CN109417489A

CN109417489A - 移动网络中对于用户面的业务拆分器

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Publication number: CN109417489A
Application number: CN201680087288.8A
Authority: CN
Inventors: S.贝伦; G.坎兹; M.斯图佩特
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: EP3479524A1; WO2018001522A1; WO2018001538A1; CN109417489B; US20190313286A1; US10887797B2; EP3479524B1

Abstract

本申请涉及一种用于操作为流过数据面的数据分组流提供的业务拆分器的方法。接收数据分组流，并且基于在数据分组流的数据分组中提供的信息确定应当通过演进型分组核心EPC处理路径还是通过软件定义的网络SDN处理路径来传送数据分组流，并基于该确定通过EPC处理路径或SDN处理路径传送数据分组流。

Description

移动网络中对于用户面的业务拆分器

技术领域

本申请涉及一种用于操作业务拆分器的方法并且涉及对应的业务拆分器。此外，提供一种包括程序代码的计算机程序和包括计算机程序的载体。

背景技术

第五代移动通信网络（5G）以诸如工业联网或物联网（IoT）（通常称为（关键）机器型通信（MTC））的新应用场景为目标。MTC对核心网络体系结构强加了与4G中经典移动宽带应用根本上不同的需求。最值得注意的是，MTC需求超低时延、高带宽和低成本以便使部署在商业上可行。

3GPP分组核心是支持主要针对移动宽带（即，消费者装置）的众多特征的复杂系统。存在分组核心的许多复杂度以便于支持无线电系统、网络运营商和国家之间的各种形式的移动性以及不同形式的收费和策略实施。

如今的演进型分组核心（EPC）体系结构被设计成解决经典移动宽带应用的需求。因此，由EPC提供的功能性尤其包括分组业务的收费、深度分组检查（DPI）和装置移动性的广泛支持。然而，这些特征增加EPC体系结构的整体复杂度，但是在MTC场景中通常不需要它们。因此，机器在安装之后根本不可移动，并且可能只启动用户面业务的一个应用类型。新兴的物联网和工业应用造成与由移动宽带消费者应用所造成的需求显著不同的需求。尽管IOT领域中的许多用例得益于（或甚至需求）无线接入，但是它们很少需求在不同无线电技术之间切换、国际漫游或实时收费（仅举几个示例）。

作为特征丰富的结果，经典EPC体系结构是复杂的，从而造成相当大的操作成本并对整体通信增加时延，这使得EPC体系结构不太适合于MTC型业务。因此，明确需要寻找允许以低操作成本满足具体EPC装置的低时延需求的灵活解决方案。

与此同时，存在朝着可编程流联网的趋势（作为软件定义网络（SDN）的一部分而出现），其旨在分解网络功能并使它们对于应用是可接入的。许多SDN解决方案包括SDN控制器，所述SDN控制器用合适的流处置指令来对数据面节点或软件交换机进行编程以便于执行所需的分组操纵和转发。

此外，由5G无线电网络提供的带宽将相较于现存的4G网络而显著增加，从而导致分组核心中的业务量和资源使用的急剧增加。这要求分组核心中的大数据量的有效处置。

在另一方面，在仅要求简单功能性但是需求高带宽吞吐量的移动宽带领域中也存在应用。我们将这些称为低接触（LT）流。一般来说，虚拟分组核心节点中的用户面功能性在x86 CPU核上执行。因此，当高带宽、低接触流占用虚拟分组核心用户面中的显著容量时，网络可扩展性受到限制。

发明内容

明确需要允许满足具体EPC订户的低时延需求的解决方案。

根据第一方面，提供一种用于操作业务拆分器的方法，其中为流过移动通信网络中的数据面的数据分组流提供该业务拆分器。根据该方法的一个步骤，接收数据分组流，并基于在数据分组流的数据分组中提供的信息来确定是应当通过演进型分组核心（EPC）处理路径还是通过软件定义的网络（SDN）处理路径传送数据分组流。此外，基于该确定通过EPC处理路径或SDN处理路径传送数据分组流。

添加到数据网络的用户面的业务拆分器允许隔离一个承载内的各个流或甚至隔离在其整体中的移动承载，以便通过SDN处理路径或EPC处理路径来处置它们。当利用SDN处理路径时，能够从其中在物理或虚拟网络节点内实行CPU密集处理的处理路径卸载这些流。通常，在EPC处理路径中，与在SDN处理路径中在数据分组流上实行的数据操纵相比，在数据分组流上实行更复杂的数据操纵。这意味着，在SDN处理路径中，与EPC处理路径相比，实行不太复杂的数据操纵，但是采用针对优化的更多选项和更高效率来实行处理，诸如将功能从CPU卸载到专用硬件。

此外，提供为通过数据面的数据分组流提供的对应业务拆分器，其中业务拆分器包括存储器和至少一个处理器，其中存储器包含可由所述至少一个处理器执行的指令，其中业务拆分器可进行操作以便实行上文提到并且在下文更详细地提到的步骤（在通过所述至少一个处理器执行指令时）。

此外，提供一种包括要由业务拆分器的至少一个处理器执行的程序代码的计算机程序，其中程序代码的执行使得所述至少一个处理器执行上文提到并且将在下文更详细地论述的方法。此外，提供一种包括该计算机程序的载体，其中载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。

