WO2008022576A1 - Système de réseau d'accès à commande et transport séparés et procédé de transmission correspondant - Google Patents

Système de réseau d'accès à commande et transport séparés et procédé de transmission correspondant Download PDF

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WO2008022576A1
WO2008022576A1 PCT/CN2007/070362 CN2007070362W WO2008022576A1 WO 2008022576 A1 WO2008022576 A1 WO 2008022576A1 CN 2007070362 W CN2007070362 W CN 2007070362W WO 2008022576 A1 WO2008022576 A1 WO 2008022576A1
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WO
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controller
access network
network
reference point
wired
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Application number
PCT/CN2007/070362
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ruobin Zheng
Hongyu Li
Original Assignee
Huawei Technologies Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co., Ltd. filed Critical Huawei Technologies Co., Ltd.
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Publication of WO2008022576A1 publication Critical patent/WO2008022576A1/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2854—Wide area networks, e.g. public data networks
    • H04L12/2856—Access arrangements, e.g. Internet access
    • H04L12/2869—Operational details of access network equipments
    • H04L12/2878—Access multiplexer, e.g. DSLAM
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access

Definitions

  • the present invention relates to an access network technology, and more particularly to an access network system that separates control and bearer and a method for implementing the same. Background of the invention
  • the control and bearer in the access network are not separated. From the perspective of the entire network control, the architecture and network control methods of the access network are different due to different bearer technologies, and the convergence of the access network cannot be achieved. When there are multiple operators in the network, the management of the respective services affects the cross-domain mobility and handover of the users. Moreover, the access networks for different bearer technologies need to be separately managed, and the users are different. The technical difficulty of moving and switching between access technologies; from the perspective of devices in the network, the control and bearer are in the same bearer device.
  • the bearer device contains a large number of control functions, which greatly increases the cost of the device, and due to hardware limitations, The performance of the control function is also affected, and the control function is also affected when the load device is upgraded or expanded.
  • the control function is included in the bearer device, and when new control functions need to be added, Upgrade the entire bearer device, increasing the investment cost of the network (CA PEX) and operating costs (OPEX).
  • the purpose of the embodiments of the present invention is to provide an access network system that separates control from bearer, which can improve the scalability of the network and reduce the maintenance cost of the network.
  • Another object of the embodiments of the present invention is to provide a method for controlling communication between an access network system and a bearer separated by a bearer, so that a user can implement communication through the access network of the present invention.
  • An access network system for controlling separation from a bearer comprising: a separate access network control plane and an access network data plane;
  • the control plane of the access network receives control information separated from the data plane of the access network, performs control information interaction with the core network, and controls data forwarding on the data plane of the access network; the access network data faces traffic from the user network.
  • the control information and the data are separated, and the control information is transferred to the access network control plane; the data from the user network/core network is forwarded under the control of the access network control plane.
  • a method for controlling communication between an access network system and a bearer separation method comprising:
  • the access network data separates the control information and the data from the user uplink traffic, and the separated control information is forwarded to the access network control plane for processing, and the control information is communicated with the core network;
  • the data plane of the access network forwards the separated data and the downlink data from the core network.
  • the access network of the present invention realizes the separation of control and bearer.
  • the network control method does not need to be changed, thereby improving the scalability of the network and reducing the network.
  • Maintenance costs The control part is separated from the current bearer device into a separate controller, which significantly reduces the cost of the bearer device, and the controller is not subject to the hardware constraints of the bearer device, in order to provide better performance.
  • a solid foundation has been laid. Independent controllers can easily provide more and more control functions by adding control function modules. New services can also be easily supported by adding new modules to the controller to improve network scalability.
  • the controller can be upgraded separately to improve performance, but has no impact on the bearer network device; likewise, the upgrade and change of the bearer network device does not control the user. As a result, the user's management control information does not need to be migrated due to changes in the bearer device, which significantly reduces the maintenance cost of the network.
  • the control planes of different bearer technologies can be fused together, thereby providing a unified control plane for different bearer technologies.
  • the unified control plane can support unified management of services of multiple different carriers, so that the access network system of the present invention is applicable to multiple SP scenarios, and solves problems such as cross-domain handover and roaming of users; the unified control plane is implemented.
  • Unified management of different access technologies solves the problems of user switching and roaming between different access technologies.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of an access network separated by control and bearer according to the present invention
  • FIG. 2a is a network model of an access network of the present invention
  • Figure 2b is another network model of the access network of the present invention.
  • Figure 3a is a schematic structural diagram 1 of the access network system of the present invention.
  • Figure 3b is a second schematic diagram of the structure of the access network system of the present invention.
  • 3c is a schematic structural diagram 3 of the access network system of the present invention.
  • FIG. 4a is a first structural diagram of an access network structure for implementing user authentication according to the present invention.
  • FIG. 4b is a second structural diagram of an access network that implements user authentication according to the present invention.
  • FIG. 4c is a third structural diagram of an access network component for implementing user authentication according to the present invention.
  • Figure 5 is a flow chart of user authentication of the access network system of the present invention
  • Figure 6a is one of the flowcharts of the DHCP process
  • Figure 6b is a second flow chart of the DHCP process
  • FIG. 7a is a first application scenario of the access network of the present invention in FTTx;
  • FIG. 7b is a second application scenario of the access network of the present invention in FTTx;
  • FIG. 7c is a third application scenario of the access network of the present invention in FTTx;
  • FIG. 8a is a first application scenario of the access network of the present invention in a DSL
  • FIG. 8b is a second application scenario of the access network of the present invention in a DSL
  • FIG. 8c is a third application scenario of the access network of the present invention in DSL.
  • 9a is a first application scenario of an access network of the present invention in a wireless network
  • FIG. 9b is a second application scenario of the access network of the present invention in a wireless network
  • FIG. 9c is a third application scenario of the access network of the present invention in a wireless network. Mode for carrying out the invention
  • the solution of the embodiment of the present invention is:
  • the access network includes a separate access network control plane and an access network data plane to implement separation of control and bearer, and the access network control plane receives control information separated from the data plane of the access network. Controlling information interaction with the core network and controlling data forwarding on the data plane of the access network; the access network data is separated from the traffic from the user network by control information and data, and the control information is forwarded to the access network control. Forwarding data from the user network/core network under the control of the access network control plane.
  • the access network includes a separate access network control plane (Access Network-CP) and an access network data plane (Access Network- DP), so that the control planes of different bearer technologies can be fused together to provide a unified control plane for different bearer technologies.
  • the access control plane of the access network centralizes the control function of the access network, receives control information separated from the data plane of the access network, performs control information interaction with the core network, and forwards data to the data plane of the access network.
  • Control where the control includes authentication, resources, admission, policy control, and control of data forwarding on the data plane of the access network, etc., which can be set in the controller.
  • the access network data separates the control information and data from the traffic from the user network, and forwards the separated control information to the control plane of the access network; forwards the user from the control under the control plane of the access network Network/core network data to core network/user network.
  • the separation is in the prior art, for example, the protocol information, the port number, and the like of the packet are detected by the traffic classification to separate the control information and the data, and details are not described herein again.
  • the control plane of the access network may be an independent wired access network control plane or a radio access network control plane; or may be a converged (including) wired access network control plane and a radio access network control plane of the converged access network control plane That is, the control plane of the wired access network and the control plane of the radio access network use the same access network control plane.
  • the controller includes the functions of the wired controller and the wireless controller. This document will include the wired controller and the wireless controller.
  • the functional controller is called the Fixed Mobile Convergence (FMC) controller.
  • the data plane of the access network may be an independent wired access network data plane or a radio access network data plane; or may be a converged (including) wired access network data plane and a radio access network data plane of the converged access network data plane That is, the data plane of the wired access network and the data plane of the radio access network use the same access network data plane.
  • the access network control plane may belong to a connection provider (ConP, Connectivity Provider) or a network access Provider (NAP), and the access network data plane may belong to a network access operator; the wired/wireless core network may belong to The cable operator (SP, Service Provider) / wireless SP, wired/wireless core network can also be merged into the same SP.
  • ConP Connection provider
  • NAP network access Provider
  • SP Service Provider
  • SP Service Provider
  • wired/wireless core network can also be merged into the same SP.
  • Figure 2a shows the wired and wireless use of the access network control plane and the access network data plane.
  • a network model of the access network In Figure 2a, the access network control plane (Access Network-CP) includes a wired access network control plane and a radio access network control plane, and an access network data plane (Access Network-DP). Including the data plane of the wired access network and the data plane of the wireless access network.
  • the wired/wireless access network control plane and the wired/wireless access network data plane are not shown in Figure 2a.
  • the wired access network control plane and the wired access network data plane form a wired access network, and the original wired access network edge node (EN, Edge Node) such as a broadband network gateway/broadband remote access server (BNG/BRAS)
  • EN wired access network edge node
  • BNG/BRAS broadband network gateway/broadband remote access server
  • the function is broken down into two network elements, the wired controller and wired EN.
