在通信網絡系統中輸送業務的製作方法

2023-10-07 01:24:14

在通信網絡系統中輸送業務的製作方法
【專利摘要】通過同構傳輸網絡（TN4）在通信網絡中從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點（NW1、NW2）到位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心（D中心、C中心）輸送業務。至少一個處理中心處理業務並控制和轉發業務以進一步輸送到邊緣節點。
【專利說明】在通信網絡系統中輸送業務

【技術領域】
[0001]本發明涉及在通信網絡系統中輸送業務。具體來說，本發明涉及提供用於輸送通信業務的傳輸網絡。
[0002]縮寫列表
在本說明書中使用的縮寫的下述含義適用:
2G、3G、4G行動網路=第二、第三、第四代行動網路
ANDSF=接入網絡發現和選擇功能
AON=有源光網絡
API=應用編程接口
BSC=基站控制器
BTS=基站收發器
CCC=公共控制客戶端
CCS=公共控制伺服器
CET=電信級乙太網傳輸
DffDM=密集波分復用
ePDG=演進分組數據網關
eNodeB=演進節點B
E2E=端到端
EDFA=摻鉺光纖放大器
EPC=演進分組核心
EPON=基於乙太網的PON
FTP=文件傳輸協議
FTTB=光纖到建築
FTTC=光纖到路邊
FTTH=光纖到戶
GMPLS=通用 MPLS
GPON=吉比特PON
GPRS=通用分組無線電服務
HLR=歸屬位置寄存器
HSS=歸屬訂戶伺服器
HTTP=超文本傳輸協議
IP=網際網路協議
LTE=長期演進
MME=移動性管理實體
MNO=行動網路運營商
MPLS=多協議標籤交換 NGOA=下一代光接入
OEO=光-電-光
OF=OpenFlow
OFC=OpenFlow 協會
OLT=光線路終端
ONU=光網絡單元
P-GW=分組數據網絡網關
PON=無源光網絡
RAN=無線電接入網絡
RNC=無線電網絡控制器
ROADM=可重配置光分插復用器
SDH=同步數字體系
SDN=服務遞送網絡
SGSN=服務GPRS支持節點
S-Gff=服務網關
UE=用戶裝備
VPN=虛擬專用網絡
WiMAX=全球微波接入互操作性
WAN=無線區域網。

【背景技術】
[0003]本發明的初期狀況和目的被最好地圖示在現有技術行動網路的示例上。然而，本發明對於其它例如固定線路或有線接入網絡的類似性和等效適用性是可容易理解的。
[0004]圖1示出了第四代(4G)行動網路的(簡化的)原理架構。用戶終端(UE)經由包括eNodeB基站的無線電接入網絡(RAN)、通過演進分組核心(EPC)連接到服務遞送網絡(SDN)中的服務端點，該服務遞送網絡最經常由伺服器場表示，其中內容和服務被存儲和/或使得可用於UE接入。在這個應用中，SDN可以表示行動網路運營商(MNO)服務網絡，或者第三方服務提供商的服務網絡，或者網際網路，或者提供服務或對服務的接入的任何其它種類的網絡。EPC主要包括網關，例如服務網關(S-GW)，服務網關將UE業務從基站向分組數據網絡網關(P-GW)中轉，分組數據網絡網關充當去往SDN或其它網絡的過渡點。對eNodeB、S-Gff和P-GW的涉及在某種程度上由移動性管理實體(MME)操縱。除了應當在兩個對等端(UE/SDN)之間交換的端到端(E2E)數據(進一步標示為U平面且在圖1中以粗體線示出)外，在行動網路的節點之間還存在行動網路控制消息的顯著交換，其不一定與該服務自身(有效載荷)有關，但對於運行並確保與移動用戶的E2E服務遞送是必要的。這個信息交換(進一步標示為C平面且在圖1中以虛線示出)包括例如:從UE到eNodeB和MME的測量報告、UE和P-GW之間的用戶/服務有關信息、S-Gff和P-GW之間的隧道建立信息、歸屬訂戶伺服器(HSS)或歸屬位置寄存器(HLR)與各種節點之間的用戶認證和授權。要注意，不要把這個信息誤認為服務和用戶裝置之間的控制消息(比如HTTP或FTP)，該控制消息被認為屬於更高層，並且要注意，這個信息決不與下層傳輸節點的控制消息有關。在圖1中，具有控制功能的節點用C三角指示，具有數據轉發功能的那些節點用D-圓圈標記，並且當然，一些節點可以具有這兩種功能。注意，所有實體，即使僅在圖1中示出一次，也可以在有關網絡內的多個實例中出現。
