CN105490945A - 一种用于在控制面中控制转发数据的方法和装置 - Google Patents

一种用于在控制面中控制转发数据的方法和装置 Download PDF

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CN105490945A
CN105490945A CN201410468646.2A CN201410468646A CN105490945A CN 105490945 A CN105490945 A CN 105490945A CN 201410468646 A CN201410468646 A CN 201410468646A CN 105490945 A CN105490945 A CN 105490945A
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赵明宇
严学强
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上海贝尔股份有限公司
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Abstract

本发明的目的是提供一种用于在控制面中控制转发数据的方法和装置。根据本发明的方法包括以下步骤:根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述第一基站向所述用户设备传输来自该第一基站所属的SDN网络外数据的路由控制信息,其中,所述路由控制信息包括转发路径以及所述转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则;分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,以控制所述至少一个转发设备基于所述转发规则转发数据。

Description

-种用于在控制面中控制转发数据的方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种用于在控制面中控制转发数据的方法和 装置。
背景技术
[0002] 现有技术中,基于一般的LTE网络架构,需要在基站和服务网关、分组数据网关等 网络元素之间建立隧道,当由于用户设备移动导致发生切换时,尤其是随着小区变小,切换 发生的更频繁的情况下,为了维持隧道,会造成过多的信令交互。一般的LTE网络架构需要 使用固定的铺点,当一个用户设备从一个基站移动到同一个服务网关下的另一基站,或跨 服务网关下的另一基站时,服务网关和分组数据网关作为用户面的铺点,所有的流量都需 要流经铺点。并且,当数据的接收方和发送方设备处在同一个小区时,会造成路由迂回,显 然送种方式效率较低。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种用于在控制面中控制转发数据的方法和装置。
[0004] 根据本发明的一个方面,提供了一种用于在控制面中控制转发数据的方法,其中, 所述控制面包含于一软件定义网络(SDN)中,所述软件定义网络包括至少一个转发设备, 用户设备已经接入到作为转发设备的第一基站,所述方法包括W下步骤:
[0005] a根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述第一基站向所述用户设 备传输来自该第一基站所属的SDN网络外数据的路由控制信息,其中,所述路由控制信息 包括转发路径W及所述转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则;
[0006] b分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,W控制所述至少一个转 发设备基于所述转发规则转发数据。
[0007] 根据本发明的一个方面,还提供了一种用于在转发设备中转发数据的方法,其中, 所述转发设备包含于一软件定义网络中,所述软件定义网络包括控制层W及至少一个所述 转发设备,其中,所述方法包括W下步骤:
[000引-向所述控制层发送自身的状态相关信息,W供所述控制层确定所述软件定义网 络的网络拓扑信息;
[0009] 其中,所述方法还包括W下步骤:
[0010] -接收来自控制层的转发规则,W基于所述转发规则来更新自身的流表信息;
[0011] -当接收到待传输的数据时,基于所述流表信息中与所述数据相匹配的转发规则 来执行相应的操作。
[0012] 根据本发明的一个方面,还提供了一种用于在控制面中控制转发数据的控制面装 置,其中,所述控制面包含于一软件定义网络中,所述软件定义网络包括至少一个转发设 备,用户设备已经接入到作为转发设备的第一基站,所述控制面装置包括:
[0013] 路由确定模块,用于根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述第一 基站向所述用户设备传输来自该第一基站所属的SDN网络外数据的路由控制信息,其中, 所述路由控制信息包括转发路径W及所述转发路径途经的各个转发设备各自的转发规 则;
[0014] 第一发送模块,用于分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,W控 制所述至少一个转发设备基于所述转发规则转发数据。
[0015] 根据本发明的一个方面,还提供了一种用于转发数据的转发设备,其中,所述转发 设备包含于一软件定义网络中,所述软件定义网络包括控制层W及至少一个所述转发设 备,其中,所述转发设备包括:
[0016] 状态发送装置,用于向所述控制层发送自身的状态相关信息,W供所述控制层确 定所述软件定义网络的网络拓扑信息;
[0017] 其中,所述转发设备还包括:
[0018] 规则接收装置,用于接收来自控制层的转发规则,W基于所述转发规则来更新自 身的流表信息;
[0019] 转发装置,用于当接收到待传输的数据时,基于所述流表信息中与所述数据相匹 配的转发规则来执行相应的操作。
[0020] 与现有技术相比,本发明具有W下优点:采用基于SDN的网络架构,由集中的控制 面装置确定转发数据的路径,并向与控制面相应的诸如交换机和基站等转发设备下发转发 数据的规则,转发设备基于接收到的规则来转发数据,通过送种方式,实现了控制面和转发 面的分离,符合未来网络的演进趋势。并且,根据本发明的方案,不必在各个设备之间建立 隧道,从而避免了建立隧道带来的过多的信令交互。并且,根据本发明的方案,诸如移动性 管理实体等单元可作为控制面装置的应用模块被实现,从而可W更灵活的来进行更改或升 级。
附图说明
[0021] 通过阅读参照W下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更明显:
[0022] 图1示意出了一种用于在控制面中控制转发数据的方法流程图;
[0023] 图2示意出了根据本发明的一个示例性的基于软件定义网络的网络架构;
[0024] 图3示意出了根据本发明的一个优选实施例的用于切换时在控制面中控制转发 数据的方法流程图;
[00巧]图4示意出了一种根据本发明的在用户设备漫游时的网络架构;
[0026] 图5示意出了另一种根据本发明的在用户设备漫游时的网络架构;
[0027] 图6示意出了另一种根据本发明的在用户设备漫游时的网络架构;
[0028] 图7示意出了一种用于在控制面中控制转发数据的转发面装置的结构示意图W 及一种用于转发数据的转发设备的结构示意图;
[0029] 图8示意出了根据本发明的一个优选实施例的用于切换时在控制面中控制转发 数据的控制面装置的结构示意图W及用于转发数据的转发设备的结构示意图。
[0030] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0032] 图1示意出了一种用于在控制面中控制转发数据的方法流程图。根据本发明的方 法包括由控制面装置执行的步骤S101和步骤S102, W及由转发设备执行的步骤S201、步骤 S202和步骤S203。