  • the wired controller includes the control plane function of the original line access network EN, and at least includes an authenticator (Authenticator) and an authentication/authorization/accounting client (AAA Client) for implementing the authentication function, and a user dynamic address configuration (DHCP) relay.
  • Authenticator authenticator
  • AAA Client authentication/authorization/accounting client
  • DHCP user dynamic address configuration
  • Auto-configuration server Auto-Configuration Server
  • RG Residential Gateway or Routing Gateway
  • MSC Media Gateway Controller
  • Wired EN contains the data plane function of the original line access network EN. A one-to-many or many-to-many connection can be used between the wired controller and the wired EN.
  • the control function of the control plane of the wired access network is set in the wired controller.
  • the AAA function separated from the BNG/BRAS is set in the wired controller, and the control plane of the wired controller and the core network (CN, Core Network)
  • the reference nodes are connected; the wired EN of the data plane of the wired access network is connected to the data plane reference node of the CN.
  • the radio access network control plane and the radio access network data plane form a radio access network, and the function of the original radio access network EN such as an application service network gateway (ASN GW) is decomposed into two network elements, namely, a wireless controller and a wireless device. EN.
  • ASN GW application service network gateway
  • the wireless controller includes the original wireless access network EN
  • the control plane function includes at least an authenticator, an AAA client, a DHCP relay/proxy, a radio resource management and admission control, and a policy control function, and may further include: handover control (Handoff Control), paging control ( Paging Control), automatic configuration of the server's automatic configuration, RG management, terminal and/or user equipment management functions within the user network, user private or temporary address allocation, AAA proxy, MGC, etc.; in addition, the wireless controller may further include The switching control function between the wired access and the wireless access is used to complete the control of switching between the wired access and the wireless access; the wireless EN includes the data plane function of the original wireless access network EN; the wireless controller and the wireless EN A one-to-many or many-to-many connection relationship can be used.
  • the control function of the control plane of the radio access network is set in the wireless controller.
  • the AAA function separated from the ASN GW is set in the wireless controller, and the wireless controller is connected to the control plane reference node of the CN; the radio access network
  • the wired EN of the data plane is connected to the data plane reference node of the CN.
  • the core network includes a wired core network and a wireless core network, and the wired/wireless core network is separated from the control and bearer, thereby introducing a wired/wireless core network control plane (CN-CP) and a wired/wireless core network data plane.
  • CN-CP wired/wireless core network control plane
  • CN-DP wired/wireless core network data plane
  • the wired/wireless controller of the control plane of the wired/wireless access network is respectively connected to the reference point of the control plane of the wired/wireless core network
  • the wired/wireless EN of the data plane of the wired/wireless access network respectively The reference points of the data plane of the wired/wireless core network are connected.
  • the wired core network can belong to the cable operator (SP, Service Provider), and the wireless core network can belong to the wireless SP.
  • the wired core network and the wireless core network can also be merged into the same SP.
  • the core network that combines the wired core network and the wireless core network is called a converged core network.
  • the architecture of the core network is not within the scope of the present invention and will not be described in detail.
  • the control plane of the wired access network and the control plane of the radio access network use the same access network control plane, and the wired controller and the wireless controller can adopt separate wired control.
  • the wireless controller can also use the FMC controller (as shown by the dotted line and the thick solid line in Figure 2a;); the data plane of the wired access network and the data plane of the radio access network use the same access network data plane.
  • the wired EN/wireless EN can use the same access network data plane, and the wired AN/wireless AN can use the same access network data plane (not shown in Figure 2a).
  • the control plane of the access network may belong to the connection operator, and the data plane of the access network may belong to the network access operator.
  • the access network control plane includes a wired access network control plane and wireless The control plane of the access network, the data plane of the access network includes the data plane of the wired access network and the data plane of the radio access network.
  • the wired/wireless access network control plane and the wired/wireless access network data plane are not shown in FIG. The difference between FIG. 2b and FIG.
  • the wired/wireless access node (AN, Access Node) in the data plane of the access network integrates the functions of the original access network AN and EN, and the data plane of the wired/wireless access network
  • the wired/wireless AN is connected to the data plane reference node of the CN.
  • wired AN/Wireless AN/Wired EN/Wireless EN can be connected in one-to-many or many-to-many connections.
  • the present invention provides the three access network system components shown in FIG. 3a, FIG. 3b and FIG. 3c, FIG. 3a to FIG. 3c
  • the AN is a wired AN or a wireless AN
  • the EN is a wired EN or a wireless EN
  • the controller is a wired controller or a wireless controller or an FMC controller
  • the CN is a wired CN or a wireless CN or a converged CN including wired and wireless
  • the access control plane can support fixed mobile convergence in the form of separate control of wired controller and wireless controller, or support fixed mobile convergence in the form of centralized control of FMC controller.
  • the reference point 1 between the CPN and the AN network element is the original connection Reference point for access to the network;
  • VoIP voice over IP
  • Peer-to-Peer peer-to-peer
  • the wired AN is the reference point 2a
  • the wireless AN is the reference point 2b
  • the wired AN and the wireless AN are the reference point 2c.
  • FIG. 3a is a schematic diagram 1 of the structure of the access network system of the present invention. As shown in FIG. 3a, the separation of control information and data is completed by EN, and EN transfers control information such as control messages or signaling to the controller through reference point 4 for processing. And forward the data traffic to the CN through the reference point 6-D under the control of the controller, and the AN can be an access node supporting the second layer.
  • the reference point 3a between the wired AN and the wired EN is used, and the reference point of the original line access network is adopted;
  • the reference point 3b between the wireless AN and the wireless EN is adopted, and the reference point of the original wireless access network is adopted;
  • a new reference point 4 is defined between the controller and the EN.
  • the controller sends the policy parameters to the EN through the reference point 4, and performs the EN through the Media Gateway Control (Megaco, Media Gateway Control) protocol or the ITU-T H.248. management.
  • Media Gateway Control Megaco, Media Gateway Control
  • ITU-T H.248. management the reference between the wired EN and the wired controller/FMC controller is reference point 4a, and the reference point 4b between the wireless EN and the wireless controller/FMC controller.
  • a new reference point 5-C is defined between the controller and the controller.
  • the controller coordinates and unifies the access network's resources and admission control, policy control, etc. through reference point 5-C.
  • the reference point 5-C is optional;
  • the reference point 5a-C is between the controller and the wired controller/FMC controller.
  • the reference point 5b-C is between the wireless controller and the wireless controller/FMC controller.
  • the reference point between the wired controller and the wireless controller is 5c- C, the reference point 5d-C between the FMC controller and the FMC controller.
  • Newly defined reference point 5-D between EN and EN completes EN between reference points 5-D Load sharing of communication data volume, the reference point 5-D is optional; wherein, between the wired EN and the wired EN is the reference point 5a-D, and between the wireless EN and the wireless EN is the reference point 5b-D, between the wired EN and the wireless EN Refer to point 5c-D.
  • a new reference point 6-C is defined between the controller and the CN, and the reference point 6-C is equivalent to the reference point portion between the original access network and the core network.
  • the wired controller and the wired CN/fusion CN are reference points 6a-C
  • the wireless controller and the wireless CN/fusion CN are reference points 6b-C
  • the wired controller and the wireless CN are reference points 6c-C.
  • the reference point 6d-C is between the wireless controller and the wired CN
  • the reference point between the FMC controller and the CN is 6e-C.
  • a new reference point 6-D between EN and CN is defined, which is equivalent to the reference point between the original access network and the core network.
  • wired EN and wired CN/fused CN is reference point 6a-D
  • wireless EN and wireless CN/fused CN is reference point 6b-D
  • wired EN and wireless CN is reference point 6d-D
  • wireless EN and The wired CN is the reference point 6d-D.
  • FIG. 3b is a schematic diagram 2 of the structure of the access network system of the present invention.
  • the separation of control information and data is completed by the AN, and the AN transfers control information such as control messages or signaling to the controller through reference point 3-C. Processing, and forwarding data traffic to the CN through reference point 3-D under the control of the controller.
  • Reference points 2, 5-C, 5-D are optional, and the AN can support IP awareness.
  • a new reference point 3-C is defined between the AN and the controller.
  • the reference point 3-C is equivalent to the reference point between the AN of the original access network and the edge node of the access network, such as BNG/BRAS/ASN GW, for AN and Information exchange between controllers.
  • the wired AN and the wired controller/FMC controller is reference point 3a-C
  • the reference between the wireless AN and the wireless controller/FMC controller is reference point 3b-C;
  • a new reference point 3-D between AN and EN which is equivalent to the reference point between the AN of the original access network and the edge node of the access network, such as BNG/BRAS/ASN GW, for AN and EN Data interaction between.
  • the reference point 3b-D is between the wireless AN and the wireless EN
  • the reference point 3c-D is between the wired AN and the wireless EN
  • the reference point 3d-D is between the wireless AN and the wired EN.
