CN104378249A - 数据链路的检测方法、装置、系统、控制器及网关 - Google Patents

数据链路的检测方法、装置、系统、控制器及网关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据链路的检测方法、装置、系统、控制器及网关，该方法包括SDN控制器向第一UGW发送GTP请求消息，并通知上述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送上述GTP请求消息；上述SDN控制器从上述第一UGW接收GTP响应消息，并根据上述GTP响应消息检测上述第一UGW与上述其他GTP端点之间的上述数据链路，其中，上述GTP响应消息与上述GTP请求消息相对应。本发明解决了相关技术中GTP端点之间数据链路检测存在的用户面的逻辑和控制面的逻辑不清楚的问题，具有提高用户面的逻辑和控制面的逻辑的清晰度的效果。

Description

数据链路的检测方法、装置、系统、控制器及网关
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种数据链路的检测方法、装置、系统、控制器及网关。
背景技术
开放流（OpenFlow，简称OF）协议是美国斯坦福大学于2008年提出的一种转发/控制分离协议，外置控制面实体采用OF协议控制转发面设备实现各种转发逻辑，而转发面设备主要功能就是根据OF控制器下发的流表执行受控转发。OF协议进一步演进，成为软件定义网络（Software Defined Network，简称为SDN）技术，即可以在控制面采用软件编程实现各种复杂的网络应用，例如用SDN实现演进的分组系统（Evolved Packet System，简称为EPS）/通用分组无线服务（General Packet Radio Service，简称为GPRS）网络。其中，EPS网络是第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP）定义的第四代移动通信网络，GPRS网络是3GPP定义的第三代移动通信网络。
图1是根据相关技术的用SDN实现EPS/GPRS网络的架构图，该架构中主要包括用户终端（User Equipment，简称为UE）、(演进的)通用移动通信系统陆地无线接入网((Evolved)Universal Terrestrial Radio Access Network，简称为(E)UTRAN)、核心网、控制器(controller)、因特网(internet)，其中，UE为通信终端；(E)UTRAN为无线接入网部分，该(E)UTRAN内部由演进的基站（eNodeB）或基站（NodeB）组成；核心网，即软件定义的演进的分组核心网（Evolved Packet Core，简称为EPC），是EPS的核心网部分，核心网中的所有的统一网关（unified Gateway，简称为UGW）都是通用的网关设备，其角色受控于SDN控制器（SDNController）的控制信令。举例来说，对于某个UE的IP连接，统一网关UGW-1扮演服务网关（Serving Gateway，简称为SGW）或者是GPRS服务支持节点（Serving GPRS Support Node，简称为SGSN）的角色，UGW2扮演分组数据网络网关（Packet Data Network Gateway，简称为P-GW)或者是网关GPRS支持节点（Gateway GPRS Support Node，简称为GGSN）的角色，UGW3扮演非3GPP接入网关或者是演进的分组数据网关（Evolved Packet Data Gateway，简称为ePDG）的角色。这样（E）UTRAN与UGW-1之间，UGW-1与UGW-2之间，UGW-2与UGW-3之间都是基于GPRS隧道协议-用户面（GPRS Tunnel Protocol-User Plane，简称为GTP-U）协议的接口。换句话说，UGW与（e）NB之间，UGW和UGW之间，或者UGW和传统的GTP网元之间必须支持GTP-U协议。
GPRS隧道协议（GPRS Tunnel Protocol，简称GTP）协议是3GPP定义的一组协议，分为GPRS隧道协议-控制面协议（GPRS Tunnel Protocol-Controller Plane，简称为GTP-C）和用户面协议GTP-U。其中GTP-U是用于网关之间数据封装和转发的协议，除此之外，GTP-U还有一套自身会话检测机制：通过向对端发送GTP-U的回声请求(Echo Request)消息和回声响应（Echo Response）消息来探测路径，检测链路（Path）状态，具体流程如图2所示，包括以下步骤：
步骤S202，UGW1向UGW2发送回声请求消息。
其中一个UGW比如UGW1作为GTP端点1发送回声请求消息给作为GTP端点2的UGW比如UGW2，UGW1发出消息后启动定时器t1。
回声请求消息的目标地址为GTP端点2的地址，用户数据包协议(User Datagram Protocol，简称为UDP)目的端口号设置为2152，隧道终点标识（Tunnel Endpoint Identifier，简称为TEID）为全零，源地址为UGW1自身地址，源端口号为配置的任意端口。序列号（Sequence Number，简称为SN）为初始值，比如为0或者在上一次回声请求消息的Sequence Number之上增1。
步骤S204，UGW2向UGW1发送Echo response消息。
GTP端点2即UGW2接收到回声请求消息后，向对端发送Echo Response消息，其中EchoResponse消息的目标地址为GTP端点1的地址，UDP目的端口号设置为步骤S202的回声请求消息的源端口号，TEID为全零，源地址为UGW2的自身地址，源端口号为步骤S202的回声请求消息的目的端口号，SN为回声请求消息的SN。
