建立通用分组无线服务gprs连接方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种建立通用分组无线服务GPRS连接方法及装置，该方法包括：对接收的GPRS服务支持节点SGSN发来的接入点APN解析请求进行解析；在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得网关GPRS支持节点GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息；根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子；根据所述权重因子和GGSN的状态信息，配置GGSN地址信息；将配置的GGSN地址信息反馈给SGSN，其中，SGSN根据接收到的GGSN地址信息建立GPRS连接。能够较好地提高GGSN设备容量的利用率，动态获知GGSN设备的工作状态，提高使得整个GPRS系统的可靠性。
【专利说明】建立通用分组无线服务GPRS连接方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及核心网数据处理【技术领域】，尤其是涉及一种建立通用分组无线服务(GPRS, General Packet Radio Service)连接方法及装置。
【背景技术】
[0002]GPRS引入了分组交换和分组传输的概念，从而使得全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications)对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。具体实施中，GPRS网络是叠加在GSM网络的另一网络，也就是说，GPRS网络是在GSM网络的基础上增加GPRS服务支持节点(SGSN，Service GPRS Support Node)、网关GPRS支持节点(GGSN, GatewayGPRS Support Node)等功能实体来实现的。
[0003]其中，SGSN用于对移动台(MS，Mobile Station)进行移动性管理和会话管理、路由选择，建立MS到GGSN之间的数据传输通道，并接收BSS/RNS透传的MS发送的数据，进行协议转换后通过GPRS网络传输给GGSN，或者反向工作，进行计费和业务统计等。GGSN，用于接入外部数据网络的节点。对于外部数据网络GGSN相当于一个子网路由器。GGSN接收MS发送的数据之后，将接收到的数据路由到相应的外部网络，或接收外部网络发来的数据，根据其地址选择GPRS网络内部的传输通道，传给相应的SGSN，并且提供地址分配，计费和业务统计功能。GPRS网络中的域名系统是一个独立的域名系统，与Internet的域名系统没有联系。具体地，域名系统(DNS，Domain NameSystem)用于在GPRS网络中，解析GGSN的IP地址，在分组数据协议(PDP, Packet Data Protocol)上下文激活过程中，解析特定接入点(APN，Access PointName)对应的GGSN地址信息，在SGSN路由区更新流程中，用来解析SGSN地址信息。APN用于标识MS通过何种接入方式来访问通信网络。
[0004]如图1所示，MS发起GPRS业务，建立GPRS连接时，具体处理流程如下述:
[0005]步骤一:MS向SGSN发起PDP上下文激活请求，在该连接请求中包含MS的APN信肩、O
[0006]步骤二:SGSN接收到MS发来的PDP上下文激活请求，获得PDP上下文激活请求中包含的APN信息。并将所述APN信息发送给DNS进行地址解析。
[0007]步骤三:DNS根据接收到的SGSN发来的APN信息，查询Zone解析文件的配置，然后返回配置文件中配置的GGSN地址列表。
[0008]其中，GGSN地址列表是根据GGSN设备提供的与GPRS业务连接地址Gn的数量生成的。例如，假设GPRS网络中共有3台GGSN设备，分别用GGSN1?GGSN3标识，GGSNl提供5个Gn地址，GGSN2提供3个Gn地址，GGSN2提供6个Gn地址，则在GGSN地址列表中，在地址列表的首位，将GGSN2配置6次，同理，在地址列表的首位，GGSNl会被配置5次，依次类推。
[0009]步骤四:SGSN接收到DNS发来的GGSN地址列表，按照首地址轮询的方式，SGSN向GGSN地址列表中第一个GGSN发起PDP创建申请。
[0010]这里依旧以步骤三中提及的GPRS网络中共有3台GGSN设备为例来进行详细阐述，按照首地址轮询的方式，SGSN向GGSN地址列表中的GGSN2发起PDP创建申请。
[0011]步骤五:排在GGSN地址列表中的第一个GGSN接收到PDP创建申请后，该GGSN根据SGSN提供的信息依次确定外部公用数据网(PDN，Public DataNetwork)、分配动态地址、启动计费、限定服务质量(QoS )等操作。
[0012]步骤六:根据步骤五中的操作结果，若参数协商正确，则向SGSN返回PDP上下文创建成功响应信息，反之如果协商失败，则向SGSN返回拒绝创建PDP上下文响应信息。
