CN105637906B - 一种网络构架方法、一种业务分配方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种网络构架方法、一种业务分配方法及相关装置，包括：将无线网络中的SGW、PGW和MME所实现的功能拆分出来；按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元、数据规则匹配实体、分发实体、网络地址转换、功能节点网络和广播节点中，可以看出，通过将无线网络中的MME、PGW和SGW中功能解耦并从原有的物理实体中拆分出来，并将功能部署到功能节点网络FNN中的各个功能节点FN中，由此实现了对无线网络的SDN构架。SNC通过对FNN中各个FN的业务负载量的监控，确定出FN的工作状态，并根据工作状态的不同进行相应的业务分配，使得业务分配可以动态的、随着FN的工作状态的变化进行调整。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种网络构架方法、一种业务分配方法及相关装置。
背景技术
软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是由美国斯坦福大学cleanslate研究组提出的一种新型网络创新架构，SDN的主要思想是控制层和数据面分离，开放控制面和数据面的接口，将网络中所有的网络设备视为被管理的资源，那么参考操作系统的原理，可以抽象出网络操作系统(Network OS)的概念。网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节，同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。这样，基于网络操作系统这个平台，用户可以开发各种应用程序，通过软件来定义逻辑上的网络拓扑，以满足对网络资源的不同需求，而无需关心底层网络的物理拓扑结构。
目前对于SDN的研究和实际应用主要集中在有线网络领域，对于无线网络领域的SDN研究和应用则非常有限，现有技术中对于无线网络领域的SDN中，无线网络中的移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)、公用数据网关(PDN Gateway，PGW)和服务网关(Serving Gateway，SGW)基本上都作为独立的物理实体存在，在MME、PGW和SGW中集成了很多数据面功能。
然而这些数据面功能都是以紧耦合的方式集成在MME、PGW和SGW中，并没有实现SDN要求的控制层和数据面的分离。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种网络构架方法、一种业务分配方法及相关装置，对无线网络进行了合理的SDN网络构架，以此对网络中的资源进行动态分配。
为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
第一方面，本发明提供了一种网络架构方法，应用于无线网络，所述方法包括：
将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所实现的功能拆分出来；
按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元SNC、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换NAT、功能节点网络FNN和广播节点Radio Node中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
第二方面，本发明提供了一种网络架构装置，应用于无线网络，所述装置包括：
功能拆分单元，用于将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所实现的功能拆分出来；
部署单元，用于按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元SNC、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换NAT、功能节点网络FNN和广播节点Radio Node中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
第三方面，本发明提供了一种业务分配方法，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN，所述方法具体包括：
所述SNC获取所述FNN中功能节点FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
所述SNC根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
所述SNC根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，当所述FN处于正常工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量大于所述第一负载量，且小于预设的第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于临界工作状态；
相应的，当所述FN处于临界工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述SNC根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量大于所述第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于过载工作状态；
相应的，当所述FN处于过载工作状态时，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
所述SNC从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
结合第三方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务，包括：