[0005]關於傳輸，在RAN和EPC之間最經常存在明顯的分離。在鄉村環境中和密集共同居住的城市區域中，基站可能彼此遠離。因此，當運營商在特定區域中(例如在鄉村區域中)不擁有傳輸網絡時，他們必須協作且經常必須依賴於第三方傳輸。
[0006]RAN傳輸通常覆蓋接入區域的無線電區段以及基站之間的潛在第一級聚合、它們的潛在公共控制和去往EPC的過渡。有關的傳送技術可以使用與任何合適機制和/或協議(比如例如DSL、乙太網、IP等)結合的任何種類的介質(包括例如導線、纖維或空氣(微波))。光學系統(比如無源光網絡(PON))供給針對聚合帶寬共享的有吸引力的解決方案，並且未來的基於WDM的PON (也被稱為下一代光接入(NG0A)，如在W02011/067350A1中所公開)實現針對每個基站和用戶的幾乎不受限制的傳送帶寬。
[0007]EPC通常提供例如另外級別的聚合、用戶認證、包括移動性管理的服務調用、以及用戶和服務提供商之間信息的路由和交換。其通常採用了利用DWDM和MPLS/GMPLS技術的基於環形和網狀結構的長距離光傳送。交叉連接和路由器功能通常用於把RAN與EPC互連。S-Gff和P-GW通常被放置在RAN與EPC以及EPC與SDN之間的過渡區域中，以便應對有關傳輸技術中的中斷。
[0008]新概念(比如網絡虛擬化和OpenFlow)已在操作、控制和管理電信網絡的方面引入了新的能力。網絡虛擬化實現了不同聯網資源與物理網絡基礎結構的分離和隔離並使得能夠使用它們來形成虛擬網絡，其彼此完全獨立(例如參見PCT/EP2010/066534)。OpenFlow主張交換機和路由器的控制平面(C-平面)和轉發平面(U平面)的分離，以便形成簡單且高性能的轉發機器，以由高靈活性和效率的控制系統來控制(參見WWW.0penflow.0rg)。
[0009]根據上面的概念，使用(重用)商業上現貨供應的路由和交換平臺。在簡化視圖中，那些平臺已經包括如圖2中示出的用於數據路徑處理的設施(例如交換矩陣)、有關的控制軟體和流表，其定義了如何依賴於例如在分組報頭中包含的信息來處理(路由、交換)數據分組。簡單的規則可以例如意味著:如果在報頭中發現的目的地地址可以被解析，則埠 O上的傳入分組將被轉發到埠 2，並且否則，被轉發到埠 3。
[0010]OpenFlow帶給這個系統的方法是:流表可以從裝置的外部經由應用編程接口 API(OpenFlow處理程序/接口)操控，並且控制實例可以切分來自裝置的不同資源並把那些資源或那些資源的子集呈現給裝置外部的另外的控制實例(FlowVisor)。這樣，應用可以通過操控虛擬流表來操控例如一組(一個或多個)乙太網交換機的資源，該虛擬流表表示作為單個交換機或FlowVi sor實例而出現的實例，隱藏由交換機和/或其後面的另外的FlowVisor控制器組成的層級結構。該應用不需要知道其對資源的接入是否直接影響物理交換機或由若干交換機形成的虛擬交換機，虛擬交換機例如可以是以層級方式組織的。
[0011]針對第四代及以上的行動網路的傳輸有利地將使用基於纖維的基礎結構。基於PON的系統或點對點解決方案可以用在如圖3中圖示的接入中。WDM環可以用於另外的聚合，並且DWDM是針對長距離的解決方案。然而，對於每個運營商，網絡和部件的組合可以是不同的。而且，如現今安裝的具有SDH或Sonet環的升級場景未來仍將被使用。多代RAN(2G、3G和4G技術的組合)將增加多樣性。
[0012]由於非同構的傳輸層(分組vs.SDH/TDM，纖維vs.銅vs.微波)，U平面(用戶數據)和C平面(運營商控制數據)被保持為不知道下層傳輸技術且基於IP/MPLS或電信級乙太網技術(CET)。因此，存在許多過渡點，在這些過渡點處，例如光或微波無線電接入互相配合成光城域網和/或長距離傳輸，每一個具有從一種傳輸技術到另一種傳輸技術的轉換。在這些轉換點處，要求電-光或者光-電-光(OEO)轉換，並且最經常需要IP/MPLS交換機和路由器，每一個具有對性能和吞吐量的高要求，這要求高成本且消耗能量的裝置。尤其對於帶寬的預期增長(在下一個10年內估計因數為100)，網絡中的那些神經痛點變得越來越關鍵。
[0013]在不遠的未來，最有可能的是，所有傳輸網絡互連將基於纖維且因此是純光的，但OEO轉換在節點中仍將是必要的，僅為了應對不同的傳輸技術。這將以無益的方式影響總體網絡架構、其性能和有關的成本。
