CN101562601A - WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法 - Google Patents

WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101562601A
CN101562601A CNA2008100922526A CN200810092252A CN101562601A CN 101562601 A CN101562601 A CN 101562601A CN A2008100922526 A CNA2008100922526 A CN A2008100922526A CN 200810092252 A CN200810092252 A CN 200810092252A CN 101562601 A CN101562601 A CN 101562601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nat
transport layer
rnc
stun
protocol module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008100922526A
Other languages
English (en)
Inventor
贾红升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd, Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd
Priority to CNA2008100922526A priority Critical patent/CN101562601A/zh
Publication of CN101562601A publication Critical patent/CN101562601A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

一种WCDMA HomeNodeB穿越NAT方法,包括步骤:NodeB侧的NBAP协议模块与STUN客户端交换消息,获取NodeB穿越NAT后的传输层地址信息;RNC侧的STUN服务器和所述STUN客户端交换消息,以检测NodeB穿越NAT后的传输层地址信息;通过向NodeB侧的NBAP协议模块发送到RNC侧消息的信息元素中填充所述穿越NAT后传输层地址信息来产生响应,并向RNC发送所产生的响应,由此建立与RNC之间的无线链路。

Description

WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法
技术领域
本发明涉及宽带码分多址***,具体地,涉及一种宽带码分多址(以下简称为WCDMA)***中通过在HomeNodeB和RNC(无线网络控制器)中集成STUN(Simple Traversal of UDP over NATs,NAT的UDP简单穿越)客户端和服务器来实现穿越NAT(Network AddressTranslation)的方法。
背景技术
HomeNodeB又被称为FemtoCell,即家庭商用基站,是3G领域的前沿技术和热门话题。HomeNodeB可以与运营商的原有网络设备无缝连接,从而充分利用用户已有的宽带接入资源,为最终用户提供了移动和固网融合业务。通过HomeNodeB,大量的移动业务被HomeNodeB所吸收,可以大大降低运营商宏蜂窝的数量,为运营商节约大量的设备投资费用和维护费用,是最为经济的室内信号覆盖技术。
针对室内家庭通信需求兼顾固网接入和移动接入两方面的需求,HomeNodeB通过放置在用户家中来实现以家庭为单位的室内覆盖。通过xDSL Modem接入ISP网络,并通过基于IP承载的标准Iub接口接入到WCDMA网络。
当家庭用户主机数目超过一台时,需要通过NAT路由器建立家庭私有网络环境。多台主机通过NAPT方案进行地址映射,从而共享公网IP地址,实现Internet访问。
WCDMA HomeNodeB主要实现基于IP承载的Iub接口。如图1所示,控制平面实现NBAP/SCTP/IP/Data Link/PHY,用户平面实现FP/UDP/IP/Data Link/PHY。本发明主要涉及Iub接口用户平面。
Iub接口用户平面DCH(专用信道)、FACH(前向接入信道)、RACH(后向接入信道)、PCH(寻呼信道)将分别承载于DCH FP(帧协议),FACH FP、RACH FP、PCH FP。(参见3GPP TS 25.434,TS 25.435,TS 25.426)。
HomeNodeB和RNC之间将通过UDP数据报的方式进行通信,互相发送和接收FP报文。
UDP数据报的端口号协商由Iub接口控制平面的协议NBAP完成。
通过将HomeNodeB设置在用户家中来实现以家庭为单位的室内覆盖。通过xDSL Modem接入ISP网络,并通过基于IP承载的标准Iub接口,接入到WCDMA网络。在此过程中,不可避免需要解决NAT穿越的问题(NAT穿越涉及TCP/IP网络中的一个常见问题,即在处于使用了NAT设备的私有TCP/IP网络中的主机之间建立连接的问题)。
NAPT(Network Address Port Translation,一种常见NAT类型)能够有效地解决地址短缺的问题。但是也存在三个缺点:
1.当应用层协议包含IP层地址信息时,如NAP路由器无法解析并转换应用层协议报文中的IP层地址信息,则应用层协议将无法穿越NAT网络;
