CN102802206A - 一种wlan分流方法和分流网元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线局域网(WLAN)分流方法和分流网元，方法包括：分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级；分流网元根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。通过本发明，降低了WLAN分流的实现复杂度和部署成本。
Description
技术领域
本发明涉及第三代移动通信技术(3G，3rd-Generation)网络和无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)间的分流技术，尤其涉及一种WLAN分流方法和分流网元。
背景技术
近年来，随着3G智能终端与运营商业务的快速发展，移动数据流量呈现爆发式增长。智能终端和数据卡的大量使用，使得5％的用户占据了移动网络中大约50％的流量。另外，目前还面临在城区中心小区的拥塞问题，大约80％的数据流量来自于10％的小区站点。而且，在一些区域，无论从成本还是社会角度都不太可能继续部署小区基站。而各种服务则继续需要大量的带宽资源，如在未来三年，视频将占据大约64％的移动数据业务。
在这种环境下，就需要为缓解3G网络压力寻找解决方法。为了处理流量的增长，如果使用传统的机制去扩充网络容量，将会需要较高的投资代价。因此，目前大多采用数据分流策略，以保证所有用户的高质量服务体验。而WLAN的使用既可以最小化数据成本，也可以使运营商更好的利用现有蜂窝网络，于是WLAN便成为目前3G数据分流最有效的手段之一。
所谓分流(offload)，是指将移动数据业务从一个网络迁移至另外的网络，该操作对于用户透明，这是有效减少网络拥塞的关键组成部分。例如：为保证付费用户接入移动视频，在繁忙的城市小区，在网络拥塞时，付费用户的视频体验将会下降；如果用户接入此区域的热点，其终端设备将探测到WLAN网络，并且重定向至WLAN网络，一旦连接到WLAN网络，用户视频流服务将平滑迁移至WLAN网络；从3G切换至WLAN，对于用户来说是透明的。
移动数据分流将减少投资代价，并且通过在网络间平衡业务需求来提升经济效益。目前运营商正期待部署数据分流策略去解决以下的拥塞点：
1、负担过重的核心网网元：在业务达到核心网网元之前，直接路由业务至互联网，分流这些网元的负载，减少回程(backhaul)成本；所述核心网网元如：网关GPRS支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)、分组数据网络网关(PDN-GW，Packet Data Network Gateway)等；
2、拥塞小区：分流拥塞小区(如WLAN热区)的用户数据流至其他接入。
目前，为了更好的提升分流方法的灵活性，第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)已经在版本10(R10)中引入了网络协议(IP，Internet Protocol)流移动性，在同时支持3G和WLAN接入的网络中，使得选择的IP流在两种不同接入间无缝移动。分流机制基于运营商控制和业务流特征。
如图1所示，为现有技术中3GPP、WLAN交互(3GPP I-WLAN)的架构示意图。通常，移动用户会选择WLAN接入网络用于与互联网的通信，因为WLAN接入网络提供高带宽，并且选择业务流流量从3G网络分流至WLAN网络；当WLAN网络不能使用时，才使用3G网络。图1中的WLAN接入网关(WAG，WLAN Access Gateway)，负责路由来往WLAN接入网络和分组数据网关(PDG，Packet Data Gateway)的数据。PDG应用服务质量(QoS，Qualityof Service)机制，使得运营商为不同用户和业务类型提供基于策略的控制；路由来往报文数据网络的业务。高优先级业务(如高清视频、自营业务等)可能使用高质量的网络，要求少的业务将使用尽力传输的互联网。
目前，分流网关的分流策略主要包括：
1、业务流类型，如IP语音(VoIP，Voice over Internet Protocol)、视频、游戏、数据业务等；
2、业务流差分服务代码点(DSCP，Differentiated Services Code Point)标记；
3、用户位置和实时小区条件；
4、运营商的特定流策略管理。
因此，在分流网关上需要提供复杂的分流管理，如哪些用户、设备、应用在何种情况下进行分流。而在大多数情况下，用户通过WLAN接入连接至互联网，就意味着移动运营商失去了对用户的控制，并且不能为用户提供更优质的服务和对数据传送进行计费。
