网络接入方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出网络接入方法和系统。接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络；当接收终端的网络连接请求时，获取各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟；根据各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运营商网络进行排序，从中选择最优的运营商网络；在连接表中保存各个运营商网络的下一跳IP地址，根据该IP地址将终端接入到已选择的最优运营商网络，以与目标主机连接。本发明可以同时支持多个运营商无线网络接入，能够对每条网络连接都取得最优的接入方式。可以加速用户访问网络的速度，且无新增开销。
【专利说明】网络接入方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信和互联网协议（Internet Protocol, IP)核心网领域，尤其涉 及网络接入方法和系统。
【背景技术】
[0002] 为了增加无线网络终端用户的上网速度，运营商和产业界也在不断改进其各自网 络。主要的改进方式包括以下几种：
[0003] 1、同运营商内3G网络和WIFI网络之间分流
[0004] 运营商在热点城市和地区部署数万WIFI节点，让用户在3G网络和WIFI网络之间 进行无缝切换。
[0005] 无缝切换尚无成熟，以手动切换为主。然而，用户手动切换需要断掉当前所有连 接，移动性差。并且，每个城市需要建设数以万计WIFI热点，成本较高。
[0006] 2、同运营商内部流量忙闲均衡
[0007] 对忙闲小区忙闲时间进行节点，用户可以选择网络闲的时候进行上网或进行大数 据量的下载。
[0008] 需要用户根据运营商网络忙闲的引导上网。闲时闲小区的流量均衡能增加运营商 网络利用率。但遇忙时，用户的上网速度会大大受到影响。该方式尚未大规模使用。
[0009] 3、提1?频带利用率
[0010] 由于技术所限，3G网络的无线频带利用率还有很大提高的余地，现在正在推进的 下一代无线网络长期演进（Long Term Evolution, LTE)技术，就是在提高频带利用率上进 行工作，以提高用户的接入速度。
[0011] 国内尚未发牌，并且，如果使用LTE技术，需要对整个3G网络进行升级，更换LTE 终端，成本较高。
[0012] 现有技术增加无线网络终端用户的上网速度的方式，是针对无线上网接入仅仅支 持单个运营商网络接入的情况，没有涉及无线上网接入支持多个运营商网络的情况。
【发明内容】
[0013] 鉴于以上，本发明提出网络接入方法和系统。
[0014] 根据本发明一方面，提出网络接入系统，该系统包括网络接入设备，其中：
[0015] 获取单元，配置于接入至少一个终端，接收终端的至少一个网络连接请求，获取各 个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟；
[0016] 连接单元，配置于接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络；根据 各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运营商网络 进行排序，从中选择最优的运营商网络；保存连接表，该连接表保存各个运营商网络的下一 跳互联网协议（IP)地址，根据该IP地址将终端接入到已选择的最优运营商网络，以与目标 主机连接。
[0017] 进一步，所述网络接入系统，连接单元对各个运营商网络进行排序后，如果最优网 络已超过设置的接入条件上限时，从满足接入条件的网络中选择最优网络进行接入。
[0018] 进一步，所述网络接入系统，连接单元将各个运营商网络的分配带宽和信号强度 分别按照从大到小的顺序进行排序，并依次赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络 的网络延迟按照从小到大的顺序进行排序，并赋予延迟分值；将各个运营商网络的带宽分 值、强度分值和延迟分值进行求和，或者，将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和/或 延迟分值分别赋予权重后求和，按照求和之后的总分对各个运营商网络进行排序。
[0019] 进一步，所述网络接入系统，设置的接入条件包括网络流量和/或上网时长。
[0020] 进一步，所述网络接入系统，获取单元通过通用串行总线或蓝牙与终端连接，以接 收终端的网络连接请求。
[0021] 根据本发明另一方面，还提出网络接入方法，包括：
[0022] 接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络；
[0023] 当接收终端的网络连接请求时，获取各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/ 或到目标主机的网络延迟；
[0024] 根据各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各 个运营商网络进行排序，从中选择最优的运营商网络；
[0025] 在连接表中保存各个运营商网络的下一跳IP地址，根据该IP地址将终端接入到 已选择的最优运营商网络，以与目标主机连接。
[0026] 进一步，所述网络接入方法，对各个运营商网络进行排序后，如果最优网络已超过 设置的接入条件上限时，从满足接入条件的网络中选择最优网络进行接入。
