专利名称：一种实现ip头压缩的系统及方法
技术领域：
本发明涉及移动分组交换网络上网际协议(IP)头的压缩技术，特别涉及一种在移动分组交换网络上实现IP头压缩的系统及方法。
背景技术：
码分多址(CDMA)系统是一种采用先进的无线扩频技术的数字通信多址接入方式。CDMA系统最主要的特点在于它采用扩频通信和正交编码技术，使大量用户能够共享同一频率，具有容量大、频谱利用率高、语音质量好和手机发射功率小等优势。
目前，全世界范围内已经建立了若干个CDMA 1X系统，该系统的核心网包括电路(CS)域和分组(PS)域两部分CS域主要提供基于电路交换的语音业务，CS域的网元主要包括电路交换中心(MSC)，归属位置寄存器(HLR)、业务控制节点(SCP)和短消息中心(SMS)等；PS域提供高速的分组交换数据业务，PS域的网元主要包括分组控制单元(PCF)、分组交换节点(PDSN)。
CDMA 1X系统典型的组网结构图如图1所示。其中，当移动终端要进行分组交换数据业务时，移动终端如手机100或笔记本电脑101通过基站子系统/分组功能控制(BSS/PCF)102向PDSN103发送请求分组交换数据业务，PDSN103利用认证服务器(AAA)104对该移动终端进行鉴权，如果鉴权通过，则按照该请求给该移动终端提供相应的英特网(Internet)105接入服务，该移动终端进行分组交换数据业务；否则，鉴权不通过，结束。
随着分组交换业务的发展，在CDMA系统的分组交换网络上提供基于IP的实时性业务成为了当前的热门课题，如语音IP(VoIP)。当要在CDMA系统分组交换网络实现IP的实时性业务时，PDSN103根据移动终端发送的IP业务的请求消息将移动终端接续到IP承载网，由IP承载网中的实时业务控制中心，如VoIP分组控制中心根据该请求消息进行路由转换到提供相应IP业务的功能实体上，由该功能实体通过IP承载网、PDSN103和移动终端所属的BSS/PC F102给移动终端提供相应的IP业务。
在CDMA系统分组交换网络上实现IP实时性业务的难点在于IP的传输时延很大，而解决IP传输时延大问题的关键技术是实时协议(RTP)/用户数据报协议(UDP)/IP头域压缩技术，但是，目前的CDMA系统分组交换网络中的PDSN对IP头域压缩支持非常有限，仅仅支持RFC1144IP头压缩，对于意见修改稿(RFC)2507，即UDP/TCP/IP头压缩、RFC2508，即RTP/UDP/TCP/IP头压宿和RFC2509，即RTP/UDP/IP头压缩Over点对点协议(PPP)等协议均不支持。在这种情况下，无法使通过PDSN传输的IP实时性业务的传输时延达到最佳，用户可能难以忍受时延大的IP实时性业务。
解决PDSN传输的IP实时性业务时延大的方法为在CDMA系统的分组交换网络全网范围内升级所有的分组交换节点PDSN，升级后的全网范围PDSN均支持RFC2507，即UDP/TCP/IP头压缩、RFC2508，即RTP/UDP/TCP/IP头压缩和RFC2509，即RTP/UDP/IP头压缩Over PPP等协议。但是，这种升级方法存在着缺点生产PDSN的设备厂商对各IP头压缩协议支持不一致，压缩功能的开发具有一定的开发周期，所以不能快速的在全网范围内升级所有的PDSN，使PDSN提供所需的IP头压缩功能；全网升级PDSN会大幅度的增加网络建设和运营成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于一方面提供一种实现IP头压缩的系统，该系统在不需现有的PDSN升级和改动的情况下，实施IP头压缩技术，减少网络建设和降低运营成本；
本发明另一方面提供一种实现IP头压缩的方法，该方法基于实现IP头压缩的系统实现，可以减少通过PDSN传输的IP实时性业务的时延时间，从而使用户可以接收到时延时间短的IP实时性业务。
根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种实现IP头压缩的系统，该系统包括码分多址系统分组交换网络、网际协议(IP)承载网和实时业务控制中心，移动终端MS通过码分多址系统分组交换网络中的基站子系统/分组控制单元BSS/PCF与分组交换接点PDSN进行信息交互，其特征在于，在PDSN和实时业务控制中心之间增加一个路由器，该路由器位于IP承载网中，用于通过PDSN为MS提供具有IP头压缩的IP实时性业务。
