CN102420745A - 一种3g通信的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3G通信的方法和系统，包括如下步骤：A、第一网关的第一3G接口和第二3G接口分别通过拨号获取到公网的IP地址，第一网关配置第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点接口两个虚拟点对点接口；B、第一网关将两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，第一虚拟点对点接口与第一3G接口关联，第二虚拟点对点接口与第二3G接口关联；C、第一网关的第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点分别向第二网关发起建立第二层隧道协议L2TP隧道，并各自建立会话。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种3G通信的方法和系统。
背景技术
在通信领域，随着网络通信业务越来越多样化，人们对带宽的要求越来越高，传统的物理链路的带宽及通信方式越来越无法满足人们的需求。基于此，第三代移动通信技术应运而生成为必然。3G是3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications)、时分复用多址(TDMA，Time Division Multiple Access)等数字手机(2G)，第三代手机是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括、视频电话会议、电子商务、高速数据上载等多种信息服务。这种服务要求无线网络能够支持不同的数据传输速率，即室内、室外和移动的环境中分别至少2M/s、384k/s以及144k/s的传输速度。目前的标准有宽带码分复用多址(WCDMA，WidebandCode Division Multiple Access)、CDMA2000(Code Division Multiple Access2000)、时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)。
据统计，自2009年至今，全球无线运营商在基础设施上面的支出在持续增长，重点放在3G技术上面，以延长其投资的寿命。国内也在不断的完成大部分3G网络扩建工作。3G网络从带宽以及数据业务承载上比2G有明显的优势，但在实际使用环境中，由于信号或网络状况不佳，网络带宽达不到理论的空中传输速率，因此用户对视频与网络浏览等高带宽移动数据服务的要求仍然不能得到很好的满足。再加上3G网络的不稳定性，给用户的使用带来了很大的不便。
发明内容
本发明提供了一种3G通信的方法和系统，能够增大3G带宽。
本发明实施例提供了一种3G通信的方法，包括如下步骤：
A、第一网关的第一3G接口和第二3G接口分别通过拨号获取到公网的IP地址，第一网关配置第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点接口两个虚拟点对点接口；
B、第一网关将两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，第一虚拟点对点接口与第一3G接口关联，第二虚拟点对点接口与第二3G接口关联；
C、第一网关的第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点分别向第二网关发起建立第二层隧道协议L2TP隧道，并各自建立会话。
较佳地，步骤C之后包括：
D、第一网关配置策略路由，确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口，并指定属于第一虚拟点对点接口的报文从第一3G接口发送，属于第二虚拟点对点接口的报文从第二3G接口发送。
较佳地，所述第一网关确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口的依据是负载均衡算法。
较佳地，所述第一网关确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口之前，进一步包括：
第一网关判断所要发送的报文长度是否大于预先设定的阈值，若是，则第一网关的多链路接口对所述大数据报文进行分片，在多链路上发送分片后的报文。
较佳地，所述第一网关作为L2TP客户端，所述第二网关作为L2TP网络服务器。
较佳地，步骤C进一步包括：多链路组获取到第二网关分配的IP地址。
较佳地，步骤B进一步包括：在多链路接口上配置多链路组的IP地址。
较佳地，步骤D所述第一网关配置策略路由包括：
第一网关上配置访问控制列表ACL，匹配用户数据协议UDP的端口号；
第一网关配置第一路由映射和第二路由映射，指定路由映射匹配所述ACL，设置第一路由映射的报文发送接口为第一3G端口，设置第二路由映射的报文发送接口为第二3G端口，第一虚拟点对点接口上应用第一路由映射，第二虚拟点对点接口上应用第二路由映射；
