[发明专利]LTE系统中的网关设备及其数据分流方法

说明书

技术领域

本发明涉及长期演进(LTE)技术领域，更具体地，涉及一种在LTE系统中的网关设备及其数据分流方法。 

背景技术

作为下一代移动通信标准的长期演进(LTE)技术的移动设备将采用带宽密集的传输方式。由于移动视频/语音和三网融合服务的高需求，对带宽的需求总是不够的。根据调查，一个智能手机的流量使用需求比现在的GSM手机高出25-30倍。由于通信量需求的增加，移动网络和网关设备都将面临数据拥塞，客户很难得到满意的服务质量(QoS)。 

在现有的LTE组网模式中，演进通用地面无线接入网(E-UTRAN)与移动性管理实体/服务网关(MME/S-GW)建立用户面数据隧道，MME/S-GW再与分组数据网关(P-GW)建立第二条数据隧道；用户面数据先经过MME/S-GW，再经过P-GW，最后到达互联网(Internet)，如图1所示。图2示出了现有LTE组网模式下的用户层面的协议栈。在现有技术方案中，用户数据通过两条GPRS隧道协议用户面(GTP-U)隧道，第一条隧道为演进节点(eNodeB)到S-GW的隧道，第二条隧道为S-GW到P-GW的隧道，GPRS隧道协议(GTP)隧道在P-GW上终结后，由P-GW将上层应用数据通过IP消息发送到互联网。GTP-U数据报文包括两个部分：GTP-U隧道报文头和GTP传输数据单元，GTP传输数据单元中包含的是IP数据报文，即实际的用户数据信息。GTP-U数据报文的上层数据封装了IP/TCP消息。 

图3示出的是现有技术的LTE组网模式下的数据的传输流程。如图3所示，用户设备(UE)通过eNodeB与MME/S-GW交换控制面信令报文以及用户面数据报文，然后，由MME/SW通过P-GW将用户面数据报文发送到互联网。 

在以上的组网方式中，由于所有的用户数据都需要经过S-GW和P-GW，所以当数据业务量较大时，会给S-GW以及P-GW带来很大的压力，极容易 造成用户体验较差，业务不流畅，还可能导致核心网设备瘫痪造成业务中断。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种长期演进(LTE)系统中的网关设备及其数据分流方法，从而使用户面数据无需经过移动性管理实体/服务网关(MME/S-GW)而直接从根据本发明的网关设备转发到目标网络(例如，互联网)。 

为此，本发明的一方面提供了一种LTE系统中的网关设备，该网关设备位于演进节点(eNodeB)和移动性管理实体/服务网关(MME/S-GW)之间，包括：接收单元，从eNodeB接收以目标网络为目的的用户面数据报文，并从目标网络直接接收返回的用户数据消息；数据处理单元，处理从eNodeB接收的用户面数据报文和从目标网络直接返回的用户数据消息；发送单元，不经过MME/S-GW通过虚拟GTP转载(GO)接口将用户面数据报文直接转发到目标网络，并将处理后的返回的用户数据消息发送到eNodeB。 

根据本发明的一方面，数据处理单元去除接收的用户面数据报文的GTP-U隧道报文头，用新IP地址替换用户面数据报文的原有IP地址，经过网络地址转换之后由发送单元将用户面数据报文发送到目标网络。 

根据本发明的一方面，数据处理单元将从目标网络接收的返回的用户数据消息的IP地址替换为所述原有IP地址，并为返回的用户数据消息重新封装GTP-U头，发送单元将重新封装后的用户数据消息发送回到eNodeB。 

根据本发明的一方面，数据处理单元由Linux内核模块构成。 

根据本发明的一方面，数据处理单元配置有虚拟接口地址池，数据处理单元从虚拟接口地址池中分配所述新IP地址替换所述原有IP地址。 

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于LTE系统的网关设备的数据分流方法，包括：(a)从演进节点eNodeB接收以目标网络为目的地的用户面数据报文；(b)对用户面数据报文进行处理，并通过虚拟GTP转载GO接口将处理后的用户面数据报文直接转发到目标网络；(c)接收从目标网络直接返回的用户数据消息；(d)处理返回的用户数据消息，并将处理后的用户数据消息发送回到eNodeB。 

根据本发明的另一方面，在所述数据分流方法的步骤(b)中，网关设备元去除接收的用户面数据报文的GTP-U隧道报文头，用新IP地址替换用户面 数据报文的原有IP地址，经过网络地址转换之后将用户面数据报文发送到目标网络。