[0027] 进一步，所述网络接入方法，将各个运营商网络的分配带宽和信号强度分别按照 从大到小的顺序进行排序，并依次赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络的网络延 迟按照从小到大的顺序进行排序，并赋予延迟分值；将各个运营商网络的带宽分值、强度分 值和延迟分值进行求和，或者，将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和/或延迟分值分 别赋予权重后求和，按照求和之后的总分对各个运营商网络进行排序。
[0028] 进一步，所述网络接入方法，设置的接入条件包括网络流量和/或上网时长。
[0029] 进一步，所述网络接入方法，通过通用串行总线或蓝牙与终端连接，以接收终端的 网络连接请求。
[0030] 本发明可以同时支持多个运营商无线网络接入，能够对每条网络连接都取得最优 的接入方式。可以加速用户访问网络的速度，且无新增开销。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0032] 图1所示为本发明的网络接入系统架构图。
[0033] 图2所示为本发明的网络接入方法流程图。
【具体实施方式】
[0034] 现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具 体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置和数值不限制本发明的范围。
[0035] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际 的比例关系绘制的。
[0036] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明 及其应用或使用的任何限制。
[0037] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适 当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0038] 在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0039] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040] 对于无线上网卡，一般运行在某一操作系统上，其同时并发的五元组网络连接数 通常大于20,这个数目远远大于运营商的数目。因此，在一个桌面系统上，可以同时存在多 运营商的无线网络。
[0041] 不同运营商的无线上网卡运行在不同的频段，互不干扰。同一地区，不同运营商网 络质量相差很大。移动用户移动性较强，通常不会长时间固定的呆在一个地区使用网络，而 各大运营商无线网络在不同地区网络效果也各有不同。频段较低的无线网络，覆盖面广，速 度稍慢；频段较高的无线网络，最高速度快，网络穿透能力差。有的运营商在某地铁效果较 好，可无法进驻某特定写字楼；某运营商在市区覆盖较好，郊区却无覆盖。
[0042] 单个运营商网络下，即使使用多个上网卡进行网络接入，受频段和所用技术的限 制，网络接入上限和一块上网卡时一样。
[0043] 因此，对于同一网络终端，可以同时利用不同运营商的无线网络，扩展系统总的可 用网络频段资源，加速无线网络访问速率。使用户可以享受到不同运营商网络在不同地点 各自的网络优势。
[0044] 下面将结合附图和实施例进行详细说明。
[0045] 图1所示为本发明的网络接入系统架构图。该系统包括终端和网络接入设备。
[0046] 终端与网络接入设备连接，例如，终端可以通过通用串行总线（Universal Serial Bus，USB )接口、蓝牙等接口与网络接入设备连接。
[0047] 网络接入设备接入多个运营商的上网卡，其中，网络接入设备可以提供至少3个 USB2.0接口来插入不同的运营商的上网卡，以实现同时接入多个运营商网络，并且，支持运 营商多种网络制式的移动无线路由器（MIFI)，这里所说的网络制式，例如，码分多址（Code Division Multiple Acces，CDMA2000)，时分同步的码分多址（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TDSCDMA)，宽带码分多址（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)。网络接入设备可以是便携的，也可以是非便携的。
[0048] 终端与网络接入设备连接后，在终端的操作系统上可以实现多个IP地址的多网 络同时连接。在终端可以有顶部小图标提示已与网络接入设备连接。
[0049] 终端应用发起到目标主机的应用服务器的连接请求时，网络接入设备获取各个运 营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟。根据各个运营商网络的分 配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运营商网络进行排序并从中选择 最优的运营商网络。
[0050] 网络接入设备中保存连接表，连接表包括源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端 口和传输层协议号这五个量组成的五元组。不同运营商网络对应不同的下一跳IP地址，在 选择最优的运营商网络之后，还更新连接表。根据目的IP地址将终端接入到已选择的最优 运营商网络，以与目标主机连接。终端应用以后发出的数据包，根据更新后的IP地址进行 网络接入。同一连接内的所有数据包都会根据已选择好的网络到达目标主机。