GTP端点1即UGW1收到Echo Response消息后，结束定时器t1，并启动定时器t2。
如果定时器t1超时却没有收到Echo Response消息，GTP端点1会重发回声请求消息，消息格式和内容同第一次发送的回声请求消息，并再次启动定时器t1，如果在t1超时后，还没有收到回声响应消息，则重复以上操作，经过N1次操作后，如果仍然没有收到回声响应消息，则认为该链路不通，GTP端点1本地进行相关操作，比如删除GTP上下文等。
t2定时器到时后，GTP端点1会发送另外一条回声请求消息，该消息的SN在上一次回声请求消息的SN基础上增1，并启动定时器t1，后续操作重复上述步骤S202，S204。
步骤S206，UGW2向UGW1发送回声请求消息。
GTP端点2即UGW2向GTP端点2即UGW1发送回声请求消息。
步骤S208，UGW1向UGW2发送回声响应消息。
GTP端点1即UGW1接收到回声请求消息并回应回声响应消息。具体操作同步骤S202和步骤S204，不同点在于GTP端点1和GTP端点2互换角色。
GTP端点1和GTP端点2各自检测各自的回声请求和回声响应消息对，步骤S202、S204检测的消息对和步骤S204、S206检测的消息对没有依赖关系。
上述介绍的GTP原理是适用于3GPP现有网关/基站上的，所述的GTP端点泛指3GPP网络的eNB，NB，SGW，P-GW，ePDG、授信接入网网关，SGSN，或GGSN等任意网元。当由SDN来实现EPC的时候，有关控制面的逻辑都在SDN控制器之上实现，UGW作为转发设备，只具备转发功能和非常简单的逻辑控制功能，因此如何实现GTP会话（这里特指GTP-U）的检测，即：如何使用回声请求消息和回声响应消息，是需要待解决的问题。
针对相关技术中GTP端点之间数据链路检测存在的控制面逻辑与用户面逻辑不清楚的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种数据链路的检测方法、装置、系统、控制器、网关，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种数据链路的检测方法，包括：SDN控制器向第一UGW发送GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息；所述SDN控制器从所述第一UGW接收GTP响应消息，并根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
优选地，所述SDN控制器向所述第一UGW发送所述GTP请求消息，并通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以所述GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息包括：所述SDN控制器向所述第一UGW发送OPENFLOW协议的Packet-out消息，所述GTP请求消息承载在所述Packet-out消息上。所述SDN控制器通过所述Packet-out消息通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以所述GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息。
优选地，在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的承载在OPENFLOW协议的Packet-in消息上的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP请求消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。
优选地，所述GTP响应消息在经由所述第二UGW转发给所述第一UGW或由所述传统GTP端点发送给所述第一UGW时，是以所述GTP用户面信令格式发送的。
优选地，所述SDN控制器根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路包括以下至少之一：在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器接收到所述GTP响应消息，则确定所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路正常；在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器没有接收到所述GTP响应消息，且所述SDN控制器经过预设次数的重试操作后，仍然没有收到所述GTP响应消息，则确定所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路异常。
优选地，所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在由所述SDN控制器发往所述第一UGW时承载在OPENFLOW协议的Packet-out消息上，在由所述第一UGW发往所述SDN控制器时承载在Packet-in消息上；和/或所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时以所述GTP用户面信令格式传送。
优选地，所述GTP用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。
优选地，所述SDN控制器生成的所述GTP请求消息是根据GTP用户面的上下文信息生成的；所述SDN控制器生成的所述GTP响应消息是根据所述GTP请求消息和GTP用户面的上下文信息生成的。