所述SNC从所述FN当前所处理的业务中随机或者指定一个业务为切换业务。
结合第三方面或者第三方面的第一种或第二种或第三种或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述状态参数是FN周期上报的。
结合第三方面或者第三方面的第一种或第二种或第三种或第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述SNC根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，具体为：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量。
第四方面，本发明提供了一种业务分配装置，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN，所述装置具体包括：
状态参数获取单元，用于获取所述FNN中功能节点FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
计算单元，用于根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
工作状态确定单元，用于根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
业务分配单元，用于根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还用于当所述FN处于正常工作状态时，如果从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
在第四方面的第二种可能的实现方式中，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量大于所述第一负载量，且小于预设的第二负载量时，确定对应的所述FN处于临界工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还包括不分配子单元、第一FN确定子单元和分配子单元；
所述不分配子单元，用于当所述FN处于临界工作状态时，如果从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述第一FN确定子单元，用于根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述分配子单元，用于将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
在第四方面的第三种可能的实现方式中，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量大于所述第二负载量时，确定对应的所述FN处于过载工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还包括切换业务确定子单元、第二FN确定子单元和切换子单元；
所述切换业务确定子单元，用于当所述FN处于过载工作状态时，从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
所述第二FN确定子单元，用于从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述切换子单元，用于向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
结合第四方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述切换业务确定子单元，具体用于：
从所述FN当前所处理的业务中随机或者指定一个业务为切换业务。
结合第四方面或者第四方面的第一种或第二种或第三种或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述状态参数是FN周期上报的。
结合第四方面或者第四方面的第一种或第二种或第三种或第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述计算单元，具体用于：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量。
由上述技术方案可以看出，通过将无线网络中的MME、PGW和SGW中功能解耦并从原有的物理实体中拆分出来，并将功能部署到功能节点网络FNN中的各个功能节点FN中，由此实现了对无线网络的SDN构架，达成了无线网络中控制层和数据面功能的分离。
并且在实现的控制层和数据面分离的SDN的无线网络构架中，SNC通过对FNN中各个FN的业务负载量的监控，确定出FN的工作状态，并根据工作状态的不同进行相应的业务分配，使得业务分配可以动态的、随着FN的工作状态的变化进行调整，大大提高了实现SDN的无线网络构架中对业务的处理能力。
附图说明
图1为本发明一种网络架构方法的方法流程图；
图2为本发明一种网络架构装置的装置结构图；
图3为本发明一种SDN下的无线网络的网络架构图；
图4为本发明一种业务分配方法的方法流程图；
图5为本发明一种业务分配方法的信令图之一；
图6为本发明一种业务分配方法的信令图之二；
图7为本发明一种业务分配方法的信令图之三；
图8为本发明一种业务分配装置的装置结构图之一；
图9为本发明一种业务分配装置的装置结构图之二；
图10为本发明一种业务分配装置的装置结构图之三。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种网络构架方法、一种业务分配方法及相关装置。而随着科技的进步，对无线网络的处理能力和兼容能力的要求也越来越高，而使用SDN的网络创新构架能够实现网络流量的灵活控制，为网络及应用的创新提供了良好的平台，然而目前对于无线网络领域，仅有的工作主要集中在无线网络物理层的集中控制，以及无线基站的开放，缺乏对无线网络(接入网和核心网)的基本问题以及在实际应用中的研究，比如，无线网络的体系架构，如何在该网络中动态高效的协调分配业务等。现有技术中还没有将无线网络中作为独立的物理实体的MME、PGW和SGW中集成的很多数据面功能解耦，独立出来。所以目前实现的无线网络的SDN构架中，MME、PGW和SGW中的数据面和控制面耦合在一起，相互制约，很难根据业务特点和性能需求进行扩展，使得无法达成实际意义上的控制层和数据面分离的无线网络的SDN构架。在本发明提供的一种网络构架方法中，通过将无线网络中的MME、PGW和SGW中功能解耦并从原有的物理实体中拆分出来，并将功能部署到功能节点网络FNN中的各个功能节点FN中，由此实现了对无线网络的SDN构架，达成了无线网络中控制层和数据面功能的分离。