第一网关配置静态路由，将目的IP地址对应第二网关连接的设备的报文通过所述多链路组发送。
本发明实施例还提出一种3G通信系统，该系统包括第一网关和第二网关，
所述第一网关包含第一3G接口和第二3G接口，所述第一3G接口和第二3G接口分别通过拨号获取到公网的IP地址，第一网关配置第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点接口两个虚拟点对点接口；第一网关将两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，第一虚拟点对点接口与第一3G接口关联，第二虚拟点对点接口与第二3G接口关联；
第一网关的第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点分别向第二网关发起建立第二层隧道协议L2TP隧道，并各自建立会话。
较佳地，属于第一虚拟点对点接口的报文从第一3G接口发送，属于第二虚拟点对点接口的报文从第二3G接口发送。
从以上技术方案可以看出，两个3G接口分别关联虚拟点对点接口，将这两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，通过这两个虚拟点对点接口建立L2TP隧道建立会话，从而实现3G技术与多链路点对点结合，达到增大上载带宽的效果，尤其使用在视频文件传输以及IP语音业务中更能体现出其优势。
附图说明
图1为本发明方案典型应用的网络环境示意图；
图2为本发明实施例的一个典型系统架构示意图；
图3为本发明实施例提供的通信部署过程示意图；
图4为本发明实施例提供的策略路由配置一种具体过程示意图；
图5为本发明实施例的报文发送流程示意图；
图6为本发明实施例的报文的头部封装过程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种可以有效增大3G网络带宽的通信方法，其基本思想是在3G通信中引入点对点多链路(PPP Multilink)技术。3G技术与多链路PPP结合使用，能够实现增大上载带宽的效果，尤其使用在视频文件传输以及IP语音业务中更能体现出其优势。
点对点多链路(PPP Multilink)协议是点对点协议(PPP)的扩展，它具有绑定两条或者多条同步并行连接的能力，所产生的虚拟连接拥有的带宽等于各条独立连接的带宽的总和，也就是将多个PPP链路捆绑起来，形成一条更大带宽的PPP链路，即PPP Multilink。随着网路带宽的不断增大，用户对多链路PPP的青睐不比往日，目前多链路PPP多用在同步数字体系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)网点中用于光网络接入，而普通用户很少采用多链路PPP的应用环境。多链路PPP的好处不仅仅在于增大网络带宽，还有达到按需控制带宽，降低传输延迟，实现链路冗余的效果。
本发明方案要求网络设备支持至少两张3G卡，网络环境支持第二层隧道协议(L2TP，Layer 2 Tunneling Protocol)隧道连接。本发明方案典型应用的网络环境如图1所示。网关A 101具有两个3G接口，网关A101通过基站102接入IP核心网103，网关B 105通过基站104接入IP核心网103。网关A和网关B之间建立L2TP隧道。网关A可以连接多种网络设备，包括但不限于IP电话机、视频采集设备、视频接收终端、个人电脑等；网关B可以连接多种网络设备，包括但不限于IP电话机、视频采集设备、视频接收终端、FTP服务器等。
本发明实施例中，网关A 101使用两张3G卡，拨号后与基站102建连并获取到公网IP地址，同时两张3G卡充当L2TP隧道中的L2TP客户端(LAC，L2TP Access Concentrator)的角色。保证L2TP网络服务器(LNS，L2TP Network Server)设备(即图1中的网关B)已持有公网IP地址。
两个LAC客户端持有公网地址后，LAC客户端将开始发起与LNS之间的L2TP隧道连接。即图1中电信3G接口1和电信3G接口2分别与网关B建立起L2TP会话。
两个会话分别建立完成后，网关A和网关B开始进行PPP协商，其中一条链路(例如：电信3G接口1所在的链路)协商完成后，加入到多链路(multilink)组后，另一条链路开始协商，协商成功后也加入到multilink组中。这样就完成了2个LAC客户端与LNS之间的隧道连接。多链路的multilink组对应的multilink接口主要负责数据报文的分片和重组。
以上步骤完成后，网关A 101连接的客户端和网管B 104连接的客户端或服务器可以完成视频、语音、IP电话、数据等多种业务通信。所述客户端可以是IP电话机、视频采集设备、视频接收终端、PC等。所述服务器可以是FTP服务器或其他业务服务器。
