CN106161174A - 一种网关虚拟化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向软件定义网络(SDN)控制器请求分配资源；其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。同时，本发明实施例还公开了一种网关虚拟化系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种网关虚拟化方法及系统。
背景技术
网络功能虚拟化(NFV，Network Function Virtualization)技术利用互联网技术(Information Technology，IT)虚拟化技术，使用通用的工业标准高容量服务器、交换机及存储器，将现有网络功能集成到上述通用硬件设备上，从而达到减少硬件种类、缩短新业务部署周期、降低成本的目的。NFV定义了一个通用平台，支持各种网络的虚拟化。现有技术中NFV的架构示意图如图1所示。
在图1中，编排器(Orchestrator)负责接收从运营支撑系统(OSS，Operationsupport system)/业务支撑系统(BSS，Business support system)通过Os-Ma接口配置或管理员通过Se-Ma接口配置的网络服务请求。一个网络服务(NetworkService)请求通常包括多个虚拟网元、虚拟网元间的连接关系、以及业务链信息。网络服务请求使用网络服务描述符(NSD，Network Service Descriptor)描述，具体的，虚拟网元描述符用于描述虚拟网元的资源需求，如资源需求(CPU、存储空间等)；虚拟链路描述符(Virtual Link Descriptor)用于描述虚拟网络功能(VNF，Virtualized Network Function)互联时的链路需求，如链路的服务质量(QoS，Quality of Service)需求；VNF转发图描述符(VNF Forwarding GraphDescriptor)用于描述业务链的需求，如所经过的业务服务器(Service Function)以及业务链顺序。
在图1中，VNF管理器(VNF Manager)负责虚拟网元的生命周期管理，包括为虚拟网元申请硬件资源、虚拟网元的实例化、虚拟网元状态信息的收集、虚拟网元的扩容/缩容、虚拟网元故障处理、虚拟网元实例的终止、虚拟网元的配置等。VNF管理器与虚拟架构管理器(VIM，Virtualized InfrastructureManagement)之间的接口，负责管理VNF的硬件资源并收集底层硬件故障信息。
在图1中，VIM负责管理硬件资源的分配、回收、以及收集硬件资源的性能、故障等信息。其中，硬件资源包括计算资源、存储资源、网络资源。VIM维护硬件资源与虚拟化层(Virtualization layer)间的关系。当VNF管理器或编排器为VNF请求硬件资源时，VIM从空闲的硬件资源中为VNF分配资源，并负责为VNF启动虚拟机(VM，Virtual Machine虚拟机)。
然而，在对4G等网络进行虚拟化时发现，很难将网关设备如公用数据网网关(PGW，Public Data Network GateWay)、服务网关(SGW，Serving GateWay)等进行虚拟化。目前，虽然提出了一种基于软件定义网络(Software DefinedNetwork，SDN)架构的网关，即将网关设备分成两部分，一部分称为网关处理器，用于处理网关上控制相关的部分功能，如会话管理、隧道建立/删除、计费、互联网协议(Internet Protocol，IP)地址分配等；一部分为网关转发面，用于转发用户数据包，包括用户面隧道头封装/解封装、隧道交换、SGi接口数据转发等。但是，上述基于SDN架构的网关，在虚拟化时，通常只虚拟化网关处理器，网关转发面仍然假设为专用设备，未实现网关转发面的虚拟化。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种网关虚拟化方法及系统，能实现网关转发面的虚拟化。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：
接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求分配资源；其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
优选地，所述虚拟网关转发面的需求至少包括：吞吐量、和/或所支持的互联网协议IP连接数、和/或所支持的承载数量、和/或位置。
优选地，所述虚拟网元需求中还包括：虚拟网关控制面的需求。
优选地，所述虚拟网元需求通过虚拟网元描述符描述。
优选地，所述虚拟网元描述符中包括：虚拟数字单元VDU描述符、和/或虚拟网关转发面描述符；其中，所述VDU描述符用于描述虚拟网关控制面各组件的资源需求，所述虚拟网关转发面描述符用于描述虚拟网关转发面的资源需求。
优选地，所述向SDN控制器请求分配资源,包括：
通过VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
或者，向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源。
本发明实施例还提供了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：
接收到SDN控制器发送的资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息；其中，所述SDN控制器是负责分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源的设备。
优选地，所述接收到SDN控制器发送的资源变化报告之前，还包括：
在所述SDN控制器所管辖的交换资源发生改变时，或所述SDN控制器在刚启动时，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告。
优选地，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告，包括：
所述SDN控制器通过VIM向第一设备发送资源变化报告；
或者，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告。
本发明实施例还提供了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：
接收到第一设备或第一设备通过VIM发送的资源分配请求时，基于所述资源分配请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源；其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
优选地，所述基于所述资源分配请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源，包括：SDN控制器在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
优选地，所述SDN控制器选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，还包括：将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
优选地，所述多个设备包括一个或多个分发设备、以及一个或多个处理设备；其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元处理和转发所述数据包的设备。
优选地，所述方法还包括：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
优选地，所述接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表，包括：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
本发明实施例还提供了一种网关虚拟化系统，所述系统包括：
第一设备，用于接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求分配资源；