由此可以看出，目前分流网关上通常基于业务流的粒度进行分流，需要识别业务流类型、或业务流所需服务质量类别、或运营商特定流策略管理等，依此进行业务流的分流操作。现有的分流策略颗粒较细，实现复杂度较高，对分流网关的设备性能要求较高，部署起来成本代价较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种WLAN分流方法和分流网元，以解决现有的分流策略实现复杂度较高，对分流网关的设备性能要求较高，部署成本较高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种无线局域网(WLAN)分流方法，该方法包括：
分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级；
所述分流网元根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。
所述分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级，根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，具体为：
所述分流网元中预先存储基于签约等级的报文分流映射策略表，所述映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系；
所述分流网元根据报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级，并选择匹配的分流路径。
所述分流路径包括：分流至互联网、分流至WLAN锚点、分流至蜂窝网锚点。
所述等级标识为：802.1P优先级或IP地址。
所述等级标识为802.1P优先级时，该方法进一步包括：
所述终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与传输类别标识(TCID)的映射关系，选择相应的TCID携带在802.11e报文中发送给所述终端的接入点(AP)；
所述AP根据接收的802.11e报文中的TCID，将所述802.11e报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将所述802.1P报文发送至分流网元；
所述分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径。
所述等级标识为802.1P优先级时，该方法进一步包括：
所述终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与虚拟AP的映射关系，选择连接至相应的虚拟AP；
所述AP根据预设的虚拟AP与802.1P优先级的映射关系，将终端的报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将所述802.1P报文发送至分流网元；
所述分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径。
所述等级标识为IP地址时，该方法进一步包括：
终端向其AP发送802.11报文，报文中携带网络侧根据用户签约等级为终端分配的IP地址；
所述AP将收到的802.11报文转换成以太报文发送到AC；
所述AC根据报文的IP报文头中的源IP地址、以及报文分流映射策略表，确定终端用户的签约等级，选择匹配的分流路径。
本发明还提供了一种分流网元，包括：
报文接收模块，用于根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级；
分流模块，用于根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。
所述分流网元进一步包括：存储模块，用于存储基于签约等级的报文分流映射策略表，所述映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系；
相应的，所述报文接收模块进一步用于，根据终端的报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级。
所述分流路径包括：分流至互联网、分流至WLAN锚点、分流至蜂窝网锚点。
所述等级标识为：802.1P优先级或IP地址。
本发明所提供的一种WLAN分流方法和分流网元，基于用户签约等级进行WLAN分流，其实现简单方便，降低了分流网关上的实现复杂度和成本。另外，在此种分流机制中，运营商并没有失去对用户的控制，能根据用户签约类型，为用户提供差别服务和数据传输，实现不同的计费。
附图说明
图1为现有技术中3GPP I-WLAN架构的示意图；
图2为本发明一种WLAN分流方法的流程图；
图3为本发明一种分流网元的结构示意图；
图4为本发明中基于用户签约等级的WLAN分流的示意图；
图5为本发明实施例一中基于802.11e的分流方法的流程图；
图6为本发明实施例二中基于VAP的分流方法的流程图；
图7为本发明实施例三中基于IP地址的分流方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明所提供的一种WLAN分流方法，如图2所示，主要包括以下步骤：