要理解的是，在不脱离本申请的范围的情况下，上文提到的特征以及下文仍要解释的特征不仅能够在指示的相应组合中使用，而且还能够在其它组合中或单独地使用。除非另外明确提及，否则下文将详细描述的或上文提到的方面和实施例的特征可在其它实施例中彼此组合。

附图说明

根据当结合附图阅读时的以下详细描述，本申请的以上和额外特征和效果将变得明显，附图中类似参考数字指类似元件：

图1示出图示用于将移动通信网络中的用户面拆分成EPC处理路径和SDN处理路径的系统的图解。

图2示出其中通过SDN处理路径或EPC处理路径传送数据面的高级体系结构的示意图，不同路径中的每个路径由不同实体控制。

图3示出其中提供通过SDN处理路径或EPC处理路径传送业务的业务拆分器的系统的更详细示意图。

图4示出由图4中示出的业务拆分器实行的方法的流程图，业务拆分器以使得通过SDN处理路径或EPC处理路径传递数据分组流的方式来控制数据分组流。

图5示出由图4的业务拆分器实行以控制经过数据面的数据分组流的方法的进一步示例流程图。

图6示出配置成控制流过数据面的数据分组流的业务拆分器的示例示意性表示。

图7示出配置成控制经过数据面的数据分组流的业务拆分器的另一个示例示意性表示。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述实施例。要理解的是，以下对实施例的描述不是要视为是限制意义。本申请的范围不旨在要由下文描述的实施例或由仅是说明性的附图所限制。

附图将视为是示意性表示，并且图中示出的元件不一定按比例绘制。而是，表示各种元件以使得它们的功能和一般目的对于本领域技术人员变得明显。图中示出并且在下文中描述的功能块、装置、组件或物理或功能性单元之间的任何连接或耦合也可由间接连接或耦合而被实现。可通过有线或无线连接建立组件之间的耦合。可以用硬件、软件、固件或其组合实现功能块。

本申请提供一种添加到移动通信网络的用户面中的业务拆分器，移动通信网络可以是4G或5G网络。业务拆分器允许隔离其全部中的移动承载或隔离一个承载内的各个流，以便通过与已知的EPC数据面流处理相比具有不太复杂的数据操纵的高性能数据面来处置它们。在下文中，实行其中不太复杂的数据操纵的数据面流又称为低接触数据面，其不同于CPU密集分组核心用户面（在下文中也称为高接触用户面）。EPC处理路径中的较复杂的数据操纵的示例是对于数据分组流的深度分组检查或实时收费。在SDN处理路径中实行的不太复杂的数据操纵的示例是基于诸如IP地址或MAC地址的目的地地址来转发分组或者基于转移的数据量（例如，字节）的收费。

在下文中，更详细地描述用于将移动通信网络中的用户面拆分成EPC处理路径和SDN处理路径的系统、方法、节点和计算机程序。

在本申请的上下文内，术语“用户设备”（UE）指的是例如供人（即，用户）所使用以用于他或她的个人通信的装置。它能够是：电话类型的装置，例如电话或会话发起协议（SIP）电话、蜂窝电话、移动站、无绳电话、或个人数字助理类型的装置，如膝上型计算机、笔记本型计算机、记事本、配备有无线数据连接的平板计算机。UE也可与非人类（如动物、植物或机器）相关联。UE可配备有SIM（订户身份模块）或电子-SIM，包括与利用UE的用户相关联的唯一身份，诸如IMSI（国际移动订户身份）、TMSI（临时移动订户身份）或GUTI（全球唯一临时UE身份）。UE内SIM的存在采用用户的订阅唯一地定制UE。

为清楚起见，注意，在用户和订户之间存在差别但也有着紧密的联系。用户通过获取对网络的订阅而获得对网络的接入，并且借此变成网络内的订户。然后，网络识别该订户（例如，通过IMSI、TMSI或GUTI等），并利用相关联的订阅来标识相关订户数据。用户是UE的实际用户，并且用户也可以是拥有订阅的用户，但是订阅的拥有者和用户也可以是不同的。例如，订阅拥有者可以是父母，并且UE的实际用户可以是该父母的小孩。

在本申请的上下文内，术语“移动通信网络”或简称为“网络”可具体表示针对运行服务（例如，电话服务、互联网接入服务或分组传输服务）所需的节点或实体、有关传输链路和相关联的管理的合集。取决于服务，可利用不同节点类型或实体来实现服务。网络运营商拥有通信网络，并将实现的服务提供给它的订户。通信网络的典型示例是无线电接入网络（诸如2G、GSM、3G、WCDMA、CDMA、4G、LTE、WLAN、Wi-Fi、5G）、移动回程网络或核心网络（诸如IMS（IP多媒体系统）、CS（电路交换）核心、PS（分组交换）核心或演进型分组核心（EPC））。

在本申请的上下文内，术语“控制器”指的是主要执行对通信网络的订户的服务和会话或呼叫的控制过程的通信网络的节点。该术语通常指的是处置与通信网络中的用户业务相关联的控制面、订户数据、服务或信令业务的通信网络的那些实体。在核心网络中，控制节点可以是SDN网络区段的控制实体、MSC（移动交换中心）、MME（移动性管理实体）或SGSN（服务网关支持节点）。

在本申请的上下文内，术语“订户数据库”指的是由网络运营商运行以便存储与由运营商运行的网络的订户有关的信息的数据库。订户数据库能够是例如HLR（归属位置寄存器）或VLR（访问位置寄存器）或HSS（归属订户服务器）或HLR和HSS的组合。订户数据库也可被内部地结构化成处置与通信网络的其它网络节点的发信号通知的前端部分以及用于根据数据分层体系结构原则存储数据的通用数据库。

在本申请的上下文内，术语“EPC控制面”指的是EPC的控制元件，例如MME。

SDN控制器管理SDN系统/区段中的网络装置。所述网络装置可以是作为物理交换机或作为以纯软件实现的虚拟交换机（vSwitch）实现的简单交换机。所述装置又称为数据处理节点（DPN）或软交换机。

SDN允许在逻辑上分离在一个方面上的分组转发和在另一个方面上的转发控制的过程。在所谓的数据面上转发分组，而在所谓的控制面上发生转发控制。

常规网络交换机配置成使得在相同物理装置内发生数据面上的分组转发以及控制面上的转发控制。为了克服由此导致的技术限制，已引入SDN。SDN将数据面与控制面进行去偶合。尽管仍在交换机本身中实现数据面，但是控制面作为软件在单独SDN控制器中被实现，所述SDN控制器在数据面上配置转发状态。基于这些状态，采取转发决定。因为这个原因，SDN控制器不再需要在单个物理装置中与交换机共置，并且单个SDN控制器能够控制多个交换机。

SDN体系结构包括SDN控制器，其实现南向API（应用编程接口）和北向API。SDN控制器实现网络的“大脑”。因此，SDN控制器提供整体网络的集中视图，并使得网络管理员能够命令底层系统（如交换机和路由器）关于转发面应当如何处置网络业务。

SDN控制器利用南向API来将信息转播到“下方的”交换机和路由器。被视为是SDN中的第一标准的Openflow（OF）本来是原始南向API，并作为最常见的协议之一保留。尽管一些人认为OF和SDN是同一个，但是OF仅仅是更大SDN格局的一块。SDN控制器利用北向API来与“上方的”应用和商业逻辑通信。这些有助于网络管理员在程序上塑造业务并部署服务（以快速且敏捷的方式）。

OF是能够被用于在SDN环境中定义分组转发的通信协议。OF使得外部SDN控制器能够通过一个或多个OF交换机配置转发路径。因此，OF交换机将根据OF协议而被配置或将与其兼容。

每个OF交换机包括用于分组进入处理（例如，查找操作）的一个或多个流表格以及用于分组外出处理（例如，转发操作）的群组表格。通信信道从每个OF交换机伸展到每个外部SDN控制器以用于通信（基于OF协议）。利用OF协议，SDN控制器能够在流表格中添加、更新和删除流条目。此外，SDN控制器能够经由群组表格来控制将对分组执行的动作。此类控制动作包括转发控制。

OF交换机经由OF端口被耦合到其它网络组件（包括其它OF交换机）。OF端口是用于在OF交换机中的OF处理和其它网络组件之间传递分组的网络接口。OF交换机在进入端口上接收分组。每个接收的分组在分组进入处理期间将它的进入端口保持为所有权（property）。如此，进入端口可被使用以用于流表格查找操作以及因此用于分组转发控制（在本文中又称为流控制）。作为示例，分组的进入端口能够用于在外出处理时将该分组引导到相关联的输出端口。

现在转到附图。

参见图1，该图示出图示用于处置以便将移动通信网络中的用户面拆分成EPC处理路径和SDN处理路径的系统的图解。

此概念使得EPC能够指导SDN控制器10在SDN处理路径140中处置UE 18的用户面业务或者将UE 18的用户面业务引导到EPC处理路径150。用户面业务包括因此从UE 18到网络的上行链路业务以及还有因此从网络到UE 18的下行链路业务。因此，它考虑到将移动通信网络中的用户面拆分成EPC处理路径150和SDN处理路径140。用户业务（控制面业务和用户面业务）源自UE 18（对于上行链路），并在UE 18处终止（对于下行链路）。将业务路由到eNodeB（eNB）17，eNB 17是无线电接入网络的部分。

eNB 17拆分出来自进入的用户业务的控制信令，并将它经由所谓的S1-MME接口引导到EPC控制面11。在EPC控制面11内，可存在负责此类S1-MME信令的MME节点。将来自EPC控制面11（例如，来自MME）的控制信令引导到eNB 17，eNB 17接着将它转发给UE 18。

将来自UE 18的剩余用户面业务引导到用户面功能。传统上，将此类用户面业务路由到EPC服务网关（S-GW），并经由EPC分组网关（P-GW）路由到目的地。这允许利用所有可用的EPC特征，但是以时延和管理复杂度以及CPU负载为代价。因此，在该概念中，首先将UE用户面路由到业务拆分器100，业务拆分器100配置成沿EPC处理路径150或SDN处理路径140路由UE用户面。

该业务拆分器100可以是网络中的单独实体，或者可以共置或集成到诸如路由器和交换机的传输基础设施中，这些传输基础设施支持成经由SDN机制而被配置。业务拆分器100可以以硬件、软件或作为硬件和软件功能的组合而被实现。软件组件能够作为基础设施的一部分或作为虚拟网络功能而被执行。业务拆分器100的关键特征是，它能够经由诸如Openflow或ForCES（转发和控制元件分离IETF）的SDN控制协议而被编程。以此方式，SDN控制器10能够掌舵业务拆分器100以便沿EPC处理路径150或SDN处理路径140路由UE用户面。

要注意，用户面的拆分的粒度可依附于流等级，其中此类流由数据分组信息字段的具体组合定义。因此，业务拆分器100可配置成作为整体、备选地对于具体UE或具体订户的所有用户面、或甚至下降为每UE 18所使用的具体服务而路由多个UE（例如，具有相同订阅或相同业务类型）的用户面。业务拆分器100还可在应用级上、因此跨越多个不同UE或订户运用拆分。因此，业务拆分器100可在如由SDN控制器10定义的任何流等级细节上运用。

因此，业务拆分器100沿EPC处理路径150或SDN处理路径140路由UE用户面。EPC处理路径150由EPC控制面11所控制，并且SDN处理路径140由SDN控制器10所控制。EPC处理路径150将通常包括传统EPC的S-GW和P-GW，如上所述。

SDN处理路径140可包括简单的用户面任务，诸如用户面分组重新格式化、重新成帧、封装、去封装或其它简单的用户面操纵。在具体实施例中，可通过SDN控制器10将SDN处理路径140配置成从/向用户面移除/添加GTP（GPRS隧道协议）隧道。通过SDN控制器10经由诸如Openflow或ForCES的SDN控制协议来控制SDN处理路径140。

在已经经过EPC处理路径150或SDN处理路径140之后，将UE用户面业务路由到目的地。

SDN控制器10经由控制接口耦合到EPC用户面协调器12。用户面协调器12可实现用户面协调功能。该控制接口可以是信令接口，其中EPC用户面协调器12将例如包括从EPC用户面协调器12到SDN控制器10的指令和相关联数据的信号或消息发送到SDN控制器10。控制接口也可作为API形成，其中EPC用户面协调器12调用SDN控制器10的对应功能。

EPC用户面协调器12可以是驻留在单独网络实体上的独立功能，或者可以是托管在虚拟网络功能基础设施上的虚拟网络功能。它可以是EPC控制面11的一部分，作为EPC控制面11内的共置功能/实体或甚至作为集成到诸如MME的现有节点中的功能。

EPC控制面11包括对订户数据库（例如，HSS 16）同样已知的接口。HSS 16包括订户相关数据，例如具有向网络运营商的订阅的每个订户的订户简档。订户简档可包括关于订户可使用的服务（例如，订阅）或订户到业务类别的分类的静态配置的数据。例如，订户简档可将装置标识为传感器或监控摄像机。

为了执行业务拆分，EPC控制面11使EPC用户面协调器12确定对UE用户面是运用EPC处理路径150还是SDN处理路径140。这能够例如通过从HSS 16中的订户简档检索合适的订阅信息来进行。网络运营商可以用具体处理路径（应适用于该订阅的EPC处理路径150或SDN处理路径140）来标记HSS 16中的订阅。例如，可将简单传感器标记为SDN处理路径140用户（对于低时延），而可将员工的智能电话UE标记为EPC处理路径150用户。这允许在相同分组网络内处置两种类型的订阅。

在下一步中，EPC用户面协调器12经由控制接口使SDN控制器10根据确定的结果（因此采取确定的处理路径）来路由UE用户面。这可通过EPC用户面协调器12向SDN控制器10发送运用EPC处理路径150或SDN处理路径140的包括对应数据的合适指令、信号或消息来进行。SDN控制器10然后能够相应地选择和编程业务拆分器100和SDN处理路径140。

例如如果EPC控制面11从UE 18接收到附连请求，那么可触发将用户面拆分成EPC处理路径150和SDN处理路径140的方法。响应于从UE 18接收的此类附连请求，EPC控制面11可使EPC用户面协调器12确定对UE用户面运用EPC处理路径还是SDN处理路径。如上所述，此类确定可接着基于HSS 16中与使用UE 18的订户有关的订户简档。在这种情况下，确定可基于订户简档中指示UE的用户面要求的类型的业务类型指示符。因此，用户面要求可例如指示UE 18是传感器，并且相关用户面要求可指示低时延需求。备选地，用户面要求可例如指示UE 18是智能电话，并且需求特征丰富的用户面处理。

备选地，响应于在EPC处理路径150中运用的业务分类，可触发将用户面拆分成EPC处理路径150和SDN处理路径140的方法。EPC处理路径150可执行从UE 18接收的或朝向该UE18发送的用户面业务的动态分类。在这种情况中，EPC控制面11可使EPC用户面协调器12响应于在EPC处理路径中运用的此类业务分类来确定对UE用户面运用EPC处理路径150还是SDN处理路径140。

在EPC处理路径150中运用的此类业务分类可例如基于深度分组检查技术。在此情况中，针对典型业务模式（上行链路和/或下行链路）来分析和分类用户面分组的流。能够利用到典型业务模式中的此类分类作为哪种应用供用户使用的指示，并且接着能够对此类用户面业务流（traffic stream）运用特殊处理。可在将UE 18附连到移动通信网络之后、因此在UE用户面开始时的一开始执行在EPC处理路径150中运用的此类业务分类。也可周期性地、因此从UE 18附连到移动通信网络开始按固定间隔来进行此类业务分类。也可在SDN处理路径140中运用此类业务分类，从而导致用户面路由到EPC处理路径150的改变。

