CN116232990A - 在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在支持基于IPv6的分段路由(Segment Routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(Multi‑Transport Network Context Identifier，MTNC‑ID)以实现第五代(fifth generation，5G)传输的方法。所述方法包括：在数据报文的SRv6头的标志字段中指示MTNC‑ID类型长度值(type‑length‑value，TLV)包括在所述SRv6头的TLV字段中；将用于所述MTNC‑ID的所述MTNC‑ID TLV插入到所述数据报文的所述SRv6头的所述TLV字段中；沿着对应于所述MTNC‑ID的转发路径，在所述支持SRv6的数据面上向下一节点发送所述SRv6头包括所述MTNC‑ID的所述数据报文。

Description

在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输
相关申请交叉引用
本专利申请涉及Young Lee等人于2019年7月31日提交的申请号待定[TBD]、发明名称为“通过SRv6头传输MTNC-ID以实现5G传输(Transporting MTNC-ID over SRv6-Header for 5G Transport)”的美国专利申请以及Young Lee等人于2019年7月31日提交的申请号待定[TBD]、发明名称为“跨多个域传输多传输网络上下文标识(MTNC-ID)(Transporting a Multi-Transport Network Context-Identifier(MTNC-ID)AcrossMultiple Domains)”的美国专利申请。
技术领域
本发明大体上涉及网络通信，具体涉及用于在支持基于IPv6的分段路由(segmentrouting over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(multi-transportnetwork context identifier，MTNC-ID)以实现第五代(fifth generation，5G)传输的各种系统和方法。
背景技术
流量工程(traffic engineering，TE)移动网络回传使用或多或少基于静态工程估计的配置(provisioning)。这些估计可能会发生改变，而且流量工程可以根据需求和其它性能标准定期配置。但是，这种流量工程过程可能需要很长时间(例如几周或几个月)，因此可能不适合具有动态变化上下文的网络，例如5G移动网络。希望在回传网络中提供动态流量工程路径，以满足不断变化的流量需求。
发明内容
第一方面涉及一种由下一代NodeB(Next Generation NodeB，gNB)执行的用于在支持基于IPv6的分段路由(segment routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(Multi-Transport Network Context Identifier，MTNC-ID)以实现5G传输的方法。所述方法包括：在数据报文的SRv6头的标志字段中指示MTNC-ID类型长度值(type-length-value，TLV)包括在所述SRv6头的TLV字段中；将用于所述MTNC-ID的所述MTNC-IDTLV插入到所述数据报文的所述SRv6头的所述TLV字段中；沿着对应于所述MTNC-ID的转发路径，在所述支持SRv6的数据面上向下一节点发送所述SRv6包括头所述MTNC-ID的所述数据报文。
第二方面涉及一种由出口自治系统边界路由器(autonomous system boundaryrouter，ASBR)执行的用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法。所述方法包括：接收包括SRv6头的数据报文，其中，所述SRv6头包括分段列表；处理所述分段列表；在处理所述分段列表中的最后一个分段之后，确定所述数据报文的所述SRv6头的TLV字段是否包括与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV；如果包括，从与所述分段列表相关联的所述MTNC-ID TLV中提取MTNC-ID；将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中；根据对应于所述MTNC-ID的转发路径，向下一域的ASBR发送所述MTNC-ID在所述数据报文的所述数据面报头中的所述数据报文。
可选地，根据任一上述方面，在第一种实现方式中，所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第二种实现方式中，所述MTNC-ID TLV为32比特，包括MTNC-ID类型字段、长度字段和2个八位字节(16比特)的MTNC-ID字段。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第三种实现方式中，所述一组资源配置要求包括服务质量(quality of service，QoS)要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第四种实现方式中，对于每个域和每个流量类别，所述MTNC-ID是由域协调器(domain orchestrator，DO)建立的。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第五种实现方式中，所述数据面报头是网络服务头(Network Service Header，NSH)，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID作为前缀添加到所述数据报文的所述NSH中。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第六种实现方式中，所述数据面报头是用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)头，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID封装在所述数据报文的所述UDP头中。
可选地，根据上述方面或任一上述方面的实现方式中的任一种，在第六种实现方式中，所述转发路径是由软件定义网络(software-defined network，SDN)控制器创建的，所述MTNC-ID是由所述SDN控制器绑定到所述转发路径的。
为了清楚起见，任一上述实现方式可以与上述其它任何一个或多个实现方式组合以创建在本发明范围内的新实施例。根据以下具体实施方式结合附图和权利要求书能更清楚地理解这些实施例和其它特征。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现在参考下文结合附图和详细说明进行的简要描述，其中，相似的附图标记表示相似的部件。
图1为本发明一个实施例提供的无线通信网络的示意图。
图2为本发明一个实施例提供的用于建立用户面连接的第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project，3GPP)控制面功能的示意图。
图3为本发明一个实施例提供的突出显示用于在移动网络之间转发流量的传输网络的通信系统的示意图。
图4为本发明一个实施例提供的突出显示传输分段的通信系统的示意图。
图5为本发明一个实施例提供的通信系统的示意图。
图6为本发明一个实施例提供的控制面功能之间的通信的示意图，突出显示了多传输网络上下文标识(multi-transport network context-identifier，MTNC-ID)在控制面中的建立。
图7为本发明一个实施例提供的突出显示跨多个传输网络配置的MTNC-ID的通信系统的示意图。
图8为本发明一个实施例提供的分段路由头(segment routing header，SRH)的示意图。
图9为本发明一个实施例提供的MTNC-ID类型长度值(type-length-value，TLV)的示意图。
图10为本发明一个实施例提供的显示当MTNC-ID在网络服务头(Network ServiceHeader，NSH)中时，正在支持基于IPv6的分段路由(Segment Routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输以实现5G传输的MTNC-ID的通信系统的示意图。
图11为本发明一个实施例提供的显示当MTNC-ID是用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)头的一部分时，正在支持SRv6的数据面上传输以实现5G传输的MTNC-ID的通信系统的示意图。
图12为本发明一个实施例提供的数据报文跨通信系统封装的示意图。
图13为本发明一个实施例提供的一种由下一代NodeB(Next Generation NodeB，gNB)执行的用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法的流程图。
图14为本发明一个实施例提供的一种由出口自治系统边界路由器(AutonomousSystem Boundary Router，ASBR)执行的用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法的流程图。
图15为本发明一个实施例提供的一种系统、装置或网元/网络节点的示意图。
图16为本发明一个实施例提供的一种用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的装置的示意图。
图17为本发明一个实施例提供的另一种用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的装置的示意图。
具体实施方式