[0014]現今的網絡架構及其以特定方式向節點對功能的相關分發反映了傳輸網絡的能力和缺點。在許多情況中，IP層被認為是某種「匯聚層」。每當下層技術在更下層上不能適當地互相配合時，都通過路由來解決問題。這由不同節點的多樣性完美反映和說明以在3G和4G系統架構中支持不同的功能；並且這些節點中的每一個可以意指附加的OEO轉換。
[0015]在行動網路的演進中，功能已在網絡節點之間被來回移動以應對新的挑戰(2GBTS和BSC變為具有完全不同功能拆分的3G NodeB和RNC)和新傳輸能力的開發。但是，不同節點的多樣性仍然存在。甚至更糟糕的是，架構的改變要求網絡中的顯著投資以便升級網絡及其具有每個新架構所需的功能的節點。
[0016]系統的複雜度進一步暗示由控制信息引起的特定延遲，該控制信息將被處理且穿過節點並且在節點之間交換。這限制了系統的用於處理例如通信請求、移動性支持、保護交換和許多其它控制活動的性能和吞吐量。網絡增長和附加功能升級甚至增加了這樣的問題。
[0017]如OpenFlow所提出的C平面和U平面的分離不會解決該問題，因為節點的轉發部分將仍在原位且仍在每個節點中要求OEO轉換、電子交換和轉發、以及控制信息的交換。在一些情況下，由於通過在轉發功能的位置和有關的遠程控制實體之間來回移動控制信息而引起的附加延遲，這樣的分離甚至會進一步降低性能。
[0018]另一頻繁推薦且可能最流行的用於應對這種問題的方法是試圖將特定節點從特定業務卸載，該特定業務實際上不需要這些節點的功能。這暗示邊緣節點中的有關傳入業務分離，以便在去往其目的地邊緣的路上設旁路繞過其它核心功能。但是，這具有相當有限的效果，因為仍然需要顯著數量的轉換以及控制複雜度增加。
[0019]因此，本發明的目的是處理如上所描述的缺點、限制和複雜度並提供在電信網絡中實現更高效且更高性能的業務輸送的解決方案。


【發明內容】

[0020]本發明的目的由用於在電信網絡中以改進方式輸送業務的方法、系統和設備實現。
[0021]在一個方面中，本發明旨在提供傳輸網絡，該傳輸網絡可以是採用虛擬化技術、與針對固定和行動網路應用和使用的最小的傳輸節點集合一起操作的。
[0022]在另一方面中，本發明完全破除流行的範式來橫跨不同網絡節點分發核心功能並卸載網絡邊緣處的業務，以便設旁路繞過特定節點並將該特定節點從實際上不需要其功能支持的業務卸除。
[0023]所得到的系統、設備和方法在下面和所附的權利要求中加以限定。本發明的各方面還可以由電腦程式產品實施。
[0024]根據本發明的一方面，提供了一種用於在通信網絡中輸送業務的系統，所述系統包括:
同構傳輸網絡；
位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點；以及位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心，
其中同構傳輸網絡被配置為從所述邊緣節點到所述至少一個處理中心輸送業務，以及其中所述至少一個處理中心被配置為處理所述業務並控制和轉發業務以進一步輸送到所述邊緣節點。
[0025]同構傳輸網絡的特徵在於:其提供從網絡的一個邊緣到另一邊緣的連續、非中斷且透明的傳輸路徑。從更高層的視點來看，這樣的傳輸路徑通常表現為單跳或單跨連接。典型的實施方式可以使用利用適當協議(諸如例如MPLS/GMPLS或IEEE 802.1Q(乙太網VLAN)等)實施的遂穿機制。在光傳輸網絡中，等同物可以是純光傳輸路徑，例如單個波長的路徑、或具有(一個或多個)純光波長轉換的路徑、或具有另一類型的(一個或多個)波長轉換的路徑，但是在光域外部不具有數據處理。
[0026]本發明所使用的同構傳輸網絡進一步優選地被形成有足夠的帶寬，以便不劃定意圖在連接到其邊緣的裝置之間傳輸的應用數據的量的界限。因此，從應用的視點來看，同構傳輸網絡表現為提供幾乎不受限制的帶寬。傳輸網絡的同構性實現了帶寬的成本高效供應，因為不要求昂貴且消耗性能的轉換。
[0027]同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，其提供光傳輸路徑，用於在邊緣節點和至少一個處理中心之間輸送的業務。
[0028]光傳輸網絡可以包括光接入網絡和光核心網絡，其中邊緣節點中的每一個被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡，並且至少一個處理中心被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
