CN110431827B - 使用位置标识符分离协议来实现分布式网关架构以用于3gpp移动性 - Google Patents

Abstract

一种由蜂窝通信网络中的网络设备实施的方法，所述蜂窝通信网络具有在演进通用陆地无线电接入网络(E‑UTRAN)节点B(eNodeB)处的分布式数据平面服务网关(S‑GWu)。所述方法使得入口隧道路由器能够经由位置标识符分离协议(LISP)在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务，以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点。

Description

使用位置标识符分离协议来实现分布式网关架构以用于3GPP 移动性

技术领域

本发明的实施例涉及第三代伙伴关系项目(3GPP)移动性领域；更具体地，涉及一种用于使用位置标识符分离协议(LISP)通过消除与锚点的使用相关的低效率来实现分布式网关架构以提高3GPP网络中的效率的方法和系统。

背景技术

蜂窝通信网络使得诸如蜂窝电话和类似计算设备的用户设备(UE)101能够使用扩频射频通信进行通信。如图1所示，UE 101直接与无线电接入网络(RAN)通信。RAN包括一组基站，例如演进通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)节点，称为E-UTRAN节点B或eNodeB103。图1是用于与3GPP标准化蜂窝通信架构(包括与网络的eNodeB 103通信的示例UE 101)相一致的蜂窝通信系统的示例架构的图。eNodeB 103与将UE连接到分组数据网络的分组核心网络或演进分组核心(EPC)115对接，UE可以经由分组数据网络与蜂窝通信网络中的其他设备以及与蜂窝通信网络外部的设备进行通信。

EPC 115及其组件负责实现UE 101与蜂窝通信系统内部和外部的其他设备之间的通信。EPC 115包括服务网关(S-GW)105、分组网关(P-GW)107、移动性管理实体(MME)109和类似组件。附加组件是EPC 115的一部分(例如归属订户服务器(HSS))，但是为了清楚起见并且为了简化表示，已经排除了与UE 101的处理及其移动性相关性较小的组件。当UE 101地理上移动时，UE 101可以改变UE 101通过其与网络通信的eNodeB 103。MME 109、S-GW105和P-GW 107进行协调以促进UE 101的这种移动性，而不中断UE 101的任何正在进行的电信会话。

MME 109是控制节点，除了其他职责之外，负责确定UE 101将在附着时以及在RAN中的eNodeB 103之间的切换发生时进行通信的S-GW105。MME 109具有其他职责，包括与UE101的空闲模式通信，这包括寻呼和文本重传。

S-GW 105和P-GW 107为UE 101提供锚点，实现促进UE 101的移动性而UE不会丢失与其他设备的连接的各种类型的转变。S-GW 105路由和转发数据到UE 101以及从UE 101路由和转发数据，同时用作用于在eNodeB 103之间以及在长期演进(LTE)和其他3GPP技术之间的UE 101切换的移动性锚点。P-GW 107通过作为将UE的互联网协议(IP)地址提供到可路由分组网络中的固定锚点来提供UE 101与外部数据分组网络之间的连接。S-GW和P-GW可以属于共同运营商或者不同的运营商，这取决于UE当前是由归属网络还是受访网络来服务。

如图1的示例性简化网络中所示，UE 101经由eNodeB 103与EPC 115通信并经由P-GW 107到达通信方(correspondent)113或121。在该示例中，来自UE 101的业务将遍历所连接的eNodeB 103、S-GW 105和P-GW107以到达通信方113。如果通信方是移动设备，则到该通信方的路径还可以遍历也与公共分组数据网络相对的P-GW、S-GW和eNodeB。通信方113、121可以是能够从UE 101接收业务并向UE 101发送业务的任何设备，包括可以通过任意数量的中间网络或计算设备连接的蜂窝电话、计算设备和类似设备。

发明内容

在一个实施例中，一种方法由蜂窝通信网络中的网络设备实施，所述蜂窝通信网络具有在演进通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)节点B(eNodeB)处的分布式数据平面服务网关(S-GWu)。所述方法使得入口隧道路由器能够经由位置标识符分离协议(LISP)在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务，以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点。所述方法包括：接收源自第一设备的分组；确定所接收的分组是否是通用分组无线业务(GPRS)隧道协议(GTP)-用户平面(GTP-U)封装的；取得所接收的分组的嵌套报头的目的地地址的端点标识符(EID)，其中，所接收的分组被确定为是GTP-U封装的；解析所取得的EID的路由定位符(RLOC)；使用所述RLOC用LISP封装所述分组；以及经由LISP将所述分组转发到出口隧道路由器。

在另一实施例中，另一种方法由蜂窝通信网络中的另一网络设备实现，所述蜂窝通信网络具有在eNodeB处的分布式S-GWu。所述方法使得入口隧道路由器能够经由LISP在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务，以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点。所述方法包括：经由所述分布式S-GWu接收源自第一设备的分组；从所接收的分组的报头中取得所述分组的目的地地址的EID；解析所取得的EID的RLOC；使用所述RLOC用LISP封装所述分组；以及经由LISP将所述分组转发到出口隧道路由器。

在另一实施例中，提供了一种在蜂窝通信网络中的其他网络设备，所述蜂窝通信网络具有在eNodeB处的分布式S-GWu。所述网络设备执行一种方法以使得入口隧道路由器能够经由LISP在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务以实现所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点。所述网络设备包括其中存储有分发管理器的非暂时性计算机可读介质以及耦合到所述非暂时性计算机可读介质的处理器。所述处理器执行所述分发管理器。所述分发管理器用于：接收源自第一设备的分组；确定所接收的分组是否是GTP-U封装的；取得所接收的分组的嵌套报头的目的地地址的EID，其中，所接收的分组被确定为是GTP-U封装的；解析所取得的EID的RLOC；使用所述RLOC用LISP封装所述分组；以及经由LISP将所述分组转发到出口隧道路由器。

在一个实施例中，提供了一种在蜂窝通信网络中的网络设备，所述蜂窝通信网络具有在eNodeB处的分布式S-GWu。所述网络设备执行一种方法以使得入口隧道路由器能够经由LISP在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点。所述网络设备包括其中存储有分发管理器的非暂时性计算机可读介质以及耦合到所述非暂时性计算机可读介质的处理器。所述处理器执行所述分发管理器，所述分发管理器用于：经由所述分布式S-GWu接收源自第一设备的分组；从所接收的分组的报头中取得所述分组的目的地地址的EID；解析所取得的EID的RLOC；使用所述RLOC用LISP封装所述分组；以及经由LISP将所述分组转发到出口隧道路由器。

附图说明

通过参考用于例示本发明实施例的以下描述和附图，可以最好地理解本发明。在附图中：

图1是3GPP网络架构的一个实施例的图；

图2是具有分布式S-GW和P-GW的增强型3GPP网络架构的一个实施例的图；

图3是当UE连接到归属网络时具有数据业务流的增强型3GPP网络架构的一个实施例的图；

图4是当UE连接到受访网络时具有数据业务流的增强型3GPP网络架构的一个实施例的图；

图5是当UE连接到受访网络时具有数据业务流的增强型3GPP网络架构的另一实施例的图；

图6A是业务流的一个实施例的图，其中，隧道路由器(TR)是出站业务(outboundtraffic)的出口；

图6B是TR促进UE与通信方之间的通信的过程的一个实施例的流程图；

图7A是业务流的一个实施例的图，其中，TR是入站业务(incoming traffic)的入口；

图7B是TR促进UE与通信方之间的通信的过程的一个实施例的流程图；

图8是示出网络的组件之间的通信路由和类型的一个实施例的图；

图9A示出了根据本发明的一些实施例的在示例性网络内的网络设备(ND)之间的连接性以及ND的三个示例性实现；

图9B示出了根据本发明的一些实施例的实现专用网络设备的示例性方式；

图9C示出了根据本发明的一些实施例的可以耦合虚拟网络元件(VNE)的各种示例性方式；

图9D示出了根据本发明的一些实施例在每个ND上具有单个网络元件(NE)的网络，并且在该直接方法中将传统的分布式方法(通常由传统路由器使用)与用于维护可达性和转发信息的集中式方法(也称为网络控制)进行对比；