首先应当理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实现方式，但所公开的系统和/或方法可以使用任意数量的技术来实施。本发明决不应限于下文所说明的说明性实现方式、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实现方式，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
用户请求的网络服务通常与服务质量(quality of service，QoS)要求等相关联，这些要求需要得到满足，使得用户可以按照合同接收服务水平。用于提供传输服务的传输网络也需要根据这些要求配置传输资源，以实现流量转发。
本发明提供了用于使SRv6数据面能够携带MTNC-ID(这是一类元数据)的各种实施例。MTNC-ID在每个域中进行处理，以使用每个域中对应于MTNC-ID的预建立路径来路由数据报文。MTNC-ID表示QoS要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和/或隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
用户面功能(User Plane Function，UPF)是3GPP 5G核心基础设施系统架构的基本组成部分。UPF提供移动基础设施与数据网络(Data Network，DN)之间的互连点(即通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)隧道协议用户面部分(GPRSTunneling Protocol for the User Plane，GTP-U)的封装和解封装)；用于提供无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)内部和之间的移动性的协议数据单元(ProtocolData Unit，PDU)会话锚点，提供移动性包括向gNB发送一个或多个结束标记报文(endmarker packet)；报文路由和转发；应用检测；逐流QoS处理；流量使用上报。如本文所述，UPF具有4个不同的参考点：(1)N3：无线接入网(radio access network，RAN)(例如一个或多个基站)与(初始)UPF之间的接口；(2)N9：两个UPF(即中间I-UPF与UPF会话锚点)之间的接口；(3)N6：数据网络(data network，DN)与UPF之间的接口；(4)N4：会话管理功能(session management function，SMF)与UPF之间的接口。如果N3、N9或N6中的任一个是支持SRv6的网络，则所公开的实施例适用。所公开的实施例的其它优势可以从以下描述中获知。
图1为用于数据通信的无线通信网络100的一个实施例的示意图。网络100包括具有覆盖区域101的基站110、多个移动设备120和回传网络130。如图所示，基站110与移动设备120建立上行(短划线)和/或下行(点虚线)连接，这些连接用于将数据从移动设备120携带到基站110或者将数据从基站110携带到移动设备120。通过上行/下行连接携带的数据可以包括在移动设备120之间传输的数据以及通过回传网络130往返远端(未示出)的数据。本文使用的术语“基站”是指任何用于向网络提供无线接入的组件(或组件集合)，例如增强型基站(enhanced base station，eNB)、下一代NodeB(next generation NodeB，gNB)、传输接收点(transmit/receive point，TRP)、宏小区、毫微微蜂窝基站、Wi-Fi接入点(accesspoint，AP)或其它具有无线功能的设备。基站可以根据如下举例的一个或多个无线通信协议提供无线接入：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-Fi 802.11a/b/g/n/ac等。本文使用的术语“移动设备”是指任何能够与基站建立无线连接的组件(或组件集合)，例如用户设备(user equipment，UE)、移动站(mobile station，STA)和其它具有无线功能的设备。在一些实施例中，网络100可以包括各种其它无线设备，例如中继器、低功率节点等。
图2为用于在图1的无线通信网络100中建立用户面连接的第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project，3GPP)控制面功能的示意图200。具体地，图2示出了3GPP控制面功能(例如接入和移动性管理功能(access and mobility managementfunction，AMF)、SMF等)，这些功能提供接入和会话处理能力来跨分段N3(例如无线接入网(radio access network，RAN)与用户面功能(user plane Function，UPF)之间的通信段(也称为接口N3))、跨分段N9(例如UPF之间的分段(也称为接口N9))和跨分段N6(例如UPF与边缘网络和/或其它外部目的地之间的分段(也称为接口N9))建立用户面连接。
图2所示的控制面功能包括策略控制功能(policy control function，PCF)212、网络数据分析功能(network data analysis function，NWDAF)214、AMF 216和SMF 218。3GPP规范包括技术规范(Technical Specification，TS)23.501和TS 23.502，详细描述了这些控制面和用户面功能。例如，SMF 218负责处理各个用户会话，特别是互联网协议(Internet Protocol，IP)地址、路由和移动性。SMF 218根据PCF 212中定义的网络和订阅策略配置用户会话。NWDAF 214负责网络数据分析，即分析来自各种3GPP网络功能(networkfunction，NF)的数据。AMF 216负责处理连接和移动性管理。
每个控制面功能都通过其专用接口与其它功能通信。例如，PCF 212通过接口Npcf通信，NWDAF 214通过接口Nnwdaf通信，AMF 216通过接口Namf通信，SMF 218通过接口Nsmf通信。
在数据面中，UE可以接入RAN 232进行无线通信，而且流量可以通过N3在RAN 232与UPF 234之间、通过N9在UPF 234与UPF 236之间、通过N6在UPF 236与应用服务器(application server，AS)238之间路由。在一些情况下，UPF 236与AS 238之间的接口可以是N6或3GPP外部网络接口。
N3、N9和N6对应的端到端连接可以穿过回传网络或数据中心(data center，DC)网络240、242、244。例如，通过N3的连接穿过回传网络/DC网络240，通过N9的连接穿过回传网络/DC网络242，通过N6的连接穿过回传网络/DC网络244。每个回传网络或DC网络都可以称为传输网络或域，而且流量通过对应于接口N3、N6或N9的传输网络进行路由或传输。N3、N6和N9这些接口对应的传输底层可能需要进行流量工程，以支持各种5G应用案例。例如，为了满足数据流的低时延、高可靠性等要求，同时满足支持动态变化的网络容量需求的能力，传输域中的软件定义网络(software defined network，SDN)-控制器(SDN-controller，SDN-C)可能需要从3GPP系统获取请求并提供所请求的路径能力。
移动网络回传使用路由器的静态配置和配置进行流量工程(trafficengineering，TE)，其中，TE是根据需求和其它性能标准定期(例如每周或每月)配置的。回传提供静态流量工程路径来转发流量。但是，在具有大量服务、低时延路径和移动性的5G系统中，需求估计变化得更加动态(例如最坏情况是几分钟)。为了支持和提供适应动态变化的业务需求和其它要求的动态流量工程路径(例如转发路径)，基于哪些传输网络根据通过MTNC-ID标识的传输网络上下文或传输上下文提供合同绑定服务，将MTNC-ID关联起来并将MTNC-ID应用于控制面中的数据报文。术语“传输网络上下文”和“传输上下文”在本发明中可互换使用。每个MTNC-ID可以与两个数据面网络功能(例如UPF 234和236)之间的一条转发路径对应。转发路径可以包括一个或多个用于在转发路径上转发流量的传输网络。在一个实施例中，通过对应于转发路径的MTNC-ID来标识的传输网络上下文可以包括一组要求，例如服务质量(quality of service，QoS)要求、CoS要求、弹性要求和/或隔离要求，转发路径上的每个传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在转发路径上路由流量。
在一些情况下，流量是在从源网络(或源站点)到目的地网络(或目的地站点)的端到端传输路径上传输的。源网络和目的地网络称为客户网络(位于不同站点)。在一个示例中，客户网络可以是移动网络或边缘计算网络。在另一个示例中，源网络和目的地网络中的一个是无线接入网，另一个是移动核心网。以下实施例仅出于说明性目的以3GPP移动网络为例。在不脱离本发明的原理和精神的情况下，内容分发网络(content deliverynetwork，CDN)或DC网络等其它网络也可以适用。
客户网络(或两个站点)之间的流量通信可以通过一个或多个回传网络或DC 240、242和244。因此，流量通过一个或多个回传网络或DC从源网络路由到目的地网络。用于在两个客户网络之间路由流量的回传网络或DC可以称为传输网络。通过传输网络在客户网络之间传输的流量也可以称为跨不同域(或跨不同站点)传输。源网络、目的地网络和传输网络可以被视为与不同的域相关联。在两个客户网络可以是两个不同3GPP移动网络的一个说明性示例中，3GPP移动网络与3GPP域相关联，传输网络与传输域相关联。因此，在本示例中，流量是跨3GPP域和传输域传输的。移动网络也可以被视为与应用程序域相关联。
网络切片将网络服务划分成多个并行的网络切片实例，并根据网络条件和服务要求将每个切片实例的功能作为独立单元进行分配。网络切片可以使得在公共的共享物理基础设施之上创建多个虚拟网络，然后可以定制虚拟网络以满足应用程序、服务、设备、客户或运营商的特定需求。例如，在5G的情况下，单个物理网络可以被分割成多个虚拟网络，这些虚拟网络可以支持不同的RAN，或支持跨单个RAN运行的不同服务类型。