在实现了控制层和数据面分离的SDN的无线网络构架中，或者说在本发明提供的一种网络构架方法中，虽然将网元MME、PGW和SGW中的功能解耦出来，并赋予到FNN中的各个FN中，但是每个FN只能处理同一种业务类型的业务，而且每个FN的处理能力也是有限的，如何合理的有效的将业务分配给这些FN也是一个随之而来需要解决问题，在本发明提供的一种业务分配方法中，SNC通过对FNN中各个FN的业务负载量的监控，确定出FN的工作状态，并根据工作状态的不同进行相应的业务分配，使得业务分配可以动态的、随着FN的工作状态的变化进行调整，大大提高了实现SDN的无线网络构架中对业务的处理能力。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
本实施例将对如何使用SDN来对无线网络进行网络架构进行描述，请参阅图1，其为本发明一种网络架构方法的方法流程图，应用于无线网络，所述方法包括：
S101：将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所实现的功能拆分出来；
这里需要说的是，所述功能主要是指可以通过上述实体设备完成的数据面功能，以PGW为例，PGW内部集成很多的数据面功能，比如移动IP、数据包过滤、通用数据传输平台(General Data Transfer Platform，GTP)隧道管理、安全和计费等等。种类繁多，这里不再一一穷举。
S102：按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元(SingleNetwork Controller，SNC)、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换(Network Address Translation，NAT)、功能节点网络(Function Nodes Network，FNN)和广播节点Radio Node中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
这里需要说明的是，以上划分出的网络构架组成部分只是最基本的也可以根据网路技术的发展进一步的增加组成部分，本发明对此不进行限定。
需要明确的是，在完成对无线网络的SDN构架后，需要进一步的根据对部署了具体业务功能的FN进行业务分配，本实施例的技术方案也可以作为本发明提供的一种业务分配方法的实施基础，也就是说本发明的一种业务分配方法也可以应用于本发明的一种网络架构方法上。
从本发明可以看出，通过将无线网络中的MME、PGW和SGW中功能解耦并从原有的物理实体中拆分出来，并将功能部署到功能节点网络FNN中的各个功能节点FN中，由此实现了对无线网络的SDN构架，达成了无线网络中控制层和数据面功能的分离。
实施例二
本实施例为实施例一对应的装置实施例，将从装置之间的结构和连接关系上进行进一步的描述，请参阅图2，其为本发明一种网络架构装置的装置结构图，应用于无线网络，所述装置包括功能拆分单元和部署单元：
功能拆分单元201，用于将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所能实现的功能拆分出来；
部署单元202，用于按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元SNC、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换NAT、功能节点网络FNN和广播节点Radio Node中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
接下来将通过基于本发明的SDN下的无线网络的网络构架结构来进行说明，请参阅图3，其为本发明一种SDN下的无线网络的网络架构图，包括SNC301、Entry302、Distributor303、NAT304、FNN305和Radio Node306：
所述SNC301具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry302，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor303，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT304，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN305包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node 306，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
实施例三
本实施例将对在实现的控制层和数据面分离的SDN的无线网络构架后，如何合理的有效的将业务分配给这些被赋予了业务功能的FN进行进一步的描述，请参阅图4，其为本发明一种业务分配方法的方法流程图，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN。
这里需要对应用于的场景进行说明，本实施例技术方案的应用基础是广泛的能够实现的控制层和数据面分离的SDN的无线网络构架，当然也可以是特定在实施例一的基础上实施的。
所述方法具体包括如下步骤：
S401：所述SNC获取所述FNN中功能节点FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