[0013]步骤七:SGSN收到GGSN发来的PDP上下文创建成功响应信息后，向MS反馈PDP上下文激活接受信息，此时已经建立起MS与GGSN直接的路由，可以进行分组数据传输，并开始进行GPRS计费。
[0014]随着GPRS业务量的增大和技术的演进，通信网络中会同时存在多个GGSN设备，这些GGSN设备可能会对应不同的设备制造厂商以及具备不同的业务处理能力，例如，设备之间的吞吐量不同，但是现有技术中建立GPRS连接时，DNS返回的GGSN地址列表中，不能够综合考虑GGSN的业务负荷和运行状态情况，直接配置GGSN地址列表。这样就使得在配置的GGSN地址列表中，位于地址列表首位的GGSN业务分担比例和设备处理实际能力不一致，导致GGSN设备的容量利用率较低。并且如果按照现有技术中提出的技术方案，DNS不能够实时动态获知GGSN的运行状态，配置地址列表时，假设位于地址列表首位的GGSN设备出现故障时，按照首地址轮询的方式，仍然会有GPRS业务连接指向故障的GGSN设备，从而使得整个GPRS系统的可靠性较低。
[0015]综上所述，现有技术中建立GPRS连接的方法，GGSN设备的容量利用率较低，无法获知GGSN设备的工作状态，使得整个GPRS系统的可靠性较低。
【发明内容】
[0016]本发明实施例提供了一种建立GPRS连接方法及装置，能够较好地提高GGSN设备容量的利用率，动态获知GGSN设备的工作状态，提高使得整个GPRS系统的可靠性。
[0017]一种建立通用分组无线服务GPRS连接方法，包括:对接收的GPRS服务支持节点SGSN发来的接入点APN解析请求进行解析，其中，所述APN解析请求是SGSN在接收到MS发来的PDP上下文激活请求后发送的；在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得网关GPRS支持节点GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息；根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子；根据所述权重因子和GGSN的状态信息，按照负载均衡原则，为发送APN解析请求的SGSN配置GGSN地址信息；将配置的GGSN地址信息反馈给SGSN，其中，SGSN根据接收到的GGSN地址信息建立GPRS连接。
[0018]一种建立通用分组无线服务GPRS连接装置，包括:解析模块，用于对接收的GPRS服务支持节点SGSN发来的接入点APN解析请求进行解析，其中，所述APN解析请求是SGSN在接收到MS发来的PDP上下文激活请求后发送的；获得模块，用于在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得网关GPRS支持节点GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息；确定模块，用于根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子；配置模块，用于根据所述权重因子和GGSN的状态信息，按照负载均衡原则，为发送APN解析请求的SGSN配置GGSN地址信息；反馈模块，用于将配置的GGSN地址信息反馈给SGSN，其中，SGSN根据接收到的GGSN地址信息建立GPRS连接。[0019]采用上述技术方案，在建立GPRS连接时，在确定出APN类型是通用APN时，能够根据GGSN的负荷信息确定出GGSN承载GPRS业务的权重因子，然后根据所述权重因子和GGSN的状态信息，配置GGSN地址信息并反馈给SGSN，从而建立GPRS连接。从而能够实现按照GGSN的承载能力进行业务的负载均衡，并且解决了现有技术中建立GPRS连接时，无法判断GGSN的状态信息的问题，能够较好地提高GGSN设备容量的利用率，动态获知GGSN设备的工作状态，提高整个GPRS系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中，提出的GPRS业务连接过程示意图；
[0021]图2为本发明实施例中，提出的负载均衡方法流程图；
[0022]图3为本发明实施例中，提出的负载均衡功能和探测功能结构组成示意图；
[0023]图4为本发明实施例中，提出的权重因子计算方法流程图；
[0024]图5为本发明实施例中，提出的负载均衡装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]针对现有技术中提出的建立GPRS连接的方法，GGSN设备的容量利用率较低，无法获知GGSN设备的工作状态，使得整个GPRS系统的可靠性较低的问题，本发明实施例这里提出的技术方案，在建立GPRS连接时，通过动态获得GGSN的状态信息和GGSN承载GPRS业务的权重因子，然后根据获得的状态信息和权重因子配置GGSN地址信息并反馈给SGSN，建立GPRS连接。从而能够实现按照GGSN的承载能力进行业务的负载均衡，并且解决了现有技术中建立GPRS连接时，无法判断GGSN的状态信息的问题，能够较好地提高GGSN设备容量的利用率，动态获知GGSN设备的工作状态，提高整个GPRS系统的可靠性。