[0033] 其中,所述控制面装置包含于一软件定义网络中,所述软件定义网络包括至少一 个转发设备,用户设备已经接入到作为转发设备的第一基站。
[0034] 优选地,所述软件定义网络包括控制面和转发面。
[0035] 优选地,所述控制面装置包括集中的控制器,各种网络功能作为所述控制器的应 用模块被实现。例如,移动性管理、用户管理、策略管理等。
[0036] 优选地,所述转发面包括至少一个转发设备。更优选地,所述转发设备包括W下至 少任一种设备:
[0037] 1)交换机;
[0038] 2)基站。
[0039] 优选地,控制面装置通过通用标准接口与所述软件定义网络中的各个转发设备进 行交互。例如,通过运行化enFlow协议的接口。
[0040] 参照图1,在步骤S201中,转发设备向所述控制层发送自身的状态相关信息,W供 所述控制层确定所述软件定义网络的网络拓扑信息。
[0041] 其中,所述状态相关信息包括用于指示转发设备自身的状态W及与其相邻的转发 设备之间的连接信息。
[0042] 具体地,转发设备基于预定时间条件来上报自身状态及相邻转发设备的连接信息 给控制器;或者,转发设备响应于控制器的请求,向控制器上报自身状态及相邻转发设备的 连接ί旨息给虹制器。。
[0043] 其中,所述连接信息包括但不限于W下至少任一种信息:
[0044] 1)与转发设备相邻的其他设备的设备指示信息;
[0045] 2)转发设备的端口与其相邻的其他设备的对应关系等,例如,转发设备通过第一 端口与第一设备连接,通过第二端口与第二设备连接等。
[0046] 3)转发设备与其他设备之间的连接的质量相关信息等;
[0047] 4)转发设备自身的负载信息。
[0048] 接着,控制面装置根据接收的来自各个转发设备的状态相关信息来确定所述软件 定义网络的网络拓扑信息。
[0049] 其中,所述网络拓扑信息包括基于各个转发设备上报的状态信息所确定的全局的 网络拓扑。
[0050] 其中,所述网络拓扑信息包括但不限于所述软件定义网络中各个设备之间的路径 信息。
[0051] 优选地,所述网络拓扑信息还包括各个设备之间的路径的权重信息等。
[0052] 根据本发明的第一示例,图3示意出了根据本发明的一个示例性的基于软件定义 网络的网络架构。参照图3,该网络中包含控制面和转发面。其中,控制面包含一个作为控 制面装置的控制器Cont;rolle;r_l,W及移动性管理模块(ΜΜ, Mobility Management)、用户 管理模块(SM, Subscriber Management)、策略管理(PM, Policy Management)模块等应用模 块,该控制器Cont;rolle;r_l通过Ncxrt化ound接口与各个模块进行通信。其中,转发面包含 六个作为转发设备的交换机SW_1至SW_6 W及两个作为转发设备的基站BS_1和基站BS_2, 其中,交换机SW_1至SW_6分别拥有编号为1至4的4个端口。该控制器Controller_l通 过Sout化ound接口与各个基站和交换机进行通信。并且,用户设备肥_1已经接入到基站 BS_1。在步骤S201中,该交换机SW_1至SW_6分别向该控制器Controller_l发送包含自 身的状态W及与其相邻的交换机之间的连接信息的状态相关信息。控制器Controller_l 接收来自交换机SW_1至SW_6的状态相关信息,并据此得到整个网络的网络拓扑信息。
[0053] 接着,在步骤S101中,控制面装置根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定 经由所述第一基站向所述用户设备传输来自SDN网络外的数据的路由控制信息。
[0054] 其中,所述路由控制信息包括转发路径W及所述转发路径途经的各个转发设备各 自的转发规则。
[0055] 其中,所述转发规则包括指示所述转发设备如何转发待传输至所述用户设备的数 据的规则。
[0056] 具体地,控制面装置根据所述网络拓扑信息,将通过计算得到最优路径作为转发 路径,并基于转发路径得到转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则。
[0057] 在步骤S102中,控制面装置分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规 贝IJ,W控制所述至少一个转发设备基于所述转发规则转发数据。
[0058] 继续对前述第一示例进行说明,控制器Controller_l的移动性管理模块匪基 于所获得的网络拓扑信息,排除拥塞的交换机路段,通过计算得到传输数据的最优路径 Path_l ;SW_6〉SW_5〉SW_2〉SW_1〉BS_1,作为经由所述基站BS_1向用户设备肥_1传输数据的 转发路径,并基于各个转发设备的连接方式,确定该路径化th_l途经的各个转发设备各自 的转发规则,如下表1所示。
[0059] 表 1
[0060]
Figure CN105490945AD00081
[0061]
Figure CN105490945AD00091
[006引接着,在步骤S102中,该控制器Controller_l分别向交换机SW_6、交换机SW_5、 交换机SW_2、交换机SW_1和基站BS_1发送相应的转发规则,W控制各个转发设备基于表1 所示的各自的转发规则转发数据。
[0063] 接着,在步骤S202中,转发设备接收来自控制层的转发规则,W基于所述转发规 则来更新自身的流表信息。
[0064] 优选地,所述流表信息基于化enFlow协议。
[0065] 优选地,所述流表信息包括至少一条表项,每条表项包括但不限于W下信息:
[0066] 1)包头域信息;
[0067] 其中,该包头域信息可包括W下信息:
[006引 U进入接口;
[006引 U) W太网巧thernet)信息;例如,源地址、目标地址、类型;
[0070] iU)虚拟局域网信息;例如,虚拟局域网标化虚拟局域网优先级;
[007。 iv) IP信息;例如,IP源地址、目标地址、IP协议、IP的服务类型号(To巧字段;
[0072] V) TCP/UDP目标端口和源端口。
[0073] 2)计数器信息;该计数器信息用来统计与流量相关的信息。
[0074] 3)行动信息;其中,每条表项包含一个与其对应的行动信息,如果进入转发设备 的数据与其自身的流表信息中的某条表项相匹配,则执行相应的行动。
[00巧]例如,当接收到待传输的数据时,转发设备逐条对比数据包头的IP源地址和目的 地址是否与自身的流表中的某条表项的包头域相匹配。
[0076] 优选地,该行动信息包括诸如转发或丢弃等必备行动,W及入队或修改域等可选 行动。
[0077] 接着,在步骤S203中,当接收到待传输的数据时,转发设备基于所述流表信息中 与所述数据相匹配的转发规则来执行相应的操作。
[0078] 具体地,转发设备将待传输数据的包头信息与自身的流表信息进行匹配,得到相 匹配的流表项,并执行与该得到的流表项对应的操作。
[0079] 继续对前述第一示例进行说明,在步骤S202中,交换机SW_6、交换机SW_5、交换 机SW_2、交换机SW_1和基站BS_1分别接收来自控制器Controller_l的转发规则,并分别 基于所接收的转发规则来更新自身的流表信息。在步骤S203中,当接收到待传输的数据 包化cket_l时,交换机SW_6将数据包化cket_l的包头与自身的流表信息进行匹配,得到 相匹配的流表项的行动信息:通过端口 1转发该数据,W将数据包化cket_l转发至交换机 SW_5。接着,交换机SW_5接收到数据包化cket_l时,将数据包化cket_l的包头与自身的 流表信息进行匹配,得到相匹配的流表项的行动信息:通过端口 1转发该数据,W将数据包 化cket_l转发至交换机SW_2。接着,交换机SW_2、交换机SW_1和基站BS_1依次基于自身 的流表信息转发数据包化cket_l,W使其到达用户设备肥_1。
[0080] 图3示意出了根据本发明的一个优选实施例的用于切换时在控制面中控制转发 数据的方法流程图。