网络切片可以与网络的一组资源相关联。例如，3GPP切片可以与一组3GPP网络资源相关联。传输切片可以与一组传输网络资源相关联。传输网络切片可以与QoS要求、CoS要求、弹性要求和隔离要求对应。一个切片可以与多个切片实例对应，这些切片实例可以是专用的，也可以是共享的。这样，MTNC-ID也可以与网络切片相关联。
图3为突出显示了用于使用MTNC-ID在移动网络310与移动网络330之间转发流量的传输网络的通信系统300的一个实施例的示意图。图3示出了MTNC-ID由通信系统300中的不同传输网络(例如应用程序(即移动网络)域和传输域)共享。
在图3中，移动网络功能部署在两个站点(即移动网络310和330(分别称为站点1、站点2))之间，传输网络350介于两个站点之间。如图所示，移动网络310包括传输路径管理器(transport path manager，TPM)312和SMF 314。移动网络330包括TPM 332。UE 316与移动网络310中的gNB 318通信。流量可以从gNB 318发送到移动网络310中的UPF 320，通过传输网络350在包括PE路由器352和354的路径上路由，转发到移动网络330中的UPF 334，然后下发给应用服务器(application server，AS)336。UE 316与gNB 318之间的通信穿过无线网络。gNB 318与UPF 320之间的通信经过穿过传输网络340(这是一个IP网络)的接口N3。UPF 320与UPF 334之间的通信经过穿过回传网络(或传输网络)350的接口N9。UPF 334与AS336之间的通信经过可以穿过另一个数据中心(或传输网络)的接口N6。每个传输网络都包括SDN-C配置和管理路由器。因此，用于在UE 316与AS 336之间传输流量的路径可以包括多个分段，即N3分段、N9分段和N6分段。
TPM(例如TPM 312或TPM 332)是客户网络的控制功能，每个客户网络(或站点)配置一个TPM。网络(例如移动网络)中的TPM可以用于收集关于网络流量需求的数据，例如用户会话信息、流量等，收集传输网络的用于转发网络与其它网络之间流量的拓扑信息，与另一个网络中的TPM协商流量矩阵，收集关于传输网络的用于通过传输网络在网络与其它网络之间路由流量的传输路径的性能数据。TPM可以用于根据收集到的数据、估计和/或要求，例如确定好的QoS、估计到的需求、协商出的流量矩阵、传输网络中确定好的PE路由器和一个或多个传输路径配置约束条件，动态确定是否请求配置传输网络中的传输路径来通过传输网络将流量从网络路由到另一个网络。
例如，3GPP TS 23.501或5G支持QoS的多个服务水平保证，例如超低时延、超高可靠性和时延确定尽力而为(latency determinism to best effort)。3GPP UPF根据QoS水平和切片信息为分组数据网络(packet data network，PDN)连接和流进行资源分类和分配。在传输网络中，资源是移动网络根据服务水平保证授予的。
在图3中，gNB 318与UPF 320之间的N3分段通过站点1侧的传输网络340，传输网络340可以是数据中心(data center，DC)或中心局(center office，CO)。在N9分段中，在图3所示的情况下，存在3个传输分段(或路径)：每个移动网络站点(站点1和站点2)侧的传输分段、从UPF 320到传输网络350中的路由器352的传输分段、从路由器354到UPF 334的传输分段和路由器352与354之间的传输(或回传)分段。为了使每个传输网络配置传输资源并提供协定服务水平，每个传输网络可以考虑通过TPM和SDN控制器跨服务和传输域进行流量估计和配置，以及配置应用程序(移动网络)域和传输域共享的MTNC-ID，其中，MTNC-ID指示不同的服务水平和/或切片信息。MTNC-ID可以基于一个或多个传输域中对应于N3或N9等数据面分段的每个CoS进行配置。
图4为突出显示传输分段的通信系统400的一个实施例的示意图。图4示出了MTNC-ID、3GPP数据面分段与传输分段之间的关系。在图4中，服务层用户面分段(例如N3、N9、N6分段)位于通过回传和数据中心传输网络进行互连的不同数据中心中，每个3GPP数据面分段可以包括多个连接分段。例如，N9用户面分段可以跨数据中心和/或回传传输网络使用多个传输分段。传输分段可以表示为一列标记或分段号，例如{L1}、{L2}……{L7}。
如图所示，通信系统400包括数据中心410、数据中心420和数据中心430。每个数据中心都可以与客户网络对应。数据中心包括将流量路由进出各自的数据中心、机架交换机(top of rack，TOR)和/或行末交换机(end of row，EOR)的路由器。数据中心410包括提供接入服务的gNB 414。DC网络411设置在数据中心410中，用于转发数据中心410内的流量。SDN-C 412用于为DC网络411配置和管理路由。在数据中心410内，流量可以由gNB 414发送到其中一个UPF 416(即分段{L1})，并从其中一个UPF 416转发到其中一个路由器418(即分段{L2})。{L1}和{L2}对应的传输服务由数据中心410内的DC网络(或传输网络)411提供。
数据中心420包括DC网络421，用于转发数据中心420内的流量。SDN-C 422用于为DC网络421配置和管理路由。在数据中心420内，入流量可以由其中一个路由器426接收并转发到其中一个UPF 424(即分段{L4})，而出流量可以从其中一个UPF 424转发到其中一个路由器426(即分段{L5})。{L4}和{L5}对应的传输服务由数据中心420内的DC网络(或传输网络)421提供。
数据中心430包括DC网络431，用于转发数据中心430内的流量。SDN-C 432用于为DC网络431配置和管理路由。入流量可以由其中一个路由器434接收并转发到其中一个应用服务器(application server，AS)436(即分段{L7})。{L7}对应的传输服务由数据中心430内的DC网络(或传输网络)431提供。
从数据中心410发送到数据中心420的流量可以通过回传网络440，例如在分段{L3}中传输。SDN-C 442用于为回传网络440配置和管理路由。从数据中心420发送到数据中心430的流量也可以通过回传网络450，例如在分段{L6}中传输。SDN-C 452用于为回传网络450配置和管理路由。
从gNB 414发送到应用服务器(application server，AS)436的流量可以穿过传输分段{L1}、{L2}……{L7}。在每个传输分段上提供的服务满足对应用户面分段(例如N3或N9)的服务水平要求。
在一些实施例中，提供MTNC-ID来指示或标识要求。如上所述，MTNC-ID标识用户面分段(例如N3或N9)的MTNC或传输上下文，其中，沿用户面分段的每个传输分段的传输资源是根据传输上下文配置的。如上所述，一个用户面分段可以与一个或多个传输分段(也就是一个或多个传输网络)对应。例如，N9分段与传输分段{L2}、{L3}和{L4}对应。因此，所有传输分段{L2}、{L3}和{L4}共用对应用户面分段的一个MTNC-ID。
在下文中，用户面分段称为两个服务端点之间的连接路径，即两个用户面网络功能之间(例如gNB 414与UPF 416之间、UPF 416与424之间或UPF 424与AS 436之间)的连接路径。连接路径是为用户会话或PDU会话建立的。例如，为了将流量从数据中心410发送到数据中心430，建立了3条连接路径，即从gNB 414到UPF 416、从UPF 416到UPF 424和从UPF424到AS 436。连接路径可以在用户会话期间一直存在。连接路径可以包括一个或多个传输分段。例如，从gNB 414到UPF 416的连接路径包括传输分段{L1}。从UPF 416到UPF 424的连接路径包括传输分段{L2}、{L3}和{L4}。从UPF 424到AS 436的连接路径包括传输分段{L5}、{L6}和{L7}。在以下实施例中，连接路径还可以称为转发路径、隧道或连接分段。
通过MTNC-ID标识的MTNC或传输上下文可以包括对一定服务水平的要求。这些要求可以包括CoS要求，带宽、时延、抖动等一组QoS要求，保护级别(例如1+1、1+1+恢复或共享保护)等弹性要求，和/或硬隔离、软隔离或无隔离等隔离要求。根据这些要求，可以生成网络切片(本文还称为传输切片)来提供路由服务。网络切片与根据与MTNC-ID相关联的要求配置/分配的资源对应。
CoS要求指示将服务分类为类别，使得服务的流量根据分类进行处理。CoS可以与网络切片或服务的一组QoS特征相关联。例如，3GPP TS 23.501的版本15中的第5.7.4节描述了映射CoS的5G QoS指示符(5G QoS identifier，5QI)与QoS特征的映射关系。例如，5QI值“1”与100毫秒(millisecond，ms)包延迟预算和2000ms平均窗口的一组QoS特征对应。硬隔离表示分配给虚拟网络连接(virtual network connection，VNC)的所有传输资源(包括所有层资源、报文资源和/或光资源)都为VNC专用，而不与其它VNC共享。软隔离通常与硬隔离相同，只是光资源可以与其它VNC共享。无隔离表示VNC可以与其它VNC共享所有传输资源。
MTNC-ID由传输网络、域和3GPP(或移动网络)域基于每条(连接)路径、每个服务类别和每种隔离等共享。如果连接路径包括跨不同域(例如移动网络域和传输域)的多个传输分段，则跨不同域共用同一MTNC-ID。如图4所示，MTNC-ID“123”用于包括传输分段{L1}的N3分段。MTNC-ID“456”用于包括传输分段{L2}、{L3}和{L4}的N9分段。MTNC-ID“456”是跨数据中心410(包括DC网络411)、回传网络440和数据中心420中的DC网络421共享的。MTNC-ID“789”用于包括传输分段{L5}、{L6}和{L7}的N6分段。MTNC-ID“789”是跨数据中心420(包括DC网络421)、回传网络450和数据中心430中的DC网络431共享的。
MTNC-ID可以通过估计两个服务端点之间的每条转发(或连接)路径的需求来建立。需要说明的是，3GPP连接分段(用户面分段)，例如通过GTP隧道端点标识(tunnelendpoint identifier，TEID)标识的N3和N9分段，只在PDN会话期间存在。还需要说明的是，MTNC-ID不是基于用户(或PDN)会话的，MTNC-ID的生存期基于TPM和SDN-C之间对连接路径和上下文的协商。