[0026]需要说明的是，本发明实施例这里提出的技术方案，可以基于现有技术中GPRS通信网络的系统架构实施，例如图1所示的系统架构，对现有技术中GPRS通信网络中包含的DNS进行改进，来实施本发明实施例这里提出的技术方案，也可以基于现有技术中提出的系统架构，在系统中添加建立GPRS连接装置来实现本发明实施例这里提出的技术方案，也就是说，GPRS连接装置作为GPRS通信网络中的一个独立组成设备。较佳地，本发明实施例这里，将GPRS连接装置作为DNS的一个集成部分来进行详细阐述，即对现有技术中GPRS通信网络中包含的DNS进行改进，来实施本发明实施例这里提出的技术方案。
[0027]下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、【具体实施方式】及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。
[0028]本发明实施例这里提出一种建立GPRS连接方法，如图2所示，具体处理过程如下述:
[0029]步骤21，MS向SGSN发起PDP上下文激活请求，在该连接请求中包含MS的APN信
肩、O
[0030]其中，基于图1所示的系统架构，建立GPRS业务连接时，MS需要向SGSN发起TOP上下文激活请求，在PDP上下文激活请求中包含有MS的APN信息。其中，APN信息是用于标识MS通过哪种接入方法来访问通信网络的信息。
[0031]步骤22，SGSN接收MS发来的PDP上下文激活请求，并获得PDP上下文激活请求中包含的APN信息，SGSN在获得APN信息之后，向DNS发送APN解析请求。
[0032]步骤23，DNS对接收的SGSN发来的APN解析请求进行解析，根据解析结果，判断APN解析请求中包含的APN的类型是否是通用APN。如果判断结果为是，则执行步骤24，反之，执行步骤29。
[0033]其中，通用APN是指同一运营商提供的通信网络中，MS进行GPRS网络连接时均能使用的APN。
[0034]步骤24，在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息。
[0035]其中，在确定出APN类型是通用APN时，则按照本发明实施例这里提出的技术方案，需要进行负载均衡处理，在进行负载均衡时，需要获得GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息。如图3所示，在GPRS通信网络中，可能存在多个GGSN，具体实施中，随着通信网络的发展以及综合考量设备的负荷能力，会在GPRS通信网络中不定时增加GGSN，但是由于技术的不断发展，GPRS通信网络中包含的GGSN的设备生产商可能存在不同、以及GGSN的设备参数也不完全相同，因此可能存在的问题是GGSN的运行状态(例如是否出现故障)、负荷能力、业务处理能力等也不完全相同。因此，本发明实施例这里提出的技术方案中，增加负载均衡的技术方案，按照GGSN设备的承载能力进行业务的负载均衡。
[0036]其中，GGSN的状态信息包含GGSN的当前运行状态。具体地，获得GGSN的状态信息，可以采用主动探测的方式，来获知GGSN的状态信息，具体方式如下述:
[0037]步骤一:对于任一 GGSN，分别向该GGSN与SGSN建立连接的信令端口和用户面端口发送运行状态探测报文。
[0038]其中，GGSN提供GPRS业务服务的端口主要是与SGSN建立连接的信令端口(例如UDP2123端口)和与SGSN建立连接的用户面端口(例如2152端口)。
[0039]具体地，在发送运行状态探测报文时，可以分别对每一个GGSN设备的UDP2123端口和2152端口发送运行状态探测报文。
[0040]步骤二，判断在预设时长内是否接收到运行状态探测响应报文，如果判断结果为是，则执行步骤三，反之，执行步骤四。
[0041]步骤三,如果判断结果为是,则确定该GGSN当前运行状态为正常。
[0042]步骤四，如果判断结果为否,则确定该GGSN当前运行状态为不正常。
[0043]一种较佳地实现方式，具体实施中，运行状态探测报文可以是Internet控制报文协议(ICMP，Internet Control Message Protocol)和 GPRS 隧道协议(GTP，GPRSTunnelling Protocol)两种消息。分别向每个GGSN的UDP2123端口和2152端口发送ICMP和GTP echo消息进行可达性探测，如果返回的信息是不可达，则可以判断该GGSN出现故障，后续在配置地址信息时，可以将该GGSN提供的地址剔除掉，从而能够较好地避免GPRS业务连接失败，提高用户的感知。其中，ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。GTP是一组基于IP的，用于在GSM和UMTS网络中支持通用分组无线服务(GPRS)的通讯协议。具体地，GTP可以分解成三种独立的协议，GTP-C、GTP-U及GTP’。GTP-C用于在GPRS核心网内传输GGSN(网关GPRS支持结点)和SGSN(服务GPRS支持结点)之间的信令，GTP-U用于在GPRS核心网内，无线接入网与核心网之间传送用户数据，用户数据包可以以IPv4，IPv6或PPP中的任何格式传输。GTP,可以用它来传输从GSM或UMTS的⑶F (计费数据功能)到CGF(计费网关功能)的数据。
