CN106576274A

CN106576274A - 协调路径交换机的方法和与其相关的网络元件

Info

Publication number: CN106576274A
Application number: CN201580040402.7A
Authority: CN
Inventors: C·卡恩; H·维斯瓦纳坦
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-04-19
Also published as: JP2017526258A; EP3172919A1; KR101890541B1; KR20170020907A; US20160029251A1; US9516554B2; WO2016014618A1; JP6470395B2

Abstract

在一个实施例中，一种方法包括由控制器(50)指令交换机(30)从经由第一隧道(80)发送数据改变为经由第二隧道(90)发送数据，第一隧道(80)在交换机(30)与第一网络元件(10)之间，并且第二隧道(90)在交换机(30)与第二网络元件(20)之间；由控制器(50)从交换机(30)接收确认；以及由控制器(50)响应于接收到的确认，通知第二网络元件(20)分组将不再经由第一隧道(80)被发送。

Description

协调路径交换机的方法和与其相关的网络元件

背景技术

图1示出了现有技术的3GPP无线网络的一部分的示例。在3GPP无线网络中，路径交换机协调是经由发送“结束标记”来完成的，该“结束标记”指示将不在路径上发送其他分组。发送结束标记以便辅助目标基站(例如，增强型NodeB，也称为eNodeB或eNB)中的分组重排序功能。用于eNB间切换的服务网关(SGW)每当服务eNB针对无线电接入承载(RAB)改变时发送结束标记。在3GPP实现中，“结束标记”是在GPRS隧道协议(GTP)报头中用信号发送的消息，并且分组不包含用户数据。当SGW改变时，从内容源传送用户数据的分组网关(PGW)经由GTP-U S5/S8接口向SGW发送结束标记消息。在接收到结束标记消息时，eNB或SGW可以释放用于该支路的承载平面资源。

发明内容

虽然该解决方案适用于4G路径交换，但它不兼容为5G提出的演进的软件定义联网(SDN)的架构。在这些架构中，诸如“结束标记”等信令功能属于由集中式SDN控制器支持的控制平面。也就是说，交换机(部分地对应于SGW)不能在5G架构中发送结束标记。

至少一个示例实施例涉及用于在软件定义联网的架构中提供结束标记功能的方法和/或装置。虽然示例实施例适用于演进的5G无线标准，但是示例实施例也可以应用于非无线场景中，其中经由多个路径转发分组，并且重排序功能需要知道何时在给定路径上接收到最后的分组。

在一个实施例中，方法包括由控制器指令交换机从经由第一隧道发送数据改变为经由第二隧道发送数据。第一隧道在交换机与第一网络元件之间，第二隧道在交换机与第二网络元件之间。该方法还包括由控制器从交换机接收确认，以及由控制器响应于接收到的确认，通知第二网络元件分组将不再经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，通知包括向第二网络元件发送消息，该消息指示没有其他分组将经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，该方法还包括延迟发送。

在一个实施例中，接收从交换机接收序列号，并且序列号用于交换机经由第一隧道发送的最后的分组。

在一个实施例中，通知包括发送序列号。

在一个实施例中，序列号是确认的一部分。

在一个实施例中，该方法还包括由控制器响应于接收到的确认，通知第一网络元件分组将不再经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，指令响应于移动台的服务基站从第一网络元件改变为第二网络元件，指令交换机从经由第一隧道发送数据改变为经由第二隧道发送数据。

在控制器的一个实施例中，控制器包括存储器和至少一个处理器，存储器存储程序例程，至少一个处理器通过执行程序例程被配置成：指令交换机从经由第一隧道发送数据改变为经由第二隧道发送数据，第一隧道在交换机与第一网络元件之间，并且第二隧道在交换机与第二网络元件之间；从交换机接收确认；以及响应于接收到的确认，通知第二网络元件分组将不再经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，控制器被配置成通过向第二网络元件发送消息来执行通知，该消息指示其他分组将不经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，控制器被配置成延迟发送消息。