如上所述，EPC用户面协调器12可位于EPC控制面11内，或者可以是独立实体、自己的虚拟网络功能，或者甚至可以是MME实体的集成部分。

在备选实现中，可在单个SDN数据面节点中（例如在共同虚拟交换机实体中）组合业务拆分器100与SDN控制的处理路径140。此组合的实体仍可包括用于配置业务拆分器和处理路径的两个独立控制接口。然后，用户面然后将在内部位于在业务拆分器和处理路径之间转发的处理路径之内。备选地，组合的实体可包括用于配置业务拆分器和处理路径两者的单个的、组合的控制接口。这可通过将这些功能编程到单独的、连结的Openflow转发表格中来进行。

在经由控制接口已经接收到合适的指令之后，SDN控制器10根据确定的结果（通过相应地配置业务拆分器100）来路由UE用户面。

现在进一步详细地查看控制接口。控制接口可包括从EPC用户面协调器12到SDN控制器10的指令，该指令关于针对给定UE用户面运用EPC处理路径150还是SDN处理路径140。这可通过提供对应路由指令以便路由UE用户面来进行。可通过提供UE用户面的对应地址信息（例如，IP地址或分组隧道标识符（例如，GTP隧道标识符））来标识UE用户面。

控制接口还可包括从EPC用户面协调器12到SDN控制器10的关于如何寻址EPC处理路径150的信息。由于EPC控制面11负责设立EPC处理路径150，所以SDN控制器10可接收关于如何将UE用户面从业务拆分器100路由到个体EPC处理路径150的信息。该寻址信息可以是补充有在EPC处理路径150处接收的IP端口信息的IP地址或GTP隧道标识符。

此外，控制接口可包括从EPC用户面协调器12到SDN控制器10的关于在SDN处理路径140上运用什么处理的信息。因此，SDN处理路径140也可由订户简档中的信息确定。在这种情况中，还可经由控制接口给出关于将运用的SDN处理路径140的种类的指示。

图2示出高级网络体系结构，特别是在实现业务拆分器之后的数据面的高级网络体系结构。数据面20被划分成分组核心数据面21和SDN数据面22。相应地，通过分组核心数据面21或SDN数据面22传递从无线电节点17（例如，eNB）到分组数据网络（PDN）30或反之亦然的数据面业务。提供了分组核心控制面11和SDN控制器10，其中SDN控制器10包括被用于实现下文论述或上文结合图1论述的SDN控制器10的功能性的新增应用。分组核心控制面11和SDN控制器10通过信令消息进行交互，并且分组核心数据面21和SDN数据面与它们之间的灵活组成共存，如由个体用例所需求。来自SDN控制器10的流编程确保分组服从按流或按承载个别地转发处理。

现在参考图3，将业务拆分器100引入到用户面中，其中业务拆分器可以是如上所述的硬件转发装置的软件。业务拆分器100能够打开无线电节点和核心节点之间的GTP（GPRS隧穿协议）隧道，其中无线电节点能够是eNodeB，并且核心节点能够是演进型分组网关EPG或服务网关SGW。隧道中的流因此变成对于通过用于在分组中的字段上匹配并决定使分组服从EPC处理路径150还是SDN处理路径140的流规则的检验是可及的。区分EPC和SDN处理路径的一个可能性是利用在数据分组流的分组报头中提供的数据字段上的匹配，数据字段诸如源IP地址、目的地IP地址、协议类型、源端口号和目的地端口号。

当决定分组数据流应当利用SDN处理路径或低接触处理时，这些流的分组在SDN用户面22中（例如通过网络功能虚拟化基础设施NFVI）被处置。SDN处理路径中的处理可在虚拟软件交换机中实现，并且处理功能能够包括诸如基于目的地IP地址或MAC地址转发的功能。

如图3中所示，此处理可由分组处理器220来实现。除了具有低复杂度的这种数据操纵之外，可对数据分组流运用额外服务。如果应当对数据分组流运用进一步服务，那么可将分组传送到在图3中示出的虚拟网络功能（VNF）230。另外，可提供一连串这些不同的服务功能，称为服务功能链SFC。在此类服务功能链中，通过不一定在到数据分组流的目的地地址的最短路径上的额外虚拟网络功能230或应用设备来发送数据分组的流。功能230允许添加无法通过业务拆分器或分组处理器220所实现但是也不需求在EPC用户面中的EPC处理路径的高度专业化且昂贵的功能的标准化分组处理功能。虚拟网络功能230的一个示例是网络地址转换NAT或载波级网络地址转换CGNAT。有时甚至对于诸如对互联网的接入的简单应用也需要这些功能，但是这些功能由于需要维持的状态的量和功能的复杂性而无法在SDN控制的数据面中实现。

业务拆分器100决定应当遵循EPC处理路径的数据分组流被处理成如下：通过业务拆分器调查经由隧道40接收的数据分组，并且基于分组中的信息，数据拆分器决定EPC用户面处理是必需的，将新的GTP报头写入到那些分组中。引入此额外GTP区段，并且该额外GTP区段在3GPP兼容的网络中目前未被使用。对于额外区段的GTP隧道ID（TEID）能够与从无线电网络接收的TEID相同。然而，也可能的是，GTP隧道ID与从无线电网络接收的TEID不同。使用相同TEID还是不同TEID能够取决于分组核心虚拟网络功能的实现需要。重新写入新封装的分组的目的地IP地址以便寻址演进型分组核心用户面网络功能。然后，将分组转发到图3中示出的演进型分组核心用户面节点210。创建进一步隧道区段52以便将业务从演进型分组核心用户面功能传输回到基础设施中的低接触转发实例。通过SDN控制面中的SDN控制器10基于从演进型分组核心控制面所接收的信令消息来编程隧道标识符和端点IP地址。为此，在SDN控制器和图3中未示出的演进型分组核心控制面之间提供信令接口。

上文论述了从无线电接入网络到业务拆分器的上行链路业务。就涉及已经经过SDN处理路径的业务的下行链路业务而言，此业务经由路由器60从互联网70而被接收。然后，通过与上行链路业务完全相同系列的跳跃来发送分组。这包括高接触或低接触数据面和由虚拟网络功能230运用的任何潜在服务。此外，通过业务拆分器100选择朝向无线电网络的隧道，并通过此隧道40将分组转发到无线电接入网络。

图4汇总了由业务拆分器实行的步骤。在步骤S40中，数据分组流到达拆分器。在步骤S41中，GTP隧道被终止，意味着尤其从数据分组移除GTP报头。在步骤S42中，确定应当沿SDN处理路径140还是EPC处理路径150传递数据分组流。在此步骤中，在报头上实行内部数据分组上的匹配，并且基于诸如目的地或源地址或在分组的5-元组中提供的任何其它信息的信息来决定利用SDN处理路径还是EPC处理路径。业务拆分器能够具有基于诸如5-元组的不同片段的信息来指示利用哪个处理路径的表格。通过SDN控制器10对表格（流表格）进行编程。当在步骤S42中确定应当遵循EPC处理路径150时，用带有新隧道ID或现有隧道ID的新GTP报头来封装数据分组流的分组。在步骤S44中，然后将数据分组流转发到EPG（演进型分组网关）用户面并转发到最终目的地。可能的是，还应当对传递通过（pass through）EPC处理路径的数据分组流运用额外服务功能。相应地，在步骤S45中，从EPG用户面接收回分组，以使得能够在步骤S46中决定是否应当通过虚拟网络功能运用服务。

就应当遵循不太复杂的数据操纵的分组而言，在步骤S46中直接询问是否应当对分组运用单个或若干个服务。如果情况是如此，那么在步骤S47中，将分组发送给VNF 230中的一个或若干个。在数据分组流已经经过虚拟网络功能之后，在步骤S48中，它从网络功能之一被接收。如果在步骤S46中确定已经运用了所有必需的网络功能，那么能够通过本地端口将分组向外发送到外部路由器60并且进一步发送到它的最终目的地，例如互联网70。

图6汇总了在业务拆分器100中实行的一些步骤。该方法在步骤S60中开始，并且在步骤S61中，经由隧道40例如从无线电接入网络部分接收数据分组流。在步骤S62中，通过业务拆分器决定应当对数据分组流运用EPC处理路径还是SDN处理路径。如上文所论述，可利用在数据分组本身中提供的信息。当数据分组业务是下行链路业务时，将分组发送给与上行链路业务完全相同的实体或节点，但是以相反方向。当通过业务拆分器从图3的隧道51接收数据分组时，数据分组是下行链路分组。当从隧道40接收数据分组时，它是上行链路分组。当在步骤S62中选择EPC处理路径150时，在步骤S64中通过EPC处理路径传送数据分组流，并且当应当运用SDN路径时，在步骤S63中通过SDN处理路径140传送该流。如上文结合图4所提及，可通过虚拟网络功能230添加额外处理步骤，但是这不一定是该情况。方法在步骤S65中结束。

图6示出业务拆分器100的示意图。业务拆分器100包括接口110，其表示从SDN控制器或从EPG控制面传送和接收控制消息以及传送和接收数据分组流的可能性。此外，业务拆分器100包括负责业务拆分器100的操作的处理器120。处理器120能够包括一个或多个处理单元，并且能够实行存储在存储器130上的指令，其中存储器能够包括只读存储器、随机存取存储器、大容量存储设备、硬盘等。此外，存储器能够包括要由处理器120执行以便实现其中涉及业务拆分器的上述功能性的合适程序代码。

此外，存储器130能够存储由SDN控制器编程的流表格，其供业务拆分器使用以基于在数据分组的报头中所提供的信息来决定如何转发数据分组流的数据分组。

图7示出业务拆分器的进一步实施例，业务拆分器包括用于接收数据分组流的模块410。此外，提供用于确定处理路径、尤其用于确定应当运用SDN处理路径140还是EPC处理路径150的模块420。此外，提供了用于通过确定的路径来传送数据分组流的模块430。

从以上公开能够得出一些一般性结论。

当与在EPC处理路径150中在数据分组流上实行的数据操纵相比在数据分组流上实行不太复杂的数据操纵时，将数据分组流传送给SDN处理路径140。

当与在SDN处理路径140中进行的处理相比在数据分组流上实行更复杂的数据操纵时，可使用EPC处理路径150。

当通过SDN处理路径140传送数据分组时，基于在数据分组的分组报头中存在的信息以及基于由SDN控制器10提供的信息来转发数据分组流。SDN控制器提供应当将数据分组流传送到哪个输出端口的信息，并且该信息在业务拆分器中可存储在流表格中。

当通过EPC处理路径150来传送数据分组流时，数据分组流被分配到在移动通信网络的用户面网络实体和业务拆分器之间设立的核心隧道。

此外，有可能的是，从移动通信网络的无线电接入网络部分接收多个数据分组流。这里，对于所述多个数据分组流中的每个流确定是否应当通过EPC处理路径150传送它。此外，向诸如图3中示出的实体210的用户面网络实体标识核心隧道，并且应当通过EPC处理路径传送的所有数据分组流通过核心隧道被作为收集的数据分组流传送。

此外，将隧道标识添加到通过核心隧道传送的数据分组流的数据分组中。

此外，有可能的是，通过从无线电接入网络延伸到业务拆分器的无线电隧道接收数据分组流。

另外，可确定是否应当通过诸如图3的虚拟网络功能230的服务提供实体对接收的数据分组流运用服务，虚拟网络功能配置成将服务提供给数据分组流。如果情况是如此，那么基于由配置成控制SDN处理路径140的SDN控制器10提供的信息将接收的数据分组流转发到服务提供实体。这里，可按定义的顺序将多个服务运用于上行链路业务的一个标识的分组流。对于相同数据分组流的下行链路业务，能够将相同的多个服务运用于在下行链路方向被发送回去的标识的数据分组流。

此外，可能的是，接收通过与对应上行链路数据分组流完全相同系列的网络实体传送的下行链路数据分组流。这里，确定应当将接收的下行链路数据分组流传送到将业务拆分器100连接到无线电接入网络的哪个隧道，并通过所确定的隧道转发下行链路数据分组流。

为了确定是应当运用EPC处理路径还是SDN处理路径，可利用数据分组流的数据分组中存在的5-元组。另外，该确定还可基于在上行链路方向中在隧道中使用的标识符。

此外，对于每个数据分组流确定数据分组流属于移动通信网络的哪个订户。

总之，本申请将业务拆分器添加到移动数据网络的数据面，其中GTP隧道在无线电接入网络和分组核心网络之间被终止。业务拆分器100包含用来标识来自每个GTP隧道内的各个流的功能。此外，业务拆分器100包含用来将分组转发到一个或若干个数据面实现的功能性。另外，业务拆分器100具有用来创建新的或额外的GTP隧道区段以便将一个或多个经典EPC数据面功能链接到业务流中的功能性。此外，基于SDN的数据面被添加有为虚拟化移动核心网络的数据面提供的服务功能链能力。通过添加业务拆分器100和对应的SDN处理路径140，减少了EPC用户面和对应网关上的业务负载。尤其在虚拟分组网关部署中增强了系统的可扩展性。通过运用简单的转发以使得可将分组转发委派给网络基础设施来减少成本。这使得硬件加速能够实现甚至更高的效率。只为需求更复杂处置或处理的那些流预留演进型分组网关的CPU密集分组处理功能的容量。

上述机制有助于将移动数据分组流灵活地引导到最合适的转发装置。能够在通常基于x86环境的复杂虚拟分组核心用户面网络功能中连续应付需求诸如深度分组检查或复杂策略实施的更复杂处理的流。能够将只需求具有很少智能化的大量转发性能的高带宽流委派给可在硬件中加速的简单转发元件。本申请使得有可能委派GTP隧道终止并从诸如虚拟演进型分组网关的虚拟网络功能转发到网络虚拟化基础设施（例如虚拟软交换机）中，充当到在虚拟网络功能上运行的虚拟机的管理程序交换机。能够通过所谓的智能NIC（网络接口卡）在硬件中进一步加速虚拟软交换机的转发操作。因此，得以改善虚拟分组核心的可扩展性，并通过利用更有效的、硬件加速的转发来减少成本。

Claims

1.一种用于操作为流过移动通信网络中的数据面（20）的数据分组流提供的业务拆分器（100）的方法，所述方法包括：

- 接收所述数据分组流；

- 基于在所述数据分组流的所述数据分组中提供的信息来确定应当通过演进型分组核心EPC处理路径（150）还是通过软件定义的网络SDN处理路径（140）传送所述数据分组流；

- 基于所述确定通过所述EPC处理路径或所述SDN处理路径来传送所述数据分组流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在与在所述EPC处理路径（150）中在所述数据分组流上实行的数据操纵相比，在所述SDN处理路径（140）中在所述数据分组流上实行不太复杂的数据操纵时，将所述数据分组流传送到所述SDN处理路径（140）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在与在所述SDN处理路径（140）中在所述数据分组流上实行的数据操纵相比，在所述EPC处理路径（150）中在所述数据分组流上实行更复杂的数据操纵时，将所述数据分组流传送到所述EPC处理路径（150）。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中通过所述SDN处理路径（140）传送所述数据分组流包括：基于在所述数据分组流的所述数据分组的分组报头中存在的信息并基于由配置成控制所述SDN处理路径的SDN控制器（10）提供的信息来转发所述数据分组流。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中通过所述EPC处理路径（150）传送所述数据分组流包括：将应当通过所述EPC处理路径（150）传送的所述数据分组流分配到在所述业务拆分器和所述移动通信网络的用户面网络实体（210）之间设立的核心隧道（51）；并通过所述核心隧道（51）传送所分配的数据分组流。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，包括以下步骤：

- 从所述移动通信网络的无线电接入网络部分接收多个数据分组流；

- 对于所述多个数据分组流中的每个流确定是否应当通过所述EPC处理路径（150）传送所述流；

- 向所述移动通信网络的用户面网络实体（210）标识核心隧道（51）；

- 收集应当通过所述EPC处理路径（150）传送的所有数据分组流；

- 通过所述核心隧道（51）传送所述收集的数据分组流。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将隧道标识添加到通过所述核心隧道（51）传送的所述数据分组流的所述数据分组。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中通过从无线电接入网络延伸到所述业务拆分器的无线电隧道（40）接收所述多个数据分组流。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括以下步骤：确定是否应当通过配置成将服务提供到所述数据分组流的服务提供实体（230）将服务运用于所接收的数据分组流，其中如果是肯定的，那么基于由配置成控制所述SDN处理路径的SDN控制器（10）提供的信息将所接收的数据分组流转发到所述服务提供实体（230）。

10.根据权利要求9所述的方法，其中以定义的顺序将多个服务运用于上行链路业务的一个标识的数据分组流，其中将所述相同多个服务运用于所述一个标识的数据分组流的下行链路业务。

11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括以下步骤：在下行链路方向中接收下行链路数据分组流，其中所述下行链路数据分组流已经通过与对应上行链路数据分组流完全相同系列的所述移动通信网络的实体而被传送，其中确定应当将所接收的下行链路数据分组流传送到将所述业务拆分器连接到所述无线电接入网络的哪个隧道，其中通过所确定的隧道转发所述下行链路数据分组流。

12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中基于在所述数据分组流的所述数据分组中存在的5元组来确定应当通过所述EPC处理路径（150）还是通过所述SDN处理路径（140）传送所述数据分组流。

13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中基于用于在所述上行链路方向中接收的对应数据流的隧道标识符来确定应当通过所述EPC处理路径（150）还是通过所述SDN处理路径（140）传送在下行链路方向中接收的所述数据分组流。

14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括以下步骤：确定所接收的数据分组流属于所述移动通信网络的哪个订户。

15.一种为流过移动通信网络中的数据面（20）的数据分组流提供的业务拆分器（100），所述业务拆分器包括存储器（130）和至少一个处理器（120），所述存储器包含可由所述至少一个处理器执行的指令，其中所述业务拆分器（100）可进行操作以：

- 接收所述数据分组流；

- 基于所述确定通过所述EPC处理路径（150）或所述SDN处理路径（140）来传送所述数据分组流。

16.如权利要求15所述的业务拆分器，其中在与在所述EPC处理路径（150）中在所述数据分组流上实行的数据操纵相比，在所述SDN处理路径（140）中在所述数据分组流上实行不太复杂的数据操纵时，所述业务拆分器可进行操作以将所述数据分组流传送到所述SDN处理路径（140）。

17.根据权利要求15或16所述的业务拆分器，其中在与在所述SDN处理路径（140）中在所述数据分组流上实行的数据操纵相比，在所述EPC处理路径（150）中在所述数据分组流上实行更复杂的数据操纵时，所述业务拆分器可进行操作以将所述数据分组流传送到所述EPC处理路径（150）。

18.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以便通过所述SDN处理路径（140）传送所述数据分组流，以基于在所述数据分组流的所述数据分组的分组报头中存在的信息并基于由配置成控制所述SDN处理路径的SDN控制器（10）提供的信息来转发所述数据分组流。

19.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以便通过所述EPC处理路径（150）传送所述数据分组流，以将应当通过所述EPC处理路径（150）传送的所述数据分组流分配到在所述业务拆分器和所述移动的用户面网络实体（210）之间设立的核心隧道（51）。

20.如权利要求15至19中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以：

- 通过所述核心隧道（51）传送所述收集的数据分组流。

21.根据权利要求19或20所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以将隧道标识添加到通过所述核心隧道（51）传送的所述数据分组流的所述数据分组。

22.根据权利要求15至21中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以确定是否应当通过配置成将服务提供到所述数据分组流的服务提供实体（230）将服务运用于所接收的数据分组流，其中如果是肯定的，那么所述业务拆分器可进行操作以基于由配置成控制所述SDN处理路径的SDN控制器（10）提供的信息将所接收的数据分组流转发给所述服务提供实体（230）。

23.根据权利要求15至21中任一权利要求所述的业务拆分器，其中在下行链路方向中接收下行链路数据分组流，其中所述下行链路数据分组流已经通过与对应上行链路数据流完全相同系列的所述移动通信网络的实体而被传送，其中所述业务拆分器可进行操作以确定应当将所接收的下行链路数据分组流传送到将所述业务拆分器连接到所述无线电接入网络的哪个隧道，并通过所确定的隧道转发所述下行链路数据分组流。

24.根据权利要求15至23中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以基于在所述数据分组流的所述数据分组中存在的5元组来确定应当通过所述EPC处理路径（150）还是通过所述SDN处理路径（140）传送所述数据分组流。

25.根据权利要求15至24中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以基于用于在所述上行链路方向中接收的对应数据流的隧道标识符来确定应当通过所述EPC处理路径（150）还是通过所述SDN处理路径（140）传送在下行链路方向中接收的所述数据分组流。

26.根据权利要求15至25中任一权利要求所述的业务拆分器，其中所述业务拆分器可进行操作以确定所接收的数据分组流属于所述移动通信网络的哪个订户。

27.一种包括要由业务拆分器（100）的至少一个处理器（120）执行的程序代码的计算机程序，其中所述程序代码的执行使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至14中任一权利要求的方法。

28.一种包括权利要求27所述的计算机程序的载体，其中所述载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。