这里需要说明的是，所述FNN中的FN的个数至少为从SGW、PGW和MME所能实现的功能拆分出来业务功能的个数，其中每一个FN被赋予了一个业务功能，所以每一个FN能且只能执行对应类型的业务。
所述SNC接收的状态参数可以是指定周期进行上报的，也可以是通过某些命令或工作情况触发后上报的，本发明不做限定。不过本发明技术方案提出的一种优选的上报方式是所述状态参数是FN周期上报的。
S402：所述SNC根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
也就是说，所述SNC通过上报的状态参数监控所述FNN中的所有FN的当前状态，监控的精度和上报的频率相关。当计算出业务负载量时，保存到对应上报所述状态参数的所述FN的保存位置，如果所述保存位置上已经保存了业务负载量的话，则将当前的业务负载量更新原来的业务负载量，以确保一直保存有最新的数据用于后续的业务负载量的相关操作。
现有的研究和实际工程中对网络中资源的衡量有着不同的描述方法，比如业务饱和度、压力度、拥塞度以及负载度等，但本质上都可以归纳为以下两类表示方法，本发明的技术方案中将统一采用业务负载度来对其描述。
其中第一类表示方法或者说通过状态参数计算业务负载量的方法为FN中还没有处理的业务数量与网络均值之比：
其中：
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
第二类表示方法或者说通过状态参数计算业务负载量的方法为FN中的业务分组数量剩余功率比值与网络均值之比：
其中：
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
Ei为编号为i的FN的剩余业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
Eavg为FNN中所有FN的剩余业务处理能力的平均值；
以上这两种方法均可以应用于本发明的技术方案中，但是通过对比不难发现，第一类计算方法只考虑了FN中的业务分组数量，因而十分简单；第二类计算方法相对于第一类方法而言，由于考虑了FN的能量问题而显得更加全面。但是，这两种计算方法并不能完全准确的描述资源解耦的软件定义网络。这是因为，软件定义网络解耦成不同的FN，一方面选择FN时需要考虑剩余的能力，另一方面FN由于被赋予的处理业务类型的不同导致处理业务的所消耗的业务处理能力也不同。因此，本发明的技术方案还提供了一种优选的通过状态参数计算业务负载量的方法，采用所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值与单个FN当前剩余业务处理能力之比来表示业务负载度：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
S403：所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
S404：所述SNC根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
针对步骤S403和S404需要说明的是，首先根据网络工作环境设定两个业务负载量的门限值第一负载量和第二负载量，其中第一负载量小于第二负载量，那也就是说将业务负载量分为了三个区间或者说三种不同的情况，第一个是小于第一负载量的区间，第二个是大于第一负载量小于第二负载量的区间，第三个是大于第二负载量的区间，下面将分别针对这三种情况进行展开说明。
第一种情况，也就是所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，当所述FN处于正常工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
针对这第一种情况，请参阅图5，其为本发明一种业务分配方法的信令图之一，包括Radio Node、SNC和FNN中的FN：
S501：所述SNC接收所述FN上报的状态参数；
S502：所述SNC通过所述状态参数计算出业务负载量并进一步判断出上报所述状态参数的所述FN处于正常工作状态；
S503：所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求；
也就是说所述业务接入请求所请求的业务种类与所述FN所能提供的业务种类相同。
S504：根据步骤S502的判断结果，所述SNC将所述接入请求所请求分配给所述FN；
S505：所述FN响应所述Radio Node的所述业务接入请求。
也就是说，比如所述业务接入请求是要求提供下行数据服务，则此步骤中所述FN对所述Radio Node开始提供下行数据服务。
第二种情况，也就是所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，当所述业务负载量大于所述第一负载量，且小于预设的第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于临界工作状态；
当所述FN处于临界工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述SNC根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
针对这第二种情况，请参阅图6，其为本发明一种业务分配方法的信令图之二，包括Radio Node、SNC和FNN中的第一FN和第二FN：
S601：所述SNC接收所述第一FN上报的状态参数；
S602：所述SNC接收所述第二FN上报的状态参数；
对步骤S601和S602需要说明的是，这里所述第一FN和第二FN是特指的所能处理的业务类型是一样的两个FN，其中，所述第一FN和第二FN上报状态参数的时间可以一致也可以不一致，不一致的话，上报的先后关系也不限定，只是代表相对最新的状态参数上报操作。
S603：所述SNC通过所述状态参数计算出业务负载量并进一步判断出上报所述状态参数的所述第一FN处于临界工作状态，第二FN处于正常工作状态；
S604：所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求；
也就是说所述业务接入请求所请求的业务种类与所述第一FN和第二FN所能提供的业务种类相同。