优选地，在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述方法还包括：所述SDN控制器向所述第二UGW发送第二GTP请求消息，并通知所述第二UGW向所述第一UGW以GTP用户面信令格式发送所述第二GTP请求消息；所述SDN控制器从所述第二UGW接收第二GTP响应消息，并根据所述第二GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述第二GTP响应消息与所述第二GTP请求消息相对应。
根据本发明的一个方面，提供了一种数据链路的检测方法，包括：第一统一网关UGW接收SDN控制器发送的GTP请求消息；所述第一UGW根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点转发所述GTP请求消息，并将GTP响应消息转发给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
优选地，在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的承载在OPENFLOW协议的Packet-in消息上的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP响应消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。
优选地，所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在由所述SDN控制器发往所述第一UGW时承载在OPENFLOW协议的Packet-out消息上，在由所述第一UGW发往所述SDN控制器时承载在Packet-in消息上；和/或所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时以所述GTP用户面信令格式传送。
优选地，所述GTP用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。
优选地，所述SDN控制器生成的所述GTP请求消息是根据GTP用户面的上下文信息生成的；所述SDN控制器生成的所述GTP响应消息是根据所述GTP请求消息和GTP用户面的上下文信息生成的。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据链路的检测装置，包括：发送模块，用于向第一统一网关UGW发送GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息；检测模块，用于从所述第一UGW接收GTP响应消息，并根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据链路的检测装置，包括：接收模块，用于接收软件定义网络SDN控制器发送的GTP请求消息；转发模块，用于根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点发送所述GTP请求消息，并将GTP响应消息发送给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
根据本发明的又一方面，提供了一种控制器，包括上述第十五项所述的检测装置，所述控制器是SDN控制器。
根据本发明的又一方面，提供了一种网关，包括上述第十六项所述的检测装置，所述网关是统一网关UGW。
根据本发明的再一方面，提供了一种数据链路的检测系统，包括上述第十七项方案所述的控制其和至少一个上述第十八项方案所述的网关。
通过本发明实施例，采用SDN控制器向第一UGW发送GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式转发所述GTP请求消息；所述SDN控制器从所述第一UGW接收GTP响应消息并根据GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，解决了相关技术中GTP端点之间数据链路检测存在的用户面的逻辑和控制面的逻辑不清楚的问题，进而达到了用户面的逻辑和控制面的逻辑提高GTP端点之间数据链路检测质量的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的用SDN实现EPS/GPRS网络的架构图；
图2是根据相关技术的GTU-U会话保活流程图；
图3是根据本发明实施例一的数据链路检测方法的流程图；
图4是根据本发明实施例二的数据链路检测方法的流程图；
图5是根据本发明实施例三的数据链路检测装置一的结构示意图；
图6是根据本发明实施例四的数据链路检测装置二的结构示意图；
图7是根据本发明实施例五的数据链路检测系统的结构示意图；
图8是根据本发明优选实施例一的数据链路检测方法的流程图；
图9是根据本发明优选实施例二的数据链路检测方法的流程图；
图10是根据本发明优选实施例二的数据链路检测方法的流程图；以及
图11是根据本发明优选实施例四的数据链路检测方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种数据链路的检测方法，图3是根据本发明实施例一的数据链路检测方法的流程图一，如图3所示，该流程包括以下步骤：
步骤S302，SDN控制器向第一UGW发送GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息；
步骤S304，所述SDN控制器从所述第一UGW接收GTP响应消息，并根据GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