2.NAPT方案要求私网一侧必须首先发起连接,NAT路由器记录建立连接过程中交互的报文并形成地址映射表。因此,公网一侧首先发起连接的应用层协议也无法有效穿越NAT网络;
3.NAPT方案必须将唯一的公网IP地址共享给多个私网IP地址,通过TCP、UDP等上层协议的端口号进行映射。因此端口号资源(0-65535)是有限的。长期没有使用的端口号将被NAT路由器老化而回收。某些运行期间可能长时间没有流量的上层应用也可能因此无法穿越NAT网络;
而在现有HomeNodeB实现方案中,也存在以上三个缺陷。
在现有技术中,HomeNodeB和RNC之间将通过UDP数据报的方式进行通信,互相发送和接收FP报文。由FP数据帧承载用户数据等信息。
UDP数据报的端口号协商由Iub接口控制平面的协议NBAP(NodeBApplication Part)完成。
如图2所示,在WCDMA呼叫建立和释放流程中,当NodeB NBAP和RNC的NBAP协议通过RADIO LINK SETUP REQUEST、RADIOLINK SETUP RESPONSE消息交换“Binding ID”和“Transport LayerAddress”IE时,RNC解析“Binding ID”和“Transport Layer Address”IE,从中获取NodeB IP地址和UDP端口号,并且据此发送下行同步消息。
由于HomeNodeB处于私网内侧,而NAPT方案对于HomeNodeB是完全透明的。因此,HomeNodeB将在RADIO LINK SETUPREQUEST消息内的“Binding ID”和“Transport Layer Address”IE中填充HomeNodeB所获取的私有IP地址和源端口号,然后RNC使用该私有IP地址和源端口号来构造承载下行同步消息报文的IP头部和UDP头部。
由于承载下行同步消息的IP报文目的地址为私有IP地址,因此该IP报文无法穿越公网,RNC发送的下行同步消息同样无法到达HomeNodeB,从而导致呼叫建立过程失败。
同样的问题,还出现在Common Transport Channel Setup、CommonTransport Channel Reconfiguration、Radio Link Setup、Radio LinkReconfiguration等过程中。本文主要以Radio Link Setup为例进行描述。
为了解决NBAP协商的NAT穿越问题,为FP协议协商到真正的公网IP地址和UDP端口号,我们引入STUN协议(RFC3489),并据此增强NBAP协议处理流程。
STUN协议是一种客户端服务器模型的通信协议。STUN客户端位于NAT网络内部,STUN服务器则处于公网。STUN客户端在需要得知自身私有IP地址对应的公网IP地址和端口号时,会先以相同的来源IP地址、端口号发送报文给STUN服务器。STUN服务器接受该报文后,将NAT转换后的源IP地址和源端口号封包,返回STUN客户端。
发明内容
本发明提出了一种在宽带码分多址(以下简称为WCDMA)***中通过在HomeNodeB和RNC中集成STUN客户端和STUN服务器来实现穿越NAT的方法。本发明可以应用于所有实现WCDMA Iub接口的NodeB设备,而不仅仅限于HomeNodeB。
为了实现上述目的,本发明提供了一种WCDMA HomeNodeB穿越NAT方法,包括步骤:
NodeB侧的NBAP协议模块与STUN客户端交换消息,获取NodeB穿越NAT后传输层地址信息;
RNC侧的STUN服务器和所述STUN客户端交换消息,以检测NodeB穿越NAT后传输层地址信息;
通过向NodeB侧的NBAP协议模块发送到RNC侧消息的信息元素中填充所述穿越NAT后传输层地址信息来产生响应,并向RNC发送所产生的响应,由此建立与RNC之间的无线链路。
附图说明
图1示出了WCDMA HomeNodeB协议栈;
图2示出了现有技术中呼叫建立由于无法穿越NAT导致失败的信令流图;
图3示出了根据本发明的呼叫建立过程的信令流图。
具体实施方式
根据本发明,如图3所示,根据本发明的通信***400包括UE 410、HomeNodeB 420和RNC 430。其中,HomeNodeB 420可以包括NodeB服务RNS 421、NodeB STUN客户端422,RNC 430可以包括STUN服务器431以及服务RNC 432。根据本发明,在NodeB服务RNS 421中,还包括NBAP(NodeB Application Part)协议模块4211和DCH-FP模块4212。同时,在RNC侧的服务RNC 432中,包括RRC(无线资源控制器)4323以及对应的NBAP协议模块4321、DCH-FP模块4322。在NodeB STUN客户端422和RNC侧的STUN服务器431中,分别包括STUN模块4221(STUN协议客户端)和STUN模块4311(STUN协议服务器端)。
下面将参考图3来详细描述根据本发明的NAT穿越方法的流程。
如图3所示,首先,用户设备410向RNC 432中的RRC 4323发送RRC连接请求。RRC分配RNTI(Radio Network Temporary Identifier),并选择L1、L2参数。然后RNC侧的NBAP协议模块4321向NBAP协议模块4211发送“Radio Link Setup Request”消息。
当NodeB服务RNS 421中的NBAP协议模块4211接收到“RadioLink Setup Request”消息时,并不立刻应答,而是启动超时定时器(图中未示出)。同时,NBAP协议模块4211向STUN客户端422中的STUN4221发送“NAT detect Request”消息。该“NAT detect Request”消息可以包含HomeNodeB的IP地址和UDP源端口号。接收到该消息的STUN 4221据此向服务RNC 432中的NBAP 4321发送“BindingRequest”消息。