S605：根据步骤S603的判断结果，所述SNC不将所述业务接入请求分配给所述第一FN；所述SNC将所述业务接入请求分配给出处于正常工作状态的且具有与所述第一FN的处理业务类型相同的所述第二FN；
S606：所述第二FN响应所述Radio Node的所述业务接入请求。
也就是说，比如所述业务接入请求是要求提供下行数据服务，则此步骤中所述第二FN对所述Radio Node开始提供下行数据服务。
还需要说明的是，如果之后所述SNC通过所述状态参数计算出业务负载量并进一步判断处所述第一FN的工作状态变为了正常工作状态时，则如果所述SNC接收到对应第一FN的业务接入请求时，可以分配给所述第一FN。
第三种情况，也就是所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，当所述业务负载量大于所述第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于过载工作状态；
当所述FN处于过载工作状态时，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
所述SNC从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
本发明的技术方案提供了一种优选的从所述FN当前所处理的业务中确定切换业务的方式，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中随机或者指定一个业务为切换业务。
这里需要说明的是，一般处于过载工作状态的FN都会提供多个业务服务，需要对其进行切换时，既可以是从这多个业务服务中随机挑选一个作为切换业务，或者也可以设定为将占用业务处理能力最大的业务服务确定为切换业务等，本发明不限定指定切换业务的方式。
针对这第三种情况，请参阅图7，其为本发明一种业务分配方法的信令图之三，包括SNC和FNN中的第一FN和第二FN：
S701：所述SNC接收所述第一FN上报的状态参数；
S702：所述SNC接收所述第二FN上报的状态参数；
对步骤S701和S702需要说明的是，这里所述第一FN和第二FN是特指的所能处理的业务类型是一样的两个FN，其中，所述第一FN和第二FN上报状态参数的时间可以一致也可以不一致，不一致的话，上报的先后关系也不限定，只是代表相对最新的状态参数上报操作。
S703：所述SNC通过所述状态参数计算出业务负载量并进一步判断出上报所述状态参数的所述第一FN处于过载工作状态，第二FN处于正常工作状态；
S704：所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
S705：所述SNC向所述FN发送切换指令；
S706：所述第一FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述第二FN；
这里需要说明的是，当所述第二FN接收到所述切换业务的上下文和数据后，所述第二FN将向所述切换业务对应的Radio Node继续提供业务服务。比如所述切换业务为提供下行数据服务，原本第一FN对所述切换业务对应的Radio Node提供下行数据服务，则切换后，所述第二FN继续对所述Radio Node提供下行数据服务。
还需要说明的是，如果之后所述SNC通过所述状态参数计算出业务负载量并进一步判断处所述第一FN的工作状态变为了正常工作状态时，则如果所述SNC接收到对应第一FN的业务接入请求时，可以分配给所述第一FN。
由本实施例可以看出，在实现的控制层和数据面分离的SDN的无线网络构架中，SNC通过对FNN中各个FN的业务负载量的监控，确定出FN的工作状态，并根据工作状态的不同进行相应的业务分配，使得业务分配可以动态的、随着FN的工作状态的变化进行调整，大大提高了实现SDN的无线网络构架中对业务的处理能力。
实施例四
本实施例为实施例三对应的装置实施例，请参阅图8，其为本发明一种业务分配装置的装置结构图之一，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN，所述装置具体包括：
状态参数获取单元801，用于获取所述FNN中功能节点FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
这里需要说明的是，所述状态参数获取单元801接收的状态参数可以是指定周期进行上报的，也可以是通过某些命令或工作情况触发后上报的，本发明不做限定。不过本发明技术方案提出的一种优选的上报方式是所述状态参数是FN周期上报的。
计算单元802，用于根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
现有的研究和实际工程中对网络中资源的衡量有着不同的描述方法，比如业务饱和度、压力度、拥塞度以及负载度等，但本质上都可以归纳为以下两类表示方法，本发明的技术方案中将统一采用业务负载度来对其描述。
其中第一类表示方法或者说通过状态参数计算业务负载量的方法为FN中还没有处理的业务数量与网络均值之比：
其中：
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
第二类表示方法或者说通过状态参数计算业务负载量的方法为FN中的业务分组数量剩余功率比值与网络均值之比：
其中：
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
Ei为编号为i的FN的剩余业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
Eavg为FNN中所有FN的剩余业务处理能力的平均值；
以上这两种方法均可以应用于本发明的技术方案中，但是通过对比不难发现，第一类计算方法只考虑了FN中的业务分组数量，因而十分简单；第二类计算方法相对于第一类方法而言，由于考虑了FN的能量问题而显得更加全面。但是，这两种计算方法并不能完全准确的描述资源解耦的软件定义网络。这是因为，软件定义网络解耦成不同的FN，一方面选择FN时需要考虑剩余的能力，另一方面FN由于被赋予的处理业务类型的不同导致处理业务的所消耗的业务处理能力也不同。因此，本发明的技术方案还提供了一种优选的通过状态参数计算业务负载量的方法，采用所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值与单个FN当前剩余业务处理能力之比来表示业务负载度：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量；