[0051] 本发明的网络接入设备支持多终端接入，对任意终端上的每个应用连接都独立 处理，能做到连接层级调度。单个连接内的数据包分发到不同的运营商网络，并且发送到 目标主机。其连接分发算法可以使用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC)和高速静态随机存储器（Static Random Access Memory，SRAM)的结构实 现，其中，使用ASIC做出大规模可编程逻辑器件，使用SRAM来存储算法中需要存储的数据。 分发算法所引起的延迟可以限制在较小的范围内。
[0052] 下面将进一步对网络接入设备进行说明。还如图1所示，网络接入设备包括获取 单元和连接单元。
[0053] 获取单元，配置于接入至少一个终端，接收终端的至少一个网络连接请求，获取各 个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟。获取单元可以从现有 运营商网络提供的公开接口获得分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，也可 以通过获取单元测量获得。
[0054] 连接单元，配置于接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络；根据 各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运营商网络 进行排序，从中选择最优网络。连接单元保存连接表，在连接表中保存各个运营商网络的下 一跳IP地址，根据该IP地址将终端接入到运营商网络，并与目标主机连接。在选择最优网 络之后对连接表进行更新，终端应用以后发出的数据包，根据更新后的IP地址进行网络接 入。同一连接内的所有数据包都会根据已选择好的网络到达目标主机。
[0055] 连接单元将各个运营商网络的分配带宽和信号强度分别按照从大到小的顺序进 行排序，并依次赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络的网络延迟按照从小到大的 顺序进行排序，并赋予延迟分值。将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和延迟分值进 行求和，或者，将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和/或延迟分值分别赋予权重后求 和，按照求和之后的总分对各个运营商网络进行排序。如果有两个或两个以上的运营商网 络得分相同，或者说排序相同，则可以随机选择一个网络进行接入。
[0056] 赋予分值并求和的操作，例如，对于η个运营商，单项指标排名第一的运营商网络 得分η，排名第二的运营商得分η-1，依次类推，单向指标排名最后的运营商网络得分1。得 分为各单项指标得分之和。
[0057] 在一实施例中，连接单元对各个运营商网络进行排序后，如果最优网络已超过设 置的接入条件上限，还从满足接入条件的网络中选择最优网络进行接入。设置的接入条件 由用户主动配置，可以包括网络流量和/或上网时长。
[0058] 例如，最优运营商网络当期流量或时长已经到达接入条件的上限，或者即将到达， 则递延选择次优运营商网络，直到最后选择出流量和时长还有一定程度剩余的运营商网 络。运营商的无线网络剩余流量和时长是随数据包的发送接收自动更新的，也可以用户手 动更新。
[0059] 同一终端连接的多个不同目标主机，可能位于不同运营商的核心网上，使用不同 运营商网络接入质量可能相差很大。可以通过多上网卡来接入多个网络，根据网络状态、接 入网络带宽、网络延迟等因素，为每个连接都选择最合适的接入网络。从而在多运营商无线 网络中做到五元组在传输控制协议（Transmission Control Protocol,TCP)层/IP层的连 接级的优化调度。
[0060] 图2所示为本发明的网络接入方法流程图。该方法包括以下步骤：
[0061] 步骤201，接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络。
[0062] 步骤202,当接收终端的网络连接请求时，获取各个运营商网络的分配带宽、信号 强度和/或到目标主机的网络延迟。其中，可以通过通用串行总线（USB)或蓝牙与终端连 接，以接收终端的网络连接请求。
[0063] 步骤203,根据各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延 迟，对各个运营商网络进行排序，从中选择最优的运营商网络。
[0064] 步骤204,更新连接表中已保存的五元组，五元组是由源IP地址、源端口、目的IP 地址、目的端口和传输层协议号这五个量组成的一个集合。不同运营商网络对应不同的下 一跳IP地址。根据该IP地址将终端接入到已选择的最优运营商网络，以与目标主机连接。 终端应用以后发出的数据包，根据更新后的IP地址进行网络接入。同一连接内的所有数据 包都会根据已选择好的网络到达目标主机。
[0065] 在一实施例中，步骤203,对各个运营商网络进行排序后，如果最优网络已超过设 置的接入条件上限时，从满足接入条件的网络中选择最优网络进行接入。设置的接入条件 可以包括网络流量和/或上网时长。可以定期检查剩余流量和时长，以更新是否满足接入 条件。
[0066] 对各个运营商网络进行排序的操作，可以包括以下步骤：
[0067] 将各个运营商网络的分配带宽和信号强度分别按照从大到小的顺序进行排序，并 依次赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络的网络延迟按照从小到大的顺序进行排 序，并赋予延迟分值。
[0068] 将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和延迟分值进行求和，或者，将各个运营 商网络的带宽分值、强度分值和/或延迟分值分别赋予权重后求和，按照求和之后的总分 对各个运营商网络进行排序。
