专利名称：一种gprs网络中的数据负载均衡方法
一种GPRS网络中的icjg负^衡:^
駄领域
本发明属于电信通信领域的iyg处理方法，特别是一种针对R99版本GPRS协议 的数据流量负辦衡施。 背景駄
近些年，基于GPRS的移动通信网络的aM和建设非常迅猛，用户不断增多，网 络带宽不断增加。当前的移动通信网络中，多数是面向賴的通^式，数据包1 分为信令包和业务包，信令包负责建立、维护和拆除会话，^igji^后，才能收 务包。比如打电话， 一鄉话繊就是粒、维持，拆除一个賴的腿首先是拨 号，等待对彌机，这僧織是信令粒賴的腿；对飾机后进M话，进行 的M务通信。每一个业^都会和信^建立的某个^iS相对应，据实^M信网络 的统计分析，信賴所占比例很小，小于1%,业夠占99%以上。因此负糊衡主 要体现在对业^&的处ah。.当前电信设备对于海量的数据处理需求存在很大的局限 性
1、 单个设备如计糊，板卡等的数据鹏能力有限，受到CPU,内存，接口卡 鞭件和数据处理软件综合因素的限制，无法舰单个设备完成大量数据处理；往往 需要将iC行负载均衡，使流量尽量以1: 1: 1的方式分发到接收节点。面向^iS 的鹏中，必须不能打断賴实现负辦衡。
2、 传统的负^衡算法如加权算法，^i^法都是基于iyg包的均衡算法，无法
在基于流的会话业务中应用。基于关键字段的取模算法可以很好适用于R98版本的 GPRS网络，因为R98版本的网络采用TID (IMSI+NSAPI)来标识唯一的会话，但 是R99及以后版柳消了 TID字段,并践用了上下行采用不同的麟号(TEID)的标
识M,导致数掛包中没有唯一^li字會辦^令包中的TEro-c同数掛包的上行隧
道号TEID-UUP和下行麟号TEID-U细"进行关联，因雌于^l字段的取模算法 无^ffl。对itkffi常的解决办^ffl^H维,的^，将三种值进行HASHf^!j 后关^来。但是这样做维护起来非常复杂，效率极低，任何一维的变化都需要fii 计算HASH值，运算量极大，严錢响系统的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GPRS网络中的数据负载均衡，是一种针对R99版本GPRS协议数据包的负辦衡施，在移动通信网络设备中实现负载均衡，根据GPRS R99版本协议数据包的特点建立数据与会话的关系，方法简单易行，可靠实用，保证了源设备数据可以均匀的分发到各个接收节点，不会打破会话，可保证一个会话从握手建立到拆除的整个服务过程都由接收端的一个节点进行处理。实现本发明的技术方案 一种GPRS网络中的数据负载均衡方法，针对R99版本 GPRS协议的数据流量负载均衡，网络中源设备分别和多个目的设备之间建立有通信链路，其特征在于根据数据包的包头信息进行分类，将数据包分为信令包和业务包，将业务包的关键字段通过 CRC多项式的映射值和信令包关联，业务包和信令包建立的会话有对应关系；信令包进行广播，每个接收点都可以收到业和包进行负载均衡， 业务包利用其PDP地址的CRC映射值进行取模算，模值为接收节点的个数，根据 取模运算结果分发到对应接收节点， 一个会话从握手建立到拆除的整个服务过程都由 接收端的一个节点进行处理。
如上述的GPRS网络中的数据负均衡方法，其特征在于取业务包的PDP 地址进行CRC,其映射值作为均衡关键字，所使用的32位CRC生成多项式为 CRC32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1。
本发明的原理是利用CRC ,算法皿据面的PDP地ftfcS行离散化，进而实现 数据的负载均衡
1. 对要处理的包进行分类，将信令包和业务包分开来进行处理，同时要利用业务包与信令包建立的会话的关系将业务包根据SGSN地址列表分为上行和下行；每个业务包只属于唯一的会话，由于R99版本GPRS协议没有TID作为关键字与会话关联，因此需要取业务PDP的地址进行散列；
2. 信令包不作负载均衡处理，以广播的形式分发，每个接收节点可以收到，并 根据收到的信令建立，维护会话；
3. 业务包的处理通过协议分析，取出业务包PDP地址，利用CRC多项式的 散列特性将其映射到32位数值空间中，将映射值进行取模运算，模值为接收 节点的个数，根据取模运算结果将业务分发到对应接收节点Node。比如节 点数目为N，取模运算(CRC VALUE %N)，模值为0的包的目的发放地址填上 对应接收节点1的地址，模值为1的包的目的地址填上对应接收节点2的地 址，依此类推，模值为N-1的包的目的地址填上对应接收节点N的地址；经过处理的所有包经交换机发往接收节点。