SDN控制器，用于分配资源；
其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
优选地，所述第一设备，还用于：
通过VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；或者，向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
优选地，所述SDN控制器，还用于：
在所述SDN控制器所管辖的交换资源发生改变时，向所述第一设备发送资源变化报告，以使所述第一设备更新交换资源拓扑信息。
优选地，所述第一设备，还用于接收到资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息。
优选地，所述SDN控制器，还用于在刚启动时，向第一设备发送资源变化报告。
优选地，所述SDN控制器，还用于：通过VIM向第一设备发送资源变化报告；或者，直接向第一设备发送资源变化报告。
优选地，所述SDN控制器，还用于：
在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
优选地，所述SDN控制器，还用于：选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
优选地，所述多个设备中，包括一个或多个分发设备，以及一个或多个处理设备；
其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元处理和转发所述数据包的设备。
优选地，所述SDN控制器，还用于：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
优选地，所述SDN控制器，还用于：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；
根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
本发明实施例提供的网关虚拟化方法及系统，接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源；其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。如此，本发明实施例所述技术方案解决了现有技术中无法实现网关转发面的虚拟化的问题；具体的，本发明实施例所述技术方案在虚拟网元的描述符中增加了虚拟网关转发面的需求描述，从而使得网络编排器或VNF管理器可以为虚拟网元申请虚拟网关转发面资源，以实现包括网关转发面在内的虚拟化；SDN控制器可将多个不同转发设备集群，组成一个满足需求的容量更大的虚拟转发设备，并将该虚拟转发设备作为虚拟网关转发面资源分配给虚拟网元，从而实现网关转发面的虚拟化。
附图说明
图1为现有技术中NFV的架构示意图；
图2为本发明实施例提供的网关虚拟化方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的网关虚拟化系统的组成结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种NFV架构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种NFV架构示意图；
图6为本发明实施例提供的SDN控制器将小容量交换机虚拟化为虚拟网关转发面的示意图；
图7是本发明实施例提供的虚拟网元描述符示意图；
图8是本发明实施例提供的SDN控制器所控制的资源发生变化时向网络编排器报告的流程示意图一；
图9是本发明实施例提供的SDN控制器所控制的资源发生变化时向网络编排器报告的流程示意图二；
图10是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图一；
图11是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图二；
图12是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图三；
图13是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图四；
图14是本发明实施例提供的在4G网络中将网关虚拟化后的一种架构示意图；
图15是本发明实施例提供的基于图14所示架构下UE发起PDN连接时的流程图；
图16是本发明实施例提供的在4G网络中将网关虚拟化后的另一种架构示意图；
图17是本发明实施例提供的基于图16所示架构下UE发起PDN连接时的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在下述本发明各实施例中，GTP-C是GPRS TunnelingProtocol for Control plane的简称，其中文名称是“GPRS隧道协议控制面”；GPRS是General Packet Radio Service的简称，其中文名称是“通用分组无线业务”；MME是Mobility Management Entity的简称，其中文名称是“移动管理实体”；PCRF是Policy and Charging Rules Function的简称，其中文名称是“策略与计费规则功能单元”；GTP是GPRS Tunnelling Protocol的简称，其中文名称是“GPRS隧道协议”；PDN是Packet Data Network的简称，其中文名称是“公共数据网络”；PCRF是Policy And Charging Rules Function的简称，其中文名称是“策略和计费规则功能”；SDN是Software Defined Network的简称，其中文名称是“软件定义网络”；VPN是Virtual Private Network的简称，其中文名称是“虚拟专用网络”；DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol的简称，其中文名称是“动态主机配置协议”。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
实施例一
图2为本发明实施例提供的网关虚拟化方法的流程示意图；如图2所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤201，接收网络业务请求；
其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
优选地，所述虚拟网关转发面的需求至少包括：吞吐量、和/或所支持的IP连接数、和/或所支持的承载数量、和/或位置。
这里，所述网络业务请求还包括虚拟网关控制面(即网关处理器)所需的资源，如，CPU资源、内存资源、网络连接资源。
优选地，所述虚拟网元需求中还包括：
虚拟网关控制面的需求。
优选地，所述虚拟网元需求通过虚拟网元描述符描述。
优选地，所述虚拟网元描述符中包括：VDU描述符、和/或虚拟网关转发面描述符；
其中，所述VDU描述符用于描述虚拟网关控制面各组件的资源需求，所述虚拟网关转发面描述符用于描述虚拟网关转发面的资源需求。
步骤202，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求分配资源。
优选地，所述向SDN控制器请求分配资源，包括：
由第一设备通过虚拟架构管理器VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
或者，由第一设备直接向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
相应地，本发明实施例还提供了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：
接收到SDN控制器发送的资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息；
其中，所述SDN控制器是负责分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源的设备。
优选地，所述方法还包括：
在所述SDN控制器所管辖的交换资源发生改变时，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告，以使所述第一设备更新交换资源拓扑信息；其中，所述第一设备可以是网络编排器。
