1.一种基于SDN的LTE与WLAN异构网络切换系统,LTE系统主要是由分组数据网关PGW、服务网关SGW、LTE基站eNB和移动性管理实体MME构成,PGW通过LTE中标准协议接口与SGW连接,主要完成对UE的IP地址的分配和相关路由功能;SGW分别采用S5/S8接口与PGW连接,采用S11接口与MME连接;最后每个eNB都会利用S1-MME和S1-U接口分别与MME和SGW分别直接相连接;移动用户设备UE会通过无线承载的方式与基站之间保持通信,WLAN中,主要由无线接入网关WAG和无线接入点AP组成,WAG与AP直接相连,而WAG通过与PGW之间建立的IP隧道进行数据和信令的转发,其特征在于,还包括基于SDN的控制器,所述控制器分别与支持Openflow的PGW和SGW相连接,将LTE中分组数据网关PGW的数据流控制功能分离并转至基于SDN的控制器,利用控制器的全网特性,做数据流转发控制;在分组数据网关PGW和无线接入网关WAG之间建立IP隧道,实现LTE和WLAN之间的数据或信令的交互;当LTE到WLAN切换被触发,控制器根据网络状况信息,综合信息做出切换决策,UE根据下发的切换指令实现切换,而相应的IP隧道会被建立,保证数据的迁移时的完整性;
所述UE关联eNB的过程为:UE首先通过2层连接,然后PGW通过二层信令获取UE的身份信息,如果PGW接收用户请求,并为其提供服务,则PGW将发送用户绑定更新消息UB_update给控制器,控制器收到UB_update后,建立UE信息维护表项,并发送UB_ACK给PGW,为UE分配IP,并发送路由通告消息RA,UE收到RA后,配置相关信息,实现接入上网;
所述分组数据网关PGW和无线接入网关WAG之间的IP隧道建立后,将LTE的WLAN的物理网络接口,进行抽象形成虚拟网络接口,而物理网络接口则被隐藏,这样可以为虚拟接口配置相同的IP地址,即从LTE到WLAN的地址保持不变,即PGW和WAG为用户分配的IP地址是相同的;
具体的IP隧道建立过程为:当UE完成与AP的关联过程后,控制器会发送move data to WAG指令,PGW收到后,会建立PGW到WAG的隧道;同时控制器发送receive data,WAG收到后,会建立WAG到PGW的隧道,至此,PGW与WAG的双向隧道被建立,在PGW预先保存的数据,可以通过隧道传输,解封装后发送给用户。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN的LTE与WLAN异构网络切换系统,其特征在于,所述无线接入网关WAG主要是作为WLAN接入到LTE的接口,并与控制器进行用户信令的交换;
主要为UE提供上网服务,为UE分配IP地址和负责UE在WLAN下的不同AP之间漫游的移动性管理;当LTE与WLAN之间发生切换的时候,WAG会通知AP上报测量信息,通过WAG转发到控制器做切换决策和将来自PGW的用户缓存数据进行数据的格式转化,转化成能在WLAN上传输的格式。
3.一种基于权利要求1所述系统的LTE与WLAN异构网络切换方法,其特征在于,包括以下步骤:
用户UE从LTE漫游到WLAN的具体步骤为:
步骤A1、当UE处在LTE的覆盖范围内,由与之连接的基站负责UE的上网和基站之间的漫游移动性管理,具体为:eNB将来自UE的关联请求上传到PGW,PGW收到关联请求后会为UE分配IP地址,建立EPS默认承载,并发送用户绑定更新消息UB_update到控制器,控制器会对应地回复UB_ACK消息,来确认控制器已经成功接收UB_update;
步骤A2、当移动用户UE漫游到LTE网络边缘且检测到WLAN的某个或是多个AP的信号时候,UE会根据PGW发送的测量控制要求向PGW发送测量报告,包括移动节点MN标识ID及信号质量在内的信息;
步骤A3、PGW将切换请求消息上传至控制器,控制器将切换请求消息转发给WAG,WAG接收到切换请求信息后,建立与AP之间的联系,获得WLAN接入点的可用资源信息和负载信息作为接入控制测量信息,WAG收到接入控制测量信息后,将信息上报给控制器处理;
步骤A4、控制器根据来自LTE和WLAN的测量报告信息,做出相应的切换控制决定,发送切换请求响应到PGW,如果控制器做出UE切换到WLAN的决策,则执行相关的切换操作,然后进入步骤A5,否则切换过程不执行;
步骤A5、控制器发送切换请求响应给LTE中的PGW后,基站eNB根据该切换请求响应消息,给UE发送切换指令,切换请求响应消息包括允许切换或拒绝切换;
步骤A6、当UE获得允许切换时,UE与WLAN中的某个合适AP进行WLAN协议中定义的标准的鉴权和相关操作,PGW缓存待发送给UE终端的数据,后通过PGW和WAG之间的隧道实现传输,WAG接收来自PGW的数据并缓存;
步骤A7,当UE完成WLAN的接入过程后,会发送接入完成消息到WAG,WAG回复确认消息和为该UE分配IP地址,并向控制器发送UB_update;
步骤A8、控制器通知WAG对接收来自PGW的数据进行解封装,并传给对应的用户UE,实现数据的无损传输,UE发送切换确认请求到控制器,控制器收到切换完成请求,之后控制器会通知eNB释放网络资源,移除UE的相关信息。