工作状态确定单元803，用于根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
业务分配单元804，用于根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
针对所述工作状态确定单元803和所述业务分配单元804需要说明的是，首先根据网络工作环境设定两个业务负载量的门限值第一负载量和第二负载量，其中第一负载量小于第二负载量，那也就是说将业务负载量分为了三个区间或者说三种不同的情况，第一个是小于第一负载量的区间，第二个是大于第一负载量小于第二负载量的区间，第三个是大于第二负载量的区间，下面将分别针对这三种情况进行展开说明。
第一种情况：
所述工作状态确定单元803，具体用于当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，所述业务分配单元804，还用于当所述FN处于正常工作状态时，如果从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
第二种情况：
所述工作状态确定单元803，具体用于当所述业务负载量大于所述第一负载量，且小于预设的第二负载量时，确定对应的所述FN处于临界工作状态；
相应的，在图8的基础上，所述业务分配单元804，还包括不分配子单元8041、第一FN确定子单元8042和分配子单元8043，如图9所示：
所述不分配子单元8041，用于当所述FN处于临界工作状态时，如果从所述RadioNode接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述第一FN确定子单元8042，用于根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述分配子单元8043，用于将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
第三种情况：
所述工作状态确定单元803，具体用于当所述业务负载量大于所述第二负载量时，确定对应的所述FN处于过载工作状态；
相应的，在图8的基础上，所述业务分配单元804，还包括切换业务确定子单元8044、第二FN确定子单元8045和切换子单元8046，如图10所示：
所述切换业务确定子单元8044，用于当所述FN处于过载工作状态时，从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
这里需要说明的是，一般处于过载工作状态的FN都会提供多个业务服务，需要对其进行切换时，既可以是从这多个业务服务中随机挑选一个作为切换业务，或者也可以设定为将占用业务处理能力最大的业务服务确定为切换业务等，本发明不限定指定切换业务的方式。
所述第二FN确定子单元8045，用于从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述切换子单元8046，用于向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种网络架构方法，其特征在于，应用于无线网络，所述方法包括：
将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所实现的功能拆分出来；
按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元SNC、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换NAT、功能节点网络FNN和广播节点RadioNode中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
2.一种网络架构装置，其特征在于，应用于无线网络，所述装置包括：
功能拆分单元，用于将无线网络中的服务网关SGW、公用数据网关PGW和移动管理实体MME所实现的功能拆分出来；
部署单元，用于按照所述功能的业务种类将拆分出来的功能部署在集中控制网元SNC、数据规则匹配实体Entry、分发实体Distributor、网络地址转换NAT、功能节点网络FNN和广播节点Radio Node中；
其中，所述SNC具备所述SGW、PGW和MME的控制面功能；
所述Entry，用于接收所述SNC下发的业务接入请求；
所述Distributor，用于将所述Entry接收的所述SNC下发的业务接入请求分发到所述FNN中对应的功能节点FN；
所述NAT，用于与其他域网络进行接口；
所述FNN包括多个FN，所述FN，用于处理一项业务种类；
所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的FN响应所述业务接入请求。
3.一种业务分配方法，其特征在于，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN，其中，所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的功能节点FN响应所述业务接入请求，所述方法具体包括：
所述SNC获取所述FNN中FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
所述SNC根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
所述SNC根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，当所述FN处于正常工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量大于第一负载量，且小于预设的第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于临界工作状态；