[0081] 参照图3,当用户设备从所述第一基站切换到作为转发设备的第二基站时,所述方 法还包括步骤S103、步骤S104、步骤S105、步骤S106和步骤S107。
[0082] 在用户设备接入到第一基站后,所述第一基站向该用户设备发送测量控制信息, W配置该用户设备需要测量的信号参数及其阔值。
[0083] 接着,该用户设备接收来自所述第一基站的测量控制信息,并基于接收的测量控 制信息来测量周围多个基站的所要求的信号。当所测量的信号超过阔值时,用户设备生成 测量报告并发送至所述第一基站。
[0084] 接着,第一基站在接收到该测量报告后,确定该用户设备可切换至所述第二基站, 并向控制面装置发送切换请求。
[0085] 其中,该切换请求可包含所述用户设备的标识信息W及所述第一基站和所述第二 基站各自的标识信息。
[0086] 接着,在步骤S103中,控制面装置接收来自所述第一基站的切换请求。
[0087] 接着,在步骤S104中,控制面装置向所述第二基站发送切换请求。
[0088] 接着,在步骤S105中,控制面装置接收来自第二基站的切换确认信息后,向所述 第一基站发送切换命令。
[0089] 接着,在步骤S106中,控制面装置重新确定向所述用户设备传输数据的路由控制 信息,W经由所述第二基站向所述用户设备传输来自SDN网络外的数据。
[0090] 接着,在步骤S107中,控制面装置分别向相应的至少一个转发设备发送与所述重 新确定的路由控制信息相应的转发规则。
[0091] 继续对前述第一示例进行说明,基站BS_1向用户设备肥_1发送测量控制信息,用 户设备UE_1接收来自基站BS_1的测量控制信息,并基于接收的测量控制信息来测量周围 多个基站的RSRQ信号。当所测量的信号超过预定的阔值时,用户设备肥_1生成测量报告 并发送至基站BS_1。接着,基站BS_1在接收到测量报告后,确定该用户设备UE_1可切换至 基站BS_2,并向控制器controlle;r_l发送切换请求,该切换请求包含用户设备肥_1的标识 信息UE_1,基站BS_1的标识信息BS_1 W及基站BS_2的标识信息BS_2。
[0092] 接着,在步骤S103中,控制器controller_l接收来自基站BS_1的切换请求。接 着,在步骤S104中,控制器controlleLl向基站BS_2发送切换请求。接着,BS_2在准备 好进行切换时向控制器controller_l发送切换确认信息。接着,在步骤S105中,控制器 controller_l接收来自基站BS_2的切换确认信息后,向所述第一基站发送切换命令,W命 令用户设备肥_1连接到基站BS_2。
[0093] 接着,在步骤S106中,控制层装置中的移动性管理模块MM重新确定经由基站BS_2 向用户设备肥_1传输数据的最优路径化th_2 ;SW_6〉SW_5〉SW_4〉BS_1,作为向用户设备 肥_1传输数据的转发路径,并确定该转发路径化th_2途经的各个转发设备各自的转发规 则如下表2所示。
[0094] 表 2
[0095]
Figure CN105490945AD00111
[0096] 接着,在步骤S107中,控制器controller_l分别向交换机SW_6、交换机SW_5、交 换机SW_4和基站BS_2发送相应的转发规则,W控制各个设备基于表2所示的各自的转发 规则转发数据。
[0097] 优选地,根据本优选实施例的方法还包括步骤S108 (图未示)和步骤S109 (图未 示)。
[0098] 在步骤S108中,控制面装置确定用于从所述第一基站向所述第二基站传输数据 的转发路径及所述路径途经的各个转发设备各自的转发规则。
[0099] 接着,在步骤S109中,控制面装置分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转 发规则,W将来自所述第一基站的待传输至所述用户设备的数据转发至所述第二基站。
[0100] 继续对前述第一示例进行说明,在确定转发路径化th_2后,在步骤S108中,与控 制器controlleLl对应的控制层装置中的移动性管理模块MM确定用于从基站BS_1向基 站85_2传输数据的路径化地_3:85_1〉5胖_1〉5胖_4〉85_2,并确定该路径化地_3途经的各个 转发设备各自的转发规则,如下表3所示。
[0101] 表 3
[0102]
Figure CN105490945AD00121
[0103] 接着,在步骤S109中,控制器controller_l分别向基站BS_1、交换机SW_1、交换 机SW_4和基站BS_2发送相应的转发规则,W将来自基站BS_1的待传输至用户设备UE_1 的数据转发至基站BS_2。
[0104] 其中,各个转发设备中可缓存部分用于转发的数据信息。对于路径化th_l中的各 个转发设备来说,可能分别缓存了部分需要转发的数据,当用户设备从基站BS_1切换至基 站BS_2时,来自SDN网络外的数据信息会经由新的路径化地_2,经由第二基站将数据信息 传输至用户设备肥_1。此时,对于原化th_l中的、并且包含于新路径化th_2中的郝部分转 发设备来说(在本例中即为SW_5和SW_6),由于其遵循新的沿着化th_2进行转发的转发 规则,因此其所缓存的数据可W到达第二基站,并经由第二基站被发送至用户设备肥_1,而 对于原来的化th_l中的、且未被包含于新路径化th_2中的转发设备来说(在本例中即为 SW_1和SW_2),由于其转发规则并未更新,即仍然遵循沿着化th_l将数据传输至基站BS_1 的转发规则,送些转发设备中的数据仍然会被发送至基站BS_1。而通过建立从基站BS_1至 基站BS_2的路径化th_3,能够使得送部分转发设备中缓存的数据最终也能到达基站BS_2, 并经由基站BS_2被发送至用户设备肥_1。从而确保了转发数据在切换过程中的完整性。
[0105] 根据本发明的一个优选实施例,根据本发明的方法还包括由控制面装置执行的步 骤S110(图未示),W及由转发设备执行的步骤S204(图未示)和步骤S205(图未示)。
[0106] 在步骤S110中,控制面装置指示位于边缘的转发设备对待传输的数据执行添加 虚拟局域网(VLAN)报头的操作,W分别处理不同服务质量(QoS)的数据。
[0107] 其中,所述边缘转发设备包括可基于所述SDN的网络拓扑结构确定的,具有与该 网络外设备的连接的转发设备。
[010引优选地,所述VLAN报头包括但不限于W下至少任一项信息:
[0109] 1) VLAN标识信息;该VLAN标识信息用于标识数据所属的VLAN。
[0110] 2) VLAN优先级信息;优选地,该VLAN优先级信息包括优先权代码点(priority code point, PCP),该PCP通过0到7逐渐降低的优先级来标记语音或音频等不同QoS的数 据。
[01U] 3)标签协议标识(Tag Protocol Identifier, TPID);该标签协议标识用来识别 VLAN数据和非VLAN数据。
[0112] 4)标准格式指不位(Canonical F'ormat indicator, CFI),该标准格式指不位用来 标识MAC地址是否W标准格式进行封装。
[0113] 根据本发明的第二示例,仍然基于图2所示的网络架构,此时,控制面的移动性管 理模块MM已经确定用于传输语音数据IMS_voice和视频数据IMS_vedio至用户设备肥_2 的转发路径化地_4:5胖_6〉5胖_3〉5胖_2〉5胖_1〉85_1。控制面中的控制器(3〇11付〇116^1可基于 网络拓扑信息,指示位于边缘的交换机SW_6在接收到语音数据IMS_voice时在该语音数据 的包头中添加其VLAN标识和VLAN优先级"6",在接收到视频数据IMS_vedio时在该视频数 据的包头中添加其VLAN标识和VLAN优先级"3",并同时更新交换机SW_6、交换机SW_3、交 换机SW_2、交换机SW_1 W及基站BS_1的流表信息,W分别处理具有不同服务质量的语音数 据 IMS_voice 和视频数据 IMS_vedio。
[0114] 接着,在步骤S204中,转发设备接收来自所述控制层的用于对待传输的数据执行 添加虚拟局域网(VLAN)报头的指示,W更新自身的流表信息。
