接入设备，在空口IP报文内容的二层信息中填写固网中传输该报文时的二层信息。
在报文中填写好二层信息，可以保证该报文到达骨干网的目的设备(如服务器)后，该目的设备能够正确识别发送报文的不同终端。
步骤2，网络接入设备接收来自终端的空口报文，提取其中的IP报文打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给骨干网，二层封装中的二层信息填写网络接入设备的二层信息。
以太网是目前应用最广的一种TCP/IP协议中的二层网络技术，当骨干网采用以太网时，IP报文需要打上以太网封装。在以太网封装的源MAC地址填写与网络接入设备相关的MAC地址，具体地，可以是该网络接入设备自身的MAC地址，如基站(BS)的以太网地址，也可以是该网络接入设备中预设的以太网MAC地址池中的MAC地址，如BS的以太网MAC地址池中的以太网地址。根据选择MAC地址方式的不同，可以将源MAC地址的选取分为两种，分别为1:1MAC和N:1MAC。1:1MAC是指，对于同一个网络接入设备向骨干网转发不同终端的报文，选择不同的以太网源MAC地址，具体为从该网络接入设备的地址池中选择不同的以太网MAC地址；N:1MAC是指，对于同一个网络接入设备向骨干网转发不同终端的报文，选择相同的以太网源MAC地址，具体为采用该网络接入设备自己的以太网MAC地址。
本发明实施例的下行方向上，传输空口报文的总体流程包括网络接入设备将接收来自骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，打上空口封装后发送给终端，空口采用IP CS。
在空口报文与固网报文互相转换时，根据具体报文的不同，报文的填写内容以及其应用的业务领域也不相同。下面以DHCP报文在终端与骨干网间的交互为例，说明本发明的空口报文与固网报文的转换方法、网络接入设备和网络系统的具体实施方式
。
图1为本发明实施例中上行方向上空口报文的传输方法具体流程图。在本实施例中，终端为获取配置信息，向骨干网中的DHCP服务器发送DHCP报文，提出配置申请，骨干网二层传输采用符合TCP/IP协议的以太网进行，网络接入设备具体为基站(BS)，终端具体为用户站(SS)。在TCP/IP协议中，二层即为数据链路层。如图1所示，该方法包括步骤101，SS填写DHCP报文。
按照DHCP协议的规定，DHCP报文格式域描述如表1所示。即所有的DHCP报文均要符合该表的形式，填写DHCP报文内容。
表1由于DHCP报文在骨干网传输时利用TCP/IP协议进行，因此在表1所示的DHCP报文中，″chaddr″、″htype″和″hlen″三个字段需要填写发送给DHCP报文的终端TCP/IP协议栈的数据链路层信息。具体地，本实施例中规定，″chaddr″字段填写该终端出厂时的MAC地址(SSID)，″htype″字段填写“1”表示以太网，″hlen″字段填写SS的MAC地址字节长度，即“6”。依照上述方式填写DHCP报文内容后，DHCP服务器就可以根据报文中的数据链路层信息识别不同的终端。
步骤102，将DHCP原始报文打上封装，形成IP报文。
按步骤101中所示的方式填写的DHCP报文采用UDP作为传输层协议进行封装。在打成UDP包时，SS发往到DHCP服务器的DHCP报文的UDP源端口号是67，DHCP服务器发往SS的DHCP报文的UDP源端口号是68。然后，再将UDP包打上IP封装，形成IP报文。
步骤103，终端将DHCP报文的IP报文打上空口MAC封装形成空口报文发送给BS，其中，空口采用IP CS。
本实施例中，空口的MAC层采用IP CS，因此可以直接携带DHCP报文的IP包，通过空口发送给BS。
步骤104，BS通过空口接收DHCP报文，并提取其中的IP报文，打上数据链路层封装，形成固网报文后发送给骨干网中的DHCP服务器。
本实施例中，骨干网采用以太网进行传输，因此数据链路层封装具体为以太网封装。本步骤中，BS在空口接收到DHCP报文后，提取其中的IP包，加上以太网封装。
其中，以太网地址的选择可以采用1:1MAC或N:1MAC的方式。若采用1:1MAC的方式，则从BS上预先设置的以太网MAC地址池中选择以太网MAC地址作为DHCP报文以太网帧头中的源MAC地址，在这种情况下，由同一个BS转发不同SS的DHCP报文被分配不同的以太网地址。若采用N:1MAC的方式，则将BS的以太网地址作为DHCP报文的以太网帧头中的源MAC地址，在这种情况下，由同一个BS转发不同SS的DHCP报文被分配相同的以太网地址。不论采用1:1MAC或N:1MAC的方式，BS均作为SS的ARP代理，将DHCP的固网报文发送给骨干网中的DHCP服务器。
DHCP服务器接收到BS发送的DHCP报文与现有技术中的报文相同，根据其报文内容，向SS返回携带配置信息的DHCP报文，该报文将首先发送给BS。
图2为本发明实施例中下行方向上空口报文的传输方法具体流程图。上述由DHCP服务器发送给SS的DHCP报文需要应用本方法完成报文转换。如图2所示，该方法包括步骤201，BS接收DHCP服务器发送的DHCP报文，将该报文的数据链路层封装去掉，取出IP包。
本步骤中，DHCP报文是封装在以太网帧里由DHCP服务器发出的，由于本实施例中，BS需要通过空口将DHCP报文发送给SS，空口只能传送IP报文(IP CS)，因此BS要首先将DHCP报文的以太网封装去掉，取出IP报文。