MTNC-ID可以通过TPM和SDN控制器之间的协商创建和管理。每个MTNC-ID是为每条连接路径唯一创建的。连接路径可以与多个MTNC-ID对应，每个MTNC-ID指示一组不同的资源配置要求。然后，MTNC-ID可以绑定到3GPP数据面分段(例如GTP TEID)。下文提供的详细内容是关于在数据面中携带MTNC-ID，使得路径上的传输实体可以提供保证的服务水平。
移动网络可以根据用户选择的切片和服务来配置资源进行QoS处理、计算和存储。配置的资源可以与“服务切片”对应。为了获得对应于移动网络域中的服务切片的要求的传输资源，希望提供一种方法，以请求和配置这些传输资源的方法，并在数据报文中携带策略绑定信息，使得传输域可以根据策略绑定信息提供正确的服务水平。策略绑定信息可以包括在应用于数据报文之前需要建立的MTNC-ID。
图5为通信系统500的一个实施例的示意图。图5示出了在跨TPM和SDN-C的控制面组件中协商传输上下文。这种协商将传输数据面技术和关联的路由对象绑定，使得TPM能够将对应的传输上下文强加到SMF和UPF等后续控制元件中。根据向下传递到gNB和UPF的传输上下文，gNB和UPF能够将对应于传输上下文的MTNC-ID添加到数据报文中，这些数据报文可以根据传输上下文进行路由。
如图所示，通信系统500包括移动网络510和移动网络530，其中，流量在这两个移动网络510和530之间传输。移动网络510包括TPM 512和SMF 514。移动网络530包括TPM532。由UE 516发起的用户会话的流量发送到移动网络510中的gNB 518，然后转发到移动网络510中的UPF 520，接着转发到移动网络530中的UPF 534，再转发到移动网络530中的AS536。gNB 518与UPF 520之间的N3分段穿过传输网络550。UPF 520与534之间的N9分段穿过传输网络560。UPF 534与AS 536之间的N6分段穿过IP网络570。传输网络550、560和570的TPM 512和532以及SDN-C 552和562相互协商数据面能力和路由列表，以沿着数据面中的N3和N9分段传输流量。当用户会话被发起时，SMF 514可以将MTNC-ID传递到gNB 518以及UPF520和534。gNB 518或UPF 520可以将MTNC-ID添加到接收到的数据报文中，并将该报文转发到传输网络550。
对于数据流传输，GTP隧道在gNB 518与UPF 520之间以及在UPF 520与UPF 534之间建立。对于N3分段，数据面中的数据流在路径582中传输，即从gNB 518传输到传输网络550中的路由器554、556和558，然后传输到UPF 520。对于N9分段，数据流在路径584中传输，即从UPF 520传输到传输网络560中的路由器564、566和568，然后传输到UPF 534。
图6为控制面功能之间的通信的示意图600，突出显示了MTNC-ID在控制面中的建立。图6示出了TPM 602、NWDAF 604、网络切片选择功能(network slice selectionfunction，NSSF)606、PCF 608、网络资源功能(network resource function，NRF)610、一个或多个TPM 612，一个或多个SDN-C 614、一个或多个SMF 618和一个或多个gNB 620。TPM602、NWDAF 604、NSSF 606、PCF 608、NRF 610和一个或多个SMF 618属于第一客户网络(第一站点)。TPM 612都属于第二客户网络(第二站点)，其中的流量可以在第一客户网络与每个第二客户网络之间传输。SMF 618都用于管理一组UPF 622。gNB 620都向第一客户网络中的UE提供接入服务。
SDN-C 614都属于传输网络，该传输网络可以是客户网络的本地传输网络，例如图4中的数据中心410的DC网络411，也可以是客户网络的非本地传输网络，例如图4中的回传网络440。每个SDN-C 614管理对应传输网络中的多个路由器616。如图所示，流量从gNB 620发送到UPF 622，UPF 622然后将流量转发到路由器616。
一般而言，控制面功能之间的通信包括端到端(end-to-end，E2E)确定流量矩阵(步骤652、654和656)，协商传输资源和绑定MTNC或令牌(步骤658、660和662)。当移动用户会话(步骤S-1 664)被创建时，在UPF 622中配置网络策略和MTNC-ID。当UPF 622和路由器616(根据步骤660)都具有相同的策略绑定信息时，可以相应地分配沿传输路径的资源。
TPM 602可以从数据库获取配置信息。如图所示，TPM 602可以从NSSF 606、PCF608和NRF 610获取信息(步骤652)。TPM 602可以从NRF 610和其它配置数据库获取关于第一客户网络的拓扑和配置信息。TPM 602可以从NSSF 606和PCF 608订阅或获得(poll)切片和网络策略信息。这里得到的信息可以用于后续步骤，以推导有关连接路径和流量矩阵的信息。虽然图6示出了TPM 602在同一步骤652中从NSSF 606、PCF 608和NRF 610获取信息，但从NSSF 606、PCF 608和NRF 610获取信息可以按照不同的顺序、在不同的时间或同一时间执行。
TPM 602可以推导需求估计。TPM 602可以从NWDAF 604订阅(步骤654)(也可以从UPF 622、SMF 618或任何其它会话和数据路径节点订阅)可以用于计算和估计每条连接路径上的流量的数据。TPM 602还可以使用历史数据和其它网络策略信息来推导估计。需求估计可以用于与其它TPM(例如TPM 612)协商带宽、时延和其它QoS配置，以便从第一客户网络到其它客户网络进行传输。
TPM 602可以与其它TPM 612协商流量矩阵(步骤656)。TPM 602可以使用在步骤654中推导出的估计，以跨网络对每条连接路径的流量估计达成一致。在与其它TPM 612进行通信期间，TPM 602和TPM 612还可以交换基于流量类别或CoS和连接路径端到端(end toend，E2E)分配或确定的MTNC-ID(或令牌)。可以提供MTNC-ID(令牌)处理系统，以基于流量类别和连接路径分配唯一的MTNC-ID。
TPM 602可以在每个SDN-C 614侧配置MTNC-ID。TPM 602可以将在步骤656中分配/确定的MTNC-ID发送到连接路径(对应于3GPP用户面分段，例如N3或N9分段)上的每个SDN-C614(步骤658)。每个传输域中的每个SDN-C 614使用MTNC-ID(以及通过MTNC-ID标识的关联服务类别信息，例如QoS要求带宽、时延等)配置相应的传输网络，以便传输网络根据MTNC-ID提供传输服务。
每个SDN-C 614可以使用从TPM 602接收到的MTNC-ID配置SDN-C 614管理的路由器616(步骤660)。SDN-C 614可以将TE策略和参数配置给TE传输路径或分段上的路由器，并响应TPM 602(步骤658)。如果多个SDN-C 614被配置为与MTNC-ID对应，例如，SDN-C 412、422和442配置有图4中的MTNC-ID“456”，则只有在所有SDN-C 614接受TE策略之后，TPM 602才提交(commit)MTNC-ID。
每个SMF 618都可以订阅MTNC-ID。SMF 618管理对应客户网络中的一组UPF 622。SMF 618可以请求TPM 602为每对UPF 622之间的转发路径(对应于3GPP数据面分段)提供MTNC-ID(步骤662)。如果SMF 618具有转发路径的估计，则SMF 618可以向TPM 602提供关于转发路径的信息。TPM 602可以使用每个MTNC-ID的订阅和通知(步骤662)，包括提供的CoS、切片信息(用于隔离)和/或负载信息进行响应。TPM 602可以使用通知连续地更新MTNC-ID的状态。
SMF 618可以接收传入会话请求(步骤664)。当SMF 618接收UE发起的会话建立请求时，SMF 618处理该请求，并检查关于该请求的信息，例如该请求的网络策略、QoS和切片信息。然后，SMF 618可以使用策略、QoS和切片信息来推导MTNC-ID。SMF 618可以从TPM 602接收到的MTNC-ID列表中确定MTNC-ID。
SMF 618可以在UPF 622中配置推导出的MTNC-ID(步骤666)。在一些实施例中，MTNC-ID可以在N4 UPF配置流程中配置。N4 UPF配置参数可以保持与3GPP TS 23.601中规定的相同，但添加了MTNC-ID，MTNC-ID也配置给UPF 622。每个UPF 622都可以在用户会话的每个数据报文中包括(或添加或插入)MTNC-ID，下文进一步描述。路径上的传输实体，例如路由器616，可以在每个数据报文中检查MTNC-ID，并根据每个数据报文中携带的MTNC-ID授予传输网络中的资源或服务水平。也可以对gNB 620(通过N2接口)进行类似的配置，用于通过N3接口的上行报文。也就是说，MTNC-ID可以配置给gNB 620，gNB 620可以将MTNC-ID添加到每个上行数据报文中，下文进一步描述。
MTNC-ID由TPM 602生成，对于每条连接路径和每个服务类别(包括QoS要求和切片)都是唯一的。如果需要提供流量隔离(切片)，则相同的QoS要求和连接路径可能存在多个MTNC-ID。MTNC-ID是基于服务类别和连接路径的，而不是基于用户会话的(也不是基于数据路径实体的)。
由于MTNC-ID是唯一的，因此站点侧对应于连接路径两端(服务端点)的TPM 602和612可以协商分配好的MTNC-ID的值。MTNC-ID空间可以在移动域中划分，以避免冲突。例如，如果MTNC-ID是16比特或以上，则消耗的标识空间可以是稀疏的。因此，简单的划分方案可能是可行的。在全网格的情况下用于确定“N”个站点之间的“T”个流量类别(即CoS)的排列数量的公式可以是(N*(N–1)/2)*T。如果同一QoS类别存在多个切片需要完全隔离，这会增加分配好的MTNC-ID的数量。例如，如果16个站点之间有5个流量类别，则需要建立和管理600个MTNC-ID。
TPM 602根据连接路径(或转发路径)和一组资源配置要求创建唯一的MTNC-ID。例如，站点侧的TPM 602可以根据QoS类别、路径和切片(对于包括TPM的2个站点之间的E2E路径，即连接路径)创建唯一的MTNC-ID。如果两个TPM 602和612为同一路径创建MTNC-ID并试图协商，则可以通过选择具有较大值的一个MTNC-ID来解决(或通过任何方法来解决)。这可以是确定TPM 602和612之间的流量矩阵过程的一部分。然后，TPM 602可以与E2E路径上的每个SDN-C 614建立和配置QoS和切片。在MTNC-ID配置或创建好的情况下，TPM 602准备向SMF 618配置MTNC-ID。将对应的MTNC-ID及其状态通知给订阅了多组UPF 622之间路径的每个SMF 618。TPM 602可以向不同的SMF 618发送多组不同的MTNC-ID，以细粒度管理MTNC-ID的负载、生存期等。
传输网络中的SDN-C 614可以从TPM 602获取MTNC-ID，以在传输网络中根据路径建立QoS。SDN-C 614可以在其管理的路由器616中配置所获得的MTNC-ID，并响应TPM 602。SDN-C 614可以将配置有其接收到的MTNC-ID的传输路径关联起来。SDN-C 614与TPM 602之间也可以存在反馈机制，其中，SDN-C 614不断反馈关于传输网络中根据MTNC-ID配置的传输路径的信息。反馈信息可以包括每个MTNC-ID的传输路径的状态、负载和其它条件或性能指标。
客户网络中的每个SMF 618可以向客户网络中的TPM 602发送订阅请求，从而为其管理的一组UPF 622订阅一列MTNC-ID。SMF 618可以将请求与一组UPF 622和预期流量(预期流量可以根据历史模式或运营商策略推导出)等其它信息一起发送。TPM 602可以确认请求，并将每条连接路径(例如UPF-UPF)和服务水平(包括QoS、切片)的一列MTNC-ID通知给SMF 618。SMF 618可以使用3GPP TS 23.602中规定的N4会话建立流程在UPF 622中配置MTNC-ID。例如，SMF 618可以在根据3GPP TS 23.602的N4会话建立流程中将MTNC-ID添加到待提供给UPF 622的参数中，并将包括MTNC-ID的所有参数发送到UPF 622。
在数据面中，gNB 620或UPF 622可以将MTNC-ID插入到要在连接路径(例如N3或N9分段)上发送的每个报文中。连接路径上的路由器616可以根据每个数据报文中携带的由相应SDN-C 614配置的MTNC-ID提供服务。
图7为突出显示MTNC-ID跨多个传输网络的配置的通信系统700的一个实施例的示意图。通信系统700包括客户网络710。客户网络710包括控制面功能，例如TPM 712、NWDAF714、NSSF 716、PCF 718、NRF 720和AMF 722。如上所述，TPM 712可以从一个或多个控制面功能收集数据，这些数据用于估计流量需求、CoS要求、QoS要求和流量矩阵。TPM 712可以向SMF 724提供一列MTNC-ID，这些MTNC-ID用于UPF(N9接口)之间或gNB与UPF(N3接口)之间的路径，其中，这些路径都满足一组配置的QoS要求、CoS要求和隔离要求。TPM 712还在连接路径上向传输网络中的一个或多个SDN-C(例如SDN-C726、728和730)配置MTNC-ID。根据MTNC-ID，资源被配置用于在该连接路径上路由流量。多个MTNC-ID可能由传输网络中的相同分段路由提供服务。传输网络负责提供通过传输网络内的MTNC-ID绑定的服务。
PDN连接可以由UE发起。如本示例所示，PDN连接包括两个(可以两个以上)传输切片分段，即gNB 732与PE路由器752之间、PE路由器752和754之间以及PE路由器754与UPF734之间的分段。根据PDN连接的CoS要求、QoS要求和隔离要求，可以确定gNB 732与UPF 734之间的连接路径对应的MTNC-ID。如上所述，也可以确定用于两个UPF之间或UPF与应用服务器之间的切片分段的MTNC-ID(如果TPM和MTNC-ID机制是由3GPP服务提供商和应用服务器提供商配置的)。
在本示例中，gNB 732与UPF 734之间的连接路径穿过3个传输网络，即CO或DC 740(这是一个以太网)、IP回传网络750、CO或DC 760(这也是一个以太网)。因此，对应于gNB732与UPF 734之间的连接路径的相同MTNC-ID，即本示例中的“M-ID1”，可以提供给SDN-C726至730中的每一个。SDN-C 726、728和730都根据“M-ID1”在相应传输网络740、750和760内管理PDN连接的流量路由。因此，“M-ID1”跨多个传输网络740、750和760在gNB 732与UPF734之间的路径上使用。
在控制面中，PDN连接建立由UE发起，SMF 724向gNB 732提供“M-ID1”，SMF 724向UPF 734提供“M-ID1”。在数据面中，gNB 732在从UE接收数据报文之后，可以将“M-ID1”添加到gNB 732接收到的数据报文中，并将数据报文转发到CO或DC 740中的路由器752和754。数据报文可以携带元数据或传输上下文，元数据或传输上下文指示数据报文如何由路由器路由。目前，携带路由信息的方法有两种，即显式路由列表方法和隐式路由方法。在显式路由列表方法中，数据报文中携带的元数据包括每个服务类别的显式路由列表。显式路由列表可以用于路由器的控制面无法对MTNC-ID进行编程的情况下。因此，当需要限制路由器控制面编程更改时，可以使用显式路由列表方法。在隐式路由方法中，数据报文中携带的元数据只能包括与流量类别相关联的MTNC-ID。每个传输域中的第一路由器(或路由器的子集)(例如边缘路由器)可以检查每个数据报文中携带的MTNC-ID，并推导显式路由列表。当跨3GPP传输分段(例如图4所示的N9分段)使用多种传输技术(例如，光学、多协议标签交换(multiprotocol label switching，MPLS)和以太网)时，可以使用隐式路由。多种传输技术可以包括多协议标签交换(multiprotocol label switching，MPLS)、分段路由(segmentrouting，SR)、基于第六版IP(IP version 6，IPv6)的SR(SRv6)数据面、层1(光传输网(optical transport network，OTN))或层o(波分复用(wavelength divisionmultiplexing，WDM))光数据面。
本文公开了用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的各种实施例。本发明描述了从相邻域接收的具有MTNC-ID(它封装在UDP头中或封装在NSH中)的入报文如何通过SRv6网络传输到下一域。例如，如果N3、N9或N6中的任一个是支持SRv6的网络，则所公开的实施例适用。MTNC-ID的SRv6数据面传输支持E2E网络切片。
图8为本发明一个实施例提供的分段路由头(segment routing header，SRH)800的示意图。SRH 800可以用于实现IPv6数据面的分段路由(Segment Routing，SR)。SR提供了一种机制，这种机制使得流限制到特定的拓扑路径，同时仅在连接到SR域的一个或多个入节点侧保持逐流状态。节点控制报文穿过一列有序指令，称为“分段”。
SRH 800包括IPv6头，IPv6头包括版本字段802、流量类别字段804、流标签字段806、净荷长度字段808、下一报头字段810、跳数限制字段812、源地址字段814和目的地地址字段816。版本字段802是4比特字段，用于标识互联网协议(Internet Protocol，IP)版本号(例如6)。流量类别字段804是8比特字段，由网络用来进行流量管理(例如，由源节点和路由器用来标识属于同一流量类别的数据报文并区分不同优先级的数据报文)。流标签字段806是20比特字段，由源用来标记要在网络中当作单流的报文序列。净荷长度字段808是16比特无符号整数字段，指示净荷的长度，即SRH 800之后的报文的其余部分，以八位字节为单位。下一报头字段810是8比特字段，用于标识紧跟着IPv6头的报头的类型，下述为路由扩展头。跳数限制字段812是8比特无符号整数字段，用于表示对数据报文在被丢弃之前所允许的跳数的限制(例如丢弃由于任何路由信息错误而卡在无限循环中的数据报文)。跳数限制字段812由转发报文的每个节点(通常是路由器)减1。源地址字段814为128比特并包括报文的源节点的IPv6地址。目的地地址字段816为128比特并包括IPv6报文的接收方节点的目的地地址。有关IPv6头的更多详细信息，请参见请求注解(Request for Comment，RFC)8200。
如上所述，在IPv6头之后，SRH 800包括路由扩展头(通常也称为路由头、分段路由头或分段路由扩展头)。IPv6源使用路由扩展头列出要在到达报文目的地的路径上穿过的一个或多个中间节点。路由扩展头包括下一报头字段818、头扩展长度(Hdr Ext Len)字段820、路由类型字段822、剩余分段字段824、最后条目字段826、标志字段828、标签字段830、包括分段列表[0]字段832到分段列表[n]字段834的分段列表和可选的类型长度值(type-length-value，TLV)对象字段836。下一报头字段818类似于下一报头字段810，是8比特字段，用于标识紧跟着路由扩展头(例如，其它扩展头、传输层协议头等)的头的类型。头扩展长度字段820是8比特无符号整数字段，用于表示8个八位字节单位的路由扩展头的长度，不包括前8个八位字节。路由类型字段822是8比特标识，用于标识特定路由头变体(即，将这一结构标识为分段路由扩展头)。目前，路由类型字段822被设置为TBD(因特网地址分配组织(Internet Assigned Numbers Authority，IANA)待确定，建议值为4)。剩余分段字段824是8比特无符号整数字段，用于指示剩余路由分段的数量，即在到达最终目的地之前仍要访问的显式列出的中间节点的数量。最后条目字段826包括分段列表中的最后一个元素在分段列表中的索引(从0开始)。标志字段828是8比特字段，用于标识SRH标志(例如清理和快速重路由)。标签字段830用于将报文标记为一类或一组报文(例如共用同一组属性的报文)的一部分。