较佳地，网关A 101将所要发送的报文长度与预先设定的阈值比较，如果大于，则判定所要发送的报文为大数据报文，multilink接口能够对大数据报文进行分片，然后在多链路上发送，这样可以提高链路利用率以及发送效率。所述分片是利用PPP multilink的功能，PPP multilink相关的功能实现方式可遵照现有标准。对于视频数据则对报文顺序以及接收时间要求较高，使用多链路的按序接收功能，可以保证视频画面的完整性和流动性。也能够采用多链路的链路分段交错(LFI Link Fragmentation Interleave)功能，使非低延迟排队(LLQ，Low Latency Queuing)大字节报文在发送前被分片，逐一发送。而此时如果有长度较小且实时性要求高的语音报文到达，则可以相对较快的得到发送，从而保证了语音等实时业务的时延与抖动。
由于3G网络的不稳定性，若使用单条3G线路，一旦因网络信号突然变差或网络拥塞导致链路断开，3G线路上数据通信定会受到严重影响，使用多链路PPP将至少双条3G线路绑定，当其中一条线路出现问题后，其余3G线路能够作为冗余备份继续完成数据的通信。
以下通过图2所述系统架构对本发明方案进行详细阐述。
图2中，网关A必须支持PPP客户端+LAC模式，网关A能够自动发起L2TP隧道建立。网关B作为LNS端。通信部署过程如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：网关A的3G接口C1与3G接口C2分别通过拨号获取到公网的IP地址，并且能够与网关B的公网接口通信。其中，3G接口C1的公网IP地址为110.1.1.1，C2的公网IP地址为110.1.2.1。
步骤302：网关A配置两个虚拟PPP接口(virtual-ppp1和virtual-ppp2)，用于模拟PPP接口拨号。
步骤303：网关A将两个虚拟PPP接口绑定到同一个多链路(multilink)组中，并且第一虚拟PPP接口virtual-ppp1与3G接口C1关联，第二虚拟PPP接口virtual-ppp2与3G接口C2关联。
步骤304：网关A的第一虚拟PPP接口virtual-ppp1和第二虚拟PPP接口virtual-ppp2接口分别发起PPP拨号并向目的地址为120.1.1.1的设备(即网关B)发起L2TP隧道建立，并各自建立会话。
该步骤进一步包括：multilink组获取到LNS分配的IP地址172.1.1.100，multilink组成员为virtual-ppp1和virtual-ppp2。通过PPP地址协商为multilink接口分配IP地址。在其他实施例中，也可以在步骤303建立多链路组时，直接在multilink接口上配置多链路组的IP地址(172.1.1.100)，而不通过LNS来分配。
通过以上流程，网关A就能够通过L2TP隧道与网关B进行通信了，具体通信方式如下：
网关A配置策略路由，根据负载均衡算法来确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口，并指定virtual-ppp1接口的数据从C1接口发送，virtual-ppp2的数据从C2接口发送。否则，从virtual-ppp1和virtual-ppp2发送的报文可能会被路由到同一个3G接口发送，达不到3G接口上负载分担发送的效果。
图4给出了策略路由配置一种具体示例，包括如下步骤：
步骤401：网关A上配置访问控制列表(ACL，Access Control List)，匹配用户数据协议(UDP，User Datagram Protocol)的端口号为1701。(注：该实施例中的L2TP报文端口号为1701)。ACL配置可以指定进行匹配的内容，这里ACL配置为匹配端口号的方式。
步骤402：网关A配置路由映射(route-map)vp1和vp2，指定路由映射匹配所述ACL。设置vp1的报文发送接口为C1，设置vp2的报文发送接口为C2。Virtual-ppp1上应用路由映射vp1，virtual-ppp2上应用路由映射vp2。路由映射可以利用ACL的匹配功能进行报文的匹配和识别，这里指通过配置将路由映射与步骤401中配置的ACL进行关联。
步骤403：网关A配置静态路由，让目的IP地址为192.168.0.0/16地址段(即第二网关连接的设备的IP地址)的报文通过multilink组发送。Multilink组发送时会按照负载均衡模式，将报文分担到其成员接口(两个虚拟PPP接口)上，而虚拟PPP接口又绑定了各自的3G接口，所以业务报文最终被分担到两个3G接口上进行发送。
图4所示流程仅为举例，并未用于限制本发明。在其他实施例中也可以采用其他具体实现方式来配置策略路由。
报文发送流程和报文的头部封装过程分别如图5和图6所示。
假定网关A内网用户向目的IP地址为192.168.1.10发送报文P1。网关A收到报文P1，被路由到multilink接口进行发送，multilink接口对其封装PPP以及multilink链路头部信息，得到报文P2。Multilink组根据负载均衡算法，将报文分配到其中一个成员接口进行发送。假定这里P2报文被分配到virtual-ppp1接口发送。Virtual-ppp1接口对P2报文封装L2TP头部以及IP头部后进行再次路由发送。得到报文P3。