所述的路由器支持2层L2TP隧道协议和IP头压缩协议。
所述的IP头压缩协议为意见修改稿RFC2507、或者REC2508、或者RFC2509、或者RFC3095。
所述的一个路由器和码分多址系统分组交换网络中多个PDSN相连接，与业务控制中心以及多个PDSN管辖的MS组建成虚拟专网。所述的业务控制中心是由内容提供商或业务提供商提供的。
所述路由器还用于给虚拟专网中所有MS统一动态分配IP地址。
一种实现IP头压缩的方法，在PDSN和实时业务控制中心之间设置一个支持L2TP隧道协议和IP头压缩协议的路由器，该方法包括A、PDSN收到所管辖MS发送的IP实时性业务请求后，进行与MS进行点对点PPP连接的建立，完成链路控制协议LCP协商和认证；B、PDSN建立与路由器之间的L2TP隧道后，建立与路由器之间的会话；C、路由器通过PDSN与MS完成IP头压缩的协商过程；D、PDSN将从MS接收到的具有相应IP头压缩的PPP帧转换为L2TP数据帧，通过建立的隧道发送给路由器，路由器将该L2TP数据帧转换为相应的信令发送给业务控制中心，或者将该L2TP数据帧转换为相应的媒体流发送给IP承载网。
所述的IP头压缩协议为RFC2507、或者RFC2508、或者RFC2509、或者RFC3095。
所述的一个路由器和码分多址系统分组交换网络中所有的PDSN进行消息交互。
该方法进一步包括E、路由器将从业务控制中心接收到的信令流转换为L2TP数据帧通过建立的隧道发送给PDSN；或者将从IP承载网接收到的媒体流转换为L2TP数据帧通过建立的隧道发送给PDSN；F、PDSN将接收到的L2TP数据帧转换为具有相应IP头压缩的PPP帧发送给MS。
步骤C所述的协商过程为协商压缩所需要的参数及数据，并且为MS分配动态的IP地址。
从上述方案可以看出，本发明提供的方法在PDSN和实时业务控制中心之间增加了一个支持L2TP隧道协议和IP头压缩协议的Router，该Router可以通过PDSN和MS之间建立PPP连接，从而给MS传输IP的实时性业务。由于PDSN在本发明提供的系统中只是起到转发IP的实时性业务或信令流的功能，其只需要为MS和Router之间建立L2TP隧道和会话，而由Router完成IP实时性业务的UDP/IP头域压缩技术，所以本发明提供的系统不需现有的PDSN升级和改动的情况下，实施IP头压缩技术。由于本发明只是在PDSN和实时业务控制中心之间增加了一个Router，并且该Router可以和CDMA系统分组数据网络中所有的PDSN相连接，所以和更改CDMA系统分组数据网络中每一个PDSN的设置对比，减少网络建设和降低运营成本。由于本发明提供的系统支持UDP/IP头域压缩技术，所以本发明提供的基于本发明系统的方法可以减少通过PDSN传输的IP实时性业务的时延时间，从而使用户可以接收到时延时间短的IP实时性业务。
图1为CDMA 1X系统典型的组网结构图。
图2为本发明的组网架构图。
图3为本发明在MS、PDSN103和Router202中应用L2TP隧道协议的协议栈模型图。
图4为本发明实施IP实时性业务的过程流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明的组网架构图如图2所示，在现有技术CDMA系统分组交换网络中的PDSN103和实时业务控制中心201之间增加了一个支持2层隧道协议(L2TP)隧道协议和IP头压缩协议的路由器(Router)202，Router202位于IP承载网中，完成IP实时性业务的传输。该Router202和CDMA系统分组交换网络中所有PDSN103相连接，即一个CDMA系统分组交换网络只需要提供一个Router202。
在图2中，BSS/PCF 102中的BSS包括基站(BTS)和基站控制器(BSC)，BTS完成对移动终端(MS)的无线信号收发功能，实现CDMA网络和MS之间的通信；BSC完成BSS的控制和管理，即呼叫连接的建立和拆除、移动性管理和软/硬切换等；BSS/PCF中的PCF完成R-P连接的建立、维护和管理；PDSN103，CDMA系统分组交换网络中的设备，支持L2TP隧道协议；AAA104，用于对MS进行授权、鉴权和计费；Router202，支持L2TP隧道协议和各种IP头压缩协议，能够为使用IP实时性业务的MS统一动态分配IP地址。
