专利名称：基于ds-lite的数据包发送方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种在基于双栈精简版(Dual-Mack Lite, 简称为DS-Lite)的数据包发送方法及装置。
背景技术：
第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Pro ject，简称为 3GPP)演 进的分组系统(Evolved Packet System，简称为EPS)由演进的通用移动通信系统陆地无 线接入网(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，简称为 E—UTRAN)、 移动管理单元(Mobility Management Entity，简称为 MME)、服务网关(ServingGateway， S-GW)、分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称为 P-GW 或者 PDN GW)、归 属用户服务器(Home SubscriberServer，简称为HSS)、策略和计费规则功能(Policy and ChargingRules Function，简称为PCRF)实体及其他支撑节点组成。互联网协议第6版(IPv6)过渡方法最早从1994年IETFNGTRAN工作组就开始 研究，1996年建立6Bone进行实验，1998年发布第一组IPv6标准请求注解(Request For Comment，简称为RFC)，2003年NGTRAN工作组关闭，当时认为可能出现的主流技术都已经 完成，之后IETF都没有大批量产生关于IPv6的RFC，中国的CNGI实验网也是在2003/2004 年达到第一个高点，当时CNGI网络部署所采用的主要IPv6过渡技术都是当时产生的主 要IPv6相关的RFC，当时的过渡技术主要集中包括双栈，翻译和隧道三种技术。一直到 2007年，随着双栈精简版(Dual-Mack Lite，简称为DS-Lite)，承载级网络(Carrier Grade Network Address Translation，简称为 CGN)地址翻译，地址加端口(Address+Port，简称 为 A+P)，IPv6 到 IPv4 的网络地址转换技术(Network Address Translation 6 to4，简称 为NAT64)等一系列新型过渡技术的提出，IETF在2008年重新达成一致将制定新的翻译和 隧道技术。DS-Lite技术是在ietf组织中ipv6迁移技术的热点，其可以看作是双栈技术和传 统的NAT44技术的巧妙结合。其核心思想主要体现在如下两点1.通过ipv6 (或者隧道)技术来承载ipv4的数据包，使得只支持ipv4的应用能 够运行在ipv6 only的承载网络上。2.对传统的ipV4toipV4的NAT机制做了细小的改动，增加作为承载网络的ipv6 地址的前缀或者隧道的标识作为NAT翻译的一个参数，从而达到复用ipv4私网地址的目 的。相同的ipv4私网地址可以让不同的主机共享，通过不同的ipv6前缀或者隧道标识来 区分。
图1为基于网关部署的DS-LITE的网络结构图，DS_LITE主要有两种部署方式，一 种是基于主机的部署方式，一种是基于网关的部署方式。两种方式的区别在于=DS-LITE隧 道的发起点是位于终端主机上还是位于网关设备上。显而易见，基于网关的部署方式不需 要对于终端主机进行改动，更适应于移动网络。从图1可以看出DS_LITE的网络主要包括 如下的功能实体
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DS-Iite Basic Bridging BroadBand element, ^ B4elementDS_LITE隧道的发起点，B4网元具有DS-lite隧道封装的能力(例如， IPv4-in-IPv6封装能力或者GRE，LTPv3等隧道封装能力)，可以是一个独立的设备也可以 集成到家庭网关或者主机上。DS-Iite Address Family Transition Router element, ^ AFTRIPv4-in-IPv6隧道的终结点，AFTR除了具备DS_LITE隧道的功能还需要具备DS_ LITE定义的IPv4-IPv4NAT功能，该IPv4_IPv4的NAT是基于传统的IPv4_IPv4的NAT修改 而来。主要的改动是除了将源地址和端口号作为NAT映射的参数以外，还加入DS-Lite隧 道的标识(可以是ipv6的前缀也可以是GRE隧道的GRE Key等)作为NAT映射的参数，这 样对于具有相同的源私网地址但封装在不同DS_LITE隧道中的IP连接，NAT翻译就可以根 据DS_LITE隧道标识来区分不同的IP连接。因此DS_LITE除了能解决ipv4业务在ipv6 承载网络上的穿越，同时还能实现私网内部的ipv4私网地址的复用。DS_LITE所能解决的问题，在移动核心网中有着广泛的需求，如何在3GPP应用DS_ LITE技术是目前研究的热点问题，以下介绍一种在3GPP中应用DS_LITE比较流行的技术方 案。该技术方案称为网关发起的Dual stack Lite方案，也就是说DS_LITE的隧道 发起点位于P_GW(分组数据网络网关)，而在3GPP核心网络跟外部分组网络的边缘部署 CGN(Carrier Grade Network承载级别网络设备)终结DS_LITE隧道。相当于P-GW实现 DS_LITE B4网元的功能，而CGN实现AFTR的功能。该种技术方案的网络结构图如图2所
7J\ ο图3为网关发起的Dual stack Lite方案的技术示意图。从图3中可以看出采用 该技术方案，同一个P-GW下的不同移动终端可以分配相同的ipv4的私网地址，UE通过移 动服务网关(ServingGateway，简称为S-GW)和P-GW之间建立移动隧道，P-GW和CGN之间 建立DS_LITE隧道，不同移动终端可以分配系统相同的ipv4地址，但DS_LITE隧道的标识 不同，PGW负责连接移动终端对应DS_LITE隧道和移动隧道。对于移动终端的上行数据包， 在CGN上根据终端的ipv4私网地址和端口号来进行NAT翻译，同时在NAT表中记录下该 NAT翻译对应的DS_LITE隧道标识；对于下行数据包，CGN在NAT翻译中将公网地址对应到 移动终端的私网地址，同时根据NAT表(具体可以参见表1)中记录的DS_LITE隧道标识匹 配到对应的DS_LITE隧道，把下行数据封装在DS_LITE隧道中发送给P_GW，P-Gff根据建立 的DS_LITE隧道和移动隧道之间的对应关系将数据包从DS_LITE隧道中取出封装在移动隧 道中再发送给UE。表1是根据相关技术的NAT翻译表。如表1所示，该NAT翻译表的左栏记录的内 容为=DS-LITE隧道标识/IPV4的私网地址/端口号，右栏记录的内容为IPV4的公网地址 /端口号，其中，在仅具有一个P-GW的情况下，根据左栏所示组合与左栏所示组合的一一对 应关系，可以进行一对一的NAT映射。表 1