优选地，所述第一设备接收到所述资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息；其中，所述第一设备可以是网络编排器。
优选地，所述方法还包括：所述SDN控制器在刚启动时，向第一设备发送资源变化报告；其中，所述第一设备可以是网络编排器。
优选地，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告，包括：
所述SDN控制器通过VIM向第一设备发送资源变化报告；
或者，所述SDN控制器直接向第一设备发送资源变化报告；其中，所述第一设备可以是网络编排器。
相应地，本发明实施例还提供了一种网关虚拟化方法，所述方法包括：
SDN控制器接收到第一设备或第一设备通过VIM发送的资源分配请求时，基于所述资源分配请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源；
其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
优选地，所述方法还包括：
所述SDN控制器在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
优选地，所述SDN控制器选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，还包括：
将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
优选地，所述多个设备包括一个或多个分发设备、以及一个或多个处理设备；
其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元处理和转发所述数据包的设备。
优选地，所述方法还可以包括：
通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表。
具体地，所述通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表，可以包括：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
优选地，所述通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表，包括：
由虚拟网关控制面通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表。
具体地，所述由虚拟网关控制面通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表，可以包括：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；
根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
实施例二
图3为本发明实施例提供的网关虚拟化系统的组成结构示意图，如图3所示，所述系统包括：
第一设备31，用于接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求资源；
SDN控制器32，用于分配资源；
其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
优选地，所述虚拟网关转发面的需求至少包括：吞吐量、和/或所支持的IP连接数、和/或所支持的承载数量、和/或位置。
优选地，所述虚拟网元需求中还包括：
虚拟网关控制面的需求。
优选地，所述虚拟网元需求通过虚拟网元描述符描述。
优选地，所述虚拟网元描述符中包括：VDU描述符、和/或虚拟网关转发面描述符；
其中，所述VDU描述符用于描述虚拟网关控制面各组件的资源需求，所述虚拟网关转发面描述符用于描述虚拟网关转发面的资源需求。
优选地，所述第一设备31，还用于：
通过VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
或者，直接向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
其中，所述第一设备31为网络编排器311或虚拟网元管理器312。
优选地，所述SDN控制器32，还用于：
在所述SDN控制器32所管辖的交换资源发生改变时，向所述第一设备31发送资源变化报告，以使所述第一设备31更新交换资源拓扑信息；
这里，优选地，所述第一设备31可以是网络编排器311。
优选地，所述第一设备31，还用于接收到资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息；
这里，优选地，所述第一设备31可以是网络编排器311。
优选地，所述SDN控制器32，还用于在刚启动时，向第一设备31发送资源变化报告。
优选地，所述SDN控制器32，还用于：
通过VIM向第一设备31发送资源变化报告；
或者，直接向第一设备31发送资源变化报告；
这里，优选地，所述第一设备31可以是网络编排器311。
优选地，所述SDN控制器32，还用于：
在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
优选地，所述SDN控制器32，还用于：选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
优选地，所述多个设备中，包括一个或多个分发设备，以及一个或多个处理设备；
其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元转发所述数据包的设备。
优选地，所述SDN控制器32，还用于：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元通过SDN控制器修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
具体地，所述SDN控制器32，还用于：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；
根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
实施例三
图4是本发明实施例提供的一种NFV的架构示意图，如图4所示，该架构主要包括：网络编排器、VNF管理器、VIM、SDN控制器、网关处理器、交换资源池、计算资源池。下面就图4所示架构中的各组成部分进行详细描述。
网络编排器，用于接收来自运营商的网络业务请求；其中，所述网络业务请求包括对虚拟网元(网关设备)的需求，如，网关设备支持的吞吐量、IP连接数、承载数、网关设备的位置等。网络编排器，还用于根据所述网络业务请求，为虚拟网元申请资源，其中所述申请的资源包括：网关控制面(即网关处理器)所需的资源和网关所需的转发资源。
在图4中，SDN控制器与网络编排器、SDN控制器与VNF管理器均无直接接口，网络编排器和VNF管理器通过VIM申请转发资源以及网关处理器所需的资源，再通过VIM向SDN控制器为虚拟网元申请转发资源和网关处理器所需的资源。
VNF管理器，用于为虚拟网元申请资源、对虚拟网元的实例化、虚拟网元的运行状态监控、虚拟网元的扩容缩容等进行管理。也就是说，VNF管理器是虚拟网元的管理设备。
需要说明的是，在大多数的NFV架构中，虚拟网元的资源申请都是通过VNF管理器进行的，但也不排除由网络编排器直接为虚拟网元向VIM申请资源。图5中将这两种可能都包括在内，其中，VNF管理器与VIM的接口用于VNF管理器为虚拟网元申请资源，而网络编排器与VIM的接口用于网络编排器为虚拟网元申请资源。
SDN控制器，用于管理网络资源，所有的网络资源都通过SDN控制器进行分配和配置。也就是说，SDN控制器是网络资源的管理器。在图4的架构中，网关处理器内部各组件间的网络连接、网关处理器与外部其他网元间的网络连接、网关转发面所需的网络资源都由SDN控制器进行分配、配置和管理。在图4的架构中，网关转发面的网络资源可以由多个容量小的交换机集群组成更大容量的交换机，称为虚拟网关转发面，以满足运营商对网关的需求。