[0044]由于当GGSN出现故障时，已经不能够承载GPRS业务了，此时若仍继续分配GPRS业务给出现故障的GGSN，会使得业务处理失败，影响用户感知度。本发明实施例这里提出的方案中，对GPRS通信网络中包含的GGSN的状态信息进行确认，例如GGSN是否出现故障等，当确认出GGSN出现故障时，可以将该GGSN剔除，后续在配置地址信息时，不再使用该出现故障的GGSN提供的Gn地址。较好地保证了 GPRS业务连接的成功率，提高用户感知。
[0045]具体地，GGSN的负荷信息可以但不限于包括下述中的一项或者多项:
[0046]一、GGSN设备支持的PDP终端数量信息。
[0047]需要说明的是，GGSN设备支持的分组数据协议PDP终端数量信息，是一个静态信息，由GGSN设备自身的硬件组成，并且设备生产厂商不同，GGSN设备支持的PDP终端数量信息也不完全相同。例如，不同设备生产商生产的GGSNl和GGSN 2，GGSN I支持的PDP终端数量信息是400个，而GGSN 2支持的PDP终端数量信息可以是500个，即可以支持500个终端与GGSN 2进行PDP连接。每个GGSN设备提供多个Gn地址，其中，Gn地址是指GGSN设备提供的GPRS业务连接的地址，每个GGSN能够提供多个Gn地址，每个Gn地址根据预先设置的条件不同，支持的PDP终端数量信息也不完全相同。
[0048]二、GGSN设备的CPU利用率。
[0049]三、GGSN设备的吞吐量利用率。
[0050]四、GGSN设备的内存利用率。
[0051]其中，衡量GGSN负荷和运行状态的主要参数是GGSN设备提供的Gn地址支持的PDP终端数量信息，这个可以由GGSN设备支持的PDP终端数量信息和GGSN设备提供的Gn地址的数量信息的比值得到。根据设备支持的PDP终端数量信息的不同，GGSN的硬件配置也相应不同。但是在具体实施中，通信网络中承载的MS数量和业务类型都是不断变化的，MS的活跃度以及MS访问的相关业务在不同的时间也不完全相同，对应的GGSN的运行状态和负荷信息也就有差异，GGSN的CPU占用率和内存占用率以及GGSN的吞吐量也会随着MS的数量及业务类型的变化而改变。
[0052]步骤25，根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子。
[0053]具体地，根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子，可以包括:针对任一 GGSN，根据该GGSN的负荷信息，确定所述负荷信息对应的调整系数；根据确定出的调整系数和获得的负荷信息，确定该GGSN承载GPRS业务的权重因子。
[0054]—种较佳地实现方式，本发明实施例这里提出的技术方案中，对GGSN进行动态负载均衡时综合考虑所有负荷信息，根据GGSN的特性和日常维护的经验积累，提出在进行GGSN的业务负载分配时采用了一个动态权重因子的设定，如表I所示，其中GGSN单Gn地址支持的PDP终端数量信息是静态值，占整个权重因子的0.7，GGSN的CPU利用率越高和内存利用率越高，设备的负载就越重，采用这两个利用率的倒数计算权重因子，分别占整个权重因子的0.15和0.05, GGSN也是一种路由设备，吞吐量也是一个比较重要的衡量指标，采用吞吐量利用率的倒数，占整个权重因子的0.1。其中，GGSN单Gn地址支持的MS数量可以根据该GGSN能够支持的PDP用户数计算得到。例如，假设GGSN共有7个Gn地址，该GGSN —共能支持42个PDP用户数，则该GGSN提供的单个GPRS业务连接地址支持的PDP终端数量信息为6。
[0055]表1
[0056]
【权利要求】
1.一种建立通用分组无线服务GPRS连接方法，其特征在于，包括: 对接收的GPRS服务支持节点SGSN发来的接入点APN解析请求进行解析，其中，所述APN解析请求是SGSN在接收到MS发来的PDP上下文激活请求后发送的； 在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得网关GPRS支持节点GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息； 根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子； 根据所述权重因子和GGSN的状态信息，按照负载均衡原则，为发送APN解析请求的SGSN配置GGSN地址信息； 