  • 3c is a schematic diagram 3 of the structure of the access network system of the present invention.
  • the function of the EN is integrated in the AN.
  • the separation of the control information and the data is completed by the AN integrated with the EN function, and the present invention integrates
  • the EN functioning EN is called an extended AN.
  • the extended AN transfers the control information to the controller through reference point 3-C, and forwards the data traffic to the CN through reference point 6-D under the control of the controller.
  • Reference points 2, 5-C are optional, AN It can be an access node that supports IP routing.
  • the reference points 5-D, 4 and 3-D do not exist.
  • the EN function can also be integrated into the core network.
  • the controller and AN are connected by reference point 3-C.
  • the controller and AN are connected to the core network through reference point 6-C and reference point 3-D respectively.
  • the method includes: separating the control information and the data of the uplink traffic of the user on the data plane of the access network, and transferring the separated control information to the control plane of the access network The processing is performed, and the control information is exchanged with the core network; under the control of the access network control plane, the separated data and the downlink data from the core network are forwarded.
  • Figure 4a, Figure 4b, and Figure 4c show examples of scenarios in which the user authentication process is performed on the actual network.
  • AN and EN can set an execution point (EP, Enforcement Point), user access control, policy control, and the like in AN and EN can be achieved.
  • EN also completes the Relay/Proxy function: Relay/Proxy needs to separate control information such as control messages and signaling from all traffic, and then transfer to the controller, such as from the customer premises network (CPN, The authentication of the Supplicant (Supplicant) of the Customer Premise Network or the DHCP message is separated from the EN and then transferred to the controller. The authentication message or DHCP message sent by the controller to the user is also transferred by the EN.
  • the method separated here is in the prior art, for example, the protocol number, port number, and the like of the packet are detected by the traffic classification, and are not detailed.
  • FIG. 4b is a second structural diagram of the access network structure for implementing user authentication according to the present invention. As shown in FIG. 4b, there is a reference point 3-C between the AN and the controller.
  • the Relay/Proxy function in EN can also be implemented on the AN, that is, the AN relays the authentication or DHCP message through the reference point 3-C.
  • EP can be implemented on AN or EN.
  • FIG. 4c is a third structural diagram of the access network structure for implementing user authentication according to the present invention. As shown in FIG. 4c, the AN completes the functions of Relay/Proxy and EP, and EN (not shown in FIG. 4c) does not participate in user authentication, and does not need to Support for EP.
  • Supplicant is an application user for user authentication
  • EP is an execution point
  • functions include execution of user access control, that is, access authentication.
  • the user rejects the access of other users
  • the Authenticator is the authenticator, and the functions include authenticating and authorizing the user, and confirming the user's authentication information and authority through an authentication server (AS, Authentication Server) such as an AAA server, etc.
  • AS Authentication Server
  • the information is verified, and the authentication result is returned to the Authenticator.
  • the corresponding bandwidth, policy, and other control information can be further returned.
  • Relay/Proxy features include relaying of authentication information between Supplicant and Authenticator.
  • the method of authentication of the present invention comprises the following steps:
  • Step 500 IP address configuration.
  • step 500 You can configure the IP address dynamically or statically. This step is optional. For some authentication methods, PANA, Protocol for carrying Authentication for Network Access, step 500 may be required.
  • Step 501 User authentication.
  • the Authenticator performs user authentication on the Supplicant, and the interaction between the two in the authentication process is detected and relayed through the Relay/Proxy.
  • the detection of the authentication packet by the relay/proxy is to separate the control information, such as the control message and the signaling, from the received traffic.
  • the detection method here belongs to the prior art, for example, the protocol number and port of the packet are detected by the traffic classification. No. and so on.
  • Step 502 The Authenticator queries the AAA server for the user's information for authentication and obtains related policies.
  • Step 503 The control information such as the access authority of the user after the authentication is passed is sent by the Authenticator to the EP. At the same time, the Authenticator can query and maintain the control information of the EP.
  • Step 504 The user after the authentication is passed can perform IP address configuration, usually dynamic address allocation, if needed.
  • This step can be omitted if not needed.
  • Step 505 The data of the authenticated user is forwarded through the EP.
  • the method for implementing authentication belongs to the prior art. It is emphasized that when the authentication is implemented in the access network with separate control and bearer, the access control plane and the data plane of the access network are used. Coordination.
  • the authentication may be a standard protocol process, such as using PANA, 802.1X, etc., or a DHCP request or the like.
  • the detection of the authentication packet by the relay/proxy can be the detection of the authentication protocol packet, such as the PANA packet, or the IEEE802.1X protocol, and the point-to-point protocol over Ethernet (PPPoE).
  • the detection of the message or the like may also be the detection of the broadcast message, such as the detection of the DHCP request, and the detection of the message of the unknown source IP address and other manners not listed in the present invention.
  • PANA is used as the authentication mechanism
  • the entities in the authentication process described in Figure 5 are The correspondence between the entities in the PANA is that the Supplicant corresponds to the PANA client (PaC, PANA Client), the EP corresponds to the EP, the Authenticator corresponds to the PANA Authentication Agent (PaA, PANA Authentication Agent), and the AAA server corresponds to the AS.
  • the 802.1X is used as the authentication mechanism.
  • the correspondence between the entities in the authentication process and the entities in the 802.1X is as follows: Supplicant corresponds to Supplicant, EP. Corresponding to 802. IX access control executor Access Controller, Authenticator corresponds to Authenticator, AAA server corresponds to AS.
  • Authenticator and AAA Server can exist in one physical entity or in two different physical entities; EP can be set in AN or EN; Relay/Proxy can be set in one or more In a physical entity, the physical entity where the Relay/Proxy is located may be configured with an EP at the same time. EP and Relay/Proxy can exist in the same physical entity or in separate physical entities.
  • FIG. 6a is a flow chart of the DHCP process. It is assumed that the controller includes a local DHCP server. As shown in Figure 6a, the user who is not authenticated and has no IP address first uses the local DHCP server to assign an address, and the Relay/Proxy sends a DHCP message. The text is transferred.
  • the DHCP process between the user and the controller shown in Figure 6a is a standard DHCP process. For details, refer to related specifications, and details are not described here.
  • Figure 6b is a second flow chart of the DHCP process. As shown in Figure 6b, the difference from Figure 6a is that the controller and the DHCP server are separate entities.
  • the DHCP process between the user and the DHCP server is a standard DHCP process. For details, refer to related specifications, and details are not mentioned here.
  • the above describes the composition of the access network in which the control and bearer are separated according to the present invention and the method by which the user implements communication through the access network. From the perspective of the access network of the present invention, it is implemented in the access network. The control and the bearer are separated. When the bearer technology changes, the network control method does not need to be changed accordingly, thereby improving the scalability of the network and reducing the maintenance cost of the network.
  • the control part is separated from the current bearer device into a separate controller, which significantly reduces the cost of the bearer device.
  • the controller is not constrained by the hardware of the bearer device and lays a solid foundation for providing better performance.
  • a separate controller can easily provide more and more control functions by adding control functions. New services can also be easily supported by adding new modules to the controller to improve network scalability.
  • the controller can be upgraded separately to improve performance, but has no impact on the bearer network device; likewise, the upgrade and change of the bearer network device has no effect on the user's control, and the user's management control information does not need to be due to the bearer device. Migration and change significantly reduces network maintenance costs.
  • the control planes of different bearer technologies can be fused together, thereby providing a unified control plane for different bearer technologies.
  • the unified control plane can support unified management of services of multiple different carriers, so that the access network system of the present invention is applicable to multiple SP scenarios, and solves problems such as cross-domain handover and roaming of users; the unified control plane is implemented. Unified management of different access technologies solves the problems of user switching and roaming between different access technologies.
  • the architecture in the present invention provides different stages of gradual evolution from the existing network architecture, including AN supporting IP sensing, three layers and other different phases, as shown in FIG. 3, FIG. 3a adds controllers in the existing network architecture, and will control The function is separated from the EN; Figure 3b further increases the reference point 3-C between the AN and the controller based on Figure 3a.
  • the control message or signaling can be transferred from the AN or EN to the controller.
  • Both AN and EN can Implementing EP;
  • Figure 3c On the basis of Figure 3b, the reference point between the EN node and EN and the controller, EN and AN is removed, the function of EN is integrated into the AN, and the reference point between the original EN and CN is also become the reference point between AN and CN.
  • the architecture of the present invention can be applied to VoIP, New business such as Peer-to-Peer.
  • FTTx fiber access
  • DSL digital subscriber loop
  • FIG. 7a is a first application scenario of the access network of the present invention in the FTTx
  • FIG. 7a is a network component structure of the application of FIG. 3a in the FTTx.
  • the wired controller is a controller
  • the optical network unit/fiber network terminal (ONU/ONT) is AN
  • wired EN is EN.
