[发明专利]WCDMA系统中HomeNodeB穿越NAT的方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带码分多址系统，具体地，涉及一种宽带码分多址(以下简称为WCDMA)系统中通过在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。