一种GTPU用户面数据转发的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法和装置，用于实现在基站和核心网之间快速转发用户面数据。基站和核心网通过网关建立链接，网关的内核态上设置转发装置，接收待转发数据包；若确定待转发数据包为GTPU数据包：从GTPU承载映射表中确定出：与目的IP地址和目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；目的IP地址更新为待更新目的IP地址、目的TEID更新为待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包并发送出去；进而减少用户面数据在用户态和内核态之间的拷贝开销，实现在基站和核心网之间快速转发用户面数据。

【技术实现步骤摘要】
一种GTPU用户面数据转发的方法和装置
本专利技术实施例涉及通信领域，尤其涉及一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法和装置。
技术介绍
时分长期演进(TimeDivisionLongTermEvolution，简称TD-LTE)系统中，演进分组核心网(EvolvedPacketCore，简称EPC)通过和多个演进型基站(EvolvedNodeB，简称eNB)建立隧道进行用户面数据传输。为了减轻核心网的负担，在核心网和eNB之间引入了TD-LTE网关，通过TD-LTE网关管理多个eNB，主要负责核心网和eNB之间的信令和数据的汇聚和转发。当在eNB和核心网之间进行用户业务时，将用户面数据通过用户面通用分组无线业务隧道协议(GeneralPacketRadioServiceTunnellingProtocolfortheUserplane，简称GTPU)数据包的形式进行传输；例如语音业务，为了保证语音质量，通过GTPU数据包传输语音数据。基于Linux操作系统的TD-LTE网关包括内核态和用户态；现有技术中的TD-LTE网关在用户态采用SOCKET方式收发包含用户面数据的GTPU数据包，一般接收和发送GTPU数据包都在内核态进行，用户态处理GTPU数据包。以eNB通过TD-LTE网关向核心网发送GTPU数据包为例：TD-LTE网关的操作系统的内核态接收到eNB发送的GTPU数据包，TD-LTE网关的操作系统的内核态将该GTPU数据包拷贝至用户态进行封装处理，并将用户态处理后的GTPU数据包拷贝至内核态，由内核态将处理后的GTPU数据包发送至核心网。这种收发GTPU数据包的方式会给内核态和用户态带来大量的用户面数据拷贝开销，造成用户面数据汇聚和转发的时延。现有技术中，采用用户态和内核态共享缓存方式减少数据拷贝开销，但实现过于复杂，开发维护难度大。因此，亟需一种GTPU用户面数据转发的方法以减少用户面数据在用户态和内核态之间的拷贝开销，从而实现在基站和核心网之间快速汇聚和转发用户面数据。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法和装置，用于减少用户面数据在用户态和内核态之间的拷贝开销，实现在基站和核心网之间快速汇聚和转发用户面数据。本专利技术实施例提供一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法，适用于包括基站、网关、核心网的时分长期演进TD-LTE系统，基站和核心网通过网关建立链接，网关的内核态上设置转发装置，该方法包括：转发装置接收第一端发送的待转发数据包；待转发数据包中包括位于网关上的目的IP地址和目的隧道端点标识TEID；转发装置在确定待转发数据包为待转发GTPU数据包的情况下：转发装置从GTPU承载映射表中确定出：与目的IP地址和目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；其中，若第一端为基站，则第二端为核心网；若第一端为核心网，则第二端为基站；转发装置将待转发数据包中的目的IP地址更新为待更新目的IP地址，将待转发数据包中的目的TEID更新为待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包；转发装置向第二端发送更新后待转发数据包。本专利技术实施例提供一种用于用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发装置，适用于包括基站、网关、核心网的时分长期演进TD-LTE系统，基站和核心网通过网关建立链接，网关的内核态上设置转发装置，转发装置包括：接收单元，用于接收第一端发送的待转发数据包；待转发数据包中包括位于网关上的目的IP地址和目的隧道端点标识TEID；处理单元，用于在确定待转发数据包为待转发GTPU数据包的情况下：从GTPU承载映射表中确定出：与目的IP地址和目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；其中，若第一端为基站，则第二端为核心网；若第一端为核心网，则第二端为基站；将待转发数据包中的目的IP地址更新为待更新目的IP地址，将待转发数据包中的目的TEID更新为待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包；发送单元，用于转发装置向第二端发送更新后待转发数据包。本专利技术实施例中，基站和核心网通过网关建立链接，在网关的内核态上设置转发装置，由于TD-LTE系统中，基站和核心网之间的用户面数据通过GTPU数据包进行发送，转发装置接收第一端发送的待转发数据包；待转发数据包中包括位于网关上的目的IP地址和目的隧道端点标识TEID；转发装置在确定待转发数据包为待转发GTPU数据包的情况下：转发装置从GTPU承载映射表中确定出：与目的IP地址和目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；转发装置将待转发数据包中的目的IP地址更新为待更新目的IP地址，将待转发数据包中的目的TEID更新为待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包；转发装置向第二端发送更新后待转发数据包；如此，一方面，网关的内核态上的转发装置接收到待转发数据包，直接在转发装置对待转发数据包进行更新，节省了将网关的内核态接收到的待转发数据拷贝至用户态进行更新的拷贝开销；另一方面，在网关的内核态的转发装置中得到更新后待转发数据包，直接在内核态进行发送，节省了从用户态将更新后待转发数据包拷贝至内核态进行发送的拷贝开销；从而实现了在基站和核心网之间的快速汇聚和转发用户面数据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。