  • the Optical Line Terminal (OLT) does not belong to the AN and can be combined with the wired EN into the same physical entity EP.
  • the Customer Premise Equipment (CPE), the Optical Distribution Network (ODN), and the Adaptation Function (AF) belong to the existing entity.
  • the ODN provides optical transmission for the OLT and the ONU.
  • the medium serves as a physical connection between them, and AF implements an adaptation function between optical access and other access technologies or services.
  • the OLT and the wired EN can also be set in the same physical entity and collectively referred to as wired EN.
  • the wired controller is the controller
  • the ONU/ONT is the AN
  • the OLT establishes a connection with the wired controller.
  • FIG. 7b is a second application scenario of the access network of the present invention in FTTx
  • FIG. 7b is a network component structure of the application of FIG. 3b in FTTx
  • the wired controller is a controller
  • the OLT is an AN
  • the wired EN is For EN.
  • the OLT and the wired EN can also be set in the same physical entity and collectively referred to as wired EN.
  • the wired controller is the controller
  • the ONU/ONT is the AN
  • the AN and the wired EN are respectively connected to the wired controller. Establish a connection.
  • FIG. 7c is a third application scenario of the access network of the present invention in FTTx
  • FIG. 7c is a network component structure of the application of FIG. 3c in FTTx.
  • the wired controller is a controller
  • the ONU/ONT and the OLT are configured as an AN. / Expand AN.
  • FIG. 8a is a first application scenario of the access network of the present invention in DSL
  • FIG. 8a is a network component structure of the application of FIG. 3a in DSL.
  • the wired controller is a controller
  • a digital subscriber loop access device ( DSLAM) is AN
  • wired EN is EN.
  • FIG. 8b is a second application scenario of the access network of the present invention in the DSL, and FIG. 8b is a network component structure of the application of the FIG. 3b in the FTTx.
  • the wired controller is the controller
  • the DSLAM is the AN
  • the wired EN is For EN, unlike Figure 8a, the wired controller is connected to the DSLAM.
  • FIG. 8c is a third application scenario of the access network of the present invention in the DSL, and FIG. 8c is a network component structure of the FIG. 3c applied in the FTTx.
  • the wired controller is the controller
  • the DSLAM is the AN/extension AN.
  • each of the above existing interfaces includes a reference point of the control plane and a reference point of the bearing surface.
  • FIG. 9a is a first application scenario of the access network of the present invention in a wireless network
  • FIG. 9a is a network component structure of the application of FIG. 3a in the DSL.
  • the wireless controller is a controller
  • the base station (BS) is an AN.
  • wireless EN is EN.
  • FIG. 9b is a second application scenario of the access network of the present invention in a wireless network
  • FIG. 9b is a network component structure of the application of the DSL in FIG. 3b.
  • the wireless controller is a controller
  • the BS is an AN
  • a wireless EN that is, EN, unlike FIG. 8a, the wireless controller is connected to the BS.
  • FIG. 9c is a third application scenario of the access network of the present invention in a wireless network
  • FIG. 9c is a network component structure of the application of FIG. 3c in the FTTx.
  • the wireless controller is a controller
  • the BS is an AN/extended AN. .
  • each of the above existing interfaces includes a reference point of the control plane and a reference point of the bearing surface.
  • wired controllers in Figures 7a to 7c and 8a to 8c above, and the wireless controllers in Figures 9a to 9c can also be implemented by using the FMC controller.

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Description

控制与承载分离的接入网系统及其实现通信的方法 技术领域
本发明涉及接入网技术， 尤指一种控制与承载分离的接入网系统及 其实现通信的方法。 发明背景
现有通信网络架构中， 接入网中的控制和承载不分离， 从整个网 络控制来看， 由于不同的承载技术其接入网的架构及网络控制方法均 不同， 不能实现接入网的融合， 当网络中存在多个运营商时， 由于对 各自的业务分别管理， 影响了用户的跨域移动和切换， 而且， 对于不 同承载技术的接入网需要分别管理，也增大了用户在不同接入技术间 进行移动和切换技术难度； 从网络中设备来看， 控制与承载在同一承 载设备中， 一方面， 承载设备包含大量的控制功能， 大大增加了设备 的成本， 而且由于硬件限制， 控制功能的性能也受到影响， 而且在对 承载设备进行升级、 扩容等变更时， 对控制功能也造成了影响； 另一 方面， 控制功能包含在承载设备中， 需要增加新的控制功能时， 需要 对整个承载设备进行升级， 增加了网络的投资成本 （CAPEX ) 及运 营成本（ OPEX )。
总之， 目前控制与承载不分离的接入网随着承载技术的变化， 网 络的控制方法需要随之改变。 这样， 降低了网络的可扩展性， 同时也 增加了网络的维护成本。 发明内容
有鉴于此， 本发明实施例的目的在于提供一种控制与承载分离的接 入网系统， 能够提高网络的可扩展性， 同时降低网络的维护成本。