通过上述步骤，改变了相关技术中由UGW保存控制面数据，并根据所保存的控制面数据生成用户面数据，进而根据用户面数据检测数据链路的做法，解决了相关技术中GTP端点之间数据链路检测存在的用户面的逻辑和控制面的逻辑不清楚的问题，具有提高用户面的逻辑和控制面的逻辑的清晰度的效果。
其中，所述SDN控制器向所述第一UGW发送所述GTP请求消息，并通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息可以包括：所述SDN控制器向所述第一UGW发送OPENFLOW协议的PO消息，所述GTP请求消息承载在所述PO消息上；所述SDN控制器通过所述PO消息通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以GTP用户面信令格式转发所述GTP请求消息。通过上述步骤，第一UGW无需保存构建GTP求消息的任何数据，只需在接收到所述SDN控制器的PI消息后，根据PI消息的指示，从PI消息中解析出GTP请求消息，然后将所解析出的GTP消息以GTP用户面信令格式转发给所述GTP端点。
数据链路的检测通常有两种检测结果，一种是在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器接收到所述GTP响应消息，则确定所述UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路正常；另一种是在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器没有接收到所述GTP响应消息，且所述SDN重复了N次发送所述GTP请求消息的操作仍然没有接收到所述GTP响应消息，则确定所述UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路异常。通过上述步骤，可以获取所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的数据链路的状态。
其中，所述其他GTP端点可以是传统的GTP端点，也可以是UGW。在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP请求消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。通过上述步骤，可以将所述GTP响应消息返回给所述SDN控制器，以判断所述数据链路的状态。
其中，所述GTP响应消息在经由所述第二UGW转发给所述第一UGW或由所述传统GTP端点发送给所述第一UGW时，是以GTP用户面信令格式发送的。通过上述步骤，所述第二UGW只是将GTP响应消息从SDN控制器发送的PO消息中解析出来，并以标准的GTP格式的GTP用户面信令格式转发给所述第一UGW，从而减轻了所述第二UGW的负荷。
其中，所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述SDN控制器和所述第一UGW之间时承载在OpenFlow协议的PI消息和/或PO消息上；和/或所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时承载在所述用户面信令上。所述用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。实际上，除了可以将所述SDN控制器和所述至少一个UGW之间的消息承载在OF消息上比如PI和PO消息之外，还可以承载在OF的其他消息上，或者新增的消息上，或者其他的非OF协议的消息上，例如南向绑定（southbound，简称SB）协议，OVSDB（OVS数据库）协议，OF配置（OF-config）协议，路径计算单元通信协议（Path Computation Element Communication Protocol，简称为PCEP)，边界网关协议（border Gateway protocol，简称为BGP）等，都可以对所述SDN控制器和所述第一UGW之间的GTP请求消息和/或GTP响应消息进行扩展支持，而这些方法都是在本发明的覆盖范围内的。
本发明实施例还提供了一种数据链路的检测方法，图4是根据本发明实施例二的数据链路检测方法的流程图，如图4所示，该流程包括以下步骤：
步骤S402，第一UGW接收SDN控制器发送的GTP请求消息；
步骤S404，所述第一UGW根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点转发所述GTP请求消息，并将GTP响应消息转发给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
优选地，在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP响应消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。
优选地，所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述SDN控制器和所述第一UGW之间时承载在OpenFlow协议的PI消息和/或PO消息上；和/或所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时承载在所述用户面信令上。
优选地，所述用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。
优选地，所述SDN控制器生成的所述GTP请求消息和/或所述SDN控制器生成的所述GTP响应消息是根据GTP用户面的上下文信息生成的。