图2所示的CDMA网络中的各地PDSN和Router构成一个分布广域接入系统。与业务控制中心一起组建成一个提供特色业务的虚拟专网。业务控制中心可以由第3方提供，如内容提供商或业务提供商。
本发明组建的虚拟专网中的所有MS的IP地址由Router统一动态分配，MS的IP地址的分配策略可以根据特色业务的需要灵活选择，从而为业务的开展提供了保障。
L2TP隧道协议的主要作用是将点对点协议(PPP)接入由本端扩展到远端，即有PDS N103扩展到Router202，向MS提供经济的远程业务提供(ISP)接入和企业网接入，是IP虚拟专用网(VPN)中极为重要的协议。
本发明采用L2TP隧道协议将MS与PDSN103之间的PPP连接由本地PDSN103扩展到远端的支持L2TP隧道协议的Router202。PDSN103作为L2TP隧道协议的接入汇接点(LAC，L2TP Access Concentrator)，而Router202作为L2TP的网络服务器(LNS，L2TP Network Server)，在PDSN103和Router202之间运行L2TP隧道协议，在MS和Router202之间运行PPP协议。
图3为本发明在MS、PDSN103和Router202中应用L2TP隧道协议的协议栈模型图，如图所示在MS和Router202之间采用PPP进行通信，MS和Router202之间可以通过PPP连接实施各种所需的IP头压缩协议，例如RFC2507/RFC2508/RFC2509/RFC3095等协议。PDSN103为了可以透传PPP连接，只需要支持L2TP隧道协议即可，而现有的在CDMA系统分组数据业务网络的PDSN就支持L2TP隧道协议，从而不需要对现有的PDSN103进行升级和改动。
以下以VoIP业务为例，说明一下在本发明提供的系统中实施IP实时性业务的过程。
图4为本发明实施IP实时性业务的过程流程图，IP承载网可以根据MS拨号上网的用户名来识别特色业务还是普通拨号上网业务。假设MS的用户名为VoIP.shenzhen，当本地PDSN103收到用户名为VoIP.shenzhen发送来的PPP连接建立请求时，发起L2TP隧道建立过程，并执行IP头压缩(IPCP)协商过程，其具体步骤为步骤400、MS向本地PDSN103发送VoIP语音业务请求，即在MS和本地PDSN103之间启动PPP连接的建立过程，完成链路控制协议(LCP)协商过程和认证；步骤401、本地PDSN103识别到该MS的用户名为VoIP.shenzhen，发起到Router202的L2TP隧道连接建立过程，即本地PDSN103作为LAC与Router202作为LNS之间进行认证，为L2TP隧道分配隧道标识(ID)，确定L2TP隧道的承载类型和帧封装格式，以及接收窗口尺寸；步骤402、本地PDSN103建立好L2TP隧道后，启动会话建立过程，完成会话ID分配、数据信道的承载类型和帧封装类型等；步骤403、在本地PDSN103建立会话后，Router202可以通过PDSN103向MS发起IPCP，协商IPCP压缩所需要的参数及数据，为MS分配IP地址，IP地址的分配策略可以根据开展的业务需要灵活选择；步骤404、Router202建立与MS之间的PPP连接，并且根据IPCP协商结果采用所需要的IP头压缩技术；PDSN103将从MS收到PPP帧，将其封装成L2TP数据帧，经L2TP隧道发送给Router202；步骤405、Router202接收到该L2TP数据帧时，将L2TP数据帧中内容为信令流的转换为相应的信令流发送给业务控制中心，由业务控制中心确定提供该请求要求VoIP语音业务的功能实体，将L2TP数据帧中内容为媒体流的转换为相应的媒体流通过IP承载网和业务控制中心发送给所确定的功能实体。
同样的，Router202将通过IP承载网和业务控制中心从确定的功能实体收到的媒体流也可以转换为L2TP数据帧，发送给本地PDSN103，本地PDSN103将该L2TP数据帧转换为PPP帧，发送给MS接收；或者Router202从业务控制中心收到的信今流转换为L2TP数据帧，发送给本地PDSN103，本地PDSN103将该L2TP数据帧转换为PPP帧，发送给MS接收。