[0069] 本发明提出的网络接入方法和系统，对多运营商无线网络同时接入，终端每次发 起网络连接时，根据不同网络的分配带宽、信号强度、目标主机在不同网络的延迟等因素， 为每个连接都选择最优的接入网络。从而加速用户访问网络的速度。
[0070] 本发明可以同时支持多个运营商无线网络接入，能够对每条网络连接都取得最优 的接入方式。对用户来说，能汲取多家运营商的优势，任何时候和地方都取得最佳的上网效 果。
[0071] 至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公 知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术 方案。
[0072] 可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或 者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述 顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方 式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些 程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行 根据本发明的方法的程序的记录介质。
[0073] 虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技 术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技 术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发 明的范围由所附权利要求来限定。
【权利要求】
1. 网络接入系统，其特征在于，包括网络接入设备，其中： 获取单元，配置于接入至少一个终端，接收终端的至少一个网络连接请求，获取各个运 营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟； 连接单元，配置于接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络；根据各个 运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运营商网络进行 排序，从中选择最优的运营商网络；保存连接表，该连接表保存各个运营商网络的下一跳互 联网协议（IP)地址，根据该IP地址将终端接入到已选择的最优运营商网络，以与目标主机 连接。
2. 如权利要求1所述网络接入系统，其特征在于： 连接单元对各个运营商网络进行排序后，如果最优网络已超过设置的接入条件上限 时，从满足接入条件的网络中选择最优网络进行接入。
3. 如权利要求1或2所述网络接入系统，其特征在于： 连接单元将各个运营商网络的分配带宽和信号强度分别按照从大到小的顺序进行排 序，并依次赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络的网络延迟按照从小到大的顺序 进行排序，并赋予延迟分值；将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和延迟分值进行求 和，或者，将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和/或延迟分值分别赋予权重后求和， 按照求和之后的总分对各个运营商网络进行排序。
4. 如权利要求2所述网络接入系统，其特征在于： 设置的接入条件包括网络流量和/或上网时长。
5. 如权利要求1或2所述网络接入系统，其特征在于： 获取单元通过通用串行总线（USB)或蓝牙与终端连接，以接收终端的网络连接请求。
6. 网络接入方法，其特征在于，包括： 接入多个运营商的上网卡，实现同时接入多个运营商网络； 当接收终端的网络连接请求时，获取各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到 目标主机的网络延迟； 根据各个运营商网络的分配带宽、信号强度和/或到目标主机的网络延迟，对各个运 营商网络进行排序，从中选择最优的运营商网络； 在连接表中保存各个运营商网络的下一跳IP地址，根据该IP地址将终端接入到已选 择的最优运营商网络，以与目标主机连接。
7. 如权利要求6所述网络接入方法，其特征在于： 对各个运营商网络进行排序后，如果最优网络已超过设置的接入条件上限时，从满足 接入条件的网络中选择最优网络进行接入。
8. 如权利要求6或7所述网络接入方法，其特征在于： 将各个运营商网络的分配带宽和信号强度分别按照从大到小的顺序进行排序，并依次 赋予带宽分值和强度分值，将各个运营商网络的网络延迟按照从小到大的顺序进行排序， 并赋予延迟分值； 将各个运营商网络的带宽分值、强度分值和延迟分值进行求和，或者，将各个运营商网 络的带宽分值、强度分值和/或延迟分值分别赋予权重后求和，按照求和之后的总分对各 个运营商网络进行排序。
9. 如权利要求7所述网络接入方法，其特征在于： 设置的接入条件包括网络流量和/或上网时长。
10. 如权利要求6或7所述网络接入方法，其特征在于： 通过通用串行总线（USB)或蓝牙与终端连接，以接收终端的网络连接请求。
【文档编号】H04L29/06GK104219782SQ201310208176
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】赵斌 申请人:中国电信股份有限公司