图9E示出了根据本发明的一些实施例的每个ND实现单个NE但是集中控制平面已经将不同ND中的多个NE抽象成(表示成)虚拟网络之一中的单个NE的简单情况；

图9F示出了本发明的一些实施例的其中多个VNE在不同ND上实现并彼此耦合并且其中集中控制平面已经对这多个VNE进行抽象以使得它们在虚拟网络之一中表现为单个VNE的情况；

图10示出了根据本发明一些实施例的具有集中控制平面(CCP)软件的通用控制平面设备。

具体实施方式

以下描述阐述了用于提高第三代合作伙伴计划(3GPP)架构网络中的带宽利用效率的方法和系统。更具体地，实施例提供了一种用于使用位置标识符分离协议(LISP)以通过消除与锚点的使用相关的低效率来使分布式网关架构能够提高3GPP网络中的效率的方法和系统。3GPP架构及其组件的地理放置由技术和业务考虑因素驱动，并且要求在对架构的任何更新中继续执行特定功能和功能分发。这些实施例改进了效率，同时保留了3GPP架构的关键功能。

所处理的3GPP架构中的特定低效率包括当用作锚点时服务网关(S-GW)和分组网关(P-GW)的功能。移动运营商通常在全国范围内部署非常少量的P-GW站点，因此这些网关通常位于距无线电接入网络(RAN)及其组成组件(例如演进通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)节点，称为E-UTRAN节点B或eNodeB)相当远的距离处。然而，来自用户设备(UE)的业务必须在到达通信方设备(correspondent device)(其如果是另一个移动终端则可能只能通过服务通信方的P-GW和S-GW到达)之前遍历S-GW和/或P-GW。到S-GW和P-GW的业务被隧道传送到这些设备，并且由于它们的遥远位置，向通信系统中引入了低带宽使用效率。实施例通过为S-GW和/或P-GW引入分布式用户或数据平面功能来解决该问题，S-GW和/或P-GW使得这些功能能够位于eNodeB处或附近，这使得大部分业务能够避免被隧道传送到遥远的S-GW和P-GW。实施例还利用标识符/定位符分离和映射系统技术来实现分离和分发。与分布式GW相关联的集中控制功能有助于与现有3GPP部署互通，同时隐藏GW数据平面实现的分布式本质。

在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如逻辑实现、操作码、指定操作数的手段、资源划分/共享/复制实现、系统组件的类型和相互关系、以及逻辑划分/集成选择，以便提供对本发明的更透彻的理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他实例中，没有详细示出控制结构、门级电路和完整软件指令序列，以免模糊本发明。通过所包括的描述，本领域普通技术人员将能够实现适当的功能而无需过多的实验。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是不是每个实施例都必须包括该特定的特征、结构或特性。而且，这些短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，提出结合其他实施例(无论是否明确描述)实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。

本文可以使用带有虚线边框(例如大破折号、小破折号、点划线和点)的带括号的文本和框来例示向本发明的实施例添加附加特征的可选操作。然而，这种符号标示不应被理解为这些是唯一的选项或可选操作，和/或具有实线边界的框在本发明的特定实施例中不是可选的。

在以下说明书和权利要求中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应该理解，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。“耦合”用于指示两个或更多个元件，它们可以或可以不彼此直接物理或电接触、彼此协作或交互。“连接”用于指示在彼此耦合的两个或更多个元件之间建立通信。

电子设备使用机器可读介质(也称为计算机可读介质)(例如机器可读存储介质(例如磁盘、光盘、只读存储器(ROM)、闪存设备、相变存储器))和机器可读传输介质(也称为载波)(例如电、光、无线电、声学或其他形式的传播信号-例如载波、红外信号)，存储和发送(内部地和/或通过网络与其他电子设备)代码(其由软件指令组成，并且有时被称为计算机程序代码或计算机程序)和/或数据。因此，电子设备(例如计算机)包括硬件和软件，诸如一组一个或多个处理器，其耦合到一个或多个机器可读存储介质以存储用于在该组处理器上执行的代码和/或存储数据。例如，电子设备可以包括包含该代码的非易失性存储器，因为即使当电子设备被关断时(当电源被移除时)，该非易失性存储器也可以保持代码/数据，以及当电子设备被开启时，通常将由该电子设备的处理器执行的那部分代码从较慢的非易失性存储器复制到该电子设备的易失性存储器(例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM))中。典型的电子设备还包括一组或一个或多个物理网络接口，以与其他电子设备建立网络连接(以使用传播信号发送和/或接收代码和/或数据)。可以使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施例的一个或多个部分。

网络设备(ND)是通信地互连网络上的其他电子设备(例如其他网络设备、终端用户设备)的电子设备。一些网络设备是“多服务网络设备”，其提供对多个联网功能(例如路由、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制、服务质量和/或订户管理)的支持和/或提供对多种应用服务(例如数据、语音和视频)的支持。

LISP是为互联网协议(IP)寻址提供替代语义的路由技术。这是通过在路由定位符(RLOC)识别的隧道路由器之间隧道传输身份信息(即端点标识符(EID))来实现的。在线格式(on-the-wire format)是IP隧道中IP的变体，具有与位于堆栈中不同点的IP地址相关联的简单不同的语义。这些值(EID和RLOC)中的每一个都具有单独的地址或编号空间。拆分EID和RLOC使设备能够在没有设备标识改变的情况下更改在LISP网络内的位置，并且因此关联的会话状态(例如传输控制协议(TCP)或IP安全(IPSEC))保持有效，而与EID到LISP网络的实际附接点无关。

实施例利用LISP来避免3GPP架构中的锚点的限制。3GPP架构中的S-GW和P-GW是锚点，其还实现了在解决业务和法规要求时不容易省略的特定功能。实施例通过认识到在控制平面功能保持在集中或不变位置的情况下可以分发数据平面功能而不改变3GPP架构的关键方面，将每个网关的数据或用户平面功能与控制平面功能分离。如本文所使用的，术语“数据平面功能”和“用户平面功能”是可互换的。服务网关和分组网关的这些功能在本文分别称为S-GWu和P-GWu功能，而控制平面功能称为S-GWc和P-GWc功能。因此，S-GW可以实现为控制分布式S-GWu的星座(constellation)的S-GWc功能。

利用数据平面功能的这种分布，LISP能够用于掩蔽与来自3GPP架构的其他组件以及来自通信方的个体UE的分组数据网络(PDN)会话/连接相关联的数据平面网关功能的移动性。因此，实施例以S-GWu和P-GWu的形式提供数据平面功能的分布。本文具体阐述的过程涉及实现LISP转发的隧道路由器(TR)的操作，该LISP转发使得能够屏蔽UE和通信方位置并促进利用分布式S-GWu和/或P-GWu的移动性。