本发明实施例的另一目的在于提供一种控制与承载分离的接入网系 统实现通信的方法， 使得用户通过本发明接入网实现通信。
为达到上述目的， 本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种控制与承载分离的接入网系统， 该系统包括： 分离的接入网 控制面和接入网数据面； 其中，
接入网控制面接收来自接入网数据面分离出的控制信息，与核心 网进行控制信息交互， 并对接入网数据面的数据转发进行控制； 接入网数据面对来自用户网络的流量进行控制信息和数据的分 离， 将控制信息中转至接入网控制面； 在接入网控制面的控制下转发 来自用户网络 /核心网的数据。
一种控制与承载分离的接入网系统实现通信的方法， 该方法包 括：
接入网数据面对用户上行流量进行控制信息和数据的分离， 分离后 的控制信息中转到接入网控制面进行处理， 并与核心网进行控制信息交 互；
在接入网控制面的控制下， 接入网数据面转发分离出的数据及来自 核心网的下行数据。
由上述技术方案可见， 本发明接入网由于实现了控制与承载分 离， 在承载技术发生变化时， 网络的控制方法无需随之改变， 从而提 高了网络的可扩展性， 同时也降低了网络的维护成本。 控制部分从现 在的承载设备中独立出来成为单独的控制器，显著降低了承载设备的 成本， 同时该控制器不受承载设备的硬件约束， 为提供更好的性能打 下了坚实的基础。独立的控制器可以通过增加控制功能模块较容易的 提供更多更强的控制功能，新业务也可以通过在控制器中增加新的模 块方便的得到支持从而提高了网络的扩展性。
而且， 在本发明控制与承载分离的接入网中， 可以单独对控制器 进行升级以提升性能， 而对承载网设备没有影响； 同样， 对承载网络 设备的升级和变化对用户的控制也没有影响，用户的管理控制信息不 需要由于承载设备的变化而迁移， 显著降低了网络的维护成本。
除此之外， 基于本发明接入网控制面和接入网承载面的分离， 不 同承载技术的控制面可以融合在一起，从而为不同的承载技术提供了 统一的控制面。而通过统一的控制面可以支持对多个不同运营商业务 的统一管理， 使得本发明接入网系统适用于多 SP的场景， 解决了用 户跨域切换、 漫游等问题； 统一的控制面实现了对不同的接入技术的 统一管理， 解决了用户在不同接入技术间的切换、 漫游等问题。 附图简要说明
图 1是本发明控制与承载分离的接入网组成结构示意图； 图 2a是本发明接入网的一种网络模型；
图 2b是本发明接入网的另一种网络模型；
图 3a是本发明接入网系统组成结构示意图一；
图 3b是本发明接入网系统组成结构示意图二；
图 3c是本发明接入网系统组成结构示意图三；
图 4a是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景一；
图 4b是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景二；
图 4c是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景三；
图 5 ^^于本发明接入网系统的用户认证的流程图； 图 6a是 DHCP过程的流程图之一；
图 6b是 DHCP过程的流程图之二；
图 7a是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景一；
图 7b是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景二；
图 7c是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景三；
图 8a是本发明接入网络在 DSL中的应用场景一；
图 8b是本发明接入网络在 DSL中的应用场景二；
图 8c是本发明接入网络在 DSL中的应用场景三；
图 9a是本发明接入网络在无线网络中的应用场景一；
图 9b是本发明接入网络在无线网络中的应用场景二；
图 9c是本发明接入网络在无线网络中的应用场景三。 实施本发明的方式
本发明实施例的方案是： 接入网包括分离的接入网控制面和接入 网数据面， 实现控制与承载的分离， 接入网控制面接收来自接入网数 据面分离出的控制信息， 与核心网进行控制信息交互， 并对接入网数 据面的数据转发进行控制；接入网数据面对来自用户网络的流量进行 控制信息和数据的分离， 将控制信息转发至接入网控制面； 在接入网 控制面的控制下转发来自用户网络 /核心网的数据。
图 1是本发明控制与承载分离的接入网组成结构示意图， 如图 1 所示， 接入网包括分离的接入网控制面（ Access Network-CP )和接入 网数据面 （ Access Network-DP ), 使得不同承载技术的控制面可以融 合在一起， 从而为不同的承载技术提供统一的控制面。 其中， 接入网 控制面集中了接入网的控制功能，接收来自接入网数据面分离出的控 制信息， 与核心网进行控制信息交互， 并对接入网数据面的数据转发 进行控制， 这里的控制包括认证、 资源、 接纳、 策略控制， 以及对接 入网数据面的数据转发的控制等等，可将这些控制功能设置在控制器
( Controller )中；接入网数据面对来自用户网络的流量进行控制信息 和数据的分离， 将分离出的控制信息转发至接入网控制面； 在接入网 控制面的控制下转发来自用户网络 /核心网的数据至核心网 /用户网 络。 其中， 分离属于现有技术， 比如通过流分类检测报文的协议号、 端口号等等来分离控制信息和数据， 这里不再赘述。
接入网控制面可以是独立的有线接入网控制面或无线接入网控 制面； 也可以是融合（包含）有线接入网控制面和无线接入网控制面 的融合接入网控制面，即有线接入网控制面和无线接入网控制面采用 同一个接入网控制面， 此时， 控制器包含有线控制器和无线控制器的 功能，本文将包含有线控制器和无线控制器的功能的控制器称为固定 移动融合 ( FMC , Fixed and Mobile Convergence )控制器。
接入网数据面可以是独立的有线接入网数据面或无线接入网数 据面； 也可以是融合（包含）有线接入网数据面和无线接入网数据面 的融合接入网数据面，即有线接入网数据面和无线接入网数据面采用 同一个接入网数据面。
接入网控制面可以属于连接运营商（ ConP , Connectivity Provider ) 或网络接入运营商 （NAP, Network Access Provider ), 接入网数据面 可以属于网络接入运营商； 有线 /无线核心网可以属于有线运营商 ( SP, Service Provider ) /无线 SP, 有线 /无线核心网也可融合属于同 一家 SP。
为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下参照附图 并举较佳实施例， 对本发明进一步详细说明。
图 2a是有线和无线采用合一的接入网控制面和接入网数据面的 接入网的一种网络模型，图 2a中，接入网控制面（ Access Network-CP ) 包括有线接入网控制面和无线接入网控制面， 接入网数据面 （Access Network-DP ) 包括有线接入网数据面和无线接入网数据面。 图 2a中 未示出有线 /无线接入网控制面， 及有线 /无线接入网数据面。
其中， 有线接入网控制面和有线接入网数据面组成有线接入网， 原有线接入网边缘节点（EN, Edge Node )如宽带网络网关 /宽带远端 接入服务器（BNG/BRAS )的功能被分解为两个网元， 即有线控制器 和有线 EN。 有线控制器包含原有线接入网 EN的控制面功能， 至少 包括用于实现认证功能的认证方（ Authenticator )和认证 /授权 /计费客 户端 （ AAA Client )、 用户动态地址配置 （ DHCP ) 中转 /代理的处理、 资源与接纳控制， 以及策略控制功能， 还可以进一步包括： 自动配置 服务器（ Auto-Configuration Server )的自动配置功能、 家庭网关 /路由 网关 ( RG, Residential Gateway或 Routing Gateway ) 管理、 用户网 络内的终端和 /或用户设备管理、用户私有或临时 IP地址分配、 AAA 代理或客户端、 媒体网关控制器 （MGC, Media Gateway Controller ) 以及有线接入和无线接入间的切换控制功能等功能； 有线 EN包含原 有线接入网 EN的数据面功能。 有线控制器和有线 EN之间可以采用 一对多或多对多的连接关系。
有线接入网控制面的控制功能设置在有线控制器中， 比如， 从 BNG/BRAS中分离出的 AAA功能设置在有线控制器中， 有线控制器 与核心网 （CN, Core Network )的控制面参考节点相连； 有线接入网 数据面的有线 EN与 CN的数据面参考节点相连。
无线接入网控制面和无线接入网数据面组成无线接入网，原无线 接入网 EN如应用服务网络网关 （ASN GW ) 的功能被分解为两个网 元， 即无线控制器和无线 EN。 无线控制器包含原无线接入网 EN的 控制面功能， 至少包括认证方、 AAA客户、 DHCP中转 /代理、 无线 资源管理（ Radio Resource Management )与接纳控制， 以及策略控制 功能，还可进一步包括：切换控制（ Handoff Control )、寻呼控制（ Paging Control ), 自动配置服务器的自动配置、 RG 管理、 用户网络内的终 端和 /或用户设备管理功能、 用户私有或临时地址分配、 AAA代理、 MGC等功能； 另外， 无线控制器还可以进一步包括有线接入和无线 接入间的切换控制功能，用于完成有线接入与无线接入间相互切换的 控制； 无线 EN包含原无线接入网 EN的数据面功能； 无线控制器和 无线 EN之间可以采用一对多或多对多的连接关系。
无线接入网控制面的控制功能设置在无线控制器中， 比如， 从 ASN GW中分离出的 AAA功能设置在无线控制器中， 无线控制器与 CN的控制面参考节点相连； 无线接入网数据面的有线 EN与 CN的 数据面参考节点相连。
图 2a中， 核心网包括有线核心网和无线核心网， 有线 /无线核心 网均为控制与承载分离的， 从而引入有线 /无线核心网控制面 ( CN-CP )和有线 /无线核心网数据面（CN-DP ), 有线 /无线接入网控 制面的有线 /无线控制器分别与有线 /无线核心网控制面的参考点相 连， 而有线 /无线接入网数据面的有线 /无线 EN分别与有线 /无线核心 网数据面的参考点相连。有线核心网可以属于有线运营商（ SP , Service Provider ), 无线核心网可以属于无线 SP, 有线核心网和无线核心网 也可融合属于同一家 SP。 另外， 本文中， 将融合了有线核心网和无 线核心网的核心网称为融合核心网。 这里， 核心网的架构不属于本发 明范畴， 不再详述。