在一个实施例中，控制器被配置成从交换机接收序列号，序列号用于交换机经由第一隧道发送的最后的分组。

在一个实施例中，控制器被配置成通过发送序列号来执行通知。

在一个实施例中，序列号是确认的一部分。

在一个实施例中，控制器被配置成响应于接收到的确认，通知第一网络元件分组将不再经由第一隧道被发送。

在一个实施例中，控制器被配置成响应于移动台的服务基站从第一网络元件改变为第二网络元件，指令交换机从经由第一隧道发送数据改变为经由第二隧道发送数据。

该方法的另一实施例包括：由交换机接收从经由第一隧道发送数据改变为经由第二隧道发送数据的指令，第一隧道在交换机与第一网络元件之间，第二隧道在交换机与第二网络元件之间；由交换机拆除第一隧道；以及由交换机发送表示在第一隧道被拆除之后其他数据分组将不经由第一隧道被发送的确认。第一和第二网络元件可以分别是第一和第二基站。

在一个实施例中，发送包括发送经由第一隧道发送的最后的数据分组的序列号。

在另一实施例中，该方法包括：在第二网络元件处从第一网络元件接收第一分组；在第二网络元件处从交换机接收第二分组；在第二网络元件处从控制器接收没有更多的分组将从第一网络元件被接收的通知；以及响应于通知，在第二网络元件处对用于接收第一分组的资源解除分配。第一和第二网络元件可以分别是第一和第二基站。

在一个实施例中，该方法还包括通过消除重复分组并且对第一和第二分组排序来在第二网络元件处管理第一和第二分组。

附图说明

从下面给出的详细描述和附图将更充分地理解本发明，其中相同的元件用相同的附图标记表示，这些附图仅以说明的方式给出，因此不限制本发明，在附图中：

图1示出了现有技术的3GPP无线网络的一部分的示例。

图2示出了软件定义联网的无线网络架构的一部分的示例。

图3示出了根据示例实施例的网络元件的部件。

图4示出了根据示例实施例的用于协调路径交换机的方法的通信流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更充分地描述各种示例实施例，在附图中示出了本发明的一些示例实施例。

本文中公开了详细的说明性实施例。然而，本文中公开的具体结构和功能细节仅仅是为了描述本发明的示例实施例的目的。然而，本发明可以用很多替代形式来实施，而不应当被解释为仅限于本文中阐述的实施例。

应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本发明的示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式来解释(例如，“在......之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。

本文中使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明的示例实施例。如本文中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解，当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

还应当注意，在一些备选实现中，所提到的功能/动作可以不按照附图中所示的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按相反的顺序执行。

在下面的描述中提供具体的细节以提供对示例实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践示例实施例。例如，可以用框图示出系统，以免由于不必要的细节而模糊示例实施例。在其他情况下，可以示出公知的过程、结构和技术而没有不必要的细节，以免模糊示例实施例。

此外，应当注意，示例实施例可以被描述为过程，过程被描绘为流程图、流程示图、数据流程示图、结构图或框图。虽然流程图可以将操作描述为顺序过程，但是很多操作可以并行、同时或并发执行。此外，可以重新布置操作的顺序。处理可以在其操作完成时终止，但也可以具有没有被包括在图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终止可以对应于函数到调用函数或主函数的返回。

此外，如本文中公开的，术语“存储器”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括随机存取存储器(RAM)、磁性RAM和/或用于存储信息的其它机器可读介质。术语“存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备和/用于存储信息的其它机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于便携式或固定存储设备、光学存储设备、无线信道以及能够存储、包含或携带指令和/或数据的各种其他介质。

此外，示例实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当用软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质等机器或计算机可读介质中。处理器可以执行必要的任务。

代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而耦合到另一代码段或硬件电路。可以经由包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任何合适的手段来传递、转发或传输信息、自变量、参数、数据等。