图2是具有分布式S-GW和P-GW的3GPP网络架构的一个实施例的图。在该示例性示出的实施例中，S-GWu 125和P-GWu 127与eNodeB 103共址，以使得由归属网络117服务的UE101可以经由在eNodeB 103处或附近的S-GWu 125和P-GWu 127功能而连接到网络。这由使用LISP在UE 101和通信方113之间转发数据业务的TR 151、153来促进。在UE 101可能移动以连接到另一个eNodeB 121的情下仍旧如此。UE 101可以从源eNodeB 103移动到目标eNodeB 121而不中断与通信方113的通信会话。可以在源eNodeB 103处的GW实例与目标eNodeB 121处的GW实例之间转移或同步S-GWu和/或P-GWu的状态。可以使用用于协调从源eNodeB 103到目标eNodeB121的状态和相关配置数据的转移的任何方法或过程。

在该示例中，S-GW和P-GW的功能是分布式的。然而，本领域技术人员将理解，该配置是作为示例而非限制提供的。结合LISP的使用的S-GW和P-GW的功能的分布可以用于其他配置中，在其他配置中功能的不同排列是分布式的。关注的关键场景是P-GW和S-GW用户平面组件是分布式的(归属网络场景)，S-GW用户平面是分布式的，并且P-GW是远程的(典型的受访网络场景)。在下文中参考图3-5描述了示出一些变型的进一步示例。

返回到图2的讨论，S-GW和P-GW的控制平面功能(分别称为S-GWc 131和P-GWc135)保留在EPC 115中。类似地，MME 109保留在EPC 115中并继续执行相同的功能。EPC 115已经增加了LISP映射服务器(MS)141和LISP映射解析器(MR)145。LISP MS 141管理通过与TR 151、153的通信来确定的EID和RLOC映射的数据库。LISP MS 141从TR 151、153接收关于存储在数据库中并与相应的TR 151、153相关联的连接设备的EID信息。类似地，LISP MR145处理来自用作入口TR时的TR 151、153的映射请求，以及使用数据库找到适当的出口TR以到达目的地EID。因此，这些组件与TR 151、153的使用一起实现S-GWu 125和P-GWu 127的分布式移动性。

分布式S-GWu和/或P-GWu可以在每个eNodeB处实例化，其中，每个连接的UE 101具有逻辑上分离的实例。因此，状态和类似配置是UE 101特定的并且可以被转移或与其他eNodeB处的其他实例共享以促进切换操作。所有S-GWu和/或P-GWu实例由S-GWc和P-GWc实例控制。每个这样的控制实例可以控制一个或多个对应的数据平面实例。这使得控制器能够在数据平面实例之间进行协调，同时保留单个单体(monolithic)网关的外观和接口。

图3是当UE连接到归属网络时具有数据业务流的3GPP网络架构的一个实施例的图。通用分组无线业务(GPRS)隧道协议(GTP)用于将数据和控制信息从eNodeB传送到EPC。GTP-C用于管理MME、S-GW和P-GW之间的隧道和控制平面业务，而GTP-U通常用于将数据/用户平面业务从eNodeB传送到S-GW并最终传送到P-GW。在所示实施例中，eNodeB、S-GWu和P-GWu已经折叠成单个节点，因此没有实际的GTP-U组件。

示出了由归属网络117服务的UE 101。UE 101连接到源eNodeB 103，源eNodeB 103可以具有共址的S-GWu 125和P-GWu 127以及TR 151。GTP-C(实线)用于在源eNodeB以及S-GWc和其他EPC组件(未示出)之间以及在S-GWc和P-GWc之间传送控制平面信息。LISP路由(虚线)用于跨越EPC从入口TR 151向出口TR 153发送数据平面业务，以实现UE 101与通信方113之间的通信。在从源eNodeB 103到目标eNodeB 121的切换的情况下，GTP-C可以用于协调从源eNodeB 103、S-GWu 125和P-GWu 127到目标eNodeB 121以及相关联的S-GWu和P-GWu的状态的转移或同步。

在该示例中，与P-GWu共址的TR确定服务于通信方的RLOC(其可以是出口TR)。可以通过联系LISP MR使用来自数据业务的目的地EID来确定RLOC。在UE 101到目标eNodeB 121的转移之后，P-GWu的本地实例将类似地使用目的地EID经由本地TR将业务转发到出口TR153而没有中断。

图4是当UE连接到受访网络119时具有数据业务流的3GPP网络架构的一个实施例的图。在该示例场景中，S-GWc 131将控制GTP消息传送到归属网络117中的P-GW 171。S-GWu和入口TR 151跨越受访网络119与出口TR 153通信以到达归属网络117和通信方113。归属网络P-GW 171可以实现为单体实体或者可以以受访网络的方式分布。入口TR 151经由LISP映射系统解析远程P-GW 171的EID，以便确定出口TR 153的RLOC。在该场景中，在用于特定PDN会话的附加eNodeB 103处不需要和/或不使用本地P-GWu。

图5是当UE 101连接到受访网络时具有数据业务流的3GPP网络架构的另一实施例的图。在该实施例中，LISP不用于受访网络场景，以使得不会引起GTP和LISP隧道传送的开销。因此，如图所示，在UE 101和通信方113之间使用GTP-U，并且受访网络的S-GWc 131经由GTP-C与归属网络173的P-GW 171通信。在这种情况下，TR 151和143不对该业务进行LISP封装。可以在某些网络设备不支持LISP或再类似场景的情况下使用该实施例。

将参考其他附图的示例性实施例来描述流程图中的操作。然而，应该理解，流程图的操作可以由除参考其他附图所讨论的那些实施例以外的本发明的实施例执行，并且参考这些其他附图讨论的本发明的实施例可以执行不同于参考流程图讨论的那些操作。

图6A是业务流的一个实施例的图，其中，隧道路由器(TR)是出站业务的出口。由S-GWu检查GTP-U业务的目的地，以确定目的地的EID/RLOC，并将其传递到入口TR以转发到相关联的出口TR。类似地，可以通过使用用于目的地地址的关联EID/RLOC通过P-GWu经由入口TR和出口TR来转发本机业务(例如IP业务)。GTP业务被路由到其中目的地不在归属网络中的远程P-GW，而本机业务被路由到归属网络中的通信方。

图6B是TR的促进UE和通信方之间的通信的过程的一个实施例的流程图。该过程由在耦合到UE的eNodeB处的入口/本地TR实现。存在两种情况影响来自UE的业务的处理。在第一种情况下，S-GW是分布式的并拆分成S-GWu和S-GWc，而P-GW不被拆分。在第二种情况下，S-GW和P-GW都被拆分并且都是分布式的。

TR的过程响应于源自UE或类似源的业务的接收而开始(框601)。业务可能已经经过S-GWu和/或P-GWu。TR检查分组报头，其可以是封装GTP报头或本机报头(例如IP报头)，并且从中确定分组的目的地EID(框603)。TR通过查询LISP MR或类似服务以确定用于目的地的出口TR来确定RLOC(框605)。

然后将所接收的分组封装在LISP分组中，其中，LISP报头被添加到所接收的分组，并且所封装的分组在寻址到目的地RLOC的IP分组中被转发(框607)。然后所封装的分组可以在实现LISP的核心网络或类似LISP网络上朝向目的地转发(框609)。目的地经由出口TR到达，并且可以是其中目的地在所附接网络之外的通信方或P-GW。