如图 2a所示， 有线接入网控制面和无线接入网控制面采用同一 个接入网控制面，有线控制器和无线控制器可以采用分离的有线控制 器和无线控制器， 也可以采用 FMC控制器（如图 2a中的虚线及粗虚 实线所示；)； 有线接入网数据面和无线接入网数据面采用同一个接入 网数据面，有线 EN/无线 EN可以采用同一个接入网数据面，有线 AN/ 无线 AN可以采用同一个接入网数据面 （图 2a中未示出）。 FMC控 制器与有线 EN/无线 EN之间采用一对多或多对多的连接关系。 接入 网控制面可以属于连接运营商，接入网数据面可以属于网络接入运营 商。
图 2b是有线和无线采用合一的接入网控制面和接入网数据面的 接入网的另一种网络模型， 图 2b 中， 接入网控制面包括有线接入网 控制面和无线接入网控制面，接入网数据面包括有线接入网数据面和 无线接入网数据面。 图 2中未示出有线 /无线接入网控制面， 及有线 / 无线接入网数据面。 图 2b与图 2a的不同之处在于， 接入网数据面中 的有线 /无线接入节点 （AN, Access Node ) 集成了原接入网 AN 及 EN的功能，有线 /无线接入网数据面的有线 /无线 AN与 CN的数据面 参考节点相连。
如图 2b所示，有线 AN/无线 AN/有线 EN/无线 EN采用合一的接 可以采用一对多或多对多的连接关系。
依据图 2a和图 2b所示的两种控制与承载分离的接入网网络模型， 本发明提供图 3a、图 3b和图 3c所示的三种接入网系统组成结构，图 3a ~ 图 3c中， AN为有线 AN或无线 AN, EN为有线 EN或无线 EN, 控制 器为有线控制器或无线控制器或 FMC控制器， CN为有线 CN或无线 CN或包含有线与无线的融合 CN;接入网控制面可采用有线控制器和无 线控制器分离控制的形式支持固定移动融合， 或采用 FMC控制器集中 控制的形式支持固定移动融合。 CPN与 AN网元间的参考点 1采用原接 入网的参考点； AN与 AN间新定义参考点 2, 以支持 AN间的通信， 适 应基于 IP网传送语音（ VoIP )技术和端到端（ Peer-to-Peer )通信的要求， 该参考点 2可选， 其中， 有线 AN间为参考点 2a, 无线 AN间为参考点 2b, 有线 AN与无线 AN间为参考点 2c。
图 3a是本发明接入网系统组成结构示意图一， 如图 3a所示， 控制 信息和数据的分离由 EN完成， EN将控制信息如控制消息或信令通过参 考点 4中转到控制器进行处理， 并在控制器的控制下将数据流量通过参 考点 6-D转发到 CN, AN可以为支持二层的接入节点。
AN与 EN间新定义参考点 3 , AN通过参考点 3将用户接入接入 网。 其中， 有线 AN与有线 EN间为参考点 3a, 采用原有线接入网的 参考点； 无线 AN与无线 EN间为参考点 3b, 采用原无线接入网的参 考点； 有线 AN与无线 EN间为参考点 3c; 无线 AN与有线 EN间为 参考点 3d。
控制器与 EN间新定义参考点 4, 控制器通过参考点 4向 EN下 发策略参数， 并通过 IETF的媒体网关控制（Megaco, Media Gateway Control )协议或 ITU-T的 H.248对 EN进行管理。 其中， 有线 EN与 有线控制器 /FMC控制器间为参考点 4a,无线 EN与无线控制器 /FMC 控制器间为参考点 4b。
控制器与控制器间新定义参考点 5-C, 控制器通过参考点 5-C协 调和统一接入网的资源与接纳控制、策略控制等，该参考点 5-C可选； 其中， 有线控制器与有线控制器 /FMC控制器间为参考点 5a-C, 无线 控制器与无线控制器 /FMC控制器间为参考点 5b-C, 有线控制器与无 线控制器间为参考点 5c-C, FMC控制器与 FMC控制器间为参考点 5d-C。
EN与 EN间新定义参考点 5-D, EN通过参考点 5-D完成 EN间 通信数据量的负荷分担， 该参考点 5-D可选； 其中， 有线 EN与有线 EN间为参考点 5a-D,无线 EN与无线 EN间为参考点 5b-D,有线 EN 与无线 EN间为参考点 5c-D。
控制器与 CN间新定义参考点 6-C, 该参考点 6-C相当于原接入 网与核心网间的参考点部分。 其中， 有线控制器与有线 CN/融合 CN 间为参考点 6a-C, 无线控制器与无线 CN/融合 CN间为参考点 6b-C, 有线控制器与无线 CN间为参考点 6c-C,无线控制器与有线 CN间为 参考点 6d-C, FMC控制器与 CN间的参考点为 6e-C。
EN与 CN间新定义参考点 6-D,该参考点 6-D相当于原接入网与核 心网间的参考点部分。 其中， 有线 EN与有线 CN/融合 CN间为参考点 6a-D, 无线 EN与无线 CN/融合 CN间为参考点 6b-D, 有线 EN与无线 CN间为参考点 6d-D, 无线 EN与有线 CN间为参考点 6d-D。
图 3b是本发明接入网系统组成结构示意图二， 如图 3b所示， 控制 信息和数据的分离由 AN完成， AN将控制信息如控制消息或信令通过 参考点 3-C中转到控制器进行处理， 并在控制器的控制下将数据流量通 过参考点 3-D转发到 CN, 参考点 2、 5-C、 5-D为可选， AN可以为支持 IP感知 ( IP awareness ) 的接入节点。
图 3b所示组成结构中， 与图 3a不同的是：
AN与控制器间新定义参考点 3-C,该参考点 3-C相当于原接入网的 AN与接入网边缘节点如 BNG/BRAS/ASN GW间的参考点部分， 用于 AN与控制器间的信息交互。 其中， 有线 AN与有线控制器 /FMC控制器 间为参考点 3a-C,无线 AN与无线控制器 /FMC控制器间为参考点 3b-C;
AN与 EN间新定义参考点 3-D, 该参考点 3-D相当于原接入网的 AN与接入网边缘节点如 BNG/BRAS/ASN GW间的参考点部分， 用于 AN与 EN间的数据交互。 其中， 有线 AN与有线 EN间为参考点 3a-D; 无线 AN与无线 EN间为参考点 3b-D; 有线 AN与无线 EN间为参考点 3c-D; 无线 AN与有线 EN间为参考点 3d-D。
图 3c是本发明接入网系统组成结构示意图三，如图 3c所示，在 AN 中集成有 EN的功能， 控制信息和数据的分离由集成了 EN功能的 AN 完成，本发明中将集成了 EN功能的 AN称为扩展 AN。扩展 AN将控制 信息通过参考点 3-C中转到控制器进行处理， 并在控制器的控制下将数 据流量通过参考点 6-D转发到 CN, 参考点 2、 5-C为可选， AN可以为 支持 IP路由的接入节点。 同时， 如图 3c所示， 由于将 EN集成在了扩 展 AN中， 参考点 5-D、 4和 3-D即不存在。 另外， 也可将 EN功能集成 到核心网， 此时， 控制器与 AN间通过参考点 3-C连接， 控制器和 AN 分别通过参考点 6-C和参考点 3-D与核心网连接。
需要说明的是， 图 3a~ 3c中的不同的参考点名称并不用于限制参 考点， 这里只是为了区别不同的参考点。
为了实现用户通过本发明控制与承载分离的接入网进行通信， 包 括： 在接入网数据面， 对用户上行流量进行控制信息和数据的分离， 分 离后的控制信息中转到接入网控制面进行处理， 并与核心网进行控制信 息交互； 在接入网控制面的控制下， 转发分离出的数据及来自核心网的 下行数据。
下面以通过本发明接入网实现用户认证为例， 具体描述实现过程。 图 4a、图 4b和图 4c分别示出了用户认证流程在实际网络中的场景举例。
图 4a是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景一， 如图 4a所 示， AN及 EN可以设置执行点 （EP, Enforcement Point ), 用户的接入 控制、 策略控制等功能在 AN及 EN均可以实现。 EN还完成中继 /代理 ( Relay/Proxy )功能： Relay/Proxy需要从所有的流量中分离出控制信息 如控制消息和信令， 然后中转到控制器， 比如将来自用户驻地网（CPN, Customer Premise Network )的认证申请用户 ( Supplicant )的认证才艮文或 DHCP报文由 EN分离出后中转到控制器， 控制器发送给用户的认证报 文或 DHCP 文也由 EN进行中转。 这里分离的方法属于现有技术， 比 如通过流分类检测报文的协议号、 端口号等等进行分离， 不再详述。
图 4b是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景二， 如图 4b所 示， AN与控制器之间存在参考点 3-C。 EN中的 Relay/Proxy功能也可 以在 AN上实现， 即由 AN通过参考点 3-C对认证报文或 DHCP报文进 行中转。 EP可以在 AN或 EN上实现。
图 4c是本发明实现用户认证的接入网组成结构场景三， 如图 4c 所示， AN完成 Relay/Proxy及 EP的功能， EN (图 4c中未示出 ) 不 参与用户的认证， 也无需支持 EP。
图 5是基于本发明接入网系统的用户认证的流程图， 如图 5所示， Supplicant为用户认证的申请用户； EP为执行点， 功能包括用户接入控 制的执行即接入通过认证的用户而拒绝其它用户的接入； Authenticator 为认证方， 功能包括对用户进行认证和授权等， 并且通过认证服务器 ( AS , Authentication Server )如 AAA服务器确认用户的认证信息和权 限等， AS对用户的信息进行验证， 并将认证结果返回 Authenticator, 另 外， 对于通过认证的用户还可以进一步返回相应的带宽、 策略等控制信 息。 Relay/Proxy的功能包括 Supplicant和 Authenticator之间的认证信息 的中转。 本发明认证的方法包括以下步骤：
步骤 500: IP地址配置。
用户可以动态或者静态配置 IP地址， 本步骤可选。对于某些认证方 式^口网给接入认证 7 载十办议 ( PANA, Protocol for carrying Authentication for Network Access ), 步骤 500可能需要。