[0115] 接着,在步骤S205中,当接收到待传输的数据时,转发设备基于所述更新后的流 表信息来对相应的数据执行添加 VLAN报头的操作。
[0116] 继续对前述第二示例进行说明,交换机SW_6接收来自控制器controller_l的为 语音数据IMS_voice和视频数据IMS_vedio添加 VLAN报头的指示,并相应地更新自身流表 信息。当接收到语音数据IMS_voice的数据包化cket_2时,交换机SW_6基于自身的流表 信息对数据包化cket_2的报头添加相应的VLAN标识和优先级"6"。
[0117] 根据本发明的优选方案,当用户设备从其归属地网络漫游到其他访问地网络时, 根据本发明的方案包括但不限于W下Η种情形。
[0118] (1)当所述用户设备的归属地网络和访问地网络均支持SDN时;根据本发明的方 法还包括步骤S111 (图未示)。
[0119] 在步骤Sill中,所述访问地网络的控制面装置基于与所述归属地网络的控制面 的预定接口,从所述归属地网络的控制面的用户管理模块获取所述用户设备的用户信息。
[0120] 其中,所述用户信息包括可供控制面装置标识所述用户设备的信息。
[0121] 优选地,所述访问地网络的控制面装置还可基于与所述归属地网络的控制面的预 定接口,从所述归属地网络的控制面的策略管理模块获取所述用户设备的策略信息。
[0122] 接着,在步骤S101中,所述访问地网络的控制面装置基于自身所属网络的网络拓 扑信息W及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息。
[0123] 例如,参照图4,用户设备肥_3的归属地网络和访问地网络均支持SDN。其中,归属 地网络的控制面包括控制器Contro 11 er_H W及移动性管理模块MM-H、用户管理模块SM-H、 策略管理PM-H模块等应用模块,转发面包括交换机SW_H1至SW_H3 ;访问地网络的控制面 包括控制器Controller_V W及移动性管理模块MM-V、用户管理模块SM-V、策略管理模块 PM-V等应用模块,转发面包括交换机SW_V1至SW_V3 W及作为转发设备的基站BS_1。访问 地网络的控制面的控制器Cont;rolle;r_V通过East/Wes忧ound接口与归属地网络的控制 面的控制器Controller_H进行通信。在步骤Sill中,当用户设备肥_3访问归属地网络的 IP服务器时,访问地网络控制面的移动性管理模块MM-V基于East/Wes忧ound接口,从归 属地网络控制面的用户管理模块SM-H获取用户设备肥_3的用户信息。接着,在步骤SlOl 中,访问地网络控制面的移动管理模块MM-V基于自身所属网络的网络拓扑信息W及获取 的用户设备UE_3的用户信息,确定在访问的网络向用户设备UE_3传输数据的转发路径: SW_V3〉SW_V2〉SW_V1〉BS_1。并且,归属地网络控制面的移动管理模块MM-H基于自身所属网 络的网络拓扑信息,确定在归属地网络向用户设备肥_3传输数据的转发路径;SW_H3〉SW_ H2〉SW_H1。该两个转发路径通过交换机SW_V3和交换机SW_H1相连。
[0124] 似当所述用户设备的归属地网络不支持SDN,访问地网络支持SDN时,根据本发 明的方法还包括步骤S112 (图未示)。
[01巧]在步骤S112中,所述访问地网络的控制面装置基于与所述归属地网络的本地用 户服务器化S巧的预定接口,从所述本地用户服务器化S巧获取所述用户设备的用户信息。
[0126] 优选地,所述访问地网络的控制面装置还可基于与所述用户设备的归属地网络的 策略与计费规则功能单元(PCR巧的预定接口,获取所述用户设备的策略信息。
[0127] 接着,在步骤S101中,所述访问地网络的控制面装置基于自身所属网络的网络拓 扑信息W及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息。
[0128] 例如,参照图5,用户设备肥_4的归属地网络支持代理移动IPv6协议但不支持 SDN,访问地网络支持SDN,其中,归属地网络包括服S、PCRF、移动性管理实体(MME)、服务网 关(S-GW)和分组数据网关(P-GW);访问地网络的控制面包括控制器Controller_V W及移 动性管理模块MM-V、用户管理模块SM-V、服务网关模块SGW-V、策略管理模块PM-V等应用 模块,转发面包括交换机SW_V1至SW_V3 W及作为转发设备的基站BS_1。访问地网络的控 制器Controller_V的6日31/胖日3忧ound接口与S6a、S8和S9接口兼容。在步骤S112中, 当用户设备肥_4访问归属地网络的IP服务器时,访问地网络控制面中的移动性管理模块 MM-V基于S6a接口从访问地网络的HSS获取用户设备肥_4的用户信息。并且,控制面中 的策略管理模块PM-V基于S9接口从访问地网络的PCRF获取用户设备肥_4的用户策略信 息(Policy In化rmation)。此时,访问地网络控制面中的服务网关模块SGW-V和归属地网 络的分组数据网关P-GW通过S8接口来进行数据交换。接着,在步骤S101中,访问地网络 控制面的移动管理模块MM-V基于自身所属网络的网络拓扑信息W及获取的用户设备肥_4 的用户信息,确定在访问的网络向用户设备肥_4传输数据的转发路径。移动性管理可由访 问地网络的MM-V来处理。
[0129] (3)当所述用户设备的归属地网络支持SDN,访问地网络不支持SDN时,根据本发 明的方法还包括步骤S113(图未示)和S114(图未示)。
[0130] 在步骤S113中,访问地网络的控制面装置基于与所述用户设备的访问地网络的 移动性管理实体(MME)的预定接口,发送所述用户设备的用户信息至所述访问地网络的移 动性管理实体(MME)。
[0131] 在步骤S114中,访问地网络的控制面装置基于与所述用户设备的访问地网络的 策略与计费规则功能单元(PCRF)的预定接口,发送所述用户设备的策略信息至所述访问 地网络的策略与计费规则功能单元(PCRF)。
[0132] 例如,参照图6,用户设备肥_5的访问地网络支持代理移动IPv6协议但不支持 SDN,归属地网络支持SDN,其中,归属地网络的控制面包括控制器Controller_H W及移动 性管理模块MM-H、用户管理模块SM-H、分组数据网关模块PGW-H、策略管理模块PM-H等应用 模块,转发面包括交换机SW_H1至SW_H3 ;访问地网络包括PCRF、MME、S-GW,用户设备UE_5 已连接到演进的通用陆基无线接入网巧-UTRAN)。归属地网络的控制器Controller_H的 East/Wes忧ound接口与S6a、S8和S9接口兼容。访问地网络的MME基于S6a接口从访问 地网络的用户管理模块SM-H获取用户设备肥_5的用户信息。并且,访问地网络的PCRF基 于S9接口从访问地网络控制面的策略管理模块PM-H获取用户设备肥_5的用户策略信息。 此时,归属地网络控制面的分组数据网关模块PGW-H和访问地网络的S-GW通过S8接口进 行数据交换。与用户设备肥_5相关的移动性管理可由访问地网络的MME处理。
[0133] 根据本发明的方法,采用基于SDN的网络架构,由集中的控制面装置确定转发数 据的路径,并向与控制面相应的诸如交换机和基站等转发设备下发转发数据的规则,转发 设备基于接收到的规则来转发数据,通过送种方式,实现了控制面和转发面的分离,符合未 来网络的演进趋势。并且,根据本发明的方法,不必在各个设备之间建立隧道,从而避免了 建立隧道带来的过多的信令交互。并且,根据本发明的方法,诸如移动性管理实体等单元可 作为控制面装置的应用模块被实现,从而可W更灵活的来进行更改或升级。
[0134] 图7示意出了一种用于在控制面中控制转发数据的转发面装置的结构示意图W 及一种用于转发数据的转发设备的结构示意图。根据本发明的控制面装置包括路由确定模 块101和第一发送模块102,根据本发明的转发设备包括状态发送装置201、规则接收装置 202和转发装置203。