本发明的突出优点是算法简单，运算舰快，容易实现。
图l,为本发明实施例的源设备和目的接收设备示意图。 图2，本发明实施例的实施流程图。
具体的实駄式
图l，为本发明实施例的源设备和目的接收设备示意图，在源端设备Jdt行负糊 衡，将输入的数据进行负糊衡算法处理后输出到网络，一^lii交换机接以太网； 接收节点鹏节点也连接舰以太网上，根鹏的目的舰分别选择接收。
图2，是本发明实施例的繊图。其離如下
1 对接收的^S行协议分析。R99版本GTP协议规定信令端口为2123，数据端口 为2152,根据UDP端口号将包分为信4^和业^。
2 对于信令包，直接将包的目的MAC地址修改为广播地址 (FF-FF-FF-FF-FF-FF )，以便于所有的接收节点接收。
3 对于业^，首先要根据IP包头信息中的源IP地址判断出是由SGSN到GGSN 的上行包还是GGSN到SGSN的下行包。考虑在GPRS网络中SGSN的数目远 少于GGSN的数目，那么可以将承^M源IP地址与设备中的SGSN列表地址比 较，判断出肚行包还是下行包。
4 根据GTP包的包头结构，采用包头指针偏移方式取出业务包的GTP封装层中 的IP地址，对上行包取出^HIP地址作为PDP地址，对于下行包取出其目的 IP地址作为PDP亂
5 对PDP地:bbt行CRC散列计算，由于PDP地址为32位地址,因jH^用的CRC 多 项 式 为 CRC32:X32+X26+X"+X22+X'6+XU+XH+XW+X8+X7+X5+X4+X2+X+1。
6 CRC散列计算后得到PDP地址的散列值，然后取模(CRC VALUE%4),模值 为0的包的目的ifeit填上对应接收节点1的itbM，模值为1的包的目的地址填上 对应接收节点2的舰，舰类推。经过处理的所有包经交换机发往接收节点。 接收节点仅接收目的舰是自己的包。
实施^M:在中国移动GPRS分组域网络中，有GGSN和SGSN设备，GPRS用 户MiiGGSN访问互联网，^t用户在^ffl时会^l一个^, GGSN的容量是根据可以容纳的用户iyg来决定的，比如单个GGSN的容量是十万用户，那么一个四十万 用户的地区需要lfiS4个GGSN，当用户接入访问时，要TO负糊衡将用户均匀分 到4个GGSN设备。微駒分为信4^和业純，信賴协议是GTP-C，业純 是GTP-U包。首先由GTP-C信4^M^—个双向会话，用户可以访问互联网，数据 是GTP-U包，針GTP-U包中封装了用户娜IP包，这个IP包的源或目的舰为 用户上下文的PDP地址值，这个PDP地址与GTP-C信令粒的賴相对应。根据该 发明的方法，将PDP地址进行散列后取模，可以保证一个用户的所有数据被一个 GGSN处理。
权利要求
1、一种GPRS网络中的数据负载均衡方法，针对R99版本GPRS协议的数据流量负载均衡，网络中源设备分别和多个目的设备之间建立有通信链路，其特征在于根据数据包的包头信息进行分类，将数据包分为信令包和业务包，将业务包的关键字段通过CRC多项式的映射值和信令包关联，业务包和信令包建立的会话有对应关系；信令包进行广播，每个接收点都可以收到；业务包进行负载均衡，业务包利用其PDP地址的CRC映射值进行取模运算，模值为接收节点的个数，根据取模运算结果分发到对应接收节点，一个会话从握手建立到拆除的整个服务过程都由接收端的一个节点进行处理。
2、如权利要求1所述的GPRS网络中的数据负载均衡方法，^#征在于 ^的PDP地址进行CRC，其em值作为均衡^l字，所使用的32位CRC生 成多项式为CRC32-X32+XM+XM+X22+XM+XU+X"+X"+X8+X7+X5+X4+X2+X+1 。
全文摘要
一种GPRS网络中的数据负载均衡方法，该网络中源设备分别和多个目的设备之间建立有通信链路，其特征在于根据R99版GTP协议进行包分类，分析出数据包的流向；信令包进行广播，每个接收点都可以收到；业务包进行负载均衡，业务包利用其PDP地址值进行CRC多项式散列计算后取模，模值为接收节点的个数，根据取模运算结果分发到对应接收节点。运用此方法可以解决R99版GPRS网络中信令面和数据面没有直接关键字相关联的问题，源设备业务可以均匀的分发到各个接收节点，不会打断会话，可保证一个会话从握手建立到拆除的整个服务过程都由接收端的一个节点进行处理，该方法简单易行，可靠实用。
文档编号H04L29/06GK101102269SQ200710052488
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者凯 彭, 戴长江, 彪 杨 申请人:武汉虹旭信息技术有限责任公司