采用本发明提供的系统及方法，在CDMA系统分组交换业务网络不支持IP头压缩的情况下增加了Router202，从而实现了所需的IP头压缩技术。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种实现IP头压缩的系统，该系统包括码分多址系统分组交换网络、网际协议(IP)承载网和实时业务控制中心，移动终端MS通过码分多址系统分组交换网络中的基站子系统/分组控制单元BSS/PCF与分组交换接点PDSN进行信息交互，其特征在于，在PDSN和实时业务控制中心之间增加一个路由器，该路由器位于IP承载网中，用于通过PDSN为MS提供具有IP头压缩的IP实时性业务。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的路由器支持2层L2TP隧道协议和IP头压缩协议。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的IP头压缩协议为意见修改稿RFC2507、或者RFC2508、或者RFC2509、或者RFC3095。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的一个路由器和码分多址系统分组交换网络中多个PDSN相连接，与业务控制中心以及多个PDSN管辖的MS组建成虚拟专网。
5.如权利要求1或4所述的系统，所述的业务控制中心是由内容提供商或业务提供商提供的。
6.如权利要求4所述的系统，所述路由器还用于给虚拟专网中所有MS统一动态分配IP地址。
7.一种基于权利要求1所述系统的实现IP头压缩的方法，其特征在于，在PDSN和实时业务控制中心之间设置一个支持L2TP隧道协议和IP头压缩协议的路由器，该方法包括A、PDSN收到所管辖MS发送的IP实时性业务请求后，进行与MS进行点对点PPP连接的建立，完成链路控制协议LCP协商和认证；B、PDSN建立与路由器之间的L2TP隧道后，建立与路由器之间的会话；C、路由器通过PDSN与MS完成IP头压缩的协商过程；D、PDSN将从MS接收到的具有相应IP头压缩的PPP帧转换为L2TP数据帧，通过建立的隧道发送给路由器，路由器将该L2TP数据帧转换为相应的信令发送给业务控制中心，或者将该L2TP数据帧转换为相应的媒体流发送给IP承载网。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的IP头压缩协议为RFC2507、或者RFC2508、或者RFC2509、或者RFC3095。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的一个路由器和码分多址系统分组交换网络中所有的PDSN进行消息交互。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括E、路由器将从业务控制中心接收到的信令流转换为L2TP数据帧通过建立的隧道发送给PDSN；或者将从IP承载网接收到的媒体流转换为L2TP数据帧通过建立的隧道发送给PDSN；F、PDSN将接收到的L2TP数据帧转换为具有相应IP头压缩的PPP帧发送给MS。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的协商过程为协商压缩所需要的参数及数据，并且为MS分配动态的IP地址。
全文摘要
本发明公开了一种实现IP头压缩的系统及方法，该方法包括在PDSN和实时业务控制中心之间设置一个支持L2TP隧道协议和IP头压缩协议的路由器，该方法包括A.PDSN收到所管辖MS发送的IP实时性业务请求后，进行与MS进行点对点PPP连接的建立，完成LCP协商和认证；B.PDSN建立与路由器之间的L2TP隧道后，建立与路由器之间的会话；C.路由器通过PDSN与MS完成IP头压缩的协商过程；D.PDSN将从MS接收到的具有相应IP头压缩的PPP帧转换为L2TP数据帧，通过建立的隧道发送给Router，Router将该L2TP数据帧转换为相应的信令发送给业务控制中心，或者将该L2TP数据帧转换为相应的媒体流发送给IP承载网。
文档编号H04L29/06GK1735070SQ20041005842
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者彭雪云, 赵建国, 崔巍, 漆宝剑 申请人:华为技术有限公司