[0029]光接入網絡可以包括專用纖維和/或共享介質接入，諸如例如任何種類的PON技術。優選的選項是以NGOA為名引入的基於WDM的Ρ0Ν。對核心的直接接入可以使用公知的概念，比如例如(可重配置光)分插復用器((RO) ADM)。
[0030]邊緣節點中的每一個可以包括以下各項中的至少一個:無線通信系統的接入裝置、有線通信系統的接入裝置、網絡網關和服務遞送裝置。有關的接入裝置可以包括但不限於以下各項中的任一個:DSLAM、乙太網接入交換機、任何類型的PON ONU (尤其是NGOA0NU)、任何類型的無線網絡基站系統(諸如例如eNodeB)等。
[0031]至少一個處理中心可以被配置為執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理和數據轉發功能。這可以尤其包括但不限於S-GW、P-Gff,eNodeB、MME 或 HSS 的功能。
[0032]至少一個處理中心還可以被配置為經由所述同構傳輸網絡與另外的網絡節點實體通信，所述另外的網絡節點實體位於所述同構傳輸網絡的邊緣處，且提供移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的功能或對功能的接入。
[0033]此外，提供了一種數據處理設備，其位於同構傳輸網絡的邊緣處，同構傳輸網絡把業務從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點輸送到數據處理設備，數據處理設備包括:
包括流表的交換裝置，用於從同構傳輸網絡接收業務，分析業務，把業務分離成控制數據和有效載荷數據，把控制數據轉發到控制數據處理裝置，基於所述流表的條目來交換和轉發業務。
[0034]數據處理設備還可以包括用於接入流表且操控其條目的接口。
[0035]數據處理設備還可以包括控制數據處理裝置，控制數據處理裝置被配置為處理控制數據且基於經處理的控制數據操控流表的條目，以便基於流表條目把包括有效載荷數據的業務從交換裝置輸送到至少一個邊緣節點。
[0036]控制數據處理裝置還可以被配置為執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的控制功能。
[0037]交換裝置和控制數據處理裝置可以經由同構傳輸網絡和分離的本地互連網絡中的至少一個而連接。同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，其中交換裝置和/或控制數據處理裝置被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
[0038]根據本發明的另一方面，提供了一種在通信網絡中輸送業務的方法，所述通信網絡包括同構傳輸網絡、位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點以及位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心,所述方法包括:
由同構傳輸網絡從邊緣節點向至少一個處理中心輸送業務；以及
由至少一個處理中心處理所述業務並控制和轉發業務以進一步輸送到邊緣節點。
[0039]由同構傳輸網絡從所述邊緣節點向至少一個處理中心輸送業務可以包括:在邊緣節點和至少一個處理中心之間遂穿業務。
[0040]同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，並且所述方法可以包括:由每個邊緣節點經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡；以及由至少一個處理中心經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
[0041]由至少一個處理中心控制業務可以包括:執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理和數據轉發功能。
[0042]可以經由同構傳輸網絡在至少一個處理中心與另外的網絡節點實體之間提供通信，所述另外的網絡節點實體位於同構傳輸網絡的邊緣處，且提供移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的功能或對功能的接入。