DS—LITE隧道标识/IPv4的私网地址/端口号IPv4公网地址/端口号DS—LITE-1/IPV4 地址 a, b, c, d/TCP 端 口 1IPV4 公网地址 e. f. g. h/TCP 端口 权利要求
1.一种基于双栈精简版DS-LITE的数据包发送方法，其特征在于，包括 承载级网络CGN通过DS-LITE隧道接收移动终端发送的上行数据包；所述CGN解析所述上行数据包得到DS-LITE隧道标识信息和分组数据网关P-GW标识 fn息；所述CGN根据所述DS-LITE隧道标识信息封装下行数据包，并将封装后的所述下行数 据包经由所述P-GW标识信息所对应的P-GW发送至所述移动终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P-GW标识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地址前缀信息、P-GW的标识字符串、与P-GW连接的CGN设备接口标识信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述CGN解析所述上行数据包得到 DS-LITE隧道标识信息和分组数据网关P-GW标识信息之后，所述方法还包括所述CGN将解析得到的所述DS-LITE隧道标识信息和所述P-GW标识信息，与上行数据 包的源地址和端口号组成第一组合；所述CGN将所述第一组合作为NAT翻译的源信息，记录在网络地址转换NAT翻译表中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述CGN解析所述上行数据包得到 DS-LITE隧道标识信息和分组数据网关P-GW标识信息时，所述方法还包括所述CGN对所述上行数据包中携带的源IPV4地址信息和源端口索引信息进行网络地 址转换翻译，翻译成目的IPV4地址信息和目的端口索引信息；所述CGN将所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信息组成第二组合，并将所述 第二组合记录在所述NAT翻译表中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述CGN根据所述DS-LITE隧道标识信 息封装下行数据包之前，所述方法还包括所述CGN接收来自于外部分组网络的所述下行数据包；所述CGN对所述下行数据包中携带的所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信 息进行网络地址转换翻译；所述CGN根据翻译结果获取所述第一组合。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述CGN根据所述DS-LITE隧道标识信息 封装下行数据包，并将封装后的所述下行数据包经由所述P-GW标识信息所对应的P-GW发 送至所述移动终端包括所述CGN根据获取到的所述第一组合中包含的所述DS-LITE隧道标识信息将所述下行 数据包封装在所述DS-LITE隧道中；所述CGN根据所述P-GW标识信息将封装后的所述下行数据包发送至所述P-GW标识信 息对应的所述P-GW ；所述P-GW将所述下行数据包封装在移动隧道中发送至所述移动终端。
7.一种基于双栈精简版DS-LITE的数据包发送装置，其特征在于，包括 第一接收单元，用于通过DS-LITE隧道接收移动终端发送的上行数据包；解析单元，用于解析所述上行数据包得到DS-LITE隧道标识信息和分组数据网关P-GW 标识信息；发送单元，用于根据所述DS-LITE隧道标识信息封装下行数据包，并将封装后的所述下行数据包经由所述P-GW标识信息所对应的P-GW发送至所述移动终端。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一组合单元，用于将解析得到的所述DS-LITE隧道标识信息和所述P-GW标识信息， 与上行数据包的源地址和端口号组成第一组合；第一记录单元，用于将所述第一组合作为NAT翻译的源信息，记录在网络地址转换NAT 翻译表中。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一翻译单元，用于对所述上行数据包中携带的源IPV4地址信息和源端口索引信息 进行网络地址转换翻译，翻译成目的IPV4地址信息和目的端口索引信息；第二组合单元，用于将所述目的IPV4地址信息和所述目的端口索引信息组成第二组合；第二记录单元，用于将所述第二组合记录在所述NAT翻译表中。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 第二接收单元，用于接收来自于外部分组网络的所述下行数据包；第二翻译单元，用于对所述下行数据包中携带的所述目的IPV4地址信息和所述目的 端口索引信息进行网络地址转换翻译；获取单元，用于根据翻译结果获取所述第一组合。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述发送单元包括封装模块，用于根据获取到的所述第一组合中包含的所述DS-LITE隧道标识信息将所 述下行数据包封装在所述DS-LITE隧道中；第一发送模块，用于根据所述P-GW标识信息将封装后的所述下行数据包发送至所述 P-Gff标识信息对应的所述P-GW ；第二发送模块，用于将所述下行数据包封装在移动隧道中发送至所述移动终端。
全文摘要
本发明公开了一种基于双栈精简版的数据包发送方法及装置。在上述方法中，承载级网络CGN通过DS-LITE隧道接收移动终端发送的上行数据包；CGN解析上行数据包得到DS-LITE隧道标识信息和分组数据网关P-GW标识信息；CGN根据DS-LITE隧道标识信息封装下行数据包，并将封装后的下行数据包经由P-GW标识信息所对应的P-GW发送至移动终端。根据本发明提供的上述技术方案，可以保证连接在同一个CGN不同P-GW上的DS-LITE隧道标识的唯一性，从而可以对不同P-GW上具有相同隧道标识的IP连接进行一对一NAT映射。
文档编号H04L12/46GK102131233SQ201010001019
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者周星月, 蒋陶 申请人:中兴通讯股份有限公司