一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統及其實現方法
2023-07-18 07:21:16
專利名稱：一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種具有分組域數據處理功能的無線接入網，特別涉及一種無線網絡控制器內容緩存系統及其實現方法。
背景技術：
當前，網際網路(Internet)內容緩存(Content Cache)及加速的相關應用十分廣泛，這些應用系統都設置在網際網路業務提供商(Internet ServiceProvider, ISP)接入點或者分散在網際網路中。移動運營商為移動用戶提供的分組業務(Packet Service，PS)絕大部分會與網際網路相關，因此，被稱之為移動網際網路(Mobile Internet)。為了降低移動應用端到端的時延，提升移動用戶體驗，移動運營商往往在行動網路與ISP之間設置內容緩存(或內容加速) 的設備。這些設備能夠緩存分布在Internet上的大量數據內容(包括網頁文本、圖片、視頻、文件等)。當移動用戶向Internet上的內容提供商(Content Provider,CP)請求內容時，這些設備可以代替內容提供商做出響應，將其本地緩存的內容分發給移動用戶。通過這種緩存機制，移動運營商大大節省了行動網路與ISP網絡之間的傳輸帶寬，降低了運營成本。但是，以上設置在行動網路與ISP交界處的內容緩存的設備並不能有效減少行動網路本身的數據流量。
發明內容
本發明的目的在於提供一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統及其實現方法，用於有效減少行動網路本身數據流量。根據本發明的一個方面，提供的無線網絡控制器分組域內容緩存系統的實現方法包括A)在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；B)無線網絡控制器(Radio Network Controller,RNC)獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統；C)內容緩存系統根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容；D)當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端；E)當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。所述步驟B)包括RNC將獲取的所述內容請求IP報文進行網絡地址翻譯(NetworkAddressTranslation, NAT)或網絡地址埠翻譯(Network Address Port Translation,NAPT)處理後轉發到內容緩存系統。
所述步驟B)還包括RNC對獲取的內容請求IP報文按照預先設定的過濾方式進行過濾處理。進一步地，所述過濾方式包括接入點名稱(Access Point Name7APN)過濾，內容請求IP報文的目標IP位址、目標埠、目標協議中一個或多個元素的元素過濾。所述步驟D)包括內容緩存系統查詢並獲取移動終端請求的內容，並將包含所述內容的內容響應IP報文發送至RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。 所述步驟E)包括內容緩存系統將所述內容請求IP報文直接發送至內容伺服器，獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文；內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至 RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。所述步驟E)包括內容緩存系統經由RNC和移動核心網將所述內容請求IP報文轉發至內容伺服器；RNC獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文，並將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至內容緩存系統；內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文中的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。所述方法還包括建立或釋放移動終端和移動核心網之間的內容提供業務通道。根據本發明的另一個方面，提供的一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統包括設置模塊，用於在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；RNC，用於在獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統；內容緩存系統，用於根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容，並當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端，當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。所述無線網絡控制器分組域內容緩存系統還包括內容伺服器，用於保存內容，並根據所述內容請求IP報文,將包含內容的內容響應IP報文發送至RNC。與現有技術相比，本發明的有益效果在於，本發明通過在行動網路中設置內容緩存系統，實現了無線網絡控制器分組域內容緩存功能，不僅有效減少了行動網路本身的數據流量，還提升了移動業務質量，降低了移動運營商成本。