网关处理器是网关的控制面单元，在基于SDN的网关实现中，网关处理器负责处理GTP-C协议、计费和策略控制、IP地址分配等功能。在图4的架构中，网关处理器，用于通过SDN控制器对网关转发面资源进行配置。当网关转发面的网络资源由多个小交换机组成时，SDN控制器需将这组小交换机集群，并在交换机集群中合理分配流量，以使得它们能通过负荷分担原则提供相同的网络服务。在网关设备的需求中，可能会存在多个不同地理位置的网关转发面的需求，SDN控制器在不同地理位置为网关设备分配网络资源并模拟成虚拟网关转发面。有时，运营商希望用不同的网关设备提供不同的网络服务，如，使用专用网关设备提供VPN服务，此时，运营商会将此需求反应在网络服务需求中，最终，SDN控制器会为专用网关设备分配专用网络资源以提供服务。因此，在图4中，可能会存在多个虚拟网关转发面，这些虚拟网关转发面可能分布在不同的位置或者具为特定的业务服务。
VIM，是VNF架构中基础架构的管理器，负责管理所有计算资源、存储资源，在图4架构中，VIM还通过SDN控制器管理网络资源。
网络编排器和VNF管理器通过VIM为虚拟网元申请资源，如：为网络处理器申请CPU、内存和网络链路资源，为虚拟网元转发面申请虚拟网关转发面资源等。
第一资源池，包括计算资源池、存储资源池和网络资源池。其中，计算资源池用于提供CPU；存储资源池用于提供存储空间；网络资源池用于提供网络连接和虚拟网关转发面资源。
实际应用中，计算资源池和存储资源池通常由x86和磁盘阵列提供，以虚拟机(VM，Virtual Machine)的形式为虚拟网元提供服务；而网络资源池通常由交换机、主机网卡、路由器等组成，为虚拟网元提供连接服务，并为网关设备提供虚拟网关转发面资源。计算资源池、存储资源池由VIM直接控制，而网络资源池则部分由VIM直接控制、部分由SDN控制器控制，本发明只关注SDN控制器控制的部分。
实施例四
图5是本发明实施例提供的另一种NFV的架构示意图，显然，图5与图4的区别是：SDN控制器在架构中的位置不同。具体的，在图5中，网络编排器和VNF管理器直接向SDN控制器申请虚拟网关转发面资源。与图4相同，申请资源也分为两种可能的方式，即，由网络编排器去申请或由VNF管理器去申请。图5中，VIM与SDN控制器间的接口用于管理网关处理器的连接资源。也就是说，网关处理器的连接资源是可以通过VIM申请的。
实施例五
图6为本发明实施例提供的SDN控制器将小容量交换机虚拟化为虚拟网关转发面的示意图，在图6中，虚拟网关由多个交换机组成，其中，一部分交换机负责虚拟网关的负荷均衡，在图6中称为交换机，其他交换机负责为网关设备提供转发功能，在图6中称为“资源”，组成资源池。一个虚拟网关转发面中的所有“资源”对外表现为一个设备，它们共享IP地址，共享流表信息等。在图6中，资源池中的所有资源都与一个或多个交换机相连，该组交换机负责根据负荷分担原则将发往资源池的IP数据包分发给资源池中的各资源设备处理。一组交换机可负责一个或多个资源池的数据包转发，当一组交换机负责超过一个资源池的数据转发时，交换机需先区分收到的数据包归属的资源池，再按该资源池的负荷分担原则进行转发。资源池管理器通过SDN控制器给上述交换机组发送分发规则，其中，资源池管理器可以是SDN控制器的一部分，或者是SDN控制器上面的一个应用程序。图6中，从上游节点发往资源池的数据包和从下游节点发往资源池的数据包分别通过两个交换机组转发，在实际实现中可通过一个交换机组转发。进一步的，在实际实现中，可以每个接口连接一个专用的交换机组，或者所有接口共用交换机组。
实施例六
图7是本发明实施例提供的虚拟网元描述符示意图，图7仅是虚拟网元描述符的一个优选实施例。网络服务描述符用于描述运营商通过OSS/BSS或其他方式向网络编排器请求提供网络服务需求。其中，网络服务描述符的一个重要组成是虚拟网元描述符。虚拟网元描述符是对网络服务所需的虚拟网元的需求的描述，比如，虚拟网元所需的CPU资源、存储资源、网络连接资源等。
本实施例在传统的虚拟网元描述符中增加了一个虚拟网关转发面描述，虚拟网关转发面描述的内容主要包括：虚拟网关转发面的吞吐量、虚拟网关转发面支持的承载数量、虚拟网关转发面支持的IP连接数量、虚拟网关转发面的位置需求、以及其他可能的必要信息。具体的，有虚拟网关转发面资源需求的虚拟网元描述符可包括一个或多个虚拟网关转发面描述符。在VNF描述符中增加了虚拟网关转发面描述符数量，用于描述该虚拟网元所包含的虚拟网关转发面描述符的数量。
网关的功能包括控制面和转发面，在网关虚拟化时，运营商可使用一个虚拟网元描述符来描述网关控制面和网关转发面的需求，此时，在网关的虚拟网元描述符中既包含虚拟数据单元(VDU，Virtual Data Uint)也包含虚拟网关转发面描述符，其中，VDU用于描述虚拟网关的控制面的资源需求，而虚拟网元描述符用于描述虚拟网关的转发面的资源需求。可选地，运营商可使用两个虚拟网元描述符分别用于描述网关控制面和网关转发面的资源需求，此时，在网关控制面的虚拟网元描述符中不包含虚拟网关转发面描述符，在网关转发面的虚拟网元描述符中不包括VDU。具体实现方式取决于运营商的偏好。以上仅给出了使用1个或2个虚拟网元描述符来表示资源需求的2种描述方式，当然，并不限于以上2种描述方式，在此，不再赘述。
假设，网关虚拟化采用一个虚拟网元描述符描述控制面和转发面，以传统4G网络中的PGW或SGW的虚拟化为例，则PGW或SGW的虚拟网元描述符中包括一个或多个虚拟网关转发面描述符。在运营商的网络实现中，PGW和SGW是可以合一部署的，当它们合一部署时，可以使用一套虚拟网关转发面同时为PGW和SGW提供服务，或使用不同的虚拟网关转发面分别为PGW和SGW提供服务，具体实现取决于运营商的需求。在虚拟网元描述符中，若需要在不同地理位置部署虚拟网关转发面，每个要求部署虚拟网关转发面的位置都分别用对应的虚拟网关转发面描述符表示。当运营商想用专用的虚拟网关转发面提供特殊的服务时，比如，运营商希望有专用的虚拟网关为VPN提供服务，则运营商需在虚拟网元描述符中为每个专用虚拟网关提供虚拟网关转发面描述符。
实施例七
图8是本发明实施例提供的SDN控制器所控制的资源发生变化时向网络编排器报告的流程示意图一。在一个网络编排器管理的网络中可能会部署多个SDN控制器，网络编排器需了解每个SDN控制器所管辖的交换资源的状态，以便在需要分配交换资源时可以选择合适的SDN控制器进行分配。在网络刚启动时，SDN控制器也会通过本实施例流程报告SDN控制器所管理的所有资源，后续发生变化时，SDN控制器只需将资源的变化通知网络编排器即可。使用本实施例所描述的方法，网络编排器可获得SDN控制器所管辖的交换资源的最新使用情况。图8基于图4架构，网络编排器通过VIM与SDN控制器接口。并且，图8中假设每个VIM下有一个SDN控制器，在实际部署时也可以一个VIM下有多个SDN控制器存在。图8的详细描述可以如下：
801a,801b：SDN控制器所管辖的资源发生改变，如新增了交换资源。
这里，所述资源发生改变，也可说成是“资源发生变化”。
802a,802b：SDN控制器向VIM发送资源改变报告消息，通知VIM交换资源变化情况。
这里，所述资源改变报告消息也可称为“资源变化报告消息”。
803a,803b：VIM向SDN控制器返回响应消息。
804a,804b：VIM向网络编排器发送资源改变报告消息，通知网络编排器有关资源变化情况，在本实施例中，资源的变化为SDN管理的交换资源的变化。
805a,805b：网络编排器更新资源信息，并向VIM返回响应消息。
实施例八
图9是本发明实施例提供的SDN控制器所控制的资源发生变化时向网络编排器报告的流程示意图二。与图8不同，图9是SDN控制器与网络编排器直接接口的场景下的流程图。图9的各步骤详细描述如下：
901.SDN控制器所管辖的资源发生改变，如新增了交换资源。
902.SDN控制器向网络编排器发送资源改变报告消息，通知网络编排器交换资源变化情况。
903.网络编排器更新交换资源信息，并向SDN控制器返回响应消息。
实施例九
图10是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图一。如图10所示，图10是网络编排器通过VIM向SDN控制器申请虚拟网关转发面资源的应用场景下的流程图，该流程主要包括以下步骤：
1001.网络编排器收到网络业务请求，网络业务请求中包含了虚拟网元描述符，其中虚拟网元有虚拟网关转发面资源需求；
1002.网络编排器向虚拟网元管理器发送指示消息，要求虚拟网元管理器实例化网络业务请求中的虚拟网元。
1003.虚拟网元管理器向网络编排器发送资源申请请求。
