一種WiMAX網絡中提供寬帶增值業務的裝置、設備及系統的製作方法
2023-06-05 10:20:01 1
專利名稱：一種WiMAX網絡中提供寬帶增值業務的裝置、設備及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於無線通信領域，尤其涉及一種在WiMAX網絡中提供寬帶增值業務功能的裝置、設備和系統。
背景技術：
基於微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)標準(IEEE 802.16d/e/f/g)開發的基站(Base Station，BS)設備一般採用如圖1所示的邏輯結構，包括室內單元(InDoor Unit，IDU)100和室外單元(OutDoor Unit，ODU)200。多個用戶站(Subscriber Station，SS)300與ODU200連接，將終端設備的上行數據報文發送給ODU200，ODU200將SS300的上行數據報文發送給IDU100。IDU100向用戶發送下行數據報文，經ODU200轉發給SS300。
IDU100包括區域網交換單元(LAN Switch，LSW)101、媒體接入控制層(Medium Access Control Sublayer，MAC)102以及物理層(Physical Layer，PHY)103等幾個邏輯處理部件。LSW101完成乙太網(Ethernet)報文的MAC+埠(Port)+虛擬區域網(VLAN)的學習和交換功能。LSW101和802.16MAC102之間通過快速乙太網(Fast Ethernet，FE)埠/千兆乙太網(GigabyteEthernet，GE)埠或介質無關接口(Media Independent Interface，MII)、吉比特介質無關接口(Gigabit Media Independent Interface，GMII)等接口相連，中間傳送的為標準的乙太網報文。802.16MAC102完成802.16d/e協議中規定的MAC層功能。
在IEEE802.16協議結構中，MAC層包括匯聚子層(Convergence Sublayer，CS)、公共部分子層(Common Part Sublayer，CPS)和安全子層(Security Sublayer，SS)三個子層。
CS子層完成如下功能從高一級的協議層接收協議數據報文(Protocol DataUnit，PDU)；將高層的PDU進行分類、載荷頭信息(Payload Header Information)的壓縮或解壓縮、在分類的基礎上對PDU進行處理形成CS子層的PDU以及將CS子層的PDU傳遞給下一層的功能實體，即MAC公共子層以及從對端的對等實體接收CS PDU，有關IEEE 802.16d/e MAC層CS子層的更多詳細內容參見IEEE 802.16「LAN/MAN Broadband Wireless LANS」，本發明不再贅述。
CPS子層完成如下功能MAC PDU的生成、連接管理、調度管理、自動重傳請求(Automatic Repeat Request，ARQ)以及分片和重組等。
由上可知，在IEEE std 802.16MAC層，主要在CS子層上，不能利用WiMAX傳輸數據的分類信息(如數據的業務類型、所屬連接等)，對上層傳輸包(如IP、Ethernet幀)進行增值功能處理，即根據分類信息對不同的Ethernet/IP包進行不同的處理。
在實際應用中，對來自不同SS的不同業務的MAC數據，針對寬帶網絡的不用應用，需要提供不同的封裝和標識。例如來自SS上的用戶上網數據，使用基於乙太網的點對點協議(Point to Point Protocol over Ethernet，PPPoE)撥號方式，為了在寬帶接入伺服器(Broadband Access Server，BRAS)或者邊緣路由器(Edge Router，ER)認證時有針對性的提供認證和IP位址，需要在PPPoE報文上打上相應的位置信息，即PPPoE+的功能，如圖2所示。
目前，WiMAX網絡設備只具備對上層數據報文的傳送轉發功能，輸入WiMAX網絡的數據報文和從WiMAX網絡輸出的數據報文相同，在WiMAX網絡中不對數據報文作處理以提供各種增值功能。MAC處理部件完成802.16d協議中CS層功能，提供標準的FE/GE(或MII/GMII)接口以及符合802.3系列標準的LSW部件對接，不支持利用IEEE 802.16協議的包處理和包分類功能對不同SS的不同業務的數據流提供相應的寬帶增值業務，因此無法在BS上提供寬帶增值業務，難以滿足寬帶網絡中的各種應用。當然可以在SS上完成寬帶增值業務功能，但SS設計複雜，成本高，同時SS沒有全局配置數據，需要人工規劃，靜態配置，導致配置複雜，SS難以維護。
發明內容
本發明的目的在於提供一種WiMAX網絡中提供寬帶增值業務的裝置，旨在解決現有技術中由於WiMAX網絡設備對輸入數據報文不作處理，難以在WiMAX網絡中實現寬帶增值業務功能的問題。
本發明的另一目的在於提供一種WiMAX網絡中的基站設備。
本發明的另一目的在於提供一種WiMAX網絡系統。
本發明是這樣實現的，一種WiMAX網絡中提供增值業務的裝置，所述裝置進一步包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據在MAC層轉發的上行數據報文中封裝增值業務信息，以及對區域網交換機轉發的下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
所述在上行數據報文中封裝增值業務信息包括在報文中添加VLAN標記、切換VLANID、增加一層或多層VLAN、增加位置信息、增加設備廠商信息或者優先級信息。
所述數據適配單元設置於基站室內單元的區域網交換機和MAC層之間，或者MAC層內部。