相应的，当所述FN处于临界工作状态时，如果所述SNC从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，所述SNC不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述SNC根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SNC根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态，包括：
当所述业务负载量大于第二负载量时，所述SNC确定对应的所述FN处于过载工作状态；
相应的，当所述FN处于过载工作状态时，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
所述SNC从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述SNC向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述SNC从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务，包括：
所述SNC从所述FN当前所处理的业务中随机或者指定一个业务为切换业务。
8.根据权利要求3至7任意一项所述的方法，其特征在于，
所述状态参数是FN周期上报的。
9.根据权利要求3至7任意一项所述的方法，其特征在于，所述SNC根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，具体为：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量。
10.一种业务分配装置，其特征在于，应用于软件定义网络SDN的无线网络，所述SDN的无线网络至少包括广播节点Radio Node、集中控制网元SNC和功能节点网络FNN，其中，所述Radio Node，用于向所述SNC转发业务接入请求，以使得所述SNC根据所述业务接入请求中请求的业务种类，分配对应的功能节点FN响应所述业务接入请求，所述装置具体包括：
状态参数获取单元，用于获取所述FNN中功能节点FN上报的状态参数，所述FN用于处理一项业务种类，所述状态参数包括所述FN剩余业务处理能力、待处理业务的数量和处理业务所消耗的业务处理能力；
计算单元，用于根据获取的所述状态参数计算出对应所述FN的业务负载量，并将所述业务负载量更新到对应所述FN的保存位置；
工作状态确定单元，用于根据所述业务负载量确定对应的所述FN所处的工作状态；
业务分配单元，用于根据所述FN所处的工作状态对所述FN进行相应的业务分配操作。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量小于预设的第一负载量时，确定对应的所述FN处于正常工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还用于当所述FN处于正常工作状态时，如果从所述RadioNode接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，将所述业务接入请求分配给所述FN，以使得所述FN响应所述业务接入请求。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量大于第一负载量，且小于预设的第二负载量时，确定对应的所述FN处于临界工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还包括不分配子单元、第一FN确定子单元和分配子单元；
所述不分配子单元，用于当所述FN处于临界工作状态时，如果从所述Radio Node接收到对应所述FN的处理业务种类的业务接入请求，不将所述业务接入请求分配给所述FN；
所述第一FN确定子单元，用于根据保存的业务负载量确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述分配子单元，用于将所述业务接入请求分配给所述其他FN，以使得所述其他FN响应所述业务接入请求。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述工作状态确定单元，具体用于：
当所述业务负载量大于第二负载量时，确定对应的所述FN处于过载工作状态；
相应的，所述业务分配单元，还包括切换业务确定子单元、第二FN确定子单元和切换子单元；
所述切换业务确定子单元，用于当所述FN处于过载工作状态时，从所述FN当前所处理的业务中确定出切换业务；
所述第二FN确定子单元，用于从存储的业务负载量中确定出处于正常工作状态的且具有与所述FN的处理业务类型相同的其他FN；
所述切换子单元，用于向所述FN发送切换指令，控制所述FN将所述切换业务的上下文和数据发送给所述其他FN，以使得所述其他FN根据所述切换业务的上下文和数据继续相应所述业务切换业务。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述切换业务确定子单元，具体用于：
从所述FN当前所处理的业务中随机或者指定一个业务为切换业务。
15.根据权利要求10至14任意一项所述的装置，其特征在于，
所述状态参数是FN周期上报的。
16.根据权利要求10至14任意一项所述的装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于：
其中：
Ravg为所述FNN中所有FN的当前剩余业务处理能力的平均值；
Ri为编号为i的FN的当前剩余业务处理能力；
δavg为所述FNN中处理同一种业务类型的FN的业务处理能力的平均值；
ρ为处理一种业务类型的业务所消耗的业务处理能力；
Pavg为FNN中所有FN还没有处理的业务数量的平均值；
δi为编号为i的FN业务处理能力；
Pi为分配到编号为i的FN还没有处理的业务数量。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |