CN109155753B

CN109155753B - 用于移动网络中的可编程缓存区的方法和设备

Info

Publication number: CN109155753B
Application number: CN201780014411.8A
Authority: CN
Inventors: 乌拉斯·坎·科扎特; 普拉卡什·拉姆钱德兰; 凯帕立玛里尔·马修·约翰
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2037-03-20
Also published as: CN109155753A; EP3913866A1; US10645009B2; US20170272367A1; EP3412007A4; WO2017157347A1; EP3412007B1; EP3412007A1

Abstract

一种用于通过向网络设备上的控制到数据平面接口(CDPI)代理发送软件定义网络(SDN)指令来动态地配置网络设备中的缓存区的系统。SDN指令可以指示CDPI代理配置网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在一些实施方式中，SDN指令指示CDPI代理通过例如将虚拟端口与新缓存区/现有缓存区相关联、将与缓存区相关联的虚拟端口绑定至交换机以及/或者在交换机的流量表中设置流量控制规则来配置缓存区。在其他实施方式中，SDN指令可以指示CDPI代理通过将缓存区转换为不同的状态来重新配置缓存区。

Description

用于移动网络中的可编程缓存区的方法和设备

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年3月17日提交的题为“Method And Apparatus ForProgrammable Buffers In Mobile Networks”的美国非临时专利申请序列号第15/462,560号的优先权，该美国非临时专利申请序列号第15/462,560号又要求于2016年3月18日提交的题为“Buffer Switch for Processing Traffic Packets”的美国临时申请第62/310,363号的优先权，其全部内容通过引用如同复制一样被合并至本文中。

技术领域

本公开内容的实施方式一般性地涉及移动通信，并且在特定实施方式中涉及移动网络中的可编程缓存区。

背景技术

当业务流通过网络的数据平面转发时，业务流中的各个数据包通常由网络设备存储在各数据包缓存区中。数据包缓存区是网络设备中留作存储等待传输或处理的数据包的内存空间。网络设备接收的数据包或以其他方式生成的数据包通常会数据包存储在网络设备的数据包缓存区中，直到网络设备准备好传输数据包或以其他方式处理数据包为止。数据包被缓存的方式显著影响终端用户所体验的服务质量(quality of service，QoS)。

发明内容

通过本公开实施例描述的用于移动网络中的可编程缓存区的系统和方法，实现各技术优势。

根据一种实施方式，提供了一种用于动态地配置缓存区的方法。在该示例中，该方法包括向电通信网络的数据平面上的网络设备发送软件定义网络(software definednetwork，SDN)指令。SDN指令指示控制到数据平面接口(Control-to-Data-PlaneInterface，CDPI)代理配置网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。网络设备可以是网络网关、网络交换机、网络路由器、基站或中继站。控制器可以是移动性管理实体(mobility management entity，MME)、切片管理实体、无连接服务管理实体、内容分发网络(content distribution network，CDN)管理实体、缓存管理实体或无线资源控制(radio resource control，RRC)信令控制器。还提供了用于代表控制器实现该方法的装置和计算机程序产品。

根据另一实施方式，提供了另一种用于动态地配置缓存区的方法。在该示例中，该方法包括：在网络设备中的控制到数据平面接口(CDPI)代理处从控制器接收软件定义网络(SDN)指令；以及基于SDN指令来配置基于该网络设备中的缓存区。还提供了用于实现该方法的CPDI代理的装置和计算机程序产品。

在两个实施方式中，SDN指令指示CDPI代理配置基于网络设备的缓存区。在一个示例中，SDN指令指示CPDI代理：在网络设备中建立新缓存区；并且根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在另一示例中，SDN指令指示CDPI代理重新配置现有缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将虚拟端口与现有缓存区相关联。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将与缓存区相关联的虚拟端口绑定至交换机。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理在绑定至与缓存区相关联的虚拟端口的交换机的流量表中设置流量控制规则。在这样的示例中，交换机用于根据流量表中的流量控制规则在所述的缓存区相关联的虚拟端口与网络设备的物理端口之间交换数据包。

在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为空状态。在这样的示例中，将缓存区的状态转换为空状态：分离先前绑定至缓存区的虚拟端口并且回收先前分配给缓存区的内存。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为初始化状态。将缓存区的状态转换为初始化状态：将内存分配给缓存区并且配置缓存区以根据一个或更多个特定数据包处理策略存储数据包。

在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为存储状态。将缓存区的状态转换为存储状态：防止缓存区既存储新数据包，又通过绑定至缓存区的虚拟端口发送现有数据包。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为简单缓存状态。将缓存区的状态转换为简单缓存状态：在允许缓存区存储新数据包时，防止缓存区通过任意虚拟端口发送现有数据包。在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为服务状态。将缓存区的状态转换为服务状态：在允许缓存区根据一个或更多个特定数据包处理策略通过绑定至缓存区的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包时，防止缓存区存储新数据包。

在又一示例中，SDN指令指示CDPI代理将缓存区的状态转换为叠加队列状态。将缓存区的状态转换为叠加队列状态：既允许缓存区存储新数据包又允许缓存区根据一个或更多个特定数据包处理策略通过与缓存区相关联的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包。该方法还可以包括发送后续SDN指令，该后续SDN指令指示相关联的CDPI代理终止网络节点中的现有缓存区。

附图说明

附图中的各个附图仅示出了本公开内容的示例实施方式，并且不能被认为限制本公开内容的范围。

图1示出了实施方式无线通信网络的图；

图2是用于支持数据平面上的网络设备中的可编程缓存区的动态地配置的网络的图；

图3是用于支持可编程缓存区的动态地配置的实施方式网络设备的图；

图4是与可编程缓存区相关联的状态机的图；

图5是用于动态地配置可编程缓存区的实施方式方法的流程图；

图6是用于动态地配置可编程缓存区的另一实施方式方法的流程图；

图7是用于支持数据平面上的网络设备中的可编程缓存区的动态地配置的实施方式网络的图；

图8是示出了可以包括在下一代无线网络中的电信云中的控制/管理功能的图；

图9是用于配置可编程缓存区的实施方式通信序列的协议图；

图10是实施方式缓存区状态配置的图；

图11是不同缓存区状态配置中的可编程缓存区之间的关系的图；

图12示出了处理系统的框图；

图13示出了收发器的框图；以及

图14示出了适于生成用于动态地配置网络的数据平面上的网络设备中的可编程缓存区的SDN指令的实施方式控制器的图。

本文提供的标题仅仅是为了方便，并不一定影响所使用的术语的范围或含义。

具体实施方式

以下描述包括体现本公开内容的说明性实施方式的系统、方法、技术、指令序列和计算机器程序产品。在以下描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体细节以提供对本发明主题的各种实施方式的理解。然而，对于本领域的技术人员来说明显的是，本发明主题的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。一般地，公知的指令实例、协议、结构和技术不一定详细示出。

当业务流通过网络的数据平面转发时，业务流中的各个数据包通常由网络设备存储在各缓存区中。缓存区通常被静态地配置成根据不同的业务处理策略存储不同类型的业务流。因此，网络设备通常必须被替换，或以其他方式被现场服务(例如，重新编程/闪存)，以更新对如何缓存/存储给定类型的业务进行控制的业务处理策略。

本公开内容的实施方式提供了用于通过向网络设备上的控制到数据平面接口(CDPI)代理发送软件定义网络(SDN)指令来动态地配置缓存区的技术。SDN指令可以指示CDPI代理配置网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在一个实施方式中，SDN指令指示CDPI代理在网络设备中建立新缓存区。在这样的实施方式中，SDN指令还可以指示CDPI代理配置新缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在另一实施方式中，SDN指令指示相关联的CPDI代理重新配置现有缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。在一些实施方式中，SDN指令指示CDPI代理直接配置新缓存区/现有缓存区。例如，SDN指令可以指示CDPI代理将虚拟端口与新缓存区/现有缓存区相关联，将与缓存区相关联的虚拟端口绑定至交换机，并且/或者在交换机的流量表中设置流量控制规则。在这样的示例中，交换机可以用于根据流量表中的流量控制规则在与缓存区相关联的虚拟端口与网络设备的物理端口之间交换数据包。在其他实施方式中，SDN指令可以指示CDPI代理通过将缓存区转换为不同的状态来重新配置缓存区。例如，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为空状态，以分离先前绑定至缓存区的虚拟端口并且回收先前分配给缓存区的内存。作为另一示例，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为初始化状态，这可以使CDPI代理将内存分配给缓存区，并且配置缓存区以根据一个或更多个特定数据包处理策略来存储数据包。作为又一示例，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为存储状态，这可以防止缓存区存储新数据包并且防止缓存区通过绑定至缓存区的虚拟端口发送现有数据包。作为又一示例，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为简单缓存状态，这可以在仍允许缓存区存储新数据包的同时防止缓存区通过绑定至缓存区的虚拟端口发送现有数据包。作为又一示例，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为服务状态，以在仍允许缓存区基于先进先出(first-in-first-out，FIFO)通过绑定至缓存区的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包的同时防止缓存区存储新数据包。作为又一示例，SDN指令可以指示CDPI代理将缓存区转换为叠加队列状态(overlay queue state)，这可以既允许缓存区存储新数据包又允许缓存区基于先进先出(FIFO)通过绑定至缓存区的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包。值得注意的是，SDN指令还可以指示相关联的CPDI代理终止网络节点中的现有缓存区。下面将更详细地描述这些和其他发明方面。

图1是用于传送数据的网络100的图。网络100包括具有覆盖区域101的基站120、多个移动设备110和回程网络130。如所示，基站120建立与移动设备110连接的上行链路(短划线)和/或下行链路(点划线)，其用于将数据从移动设备110承载至基站120，并且用于将数据从基站120承载至移动设备110。通过上行链路/下行链路连接承载的数据可以包括在移动设备110之间传送的数据、以及通过回程网络130传送到远程端(未示出)的数据或从远程端(未示出)传送的数据。如本文所使用的，术语“基站”是指被配置成提供对网络的无线接入的任意部件(或部件的集合)，例如增强型基站(enhanced base station，eNB)、宏小区、毫微微小区、Wi-Fi接入点(access point，AP)或其他无线使能设备。基站可以根据一个或更多个无线通信协议(例如，下一代无线电(5G)、长期演进(long term evolution，LTE)、高级LTE(LTE advanced，LTE-A)、高速分组接入(High Speed Packet Access，HSPA)、Wi-Fi802.11a/b/g/n/ac等)提供无线接入。如本文所使用的，术语“移动设备”是指能够建立与基站的无线连接的任意部件(或部件的集合)，例如用户设备(user equipment，UE)、移动台(mobile station，STA)和其他无线使能设备。在一些实施方式中，网络100可以包括各种其他无线设备，例如中继器、低功率节点等。

该实施方式使用SDN指令来动态地配置沿数据平面的网络设备中的缓存区。图2是其中网络控制器295动态地配置数据平面201的网络设备210中的缓存区240的网络200的图。特别地，网络控制器295可以向网络设备210上的CDPI发送SDN指令。SDN指令可以指示CDPI 220配置或终止网络设备210中的缓存区240。网络控制器295可以包括被配置成远程地管理网络设备中的可编程缓存区的任意设备、功能、应用或者设备、功能、应用的集合，包括(但不限于)移动性管理实体(MME)、切片管理实体、无连接服务管理实体、内容分发网络(CDN)管理实体、缓存管理实体和/或无线资源控制(RRC)信令控制器。在一些实施方式中，“网络控制器”是在电通信网络的管理层中例示的“网络控制功能”。网络设备210可以包括被配置成根据业务处理策略通过数据平面201接收、缓存和转发业务流的任意设备或设备集合，包括(但不限于)网络交换机、网络网关(例如，服务网关(serving gateway，SGW)、PDN网关(PDN gateway，PGW)等)、网络路由器、基站和/或中继站。网络设备210可以包括具有硬件和软件部件的物理盒子，以及可以是仅以软件实现但对网络控制器可见、好像它们是不同的物理盒子的虚拟器件。缓存区240可以包括用于临时存储数据的对应网络设备210中的物理内存存储装置的任何区域。在一个示例中，SDN指令是与和网络设备相关联的特定网络设备类型对应的设备特定指令。例如，SDN指令可以是网关特定SDN指令、交换机特定SDN指令、路由器特定SDN指令、中继器特定SDN指令或基站特定SDN指令。

图3是能够支持动态缓存区配置的实施方式网络设备310的图。如所示，网络设备310包括CDPI代理320、一个或更多个可编程缓存区340、交换结构350和端口361至369。CDPI代理320提供网络控制器与网络设备310之间的接口以创建可编程缓存区340，并且可以用来以各种方式动态地配置可编程缓存区340。每个可编程缓存区340可以彼此独立地创建和配置。例如，CDPI代理320可以建立/例示可编程缓存区340作为网络设备310中的新缓存区。CDPI代理320可以配置可编程缓存区340以根据业务处理策略346存储业务流。这些业务处理策略可以包括定义可编程缓存区340如何处理数据包的任意策略，包括(但不限于)指示当可编程缓存区340已满(或以其他方式具有超过阈值的容量)时接受或丢弃哪些数据包的数据包接纳控制策略以及指示可编程缓存区340如何对数据包进行排序/优先化的数据包服务顺序策略(例如，先到先服务、后到先服务等)。CDPI代理320可以将一个或更多个虚拟端口342，344与可编程缓存区相关联，并且配置交换结构以将虚拟端口342，344与网络设备310的物理端口361，362，369中的一个或更多个绑定。虚拟端口342，344的关联/附接可以用于激活可编程缓存区340的业务处理策略346。另外，CPDI代理320可以在交换结构350的流量表352中设置一个或更多个流量控制规则。也被(简)称为“交换机”的交换结构350可以根据流量表352中的流量控制规则在与缓存区340相关联的虚拟端口342，344与网络设备310的物理端口361，362，369之间交换数据包。流量表352可以是单个表。可替选地，流量表352可以实现为级联表，其中，每个表包含用于特定类型的数据包(例如具有某种类型/类别的报头或承载特定类型/类别的有效载荷的数据包)的流量控制规则。交换结构350中设置的一些流量控制规则可以与以接收(Receive，RX)模式配置的虚拟端口(例如，虚拟端口342)相关联，并且可以将特定数据包引导至所述虚拟端口，所述虚拟端口又可以将数据包传递至与所述虚拟端口相关联的对应可编程缓存区(例如，可编程缓存区340)。以RX模式配置的虚拟端口在本文中被称为“RX虚拟端口”。可编程缓存区340根据对应业务处理策略346来缓存数据包，并且(在适当的时候)将缓存的数据包传递至以传输(Transmit，TX)模式配置的对应虚拟端口(例如，虚拟端口344)，其将数据包传递至交换结构350。以TX模式配置的虚拟端口在本文中被称为“TX虚拟端口”。交换结构350然后基于交换结构350的流量表中设置的流量控制规则将数据包交换至网络设备的对应物理端口或与另一虚拟缓存区相关联的虚拟端口。

CDPI代理320还可以基于从网络控制器295接收的指令和策略通过将可编程缓存区340的缓存状态348转换为空状态、初始化状态、简单缓存状态、存储状态、服务状态或叠加队列状态来配置可编程缓存区340。根据从对应网络控制器接收的SDN指令和策略，不同可编程缓存区的操作状态可以完全地相互解耦或相互耦合。

图4是与可编程缓存区340相关联的状态机400的图。最初，可以指示CDPI代理320通过将缓存区从空状态410转换为初始化状态420来在网络部件310中建立/创建可编程缓存区340。在将可编程缓存区340转换为初始化状态420之前或者在将可编程缓存区340转换为初始化状态420的过程中，CDPI代理320可以将内存分配给可编程缓存区340，以及配置可编程缓存区340以根据业务处理策略来存储数据包。在将可编程缓存区340转换为初始化状态420之后，CDPI代理320可以将与可编程缓存区340相关联的本地唯一标识符返回给网络控制器。此后，网络控制器可以使用本地唯一标识符来指示CDPI代理320配置可编程缓存区340。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从初始化状态420转换为简单缓存状态430。在将可编程缓存区340转换为简单缓存状态430之前或者在将可编程缓存区340转换为简单缓存状态430的过程中，CDPI代理320可以将一个或更多个RX虚拟端口(例如，虚拟端口342)与可编程缓存区340相关联，并且在绑定至所述RX虚拟端口的交换结构中设置流量控制规则。当在简单缓存状态430下操作时，可编程缓存区340可以存储通过RX模式虚拟端口(例如，虚拟端口342)接收的新数据包，但是可以不通过任何TX虚拟端口(例如，虚拟端口344)发送缓存的数据包。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为存储状态440。在将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为存储状态440之前或者在将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为存储状态440的过程中，CDPI代理320可以从交换结构350中删除与附接至可编程缓存区340的RX虚拟端口相关联的流量规则，并且/或者从可编程缓存区340分离RX虚拟端口。当在存储状态430下操作时，可编程缓存区340可以继续存储现有数据包，但是可能无法通过RX虚拟端口接收新数据包或者通过TX虚拟端口发送现有数据包。存储状态430可以用于在可编程缓存区430中缓存特定网络流量的数据包，直到接收到来自网络控制器的进一步指令或者满足由网络控制器阐述的特定条件为止。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从存储状态440转换为简单缓存状态430。在将可编程缓存区340从存储状态440转换为简单缓存状态430之前或者在将可编程缓存区340从存储状态440转换为简单缓存状态430的过程中，CDPI代理320可以将新的RX虚拟端口附接至可编程缓存区340，并且/或者在交换结构350中为附接至可编程缓存区340的RX虚拟端口设置流量控制规则。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为叠加队列状态460。在将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为叠加队列状态460之前或者在将可编程缓存区340从简单缓存状态430转换为叠加队列状态460的过程中，CDPI代理320可以将一个或更多个TX虚拟端口附接至可编程缓存区340，并且/或者在交换结构350中为附接至可编程缓存区340的TX虚拟端口设置流量控制规则。当在叠加队列状态460下操作时，可编程缓存区340能够既存储通过附接至可编程缓存区的RX虚拟端口(例如，虚拟端口342)接收到的新数据包，又能够通过附接至可编程缓存区340的TX虚拟端口(例如，虚拟端口344)发送缓存的数据包。可编程缓存区340当在叠加队列状态460下操作时可以根据业务处理策略346发送、接收和缓存所述数据包。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换回为简单缓存状态430。在将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换为简单缓存状态430之前或者在将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换为简单缓存状态430的过程中，CDPI代理320可以从交换结构350中删除与附接至可编程缓存区340的TX虚拟端口相关联的流量规则，并且/或者从可编程缓存区340分离TX虚拟端口。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从存储状态440转换为服务状态450。在将可编程缓存区340从存储状态440转换为服务状态450之前或者在将可编程缓存区340从存储状态440转换为服务状态450的过程中，CDPI代理320可以将TX虚拟端口(例如，虚拟端口344)附接至可编程缓存区340，并且/或者在交换结构350中为附接至可编程缓存区340的TX虚拟端口设置流量控制规则。当在服务状态450下操作时，可编程缓存区340能够通过TX虚拟端口发送缓存的数据包，但是可能无法通过RX虚拟端口接收新数据包。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从服务状态450转换回为存储状态440。在将可编程缓存区340从服务状态450转换为存储状态440之前或者在将可编程缓存区340从服务状态450转换为存储状态440的过程中，CDPI代理320可以从交换结构350中删除与附接至可编程缓存区340的TX虚拟端口相关联的流量规则，并且/或者从可编程缓存区340分离TX虚拟端口。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换为服务状态450。在将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换为服务状态450之前或者在将可编程缓存区340从叠加队列状态460转换为服务状态450的过程中，CDPI代理320可以从交换结构350中删除用于RX虚拟端口的流量规则，并且/或者从可编程缓存区340分离RX虚拟端口。

可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340从服务状态450转换为叠加队列状态460。在将可编程缓存区340从服务状态450转换为叠加队列状态460之前或者在将可编程缓存区340从服务状态450转换为叠加队列状态460的过程中，CDPI代理320可以将RX虚拟端口附接至可编程缓存区340，并且/或者在交换结构350中为附接至可编程缓存区340的RX虚拟端口设置流量控制规则。

在任何时候，可以指示CDPI代理320将可编程缓存区340转换为空状态410。在将可编程缓存区340转换为空状态410的之前或者在将可编程缓存区340转换为空状态410的过程中，CDPI代理320可以从可编程缓存区340分离所有RX和TX虚拟端口，并且回收先前分配给可编程缓存区340的内存。CDPI代理320还可以从交换结构350删除用于附接至或先前附接至可编程缓存区340的RX/TX虚拟端口的所有流量规则。

图5是如可以由网络控制器执行的用于动态地配置网络设备中的缓存区的实施方式方法500的流程图。在步骤510处，网络控制器识别网络的数据平面上的网络设备。在步骤520处，网络控制器生成用于动态地配置网络设备中的可编程缓存区的SDN指令。在步骤530处，网络控制器将SDN指令发送给网络设备中的CDPI代理。SDN指令指示CDPI代理配置可编程缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流。

特定类型的业务流可以是任意类型的业务流。特定类型的业务流可以是任意类型的业务流，包括(但不限于)：(i)具有与特定用户设备(UE)匹配的目标IP或源IP的IP流；(ii)具有与特定服务匹配的目标IP或源IP的IP流；(iii)匹配的传输控制协议(transmission control protocol，TCP)/IP、用户数据报协议(user data gramprotocol，UDP)/IP和/或流控制传输协议(stream control transmission protocol，SCTP)/IP流承载由特定四元组标识符指定的一个或更多个字段，例如，<源IP地址、目标IP地址、源传输端口、目标传输端口>(注意，这些流可以承载由特定四元组标识符指定的字段中的一个或更多个，而由特定四元组标识符指定的其他字段可以被留作通配符，例如，在数据包中不存在或以其他方式可识别)；(iv)具有指定标签的多协议标签交换(Multiprotocol Label Switching，MPLS)流；(v)具有指定虚拟局域网(virtual localarea network，VLAN)标记或虚拟可扩展局域网(virtual extensible local areanetwork，VXLAN)标识符的层2流；(vi)具有特定服务链标识符的网络服务报头(networkservice header，NSH)流；(vii)具有特定数据包报头或在数据包检测之后由网络标记的视频流；(viii)由物联网(Internet of Things，IoT)流特定报头字段标识的IoT流。其他示例也可以；(ix)由其数据包头标识的或在数据包检测后由网络标记的TP语音(voice overIP，VoIP)流；以及/或者(x)来自特定交换机端口和/或具有特定隧道或路径标识符的流。其他示例也可以。

图6是如可以由网络设备中的CDPI代理执行的用于动态地配置网络设备中的缓存区的实施方式方法600的流程图。在步骤610处，CDPI代理从网络控制器接收SDN指令。在步骤620处，CDPI代理基于SDN指令配置网络设备中的缓存区。

图7是电信云709中的一组网络控制器790动态地配置网络700的数据平面701上的网络部件710中的可编程缓存区740的实施方式网络700的图。该组网络控制器790可以包括各种不同类型的控制器。在该示例中，该组网络控制器790包括移动控制器791、寻呼控制器792和内容分发网络(CDN)控制器799。移动控制器791可以是被配置成在网络700中执行移动性管理控制功能的任意部件或部件的集合。在一个实施方式中，移动控制器791包括移动性管理实体(MME)。寻呼控制器792可以是被配置成在网络700中执行寻呼控制功能的任意部件或部件的集合。CDN控制器799可以是被配置成在网络700中管理内容的分布式缓存的任意部件或部件的集合。

图8是示出了可以在下一代无线网络中迁移到电信云的传统LTE网络800中的控制/管理功能的图。如所示，PDN网关(PGW)810、服务网关(SGW)820、MME 830和eNB 840的各种控制/管理功能可以由电信云809中的控制器动态地管理。这样的管理和控制功能可以包括层1/层2(layer-one/layer-two，L1/L2)控制功能、IP层控制功能、用户数据报协议(UDP)层控制功能、通用分组无线电服务(general packet radio service，GPRS)隧道协议(tunneling packet，GTP)层控制功能、流控制传输协议(SCTP)控制功能、S₁接入协议(S₁access protocol，S₁AP)控制功能、X₂AP控制功能和/或非接入层(non-access stratum，NAS)控制功能。

图9是如可以在网络控制器295与CDPI代理220之间出现的用于配置可编程缓存区的实施方式通信序列900的协议图。在该示例中，实施方式通信序列900在网络控制器向CDPI代理220发送创建虚拟端口(create_vport)指令910时开始。create_vport指令910指示CDPI代理220创建一个或更多个虚拟端口。响应于接收到create_vport指令910，CDPI代理220创建虚拟端口，并且向网络控制器295返回create_vport响应915，该create_vport响应915指示分配给虚拟端口的虚拟端口标识符。

网络控制器295还可以向CDPI代理220发送创建缓存区(create_buffer)指令920。create_buffer指令920指示CDPI代理220创建可编程缓存区。当接收到create_buffer指令920时，CDPI代理220通过例如将内存分配给可编程缓存区来创建可编程缓存区，并且向网络控制器295返回create_buffer响应925，该create_buffer响应925指示用于可编程缓存区的本地唯一标识符。

网络控制器295还可以向CDPI代理220发送将虚拟端口绑定至缓存区(bind_vport_to_buffer)指令930，所述将虚拟端口绑定至缓存区(bind_vport_to_buffer)指令930指示CDPI代理220将一个或更多个虚拟端口绑定至可编程缓存区。进而，CDPI代理220将虚拟端口绑定至可编程缓存区，并且向网络控制器295返回bind_vport_to_buffer响应935，其中，虚拟端口已经被绑定至可编程缓存区。bind_vport_to_buffer指令930可以以三种模式(即，“入”模式、“出”模式或“双方向”(“双向”)模式)中之一附接浮动虚拟端口(例如，未绑定至任何缓存区的虚拟端口)或绑定虚拟端口(例如，绑定至现有缓存区的虚拟端口)。“入”模式配置虚拟端口以通过交换结构接收数据包，并且将接收到的数据包传递至虚拟端口所绑定至的缓存区。通过交换结构接收到的数据包可以从网络设备的物理端口转发，或者从虚拟端口未绑定至的缓存区转发。“出”模式配置虚拟端口以从虚拟端口所绑定至的缓存区接收数据包，并且将数据包传递至交换结构。传递至交换结构的数据包可以被转发至网络设备的物理端口或虚拟端口未绑定至的缓存区。“双向”模式配置虚拟端口以同时支持“入”和“出”模式两者。一旦虚拟端口被绑定至缓存区，它就可以通过流量表规则束缚于处理管道。

网络控制器295还可以向CDPI代理220发送流量修改添加(flow_mod(add))指令940。flow_mod(add)指令940可以指示CDPI代理220在与绑定至可编程缓存区的一个或更多个虚拟端口相关联的交换结构中设置一个或更多个流量指令。在一个示例中，flow_mod(add)指令940指示CDPI代理220将新的流量表项添加至交换结构。新的流量表项可以定义数据包匹配模式，以及指定用于转发匹配数据包的虚拟端口。一旦将流量控制规则推送到流量表中，任意匹配流量将进入指定的虚拟端口，并且如果虚拟端口被配置成以“入”或“双向”模式操作，则数据包将被传递至虚拟端口所附接至的对应缓存区。为了服务存储在可编程缓存区中的数据包，可以使用“出”或“双向”模式将一个或更多个虚拟端口附接至该缓存区。当接收到flow_mod(add)指令940时，CDPI代理220可以在交换结构中设置流量指令，并且向网络控制器295返回确认流量指令已被删除的flow_mod(add)响应945。

网络控制器295还可以向CDPI代理220发送流量修改删除(flow_mod(delete))指令950，该流量修改删除(flow_mod(delete))指令950指示CDPI代理220从交换结构中删除与虚拟端口相关联的一个或更多个流量指令。CDPI代理220可以删除流量指令，并且向网络控制器295返回确认流量指令已被删除的flow_mod(delete)响应955。

网络控制器295可以向CDPI代理220发送解除绑定虚拟端口(unbind_vport)指令960。unbind_vport指令960可以指示CDPI代理220从可编程缓存区分离虚拟端口，并且当这样做时，CDPI代理220可以向网络控制器295返回unbind_vport响应965，该unbind_vport响应965指示该虚拟端口已被从可编程缓存区分离。

网络控制器295可以向CDPI代理220发送删除缓存区(delete_buffer)指令970以指示CDPI代理220删除可编程缓存区。当接收到delete_buffer指令970时，CDPI代理220可以通过例如回收分配给可编程缓存区的内存来删除可编程缓存区，并且向网络控制器295返回delete_buffer响应975，其中，可编程缓存区已被删除。

网络控制器295还可以向CDPI代理220发送指示CDPI代理220删除虚拟端口的删除虚拟端口(delete_vport)指令980。然后，CDPI代理220可以删除虚拟端口，并且向网络控制器295返回确认虚拟端口已被删除的delete_vport响应985。

尽管消息910至985被示出为在网络控制器295与CDPI代理220之间直接传递，但是应当理解，可以通过中间实体例如代理等来中继消息。还应该理解，消息910至985可以以不同的顺序在网络控制器295与CDPI代理220之间传送。例如，可以在create_buffer指令920之后传送create_vport指令910。

图10是实施方式缓存区状态配置的图。如所示，缓存区1001处于简单缓存状态1010。因此，缓存区1001可以通过RX虚拟端口接收新数据包，但是不能通过TX虚拟端口发送数据包。缓存区1002处于叠加队列状态1020，并且因此既可以通过RX虚拟端口接收新数据包又可以通过TX虚拟端口发送缓存的数据包。缓存区1003处于服务状态1030，并且因此可以通过TX虚拟端口发送缓存的数据包，但是不能通过RX虚拟端口接收新数据包。缓存区1004处于存储状态1040，并且需要存储现有数据包，但是不能通过RX虚拟端口接收新数据包或通过TX虚拟端口发送数据包。

图11示出了处于不同缓存区状态配置中的可编程缓存区之间的交互1110，1120的图。如交互1110所示，处于服务状态的缓存区1003可以通过物理端口(端口y)发送数据包以及/或者向处于简单缓存状态的缓存区1001发送数据包。类似地，如交互1120所示，处于叠加队列状态的缓存区1002可以通过物理端口(端口x)接收数据包，并且通过物理端口(端口y)发送数据包以及/或者向处于简单缓存状态的缓存区1001发送数据包。

图12示出了可以被安装在主机设备中的用于执行本文所述的方法的实施方式处理系统1200的框图。如所示，处理系统1200包括可以(或者可以不)如图12所示布置的处理器1204、存储器1206和接口1210至1214。处理器1204可以是适于执行计算和/或其他处理相关任务的任意部件或部件的集合，并且存储器1206可以是适于存储用于由处理器1204执行的程序和/或指令的任意部件或部件的集合。在实施方式中，存储器1206包括非暂态计算机可读介质。接口1210、1212、1214可以是使得处理系统1200与其他设备/部件和/或用户能够进行通信的任意部件或部件的集合。例如，接口1210、1212、1214中的一个或更多个可以适于将数据、控制或管理消息从处理器1204传送至安装在主机设备和/或远程设备上的应用。作为另一示例，接口1210、1212、1214中的一个或更多个可以适于使得用户或用户设备(例如，个人计算机(personal computer，PC)等)与处理系统1200能够进行交互/通信。处理系统1200可以包括图12中未示出的另外的部件，例如长期存储装置(例如，非易失性存储器等)。

在一些实施方式中，处理系统1200被包括在如下网络设备中，其正在接入电通信网络或者以其他方式是电通信网络的一部分。在一个示例中，处理系统1200位于无线或有线电通信网络中的网络侧设备(例如基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器或电通信网络中的任意其他设备)中。在其他实施方式中，处理系统1200位于接入无线或有线电通信网络的用户侧设备(例如移动台、用户设备(UE)、个人计算机(PC)、平板计算机、可穿戴通信设备(例如，智能手表等)或适于接入电通信网络的任意其他设备)中。

在一些实施方式中，接口1210、1212、1214中的一个或更多个将处理系统1200连接至适于通过电通信网络发送和接收信令的收发器。图13示出了适于通过电通信网络发送和接收信令的收发器1300的框图。收发器1300可以安装在主机设备中。如所示，收发器1300包括网络侧接口1302、耦接器1304、发送器1306、接收器1308、信号处理器1310和设备侧接口1312。网络侧接口1302可以包括适于通过无线或有线电通信网络发送或接收信令的任意部件或部件的集合。耦接器1304可以包括适于通过网络侧接口1302促进双向通信的任意部件或部件的集合。发送器1306可以包括适于将基带信号转变为适合于通过网络侧接口1302传输的调制载波信号的任意部件或部件的集合(例如，上变频器、功率放大器等)。接收器1308可以包括适于将通过网络侧接口1302接收的载波信号转变为基带信号的任意部件或部件的集合(例如，下变频器、低噪声放大器等)。信号处理器1310可以包括如下任意部件或部件的集合，其适于将基带信号转变为适合于通过设备侧接口1312通信的数据信号，或者适于将适合于通过设备侧接口1312通信的数据信号转变为基带信号。设备侧接口1312可以包括适于在信号处理器1310与主机设备内的部件(例如，处理系统1200、局域网(local areanetwork，LAN)端口等)之间传送数据信号的任意部件或部件的集合。

收发器1300可以通过任意类型的通信介质发送和接收信令。在一些实施方式中，收发器1300通过无线介质发送和接收信令。例如，收发器1300可以是如下无线收发器，其适于根据无线电信协议例如蜂窝协议(例如，长期演进(long term evolution，LTE)等)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)协议(例如，Wi-Fi等)或任意其他类型的无线协议(例如，蓝牙、近场通信(near field communication，NFC)等)进行通信。在这样的实施方式中，网络侧接口1302包括一个或更多个天线/辐射元件。例如，网络侧接口1302可以包括单天线、多个单独天线或被配置用于多层通信的多天线阵列，例如单输入多输出(single input multiple output，SIMO)、多输入单输出(multiple input singleoutput，MISO)、多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)等。在其他实施方式中，收发器1300通过有线介质例如双绞线电缆、同轴电缆、光纤等发送和接收信号。特定处理系统和/或收发器可以利用所有示出的部件或仅部件的子集，并且集成的级别可以因设备而变化。

图14示出了适于动态地配置数据平面上的网络设备中的可编程缓存区的实施方式控制器1400的框图。如所示，实施方式控制器1400包括一个或更多个入口接口装置1401、一个或更多个出口接口装置1402、缓存区响应消息分析器装置1410和SDN指令生成器装置1420。一个或更多个入口接口装置1401可以被配置成从网络的数据平面上的网络设备接收缓存区响应以及其他信息。缓存区响应消息分析器装置1410可以被配置成分析通过一个或更多个入口接口装置1401接收到的缓存区响应消息，并且确定是否通过对应的网络设备成功执行对应的缓存区指令(例如，创建缓存区、与缓存区相关联的虚拟端口(v_port)等)。SDN指令消息生成器装置1420可以被配置成生成如下SDN指令，其用于指示CDPI代理配置网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流的数据数据包。一个或更多个出口接口装置1402可以被配置成将由缓存区指令消息生成器装置1420生成的缓存区指令发送至网络的数据平面上的网络设备。

在该示例中，SDN指令消息生成器装置1420包括创建缓存区装置1422、重新配置缓存区装置1423、v_port关联装置1424、v_port绑定装置1425、流量控制规则装置1426、缓存区状态控制装置1427。创建缓存区装置1422可以生成指示CDPI代理在网络设备中建立新缓存区的SDN指令。重新配置缓存区装置1423可以生成指示CDPI代理重新配置网络设备中的现有缓存区的SDN指令。v_port关联单元1424可以生成指示CDPI代理将虚拟端口与网络设备中的新缓存区/现有缓存区相关联的SDN指令。v_port绑定装置1425可以生成指示CDPI代理将与缓存区相关联的虚拟端口绑定至网络设备中的交换机或交换结构的SDN指令。流量控制规则装置1426可以生成指示CDPI代理在网络设备中的交换机或交换结构中设置流量控制规则的SDN指令。缓存区状态控制装置1427可以生成指示CDPI代理将缓存区转换为不同状态(例如，空状态、初始化状态等)的SDN指令。

在一个实施方式中，实施方式控制器1400的装置1410至1426可以包括执行存储器中存储的计算机指令的集成电路装置、包括可配置硬件逻辑电路的现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)装置、或者具有设计成执行特定功能或任务的硬件逻辑电路的专用集成电路装置(application-specific integrated circuit，ASIC)。

Claims

1.一种用于动态地配置电通信网络的数据平面上的网络设备的缓存区的方法，所述方法包括：

由控制器向所述电通信网络的所述数据平面上的所述网络设备发送软件定义网络SDN指令，所述SDN指令指示控制到数据平面接口CDPI代理配置所述网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流的数据包，所述SDN指令指示所述CDPI代理转换所述缓存区的缓存状态，其中，所述缓存区的缓存状态表征所述缓存区接收所述特定类型的业务流的数据包的接收方式、以及所述特定类型的业务流的数据包经由一个或多个虚拟端口而被转发出所述缓存区的发送方式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络设备是网络网关、网络交换机、网络路由器、基站或中继站中之一，并且其中，所述SDN指令是与和所述网络设备相关联的网络设备类型对应的设备特定指令。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述控制器是移动性管理实体MME、切片管理实体、无连接服务管理实体、内容分发网络CDN管理实体、缓存管理实体或无线资源控制RRC信令控制器中之一。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理：在所述网络设备中建立新缓存区；并且配置所述新缓存区以根据所述业务处理策略来存储所述特定类型的业务流的所述数据包。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理重新配置现有缓存区以根据所述业务处理策略存储所述特定类型的业务流的所述数据包。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，还包括由所述控制器发送后续SDN指令，所述后续SDN指令指示相关联的所述CDPI代理终止所述网络节点中的现有缓存区。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将虚拟端口与现有缓存区相关联。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将与所述缓存区相关联的虚拟端口绑定至交换机。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理在绑定至与所述缓存区相关联的虚拟端口的交换机的流量表中设置流量控制规则，所述交换机用于根据所述流量表中的所述流量控制规则在所述缓存区相关联的所述虚拟端口与所述网络设备的物理端口之间交换数据包。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为空状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述空状态：分离先前绑定至所述缓存区的虚拟端口并且回收先前分配给所述缓存区的内存。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为初始化状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述初始化状态：将内存分配给所述缓存区并且配置所述缓存区以根据一个或更多个特定数据包处理策略存储数据包。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为存储状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述存储状态：防止所述缓存区既存储新数据包又通过绑定至所述缓存区的虚拟端口发送现有数据包。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为简单缓存状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述简单缓存状态：在允许所述缓存区存储新数据包时防止所述缓存区通过任意虚拟端口发送现有数据包。

14.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为服务状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述服务状态：在允许所述缓存区根据一个或更多个特定数据包处理策略通过绑定至所述缓存区的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包时防止所述缓存区存储新数据包。

15.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为叠加队列状态，其中，将所述缓存区的状态转换为所述叠加队列状态：既允许所述缓存区存储新数据包又允许所述缓存区根据一个或更多个特定数据包处理策略通过与所述缓存区相关联的一个或更多个虚拟端口发送现有数据包。

16.一种控制器，包括：

处理器；以及

非暂态计算机可读存储介质，其存储用于由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于如下操作的指令：

向移动电通信网络的数据平面上的网络设备发送软件定义网络SDN指令，所述SDN指令指示控制到数据平面接口CDPI代理配置所述网络设备中的缓存区以根据业务处理策略存储特定类型的业务流的数据数据包，所述SDN指令指示所述CDPI代理转换所述缓存区的缓存状态，其中，所述缓存区的缓存状态表征所述缓存区接收所述特定类型的业务流的数据包的接收方式、以及所述特定类型的业务流的数据包经由一个或多个虚拟端口而被转发出所述缓存区的发送方式。

17.根据权利要求16所述的控制器，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理：在所述网络设备中建立新缓存区；并且配置所述新缓存区以根据所述业务处理策略存储所述特定类型的业务流的所述数据数据包。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的控制器，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理重新配置现有缓存区以根据所述业务处理策略存储所述特定类型的业务流的所述数据数据包。

19.一种用于动态地配置缓存区的方法，所述方法包括：

由网络设备中的控制到数据平面接口CDPI代理从控制器接收软件定义网络SDN指令；以及

在所述CDPI代理中，基于所述SDN指令配置基于所述网络设备的缓存区，其中，所述SDN指令指示所述CDPI代理转换所述缓存区的缓存状态，其中，所述缓存区的缓存状态表征所述缓存区接收特定类型的业务流的数据包的接收方式、以及所述特定类型的业务流的数据包经由一个或多个虚拟端口而被转发出所述缓存区的发送方式。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述CDPI代理基于所述SDN指令在绑定至与所述缓存区相关联的虚拟端口的交换机的流量表中设置流量控制规则，所述交换机被配置成根据所述流量表中的所述流量控制规则在和所述缓存区相关联的所述虚拟端口与所述网络设备的物理端口之间交换数据包。

21.根据权利要求19至20中任一项所述的方法，其中，所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为空状态、初始化状态、存储状态、简单缓存状态、服务状态和叠加队列状态中之一。

22.一种网络设备，包括：

处理器；以及

由所述网络设备中的控制到数据平面接口CDPI代理从控制器接收软件定义网络SDN指令；以及

23.根据权利要求22所述的网络设备，其中，所述CDPI代理基于所述SDN指令在绑定至与所述缓存区相关联的虚拟端口的交换机的流量表中设置流量控制规则，所述交换机被配置成根据所述流量表中的所述流量控制规则在和所述缓存区相关联的所述虚拟端口与所述网络设备的物理端口之间交换数据包。

24.根据权利要求22至23中任一项所述的网络设备，其中，所述CDPI代理将所述缓存区的状态转换为空状态、初始化状态、存储状态、简单缓存状态、服务状态和叠加队列状态中之一。