如本文中使用的，术语“移动台”可以被认为是并且在下文中可以偶尔被称为客户端、移动台、移动单元、用户代理、移动用户、用户设备(UE)、订户、用户、远程站、接入代理、用户代理、接收器等，并且可以描述通信网络中的网络资源的远程用户。此外，术语“用户代理”可以包括例如任何类型的无线/有线设备，诸如消费电子设备、智能电话、平板个人计算机、个人数字助理(PDA)、台式计算机和膝上型计算机。

术语“基站”可以被理解为一个或多个小区站点、基站、基站收发器站、接入点和/或射频通信的任何终端。虽然当前系统架构可以考虑移动/用户设备与接入点/小区站点之间的区别，但是下文中描述的示例实施例一般例如可以应用于其中该区别不那么清楚的架构，诸如ad hoc和/或mesh系统架构。

本文中讨论在适当的计算环境中实现的示例实施例。尽管不是必需的，但是将在由一个或多个计算机处理器或CPU执行的计算机可执行指令(诸如程序模块或功能过程)的一般上下文中描述示例性实施例。通常，程序模块或功能过程包括执行特定任务或实现特定数据类型的例程、程序、对象、组成、数据结构等。本文中讨论的程序模块和功能过程可以使用现有的通信网络中的现有的硬件来实现。例如，本文中讨论的程序模块和功能过程可以使用在现有的网络元件或控制节点处的现有的硬件来实现。这样的现有的硬件可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等。

图2示出了软件定义(SDN)联网的无线网络架构的一部分的示例。如图所示，SDN控制器50对SDN交换机30编程以将去往移动台5的分组转发给当前服务基站、第一基站10。第一基站10将数据分组中的数据无线地传送给移动台5。

SDN交换机30在第一通用路由封装(GRE)隧道80上转发分组。SDN交换机30可以经由一个或多个中间交换机35从一个或多个内容服务器40接收分组。

将理解，SDN控制器50可以执行各种功能，诸如与网络配置、网络拓扑、资源利用等相关联的功能。特别地，SDN控制器50和相关联的应用可以执行移动性管理实体(MME)的功能。这里，SDN控制器50管理会话状态、认证、寻呼、移动性、漫游、承载管理功能等。

各种MME功能是公知的，并且将不详细讨论。这里引用这些功能以提供对SDN控制器50管理移动台5在网络内的移动性的正确理解。例如，SDN控制器50可以经由控制平面指令交换机30从经由第一GRE隧道80经由用于移动台5的数据平面发送数据(例如，分组)改变为经由第二GRE隧道90发送分组，第二GRE隧道90在交换机30与第二基站20之间。例如，这样的第二GRE隧道90可以被建立用于使服务基站从第一基站10转换到第二基站20。该动作可以例如在移动台5可以切换到第二基站20的情况下发生。

SDN控制器50还将经由控制平面向第一基站10和第二基站20指令第一基站10要向第二基站20转发所接收的用于移动台5的分组。第一基站10建立用于向第二基站20转发分组的资源，并且第二基站20建立用于接收转发的分组的资源。第二基站20还通过消除重复的分组并且对接收到的分组进行排序来管理从交换机30和第一基站10接收的用于移动台5的分组。

响应于该指令，并且在第二GRE隧道90尚未建立的情况下建立第二GRE隧道90之后，交换机30将拆除第一GRE隧道80。然后，交换机30经由控制平面向SDN控制器50发送确认，该确认表示其他数据分组将不经由第一GRE隧道80被发送。

当从交换机30接收到确认时，SDN控制器50经由控制平面向第一基站10和第二基站20发送分组将不再经由第一GRE隧道80被发送的通知。作为响应，第一基站10对用于向第二基站20转发移动台5的分组的转发资源解除分配，并且第二基站20对用于从第一基站10接收分组的资源解除分配。

来自交换机30的确认和来自SDN控制器50的通知消息可以可选地包括与交换机30在第一GRE隧道80上发送的最后的分组相对应的序列号。SDN控制器50可以在到第二基站20并且可选地到第一基站10的通知消息中包括该序列号。第二基站20可以在已经接收到具有该序列号的分组之后停止分组重排序并且对与第一GRE隧道80相关联的资源解除分配。当最后的分组的序列号将不在通知消息中被发送时，SDN控制器50可以在从交换机30接收到确认之后将发送通知消息延迟一段时间。这有助于确保在第二基站20处在转发隧道上从第一基站10已经接收到最后的在传(in-flight)分组。