也就是说，虚拟网元管理器请求网络编排器分配资源。
1004.网络编排器向VIM发送分配资源请求，请求VIM为虚拟网元分配必要的资源。
在该分配资源请求消息中，网络编排器将虚拟网关需求也发送给VIM。
1005.VIM向SDN控制器发送分配网络资源请求。
也就是说，VIM向SDN控制器请求分配虚拟网元连接资源和虚拟网关转发面资源。
1006.SDN控制器分配完虚拟网元连接资源和虚拟网关转发面资源后给VIM发送响应消息，将分配的虚拟网关转发面资源发送给VIM。
1007.VIM向网络编排器发送响应消息，将所分配资源通知给网络编排器。
1008.网络编排器向虚拟网元管理器发送分配资源响应消息，将分配的资源发送给虚拟网元管理器。
1009.虚拟网元管理器在分配的资源上启动虚拟网元，并对虚拟网元进行配置。该配置包括为虚拟网元配置虚拟网关转发面资源。
1010.虚拟网元管理器向网络编排器发送实例化虚拟网元响应，通知网络编排器已成功将虚拟网元实例化。
1011.若虚拟网元包括了虚拟网关转发面资源，虚拟网元启动后对虚拟网关转发面资源进行配置。虚拟网元向SDN控制器发送配置修改请求。
1012.SDN控制器对虚拟网关进行配置，向虚拟网关转发面发送流表修改消息。
实施例十
图11是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图二。图11是虚拟网元管理器通过VIM向SDN控制器申请虚拟网关转发面资源的应用场景下的流程图。如图11所示，该流程主要包括以下步骤：
1101.网络编排器收到网络业务请求，网络业务请求中包含了虚拟网元描述符，其中虚拟网元有虚拟网关转发面资源需求；
1102.网络编排器向虚拟网元管理器发送指示消息，要求虚拟网元管理器实例化网络业务请求中的虚拟网元。
1103.虚拟网元管理器向VIM发送分配资源请求，请求VIM为虚拟网元分配必要的资源。在该消息中，虚拟网元管理器将虚拟网关需求也发送给VIM。
1104.VIM向SDN控制器发送分配网络资源请求。
也就是说，VIM向SDN控制器请求分配虚拟网元连接资源和虚拟网关转发面资源。
1105.SDN控制器分配完虚拟网元连接资源和虚拟网关转发面资源后向VIM发送响应消息，将分配的虚拟网关转发面资源发送给VIM。
1106.VIM向虚拟网元管理器发送响应消息，将所分配资源通知给虚拟网元管理器。
1107.虚拟网元管理器在分配的资源上启动虚拟网元，并对虚拟网元进行配置。该配置包括为虚拟网元配置虚拟网关转发面资源。
1108.虚拟网元管理器向网络编排器发送实例化虚拟网元响应，通知网络编排器已成功将虚拟网元实例化。
1109.若虚拟网元包括了虚拟网关转发面资源，虚拟网元启动后对虚拟网关转发面资源进行配置。虚拟网元向SDN控制器发送配置修改请求。
1110.SDN控制器对虚拟网关转发面进行配置，向虚拟网关转发面发送流表修改消息。
实施例十一
图12是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图三。图12是网络编排器直接向SDN控制器申请虚拟网关转发面资源，网络编排器通过VIM向SDN控制器申请虚拟网元连接所需的网络资源的应用场景下的流程图，该流程主要包括以下步骤：：
1201.网络编排器收到网络业务请求，网络业务请求中包含了虚拟网元描述符，其中虚拟网元有虚拟网关转发面资源需求；
1202.网络编排器向虚拟网元管理器发送指示消息，要求虚拟网元管理器实例化网络业务请求中的虚拟网元。
1203.虚拟网元管理器向网络编排器发送资源申请请求。
1204.网络编排器向VIM发送分配资源请求，请求VIM为虚拟网元分配必要的资源，包括虚拟网元连接所需的网络资源。
1205.VIM向SDN控制器请求分配虚拟网元连接资源。
1206.SDN控制器分配完虚拟网元连接资源后向VIM发送响应消息，将分配的网络资源发送给VIM。
1207.VIM向网络编排器发送响应消息，将所分配资源通知给网络编排器。
1208.网络编排器向SDN控制器发送分配虚拟网关转发面资源请求，请求为虚拟网元分配虚拟网关转发面资源。
1209.SDN控制器分配虚拟网关转发面资源，并向网络编排器发送响应消息。
1210.网络编排器向虚拟网元管理器发送分配资源响应消息，将分配的资源发送给虚拟网元管理器。
1211.虚拟网元管理器在分配的资源上启动虚拟网元，并向虚拟网元进行配置。该配置包括为虚拟网元配置虚拟网关转发面资源。
1212.虚拟网元管理器向网络编排器发送实例化虚拟网元响应，通知网络编排器已成功将虚拟网元实例化。
1213.若虚拟网元包括了虚拟网关转发面资源，虚拟网元启动后对虚拟网关转发面资源进行配置。虚拟网元向SDN控制器发送配置修改请求。
1214.SDN控制器对虚拟网关转发面进行配置，向虚拟网关转发面发送流表修改消息。
实施例十二
图13是本发明实施例提供的网络编排器收到网络服务需求后为网络服务实例化的流程示意图四。图13是虚拟网元管理器直接向SDN控制器申请虚拟网关转发面资源，虚拟网元管理器通过VIM向SDN控制器申请虚拟网元连接所需的网络资源的应用场景下的流程图，该流程主要包括以下步骤：
1301.网络编排器收到网络业务请求，网络业务请求中包含了虚拟网元描述符，其中虚拟网元有虚拟网关转发面资源需求；
1302.网络编排器向虚拟网元管理器发送指示消息，要求虚拟网元管理器实例化网络业务请求中的虚拟网元。
1303.虚拟网元管理器向VIM发送分配资源请求，请求VIM为虚拟网元分配必要的资源。在该消息中，虚拟网元管理器将虚拟网元网络连接需求也发送给VIM。
1304.VIM向SDN控制器请求分配虚拟网元连接资源。
1305.VIM给虚拟网元管理器发送分配资源响应消息，将所分配资源通知给虚拟网元管理器。
1306.虚拟网元管理器向SDN控制器发送分配虚拟网关转发面资源请求，请求为虚拟网元分配虚拟网关转发面资源。
1307.SDN控制器分配虚拟网关转发面资源，并向虚拟网元管理器发送响应消息。
1308.虚拟网元管理器在分配的资源上启动虚拟网元，并对虚拟网元进行配置。该配置包括为虚拟网元配置虚拟网关转发面资源。
1309.虚拟网元管理器向网络编排器发送实例化虚拟网元响应，通知网络编排器已成功将虚拟网元实例化。
1310.若虚拟网元包括了虚拟网关转发面资源，虚拟网元启动后对虚拟网关转发面进行配置。虚拟网元向SDN控制器发送配置修改请求。
1311.SDN控制器对虚拟网关转发面进行配置，向虚拟网关转发面发送流表修改消息。
实施例十三
图14是本发明实施例提供的在4G网络中将网关虚拟化后的一种架构示意图。图14中，PGW虚拟化为PGW处理器+虚拟网关转发面，称为虚拟PGW；SGW虚拟化为SGW处理器+虚拟网关转发面，称为虚拟SGW。
在控制面，SGW处理器通过S11接口与MME连接，通过S5/S8-C接口与PGW处理器连接，PGW处理器通过Gx接口与PCRF实体连接。
在用户面，SGW虚拟网关转发面通过S1-U接口与eNB连接，通过S5/S8-U接口与PGW虚拟网关转发面连接。PGW虚拟网关转发面通过SGi接口与PDN连接。当S5/S8接口基于GTP协议时，上述S5/S8-C接口使用GTP-C协议接口、S5/S8-U接口使用GTP-U协议接口。SGW虚拟网关转发面与PGW虚拟网关转发面间通过IP连接，SGW虚拟网关转发面与基站(eNB)间也是通过IP连接，底层的承载网络为上述接口配置所需的承载，从而为之提供IP服务。
如图14所示，PGW虚拟网关转发面与SGW虚拟网关转发面分属于不同SDN域时，PGW虚拟网关转发面和SGW虚拟网关转发面分别由各自域的SDN控制器控制。当PGW虚拟网关转发面和SGW虚拟网关转发面在一个域时，可使用相同的SDN控制器进行控制。
实施例十四
基于图14所示架构，当UE发起PDN连接时的流程图如图15所示。图15假设PGW虚拟网关转发面与SGW虚拟网关转发面分属于不同的SDN域，因此，在图15中有2套SDN控制器。若PGW虚拟网关转发面与SGW虚拟网关转发面属于相同SDN域时，图15可简化为只包含一组SDN控制器，并且，PGW处理器与SGW处理器也可合并部署，从而减少S5/S8-C接口的交互。
服务于一类业务的虚拟网关可能有多个，比如，分布在不同的地理位置上，此时，可根据终端的位置就近选择服务的虚拟网关。在本实施例中，运营商在不同位置部署不同的虚拟PGW(包括PGW处理器和虚拟网关转发面)和虚拟SGW(包括SGW处理器+虚拟网关转发面)。MME根据终端位置就近选择服务的虚拟PGW和虚拟SGW。