步骤201，分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级。
步骤202，分流网元根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。
具体的，分流网元中可以预先存储基于签约等级的报文分流映射策略表，该映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系；
分流网元根据报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级，并选择匹配的分流路径。
在无线接入侧和网络侧，终端和网络根据用户签约等级，可以为用户提供对应等级的无线接入服务和网络传输服务。
其中，所述分流路径包括：分流至互联网、分流至WLAN锚点、分流至蜂窝网锚点。等级标识可以为：802.1P优先级或IP地址。
对应上述WLAN分流方法，本发明还提供了一种分流网元，如图3所示，包括：报文接收模块10、分流模块20和存储模块30。
其中，报文接收模块10，用于根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级。分流模块20，用于根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。存储模块30，用于存储基于签约等级的报文分流映射策略表，所述映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系。所述报文接收模块10根据终端的报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级。
需要说明的是，在3GPP I-WLAN架构中，无线接入控制器(AC，AccessControl)可以作为所述分流网元，实现分流网元的上述功能。而在某些应用中，接入点(AP，Access Point)和AC是合设的、即合设在同一网元设备中，对于这种情况，本发明所指的分流网元即是指该合设的网元设备中的AC功能模块。本发明后续的实施例中都以AP和AC分设的结构为例进行说明，对于AP和AC合设的结构，其在实现WLAN分流的操作上与AP和AC分设的结构是相同的。
另外，在实际应用中，等级标识为802.1P优先级的WLAN分流方法可以采用：基于802.11e的分流、或者基于虚拟AP(VAP，Virtual Access Point)的分流。
基于802.11e的分流，具体为：
终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与传输类别标识(TCID，Traffic Category Identifier)的映射关系，选择相应的TCID携带在802.11e报文中发送给终端的AP；
AP根据接收的802.11e报文中的TCID，将所述802.11e报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将所述802.1P报文发送至分流网元；
分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输终端的报文。
基于VAP的分流，具体为：
终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与VAP的映射关系，选择连接至相应的虚拟AP；
AP根据预设的VAP与802.1P优先级的映射关系，将终端的报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将802.1P报文发送至分流网元；
分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输终端的报文。
等级标识为IP地址的WLAN分流方法具体为：
终端向其AP发送802.11报文，报文中携带网络侧根据用户签约等级为终端分配的IP地址；
AP将收到的802.11报文转换成以太报文发送到AC；
AC根据报文的IP报文头中的源IP地址、以及报文分流映射策略表，确定终端用户的签约等级，选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输终端的报文。
下面结合图4所示的WLAN分流示意图，对基于802.11e的分流方法的实施例进行详细说明。
在基于802.11e的分流方法中，需要终端和AP支持802.11e协议；且基于82.11e的分流方法，需要在无线侧、终端和网络侧配合通过802.11e机制，可以为不同用户提供不同等级的QoS服务。
在基于802.11e的分流方法中，终端根据用户的签约套餐，在发送报文的802.11e帧头中设置匹配签约等级的等级标识；AP将收到的802.11e帧头中的等级标识转换为802.1P报文中的优先级标识；AC收到802.1P报文后，根据802.1P帧头中的优先级标识，选择对应的分流路径。如图5所示，基于802.11e的分流流程主要包括以下步骤：