本发明实施例还提供了一种数据链路的检测装置一，图5是根据本发明实施例三的数据链路检测装置一的结构示意图，如图5所示，该装置包括：
发送模块502，用于向第一UGW发送GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式转发所述GTP请求消息；
检测模块504，用于根据GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
本发明实施例还提供了一种数据链路的检测装置二，图6是根据本发明实施例四的数据链路检测装置二的结构示意图，如图6所示，该装置包括：
接收模块602，用于接收软件定义网络SDN控制器发送的GTP请求消息；
转发模块604，用于根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点转发所述GTP请求消息，并将GTP响应消息转发给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
本发明实施例还提供了一种控制器，该控制器包括上述数据链路检测装置一，该控制器是SDN控制器。
本发明实施例还提供了一种网关，该网关包括上述数据链路检测装置二，该网关是UGW。
本发明实施例还提供了一种数据链路检测系统，图7是根据本发明实施例五的数据链路检测系统的结构示意图，如图7所示，该系统包括上述控制器702和至少一个上述网关704。
优选实施例一
图8是根据本发明优选实施例一的数据链路检测方法的流程图，实现该数据链路检测方法的网元主要包括SDN控制器、UGW1和UGW2，其中，UGW1相当于第一UGW，UGW2相当于GTP端点，且该GTP端点是UGW的情形，即GTP端点是第二UGW的情形。本实施例中，SDN控制器维护了回声请求消息和回声响应消息的状态机，同时还维护了GTP用户面的上下文信息。该上下文信息包括时钟t1及对应最大时间间隔T1；时钟t2及对应最大时间间隔T2；计数器n1及对应的最大次数N1，以及其他可能的上下文信息，比如：序列号（SequenceNumber，简称为SN）等信息。其中，定时器t1最大值T1，表示SDN控制器发送回声请求消息之后，等待回声响应消息的最大时间值，其在标准中定义为T3-RESPONSE，在本申请中用T1表示；计数器n1的最大值N1表示SDN控制器重发回声请求消息的最大次数，其在标准中定义为N3-REQUESTS，这里用N1表示；定时器t2的最大值T2表示回声请求消息的发送间隔时间。如图8所示，该流程包括以下步骤：
步骤S802～806，SDN控制器发出GTP的回声请求消息，该消息承载在OF协议的PO消息上，经过SDN控制器->UGW1->UGW2->SDN控制器路径最后回到SDN控制器，其中，GTP的回声请求消息相当于GTP请求消息。
S802：SDN控制器根据GTP用户面的上下文信息生成GTP的回声请求消息，并将该回声请求消息封装在OF协议的PO消息中，发送给UGW1。其中PO消息封装回声请求消息时，在unit8_t data[0]域封装标准的回声请求消息/回声响应消息，而域ofp_action_header actions[0]则标识了具体的操作是将unit8_t data[0]域封装的回声请求消息/回声响应消息转发（Packet-Out）出去。
S804，UGW1根据PO消息中的操作指示，取出GTP的回声请求消息，并将该消息以标准的GTP-U的格式发送给UGW2。
S806，UGW2接收到UGW1发送的回声请求消息后，根据UGW2上的流表匹配（match）域，匹配到该回声请求的数据包，并根据流表中的操作指示将回声请求消息封装到PI消息中，然后发送到SDN控制器。其中PI消息封装回声请求消息时，在unit8_t data[0]域封装标准的回声请求/回声响应消息，而unit8_t reason域标识了收到该消息的动作是转发（Packet-In），即发送给SDN控制器。
步骤S808～812，SDN控制器收到回声请求消息后，生成回声响应消息，该消息经过SDN控制器->UGW2->UGW1->SDN控制器路径最后到达SDN控制器。
S808，SDN控制器根据收到的回声请求消息触发，生成回声响应消息，并将该消息封装在OF协议的PO消息中，发送给UGW2。其中PO消息封装回声响应消息的格式如上所述，此处不再赘述。
S810，UGW2根据PO消息中的操作指示，取出GTP的回声响应消息，并将该消息以标准的GTP-U的格式即GTP用户面信令格式发送给UGW1。
S812，UGW1接收到UGW2发送的回声响应消息后，根据UGW1上的流表匹配域，匹配到该回声响应的数据包，并根据流表中的操作指示将回声响应消息封装到PI消息中，然后发送到SDN控制器。其中PI消息封装回声响应消息的格式如上所述，此处不再赘述。
在相关技术中，即如图2所描述的GTP维护机制，GTP的回声请求消息、回声响应消息是由GTP的两个端点分别向对端双向发送的，因此，在本实施例中，SDN控制器还需要向UGW2发送PI消息并封装了回声请求消息，该消息以类似步骤S802～806的操作最后回到SDN控制器，即步骤S802a～806a。同样，SDN控制器还需要经过UGW1->UGW2路径回应回声响应消息，最后以类似步骤S808～812的格式回到SDN控制器，即步骤S808a～812a。
根据上述操作，就完成了GTP会话保活的一次正常操作。后续，SDN控制器会根据定时器t2每隔固定时间间隔（例如60s）向两个GTP端点各发起一次上述操作以保证GTP链路的激活状态。
优选实施例二
图9是根据本发明优选实施例二的数据链路检测方法的流程图，本方法是优选实施例一所示方法的优化。