图15流程图的各步骤详细描述如下：
1501.UE预新建PDN连接时，UE向MME发送PDN连接建立请求。
其中，UE在该PDN连接建立请求消息中携带有APN信息。
1502.MME向SGW处理器发送会话建立请求。
具体的，MME将UE所请求的APN、MME选择的PGW处理器信息(如IP地址)、UE的位置信息(根据需要)发送给SGW处理器。
具体的，MME向SGW处理器发送会话建立请求之前，MME为UE的PDN连接选择虚拟SGW(即，SGW处理器)和虚拟PGW(PGW处理器)。MME在选择SGW处理器和PGW处理器时可沿用以前的原则，比如，根据UE在第一步带上来的APN、UE的位置、UE的签约信息选择SGW处理器和PGW处理器。
1503.SGW处理器向SDN控制器发送配置修改请求，该请求用来修改虚拟网关转发面的流表。
SGW处理器为该PDN连接的承载分配S1-U接口对应的TEID和S5/S8-U接口对应的TEID。上述配置修改请求将SGW虚拟网关的S1-U TEID和S5/S8-UTEID以及SGW池的S1-U IP地址和S5/S8-U IP地址发送给SDN控制器。
1504.SDN控制器向SGW虚拟网关转发面发送流表修改消息，将步骤1503中所带的S1-U及S5/S8-U隧道信息写入虚拟网关转发面的流表中。若虚拟网关转发面由多个设备组成，SDN控制器的流表修改消息发给构成虚拟网关转发面的所有设备。
若该SGW处理器对应多个虚拟网关转发面，SDN控制器为该PDN连接选择虚拟网关转发面，比如根据负荷分担原则选择一个负荷轻的虚拟网关转发面为该PDN连接服务。
1505.SDN控制器在成功修改了SGW虚拟网关转发面的流表后向SGW处理器返回配置修改响应消息。
1506.SGW处理器向PGW处理器发送会话建立请求消息，消息中携带SGW处理器给SGW虚拟网关转发面分配的S5/S8-U TEID和S5/S8-U IP地址、以及UE请求的APN、可选的UE位置信息等。
1507.PGW处理器向SDN控制器发送配置修改请求。在该消息中，PGW处理器将第1506步收到的SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U IP地址、PGW处理器分配的PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)发送给SDN控制器。
具体的，PGW处理器向SDN控制器发送修改配置请求之前，PGW处理器为该PDN连接的承载(缺省承载和专用承载)分配S5/S8-U TEID。并且，PGW处理器根据UE请求的IP地址类型为该PDN连接分配IP地址，必要时PGW处理器通过DHCP方式为UE的PDN连接获取IP地址。
1508.若该PGW处理器对应多个虚拟网关转发面，SDN控制器为该PDN连接选择虚拟网关转发面，比如根据负荷分担原则选择一个负荷轻的虚拟网关转发面为该PDN连接服务。SDN控制器根据步骤1507发来的SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)生成该PDN连接及各承载对应的上下行流表。SDN控制器向PGW虚拟网关转发面发送流表修改消息，将上述上下行流表配置到PGW虚拟网关转发面。PGW虚拟网关转发面此时可为该PDN连接转发数据了。
若虚拟网关转发面由多个设备组成，SDN控制器的流表修改消息发给构成虚拟网关转发面的所有设备。SDN控制器生成的流表示例如下：
下行方向：Match＝<Dest_IP＝＝UE IP>，<TFT>；Action＝[….]，GTP封装(源MAC，目的MAC，PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，SGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，source UDP port，PGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID，SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID)，output(outport)；
上行方向：Match＝<Dest_IP＝＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，output(outport)。
1509.SDN控制器向PGW处理器发送配置修改响应消息。
1510.PGW处理器向SGW处理器发送会话建立响应消息。在该消息中PGW处理器将PGW处理器给PGW虚拟网关转发面分配的PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上行TFT(若有)发送给SGW处理器。
1511.SGW处理器向MME发送会话建立响应消息。在该消息中，SGW处理器将SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID、SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)发送给MME。
1512.MME向eNB发送承载建立请求。
在该请求中，MME将SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID、SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上行TFT(若有)发送给eNB。在该消息中，MME还将携带有“PDN连接建立接受”信息的消息发送给eNB，由eNB在RRC消息中携带给UE。
1513.eNB为UE的PDN连接分配无线资源，并通过RRC重配置将新配置的无线资源配置给UE。
1514.eNB分配S1-U TEID，并向MME发送承载建立响应消息，将eNB的S1-U TEID和S1-U IP地址发送给MME。
1515.UE向MME发送PDN连接建立接受消息。
1516.MME向SGW处理器发送承载更新请求。MME将eNB发来的eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址发送给SGW处理器。
1517.SGW处理器向SDN控制器发送配置修改请求，SGW处理器将eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址发送给SDN控制器。
1518.SDN控制器发送流表修改消息给SGW虚拟网关转发面，将从SGW处理器收到的eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址更新到该PDN连接对应的各承载的流表中。SGW虚拟网关转发面的最终流表示例如下：
上行方向：Match＝<Dest_IP＝＝SGW虚拟网关转发面S1-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝SGW虚拟网关转发面S1-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，Encap_GTP(source MAC，dest MAC，源IP＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-UIP，目的IP＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，source UDP port，源TEID＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID，目的TEID＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-UTEID)，output(outport)；
下行方向：Match＝<Dest_IP＝＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，Encap_GTP(source MAC，dest MAC,源IP＝SGW虚拟网关转发面S1-U IP，目的IP＝eNB S1-U IP，source UDP port，源TEID＝SGW虚拟网关转发面S1-UTEID，目的TEID＝eNB S1-U TEID)，output(outport)。
1519.SDN控制器向SGW处理器发送配置修改响应消息。