圖I是本發明的無線網絡控制器分組域內容緩存系統的實現方法流程圖；圖2是本發明的無線網絡控制器分組域內容緩存系統的框架示意圖；圖3是本發明第一實施例的無線網絡控制器分組域內容緩存流程圖；圖4是本發明第二實施例的無線網絡控制器分組域內容緩存流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優 選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。圖I顯示了本發明實施例提供的無線網絡控制器分組域內容緩存系統的實現方法流程圖，如圖I所示，步驟包括步驟101 :在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；步驟102 =RNC獲取移動終端的內容請求IP報文後,將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統；步驟103 :內容緩存系統根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容；步驟104 :當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端；步驟105 :當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。所述步驟102包括RNC將獲取的所述內容請求IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發到內容緩存系統。所述步驟102還包括RNC對獲取的內容請求IP報文按照預先設定的過濾方式進行過濾處理。進一步地，所述過濾方式包括APN過濾，內容請求IP報文的目標IP位址、目標埠、目標協議中一個或多個元素的元素過濾。所述步驟104包括內容緩存系統查詢並獲取移動終端請求的內容，並將包含所述內容的內容響應IP報文發送至RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。所述步驟105包括內容緩存系統將所述內容請求IP報文直接發送至內容伺服器，獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文；內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至 RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。
所述步驟105包括內容緩存系統經由RNC和移動核心網將所述內容請求IP報文轉發至內容伺服器；RNC獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文，並將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至內容緩存系統；內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文中的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至RNC ；RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。所述方法還包括建立或釋放移動終端和移動核心網之間的內容提供業務通道。 所述內容請求IP報文、所述內容響應IP報文是分組數據報文。本發明中，內容緩存系統和RNC共同實現分組域數據內容緩存功能。也就是說，首先，RNC截取移動終端發出的內容請求IP報文後,將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統。然後，內容緩存系統查詢本地緩存是否存在用戶終端請求的內容，如果沒有，則內容緩存系統可以將內容請求IP報文轉發回RNC，由RNC採用移動網標準業務流程將內容請求IP報文轉發到移動核心網，最終到達內容伺服器；所述內容緩存系統也可以直接將內容請求IP報文發送至內容伺服器。再次，內容伺服器響應內容請求IP報文,並將響應的內容通過內容響應IP報文的方式發送至RNC，由RNC轉發至內容緩存系統。最後，內容緩存系統獲取RNC轉發的所述內容響應IP報文，並對所述內容響應IP報文的內容進行緩存，進行緩存操作的同時(或者隨後)，所述內容響應IP報文再次被轉發到RNC，由RNC轉發到移動用戶。進一步地，RNC轉發移動終端的分組數據報文時，RNC對移動終端發向網絡或網絡發往移動終端的報文進行NAT或NAPT處理，以便實現報文的重路由。進一步地，內容緩存系統支持的應用包括Web應用和端到端(Peer to Peer, P2P)應用，能緩存的內容包括但不限於網頁文本、圖片、視頻、文件。圖2顯示了本發明的無線網絡控制器分組域內容緩存系統的框架示意圖，如圖2所示，包括設置模塊209，用於在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；RNC201，用於在獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統。進一步地，所述RNC是無線接入網基站設備的控制中心，可以同時管理多個無線基站204，同時還管理移動終端205與網絡之間的無線連接。所述RNC包括第二代移動通信網絡和第三代移動通信網絡中定義的基站控制器。內容緩存系統202，用於根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容，並當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端，當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。