[0135] 其中,所述控制面装置包含于一软件定义网络中,所述软件定义网络包括至少一 个转发设备,用户设备已经接入到作为转发设备的第一基站。
[0136] 优选地,所述软件定义网络包括控制面和转发面。
[0137] 优选地,所述控制面装置包括集中的控制器,各种网络功能作为所述控制器的应 用模块被实现。例如,移动性管理、用户管理、策略管理等。
[013引优选地,所述转发面包括至少一个转发设备。更优选地,所述转发设备包括W下至 少任一种设备:
[0139] 1)交换机;
[0140] 。基站。
[0141] 优选地,控制面装置通过通用标准接口与所述软件定义网络中的各个转发设备进 行交互。例如,通过运行化enFlow协议的接口。
[0142] 参照图7,状态发送装置201向所述控制层发送自身的状态相关信息,W供所述控 制层确定所述软件定义网络的网络拓扑信息。
[0143] 其中,所述状态相关信息包括用于指示转发设备自身的状态W及与其相邻的转发 设备之间的连接信息。
[0144] 具体地,状态发送装置201基于预定时间条件来上报自身状态及相邻转发设备的 连接信息给控制器;或者,状态发送装置201响应于控制器的请求,向控制器上报自身状态 及相邻转发设备的连接信息给控制器。
[0145] 其中,所述连接信息包括但不限于W下至少任一种信息:
[0146] 1)与转发设备相邻的其他设备的设备指示信息;
[0147] 2)转发设备的端口与其相邻的其他设备的对应关系等,例如,转发设备通过第一 端口与第一设备连接,通过第二端口与第二设备连接等。
[014引3)转发设备与其他设备之间的连接的质量相关信息等;
[0149] 4)转发设备自身的负载信息。
[0150] 接着,控制面装置根据接收的来自各个转发设备的状态相关信息来确定所述软件 定义网络的网络拓扑信息。
[0151] 其中,所述网络拓扑信息包括基于各个转发设备上报的状态信息所确定的全局的 网络拓扑。
[0152] 其中,所述网络拓扑信息包括但不限于所述软件定义网络中各个设备之间的路径 信息。
[0153] 优选地,所述网络拓扑信息还包括各个设备之间的路径的权重信息等。
[0154] 根据本发明的第一示例,图3示意出了根据本发明的一个示例性的基于软件定义 网络的网络架构。参照图3,该网络中包含控制面和转发面。其中,控制面包含一个作为控 制面装置的控制器ControlleLl,W及移动性管理模块(MM, Mobility Management)、用户 管理模块(SM, Subscriber Management)、策略管理(PM, Policy Management)模块等应用模 块,该控制器Cont;rolle;r_l通过Ncxrt化ound接口与各个模块进行通信。其中,转发面包含 六个作为转发设备的交换机SW_1至SW_6 W及两个作为转发设备的基站BS_1和基站BS_2, 其中,交换机SW_1至SW_6分别拥有编号为1至4的4个端口。该控制器Controller_l通 过Sout化ound接口与各个基站和交换机进行通信。并且,用户设备肥_1已经接入到基站 BS_1。该交换机SW_1至SW_6的状态发送装置201分别向该控制器Controller_l发送包含 自身的状态W及与其相邻的交换机之间的连接信息的状态相关信息。控制器Controller_l 接收来自交换机SW_1至SW_6的状态相关信息,并据此得到整个网络的网络拓扑信息。
[0155] 接着,路由确定模块101根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述 第一基站向所述用户设备传输来自SDN网络外的数据的路由控制信息。
[0156] 其中,所述路由控制信息包括转发路径W及所述转发路径途经的各个转发设备各 自的转发规则。
[0157] 其中,所述转发规则包括指示所述转发设备如何转发待传输至所述用户设备的数 据的规则。
[0158] 具体地,路由确定模块101根据所述网络拓扑信息,将通过计算得到最优路径作 为转发路径,并基于转发路径得到转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则。
[0159] 第一发送模块102分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,W控制 所述至少一个转发设备基于所述转发规则转发数据。
[0160] 继续对前述第一示例进行说明,作为路由确定模块101的控制器Controller_l的 移动性管理模块MM基于所获得的网络拓扑信息,排除拥塞的交换机路段,通过计算得到传 输数据的最优路径化th_l ;SW_6〉SW_5〉SW_2〉SW_1〉BS_1,作为经由所述基站BS_1向用户设 备肥_1传输数据的转发路径,并基于各个转发设备的连接方式,确定该路径化th_l途经的 各个转发设备各自的转发规则,如下表4所示。
[0161] 表 4
[0162]
Figure CN105490945AD00171
[0163] 接着,该控制器ControlleLl的第一发送模块102分别向交换机SW_6、交换机 SW_5、交换机SW_2、交换机SW_1和基站BS_1发送相应的转发规则,W控制各个转发设备基 于表1所示的各自的转发规则转发数据。
[0164] 接着,规则接收装置202接收来自控制层的转发规则,W基于所述转发规则来更 新自身的流表信息。
[0165] 优选地,所述流表信息基于化enFlow协议。
[0166] 优选地,所述流表信息包括至少一条表项,每条表项包括但不限于W下信息:
[0167] 1)包头域信息;
[016引其中,该包头域信息可包括W下信息:
[0169] i)进入接口;
[0170] ii) W太网巧thernet)信息;例如,源地址、目标地址、类型;
[017。 iU)虚拟局域网信息;例如,虚拟局域网标化虚拟局域网优先级;
[017引 iv) IP信息;例如,IP源地址、目标地址、IP协议、IP的服务类型号(To巧字段;
[0173] V) TCP/UDP目标端口和源端口。
[0174] 2)计数器信息;该计数器信息用来统计与流量相关的信息。
[0175] 3)行动信息;其中,每条表项包含一个与其对应的行动信息,如果进入转发设备 的数据与其自身的流表信息中的某条表项相匹配,则执行相应的行动。
[0176] 例如,当接收到待传输的数据时,转发设备逐条对比数据包头的IP源地址和目的 地址是否与自身的流表中的某条表项的包头域相匹配。
[0177] 优选地,该行动信息包括诸如转发或丢弃等必备行动,W及入队或修改域等可选 行动。
[0178] 接着,当接收到待传输的数据时,转发装置203基于所述流表信息中与所述数据 相匹配的转发规则来执行相应的操作。
[0179] 具体地,转发装置203将待传输数据的包头信息与自身的流表信息进行匹配,得 到相匹配的流表项,并执行与该得到的流表项对应的操作。
[0180] 继续对前述第一示例进行说明,交换机SW_6、交换机SW_5、交换机SW_2、交换机 SW_1和基站BS_1各自的规则接收装置202分别接收来自控制器Controller_l的转发 规则,并分别基于所接收的转发规则来更新自身的流表信息。当接收到待传输的数据包 化cket_l时,交换机SW_6的转发装置203将数据包化cket_l的包头与自身的流表信息进 行匹配,得到相匹配的流表项的行动信息:通过端口 1转发该数据,W将数据包化cket_l转 发至交换机SW_5。接着,交换机SW_5接收到数据包化cket_l时,其转发装置203将数据包 化cket_l的包头与自身的流表信息进行匹配,得到相匹配的流表项的行动信息:通过端口 1转发该数据,W将数据包化cket_l转发至交换机SW_2。接着,交换机SW_2、交换机SW_1 和基站BS_1依次基于自身的流表信息转发数据包化cket_l,W使其到达用户设备肥_1。
[0181] 图8示意出了根据本发明的一个优选实施例的用于切换时在控制面中控制转发 数据的控制面装置的结构示意图W及用于转发数据的转发设备的结构示意图。根据本优选 实施例的控制面装置包括切换接收模块103、请求发送模块104、命令发送模块105、路由更 新模块106和第二发送模块107。