所述數據適配單元設置於用戶站內。
一種WiMAX網絡中的基站設備，包括室內單元和室外單元，室外單元接收用戶終端的上行數據報文，並轉發給室內單元，室內單元通過室外單元向用戶終端發送下行數據報文，所述室內單元包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據在MAC層轉發的上行數據報文中封裝增值業務信息，以及對區域網交換機轉發的下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
所述對上行數據報文中封裝增值業務信息包括在報文中添加VLAN標記、切換VLANID、增加一層或多層VLAN、增加位置信息、增加設備廠商信息或者優先級信息。
所述數據適配單元設置於所述室內單元的區域網交換機和MAC層之間，或者MAC層內部。
一種WiMAX網絡系統，包括基站設備和用戶站，所述基站設備接收用戶站的上行數據報文，向用戶站發送下行數據報文，所述基站設備包括室內單元，所述室內單元包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；
MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據對數據報文進行增值業務轉換處理；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
所述增值業務轉換處理包括在報文中添加VLAN標記、切換VLANID、增加一層或多層VLAN、增加位置信息、增加設備廠商信息或者優先級信息。
所述數據適配單元設置於所述室內單元的區域網交換機和MAC層之間，或者MAC層內部。
本發明在WiMAX網絡中利用數據適配層對數據報文進行增值業務轉換處理後再轉發，達到了在WiMAX網絡中實現各種寬帶增值業務的目的。
圖1是典型的WiMAX網絡中BS設備的邏輯結構圖；圖2是現有技術中PPPoE+的實現原理示例圖；圖3是本發明提供的WiMAX網絡中BS設備的邏輯結構圖；圖4是本發明提供的數據適配層的邏輯結構圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明通過在BS的IDU中增加一個數據適配單元，將數據報文進行增值業務轉換處理後再轉發，進行處理後的數據報文則可以實現各種寬帶增值業務功能。
該數據適配單元的位置部署比較靈活，可以設置於BS的IDU中也可以設置於SS中。當設置於BS的IDU中時，可以將其置於LSW和802.16MAC之間，也可以置於802.16MAC內部。在邏輯上，數據適配單元可以是對數據報文進行增值轉換處理的數據適配層。
圖3示出了將數據適配單元104置於LSW101和802.16MAC102之間的情況。數據適配單元104和LSW101之間通過FE/GE接口或MII/GMII接口通信，數據報文為標準的802.3MAC幀，支持802.1Q和802.1P。在數據適配單元104和802.16MAC102的CS子層之間，除了傳輸Ethernet MAC幀數據，還傳輸每個幀數據所屬的業務組標識符(Service Set Identifier，SSID)(如MAC地址、IP位址、內部分配的SS標識等)和主叫識別傳送(Calling Identity Delivery，CID)信息。這樣，當數據報文在WiMAX網絡傳輸時，WiMAX網絡設備就可從數據報文所屬的SS和SF/CID信息中得到數據報文的位置信息、用戶信息和業務類型等信息，並根據這些信息對802.3MAC幀數據進行增值業務轉換處理。
IDU100接收由SS300發送過來的數據報文，在MAC102的CS子層中進行流分類，並根據數據報文所屬的SS和SF/CID信息得到數據報文的位置信息、用戶信息和業務類型等信息。數據適配單元104利用上述信息，在數據報文(IEEE 802.3MAC幀)中封裝增值業務信息，包括(1)對於SS300上報的不帶VLAN標記(untag)的IEEE 802.3MAC報文，針對不同SS上的不同業務流，打上在BS IDU100內全局分配的VLAN標記(tag)；(2)對於SS300上報的帶VLAN標記(tag)的IEEE 802.3MAC報文，根據業務類型(如上網業務、專線互連業務、視頻業務)或用戶屬性，切換成BS IDU100內統一分配的VLANID或者與上級網絡設備統一協商的VLANID；(3)對於SS300上報的帶VLAN標記(tag)的IEEE 802.3MAC報文，根據業務類型(如上網業務、專線互連業務、視頻業務)或用戶屬性，再增加一層VLAN，實現VLAN擴展與交換(QinQ)功能；(4)對於SS300上報的IEEE 802.3MAC報文，增加一層或兩層VLAN，實現VLAN堆疊(Stacking)功能；(5)對於SS300上報的PPPoE報文，增加位置信息，實現PPPoE+功能；(6)對於SS300上報的動態主機配置協議(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)報文，增加位置信息或設備廠商信息，實現DHCP option 62/80功能；(7)對於SS300上報的IEEE 802.1Q報文，根據業務類型打上不同的802.1P優先級。
經過數據適配單元104上述處理後的數據報文，可以在乙太網和IP網中支持各種寬帶應用，例如(1)利用增加的802.1P優先級進行調度，保證不同優先級業務的QoS；(2)利用增加的VLAN，實現報文在VLAN間的隔離和VLAN內的廣播；(3)利用統一規劃的VLANID，在認證、計費或者日常維護時標識用戶；(4)利用增加的位置信息決定IP位址分配策略；(5)利用增加的SSID和CID，實現VLAN+SS+IP+MAC等的綁定，從而實現WiMAX的業務安全；(6)利用增加的VLANID，實現二層和三層的虛擬專用網絡(Virtual privatenetworks，VPN)功能；(7)利用提供的SSID和CID，針對SS或者數據報文進行帶寬控制、控制接入速率(Control Access Rate，CAR)等功能。