進一步地，所述內容緩存系統202負責處理移動終端205發起的內容請求IP報文，將本地緩存的內容分發給移動終端205。如果本地緩存中沒有移動終端205所請求的內容，可以從內容伺服器208下載內容並分發給移動終端205。所述內容緩存系統202包括一臺或若干臺具有應用協議處理、內存、網絡和存儲功能的設備，且一個內容緩存系統202可以同時為一個或多個RNC201服務。所述內容緩存系統可以是獨立系統，也可以是RNC201的一部分，即可以將RNC201和內容緩存系統202集成在一起，形成具有無線網絡控制功能和內容緩存功能的系統203。所述無線網絡控制器分組域內容緩存系統還包括內容伺服器208，用於保存內容，並根據所述內容請求IP報文，將包含內容的內容響應IP報文發送至RNC。其中，所述內容由內容提供商提供。無線基站204，用於進行無線接口的資源管理，負責移動終端205與RNC201之間的通信協議轉換。移動終端205，是具有無線接入功能的通信終端設備，例如採用GSM或WCDMA無線技術的移動終端。 移動核心網206，用於負責行動網路交換功能，完成移動用戶的安全接入控制、位
置管理、計費等功能。網際網路或區域網207，包括ISP提供的全球網際網路，或移動運營商自己運營的與Internet不互聯的局域IP網絡。圖3顯示了本發明第一實施例的無線網絡控制器分組域內容緩存流程圖，如圖3所示,步驟包括步驟301 :建立移動終端31和移動核心網34之間的內容提供業務通道；步驟302 RNC32截取移動終端31向網絡側發起的內容請求IP報文，按照預先設定的過濾方式進行過濾處理，並將符合過濾條件的內容請求IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發到內容緩存系統33，即將符合過濾條件的所述內容請求IP報文的目標IP位址修改為內容緩存系統33的IP位址後轉發到內容緩存系統33 ；步驟303 :內容緩存系統33收到移動終端31的所述內容請求IP報文後，如果發現本地緩存中存在移動終端31請求的內容，則執行步驟305，否則，內容緩存系統33通過RNC32，再經過移動核心網34向內容伺服器35請求所述內容；內容伺服器35將包含內容的內容響應IP報文發向移動終端31的過程中，被RNC32截取，RNC32對所述報文進行NAT或NAPT後轉發給內容緩存系統33，即RNC32對所述報文的目標地址修改為內容緩存系統33的地址、源地址修改為RNC32的地址後轉發給內容緩存系統33 ；步驟304 :內容緩存系統33獲取內容伺服器35響應的所述內容響應IP報文，並將所述內容響應IP報文中的內容進行本地緩存操作，並執行步驟306 ；步驟305 :內容緩存系統33查詢本地緩存；步驟306 :內容緩存系統33將移動終端31需要的內容通過所述內容響應IP報文經由RNC分發給移動終端31 ；步驟307 :釋放移動終端31和移動核心網34之間的內容提供業務通道。上述步驟302中，所述預先設定的過濾方式包括APN過濾，IP報文的目標IP位址、目標埠、目標協議的一個或多個元素的元素過濾。上述步驟303中，從內容緩存系統33發出的內容請求IP報文的目標地址是無線網絡控制器RNC32的地址，RNC32對該報文進行NAT或NAPT處理，即將報文源地址修改為移動終端31的地址，目標地址修改為內容伺服器35的地址。進一步地，RNC32將NAT或NAPT處理後的報文轉發至建立的內容請求業務通道中，將該報文最終提交到內容伺服器35上。上述步驟306中，RNC32需要對包含內容的內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端31，即RNC32需要將內容響應IP報文的目標地址修改為移動終端31的地址，源地址修改為內容伺服器35的地址後轉發至移動終端31。圖4顯示了本發明第二實施例的無線網絡控制器分組域內容緩存流程圖，如圖4所示,步驟包括步驟401 :建立移動終端41和移動核心網44之間的內容提供業務通道；步驟402 RNC42截取移動終端41向網絡側發起的內容請求IP報文，按照預先設定的過濾方式進行過濾處理，並將符合過濾條件的內容請求IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發到內容緩存系統43，即將符合過濾條件的所述內容請求IP報文的目標IP位址修改為內容緩存系統43的IP位址後轉發到內容緩存系統43 ；
步驟403 :內容緩存系統43收到移動終端41的內容請求IP報文後，如果發現本地緩存中存在移動終端請求的內容，則執行步驟405，否則，內容緩存系統43不通過行動網路而直接向內容伺服器45請求內容；步驟404 :內容緩存系統43獲取內容伺服器45響應的包含內容的內容響應IP報文，將所述內容響應IP報文中的內容進行本地緩存，並執行步驟406 ；步驟405 :內容緩存系統43查詢本地緩存；步驟406 :內容緩存系統43將移動終端41需要的內容通過內容響應IP報文分發給移動終端41。步驟407 :釋放移動終端41和移動核心網44之間的內容提供業務通道。上述步驟402中，所述預先設定的過濾方式包括APN過濾，IP報文的目標IP位址、目標埠、目標協議的一個或多個元素的元素過濾。上述步驟406中，RNC42需要對包含內容的內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端41，即RNC42需要將內容響應IP報文的目標地址修改為移動終端41的地址，源地址修改為內容伺服器35的地址後轉發至移動終端31。