相关技术中，GTP保活是通过双向发送回声请求消息/回声响应消息来保活GTP链路的，其原因是两个GTP端点是两个不同的端点。考虑到当前的场景，回声请求/回声响应消息的生成与发送，接收点都是一个点，即SDN控制器。因此，只要SDN控制器接收到了自身发出的消息，就能证明链路的畅通性。
因此，可以在优选实施例一的基础上省略其中一个方向的消息，只保留其中一个方向的消息，即如图9所示，仅包括以下步骤：
步骤S902～906，SDN控制器发出回声请求消息，该消息经过SDN控制器->UGW1->UGW2->SDN控制器路径最后回到SDN控制器。
步骤S908～912，SDN控制器收到回声请求消息后，生成回声响应消息，该消息经过SDN控制器->UGW2->UGW1->SDN控制器路径最后到达SDN控制器。
上述步骤与优选实施例一中的步骤S802～812相同，此处不再赘述。但相比于优选实施例一，本实施例中省略了优选实施例中的步骤S8102a～812a，但这样同样能够起到GTP链路保活的功能。
优选实施例三
图10是根据本发明优选实施例二的数据链路检测方法的流程图。本实施例中，GTP的两个端点一个是传统的GTP端点，比如eNB或者传统的S-GW/P-GW等，另外一个端点是UGW。这样，GTP链路的维护就需要通过双向的发送回声请求/回声响应消息来维护，而不能像优选实施例二那样单向维护。即，UGW侧的GTP用户面的上下文信息由SDN控制器来维护，传统的GTP端点的GTP上下文信息根据相关技术来维护。传统的GTP端点的操作，即传统的GTP端点和UGW之间的消息发送，参见图2的对应说明。而UGW的操作，即UGW与SDN控制器之间的消息，以及SDN控制器的操作参见图8的对应说明，即步骤S1002a，S1004b相当于图8中的步骤S802a，S812a；步骤S1006b，步骤S1008a相当于图8中的S806，S808；步骤S1006a，步骤S1008b相当于图8中的S804,S810，而步骤S1002b,S1004a相当于图2中的步骤S206、S208，此处不再赘述。
优选实施例四
图11是根据本发明优选实施例四的数据链路检测方法的流程图，如图11所示，该流程包括以下步骤：
步骤S1102-S1112，SDN控制器发出承载在PO消息上的回声请求消息之后，启动定时器t1,等待对应的回声响应，如果在t1<T1内，收到了回声响应消息，代表本次交互正常，并且SDN控制器启动定时器t2，当t2=T2时，SDN控制器发起下一轮的交互，即再一次发送回声请求消息，其中，回声请求消息相当于GTP请求消息，回声响应消息相当于GTP响应消息。
步骤S1114-S1122，SDN控制器发送承载在PO消息上的回声请求消息后，如果在t1=T1时，还没有收到对应的回声响应消息，那么SDN控制器重新发送回声请求消息（步骤S1118），并重启定时器t1，如果在t1<T1收到了对应的回声响应消息，则代表保活成功，同时进入下一轮的保活，即数据链路检测；如果t1=T1还没有收到对应的回声响应消息，则再次重发，再次重启t1……如果执行N1次上述操作，还没有收到回声响应消息，那么SDN控制器认为消息交互失败，链路不通，并发起对应的操作，比如删除GTP用户面的上下文信息等。
以上方案中的SDN控制器功能可以在任何有计算能力的服务器或者SDN控制器等一切网络设备上实现，比如X86服务器；UGW的功能可以在任何有路由功能的服务器或者路由器或者交换机等一切网络设备上实现，比如X86服务器，增强的普通交换机等。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：具有提高用户面的逻辑和控制面的逻辑的清晰度的效果，并且减轻了第一UGW的负荷。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种数据链路的检测方法，其特征在于，包括：
软件定义网络SDN控制器向第一统一网关UGW发送通用分组无线服务隧道协议GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息；
所述SDN控制器从所述第一UGW接收GTP响应消息，并根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器向所述第一UGW发送所述GTP请求消息，并通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以所述GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息包括：
所述SDN控制器向所述第一UGW发送OPENFLOW协议的Packet-out消息，所述GTP请求消息承载在所述Packet-out消息上；
所述SDN控制器通过所述Packet-out消息通知所述第一UGW向所述其他GTP端点以所述GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的承载在OPENFLOW协议的Packet-in消息上的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；
在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP请求消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述GTP响应消息在经由所述第二UGW转发给所述第一UGW或由所述传统GTP端点发送给所述第一UGW时，是以所述GTP用户面信令格式发送的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路包括以下至少之一：