在备选实施例中，相同的两个场景影响入口TR对所接收的数据业务的转发。在第一种情况下，S-GW是分布式的，但是P-GW不是分布式的。在第二种情况下，S-GW和P-GW是分布式的。在第一种情况下，S-GWu绕过入口TR将GTP封装的业务发送到远程P-GW。在第二种情况下，入口TR从分布式S-GW/P-GW接收本机IP业务，并将业务的目的地IP地址解析到RLOC，以用于通过用LISP报头封装分组并转发具有寻址到目的地RLOC的IP分组的分组来经由LISP进行转发。

图7A是其中TR是入站业务的入口的业务流的一个实施例的图。在这种情况下，入口TR正在从通信方或类似的源向UE发送业务。入口TR所接收的业务可以被识别为数据业务或控制业务。非GTP业务具有外部报头，其目标地址中的目标EID被映射到RLOC。该业务由入口TR封装以经由LISP转发。GTP-C业务按原样传输，遵循正常的互联网服务提供商(ISP)过滤策略而不使用任何LISP。在TR处接收的GTP-U业务具有位于内部报头中的EID，其被解析以确定正确的RLOC。

图7B是用于促进UE与通信方之间的通信的入口TR的过程的一个实施例的流程图。当接收到源自通信方或类似源的业务时，发起该过程(框701)。检查所接收的业务以确定它是否是GTP封装的业务(框703)。

如果所接收的业务不是GTP封装的，则它是本机(例如IP)业务。在这种情况下，分组报头中的目的地地址是用于进一步处理的EID(框721)。解析目的地EID以确定出口TR的RLOC(框723)。入口TR可以对业务进行LISP封装(框725)。然后，业务经由LISP转发到出口TR(框729)，然后出口TR将业务传递到P-GWu和/或S-GWu以转发到UE。

如果所接收的业务是GTP封装的，则确定它是GTP-C还是GTP-U封装的(框705)。如果业务是GTP-C封装的，则业务将基于GTP-C地址被转发到GTP控制组件。这是外部IP地址，并且可以根据服务提供商的转发和过滤策略转发分组而不使用任何LISP(框713)。

如果业务是GTP-U封装的，则该过程从嵌套报头(即封装在GTP-U分组的有效载荷中的分组的报头)中提取目的地地址(框707)。目的地的相关EID然后被确定并用于解析RLOC(框709)。然后，EID/RLOC被用于对业务进行LISP封装(框711)，然后将业务转发到出口TR(框727)。

图8是示出网络的组件之间的通信路由和类型的一个实施例的图。该图示出了在eNodeB处与分布式S-GWu和P-GWu共址的TR可以看到可能寻址到三个实体中的任何一个的入站业务。非GTP业务被寻址到UE的EID，其被传递到P-GWu组件。寻址到S-GWc EID的GTP-U封装业务被传递到S-GWu组件。寻址到eNodeB的EID的GTP控制业务被传递到eNodeB。这三个实体可以与P-GW、S-GWc、P-GWc、MME、通信方或类似实体中的任何一个进行通信。eNodeB和MME之间的通信可以经由IP或类似协议进行。S-GWu可以分别使用具有LISP封装的GTP-C或GTP-U来与S-GWc或通信方通信。P-GWu可以使用IP与P-GWc或通信方通信，或者在其他实施例中经由具有LISP封装的GTP-C或GTP-U进行通信。

已经利用对应于单个S-GW服务区域的LISP域的示例描述了实施例。然而，为了扩展S-GWc实现，LISP域可以绑定到多于一个S-GW服务区域。在暴露于归属网络P-GW的LISP域内的S-GW之间不会有切换，因为LISP中的基础机制使得这不必要。在其他实施例中，跟踪区域可以被S-GWc和/或UE所关联的移动到移动融合(MMC)实体实例化为LISP域的子集。在其他实施例中，附加的EPC组件可以是分布式的并与eNodeB处的S-GWu和P-GWu共址。只要UE的EID映射到eNodeB的正确RLOC，分布式架构中的关联GW就可以经由相同的RLOC到达，因此eNodeB与任何分布式GW之间存在1：1的对应关系。分布式GW基于每个UE被实例化。

图9A示出了根据本发明的一些实施例的示例性网络内的网络设备(ND)之间的连接性，以及ND的三个示例性实现。图9A示出了ND 900A-H，以及它们借助900A-900B、900B-900C、900C-900D、900D-900E、900E-900F、900F-900G和900A-900G之间以及900H与900A、900C、900D和900G中的每一个之间的线路的连接性。这些ND是物理设备，这些ND之间的连接可以是无线的或有线的(通常称为链路)。从ND 900A、900E和900F延伸的附加线示出了这些ND充当网络的入口和出口点(因此，这些ND有时被称为边缘ND；而其他ND可以被称为核心ND)。

图9A中的两个示例性ND实现是：1)使用定制的专用集成电路(ASIC)和专用操作系统(OS)的专用网络设备902；2)使用普通现成(COTS)处理器和标准OS的通用网络设备904。

专用网络设备902包括网络硬件910，网络硬件910包括计算资源912(其通常包括一组一个或多个处理器)、转发资源914(其通常包括一个或多个ASIC和/或网络处理器)、以及物理网络接口(NI)916(有时称为物理端口)，以及其中存储有网络软件920的非暂时性机器可读存储介质918。物理NI 916是ND中的硬件，通过该硬件进行网络连接(例如无线地通过无线网络接口控制器(WNIC)或通过将电缆插入连接到网络接口控制器(NIC)的物理端口)，例如由ND 900A-H之间的连接性所示的那些连接。在操作期间，网络软件920可以由网络硬件910执行以实例化一组一个或多个网络软件实例922。网络软件实例922中的每一个以及执行该网络软件实例的那部分网络硬件910(无论是专用于该网络软件实例的硬件和/或由该网络软件实例与其他网络软件实例922临时共享的硬件的时间片)形成单独的虚拟网络元件930A-R。每个虚拟网络元件(VNE)930A-R包括控制通信和配置模块932A-R(有时称为本地控制模块或控制通信模块)和转发表934A-R，以使得给定虚拟网络元件(例如930A)包括控制通信和配置模块(例如932A)、一组一个或多个转发表(例如934A)、以及执行虚拟网络元件(例如930A)的那部分网络硬件910。

专用网络设备902通常在物理上和/或逻辑上被认为包括：1)ND控制平面924(有时称为控制平面)，其包括执行控制通信和配置模块932A-R的计算资源912；以及2)ND转发平面926(有时称为转发平面、数据平面或媒体平面)，其包括利用转发表934A-R和物理NI 916的转发资源914。作为示例，在ND是路由器(或正在实现路由功能)的情况下，ND控制平面924(执行控制通信和配置模块932A-R的计算资源912)通常负责参与控制数据(例如分组)如何被路由(例如数据的下一跳和该数据的输出物理NI)并将该路由信息存储在转发表934A-R中，以及ND转发平面926负责在物理NI 916上接收该数据并基于转发表934A-R将该数据转发出适当的物理NI 916。

图9B示出了根据本发明的一些实施例的实现专用网络设备902的示例性方式。图9B示出了包括卡938(通常是可热插拔的)的专用网络设备。虽然在一些实施例中，卡938是两种类型(一个或多个用作ND转发平面926(有时称为线卡)，并且一个或多个用于实现ND控制平面924(有时称为控制卡))，备选实施例可以将功能合并到单个卡上和/或包括附加卡类型(例如一种附加类型的卡被称为服务卡、资源卡或多应用卡)。服务卡可以提供专门的处理(例如第4层到第7层服务(例如防火墙、互联网协议安全(IPsec)、安全套接字层(SSL)/传输层安全(TLS)、入侵检测系统(IDS)、对等(P2P)、IP语音(VoIP)会话边界控制器、移动无线网关(网关通用分组无线业务(GPRS)支持节点(GGSN)、演进分组核心(EPC)网关))。作为示例，服务卡可用于终止IPsec隧道，并执行伴随的认证和加密算法。这些卡通过图示为背板936的一个或多个互连机构耦合在一起(例如耦合线卡的第一全网状和耦合所有卡的第二全网状)。