步骤501，AC从策略服务器获取基于用户签约等级的报文分流映射策略表。该报文分流映射策略表中，包含802.1P优先级、签约等级与分流路径的映射关系。
步骤502，UE第一次开机或者UE的用户签约套餐更新时，用户需要在终端的登录管理软件上登记自己的用户签约等级，用于连接至WLAN网络。
步骤503，UE从策略服务器下载用户签约套餐与802.11e传输类别标识(TCID，Traffic Category Identifier)的映射表策略。映射表策略可以通过管理软件从策略服务器下载。
步骤504，终端根据用户签约等级和802.11e TCID的映射表，选择合适的TCID和802.11e接入种类队列，发送802.11e报文到AP。
步骤505，AP通过无线侧收到来自于终端的802.11e报文后，根据收到802.11e报文中的TCID，将802.11e MAC报文转换成对应优先级的802.1P报文，然后转发至AC。
步骤506，AC收到802.1P报文后，根据802.1P对应的用户签约等级，选择合适的分流路径发送该报文。该分流路径可以是：转发报文至蜂窝网锚点设备，或转发报文至无线局域网本地移动锚点(W-LMA，WLAN Local MobilityAnchor)以提供移动性管理，或直接转发报文至Internet。
本实施例中，802.11e TCID的传输流类别说明如下：
802.11e帧头中，TCID占据有3个比特，共有8个传输种类，如下表1所示：
表1
本实施例中，终端发送802.11e报文至AP前，会根据用户的签约等级，为802.11e中的TCID选择对应的值。AP收到802.11e报文后，将802.11e报文转换成802.1P报文，其中802.1P帧头中存在3比特的PRI(用户优先权，UserPriority)选项，此3比特的值来自于802.11e帧头中的TCID。
由此可以看出，在本发明的实施例中，终端需要具备以下功能：
安装登录管理软件；下载用户签约套餐与802.11e TCID的映射表策略；支持802.11e，在发送报文时，根据用户签约套餐选择匹配的802.11e TCID。
AP需要具备以下功能：
支持802.11e；AP将802.11e MAC报文一对一映射至802.1P报文。
AC需要具备以下功能：
从策略服务器获取分流策略表；根据802.1P优先级和分流策略表进行分流。
本实施例基于用户套餐选择分流策略，进行报文转发；在终端和AC上配置不同的映射表，完成根据用户套餐到流向的映射；基于用户套餐选择流向，能够极大地降低AC复杂度和成本；基于802.11e的分流方案，可以在无线侧实现不同用户等级的QoS保障。
下面再结合图4所示的WLAN分流示意图，对基于VAP的分流方法的实施例进行详细说明。
基于VAP的分流方法，需要AP支持VAP的设置。AP根据用户的签约套餐等级，设置为相应的几种VAP。用户根据自己的签约等级，选择对应的VAP接入。
AP上配置多个VAP，不同的VAP服务于不同签约等级的用户，例如：通过提供有区别的用户数接入、带宽限制、安全机制等接入服务，为用户提供不同等级QoS的保障。
通过不同VAP收到的报文，将被AP映射为不同802.1P优先级的报文；AC收到802.1P报文后，根据802.1P帧头中的优先级标识，选择对应的分流路径。
此方法中需要在AP上配置若干个VAP，每个VAP服务于不同签约等级的用户，此配置过程可以通过AC的控制管理来实现。基于VAP的分流流程如图6所示，主要包括以下步骤：
步骤601，AC从策略服务器获取基于用户签约等级的报文分流映射策略表。该报文分流映射策略表中，包含802.1P优先级、签约等级与分流路径的映射关系。
步骤602，UE第一次开机或者UE的用户签约套餐更新时，用户需要在终端的登录管理软件上登记自己的用户签约等级。
步骤603，UE根据用户签约等级，选择连接至相应的VAP。
步骤604，AP根据VAP和802.1P优先级的映射表，将收到的报文转换对应优先级的802.1P报文，并转发至AC。
步骤605，AC收到802.1P报文后，根据802.1P对应的用户签约等级，选择合适的分流路径发送该报文。该分流路径可以是：转发报文至蜂窝网锚点设备，或转发报文至W-LMA以提供移动性管理，或直接转发报文至Internet。
由此可以看出，本发明的实施例中，终端需要具备以下功能：
安装登录管理软件；根据用户签约套餐选择匹配的VAP连接。
AP需要具备以下功能：
支持VAP；将VAP报文一对一映射到802.1P报文。
AC需要具备以下功能：
从策略服务器获取分流策略表；根据802.1P优先级和分流策略表进行分流。
本实施例基于用户套餐选择分流策略，进行报文转发；在终端和AC上配置不同的映射表，完成根据用户套餐到流向的映射；基于用户套餐选择流向，能够极大地降低AC复杂度和成本；基于VAP的分流方案，VAP为不同的用户签约等级提供不同类别的安全接入保障、带宽分配等区分服务。
下面再结合图4所示的WLAN分流示意图，对基于IP地址的分流方法的实施例进行详细说明。如图7所示，主要包括以下步骤：
步骤701，AC从策略服务器获取基于用户签约等级的报文分流映射策略表。该报文分流映射策略表中，包含IP地址、签约等级与分流路径的映射关系。