图1为本专利技术实施例提供的一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发系统架构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种GTPU用户面数据转发的方法流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的网关的Linux内核Netfilter框架钩子函数管理点示意图；图4为本专利技术实施例提供的基站和核心网通过网关建立RAB链接的示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种GTPU用户面数据转发的方法流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种用于GTPU用户面数据转发装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示例性示出了本专利技术实施例适用的一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发系统架构示意图，GTPU用户面数据转发系统包括核心网、网关和基站，核心网通过网关管理多个基站，核心网和多个基站之间可进行用户面数据传输，如图1所示，该系统架构100包括核心网101、网关102、基站103、基站104、基站105，转发装置106，核心网101和基站103通过网关102建立链接，转发装置106设置在网关102的内核态上，可选地，网关102通过S1接口功能与核心网101和基站103连接。可选地，核心网101、网关102和基站103之间建立安全隧道，用于转发用户面数据。可选地，核心网101为演进分组核心网EPC，网关102为基于NanoCell、FemtoCell、SmallCell架构的TD-LTE网关设备，基站为NanoCell、FemtoCell、SmallCell等布署的微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法，其特征在于，适用于包括基站、网关、核心网的时分长期演进TD‑LTE系统，所述基站和所述核心网通过所述网关建立链接，所述网关的内核态上设置转发装置，所述方法包括：所述转发装置接收第一端发送的待转发数据包；所述待转发数据包中包括位于所述网关上的目的IP地址和目的隧道端点标识TEID；所述转发装置在确定所述待转发数据包为待转发GTPU数据包的情况下：所述转发装置从GTPU承载映射表中确定出：与所述目的IP地址和所述目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；其中，若所述第一端为所述基站，则所述第二端为所述核心网；若所述第一端为所述核心网，则所述第二端为所述基站；所述转发装置将所述待转发数据包中的目的IP地址更新为所述待更新目的IP地址，将所述待转发数据包中的目的TEID更新为所述待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包；所述转发装置向所述第二端发送所述更新后待转发数据包。

【技术特征摘要】
1.一种用户面通用分组无线业务隧道协议GTPU用户面数据转发的方法，其特征在于，适用于包括基站、网关、核心网的时分长期演进TD-LTE系统，所述基站和所述核心网通过所述网关建立链接，所述网关的内核态上设置转发装置，所述方法包括：所述转发装置接收第一端发送的待转发数据包；所述待转发数据包中包括位于所述网关上的目的IP地址和目的隧道端点标识TEID；所述转发装置在确定所述待转发数据包为待转发GTPU数据包的情况下：所述转发装置从GTPU承载映射表中确定出：与所述目的IP地址和所述目的TEID对应的、位于第二端上的待更新目的IP地址和待更新目的TEID；其中，若所述第一端为所述基站，则所述第二端为所述核心网；若所述第一端为所述核心网，则所述第二端为所述基站；所述转发装置将所述待转发数据包中的目的IP地址更新为所述待更新目的IP地址，将所述待转发数据包中的目的TEID更新为所述待更新目的TEID，得到更新后待转发数据包；所述转发装置向所述第二端发送所述更新后待转发数据包。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发装置向所述第二端发送所述更新后待转发数据包，包括：所述转发装置从GTPU承载映射表中确定出：与所述目的IP地址对应的、且位于所述网关上的待更新源IP地址；所述转发装置通过所述网关上的所述待更新源IP地址所标识的IP地址向所述第二端发送所述更新后待转发数据包。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发装置接收待转发数据包之前，还包括：所述转发装置获取用于使所述基站和所述核心网通过所述网关建立链接的无线接入承载RAB消息；所述转发装置根据所述RAB消息确定出：与所述网关第一IP地址和第一TEID连接的所述核心网的第二IP地址和第二TEID；与所述网关的第三IP地址和第三TEID连接的所述基站的第四IP地址和第四TEID；所述转发装置将所述第一IP地址和第一TEID、所述第二IP地址和所述第二TEID、所述第三IP地址和所述第三TEID、所述第四IP地址和所述第四TEID设置为所述GTPU承载映射表中的对应关系。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转发装置将所述第一IP地址和第一TEID、所述第二IP地址和所述第二TEID、所述第三IP地址和所述第三TEID、所述第四IP地址和所述第四TEID设置为所述GTPU承载映射表中的对应关系，包括：所述转发装置将所述第一IP地址和第一TEID作为第一哈希关键字，将所述第三IP地址和所述第三TEID，以及所述第四IP地址和所述第四TEID设置为：所述GTPU承载映射表中的所述第一哈希关键字对应的哈希值；所述转发装置将所述第三IP地址和第三TEID作为第二哈希关键字，将所述第一IP地址和所述第一TEID，以及所述第二IP地址和所述第二TEID设置为：所述GTPU承载映射表中的所述第二哈希关键字对应的哈希值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转发装置在确定所述待转发数据包为待转发GTPU数据包，包括：所述转发装置确定所述待转发数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伦辉，张海泉，
申请(专利权)人：京信通信技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44