由于策略路由指定了virtual-ppp1接口的数据从C1接口发送出去，所以P3最终从C1接口进行发送，C1接口对P3报文进行PPP链路头部封装，报文从C1接口发送出去。最终发送出去的报文为P4。
本发明技术方案可以达到如下有益效果：
第一，能够增大上行链路带宽，多条PPP链路绑定起来，增大原有的PPP链路的带宽，与动态拨号结合起来，在原来单条3G链路的基础上再添加一条链路，而不改变原来的网络环境，多链路PPP可以达到增大上行链路带宽的目的。
第二，能够利用分片降低延迟，当报文在多链路PPP上传输时，对大字节报文被分片后，通常多个分片报文是能够在多条链路上同时传输的。这样就可以降低大字节报文的传输时延。
第三，多链路PPP协议能够实现多条链路的冗余，也就是说一条物理链路出现异常导致链路down，另外一条链路能够承担更多的工作，而不会影响数据的通信。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种3G通信的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、第一网关的第一3G接口和第二3G接口分别通过拨号获取到公网的IP地址，第一网关配置第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点接口两个虚拟点对点接口；
B、第一网关将两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，第一虚拟点对点接口与第一3G接口关联，第二虚拟点对点接口与第二3G接口关联；
C、第一网关的第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点分别向第二网关发起建立第二层隧道协议L2TP隧道，并各自建立会话。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C之后包括：
D、第一网关配置策略路由，确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口，并指定属于第一虚拟点对点接口的报文从第一3G接口发送，属于第二虚拟点对点接口的报文从第二3G接口发送。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一网关确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口的依据是负载均衡算法。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一网关确定所要发送的报文是属于哪个虚拟点对点接口之前，进一步包括：
第一网关判断所要发送的报文长度是否大于预先设定的阈值，若是，则第一网关的多链路接口对所述大数据报文进行分片，在多链路上发送分片后的报文。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网关作为L2TP客户端，所述第二网关作为L2TP网络服务器。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤C进一步包括：多链路组获取到第二网关分配的IP地址。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：在多链路接口上配置多链路组的IP地址。
8.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，步骤D所述第一网关配置策略路由包括：
第一网关上配置访问控制列表ACL，匹配用户数据协议UDP的端口号；
第一网关配置第一路由映射和第二路由映射，指定路由映射匹配所述ACL，设置第一路由映射的报文发送接口为第一3G端口，设置第二路由映射的报文发送接口为第二3G端口，第一虚拟点对点接口上应用第一路由映射，第二虚拟点对点接口上应用第二路由映射；
第一网关配置静态路由，将目的IP地址对应第二网关连接的设备的报文通过所述多链路组发送。
9.一种3G通信系统，其特征在于，该系统包括第一网关和第二网关，
所述第一网关包含第一3G接口和第二3G接口，所述第一3G接口和第二3G接口分别通过拨号获取到公网的IP地址，第一网关配置第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点接口两个虚拟点对点接口；第一网关将两个虚拟点对点接口绑定到同一个多链路组中，第一虚拟点对点接口与第一3G接口关联，第二虚拟点对点接口与第二3G接口关联；
第一网关的第一虚拟点对点接口和第二虚拟点对点分别向第二网关发起建立第二层隧道协议L2TP隧道，并各自建立会话。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，属于第一虚拟点对点接口的报文从第一3G接口发送，属于第二虚拟点对点接口的报文从第二3G接口发送。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120418 |