步骤702，UE第一次开机或者UE的用户签约套餐更新时，用户需要在终端的登录管理软件上登记自己的用户签约等级。网络侧会根据用户签约等级为终端分配相应号段内的IP地址。
步骤703，UE向AP发送802.11报文，报文中携带网络侧为终端分配的IP地址。
步骤704，AP将收到的802.11报文转换成以太报文发送到AC。
步骤705，AC收到以太报文后，根据报文的IP报文头中的源IP地址、以及报文分流映射策略表，确定终端用户的签约等级(根据源IP地址所属的号段范围确定用户的签约等级)，并选择匹配的分流路径发送该报文。该分流路径可以是：转发报文至蜂窝网锚点设备，或转发报文至W-LMA以提供移动性管理，或直接转发报文至Internet。
还需要说明的是，本发明实施例中的802.1P报文所实现的操作和功能，也都可以采用802.1Q报文替代实现，其操作流程相同，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种无线局域网(WLAN)分流方法，其特征在于，该方法包括：
分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级；
所述分流网元根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。
2.根据权利要求1所述WLAN分流方法，其特征在于，所述分流网元根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级，根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，具体为：
所述分流网元中预先存储基于签约等级的报文分流映射策略表，所述映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系；
所述分流网元根据报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级，并选择匹配的分流路径。
3.根据权利要求1或2所述WLAN分流方法，其特征在于，所述分流路径包括：分流至互联网、分流至WLAN锚点、分流至蜂窝网锚点。
4.根据权利要求1或2所述WLAN分流方法，其特征在于，所述等级标识为：802.1P优先级或IP地址。
5.根据权利要求4所述WLAN分流方法，其特征在于，所述等级标识为802.1P优先级时，该方法进一步包括：
所述终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与传输类别标识(TCID)的映射关系，选择相应的TCID携带在802.11e报文中发送给所述终端的接入点(AP)；
所述AP根据接收的802.11e报文中的TCID，将所述802.11e报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将所述802.1P报文发送至分流网元；
所述分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径。
6.根据权利要求4所述WLAN分流方法，其特征在于，所述等级标识为802.1P优先级时，该方法进一步包括：
所述终端根据用户签约等级、以及预设的签约等级与虚拟AP的映射关系，选择连接至相应的虚拟AP；
所述AP根据预设的虚拟AP与802.1P优先级的映射关系，将终端的报文转换为对应优先级的802.1P报文，并将所述802.1P报文发送至分流网元；
所述分流网元根据所述802.1P报文对应的签约等级，选择匹配的分流路径。
7.根据权利要求4所述WLAN分流方法，其特征在于，所述等级标识为IP地址时，该方法进一步包括：
终端向其AP发送802.11报文，报文中携带网络侧根据用户签约等级为终端分配的IP地址；
所述AP将收到的802.11报文转换成以太报文发送到AC；
所述AC根据报文的IP报文头中的源IP地址、以及报文分流映射策略表，确定终端用户的签约等级，选择匹配的分流路径。
8.一种分流网元，其特征在于，包括：
报文接收模块，用于根据来自终端的报文中的等级标识，确定终端用户的签约等级；
分流模块，用于根据终端用户的签约等级选择匹配的分流路径，并按所选的分流路径传输所述报文。
9.根据权利要求8所述分流网元，其特征在于，所述分流网元进一步包括：存储模块，用于存储基于签约等级的报文分流映射策略表，所述映射策略表中包含等级标识、签约等级与分流路径的映射关系；
相应的，所述报文接收模块进一步用于，根据终端的报文中的等级标识，以及所述映射策略表，确定终端用户的签约等级。
10.根据权利要求8或9所述分流网元，其特征在于，所述分流路径包括：分流至互联网、分流至WLAN锚点、分流至蜂窝网锚点。
11.根据权利要求8或9所述分流网元，其特征在于，所述等级标识为：802.1P优先级或IP地址。
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