分段列表[0]字段832到分段列表[n]字段834包括一组有序分段。分段被编码为IPv6地址。分段列表是从分段列表[0]字段832中的最后一个分段开始编码的。分段列表[n]字段834包括分段列表中的第n个分段。分段可以表示任何基于拓扑或服务的指令。例如，分段可以是节点对入报文执行的指令(例如，根据到达目的地的最短路径转发报文，或通过专用接口转发报文，或将报文下发到给定的应用/服务实例)。活动分段由报文的目的地地址(destination address，DA)指示。下一活动分段由新路由头中的指针指示。
可选的TLV对象字段836包括SRH 800中的可选TLV。TLV为分段处理提供元数据。当(Hdr Ext Len)字段820中指示的头扩展长度超过分段列表中的最后一个条目元素时，TLV存在。
图9为本发明一个实施例提供的MTNC-ID TLV 900的示意图。MTNC-ID TLV 900是放置在SRH 800的可选TLV对象字段836中的新TLV对象，该新TLV对象用于通过支持SRv6的网络传输MTNC-ID以实现5G传输。在一个实施例中，为SRH 800中的标志字段828定义新的比特(例如，M比特)，以指示MTNC-ID TLV 900包括在SRH 800的可选TLV对象字段836中。
在一个实施例中，MTNC-ID TLV 900为32比特，包括类型字段902、长度字段904和MTNC-ID字段906。类型字段902是8比特值(TBD)，用于将TLV对象标识为MTNC-ID TLV类型。类型定义MTNC-ID TLV 900中携带的信息的格式和语义。长度字段904为2个八位字节并表示MTNC-ID TLV 900的长度，但不包括类型字段902和长度字段904。TLV中的长度字段904用于在节点不支持或识别类型字段的情况下，检查SRH 800时跳过MTNC-ID TLV 900。MTNC-ID字段906为2个八位字节并包括MTNC-ID。
如进一步所述，在一个实施例中，当在支持SRv6的网络中的出口ASBR侧处理分段列表[0]字段832中的最后一个分段时，出口ASBR检查MTNC-ID TLV 900，并提取与分段列表相关联的MTNC-ID 906。出口ASBR将MTNC-ID插入到数据报文的数据面报头(例如，将MTNC-ID作为前缀添加到NSH中或将MTNC-ID封装到UDP头中)，并根据对应于MTNC-ID的转发路径，向下一域的ASBR发送MTNC-ID在数据报文的数据面报头中的数据报文。
例如，图10为本发明一个实施例提供的显示正在支持SRv6的数据面上传输以实现5G传输的MTNC-ID并转发NSH中的MTNC-ID的通信系统的示意图。在所述实施例中，域2是支持SRv6的网络。域2中的入口ASBR提供商边缘(provider edge，PE)1004从域1中的出口ASBR1002接收MTNC-ID是数据报文1006中的NSH的一部分的数据报文1006。域2中的入口ASBR PE1004具有路由表，该路由表由软件定义网络(software-defined network，SDN)控制器在如上所述的协商过程中预先配置，该路由表将MTNC-ID指向数据报文对应的分段列表。入口ASBR PE 1004将MTNC-ID封装在数据报文1008中的SRH 800的分段列表底部的MTNC-ID TLV900中。根据分段列表，数据报文1008被转发到域2内的下一跳(由指针→1010指示)。域2内的中间路由器/节点1012不处理MTNC-ID TLV 900。域2内的中间路由器/节点1012只是根据分段列表将数据报文1008转发到域2内的下一跳。当分段列表[0]字段中的最后一个分段在域2中的出口ASBR PE 1014侧处理时，出口ASBR PE 1014从数据报文1008中的MTNC-ID TLV900中提取MTNC-ID。然后，出口ASBR PE 1014将MTNC-ID作为前缀添加到数据报文1016的NSH中，并将数据报文1016转发到域3中的ASBR 1018，从而完成在支持SRv6的数据面/网络上传输MTNC-ID以实现5G传输。
类似地，图11为本发明一个实施例提供的当MTNC-ID是UDP头的一部分时正在支持SRv6的数据面上传输以实现5G传输的MTNC-ID的通信系统的示意图。在所述实施例中，域2是支持SRv6的网络。域2中的入口ASBR提供商边缘(provider edge，PE)1104从域1中的出口ASBR 1102接收包括MTNC-ID的数据报文1106，MTNC-ID封装在来自域1中的出口ASBR 1102的数据报文1106的UDP头的扩展中。域2中的入口ASBR PE 1104具有路由表，该路由表由SDN控制器在如上所述的协商过程中预先配置，该路由表将MTNC-ID指向数据报文对应的分段列表。入口ASBR PE 1104将MTNC-ID封装在数据报文1108中的SRH 800的分段列表底部的MTNC-ID TLV 900中。在一个实施例中，入口ASBR PE 1104还在SRH 800的标志字段828中设置M比特或其它定义的标志，以指示数据报文1108是为了指示MTNC-ID TLV(例如MTNC-IDTLV 900)包括在SRH 800的可选TLV对象字段836中。
根据分段列表，数据报文1108被转发到域2内的下一跳(由指针→1110指示)。域2内的中间路由器/节点1112不处理MTNC-ID TLV 900。域2内的中间路由器/节点1112只是根据分段列表将数据报文1108转发到域2内的下一跳。当分段列表[0]字段中的最后一个分段在域2中的出口ASBR PE 1114侧处理时，出口ASBR PE 1114从数据报文1108中的MTNC-IDTLV 900中提取MTNC-ID。然后，出口ASBR PE 1114将MTNC-ID封装在数据报文1116的UDP头的扩展中，并将数据报文1116转发到域3中的ASBR 1118，从而完成在支持SRv6的数据面/网络上传输MTNC-ID以实现5G传输。
图12为本发明各种实施例提供的数据报文跨通信系统(例如图7的通信系统700)封装的示意图1200。具体地，示意图1200示出了封装后的数据报文1210、1250和1275。
封装后的数据报文1210表示由通信网络中的gNB 732等gNB执行封装之后的数据报文。例如，当gNB从UE接收包括用户数据1224的数据报文时，gNB封装数据报文以包括内层IP头1221、GTP-用户数据隧道(GTP-user data tunnel，GTP-U)头1219、UDP扩展头1216和外层IP头1213。这样，在gNB侧，封装后的数据报文1210包括外层IP头1213、UDP扩展头1216、GTP-U头1219、内层IP头1221和用户数据1224。
外层IP头1213可以是IPv6头或IPv4头，用于指示转发路径上的gNB与第一UPF之间的第一通信路径(例如N3分段)的源和目的地。例如，回到图5的通信系统500，外层IP头1213可以指示源是gNB 518，目的地是UPF 520。
在一个实施例中，UDP扩展头1216包括RFC 768中定义的标准UDP头。根据一个实施例，UDP扩展头1216扩展标准UDP头以包括携带与转发路径相关联的MTNC-ID 1227的字段，沿着该转发路径转发封装后的数据报文1210。
GTP-U头1219可以类似于标准GTP-U头，如3GPP TS 23.502文档中进一步所述。例如，GTP-U头1219可以包括隧道端点标识，用于指示通信路径的端点。
内层IP头1221可以是IPv6头或IPv4头，用于指示封装后的数据报文1210的端源和端目的地。例如，内层IP头1221可以将源指示为用户数据1224源自的UE的地址，并将目的地指示为封装后的数据报文1210发往的目的地的地址。用户数据1224可以是封装后的数据报文1210的净荷，包括从UE或源接收到的用户数据。
现在参考封装后的数据报文1250，封装后的数据报文1250表示正在通过N9分段传输的数据报文。例如，回到图5的通信系统500，在UPF 520接收封装后的数据报文1210之后，UPF 520通过从封装后的数据报文1210中移除外层IP头1213，对封装后的数据报文1210进行解封装。UPF 520将新的外层IP头1253添加到封装后的数据报文1210中，产生了封装后的数据报文1250。新的外层IP头1253指示沿转发路径到达目的地的下一通信路径(例如N9分段)的源和目的地。在这种情况下，仍然参考图5的通信系统500，外层IP头1253可以指示源是UPF 520，目的地是UPF 534。与封装后的数据报文1210类似，封装后的数据报文1250包括相同的UDP扩展头1216(携带MTNC-ID 1227)、GTP-U头1219、内层IP头1221和用户数据1224。
封装后的数据报文1275表示正在通过N6分段传输的数据报文。例如，回到图5的通信系统500，在UPF 534接收封装后的数据报文1250之后，UPF 534通过从封装后的数据报文1250中移除外层IP头1253，对封装后的数据报文1250进行解封装。UPF 534将新的外层IP头1278添加到封装后的数据报文1250中，产生了封装后的数据报文1275。新的外层IP头1278指示沿转发路径到达目的地的下一通信路径(例如N6分段)的源和目的地。在这种情况下，仍然参考图5的通信系统500，外层IP头1278可以指示源是UPF 534，目的地是AS 536。与封装后的数据报文1210和1250类似，封装后的数据报文1275包括相同的UDP扩展头1216(携带MTNC-ID 1227)、GTP-U头1219、内层IP头1221和用户数据1224。
如图12所示，当数据报文穿过通信系统的多个域(例如传输网络)时，只有外层IP头1213、1253和1278改变，它们指示数据报文转发所在的通信路径(例如N3、N6和N9分段)的源和目的地。当数据报文穿过通信系统的多个域时，UDP扩展头1216、GTP-U头1219、内层IP头1221和用户数据1224在数据报文中保持不变。这样，当数据报文穿过通信系统的多个域时，不管每个域实现哪种传输技术，MTNC-ID 1227都携带在数据报文的UDP扩展头1216中。
然而，如上述图11所示，根据所公开的实施例，如果数据报文穿过支持SRv6的网络，则MTNC-ID 1227可以从UDP扩展头1216中提取并封装在MTNC-ID TLV 900中且携带在数据报文的SRH 800中，一旦已经穿过支持SRv6的网络，则提取并插入回数据报文的UDP扩展头1216中。如果MTNC-ID 1227携带在数据报文的NSH中，可以执行类似的过程。在各种可选实施例中，该方法还可以接收数据报文的NSH中的MTNC-ID，在支持SRv6的网络上提取并携带MTNC-ID，一旦数据报文已经穿过支持SRv6的网络，则将MTNC-ID封装在该数据报文的UDP扩展头中。类似地，该方法可以接收数据报文的UDP扩展头中的MTNC-ID，在支持SRv6的网络上提取和携带MTNC-ID，一旦数据报文已经穿过支持SRv6的网络，则将MTNC-ID作为前缀添加到该数据报文的NSH中。