步骤202，将IP报文打上空口MAC封装形成空口报文，发送给SS，其中，空口采用IP CS。
本步骤中，由于空口MAC层采用IP CS，因此将IP包直接作为空口MAC层净荷，打上空口MAC封装后，通过空口发往SS。
上述即为本发明实施例中提供的空口报文和固网报文间相互转换的方法具体实施方式
。通过上述方式，即可以完成DHCP的空口报文和固网报文间的互相转换。这样，WiMAX终端就可以利用DHCP报文申请配置，扩展了WiMAX终端支持的业务类型。本实施例中还提供了网络接入设备和网络系统的具体实施方式
，可以用于实施上述方法。
图3为本发明实施例中提供的空口报文传输系统的具体结构图。如图3所示，该网络系统包括终端310、网络接入设备320和骨干网330。
参照本实施例中的具体情况，该网络系统中终端310可以具体化为SS，网络接入设备320可以具体化为BS，骨干网330可以具体化为以太网，并且在骨干网330中还包括DHCP服务器331。
具体地，在该系统中，终端310，用于将采用IP CS的DHCP空口报文发送给网络接入设备320，在该DHCP报文中，二层信息填写为以太网中传输该报文时的二层信息，具体地，″chaddr″字段填写出厂时设置的该终端的MAC地址(SSID)，″htype″字段填写“1”表示以太网，″hlen″字段填写终端MAC地址占用的字节长度，即“6”，表示终端MAC地址长度为6字节。终端310，还用于接收网络接入设备320发送的采用IP CS的DHCP空口报文，该DHCP空口报文中携带DHCP服务器返回的配置信息。
网络接入设备320，用于将接收来自终端310的DHCP空口报文去掉空口的MAC封装，提取IP报文，再打上以太网封装后发送给骨干网330，具体发送到DHCP服务器331中。在该DHCP报文的以太网封装中，源以太网MAC地址填写与网络接入设备331相关的以太网MAC地址，该相关MAC地址的选取可以采用1:1MAC或N:1MAC方式。该网络接入设备320，还用于将接收来自骨干网330中DHCP服务器331的DHCP固网报文去掉以太网封装提取出IP报文，打上空口MAC封装后发送给终端310，空口采用IPCS。
在上述系统中，网络接入设备320的具体结构如图4所示，包括终端接口单元321、上行变换单元322、网络侧接口单元323和下行变换单元324。
在该网络接入设备320中，终端接口单元321，用于接收终端310发送的采用IP CS的DHCP空口报文，并将下行变换单元324发来的空口报文发送给终端310。
上行变换单元322，用于提取终端接口单元321接收的空口报文中的IP报文，并打上以太网封装，形成固网报文后发送给网络侧接口单元323，在以太网封装中，源以太网MAC地址填写与网络接入设备相关的MAC地址，该以太网MAC地址的选取方式可以采用1:1MAC或N:1MAC方式。
网络侧接口单元323，用于接收骨干网330中DHCP服务器331发送的DHCP固网报文，还用于将上行变换单元322发送来的DHCP固网报文发送给骨干网330中的DHCP服务器331。
下行变换单元324，用于将网络侧接口单元323接收的DHCP固网报文去掉以太网封装，打上空口MAC封装，形成空口报文发送给终端接口单元321，其中，空口采用IP CS。
在上述网络接入设备320中，还可以进一步包括以太网MAC地址池存储单元，用于存储以太网MAC地址；上行变换单元322，进一步用于从以太网MAC地址池存储单元中提取以太网MAC地址作为以太网封装中的源MAC地址。
上述即为本发明实施例提供的系统和网络接入设备的具体实施方式
。在本实施例中，SS可以采用各种形式，如移动终端(MS)等。
在本发明的实施例中，DHCP报文在WiMAX终端与以太网中的DHCP服务器间实现了正常传输，使得空口采用IP CS，利用IEEE802.16e承载DHCP报文，DHCP报文中的数据链路层信息依然可以填充，DHCP服务器依然可以根据DHCP报文中的数据链路层信息识别不同的终端。同时，空口采用IP CS，BS网络侧采用以太网，可以实现IEEE802.16e承载DHCP报文和以太网承载DHCP报文的互通。基于上述改变，允许BS网络侧采用以太网，空口采用IP CS的情况下，开展与以太网相关的业务。
在上述实施例中，均以DHCP报文在以太网设备和WiMAX终端间的传输为例，说明本发明的具体实施方式
。在实际应用中，对于其它需要固网协议栈中二层信息的报文，如地址解析协议(ARP)、反向地址解析协议(RARP)等，当这些报文在采用IP CS的WiMAX终端与骨干网设备间传输时，同样可以应用本发明实施例中所述的方式进行传输，从而使WiMAX终端能够支持利用这些报文开展的业务；另外，骨干网也不仅局限于符合TCP/IP的以太网，可以是任意支持的二层网络，如令牌环网、ATM网络等，从而实现WiMAX终端与不同固网类型的网络间互传报文的目的。具体进行报文转换时，与本发明实施例的方式类似，只是传输时具体的报文内容有所差异，网络接入设备在进行固网协议的二层封装时，针对不同的二层网络，进行相应的封装，其它操作步骤均相同，这里就不再赘述。