如果超时定时器超时,则NBAP协议模块4211将HomeNodeB的IP地址和UDP源端口号填入“Binding ID”和“Transport Layer Address”IE,并向NBAP 4321发送“Radio Link Setup Response”消息。
如果NBAP协议模块4211接收到来自STUN 4221的“NAT detectResponse”消息,则NBAP协议模块4211将“NAT detect Response”消息中的IP地址和UDP源端口号填入“Binding ID”和“Transport LayerAddress”IE,并向NBAP 4321发送“Radio Link Setup Response”消息。
NBAP协议模块4211周期性地向STUN 4221发送“NAT detectRequest”消息,并等待来自STUN 4221的“NAT detect Response”消息。该消息将刷新NAT路由器表项,防止相关表项老化。
下面将结合附图来描述根据本发明的优选实施例。在下面的描述中,已知的功能或者结构将不再详细说明。
首先,在网络中部署NodeB节点420。在网络中部署NodeB STUN客户端节点422,该节点可以是一台单独的设备,也可以集成在NodeB节点内部420。同时,在网络中部署RNC节点432,并在网络中部署RNC STUN服务器节点431,该节点可以是一台单独的设备,也可以集成在RNC节点430内部。
在步骤305,NodeB中的NBAP协议模块4211和STUN客户端422的STUN模块4221之间通过交互NAT Detect Request和NAT DetectResponse消息进行消息通信。NAT Detect Request消息中包含NodeB节点待发送FP报文的源IP地址和UDP源端口号信息。NAT DetectResponse消息包含NodeB节点待发送FP报文穿越NAT后被转换后的源IP地址和UDP源端口号信息。
在步骤306,在RAB(Radio Access Bearer)建立流程中,RNC NBAP协议模块4321向NodeB NBAP协议模块4211发送“Radio Link SetupRequest”消息,消息中的“Binding ID”和“Transport Layer Address”IE被填写了RNC的传输层地址信息。
在步骤308,STUN客户端422和NBAP协议模块4211交互NATDetect Request和NAT Detect Response消息,进行消息通信。同时STUN客户端422中的STUN模块4221和STUN服务器431中的STUN协议模块4321交互STUN协议相关信息。
在步骤309,STUN客户端中的STUN4221和STUN服务器中的STUN4311交互STUN协议相关信息。
在步骤310,在RAB建立流程中,RNC中的NBAP协议模块4321向NodeB中的NBAP协议模块4211消息发送“Radio Link SetupResponse”消息,该消息中的“Binding ID”和“Transport Layer Address”IE,被填写了NodeB经过STUN解析后的传输层地址信息。RNCDCH-FP模块4322可以通过这个传输层地址与NodeB DCH-FP模块4212正常通信。
在步骤311,RNC DCH-FP模块4322向NodeB DCH-FP模块4212发送下行同步FP报文;下行同步FP报文穿越NAT到达NodeB;
在步骤312,NodeB DCH-FP模块4212向RNC DCH-FP模块4322发送上行同步FP报文。
由此,NodeB能够开始传输,并进行RRC连接设置,直到RRC连接设置完成。
接下来,NodeB NBAP协议模块4211可以通过周期性地和STUN客户端422交换消息,来重复上述流程。
本发明通过在宽带码分多址(以下简称为WCDMA)***的HomeNodeB中集成STUN客户端,在RNC中集成STUN服务器,并增加响应内部交互流程,解决了HomeNodeB如何穿越NAT的问题。本发明可以应用于所有实现WCDMA Iub接口的NodeB设备,而不仅仅限于HomeNodeB。
尽管本发明按照所述实施例进行了描述,需要指出的是,这些实施例都是用来解释,而不是用来对本发明进行限定。本领域的普通技术人员能够很容易对这些实施例进行更改、增加、删除任何步骤而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种宽带码分多址WCDMA***中NodeB穿越网络地址翻译NAT的方法,包括:
NodeB侧的NBAP协议模块与STUN客户端交换消息,获取NodeB穿越NAT后的传输层地址信息;
RNC侧的STUN服务器和所述STUN客户端交换消息,以检测NodeB穿越NAT后的传输层地址信息;