1520.SGW处理器向MME发送承载更新响应消息。
实施例十五
图16是本发明实施例提供的在4G网络中将网关虚拟化后的另一种架构示意图；如图16所示，图16相对于图14，将PGW处理器和SGW处理器合并为网关处理器，该网关处理器具有PGW处理器和SGW处理器的功能。图16假设SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面是分开的独立的虚拟网关转发面。网关处理器通过SDN控制器控制SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面。在控制面，网关处理器通过S11接口与MME连接，通过Gx接口与PCRF连接。用户面的结构与图14相同，SGW虚拟网关转发面通过S1-U接口与eNB连接，通过S5/S8-U接口与PGW虚拟网关转发面连接。PGW虚拟网关转发面通过SGi接口与PDN连接。当S5/S8接口基于GTP协议时，上述S5/S8-U接口使用GTP-U协议。SGW虚拟网关转发面与PGW虚拟网关转发面间通过IP连接，SGW虚拟网关转发面与eNB间也是通过IP连接，底层的承载网络为上述接口配置所需的承载，从而为之提供IP服务。
实施例十六
图17的流程是当网络按图16架构组网时UE请求建立PDN连接的流程图。图17流程图的各步骤详细描述如下：
1701.UE预新建PDN连接，则UE向MME发送PDN连接建立请求。
其中，UE在该PDN连接建立请求消息中携带有APN信息。
1702.MME向网关处理器发送会话建立请求。MME将UE所请求的APN、UE的位置信息(根据需要)发送给网关处理器。
具体的，MME向网关处理器发送会话建立请求之前，MME为UE的PDN连接选择网关处理器。MME在选择网关处理器时可沿用以前的原则，比如，根据UE在第1701步中所携带的APN信息、UE的位置、UE的签约信息等选择网关处理器。
1703.网关处理器向SDN控制器发送配置修改请求。
上述配置修改请求将SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)发送给SDN控制器。
网关处理器接收到MME发送的会话建立请求时，为该PDN连接的承载分配SGW虚拟网关转发面S1-U接口对应的TEID、SGW虚拟网关转发面S5/S8-U接口对应的TEID和PGW虚拟网关转发面S5/S8-U接口对应的TEID。并且，网关处理器根据UE请求的IP地址类型为该PDN连接分配IP地址，必要时网关处理器通过DHCP方式为UE的PDN连接获取IP地址。
1704.SDN控制器为UE选择SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面。SDN控制器决定选择分开的虚拟网关转发面分别作为SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面。SDN控制器根据步骤1703发来的SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)生成该PDN连接及各承载对应的上下行流表。SDN控制器向SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面发送流表修改消息，将上述上下行流表配置到SGW虚拟网关转发面和PGW虚拟网关转发面。
PGW虚拟网关转发面此时可为该PDN连接转发数据了。SDN控制器生成的PGW的流表示例如下：
下行方向：Match＝<Dest_IP＝＝UE IP>，<TFT>；Action＝[….],GTP封装(源MAC，目的MAC，PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，SGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，source UDP port，PGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID，SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID)，output(outport)；
上行方向：Match＝<Dest_IP＝＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，output(outport)。
1705.SDN控制器向网关处理器发送配置修改响应消息。
1706.网关处理器向MME发送会话建立响应消息。在该消息中，网关处理器将SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID、SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上下行TFT(若有)发送给MME。
1707.MME向eNB发送承载建立请求。
在该请求中，MME将SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID、SGW虚拟网关转发面的S1-U IP地址、UE的IP地址(若分配了)、UE的上行TFT(若有)发送给eNB。在该消息中，MME还将NAS消息“PDN连接建立接受”发送给eNB，由eNB在无线资源控制协议(RRC，Radio Resource Control)消息中携带给UE。
1708.eNB为UE的PDN连接分配无线资源，并通过RRC重配置将新配置的无线资源配置给UE。
1709.eNB分配S1-U TEID，并向MME发送承载建立响应消息，将eNB的S1-U TEID和S1-U IP地址发送给MME。
1710.UE向MME发送PDN连接建立接受消息。
1711.MME向网关处理器发送承载更新请求。MME将eNB发来的eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址发送给SGW处理器。
1712.网关处理器向SDN控制器发送配置修改请求，网关处理器将eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址发送给SDN控制器。
1713.SDN控制器发送流表修改消息给SGW虚拟网关转发面中的所有SGW。
SDN控制器根据从网关处理器收到的eNB的S1-U TEID和eNB的S1-U IP地址、SGW虚拟网关转发面的S1-U TEID和SGW虚拟网关转发面的IP地址、SGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和SGW虚拟网关转发面的IP地址、PGW虚拟网关转发面的S5/S8-U TEID和PGW虚拟网关转发面的IP地址生成该PDN连接对应的各承载的流表。SGW虚拟网关转发面的最终流表示例如下：
上行方向：Match＝<Dest_IP＝＝SGW虚拟网关转发面S1-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝SGW虚拟网关转发面S1-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，Encap_GTP(source MAC，dest MAC，源IP＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-UIP，目的IP＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP，source UDP port，源TEID＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID，目的TEID＝PGW虚拟网关转发面S5/S8-UTEID)，output(outport)；
下行方向：Match＝<Dest_IP＝＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U IP>，<IP_proto＝＝UDP>，<Dest_port＝＝2152>，<GTP_U_MT＝＝255>，<GTP_TEID＝＝SGW虚拟网关转发面S5/S8-U TEID>；Action＝GTP解封装(source MAC，dest Mac)，[….]，Encap_GTP(source MAC，dest MAC，源IP＝SGW虚拟网关转发面S1-UIP，目的IP＝eNB S1-U IP，source UDP port，源TEID＝SGW虚拟网关转发面S1-UTEID，目的TEID＝eNB S1-U TEID)，output(outport)。