总之，通过本发明实施例，即可以实现空口报文的传输，使WiMAX终端能够开展固网业务，极大扩展WiMAX终端的业务范围。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种空口报文的传输方法，其特征在于，该方法包括当终端向骨干网发送报文时，终端将采用网际协议IP汇聚子层CS的空口报文发送到网络接入设备，在空口报文中的IP报文二层信息中填写固网中传输该IP报文时的二层信息；网络接入设备接收来自终端的空口报文，提取其中的IP报文，打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给骨干网，在所述二层封装中，源端设备的二层信息填写网络接入设备的二层信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述骨干网为以太网时，在所述以太网封装中，源以太网MAC地址填写与网络接入设备相关的以太网MAC地址；所述与网络接入设备相关的以太网MAC地址为所述网络接入设备的以太网MAC地址，或者，所述网络接入设备预设的以太网MAC地址池中的MAC地址。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述空口承载的报文为动态主机配置协议DHCP报文、地址解析协议报文或反向地址解析协议报文。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨干网为以太网、令牌环网或其它二层网络。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述空口报文为DHCP报文、所述骨干网为以太网时，在所述DHCP报文中涉及的二层信息中按如下方式填写在硬件地址chaddr字段中填写所述终端自己的MAC地址，在硬件地址类型htype字段中填写表示以太网的代号，在硬件地址长度hlen字段中填写所述MAC地址字节长度。
6.一种空口报文的传输方法，其特征在于，该方法包括当骨干网向终端发送报文时，网络接入设备将接收来自骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，将IP报文封装在空口报文中，发送给终端，空口采用IP CS。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固网报文为动态主机配置协议DHCP报文、地址解析协议报文或反向地址解析协议报文。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述骨干网为以太网、令牌环网或其它二层网络。
9.一种网络接入设备，其特征在于，该网络接入设备包括终端接口单元、上行变换单元、网络侧接口单元和下行变换单元，其中，所述终端接口单元，用于接收终端发送的采用IP CS的空口报文，并将所述下行变换单元发来的空口报文发送给终端；所述上行变换单元，用于提取所述终端接口单元接收的空口报文中的IP报文，并打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给所述网络侧接口单元，在所述二层封装中，源端设备的二层信息填写网络接入设备自身的二层信息；所述网络侧接口单元，用于接收骨干网发送的固网报文，还用于将所述上行变换单元发送来的固网报文发送给骨干网；所述下行变换单元，用于将所述网络侧接口单元接收的固网报文去掉固网协议的二层封装，提取IP报文封装在空口报文中发送给所述终端接口单元，空口采用IP CS。
10.根据权利要求9所述的网络接入设备，其特征在于，当骨干网为以太网时，所述上行变换单元，用于将网络接入设备的以太网MAC地址作为以太网封装中的源MAC地址。
11.根据权利要求9所述的网络接入设备，其特征在于，当骨干网为以太网时，该网络接入设备进一步包括以太网MAC地址池存储单元，用于存储以太网MAC地址；所述上行变换单元，进一步用于从所述以太网MAC地址池存储单元中提取以太网MAC地址作为以太网封装中的源MAC地址。
12.一种空口报文转换为固网报文的系统，包括骨干网，其特征在于，该网络系统进一步包括终端和网络接入设备，其中，所述终端，用于将采用IP CS的空口报文发送给所述网络接入设备，在空口IP报文的二层信息中填写在固网中传输该报文时的二层信息；还用于接收所述网络接入设备发送的空口报文，空口采用IP CS；所述网络接入设备，用于将接收来自终端的空口报文提取IP报文，打上固网协议的二层封装，形成固网报文后发送给所述骨干网，在所述二层封装中，二层信息填写网络接入设备的二层信息；还用于将接收自所述骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，提取IP报文封装在空口报文中发送给所述终端，空口采用IP CS。
全文摘要
本发明实施例公开了一种空口报文的传输方法，包括终端将采用网际协议IP汇聚子层CS的空口报文发送到网络接入设备；网络接入设备将接收来自终端的空口报文去掉空口的媒体接入层MAC封装，打上网络协议的二层封装，形成固网报文后发送给骨干网，在数据链路层封装中，源端设备的二层信息填写网络接入设备的二层信息。相对应地，本发明实施例还公开了一种空口报文的传输方法，包括网络接入设备将接收来自骨干网的固网报文去掉固网协议的二层封装，打上采用IP CS的空口MAC封装后发送给终端。应用上述方法，能够扩展终端的业务范围。本发明实施例还公开了网络接入设备和系统。
文档编号H04L29/06GK1980193SQ200610161748
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者徐子振 申请人:华为技术有限公司