将配置的GGSN地址信息反馈给SGSN，其中，SGSN根据接收到的GGSN地址信息建立GPRS连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述权重因子，配置GGSN地址信息之前，还包括: 获得发送APN解析请求的SGSN的源地址信息； 所述配置GGSN地址信息，包括: 根据获GGSN的状态信息和所述权重因子，按照负载均衡原则，配置与所述SGSN的源地址信息对应的GGSN地址信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GGSN的状态信息包含GGSN的当前运行状态； 获得GGSN的状态信息，包括: 对于任一 GGSN，分别向该GGSN与SGSN建立连接的信令端口和用户面端口发送运行状态探测报文； 判断在预设时长内是否接收到运行状态探测响应报文； 如果判断结果为是，则确定该GGSN当前运行状态为正常； 如果判断结果为否，则确定该GGSN当前运行状态为不正常。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GGSN的负荷信息至少包含下述中的一项: GGSN设备支持的分组数据协议PDP终端数量信息； GGSN设备的CPU利用率； GGSN设备的吞吐量利用率； GGSN设备的内存利用率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子，包括: 针对任一 GGSN，根据该GGSN的负荷信息，确定所述负荷信息对应的调整系数； 根据确定出的调整系数和获得的负荷信息，确定该GGSN承载GPRS业务的权重因子。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据确定出的调整系数和获得的负荷信息，采用下述公式，确定该GGSN承载GPRS业务的权重因子:Ψ = ClIpl +€2φ2 + ++I++ €4φ4其中，Ψ是权重因子，C1是GGSN设备支持的PDP终端数量信息与GGSN设备提供的GPRS业务连接地址的数量信息的比值，P1取值为0.7，C2是GGSN设备的CPU利用率的倒数，#?2取值为0.15，C3是GGSN设备的内存利用率的倒数，取值为0.05，C4是设备的吞吐量利用率的倒数，ft取值为0.1。
7.一种建立通用分组无线服务GPRS连接装置，其特征在于，包括: 解析模块，用于对接收的GPRS服务支持节点SGSN发来的接入点APN解析请求进行解析，其中，所述APN解析请求是SGSN在接收到MS发来的PDP上下文激活请求后发送的； 获得模块，用于在确定出所述APN解析请求中包含的APN类型是通用APN时，获得网关GPRS支持节点GGSN的状态信息和GGSN的负荷信息； 确定模块，用于根据获得负荷信息，分别确定每个GGSN承载GPRS业务的权重因子； 配置模块，用于根据所述权重因子和GGSN的状态信息，按照负载均衡原则，为发送APN解析请求的SGSN配置GGSN地址信息； 反馈模块，用于将配置的GGSN地址信息反馈给SGSN，其中，SGSN根据接收到的GGSN地址信息建立GPRS连接。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获得模块，还用于获得发送APN解析请求的SGSN的源地址信息； 所述配置模块，具体用于根据获GGSN的状态信息和所述权重因子，按照负载均衡原贝U，配置与所述SGSN的源地址信息对应的GGSN地址信息。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述GGSN的状态信息包含GGSN的当前运行状态； 所述获得模块，具体用于对于任一 GGSN，分别向该GGSN与SGSN建立连接的信令端口和用户面端口发送运行状态探测报文；判断在预设时长内是否接收到运行状态探测响应报文；如果判断结果为是，则确定该GGSN当前运行状态为正常；如果判断结果为否，则确定该GGSN当前运行状态为不正常。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述GGSN的负荷信息至少包含下述中的一项: GGSN设备支持的分组数据协议PDP终端数量信息； GGSN设备的CPU利用率； GGSN设备的吞吐量利用率； GGSN设备的内存利用率。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于针对任一GGSN，根据该GGSN的负荷信息，确定所述负荷信息对应的调整系数；根据确定出的调整系数和获得的负荷信息，确定该GGSN承载GPRS业务的权重因子。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于采用下述公式，确定该GGSN承载GPRS业务的权重因子:
【文档编号】H04W76/02GK103826320SQ201210466405
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】张秀成, 史正伟, 刘欣梦, 原晓艳, 唐亚萍, 职新卫, 陈鹏, 张辉辉 申请人:中国移动通信集团河南有限公司