在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器接收到所述GTP响应消息，则确定所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路正常；
在预设的时间阈值内，如果所述SDN控制器没有接收到所述GTP响应消息，且所述SDN控制器经过预设次数的重试操作后，仍然没有收到所述GTP响应消息，则确定所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路异常。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，
所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在由所述SDN控制器发往所述第一UGW时承载在OpenFlow协议的Packet-out消息上，在由所述第一UGW发往所述SDN控制器时承载在Packet-in消息上；和/或
所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时以所述GTP用户面信令格式传送。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述GTP用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器生成的所述GTP请求消息是根据GTP用户面的上下文信息生成的；所述SDN控制器生成的所述GTP响应消息是根据所述GTP请求消息和GTP用户面的上下文信息生成的。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述方法还包括：
所述SDN控制器向所述第二UGW发送第二GTP请求消息，并通知所述第二UGW向所述第一UGW以GTP用户面信令格式发送所述第二GTP请求消息；
所述SDN控制器从所述第二UGW接收第二GTP响应消息，并根据所述第二GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述第二GTP响应消息与所述第二GTP请求消息相对应。
10.一种数据链路的检测方法，其特征在于，包括：
第一统一网关UGW接收软件定义网络SDN控制器发送的通用分组无线服务隧道协议GTP请求消息；
所述第一UGW根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点发送所述GTP请求消息，并将GTP响应消息转发给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
在所述其他GTP端点是第二UGW的情况下，所述GTP响应消息是所述SDN控制器根据所述第二UGW转发的承载在OPENFLOW协议的Packet-in消息上的所述GTP请求消息生成的，并经由所述第二UGW、所述第一UGW发送给所述SDN控制器；
在所述其他GTP端点是传统GTP端点的情况下，所述GTP响应消息是所述传统GTP端点根据所述GTP响应消息生成的，并经由所述第一UGW发送给所述SDN控制器。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，
所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在由所述SDN控制器发往所述第一UGW时承载在OPENFLOW协议的Packet-out消息上，在由所述第一UGW发往所述SDN控制器时承载在Packet-in消息上；和/或
所述GTP请求消息和/或所述GTP响应消息在经由所述第一UGW和所述其他GTP端点之间时以所述GTP用户面信令格式传送。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述GTP用户面信令是标准的GTP格式的回声请求消息和/或回声响应消息。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器生成的所述GTP请求消息是根据GTP用户面的上下文信息生成的；所述SDN控制器生成的所述GTP响应消息是根据所述GTP请求消息和GTP用户面的上下文信息生成的。
15.一种数据链路的检测装置，其特征在于，包括：
发送模块，用于向第一统一网关UGW发送通用分组无线服务隧道协议GTP请求消息，并通知所述第一UGW向其他GTP端点以GTP用户面信令格式发送所述GTP请求消息；
检测模块，用于从所述第一UGW接收GTP响应消息，并根据所述GTP响应消息检测所述第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应。
16.一种数据链路的检测装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收软件定义网络SDN控制器发送的通用分组无线服务隧道协议GTP请求消息；
转发模块，用于根据所述SDN控制器的通知以GTP用户面信令格式向其他GTP端点发送所述GTP请求消息，并将GTP响应消息发送给所述SDN控制器，其中，所述GTP响应消息与所述GTP请求消息相对应，用于检测第一UGW与所述其他GTP端点之间的所述数据链路。
17.一种控制器，其特征在于，包括权利要求15所述的检测装置，所述控制器是软件定义网络SDN控制器。
18.一种网关，其特征在于，包括权利要求16所述的检测装置，所述网关是统一网关UGW。
19.一种数据链路的检测系统，其特征在于，包括权利要求17所述的控制器和至少一个权利要求18所述的网关。
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