交换机30和35可以是任何公知的软件定义的交换机。交换机30和35可以包括一个或多个处理器、各种接口、计算机可读介质和(可选地)显示设备。一个或多个接口可以被配置成经由数据平面向/从一个或多个其他交换机、服务器40和/或基站10和20传输/接收(有线或无线)数据信号；并且经由控制平面向/从控制器50传输/接收(有线或无线)控制信号。

服务器40可以包括被配置成向连接到网络的用户提供服务的一个或多个服务器(即，物理计算机硬件系统)。此外，服务器可以构成对应的节点，诸如另一移动台5。一个或多个服务器40可以采用面向连接的协议，诸如会话发起协议(SIP)、HTTP和TCP/IP，并且包括使用无连接协议、诸如用户数据报协议(UDP)和因特网分组交换(IPX)的服务器。

基站10和20可以包括一个或多个处理器、包括连接到一个或多个天线的一个或多个传输器/接收器的各种接口、计算机可读介质和(可选地)显示设备。一个或多个接口可以被配置成经由相应的数据和控制平面向/从一个或多个交换机、SDN控制器、其他基站和移动台传输/接收(有线和/或无线)数据或控制信号。

SDN控制器可以在一个或多个处理器、包括连接到一个或多个天线的一个或多个传输器/接收器的各种接口、计算机可读介质以及(可选地)显示设备上执行。一个或多个接口可以被配置成经由控制平面向/从一个或多个交换机和基站传输/接收(有线和/或无线)控制信号。

总体上，基站、交换机和SDN控制器可以被称为网络元件。图3示出了根据示例实施例的网络元件的部件。出于描述的目的，假定图3中的网络元件是SDN控制器50。

如图所示，SDN控制器50包括连接到存储器120和各种接口130的处理器110。在操作期间，存储器120包括操作系统和用于提供SDN控制器的功能的任何其他例程/应用(例如，MME应用)。在一些实施例中，SDN控制器50可以包括比图3所示的部件更多的部件。然而，没有必要示出所有这些一般常规的部件以便公开说明性实施例。

存储器120可以是计算机可读存储介质，其通常包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或永久性大容量存储设备，诸如磁盘驱动器。存储器120还存储操作系统和用于提供SDN控制器的功能的任何其它例程/模块/应用(例如，MME应用)。这些软件部件也可以使用驱动机构(未示出)从单独的计算机可读存储介质加载到存储器120中。这样的单独的计算机可读存储介质可以包括盘、磁带、DVD/CD-ROM驱动器、存储卡或其他类似的计算机可读存储介质(未示出)。在一些实施例中，软件部件可以经由各种接口130中的一个而不是经由计算机可读存储介质被加载到存储器120中。

处理器110可以被配置成通过执行系统的基本的算术、逻辑和输入/输出操作来执行计算机程序的指令。指令可以由存储器120提供给处理器110。

各种接口130可以包括经由有线或无线连接将SDN控制器50连接到交换机30和35、基站10和20等的计算机硬件部件。

如将理解的，接口130和存储在存储器120中以描述网络元件的专用功能的程序将根据网络元件而变化。

接下来，将参照图4所示的通信流程图来描述根据示例实施例的协调路径交换机的方法。出于描述的目的，该方法将被描述为在图2的架构上实现。因此，将理解，基于存储在相关联的存储器中的例程/模块/应用来配置基站、交换机和控制器中的处理器，以执行与协调路径交换机的方法相关联的专用功能。

如图4所示，SDN控制器50向交换机30发送指令，以将经由第一GRE隧道80发送发往移动台5的数据分组改变为经由第二GRE隧道90发送数据分组。在本示例中，假定SDN控制器50先前已经指令交换机30建立第二GRE隧道90以及指令第一基站10向第二基站20转发用于移动台5的数据分组。然而，应当理解，取而代之，交换机30可以响应于该指令而建立第二GRE隧道90，并且SDN控制器50可以同时建立从第一基站10到第二基站30的分组转发。