返回图9A，通用网络设备904包括硬件940，硬件940包括一组一个或多个处理器942(通常是COTS处理器)、网络接口控制器944(NIC；也称为网络接口卡)(其包括物理NI946)、以及其中存储有软件950的非暂时性机器可读存储介质948。在操作期间，处理器942执行软件950以实例化一组或多组的一个或多个应用964A-R。虽然一个实施例不实现虚拟化，但是备选实施例可以使用不同形式的虚拟化。例如，在一个这样的备选实施例中，虚拟化层954表示允许创建称为软件容器的多个实例962A-R的操作系统的内核(或在基本操作系统上执行的shim)，每个实例可用于执行一个(或多个)应用964A-R；其中，多个软件容器(也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或jail)是用户空间(通常是虚拟内存空间)，它们彼此分离并与运行操作系统的内核空间分开；除非显式允许，否则在给定用户空间中运行的一组应用不能访问其他进程的内存。在另一个这样的备选实施例中，虚拟化层954表示系统管理程序(有时称为虚拟机监视器(VMM))或在主机操作系统之上执行的系统管理程序，并且一组应用964A-R中的每一个在称为在系统管理程序之上运行的虚拟机(在某些情况下其可能被认为是一种紧密隔离形式的软件容器)的实例962A-R中的客户操作系统之上运行-客户操作系统和应用可能不知道它们在虚拟机上运行而不是在“裸机”主机电子设备上运行，或者通过半虚拟化，操作系统和/或应用可能意识到虚拟化的存在以用于优化目的。在其他备选实施例中，这些应用中的一个、一些或所有应用被实现为单核，其可以通过仅与应用直接编译有限的提供应用所需的特定OS服务的一组库(例如来自库操作系统(LibOS)，包括OS服务的驱动器/库)来生成。由于单核可以实现为直接在硬件940上运行、直接在系统管理程序上运行(在这种情况下，单核有时被描述为在LibOS虚拟机中运行)、或者在软件容器中运行，可以完全实现具有直接在由虚拟化层954表示的系统管理程序上运行的单核、在由实例962A-R表示的软件容器内运行的单核、或者作为单核和上述技术的组合(例如均直接在系统管理程序上运行的单核和虚拟机、在不同的软件容器中运行的单核和应用组)的实施例。

一组或多组一个或多个应用964A-R的实例化以及虚拟化(如果实现的话)被统称为软件实例952。每组应用964A-R、对应的虚拟化构造(例如实例962A-R)(如果实现的话)以及执行它们的那部分硬件940(无论是专用于该执行的硬件和/或临时共享的硬件的时间片)形成单独的虚拟网络元件960A-R。应用964A-R可以包括分发管理器965A-R，其可以包含如本文所述的分布式数据平面服务网关(S-GWu)、分布式数据平面分组网关(P-GWu)、隧道路由器的组件和类似组件和过程，特别是参考图6B和7B描述的过程。

虚拟网络元件960A-R执行与虚拟网络元件930A-R类似的功能，例如类似于控制通信和配置模块932A和转发表934A(硬件940的这种虚拟化有时被称为网络功能虚拟化(NFV)。因此，NFV可用于将许多网络设备类型合并到可以位于数据中心、ND以及客户端设备(CPE)中的行业标准高容量服务器硬件、物理交换机和物理存储上。虽然示出了本发明的实施例，其中，每个实例962A-R对应于一个VNE 960A-R，但是备选实施例可以以更精细的级别粒度实现该对应关系(例如线卡虚拟机虚拟化线卡，控制卡虚拟机虚拟化控制卡等)；应当理解，本文中参考实例962A-R与VNE的对应关系描述的技术也适用于使用这种更精细级别的粒度和/或单核的实施例。

在特定实施例中，虚拟化层954包括虚拟交换机，其提供与物理以太网交换机类似的转发服务。具体地，该虚拟交换机在实例962A-R和NIC 944之间以及可选地在实例962A-R之间转发业务；此外，该虚拟交换机可以实施按照策略不允许彼此通信的VNE 960A-R之间的网络隔离(例如借助虚拟局域网(VLAN))。

图9A中的第三示例性ND实现是混合网络设备906，其包括单个ND中的定制ASIC/专用OS和COTS处理器/标准OS或ND内的单个卡。在这种混合网络设备的特定实施例中，平台VM(即，实现专用网络设备902的功能的VM)可以为混合网络设备906中存在的网络硬件提供半虚拟化。

无论ND的上述示例性实现如何，当考虑由ND实现的多个VNE中的单个VNE时(例如VNE中的仅一个VNE是给定虚拟网络的一部分)或者在仅有单个VNE当前由ND实现的情况下，缩短的术语网元(NE)有时用于指代该VNE。同样在所有上述示例性实现中，VNE(例如VNE930A-R、VNE 960A-R和混合网络设备906中的那些VNE)中的每个VNE接收物理NI(例如916、946)上的数据，并将该数据转发出适当的物理NI(例如916、946)。例如，实现IP路由器功能的VNE基于IP分组中的一些IP报头信息来转发IP分组；其中，IP报头信息包括源IP地址、目的地IP地址、源端口、目的地端口(其中“源端口”和“目的地端口”在本文指代协议端口，而不是ND的物理端口)、传输协议(例如用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)和差分服务代码点(DSCP)值)。

图9C示出了根据本发明的一些实施例的其中可以耦合VNE的各种示例性方式。图9C示出了在ND 900A中实现的VNE 970A.1-970A.P(和可选的VNE 970A.Q-970A.R)和在ND900H中实现的VNE 970H.1。在图9C中，VNE 970A.1-P在它们可以从ND 900A外部接收分组并在ND 900A之外转发分组的意义上彼此分离；VNE 970A.1与VNE 970H.1耦合，并且因此它们在它们各自的ND之间传送分组；VNE 970A.2-970A.3可以可选地在它们自身之间转发分组而不将它们转发到ND 900A之外；VNE 970A.P可以可选地是包括VNE 970A.R之前的VNE970A.Q的VNE链中的第一个VNE(这有时被称为动态服务链，其中，VNE系列中的每个VNE提供不同的服务，例如，一个或多个第4-7层网络服务)。虽然图9C示出了VNE之间的各种示例性关系，但是备选实施例可以支持其他关系(例如更多/更少的VNE、更多/更少的动态服务链、具有一些共同VNE和一些不同VNE的多个不同的动态服务链)。