[0182] 参照图8,在用户设备接入到第一基站后,所述第一基站向该用户设备发送测量控 制信息,W配置该用户设备需要测量的信号参数及其阔值。
[0183] 接着,该用户设备接收来自所述第一基站的测量控制信息,并基于接收的测量控 制信息来测量周围多个基站的所要求的信号。当所测量的信号超过阔值时,用户设备生成 测量报告并发送至所述第一基站。
[0184] 接着,第一基站在接收到该测量报告后,确定该用户设备可切换至所述第二基站, 并向控制面装置发送切换请求。
[0185] 其中,该切换请求可包含所述用户设备的标识信息W及所述第一基站和所述第二 基站各自的标识信息。
[0186] 接着,切换接收模块103接收来自所述第一基站的切换请求。
[0187] 接着,请求发送模块104向所述第二基站发送切换请求。
[0188] 接着,命令发送模块105接收来自第二基站的切换确认信息后,向所述第一基站 发送切换命令。
[0189] 接着,路由更新模块106重新确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息,W 经由所述第二基站向所述用户设备传输来自SDN网络外的数据。
[0190] 接着,第二发送模块107分别向相应的至少一个转发设备发送与所述重新确定的 路由控制信息相应的转发规则。
[0191] 继续对前述第一示例进行说明,基站BS_1向用户设备肥_1发送测量控制信息,用 户设备UE_1接收来自基站BS_1的测量控制信息,并基于接收的测量控制信息来测量周围 多个基站的RSRQ信号。当所测量的信号超过预定的阔值时,用户设备肥_1生成测量报告 并发送至基站BS_1。接着,基站BS_1在接收到测量报告后,确定该用户设备UE_1可切换至 基站BS_2,并向控制器controlle;r_l发送切换请求,该切换请求包含用户设备肥_1的标识 信息UE_1,基站BS_1的标识信息BS_1 W及基站BS_2的标识信息BS_2。
[0192] 接着,控制器controlleLl的切换接收模块103接收来自基站BS_1的切换请求。 接着,控制器controller_l的请求发送模块104向基站BS_2发送切换请求。接着,BS_2在 准备好进行切换时向控制器cont;rolle;r_l发送切换确认信息。接着,控制器cont;rolle;r_l 接收来自基站BS_2的切换确认信息后,其命令发送模块105向所述第一基站发送切换命 令,W命令用户设备肥_1连接到基站BS_2。
[019引接着,作为路由更新模块106的移动性管理模块匪重新确定经由基站BS_2向用 户设备肥_1传输数据的最优路径化th_2 ;SW_6〉SW_5〉SW_4〉BS_1,作为向用户设备肥_1传 输数据的转发路径,并确定该转发路径化th_2途经的各个转发设备各自的转发规则如下 表5所不。
[0194] 表 5
[0195]
Figure CN105490945AD00191
[0196] 接着,控制器controlleLl的第二发送模块107分别向交换机SW_6、交换机 SW_5、交换机SW_4和基站BS_2发送相应的转发规则,W控制各个设备基于表5所示的各自 的转发规则转发数据。
[0197] 优选地,根据本优选实施例的控制面装置还包括子路由确定模块(图未示)和第 Η发送模块(图未示)。
[0198] 子路由确定模块确定用于从所述第一基站向所述第二基站传输数据的转发路径 及所述路径途经的各个转发设备各自的转发规则。
[0199] 接着,第Η发送模块分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,W将 来自所述第一基站的待传输至所述用户设备的数据转发至所述第二基站。
[0200] 继续对前述第一示例进行说明,在确定转发路径化th_2后,在步骤S108中,作为 子路由确定模块的移动性管理模块MM确定用于从基站BS_1向基站BS_2传输数据的路径 Path_3:BS_l〉SW_l〉SW_4〉BS_2,并确定该路径化th_3途经的各个转发设备各自的转发规 贝IJ,如下表6所示。
[0201] 表 6
[0202]
Figure CN105490945AD00201
[0204] 接着,控制器controlleLl的第Η发送模块分别向基站BS_1、交换机SW_1、交换 机SW_4和基站BS_2发送相应的转发规则,W将来自基站BS_1的待传输至用户设备UE_1 的数据转发至基站BS_2。
[0205] 其中,各个转发设备中可缓存部分用于转发的数据信息。对于路径化th_l中的各 个转发设备来说,可能分别缓存了部分需要转发的数据,当用户设备从基站BS_1切换至基 站BS_2时,来自SDN网络外的数据信息会经由新的路径化地_2,经由第二基站将数据信息 传输至用户设备肥_1。此时,对于原化th_l中的、并且包含于新路径化th_2中的郝部分转 发设备来说(在本例中即为SW_5和SW_6),由于其遵循新的沿着化th_2进行转发的转发 规则,因此其所缓存的数据可W到达第二基站,并经由第二基站被发送至用户设备肥_1,而 对于原来的化th_l中的、且未被包含于新路径化th_2中的转发设备来说(在本例中即为 SW_1和SW_2),由于其转发规则并未更新,即仍然遵循沿着化th_l将数据传输至基站BS_1 的转发规则,送些转发设备中的数据仍然会被发送至基站BS_1。而通过建立从基站BS_1至 基站BS_2的路径化th_3,能够使得送部分转发设备中缓存的数据最终也能到达基站BS_2, 并经由基站BS_2被发送至用户设备肥_1。从而确保了转发数据在切换过程中的完整性。
[0206] 根据本发明的一个优选实施例,根据本发明的控制面装置还包括添加指示模块 (图未示),根据本发明的转发设备还包括指示接收装置(图未示)和报头添加装置(图未 示)。
[0207] 添加指示模块指示位于边缘的转发设备对待传输的数据执行添加虚拟局域网 (VLAN)报头的操作,W分别处理不同服务质量怕〇巧的数据。
[020引其中,所述边缘转发设备包括可基于所述SDN的网络拓扑结构确定的,具有与该 网络外设备的连接的转发设备。
[0209] 优选地,所述VLAN报头包括但不限于W下至少任一项信息:
[0210] 1) VLAN标识信息;该VLAN标识信息用于标识数据所属的VLAN。
[0211] 2) VLAN优先级信息;优选地,该VLAN优先级信息包括优先权代码点(priority code point, PCP),该PCP通过0到7逐渐降低的优先级来标记语音或音频等不同QoS的数 据。
[0212] 3)标签协议标识(Tag Protocol Identifier, TPID);该标签协议标识用来识别 VLAN数据和非VLAN数据。
[0213] 4)标准格式指不位(Canonical F'ormat indicator, CFI),该标准格式指不位用来 标识MAC地址是否W标准格式进行封装。
[0214] 根据本发明的第二示例,仍然基于图2所示的网络架构,此时,控制面的移动性管 理模块MM已经确定用于传输语音数据IMS_voice和视频数据IMS_vedio至用户设备肥_2 的转发路径化地_4:5胖_6〉5胖_3〉5胖_2〉5胖_1〉85_1。控制面中的控制器(3〇11付〇116^1的添 加指示模块可基于网络拓扑信息,指示位于边缘的交换机SW_6在接收到语音数据IMS_ voice时在该语音数据的包头中添加其VLAN标识和VLAN优先级"6",在接收到视频数 据IMS_vedio时在该视频数据的包头中添加其VLAN标识和VLAN优先级"3",并且控制器 controller_l同时更新交换机SW_6、交换机SW_3、交换机SW_2、交换机SW_1 W及基站BS_1 的流表信息,W分别处理具有不同服务质量的语音数据IMS_voice和视频数据IMS_vedio。
[0215] 接着,指示接收装置接收来自所述控制层的用于对待传输的数据执行添加虚拟局 域网(VLAN)报头的指示,W更新自身的流表信息。
[0216] 接着,当接收到待传输的数据时,报头添加装置基于所述更新后的流表信息来对 相应的数据执行添加 VLAN报头的操作。