步骤 501 : 用户认证。 Authenticator对 Supplicant进行用户认证， 二者在认证过程中的 才艮文交互通过 Relay/Proxy检测并进行中转。其中 Relay /Proxy对认证 报文的检测就是从接收到的流量中分离出控制信息如控制消息和信 令， 这里的检测的方法属于现有技术， 比如通过流分类检测报文的协 议号、 端口号等等进行检测。
步骤 502: Authenticator向 AAA服务器查询用户的信息进行认证并 获取相关策略。
步骤 503: 认证通过后用户的接入权限等控制信息由 Authenticator 下发到 EP。 同时， Authenticator对 EP的控制信息可以进行查询及维护 等。
步骤 504: 认证通过后的用户如果需要， 可以进行 IP地址的配置， 通常是动态的地址分配。
如果不需要， 该步骤可以省略。
步骤 505: 通过认证的用户的数据流经 EP后转发。
需要说明的是，如何实现认证的方法属于现有技术，这里强调的是， 在本发明控制与承载分离的接入网中实现认证时， 接入网控制面与接入 网数据面之间的协调工作。
上述步骤 501的用户认证过程中， 认证可以是标准协议的过程， 如使用 PANA、 802.1X等， 也可以是 DHCP请求等等。 Relay/Proxy 对认证报文的检测可以是对认证协议报文的检测如 PANA报文、 或 IEEE802.1X协议才艮文、以太网上的点到点协议（ PPPoE , Point-to-Point Protocol over Ethernet )报文等的检测，也可以是对广播报文的检测如 DHCP请求的检测， 还可以对未知源 IP地址的报文以及其它本发明 中没有列举的方式报文的检测。 比如， 图 4a~ 4c所示的接入网组成 场景中使用 PANA作为认证机制，图 5所描述的认证流程中各实体与 PANA中各实体的对应关系为， Supplicant对应 PANA客户 （ PaC , PANA Client ), EP对应 EP, Authenticator对应 PANA认证代理（ PaA, PANA Authentication Agent ), AAA服务器对应 AS。 再如， 图 4&~图 4c所示的接入网组成场景中使用 802.1X作为认证机制， 图 5所描述 的认证流程中各实体与 802.1 X中各实体的对应关系为， Supplicant 对应 Supplicant, EP对应 802. IX的接入控制执行器 Access Controller, Authenticator对应 Authenticator, AAA月良务器对应 AS。
在实际网络中， Authenticator和 AAA Server可以存在于一个物 理实体中， 也可以分别设置在两个不同的物理实体中； EP在 AN或 EN 中均可设置； Relay/Proxy 可以设置在一个或多个物理实体中， Relay/Proxy所在的物理实体可能同时设置有 EP。 EP与 Relay/Proxy 可以存在于同一个物理实体或分别处设置在不同的物理实体中。
在图 5所示的用户认证流程中， 步骤 500或步骤 504中， 用户可以 静态或动态配置 IP地址， 对于动态配置的情况， 可以通过图 6a或图 6b 所示的流程来实现。 图 6a是 DHCP过程的流程图之一， 假设控制器中 包含有本地 DHCP服务器， 如图 6a所示， 对于未认证且没有 IP地址的 用户先使用本地 DHCP服务器分配地址， Relay/Proxy对 DHCP报文进 行中转。 图 6a所示的用户与控制器之间的 DHCP过程为标准 DHCP过 程， 具体描述可参见相关规范， 这里不再赘述。
图 6b是 DHCP过程的流程图之二， 如图 6b所示， 与图 6a的区 别在于，控制器和 DHCP服务器分别为相互独立的实体。用户与 DHCP 服务器之间的 DHCP过程为标准 DHCP过程， 具体描述可参见相关 规范， 这里不再赘述。
以上介绍了本发明控制与承载分离的接入网的组成及用户通过 该接入网实现通信的方法。 从本发明接入网来看， 由于接入网中实现 了控制与承载分离， 在承载技术发生变化时， 网络的控制方法无需随 之改变，从而提高了网络的可扩展性，同时也降低了网络的维护成本。
控制部分从现在的承载设备中独立出来成为单独的控制器，显著 降低了承载设备的成本， 同时该控制器不受承载设备的硬件约束， 为 提供更好的性能打下了坚实的基础。独立的控制器可以通过增加控制 功能模块较容易的提供更多更强的控制功能，新业务也可以通过在控 制器中增加新的模块方便的得到支持从而提高了网络的扩展性。
而且， 可以单独对控制器进行升级以提升性能， 而对承载网设备 没有影响； 同样， 对承载网络设备的升级和变化对用户的控制也没有 影响， 用户的管理控制信息不需要由于承载设备的变化而迁移， 显著 降低了网络的维护成本。
除此之外， 基于本发明接入网控制面和接入网承载面的分离， 不 同承载技术的控制面可以融合在一起，从而为不同的承载技术提供了 统一的控制面。而通过统一的控制面可以支持对多个不同运营商业务 的统一管理， 使得本发明接入网系统适用于多 SP的场景， 解决了用 户跨域切换、 漫游等问题； 统一的控制面实现了对不同的接入技术的 统一管理， 解决了用户在不同接入技术间的切换、 漫游等问题。
本发明中的架构提供了由现有网络架构逐渐演进的不同阶段， 包 括 AN支持 IP感知、 三层等不同阶段， 如图 3所示， 图 3a在现有网 络架构中增加控制器， 将控制功能从 EN中分离出来； 图 3b在图 3a 的基础上进一步增加 AN与控制器之间的参考点 3-C, 控制消息或信 令可以由 AN或 EN中转到控制器， AN和 EN均可以实现 EP; 图 3c 在图 3b的基础上， 去掉了 EN结点及 EN和控制器、 EN和 AN之间 的参考点， EN的功能集成到 AN当中，原 EN与 CN之间的参考点也 变成 AN与 CN之间的参考点。 本发明中的架构可以适用于 VoIP、 Peer-to-Peer等新业务。
下面结合实际网络， 举例描述本发明接入网在光纤接入（FTTx )如 FTTB、 FTTC、 FTTH等、 数字用户环路（ DSL )及无线网络中的应用。
图 7a是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景一， 图 7a是图 3a在 FTTx中应用的网络组成结构， 结合图 3a, 有线控制器即为控制器， 光 纤网络单元 /光纤网络终端 （ONU/ONT ) 即为 AN, 有线 EN即为 EN。 光线路终端（OLT, Optical Line Terminal )不属于 AN, 可以将其与有线 EN合并到同一个物理实体 EP中。图 7a中用户驻地设备（ CPE, Customer Premise Equipment )、 光分酉己网 ( ODN, Optical Distribution Network )和 适配功能（AF, Adaptation Function )属于现有实体， 其中 ODN为 OLT 和 ONU提供光传输媒质作为其间的物理连接、 AF实现光接入和其它接 入技术或业务之间的适配功能。 另外， 也可以将 OLT和有线 EN设置在 同一物理实体中并合称为有线 EN, 此时， 有线控制器即为控制器， ONU/ONT为 AN, OLT与有线控制器间建立连接。
图 7b是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景二， 图 7b是图 3b在 FTTx中应用的网络组成结构，结合图 3b,有线控制器即为控制器， OLT 即为 AN, 有线 EN即为 EN。 另夕卜， 也可以将 OLT和有线 EN设置在同 一物理实体中并合称为有线 EN , 此时， 有线控制器即为控制器， ONU/ONT为 AN, AN及有线 EN分别与有线控制器间建立连接。
图 7c是本发明接入网络在 FTTx中的应用场景三， 图 7c是图 3c在 FTTx 中应用的网络组成结构， 结合图 3c, 有线控制器即为控制器， ONU/ONT与 OLT构成为 AN/扩展 AN。
图 7a~ 7c中的 T、（a)和 V接口为现有技术中的接口。 因现有网络 中控制面和承载面没有分离， 因此上述各现有接口包含了控制面的参考 点和承载面的参考点。 图 8a是本发明接入网络在 DSL中的应用场景一， 图 8a是图 3a在 DSL中应用的网络组成结构， 结合图 3a, 有线控制器即为控制器， 数字 用户环路接入器（ DSLAM ) 即为 AN, 有线 EN即为 EN。
图 8b是本发明接入网络在 DSL中的应用场景二， 图 8b是图 3b在 FTTx 中应用的网络组成结构， 结合图 3b, 有线控制器即为控制器， DSLAM即为 AN, 有线 EN即为 EN, 与图 8a不同的是， 有线控制器与 DSLAM相连。
图 8c是本发明接入网络在 DSL中的应用场景三， 图 8c是图 3c在 FTTx 中应用的网络组成结构， 结合图 3c, 有线控制器即为控制器， DSLAM即为 AN/扩展 AN。
图 8a~ 8c中的 U、 V、 A10接口为现有网络中的接口， 与图 3a中 的参考点对应关系为： U接口对应参考点 1 , V接口对应参考点 3, A10 接口对应参考点 6。 因现有网络中控制面和承载面没有分离， 因此上述 各现有接口包含了控制面的参考点和承载面的参考点。
图 9a是本发明接入网络在无线网络中的应用场景一， 图 9a是图 3a 在 DSL中应用的网络组成结构， 结合图 3a, 无线控制器即为控制器， 基站（ BS ) 即为 AN, 无线 EN即为 EN。
图 9b是本发明接入网络在无线网络中的应用场景二， 图 9b是图 3b 在 DSL中应用的网络组成结构， 结合图 3b, 无线控制器即为控制器， BS即为 AN, 无线 EN即为 EN, 与图 8a不同的是， 无线控制器与 BS 相连。
图 9c是本发明接入网络在无线网络中的应用场景三， 图 9c是图 3c 在 FTTx中应用的网络组成结构， 结合图 3c, 无线控制器即为控制器， BS即为 AN/扩展 AN。
图 9a~ 9c中的 Rl、 R3和 R6接口为现有技术中的接口， 与图 3a 中参考点的对应关系为： R1接口对应参考点 1 , R6接口对应参考点 3 , R3接口对应参考点 6。 因现有网络中控制面和承载面没有分离， 因此， 上述各现有接口包含了控制面的参考点和承载面的参考点。
以上图 7a〜图 7c, 及图 8a〜图 8c中的有线控制器， 以及图 9a ~图 9c中的无线控制器也可以采用 FMC控制器来实现。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的 保护范围， 凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书