响应于该指令，交换机30拆除第一GRE隧道80，然后向SDN控制器30发送确认(ACK)。响应于确认，控制器50通知第一基站10和第二基站20用于移动台5的分组将不再经由第一GRE隧道80发送。这些通知可以被同时发送，可以首先发送针对第一基站10的通知，或者可以首先发送针对第二基站20的通知。

响应于在第一基站10处接收到的通知，第一基站10对用于向第二基站20转发用于移动台5的分组的转发资源解除分配；并且响应于在第二基站20处接收到的通知，第二基站20对用于从第一基站10接收分组的资源解除分配。备选地，如果使用通知提供最后的序列号，则解除分配响应于接收到具有最后的序列号的分组而发生。

因此，示例实施例提供了用于在软件定义的网络架构中提供结束标记功能的方法和/或装置。虽然示例实施例适用于演进的5G无线标准，但是示例实施例也可以应用于非无线场景中，在非无线场景中分组经由多个路径被转发，并且重排序功能需要知道何时在给定路径上接收到最后的分组。

本发明如此描述，显然可以用很多方式来改变本发明。这样的变化不应当被认为是偏离本发明，并且所有这样的修改旨在被包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种协调路径交换机的方法，包括：

由控制器(50)指令交换机(30)从经由第一隧道(80)发送数据改变为经由第二隧道(90)发送数据，所述第一隧道(80)在所述交换机(30)与第一网络元件(10)之间，并且所述第二隧道(90)在所述交换机(30)与第二网络元件(20)之间；

由所述控制器(50)从所述交换机(30)接收确认；以及

由所述控制器(50)响应于接收到的所述确认，通知所述第二网络元件(20)分组将不再经由所述第一隧道(80)被发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通知包括向所述第二网络元件发送消息，所述消息指示其他分组将不经由所述第一隧道被发送。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收从所述交换机接收序列号，所述序列号用于所述交换机经由所述第一隧道发送的最后的分组。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述通知包括发送所述序列号。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述序列号是所述确认的一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述控制器响应于接收到的所述确认，通知所述第一网络元件分组将不再经由所述第一隧道被发送。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述指令响应于用于移动台的服务基站从所述第一网络元件改变为所述第二网络元件而指令所述交换机从经由所述第一隧道发送数据改变为经由所述第二隧道发送数据。

8.一种控制器(50)，包括：

存储器(120)，存储程序模块；

至少一个处理器(130)，通过执行所述程序例程被配置成：

指令交换机(30)从经由第一隧道(80)发送数据改变为经由第二隧道(90)发送数据，所述第一隧道(80)在所述交换机(30)与第一网络元件(10)之间，并且所述第二隧道(90)在所述交换机(30)与第二网络元件(20)之间；

从所述交换机(30)接收确认；以及

响应于接收到的所述确认，通知所述第二网络元件(20)分组将不再经由所述第一隧道(80)被发送。

9.一种交换数据路径的方法，包括：

由交换机(30)接收用以从经由第一隧道(80)发送数据改变为经由第二隧道(90)发送数据的指令，所述第一隧道(80)在所述交换机(30)与第一网络元件(10)之间，并且所述第二隧道(90)在所述交换机(30)与第二网络元件(20)之间；

由所述交换机(30)拆除所述第一隧道(80)；以及

由所述交换机(30)发送表示在所述第一隧道被拆除之后其他分组将不经由所述第一隧道(80)被发送的确认。

10.一种操作网络元件的方法，包括：

在第二网络元件(20)处从第一网络元件(10)接收第一分组；

在所述第二网络元件(20)处从交换机(30)接收第二分组；

在所述第二网络元件(20)处从控制器(50)接收没有更多分组将从所述第一网络元件(10)被接收的通知；以及

在所述第二网络元件(20)处，响应于所述通知而对用于接收所述第一分组的资源解除分配。