图13为本发明一个实施例提供的一种由gNB(例如gNB 518)执行的用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法的流程图。在一个实施例中，为了在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID，所述方法在步骤1302中在数据报文中的SRv6头(例如SRH800)的标志字段(例如标志字段828)中指示MTNC-ID类型长度值(type-length-value，TLV)(例如MTNC-ID TLV 900)包括在所述SRv6头的可选TLV字段(例如TLV对象字段836)中。所述方法在步骤1304中将包括所述MTNC-ID的所述MTNC-ID TLV插入到所述数据报文的所述SRv6头的可选TLV字段中。如上所述，所述MTNC-ID与转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。在一个实施例中，所述一组资源配置要求包括QoS要求、CoS要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。在一个实施例中，对于每个域和每个流量类别，所述MTNC-ID是由域协同器(domainorchestrator，DO)建立的。所述方法在步骤1306中沿着对应于所述MTNC-ID的转发路径，在所述支持SRv6的数据面上向下一节点发送所述数据报文。
图14为本发明一个实施例提供的一种由出口ASBR(例如ASBR 1014)执行的用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法的流程图。所述方法在步骤1402中接收包括SRv6头(例如SRH 800)的数据报文，其中，所述SRv6头包括分段列表(例如包括分段列表[0]字段832至分段列表[n]字段834的分段列表)。在步骤1404中，所述方法处理所述SRv6头中的所述分段列表。在步骤1406中处理所述分段列表的最后一个分段之后，所述方法在步骤1408中确定所述数据报文的所述SRv6头的TLV字段(例如TLV对象字段836)是否包括与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV(例如MTNC-ID TLV 900)。在一个实施例中，所述方法可以在标志字段828中检查M比特(或其它定义的标志)，所述M比特指示所述数据报文包括MTNC-ID TLV。
如果所述数据报文的所述SRv6头的所述TLV字段不包括与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV，则所述方法在步骤1416中执行所述数据报文的正常处理和转发。如果所述数据报文的所述SRv6头的所述TLV字段包括与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV，则所述方法在步骤1410中从与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV中提取MTNC-ID。所述方法在步骤1412中将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中。例如，所述方法可以将所述MTNC-ID作为前缀添加到所述数据报文的NSH中，或者所述方法可以将所述MTNC-ID封装在所述数据报文的UDP头中。所述方法在步骤1414中根据对应于所述MTNC-ID的转发路径，向下一域的ASBR发送所述MTNC-ID在所述数据报文的所述数据面报头中的所述数据报文。如上所述，SDN控制器可以创建所述转发路径，并将所述MTNC-ID绑定到所述转发路径。所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
图15为网络100中的网元(network element，NE)1500的一个实施例的示意图。例如，NE 1500可以类似于图5的通信系统500中的路由器554、556、558、564、566和568，UPF520和534以及AS 536。NE 1500可以被配置为gNB或ASBR，以实现和/或支持本文所述的在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的方法。NE 1500可以在单个节点中实现，或者NE 1500的功能可以在多个节点中实现。本领域技术人员将认识到，术语“NE”包括大量设备，其中的NE 1500仅仅是一个示例。包括NE 1500是为了论述清楚，但绝不意在将本发明的应用限制于特定NE实施例或一类NE实施例。本发明中描述的特征和/或方法中的至少一些可以在网络装置或模块(例如NE 1500)中实现。例如，本发明中的特征/方法可以使用硬件、固件和/或安装在硬件上运行的软件来实现。如图15所示，NE 1500包括用于接收数据的一个或多个入端口1510和接收器单元(Rx)1520，用于处理数据的至少一个处理器、逻辑单元或中央处理单元(central processing unit，CPU)1505，用于发送数据的发射器单元(Tx)1525和一个或多个出端口1530，以及用于存储数据的存储器1550。
处理器1505可以包括一个或多个多核处理器并耦合到存储器1550，存储器1550可以用作数据存储器、缓冲器等。处理器1505可以实现为通用处理器，还可以是一个或多个专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)和/或一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)的一部分。处理器1505可以包括路径模块1555，路径模块1555可以执行上文论述的各种方法。因此，将路径模块1555包括在内以及关联的方法和系统提供了对NE 1500的功能的改进。此外，路径模块1555影响了特定物体(例如网络)到不同状态的转换。在一个可选实施例中，路径模块1555可以实现为存储在存储器1550中的指令，这些指令可以由处理器1505执行。
存储器1550可以包括用于临时存储内容的高速缓存，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)。另外，存储器1550可以包括用于相对长时间存储内容的长期存储器，例如只读存储器(read-only memory，ROM)。例如，高速缓存和长期存储器可以包括动态RAM(dynamic RAM，DRAM)、固态驱动器(solid-state drive，SSD)、硬盘或其组合。存储器1550可以用于存储转发表1560，转发表1560存储MTNC-ID 1565与转发路径1570之间的映射关系。这样，转发表1560指示转发路径1570上的下一跳(例如下一NE)，通过转发路径1570转发携带MTNC-ID 1565的数据报文。
应当理解，通过将可执行指令编程和/或加载到NE 1500中，改变了处理器1505和/或存储器1550中的至少一个，从而将NE 1500部分地转换成具有本发明教导的新颖功能的特定机器或装置，例如多核转发架构。对于电气工程和软件工程技术来说，通过将可执行软件加载到计算机中而实现的功能可以通过公知设计规则转换成硬件实现方式，这是基本原理。在软件还是硬件中实现概念的决策通常取决于对设计的稳定性及待产生的单元的数量的考虑，而与从软件域到硬件域的转换所涉及的任何问题无关。通常，容易频繁变化的设计可以优选以软件实现，因为重改硬件实现方式比重改软件设计更为昂贵。通常，稳定且大规模生产的设计可以优选以硬件(例如ASIC)实现，因为运行硬件实现方式的大规模生产比软件实现方式更为便宜。通常，设计可以以软件形式开发和测试，然后通过公知的设计规则，转换成ASIC中的等效硬件实现方式，ASIC硬连线软件的指令。以与新ASIC控制的机器为特定机器或装置相同的方式，已经编程和/或加载有可执行指令的计算机同样可以视为特定机器或装置。
图16为本发明各种实施例提供的一种用于在支持SRv6的数据面上传输MTNC-ID以实现5G传输的装置1600的示意图。装置1600包括：指示模块1603，用于指示数据报文包括MTNC-ID，其中，所述MTNC-ID与转发路径对应并与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源；插入模块1606，用于将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的SRv6头中；发送模块1609，用于根据对应于所述MTNC-ID的所述转发路径，向通信系统中的NE发送所述数据报文。
图17为本发明各种实施例提供的一种用于跨多个域传输MTNC-ID的装置1700的示意图。装置1700包括：接收模块1703，用于从通信系统中的前一NE接收包括SRv6头的数据报文，其中，所述SRv6头包括分段列表和MTNC-ID，所述MTNC-ID与转发路径对应并与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于配置为所述转发路径上的流量转发配置传输资源；处理模块1706，用于处理所述分段列表，从与所述分段列表相关联的MTNC-ID TLV中提取MTNC-ID，并将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中；发送模块1709，用于根据所述MTNC-ID向所述转发路径上的下一NE发送所述数据报文。
所公开的实施例可以是任何可能的技术细节集成水平下的系统、装置、方法和/或计算机程序产品。所述计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中具有计算机可读程序指令，计算机可读程序指令使得处理器执行本发明的各方面。所述计算机可读存储介质可以是能够保留和存储指令以供指令执行设备使用的有形设备。