[0217] 继续对前述第二示例进行说明,交换机SW_6的指示接收装置接收来自控制器 controlleLl的为语音数据IMS_voice和视频数据IMS_vedio添加 VLAN报头的指示,并相 应地更新自身流表信息。当接收到语音数据IMS_voice的数据包化cket_2时,交换机SW_6 的报头添加装置基于自身的流表信息对数据包化cket_2的报头添加相应的VLAN标识和优 先级"6"。
[021引根据本发明的优选方案,当用户设备从其归属地网络漫游到其他访问地网络时, 根据本发明的方案包括但不限于W下Η种情形。
[0219] (1)当所述用户设备的归属地网络和访问地网络均支持SDN时;根据本发明的控 制面装置还包括第一信息获取模块(图未示)。
[0220] 所述访问地网络的第一信息获取模炔基于与所述归属地网络的控制面的预定接 口,从所述归属地网络的控制面的用户管理模块获取所述用户设备的用户信息。
[0221] 其中,所述用户信息包括可供控制面装置标识所述用户设备的信息。
[0222] 优选地,所述访问地网络的控制面装置还可基于与所述归属地网络的控制面的预 定接口,从所述归属地网络的控制面的策略管理模块获取所述用户设备的策略信息。
[0223] 接着,所述访问地网络的路由确定模块101基于自身所属网络的网络拓扑信息W 及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息。
[0224] 例如,参照图4,用户设备肥_3的归属地网络和访问地网络均支持SDN。其中,归属 地网络的控制面包括控制器Contro 11 er_H W及移动性管理模块ΜΜ-Η、用户管理模块SM-H、 策略管理PM-H模块等应用模块,转发面包括交换机SW_H1至SW_H3 ;访问地网络的控制面 包括控制器Controller_V W及移动性管理模块MM-V、用户管理模块SM-V、策略管理模块 PM-V等应用模块,转发面包括交换机SW_V1至SW_V3 W及作为转发设备的基站BS_1。访问 地网络的控制面的控制器Control le;r_V通过East/Wes忧ound接口与归属地网络的控制面 的控制器Controller_H进行通信。当用户设备肥_3访问归属地网络的IP服务器时,作为 第一信息获取模块的访问地网络控制面的移动性管理模块MM-V基于East/Wes忧ound接 口,从归属地网络控制面的用户管理模块SM-H获取用户设备肥_3的用户信息。接着,访问 地网络控制面的移动管理模块MM-V基于自身所属网络的网络拓扑信息W及获取的用户设 备肥_3的用户信息,确定在访问的网络向用户设备肥_3传输数据的转发路径:SW_V3〉SW_ V2〉SW_V1〉BS_1。并且,归属地网络控制面的移动管理模块MM-H基于自身所属网络的网络 拓扑信息,确定在归属地网络向用户设备肥_3传输数据的转发路径;SWJ13〉SWJ12〉SW_H1。 该两个转发路径通过交换机SW_V3和交换机SW_H1相连。
[0225] 似当所述用户设备的归属地网络不支持SDN,访问地网络支持SDN时,根据本发 明的控制面装置还包括第二信息获取模块(图未示)。
[0226] 所述访问地网络的第二信息获取模炔基于与所述归属地网络的本地用户服务器 (HS巧的预定接口,从所述本地用户服务器化S巧获取所述用户设备的用户信息。
[0227] 优选地,所述访问地网络的控制面装置还可基于与所述用户设备的归属地网络的 策略与计费规则功能单元(PCR巧的预定接口,获取所述用户设备的策略信息。
[022引接着,所述访问地网络的路由确定模块101基于自身所属网络的网络拓扑信息W 及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息。
[0229] 例如,参照图5,用户设备肥_4的归属地网络支持代理移动IPv6协议但不支持 SDN,访问地网络支持SDN,其中,归属地网络包括服S、PCRF、移动性管理实体(MME)、服务网 关(S-GW)和分组数据网关(P-GW);访问地网络的控制面包括控制器Controller_V W及移 动性管理模块MM-V、用户管理模块SM-V、服务网关模块SGW-V、策略管理模块PM-V等应用 模块,转发面包括交换机SW_V1至SW_V3 W及作为转发设备的基站BS_1。访问地网络的控 制器Cont;rolle;r_V的East/Wes忧ound接口与S6a、S8和S9接口兼容。在步骤S112中, 当用户设备肥_4访问归属地网络的IP服务器时,作为第二信息模块的访问地网络控制面 中的移动性管理模块MM-V基于S6a接口从访问地网络的HSS获取用户设备肥_4的用户信 息。并且,控制面中的策略管理模块PM-V基于S9接口从访问地网络的PCRF获取用户设备 肥_4的用户策略信息(Policy In化rmation)。此时,访问地网络控制面中的服务网关模块 SGW-V和归属地网络的分组数据网关P-GW通过S8接口来进行数据交换。接着,访问地网络 的MM-V基于自身所属网络的网络拓扑信息W及获取的用户设备肥_4的用户信息,确定在 访问的网络向用户设备肥_4传输数据的转发路径。移动性管理可由访问地网络的MM-V来 处理。
[0230] (3)当所述用户设备的归属地网络支持SDN,访问地网络不支持SDN时,根据本发 明的方法还包括第一信息发送模块(图未示)和第二信息发送模块(图未示)。
[0231] 访问地网络的第一信息发送模炔基于与所述用户设备的访问地网络的移动性管 理实体(MME)的预定接口,发送所述用户设备的用户信息至所述访问地网络的移动性管理 实体(MM巧。
[0232] 访问地网络的第二信息发送模炔基于与所述用户设备的访问地网络的策略与计 费规则功能单元(PCRF)的预定接口,发送所述用户设备的策略信息至所述访问地网络的 策略与计费规则功能单元(PCRF)。
[0233] 例如,参照图6,用户设备肥_5的访问地网络支持代理移动IPv6协议但不支持 SDN,归属地网络支持SDN,其中,归属地网络的控制面包括控制器Controller_H W及移动 性管理模块MM-H、用户管理模块SM-H、分组数据网关模块PGW-H、策略管理模块PM-H等应用 模块,转发面包括交换机SW_H1至SW_H3 ;访问地网络包括PCRF、MME、S-GW,用户设备UE_5 已连接到演进的通用陆基无线接入网巧-UTRAN)。归属地网络的控制器Controller_H的 East/Wes忧ound接口与S6a、S8和S9接口兼容。访问地网络的MME基于S6a接口从访问 地网络的用户管理模块SM-H获取用户设备肥_5的用户信息。并且,访问地网络的PCRF基 于S9接口从访问地网络控制面的策略管理模块PM-H获取用户设备肥_5的用户策略信息。 此时,归属地网络控制面的分组数据网关模块PGW-H和访问地网络的S-GW通过S8接口进 行数据交换。与用户设备肥_5相关的移动性管理可由访问地网络的MME处理。
[0234] 根据本发明的方案,采用基于SDN的网络架构,由集中的控制面装置确定转发数 据的路径,并向与控制面相应的诸如交换机和基站等转发设备下发转发数据的规则,转发 设备基于接收到的规则来转发数据,通过送种方式,实现了控制面和转发面的分离,符合未 来网络的演进趋势。并且,根据本发明的方案,不必在各个设备之间建立隧道,从而避免了 建立隧道带来的过多的信令交互。并且,根据本发明的方案,诸如移动性管理实体等单元可 作为控制面装置的应用模块被实现,从而可W更灵活的来进行更改或升级。
[0235] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够W其他的具体形式实现本发明。因此,无论 从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此 夕b显然"包括"一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多 个单元或装置也可W由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来 表示名称,而并不表示任何特定的顺序。