例如，图9A的ND可以形成互联网或专用网络的一部分；以及其他电子设备(未示出；诸如终端用户设备，包括工作站、笔记本电脑、上网本、平板电脑、掌上电脑、移动电话、智能电话、平板手机、多媒体电话、互联网协议语音(VOIP)电话、终端、便携式媒体播放器、GPS单元、可穿戴设备、游戏系统、机顶盒、支持互联网的家用电器)可以耦合到网络(直接地或通过诸如接入网络的其他网络)以通过网络(例如互联网或重叠(例如通过隧道化)在互联网上的虚拟专用网络(VPN))彼此通信(直接地或通过服务器)和/或访问内容和/或服务。这样的内容和/或服务通常由属于服务/内容提供商的一个或多个服务器(未示出)或参与对等(P2P)服务的一个或多个终端用户设备(未示出)提供，以及可以包括例如公共网页(例如免费内容、商店前端、搜索服务)、私有网页(例如提供电子邮件服务的用户/密码访问的网页)和/或VPN上的公司网络。例如，终端用户设备可以耦合(例如通过耦合到接入网络(有线或无线)的客户端设备)到边缘ND，边缘ND耦合(例如通过一个或多个核心ND)到耦合到充当服务器的电子设备的其他边缘ND。然而，通过计算和存储虚拟化，作为图9A中的ND工作的一个或多个电子设备也可以托管一个或多个这样的服务器(例如在通用网络设备904的情况下，一个或多个软件实例962A-R可以作为服务器运行；对于混合网络设备906也是如此；在专用网络设备902的情况下，一个或多个这样的服务器也可以在由计算机资源912执行的虚拟化层上运行)；在这种情况下，服务器被称为与该ND的VNE共址。

虚拟网络是提供网络服务(例如L2和/或L3服务)的物理网络(例如图9A中的网络)的逻辑抽象。虚拟网络可以实现为覆盖网络(有时称为网络虚拟化覆盖)，覆盖网络通过底层网络(例如L3网络，诸如网际协议(IP)网络)来提供网络服务(例如第2层(L2，数据链路层)和/或第3层(L3，网络层)服务)，该底层网络使用隧道(例如通用路由封装(GRE)、第2层隧道协议(L2TP)、IPSec)来创建覆盖网络。

网络虚拟化边缘(NVE)位于底层网络的边缘，并参与实现网络虚拟化；NVE的面向网络的一侧使用底层网络来向/从其他NVE隧道传送帧；NVE的朝外一侧向网络外部的系统发送数据和从网络外部的系统接收数据。虚拟网络实例(VNI)是NVE上的虚拟网络的特定实例(例如ND上的NE/VNE、其中NE/VNE通过仿真被分成多个VNE的ND上的NE/VNE的一部分)；可以在NVE上实例化一个或多个VNI(例如作为ND上的不同VNE)。虚拟接入点(VAP)是NVE上用于将外部系统连接到虚拟网络的逻辑连接点；VAP可以是通过逻辑接口标识符(例如VLANID)识别的物理或虚拟端口。

网络服务的示例包括：1)以太网LAN仿真服务(类似于互联网工程任务组(IETF)多协议标签交换(MPLS)或以太网VPN(EVPN)服务的基于以太网的多点服务)，其中，外部系统通过底层网络上的LAN环境跨网络互连(例如NVE为不同的这种虚拟网络提供单独的L2 VNI(虚拟交换实例)以及跨底层网络的L3(例如IP/MPLS)隧道封装)；以及2)虚拟化IP转发服务(类似于IETF IP VPN(例如边界网关协议(BGP)/MPLS IPVPN)，从服务定义的角度来看)，其中，外部系统通过底层网络上的L3环境跨网络互连(例如NVE为不同的这种虚拟网络提供单独的L3 VNI(转发和路由实例)以及跨底层网络的L3(例如IP/MPLS)隧道封装))。网络服务还可以包括服务质量能力(例如业务分类标记、业务调节和调度)、安全能力(例如用于保护客户端免受网络发起的攻击的过滤器，用于避免格式错误的路由通告的过滤器)以及管理能力(例如全面检测和处理)。

图9D示出了根据本发明的一些实施例在图9A的每个ND上具有单个网络元件的网络，并且在该直接方法中将传统的分布式方法(通常由传统路由器使用)与用于维护可达性和转发信息的集中式方法(也称为网络控制)进行对比。具体地，图9D示出了具有与图9A的ND 900A-H相同的连接性的网络元件(NE)970A-H。

图9D示出了分布式方法972分布用于生成跨越NE 970A-H的可达性和转发信息的责任；换言之，邻居发现和拓扑发现的过程是分布式的。

例如，在使用专用网络设备902的情况下，ND控制平面924的控制通信和配置模块932A-R通常包括可达性和转发信息模块，以实现与其他NE通信以交换路由并且然后根据一个或多个路由度量选择这些路由的一个或多个路由协议(例如外部网关协议，例如边界网关协议(BGP)、内部网关协议(IGP)(例如开放最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS)、路由信息协议(RIP)、标签分发协议(LDP)、资源预留协议(RSVP)(包括RSVP-流量工程(TE)：用于LSP隧道的RSVP扩展和通用多协议标签交换(GMPLS)信令RSVP-TE))。因此，NE 970A-H(例如执行控制通信和配置模块932A-R的计算资源912)通过分布式地确定网络内的可达性并计算它们各自的转发信息，执行它们的参与控制如何路由数据(例如分组)(例如数据的下一跳和该数据的出站物理NI)的责任。路由和邻接性(adjacency)存储在ND控制平面924上的一个或多个路由结构(例如路由信息库(RIB)、标签信息库(LIB)、一个或多个邻接结构)中。ND控制平面924用基于路由结构的信息(例如邻接性和路由信息)对ND转发平面926进行编程。例如，ND控制平面924将邻接性和路由信息编程到ND转发平面926上的一个或多个转发表934A-R(例如转发信息库(FIB)、标签转发信息库(LFIB)和一个或多个邻接结构)中。对于第2层转发，ND可以存储被用于基于数据中的第2层信息转发该数据的一个或多个桥接表。虽然上述示例使用专用网络设备902，但是可以在通用网络设备904和混合网络设备906上实现相同的分布式方法972。

图9D示出了解耦系统的集中式方法974(也称为软件定义网络(SDN))，该系统做出关于从将业务转发到所选目的地的底层系统发送业务的位置的决定。图示的集中式方法974负责在集中控制平面976(有时称为SDN控制模块、控制器、网络控制器、OpenFlow控制器、SDN控制器、控制平面节点、网络虚拟化管理机构、或管理控制实体)中生成可达性和转发信息，并且因此邻居发现和拓扑发现的过程是集中式的。集中控制平面976与包括NE970A-H(有时称为交换机、转发元件、数据平面元素或节点)的数据平面980(有时称为基础设施层、网络转发平面或转发平面(其不应与ND转发平面混淆))具有南边界接口(southbound interface)982。集中控制平面976包括网络控制器978，其包括确定网络内的可达性并且通过南边界接口982(可以使用OpenFlow协议)将转发信息分发到数据平面980的NE970A-H的集中可达性和转发信息模块979。因此，网络智能集中于在通常与ND分离的电子设备上执行的集中控制平面976中。

例如，在数据平面980中使用专用网络设备902的情况下，ND控制平面924的每个控制通信和配置模块932A-R通常包括提供南边界接口982的VNE侧的控制代理。在这种情况下，ND控制平面924(执行控制通信和配置模块932A-R的计算资源912)通过与集中控制平面976通信以从集中可达性和转发信息模块979接收转发信息(以及在某些情况下，可达性信息)的控制代理来执行其参与控制如何路由(例如数据的下一跳和该数据的出站物理NI)数据(例如分组)的责任(应当理解，在本发明的一些实施例中，控制通信和配置模块932A-R，除了与集中控制平面976通信之外，也可以在确定可达性和/或计算转发信息方面起一些作用-尽管不如分布式方法的情况那样；此类实施例通常被认为属于集中式方法974，但也可以被认为是混合方法)。控制通信和配置模块932A-R可以实现分发管理器933A-R，分发管理器933A-R可以包含分布式数据平面服务网关(S-GWu)、分布式数据平面分组网关(P-GWu)、隧道路由器的组件以及本文所述的类似组件和方法，特别是参考图6B和7B描述的方法。

