[发明专利]基于网络处理器的移动互联网数据负载分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统的流量分配方法，特别是一种用于CDMA2000(码分多址2000移动通信系统)等移动互联网的数据负载分配方法，属于移动通信网络技术领域。

背景技术

作为近年来发展的一个热点，第三代移动通信系统(3G)已经受到国际瞩目，而且将是21世纪初通信领域最重要的发展方向之一，其中，CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA是三种主流技术。CDMA技术作为宽带移动网络的关键技术，在过去几年里得到了快速的发展。而且随着技术的不断进步，产品价格的不断下降，其应用领域不断拓宽。3G时代的到来必然伴随着网络传输速度的突飞猛进，这也导致了网络流量的与日俱增。然而对于网络中的任何一种设备来说，其可以承担的负载是有限的，同时在不同的负载情况下其工作的效率也是有很大差距的。如果一台网络设备的流量总是接近最大负载，那么其处理能力将大大降低，可能带来极大的时延。流量和效率永远是一对矛盾的存在，如何通过有效的手段将巨大的流量在负载有限的不同设备间进行合理分配，从而使每个设备发挥最大功效，已成为一个非常棘手的问题。

目前的网络负载分配系统所采用的负载均衡算法主要有：轮转(Round-Robin)算法、加权轮转(Weighted Round Robin)算法、最小连接数(Least Connections)算法、加权最小连接数(Weighted Least Connections)算法、目的地址哈希散列(Destination Hashing Scheduling)算法、源地址哈希散列(Source HashingScheduling)算法、随机(Random)算法等。在CDMA2000分组域网络中，数据流量正如前文所陈述的那样是十分庞大的，这就需要我们进行分配的网络设备具有快速的数据包转发能力，正是基于这种考虑，我们选用INTEL IXP2400作为分流的平台，由于其特殊的软硬件构造，使得它基本满足了实际网络处理的效能指标。同时鉴于NP硬件平台专用语言的特殊性，我们选择了轮转算法作为系统实现的基础。

发明内容

技术问题：针对第三代移动通信系统中核心网内巨大的数据流量，本发明的目的在于提供一种基于网络处理器的移动互联网数据负载分配方法，利用网络处理器IXP2400的快速转发能力有效处理CDMA2000核心网中的大流量数据。

技术方案：本发明的基于网络处理器的CDMA2000数据负载分配方法通过对CDMA2000分组域网络数据包及相关协议的分析，发现其数据包的GRE Key这字段包含了有效的用户信息，且可与通过其与用户(以国际移动用户识别码IMSI来标识)建立一一对应的关系。基于这一发现，本发明通过对GRE Key的分流实现了对用户的合理分配，使得同一用户的数据被分配到同一台机器处理，而不同用户之间的数据也通过算法达到了一定程度的均衡，使得后续的网络设备最大效率的完成任务。

本发明的基于网络处理器的移动互联网数据负载分配方法处理过程在网络处理器IXP2400上，针对CDMA2000移动通信系统，首先根据分组控制功能单元PCF与分组数据服务节点PDSN之间的信令接口A11提取出用于负载分配的信息，即国际移动用户识别信息IMSI和通用路由封装GRE的传输标识GRE Key，然后将数据传输接口A10上的数据流量根据不同的传输标识GRE Key分配到不同的分组控制功能单元PCF或PDSN。

所述的网络处理器IXP2400在数据层面将IXP2400提供的8个微引擎分为数据包接收模块对应0号微引擎、负载分配模块对应1、2、3、4号微引擎、队列管理模块对应5号微引擎、调度管理模块对应6号微引擎、数据包发送模块对应7号微引擎负载分配的处理步骤是：

步骤1：数据包接收模块从PCF和PDSN的链路上接收所有的数据包，同时依次传至负载分配模块，

步骤2：负载分配模块根据IP头和端口号判断是信令接口A11数据包还是数据传输接口A10数据包分别进行处理，

a)如果是信令接口A11数据包，则提取其GRE Key和IMSI并根据GRE Key的不同添充上不同的目的主机MAC地址和IP地址，

b)如果是数据传输接口A10数据包，则获取相应的传输标识GRE Key，然后同样根据传输标识GRE Key的不同添充上不同的目的主机MAC地址和IP地址，这样保证了属于同一用户的信令接口A11和数据传输接口A10数据发往了同一台PCF或PDSN，便于对用户进行确认；