通过向NodeB侧的NBAP协议模块发送到RNC侧消息的信息元素中填充所述穿越NAT后的传输层地址信息来产生响应,并向RNC发送所产生的响应,由此建立与RNC之间的无线链路。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述NodeB侧的NBAP协议模块周期性地与所述STUN客户端交换消息。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述信息元素是“Binding ID”和“Transport Layer Address”。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述NodeB侧的NBAP协议模块与STUN客户端交换消息的步骤包括:NBAP协议模块将***IP地址和传输层地址发送给STUN客户端,STUN客户端将接收到的信息封装入“Binding Request”消息,发送到RNC侧的STUN服务器,并等待应答。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,当STUN客户端接收到来自RNC侧的STUN服务器的“Binding Response”消息后,将穿越NAT后的IP地址和传输层地址信息通知NodeB侧的NBAP。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当NBAP协议模块向RNC侧发送所产生的响应之前,启动超时定时器,并与STUN客户端交换消息。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,如果在超时定时器超时之前,NBAP协议模块接收到来自STUN客户端的响应,则按照响应消息中的IP地址和传输层地址信息来填充信息元素,否则,填充***IP地址和传输层地址。
8.根据权利要求2所述的方法,其中,NBAP协议模块周期性地与所述STUN客户端交换消息,从而刷新NAT路由器表项并检测穿越NAT后的IP地址和传输层地址是否存在变化。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,当检测到穿越NAT后的IP地址和传输层地址发生变化时,RNC侧的NBAP协议模块释放相关链接,并重新发起链接,以恢复正常通信。
10.一种通信***,包括:用户设备UE、NodeB和无线网络控制器RNC,其中,所述NodeB包括NBAP协议模块和STUN客户端,所述RNC包括STUN服务器,当用户设备发起与RNC的连接请求时,所述***被配置成:
NBAP协议模块与STUN客户端交换消息,获取NodeB穿越NAT后传输层地址信息;
STUN服务器和所述STUN客户端交换消息,以检测NodeB穿越NAT后传输层地址信息;
通过向所述NBAP协议模块发送到RNC侧消息的信息元素中填充所述穿越NAT后传输层地址信息来产生响应,并向RNC发送所产生的响应,由此建立与RNC之间的无线链路。
11.根据权利要求10所述的***,其中,所述NBAP协议模块周期性地与所述STUN客户端交换消息。
12.根据权利要求10所述的***,其中,所述信息元素是“BindingID”和“Transport Layer Address”。
13.根据权利要求10所述的***,其中,所述NBAP协议模块将***IP地址和传输层地址发送给STUN客户端,STUN客户端将接收到的信息封装入“Binding Request”消息,发送到RNC侧的STUN服务器,并等待应答。
14.根据权利要求13所述的***,其中,当STUN客户端接收到来自RNC侧的STUN服务器的“Binding Response”消息后,将穿越NAT后的IP地址和传输层地址信息通知NodeB侧的NBAP。
15.根据权利要求10所述的***,其特征在于,所述NodeB还包括定时器,当NBAP协议模块向RNC侧发送所产生的响应之前,启动所述定时器,并与STUN客户端交换消息。
16.根据权利要求15所述的***,其特征在于,如果在定时器超时之前,NBAP协议模块接收到来自STUN客户端的响应,则按照响应消息中的IP地址和传输层地址信息来填充信息元素,否则,填充***IP地址和传输层地址。
17.根据权利要求11所述的***,其中,NBAP协议模块周期性地与所述STUN客户端交换消息,从而刷新NAT路由器表项并检测穿越NAT后的IP地址和传输层地址是否存在变化。
18.根据权利要求17所述的***,其中,当检测到穿越NAT后的IP地址和传输层地址发生变化时,所述NBAP协议模块释放相关连接,并重新发起连接,以恢复正常通信。
CNA2008100922526A 2008-04-17 2008-04-17 WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法 Pending CN101562601A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100922526A CN101562601A (zh) 2008-04-17 2008-04-17 WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100922526A CN101562601A (zh) 2008-04-17 2008-04-17 WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101562601A true CN101562601A (zh) 2009-10-21

Family

ID=41221221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100922526A Pending CN101562601A (zh) 2008-04-17 2008-04-17 WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101562601A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055648B (zh) * 2009-10-27 2012-10-10 宏碁股份有限公司 通信联机建立方法及其通信装置