虽然上述示例使用专用网络设备902，但是相同的集中式方法974可以利用通用网络设备904(例如VNE 960A-R中的每一个通过与集中控制平面976通信以从集中可达性和转发信息模块979接收转发信息(以及在某些情况下，可达性信息)来执行其控制如何路由(例如数据的下一跳和该数据的出站物理NI)数据(分组)的责任；应当理解，在本发明的一些实施例中，除了与集中控制平面976通信之外，VNE 960A-R还可以在确定可达性和/或计算转发信息中起一些作用，尽管比分布式方法的情况要少得多)和混合网络设备906实现。事实上，SDN技术的使用能够增强通常用于通用网络设备904或混合网络设备906实现中的NFV技术，因为NFV能够通过提供可在其上运行SDN软件的基础设施来支持SDN，并且NFV和SDN都旨在利用商用服务器硬件和物理开关。

图9D还示出了集中控制平面976具有到应用层986的北边界接口984，应用988驻留在应用层986中。集中控制平面976具有形成用于应用988的虚拟网络992(有时被称为逻辑转发平面、网络服务或覆盖网络(数据平面980的NE 970A-H是底层网络))的能力。因此，集中控制平面976维护所有ND和配置的NE/VNE的全局视图，并且它将虚拟网络有效地映射到底层ND(包括当物理网络通过硬件(ND、链路或ND组件)故障、添加或删除而更改时，维护这些映射)。控制通信和配置模块979或应用988可以实现分发管理器981，其可以包含分布式数据平面服务网关(S-GWu)、分布式数据平面分组网关(P-GWu)、隧道路由器的组件和如本文所述的类似组件和过程，特别是参考图6B和7B描述的过程。

虽然图9D示出了与集中式方法974分离的分布式方法972，但是网络控制的工作可以不同地分布，或者在本发明的特定实施例中组合两者。例如：1)实施例通常可以使用集中式方法(SDN)974，但是具有委托给NE的特定功能(例如分布式方法可以用于实现故障监视、性能监视、保护切换和/或初始邻居和/或拓扑发现中的一个或多个)；或者2)本发明的实施例可以经由集中控制平面和分布式协议两者执行邻居发现和拓扑发现，并且将结果进行比较以提出不一致之处。此类实施例通常被认为属于集中式方法974，但也可以被认为是混合方法。

尽管图9D示出了ND 900A-H中的每一个实现单个NE 970A-H的简单情况，但是应当理解，参考图9D描述的网络控制方法也适用于其中一个或多个ND 900A-H实现多个VNE(例如VNE 930A-R、VNE 960A-R、混合网络设备906中的那些VNE)的网络。备选地或另外地，网络控制器978还可以仿真单个ND中的多个VNE的实现。具体地，代替(或除了)在单个ND中实现多个VNE，网络控制器978可以将单个ND中的VNE/NE的实现呈现为虚拟网络992中的多个VNE(全部在同一个虚拟网络992中、每个在不同的虚拟网络992中、或者某种组合)。例如，网络控制器978可以使ND在底层网络中实现单个VNE(NE)，然后在逻辑上划分集中控制平面976内的该NE的资源，以在虚拟网络992中呈现不同的VNE(其中，覆盖网络中的这些不同VNE共享底层网络中ND上的单个VNE/NE实现的资源)。

另一方面，图9E和9F分别示出了网络控制器978可以作为虚拟网络992中的不同虚拟网络的一部分呈现的NE和VNE的示例性抽象。图9E示出了根据本发明的一些实施例的每个ND 900A-H实现单个NE 970A-H(参见图9D)但是集中控制平面976已经将不同ND(NE970A-C和G-H)中的多个NE抽象为(表示为)图9D的虚拟网络992之一中的单个NE 970I的简单情况。图9E示出了在该虚拟网络中，NE 970I耦合到NE 970D和970F，NE 970D和970F均耦合到NE 970E。

图9F示出了根据本发明的一些实施例的其中多个VNE(VNE 970A.1和VNE 970H.1)在不同ND(ND 900A和ND 900H)上实现并彼此耦合并且其中集中控制平面976已经对这多个VNE进行抽象以使得它们在图9D的虚拟网络992之一中表现为单个VNE 970T的情况。因此，NE或VNE的抽象可以跨越多个ND。

虽然本发明的一些实施例将集中控制平面976实现为单个实体(例如在单个电子设备上运行的单个软件实例)，但是备选实施例可以跨多个实体分散功能以实现冗余和/或可扩展性(例如在不同电子设备上运行的多个软件实例)。

类似于网络设备实现，运行集中控制平面976的电子设备以及因此包括集中可达性和转发信息模块979的网络控制器978可以以各种方式实现(例如专用设备、通用(例如COTS)设备或混合设备)。这些电子设备类似地包括计算资源、一组或一个或多个物理NIC、以及其上存储有集中控制平面软件的非暂时性机器可读存储介质。例如，图10示出了包括硬件1040和其中存储有集中控制平面(CCP)软件1050的非暂时性机器可读存储介质1048的通用控制平面设备1004，硬件1040包括一组一个或多个处理器1042(通常是COTS处理器)和网络接口控制器1044(NIC；也称为网络接口卡(其包括物理NI 1046)。

在使用计算虚拟化的实施例中，处理器1042通常执行软件以实例化虚拟化层1054(例如在一个实施例中，虚拟化层1054表示操作系统的内核(或在基础操作系统上执行的shim)，其允许创建称为软件容器的多个实例1062A-R(表示单独的用户空间，也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或jail)，每个实例可用于执行一组一个或多个应用；在另一实施例中，虚拟化层1054表示系统管理程序(有时称为虚拟机监视器(VMM))或在主机操作系统之上执行的系统管理程序，并且应用在实例1062A-R内的客户机操作系统之上运行，实例1062A-R称为由系统管理程序运行的虚拟机(其在某些情况下可能被认为是一种紧密隔离形式的软件容器)；在另一实施例中，应用被实现为单核，单核可以通过直接与应用一起编译提供该应用所需的特定OS服务的有限的一组库(例如来自包括OS服务的驱动器/库的库操作系统(LibOS))来生成，以及单核可以直接在硬件1040上运行、直接在由虚拟化层1054表示的系统管理程序上运行(在这种情况下，单核有时被描述为在LibOS虚拟机中运行)、或者在由实例1062A-R之一表示的软件容器中运行。同样，在使用计算虚拟化的实施例中，在操作期间，(例如在实例1062A内)在虚拟化层1054上执行CCP软件1050的实例(图示为CCP实例1076A)。在不使用计算虚拟化的实施例中，CCP实例1076A在“裸机”通用控制平面设备1004上作为单核或在主机操作系统之上执行。CCP实例1076A的实例化以及虚拟化层1054和实例1062A-R(如果实现的话)统称为软件实例1052。