1.一种控制与承载分离的接入网系统，其特征在于，该系统包括： 分离的接入网控制面和接入网数据面； 其中，
接入网控制面接收来自接入网数据面分离出的控制信息，与核心 网进行控制信息交互， 并对接入网数据面的数据转发进行控制；
接入网数据面对来自用户网络的流量进行控制信息和数据的分 离， 将控制信息中转至接入网控制面； 在接入网控制面的控制下转发 来自用户网络 /核心网的数据。
2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述接入网控制 面为独立的有线接入网控制面或无线接入网控制面；或为包括有线接 入网控制面和无线接入网控制面的融合接入网控制面。
3. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述接入网数据 面为独立的有线接入网数据面或无线接入网数据面；或为包括有线接 入网数据面和无线接入网数据面的融合接入网数据面。
4. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述接入网控制面 的控制功能设置在实现接入网的控制功能的控制器中； 所述接入网数据 面的功能设置在边缘节点 EN中；
所述控制器与 EN间通过参考点 4连接； 所述 EN通过参考点 3与 现有接入节点 AN连接； 所述控制器和 EN分别通过参考点 6-C和参考 点 6-D与核心网连接。
5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述接入网控制面 的控制功能设置在实现接入网的控制功能的控制器中； 所述接入网数据 面的功能设置在 AN中；
所述控制器与 AN间通过参考点 3-C连接； 所述控制器与 EN间通 过参考点 4连接； 所述 AN通过参考点 3-D与 EN连接； 所述控制器和 EN分别通过参考点 6-C和参考点 6-D与核心网连接。
6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述接入网控制面 的控制功能设置在实现接入网的控制功能的控制器中； 所述接入网数据 面的功能设置在 AN或包括有 EN功能的扩展 AN中；
所述控制器与扩展 AN间通过参考点 3-C连接； 所述控制器和扩展 AN分别通过参考点 6-C和参考点 6-D与核心网连接；
或者，所述控制器与 AN间通过参考点 3-C连接；所述控制器和 AN 分别通过参考点 6-C和参考点 3-D与核心网连接。
7. 根据权利要求 4、 5或 6所述的系统， 其特征在于， 所述控制器 为有线控制器， 或无线控制器， 或包含有线控制器和无线控制器的功 能的固定移动融合 FMC控制器。
8. 根据权利要求 4或 5所述的系统， 其特征在于， 所述 EN为 有线 EN或无线 EN;所述控制器为有线控制器，或无线控制器，或 FMC 控制器；
所述参考点 4包括： 有线 EN与有线控制器 /FMC控制器间的参 考点 4a, 无线 EN与无线控制器 /FMC控制器间的参考点 4b。
9. 根据权利要求 7所述的系统， 其特征在于， 所述控制器为一个 或一个以上； 所述控制器为一个以上时， 控制器之间通过参考点 5-C连 接。
10. 根据权利要求 4、 5或 6所述的系统， 其特征在于， 所述 AN 为一个或一个以上， 所述 AN为一个以上时， AN之间通过参考点 2连 接。
11. 根据权利要求 4或 5所述的系统，其特征在于，所述 EN为一 个或一个以上， 所述 EN为一个以上时， EN之间通过参考点 5-D连接。
12. 根据权利要求 4、 5或 6所述的系统， 其特征在于， 所述控制 器中的控制功能包括： 认证方 Authenticator、 认证 /授权 /计费 AAA代 理或客户端功能、 用户动态地址配置 DHCP 中转 /代理的处理、 无线 和 /或有线资源与接纳控制， 以及策略控制功能。
13. 根据权利要求 12所述的系统， 其特征在于， 所述控制功能 还包括： 自动配置服务器功能、 家庭网关 /路由网关 RG管理、 用户网 络内的终端和 /或用户设备管理、 用户私有或临时 IP地址分配、 媒 体网关控制器 MGC以及有线接入和无线接入间的切换控制功能。
14. 根据权利要求 4所述的系统， 其特征在于， 所述接入网系 统应用于光纤接入网络中；
所述控制器为有线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为光纤接入网 络中的光纤网络单元 /光纤网络终端 ONU/ONT; 所述 EN 为集成有 OLT的有线 EN;
或者， 所述控制器为有线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为光纤 接入网络中的 OLT; 所述 EN为有线 EN。
15. 根据权利要求 5所述的系统， 其特征在于， 所述接入网系统 应用于光纤接入网络中；
所述控制器为有线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为光纤接入网 络中的 OLT; 所述 EN为有线 EN;
或者， 所述控制器为有线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为光纤 接入网络中的 ONU/ONT; 所述 EN为有线 EN, 该有线 EN中设置有 光纤接入网络中的 OLT。
16. 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 所述接入网系统 应用于光纤接入网络中；
所述控制器为有线控制器 /FMC控制器， 该有线控制器 /FMC控 制器与 OLT相连； 所述 AN/扩展 AN为 ONU/ONT和 OLT。
17. 根据权利要求 4或 5所述的系统， 其特征在于， 所述接入 网系统应用于数字用户环路中；
所述控制器为有线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为数字用户环 路中的数字用户环路接入器 DSLAM; 所述 EN为有线 EN。
18. 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 所述接入网系 统应用于数字用户环路中；
所述控制器为有线控制器 /FMC 控制器； 所述 AN/扩展 AN 为 DSLAM。
19. 根据权利要求 4或 5所述的系统， 其特征在于， 所述接入 网系统应用于无线网络中；
所述控制器为无线控制器 /FMC控制器； 所述 AN为无线网络中 的基站 BS; 所述 EN为无线 EN。
20. 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 所述接入网系 统应用于无线网络中；
所述控制器为无线控制器 /FMC控制器；所述 AN/扩展 AN为 BS。
21. 根据权利要求 4 所述的系统， 其特征在于， 所述现有 AN 和 EN中均包含执行点 EP; 所述控制器为认证方； 所述 EN将来自用 户驻地网 CPN的认证申请用户的认证报文或 DHCP报文分离出后中转 到控制器， 并中转控制器发送给用户的认证报文或 DHCP报文； 所述 EN转发核心网与 AN间交互的数据；
所述 AN与 EN间通过参考点 3连接， 所述 EN与控制器间通过参 考点 4连接， 所述 EN通过参考点 6-D与核心网连接， 所述控制器通过 参考点 6-C与核心网中的认证服务器连接。
22. 根据权利要求 5所述的系统， 其特征在于， 所述 AN或 EN 中包含执行点 EP; 所述控制器为认证方； 所述 AN将来自 CPN的认 证申请用户的认证报文或 DHCP报文分离出后中转到控制器， 并中转控 制器发送给用户的认证报文或 DHCP报文； 所述 EN转发核心网与 AN 间交互的数据；
所述 AN与 EN间通过参考点 3-D连接， 所述 AN与控制器间通过 参考点 3-C连接， 所述 EN与控制器间通过参考点 4连接， 所述 EN通 过参考点 6-D与核心网连接， 所述控制器通过参考点 6-C与核心网中的 认证服务器连接。
23. 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 所述 AN中包含 执行点 EP; 所述控制器为认证方； 所述 AN将来自 CPN的认证申请 用户的认证报文或 DHCP报文分离出后中转到控制器， 并中转控制器发 送给用户的认证报文或 DHCP报文； 所述 AN转发核心网与用户间交互 的数据；
所述 AN与控制器间通过参考点 3-C连接，所述 AN通过参考点 6-D 与核心网连接， 所述控制器通过参考点 6-C与核心网中的认证服务器连 接。
24. 根据权利要求 21、 22或 23所述的系统， 其特征在于， 所述 用户为网络接入认证承载协议 PANA客户 PaC,所述认证方为 PANA认 证代理 PaA。
25. 根据权利要求 21、 22或 23所述的系统， 其特征在于， 所 述 EP为 802.1X的接入控制执行器；所述认证服务器为 AAA服务器。
26. 一种控制与承载分离的接入网系统实现通信的方法， 其特 征在于， 该方法包括：
接入网数据面对用户上行流量进行控制信息和数据的分离， 分离后 的控制信息中转到接入网控制面进行处理， 并与核心网进行控制信息交 互；
在接入网控制面的控制下， 接入网数据面转发分离出的数据及来自 核心网的下行数据。
27. 根据权利要求 26所述的方法， 其特征在于， 该方法之前还 包括： 通过认证方对所述用户进行认证；
所述用户与认证方交互的认证报文由所述接入网数据面分离后 中转。
28. 根据权利要求 27所述的方法， 其特征在于， 所述对认证报 文的分离为对认证协议 4艮文的分离。
29. 根据权利要求 28所述的方法， 其特征在于， 所述认证协议 报文为： 网络接入认证承载协议 PANA报文，或 IEEE802.1X协议报文， 或以太网上的点到点协议 PPPoE报文， 或广播报文， 或未知源 IP地 址的报文。
30. 根据权利要求 26所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 所述用户通过静态或动态方式配置 IP地址。
31. 根据权利要求 30所述的方法， 其特征在于， 若所述用户通 过动态方式配置 IP地址， 所述配置的方法为： 通过 DHCP过程实现。
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