虽然本发明提供了几个实施例，但应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所公开的系统和方法可能通过其它多种具体形式体现。本发明示例应当被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文所给出的详细内容。例如，各种元件或组件可以组合或集成在另一个系统中，或者一些特征可以省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或集成。展示或描述为彼此耦合或直接耦合或相互通信的其它项可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某种接口、设备或中间组件间接地耦合或通信。变化、替换、变更的其它示例可由本领域技术人员确定，并可以在不脱离本文公开的精神和范围的情况下举例。

Claims (22)

1.一种由下一代NodeB(next generation NodeB，gNB)执行的用于在支持基于IPv6的分段路由(segment routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(multi-transport network context identifier，MTNC-ID)以实现第五代(fifthgeneration，5G)传输的方法，其特征在于，所述方法包括：
将MTNC-ID插入到数据报文的SRv6头中；
沿着对应于所述MTNC-ID的转发路径，在所述支持SRv6的数据面上向下一节点发送所述数据报文，其中，所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MTNC-ID携带在所述SRv6头中的MTNC-ID TLV中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTNC-ID TLV包括MTNC-ID类型字段、长度字段和2个八位字节(16比特)的MTNC-ID字段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述一组资源配置要求包括服务质量(quality of service，QoS)要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对于每个域和每个流量类别，所述MTNC-ID是由域协调器(domain orchestrator，DO)建立的。
6.一种由出口自治系统边界路由器(autonomous system boundary router，ASBR)执行的用于在支持基于IPv6的分段路由(segment routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(multi-transport network context identifier，MTNC-ID)以实现第五代(fifth generation，5G)传输的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收包括SRv6头的数据报文，其中，所述SRv6头包括分段列表；
处理所述分段列表；
在处理所述分段列表中的最后一个分段之后，确定所述数据报文的所述SRv6头是否包括MTNC-ID；
当确定所述数据报文的所述SRv6头包括所述MTNC-ID时，提取所述MTNC-ID；
将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中；
根据对应于所述MTNC-ID的转发路径，向下一域的ASBR发送所述MTNC-ID在所述数据报文的所述数据面报头中的所述数据报文，其中，所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据面报头是网络服务头(NetworkService Header，NSH)，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID作为前缀添加到所述数据报文的所述NSH中。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据面报头是用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)头，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID封装在所述数据报文的所述UDP头中。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述转发路径是由软件定义网络(software-defined network，SDN)控制器创建的，所述MTNC-ID是由所述SDN控制器绑定到所述转发路径的。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述一组资源配置要求包括服务质量(quality of service，QoS)要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
11.一种用于在支持基于IPv6的分段路由(Segment Routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(Multi-Transport Network Context Identifier，MTNC-ID)以实现第五代(fifth generation，5G)传输的系统，其特征在于，所述系统包括：
存储器，包括指令；
与所述存储器通信的处理器，其中，所述处理器执行所述指令以：
将MTNC-ID插入到数据报文的SRv6头中；
沿着对应于所述MTNC-ID的转发路径，在所述支持SRv6的数据面上向下一节点发送所述数据报文，其中，所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述MTNC-ID携带在所述SRv6头中的MTNC-ID TLV中。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述MTNC-ID TLV包括MTNC-ID类型字段、长度字段和2个八位字节(16比特)的MTNC-ID字段。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述一组资源配置要求包括服务质量(quality of service，QoS)要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的系统，其特征在于，对于每个域和每个流量类别，所述MTNC-ID是由域协调器(domain orchestrator，DO)建立的。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统为下一代NodeB(Next Generation NodeB，gNB)。
17.一种用于在支持基于IPv6的分段路由(Segment Routing over IPv6，SRv6)的数据面上传输多传输网络上下文标识(Multi-Transport Network Context Identifier，MTNC-ID)以实现第五代(fifth generation，5G)传输的系统，其特征在于，所述系统包括：
存储器，包括指令；
与所述存储器通信的处理器，其中，所述处理器执行所述指令以：
接收包括SRv6头的数据报文，其中，所述SRv6头包括分段列表；
处理所述分段列表；
在处理所述分段列表中的最后一个分段之后，确定所述数据报文的所述SRv6头是否包括MTNC-ID；
当确定所述数据报文的所述SRv6头包括所述MTNC-ID时，提取所述MTNC-ID；
将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中；
根据对应于所述MTNC-ID的转发路径，向下一域的ASBR发送所述MTNC-ID在所述数据报文的所述数据面报头中的所述数据报文，其中，所述MTNC-ID与所述转发路径上的一个或多个传输网络的一组资源配置要求相关联，所述资源配置要求用于为所述转发路径上的流量转发配置传输资源。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述数据面报头是网络服务头(NetworkService Header，NSH)，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID作为前缀添加到所述数据报文的所述NSH中。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述数据面报头是用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)头，所述将所述MTNC-ID插入到所述数据报文的数据面报头中包括将所述MTNC-ID封装在所述数据报文的所述UDP头中。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的系统，其特征在于，所述转发路径是由软件定义网络(software-defined network，SDN)控制器创建的，所述MTNC-ID是由所述SDN控制器绑定到所述转发路径的。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的系统，其特征在于，所述一组资源配置要求包括服务质量(quality of service，QoS)要求、服务类别(class of service，CoS)要求、弹性要求和隔离要求的组合，传输网络的传输资源根据这些要求被配置用于在两个服务端点之间路由流量。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统为出口自治系统边界路由器(Autonomous System Boundary Router，ASBR)。
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