在一些实施例中，CCP实例1076A包括网络控制器实例1078。网络控制器实例1078包括集中可达性和转发信息模块实例1079(其是向操作系统提供网络控制器978的上下文并与各种NE通信的中间件层)以及中间件层上的CCP应用层1080(有时称为应用层)(提供诸如协议的各种网络操作所需的智能、网络态势感知和用户接口)。在更抽象的层面上，集中控制平面976内的该CCP应用层1080与虚拟网络视图(网络的逻辑视图)一起工作，并且中间件层提供从虚拟网络到物理视图的转换。CCP应用层1080可以实现分发管理器981，分发管理器981可以包含分布式数据平面服务网关(S-GWu)、分布式数据平面分组网关(P-GWu)、隧道路由器的组件以及本文描述的类似组件和过程，特别是参考图6B和7B描述的过程。

集中控制平面976基于每个流的CCP应用层1080计算和中间件层映射，将相关消息发送到数据平面980。流可以被定义为其报头与给定的比特模式匹配的一组分组；从这个意义上讲，传统的IP转发也是基于流的转发，其中，流由例如目的地IP地址定义；然而，在其他实现中，用于流定义的给定比特模式可以包括分组报头中的更多字段(例如10个或更多)。数据平面980的不同ND/NE/VNE可以接收不同的消息，从而接收不同的转发信息。数据平面980处理这些消息并在适当NE/VNE的转发表(有时称为流表)中编程适当的流信息和对应的动作，然后NE/VNE将入站分组映射到转发表中表示的流并且基于转发表中的匹配来转发分组。

诸如OpenFlow的标准定义了用于消息的协议，以及用于处理分组的模型。用于处理分组的模型包括报头解析、分组分类和做出转发决定。报头解析描述了如何基于一组公知的协议来解释分组。一些协议字段用于构建将在分组分类中使用的匹配结构(或键)(例如第一键字段可以是源媒体访问控制(MAC)地址，第二键字段可以是目的地MAC地址)。

分组分类涉及在存储器中执行查找以通过基于转发表条目的匹配结构或键确定转发表中哪个条目(也称为转发表条目或流条目)与分组最匹配来对分组进行分类。可能的是，转发表条目中表示的许多流可以与分组相对应/匹配；在这种情况下，系统通常被配置为根据所定义的方案(例如选择匹配的第一转发表条目)从多个转发表条目中确定一个转发表条目。转发表条目包括一组特定匹配条件(一组值或通配符、或分组的哪些部分应与特定值/多个值/通配符进行比较的指示，如匹配功能所定义的，以用于分组报头中的特定字段或用于某些其他分组内容)，以及数据平面在接收匹配分组时所采取的一组一个或多个动作。举例来说，动作可以是将报头推送到分组上，对于使用特定端口的分组，则泛洪分组，或者简单地丢弃分组。因此，具有特定传输控制协议(TCP)目的地端口的IPv4/IPv6分组的转发表条目可以包含指定应该丢弃这些分组的动作。

基于在分组分类期间识别的转发表条目，通过执行在分组上的匹配转发表条目中识别的一组动作，进行转发决定和执行动作。

然而，当未知分组(例如“丢失分组”或“OpenFlow用语中使用的”匹配未命中(match-miss)“)到达数据平面980时，分组(或分组报头和内容的子集)通常被转发到集中控制平面976。集中控制平面976则将转发表条目编程到数据平面980中以适应属于未知分组流的分组。一旦特定转发表条目已被集中控制平面976编程到数据平面980中，具有匹配凭证的下一个分组将匹配该转发表条目并采取与该匹配条目相关联的一组动作。

网络接口(NI)可以是物理的或虚拟的；在IP的上下文中，接口地址是分配给NI(无论是物理NI还是虚拟NI)的IP地址。虚拟NI可以与物理NI相关联，具有另一个虚拟接口，或者独立存在(例如环回接口、点对点协议接口)。NI(物理的或虚拟的)可以编号(具有IP地址的NI)或不编号(没有IP地址的NI)。环回接口(及其环回地址)是经常用于管理目的的NE/VNE(物理的或虚拟的)的特定类型的虚拟NI(和IP地址)；其中，这种IP地址称为节点环回地址。分配给ND的NI的IP地址称为该ND的IP地址；在更细粒度的级别，分配给NI(NI被分配给在ND上实现的NE/VNE)的IP地址可以被称为该NE/VNE的IP地址。

虽然已经根据多个实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内通过修改和变更来实施。因此，说明书被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种由蜂窝通信网络中的网络设备实施的方法，所述蜂窝通信网络具有在演进通用陆地无线电接入网络E-UTRAN节点BeNodeB处的分布式数据平面服务网关S-GWu，所述方法使得入口隧道路由器能够经由位置标识符分离协议LISP在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务，以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点，所述方法包括：

接收(701)源自第一设备的分组；

确定(703)所接收的分组是否是通用分组无线业务GPRS隧道协议GTP封装的；

取得(721)所接收的分组的外部报头的目的地地址的端点标识符EID，其中，所接收的分组被确定为不是GTP封装的；

确定(705)所接收的分组是否是GTP-用户平面GTP-U封装的，其中，所接收的分组被确定为是GTP封装的；

取得(707)所接收的分组的嵌套报头的目的地地址的所述EID，其中，所接收的分组被确定为是GTP-U封装的，其中，所述嵌套报头指示所述分组的报头封装在被确定为是GTP-U封装的所述分组的有效载荷中；

解析(709)所取得的EID的路由定位符RLOC；

使用所述RLOC用LISP封装(711)所述分组；以及

经由LISP将所述分组转发(727)到出口隧道路由器。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于外部分组报头中的GTP-控制GTP-C地址，将所述分组转发(713)到GTP控制组件，其中，所接收的分组被确定为不是GTP-U封装的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述出口隧道路由器RLOC与用户设备的EID相关联。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述出口隧道路由器RLOC与控制平面服务网关S-GWc的EID相关联。

5.一种在蜂窝通信网络中的网络设备，所述蜂窝通信网络具有在演进通用陆地无线电接入网络E-UTRAN节点BeNodeB处的分布式数据平面服务网关S-GWu，所述网络设备被配置为执行一种方法以使得入口隧道路由器能够经由位置标识符分离协议LISP在连接到所述蜂窝通信网络的设备之间转发业务以实现在所述蜂窝通信网络内的移动性而没有锚点，所述网络设备包括：

其中存储有分发管理器的非暂时性计算机可读介质(948)；以及

耦合到所述非暂时性计算机可读介质的处理器(942)，所述处理器执行所述分发管理器，所述分发管理器用于：接收源自第一设备的分组；确定所接收的分组是否是通用分组无线业务GPRS隧道协议GTP封装的，其中，所接收的分组被确定为不是GTP封装的；取得所接收的分组的外部报头的目的地地址的端点标识符EID；确定所接收的分组是否是GTP-用户平面GTP-U封装的，其中，所接收的分组被确定为是GTP封装的；取得所接收的分组的嵌套报头的目的地地址的所述EID，其中，所接收的分组被确定为是GTP-U封装的，其中，所述嵌套报头指示所述分组的报头封装在被确定为是GTP-U封装的所述分组的有效载荷中；解析所取得的EID的路由定位符RLOC；使用所述RLOC用LISP封装所述分组；以及经由LISP将所述分组转发到出口隧道路由器。

6.根据权利要求5所述的网络设备，其中，所述分发管理器用于：基于外部分组报头中的GTP-控制GTP-C地址，将所述分组转发到GTP控制组件，其中，所接收的分组被确定为不是GTP-U封装的。

7.根据权利要求5所述的网络设备，其中，所述出口隧道路由器RLOC与用户设备的EID相关联。

8.根据权利要求5所述的网络设备，其中，所述出口隧道路由器RLOC与控制平面服务网关S-GWc的EID相关联。

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