數據適配單元104對通過BS IDU100發送給SS300的數據報文進行逆向的增值業務轉換處理，例如切換VLAN tag或者去掉一層VLAN等增值業務信息解封裝處理。
在具體實現上，數據適配單元104典型的可以是在BS IDU100中增加的軟體或者硬體單元。圖4示出了數據適配單元104的實現結構。
業務規則管理模塊1041保存用戶配置的增值業務規則數據，以SSID或CID/FID(Filter Identifier，過濾標識符)為索引，記錄包含增值功能類型和增值功能的配置參數。增值功能類型有PPPoE+、DHCP option60、DHCP option80、VLAN tag切換或者VLAN Stacking等，配置參數與配置類型有關，如在PPPoE+中，可以為BS標識、載扇標識或者SS標識等。
對於上行報文，即從802.16MAC到802.3MAC的報文，MAC幀處理模塊1042根據報文的SSID、CID/FID信息，查找業務規則管理模塊1041，根據業務規則管理模塊1041提供的增值業務規則數據對MAC報文進行增值業務轉換處理，如在PPPoE報文中加位置信息、切換VLANID、再增加一層VLAN或者切換802.1p的優先級等。對於下行報文，即從802.3MAC到802.16MAC的報文，MAC幀處理模塊1042根據業務規則管理模塊1041提供的增值業務規則數據對報文進行逆向轉換處理，如切換VLAN tag或者去掉一層VLAN等。
MAC幀調度交換模塊1043針對報文的SSID、CID等配置一個廣播域，在該廣播域內，支持報文的MAC地址學習和轉發，從而實現SSID之間、CID之間的互通，並根據SSID、CID對報文進行調度，針對SS、CID提供帶寬保證、CAR等功能。
在本發明的第二個實施例中，也可以將數據適配單元104置於802.16MAC102內部，其結構和具體實現與上述實施例相同，不再贅述。
在本發明的另外一個實施例中，也可以在WiMAX網絡的其他網絡設備如SS中增加一個類似的數據適配層實現上述功能，具體實現與上述實施例類似，不再贅述。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種WiMAX網絡中提供增值業務的裝置，其特徵在於，所述裝置包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據在MAC層轉發的上行數據報文中封裝增值業務信息，以及對區域網交換機轉發的下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述在上行數據報文中封裝增值業務信息包括在報文中添加VLAN標記、切換VLANID、增加一層或多層VLAN、增加位置信息、增加設備廠商信息或者優先級信息。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述數據適配單元設置於基站室內單元的區域網交換機和MAC層之間，或者MAC層內部。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述數據適配單元設置於用戶站內。
6.一種WiMAX網絡中的基站設備，包括室內單元和室外單元，室外單元接收用戶終端的上行數據報文，並轉發給室內單元，室內單元通過室外單元向用戶終端發送下行數據報文，其特徵在於，所述室內單元包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
7.如權利要求6所述的基站設備，其特徵在於，所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據在MAC層轉發的上行數據報文中封裝增值業務信息，以及對區域網交換機轉發的下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
8.如權利要求6所述的基站設備，其特徵在於，所述對上行數據報文中封裝增值業務信息包括在報文中添加VLAN標記、切換VLANID、增加一層或多層VLAN、增加位置信息、增加設備廠商信息或者優先級信息。
9.一種WiMAX網絡系統，包括基站設備和用戶站，所述基站設備接收用戶站的上行數據報文，向用戶站發送下行數據報文，所述基站設備包括室內單元，其特徵在於，所述室內單元包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述數據適配單元包括業務規則管理模塊，用於保存用戶配置的增值業務規則數據；MAC幀處理模塊，用於根據所述增值業務規則數據對數據報文進行增值業務轉換處理；以及MAC幀調度交換模塊，用於MAC地址的學習和轉發，並根據SSID或CID對數據報文進行調度。
全文摘要
本發明適用於無線通信領域，提供了一種WiMAX網絡中提供寬帶增值業務的裝置、設備及系統，所述裝置包括數據適配單元，用於接收MAC層的上行數據報文，在所述上行數據報文中封裝增值業務信息，以及接收區域網交換機的下行數據報文，對所述下行數據報文中的增值業務信息進行解封裝。本發明在WiMAX網絡中利用數據適配層對數據報文進行增值業務轉換處理後再轉發，達到了在WiMAX網絡中實現各種寬帶增值業務的目的。
文檔編號H04L29/06GK101060448SQ200610060458
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月21日 優先權日2006年4月21日
發明者柯善風 申請人:華為技術有限公司