CN103477605A (zh) * 2011-02-15 2013-12-25 中兴通讯股份有限公司 固定移动融合网络中互联网协议的映射解析
CN115967935A (zh) * 2021-10-09 2023-04-14 中国电信股份有限公司 5g基站经nat网关与5gc通信的方法、装置、设备和可读介质

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055648B (zh) * 2009-10-27 2012-10-10 宏碁股份有限公司 通信联机建立方法及其通信装置
CN103477605A (zh) * 2011-02-15 2013-12-25 中兴通讯股份有限公司 固定移动融合网络中互联网协议的映射解析
US9401888B2 (en) 2011-02-15 2016-07-26 Zte Corporation Internet protocol mapping resolution in fixed mobile convergence networks
CN103477605B (zh) * 2011-02-15 2017-02-22 中兴通讯股份有限公司 固定移动融合网络中互联网协议的映射解析
CN115967935A (zh) * 2021-10-09 2023-04-14 中国电信股份有限公司 5g基站经nat网关与5gc通信的方法、装置、设备和可读介质
CN115967935B (zh) * 2021-10-09 2024-04-30 中国电信股份有限公司 5g基站经nat网关与5gc通信的方法、装置、设备和可读介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3567896B1 (en) Communication method, device and system
CA2796669C (en) Mtc device bandwidth reduction
KR101832631B1 (ko) 이중 연결의 설정
US8504055B2 (en) Method and arrangement for load balancing in a wireless communication system
JP6009630B2 (ja) 同時パケット・データ・ネットワーク(pdn)・アクセス
JP2021511695A (ja) ページング手順のためのユーザ機器、基地局、および方法
AU2010259637B2 (en) Mobile communication system, relay node, radio base station and gateway device
US10051686B2 (en) Charging over a user-deployed relay
US10291695B2 (en) Method and apparatus and computer readable record media for communication on wi-fi direct multi-group network
CN103563440A (zh) 移动通信网络和方法
CN111586864A (zh) 用于辅基站的连接配置激活的方法和网络节点
US10321497B2 (en) Method and apparatus for supporting data transmission of network node in wireless communication system
CN101098544B (zh) 一种移动通信网络与固网的融合***和方法
US8218513B2 (en) Base station and data transferring method
WO2012054652A1 (en) Methods and apparatus for contemporaneously providing quality of service functionality and local ip access
US10187914B2 (en) Establishment of a wireless backhaul connection from a small cell RBS
CN101562601A (zh) WCDMA***中HomeNodeB穿越NAT的方法
KR101340019B1 (ko) 로컬 네트워크 인터넷 프로토콜 접속 방식을 지원하는 이동 통신 시스템에서 로컬 네트워크 접속 장치 및 방법
CN102077523B (zh) 无线回程ip地址配置方法及装置
KR20080031131A (ko) 이동 통신 시스템에서 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를감소시키는 시스템 및 방법
CN103796279B (zh) 一种支持lte的无线接入方法、***及设备
Bhat et al. Overview of 3GPP machine-type communication standardization
CN101499893A (zh) 将WCDMA Iub接口多个FP数据帧复用到UDP报文的方法
KR100678074B1 (ko) 패킷 이동 통신시스템의 착호 서비스를 위한 호 처리 방법
CN102647806B (zh) Ip报文处理方法、***和设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20091021