Claims (15)

1. 一种用于在控制面中控制转发数据的方法,其中,所述控制面包含于一软件定义网 络(SDN)中,所述软件定义网络包括至少一个转发设备,用户设备已经接入到作为转发设 备的第一基站,所述方法包括以下步骤: a根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述第一基站向所述用户设备传 输来自该第一基站所属的SDN网络外数据的路由控制信息,其中,所述路由控制信息包括 转发路径以及所述转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则; b分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,以控制所述至少一个转发设 备基于所述转发规则转发数据。
2. 根据权利要求1所述的方法,当用户设备从所述第一基站切换到作为转发设备的第 二基站时,所述方法还包括以下步骤: -接收来自所述第一基站的切换请求; -向所述第二基站发送切换请求; -接收来自第二基站的切换确认信息后,向所述第一基站发送切换命令; -重新确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息,以经由所述第二基站向所述用 户设备传输所述来自该第二基站所属SDN网络外的数据; -分别向相应的至少一个转发设备发送与所述重新确定的路由控制信息相应的转发规 则。
3. 根据权利要求2所述的方法,其中,所述方法还包括以下步骤: -确定用于从所述第一基站向所述第二基站传输数据的转发路径及所述路径途经的各 个转发设备各自的转发规则; -分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,以将来自所述第一基站的待 传输至所述用户设备的数据转发至所述第二基站。
4. 根据权利要求1所述的方法,其中,当所述用户设备的归属地网络为其他网络,并 且,当所述用户设备访问所述软件定义网络时,所述方法还包括以下步骤: -当所述归属地网络为软件定义网络时,基于与所述归属地网络的控制面的预定接口, 从所述归属地网络的控制面的用户管理模块获取所述用户设备的用户信息; -当所述归属地网络为非软件定义网络时,基于与所述归属地网络的本地用户服务器 (HSS)的预定接口,从所述本地用户服务器(HSS)获取所述用户设备的用户信息; 其中,所述步骤a还包括以下步骤: -基于自身所属网络的网络拓扑信息以及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输 数据的路由控制信息。
5. -种用于在转发设备中转发数据的方法,其中,所述转发设备包含于一软件定义网 络中,所述软件定义网络包括控制层以及至少一个所述转发设备,其中,所述方法包括以下 步骤: -向所述控制层发送自身的状态相关信息,以供所述控制层确定所述软件定义网络的 网络拓扑ί目息; 其中,所述方法还包括以下步骤: -接收来自控制层的转发规则,以基于所述转发规则来更新自身的流表信息; -当接收到待传输的数据时,基于所述流表信息中与所述数据相匹配的转发规则来执 行相应的操作。
6. -种用于在控制面中控制转发数据的控制面装置,其中,所述控制面包含于一软件 定义网络中,所述软件定义网络包括至少一个转发设备,用户设备已经接入到作为转发设 备的第一基站,所述控制面装置包括: 路由确定模块,用于根据所述软件定义网络的网络拓扑信息,确定经由所述第一基站 向所述用户设备传输来自该第一基站所属的SDN网络外数据的路由控制信息,其中,所述 路由控制信息包括转发路径以及所述转发路径途经的各个转发设备各自的转发规则; 第一发送模块,用于分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,以控制所 述至少一个转发设备基于所述转发规则转发数据。
7. 根据权利要求6所述的控制面装置,当用户设备从所述第一基站切换到作为转发设 备的第二基站时,所述控制面装置还包括: 切换接收模块,用于接收来自所述第一基站的切换请求; 请求发送模块,用于向所述第二基站发送切换请求; 命令发送模块,用于接收来自第二基站的切换确认信息后,向所述第一基站发送切换 命令; 路由更新模块,用于重新确定向所述用户设备传输数据的路由控制信息,以经由所述 第二基站向所述用户设备传输所述来自该第二基站所属SDN网络外的数据; 第二发送模块,用于分别向相应的至少一个转发设备发送与所述重新确定的路由控制 信息相应的转发规则。
8. 根据权利要求7所述的控制面装置,其中,所述控制面装置还包括: 子路由确定模块,用于确定用于从所述第一基站向所述第二基站传输数据的转发路径 及所述路径途经的各个转发设备各自的转发规则; 第三发送模块,分别向相应的至少一个转发设备发送相应的转发规则,以将来自所述 第一基站的待传输至所述用户设备的数据转发至所述第二基站。
9. 根据权利要求6所述的控制面装置,其中,当所述用户设备的归属地网络为软件定 义网络,并且,当所述用户设备访问所述软件定义网络时,所述控制面装置还包括: 第一信息获取模块,用于基于与所述归属地网络的控制面的预定接口,从所述归属地 网络的控制面的用户管理模块获取所述用户设备的用户信息; 其中,所述路由确定模块还用于: -基于自身所属网络的网络拓扑信息以及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输 数据的路由控制信息。
10. 根据权利要求6所述的控制面装置,其中,当所述用户设备的归属地网络为非软件 定义网络,并且,当所述用户设备访问所述软件定义网络时,所述控制面装置还包括: 第二信息获取模块,用于基于与所述归属地网络的本地用户服务器(HSS)的预定接 口,从所述本地用户服务器(HSS)获取所述用户设备的用户信息; 其中,所述路由确定模块还用于: -基于自身所属网络的网络拓扑信息以及获取的用户信息,确定向所述用户设备传输 数据的路由控制信息。
11. 根据权利要求6所述的控制面装置,其中,当所述用户设备的归属地为所述软件定 义网络,并且,当所述用户设备访问其他非软件定义网络时,所述控制面装置还包括: 第一信息发送模块,用于基于与所述用户设备的访问地网络的移动性管理实体(MME) 的预定接口,发送所述用户设备的用户信息至所述归属地网络的移动性管理实体(MME); 第二信息发送模块,用于基于与所述用户设备的访问地网络的策略与计费规则功能单 元(PCRF)的预定接口,发送所述用户设备的策略信息至所述访问地网络的策略与计费规 则功能单元(PCRF)。
12. 根据权利要求6至11中任一项所述的控制面装置,其中,所述控制面装置还包括: 添加指示模块,用于指示位于边缘的转发设备对待传输的数据执行添加虚拟局域网 (VLAN)报头的操作,以分别处理不同服务质量(QoS)的数据。
13. -种用于转发数据的转发设备,其中,所述转发设备包含于一软件定义网络中,所 述软件定义网络包括控制层以及至少一个所述转发设备,其中,所述转发设备包括: 状态发送装置,用于向所述控制层发送自身的状态相关信息,以供所述控制层确定所 述软件定义网络的网络拓扑信息; 其中,所述转发设备还包括: 规则接收装置,用于接收来自控制层的转发规则,以基于所述转发规则来更新自身的 流表信息; 转发装置,用于当接收到待传输的数据时,基于所述流表信息中与所述数据相匹配的 转发规则来执行相应的操作。
14. 根据权利要求13所述的转发设备,其中,所述转发设备还包括以下: 指示接收装置,用于接收来自所述控制层的用于对待传输的数据执行添加虚拟局域网 (VLAN)报头的指示,以更新自身的流表信息; 报头添加装置,用于当接收到待传输的数据时,基于所述更新后的流表信息来对相应 的数据执行添加VLAN报头的操作。
15. -种软件定义网络,其中,所述软件定义网络包括至少一个根据权利要求6至12中 任一项所述的控制面装置,至少一个根据权利要求13或14所述的转发设备。
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