綜上所述，本發明具有以下技術效果本發明通過將內容緩存系統(內容緩存節點)部署到行動網路中，將內容緩存功能作為無線網絡控制器的擴展功能，既有效減少了移動核心網的數據流量，又進一步降低了移動應用端到端時延，提高了移動業務質量，提升了移動用戶體驗，降低移動運營商成本。儘管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限於此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所做的修改，都應當理解為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統的實現方法，其特徵在於，包括 A)在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容； B)無線網絡控制器(RadioNetwork Controller, RNC)獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統； C)內容緩存系統根據所述內容請求IP報文,查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容； D)當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端； E)當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。
2.根據權利要求I所述的實現方法，其特徵在於，所述步驟B)包括 RNC將獲取的所述內容請求IP報文進行網絡地址翻譯(NetworkAddressTranslation, NAT)或網絡地址埠翻譯(Network Address Port Translation,NAPT)處理後轉發到內容緩存系統。
3.根據權利要求2所述的實現方法，其特徵在於，所述步驟B)還包括 RNC對獲取的內容請求IP報文按照預先設定的過濾方式進行過濾處理。
4.根據權利要求3所述的實現方法，其特徵在於，所述過濾方式包括 接入點名稱(Access Point Name7APN)過濾，內容請求IP報文的目標IP位址、目標埠、目標協議中一個或多個元素的元素過濾。
5.根據權利要求I所述的實現方法，其特徵在於，所述步驟D)包括 內容緩存系統查詢並獲取移動終端請求的內容，並將包含所述內容的內容響應IP報文發送至RNC ； RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。
6.根據權利要求I所述的實現方法，其特徵在於，所述步驟E)包括 內容緩存系統將所述內容請求IP報文直接發送至內容伺服器，獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文； 內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至RNC ； RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。
7.根據權利要求I所述的實現方法，其特徵在於，所述步驟E)包括 內容緩存系統經由RNC和移動核心網將所述內容請求IP報文轉發至內容伺服器； RNC獲取內容伺服器響應的包含內容的內容響應IP報文，並將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至內容緩存系統； 內容緩存系統緩存所述內容響應IP報文中的內容，並將所述內容響應IP報文轉發至RNC ； RNC將所述內容響應IP報文進行NAT或NAPT處理後轉發至移動終端。
8.根據權利要求I所述的實現方法，其特徵在於，所述方法還包括 建立或釋放移動終端和移動核心網之間的內容提供業務通道。
9.一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統，其特徵在於，包括 設置模塊，用於在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；RNC，用於在獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統； 內容緩存系統，用於根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容，並當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端，當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。
10.根據權利要求9所述的無線網絡控制器分組域內容緩存系統，其特徵在於，還包括 內容伺服器，用於保存內容，並根據所述內容請求IP報文，將包含內容的內容響應IP報文發送至RNC。
全文摘要
本發明公開了一種無線網絡控制器分組域內容緩存系統及其實現方法，所述實現方法包括在行動網路中設置內容緩存系統，以供緩存來自內容伺服器的內容；RNC獲取移動終端的內容請求IP報文後，將所述內容請求IP報文轉發至內容緩存系統；內容緩存系統根據所述內容請求IP報文，查詢本地緩存中是否存在移動終端請求的內容；當存在所述內容時，內容緩存系統將所述內容發送至移動終端；當不存在所述內容時，內容緩存系統通過設置於網絡側的內容伺服器獲取所述內容，並將所述內容緩存並發送至移動終端。本發明通過在行動網路中設置內容緩存系統，不僅有效減少了行動網路的數據流量，還提升了移動業務質量，降低了移動運營商成本。
文檔編號H04L29/12GK102833791SQ20111016267
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者袁知貴, 姚強, 湯德龍 申請人:中興通訊股份有限公司