1714.SDN控制器向网关处理器发送配置修改响应消息。
1715.网关处理器向MME发送承载更新响应消息。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (30)
1.一种网关虚拟化方法，其特征在于，所述方法包括：
接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向软件定义网络SDN控制器请求分配资源；
其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟网关转发面的需求至少包括：吞吐量、和/或所支持的互联网协议IP连接数、和/或所支持的承载数量、和/或位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟网元需求中还包括：
虚拟网关控制面的需求。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述虚拟网元需求通过虚拟网元描述符描述。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述虚拟网元描述符中包括：虚拟数字单元VDU描述符、和/或虚拟网关转发面描述符；
其中，所述VDU描述符用于描述虚拟网关控制面各组件的资源需求，所述虚拟网关转发面描述符用于描述虚拟网关转发面的资源需求。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向SDN控制器请求分配资源,包括：
通过虚拟架构管理器VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
或者，向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源。
7.一种网关虚拟化方法，其特征在于，所述方法包括：
接收到SDN控制器发送的资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息；
其中，所述SDN控制器是负责分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源的设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收到SDN控制器发送的资源变化报告之前，还包括：
在所述SDN控制器所管辖的交换资源发生改变时，或所述SDN控制器在刚启动时，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告，包括：
所述SDN控制器通过VIM向第一设备发送资源变化报告；
或者，所述SDN控制器向第一设备发送资源变化报告。
10.一种网关虚拟化方法，其特征在于，所述方法包括：
接收到第一设备或第一设备通过VIM发送的资源分配请求时，基于所述资源分配请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源；
其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述资源分配请求分配用于构建虚拟网关转发面的交换资源，包括：
SDN控制器在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，还包括：
将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个设备包括一个或多个分发设备、以及一个或多个处理设备；
其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元处理和转发所述数据包的设备。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表，包括：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；
根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
16.一种网关虚拟化系统，其特征在于，所述系统包括：
第一设备，用于接收到网络业务请求时，根据所述网络业务请求向SDN控制器请求分配资源；
SDN控制器，用于分配资源；
其中，所述网络业务请求中包括虚拟网元需求，且所述虚拟网元需求中包括一个或多个虚拟网关转发面的需求。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述虚拟网关转发面的需求至少包括：吞吐量、和/或所支持的IP连接数、和/或所支持的承载数量、和/或位置。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述虚拟网元需求中还包括：
虚拟网关控制面的需求。
19.根据权利要求16或18所述的系统，其特征在于，所述虚拟网元需求通过虚拟网元描述符描述。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述虚拟网元描述符中包括：VDU描述符、和/或虚拟网关转发面描述符；
其中，所述VDU描述符用于描述虚拟网关控制面各组件的资源需求，所述虚拟网关转发面描述符用于描述虚拟网关转发面的资源需求。
21.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一设备，还用于：
通过VIM向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
或者，向SDN控制器请求分配虚拟网关转发面资源；
其中，所述第一设备为网络编排器或虚拟网元管理器。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：
在所述SDN控制器所管辖的交换资源发生改变时，向所述第一设备发送资源变化报告，以使所述第一设备更新交换资源拓扑信息。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第一设备，还用于接收到资源变化报告时，根据所述资源变化报告更新交换资源拓扑信息。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于在刚启动时，向第一设备发送资源变化报告。
25.根据权利要求22或24所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：
通过VIM向第一设备发送资源变化报告；
或者，直接向第一设备发送资源变化报告。
26.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：
在分配虚拟网关转发面资源时，选择一个或多个设备作为虚拟网关转发面资源。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：选择多个设备作为虚拟网关转发面资源时，将所述多个设备对外虚拟成一个虚拟网关转发面。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述多个设备中，包括一个或多个分发设备，以及一个或多个处理设备；
其中，所述分发设备是用于根据负荷分担原则将接收到的数据包分发到处理设备，以均衡各处理设备间负荷的设备；所述处理设备是用于为虚拟网元处理和转发所述数据包的设备。
29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：
接收到虚拟网元发送的配置修改请求时，为所述虚拟网元修改虚拟网关转发面的流表；其中，所述虚拟网元包括虚拟网关控制面单元。
30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述SDN控制器，还用于：
接收虚拟网关控制面单元发送的配置修改请求；
根据所述配置修改请求为所述虚拟网关控制面单元修改虚拟网关转发面的流表。
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