[0043]此外，提供了一種用於在數據處理設備中使用的方法，數據處理設備位於同構傳輸網絡的邊緣處，同構傳輸網絡從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點向數據處理設備輸送業務，所述方法包括:
從同構傳輸網絡接收業務；
分析業務，把業務分離成控制數據和有效載荷數據，以及把控制數據轉發到控制數據處理裝置；以及
基於流表的條目來交換和轉發業務。
[0044]所述方法還可以包括:由控制數據處理裝置處理控制數據並且基於經處理的控制數據操控流表的條目，以便基於流表條目把包括有效載荷數據的業務輸送到至少一個邊緣節點。
[0045]所述方法還可以包括:執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的控制功能。
[0046]所述方法還可以包括:經由同構傳輸網絡和分離的本地互連網絡中的至少一個接入控制數據處理裝置。同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，並且所述方法可以包括:經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
[0047]下面，將參考附圖通過本發明的實施例來描述本發明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1示出了圖示根據LTE的常規端到端行動網路的結構的示意圖。
[0049]圖2示出了圖示基於流的網絡虛擬化技術的結構的示意圖。
[0050]圖3示出了圖示圖1的網絡中的光傳輸的實施方式的示意圖。
[0051]圖4示出了以通常方式圖示常規端到端行動網路的結構的示意圖。
[0052]圖5示出了圖示根據本發明的實施例的端到端行動網路的結構的示意圖。
[0053]圖6示出了圖示根據本發明的實施例的端到端行動網路中的邏輯數據和控制信號流以及傳輸架構的實施方式的示意圖。
[0054]圖7示出了圖示根據本發明的實施例的在通信網絡系統中輸送、控制和轉發業務的過程的流程圖。

【具體實施方式】
[0055]使用4G移動通信網絡的示例來描述本發明的優選實施例。本發明所採用的方法不同於下述常規原理:儘快從移動通信網絡邊緣卸載業務以保持業務處於核心網絡外，以及按功能設計網絡節點，使得它們最好地匹配給定的傳輸能力。
[0056]根據本發明所採用的方法，不在網絡邊緣處卸載業務，而是將所有網絡內部業務輸送到網絡中的一個(或幾個)點。在該網絡中，除了基站，不放置(C平面或U平面)節點，並且所有有效載荷業務和所有控制業務在該網絡中的一個(或幾個)點處被處理。
[0057]在根據本發明的方法的上下文中，假設在網絡的端到端路徑(例如，從在通信網絡的接入區域中連接的基站一直到網絡的核心區域中的服務網絡/伺服器，具有多達數百千米的距離)中存在大量(或者比所需的多得多)的傳輸容量可用，因此，越過足夠距離的帶寬不是問題。而且，假設在傳輸技術中不存在中斷，即，在網絡中不存在業務需要被相互配合、轉換、檢查或從一種傳輸技術(LI或L2)路由到另一種傳輸技術的點。如果例如假定先進光傳輸，則這些先決條件完全可以被給定。
[0058]根據先進光傳輸，甚至接入區域中的傳輸應當是基於纖維的。幾乎任何對等方都應當與傳輸網絡光連接。可以使用NGOA光接入概念，利用該概念，可以橋接多達10km的距離。使用包括光放大器(EDFA)的DWDM網絡基礎結構，數百千米的甚至更大距離可針對NGOA接入而實現。而且，與GPON相比，堆疊的NGP0N-2概念通過WDM基礎設施運行達更長的距離。
[0059]當使用NGOA作為接入技術時，OEO中斷或其它中間業務處理變得過時，並且可以從基站透明地通過網絡輸送業務。
[0060]如果根據本發明的方法建立覆蓋位於直徑在從10km到200km的範圍內變化的地理區域中的整個城域的行動網路，則可以節省數百萬的OEO轉換節點，從而節省能量並允許完全新的架構方法。
[0061]下面，與圖4中示出的常規端到端通信網絡相比較，將關於根據圖5中圖示的本發明的實施例的端到端通信網絡來描述本發明的方法。
[0062]如圖4中示出的端到端通信網絡包括不同的傳輸網絡TNl…TN3、不同的節點NWl、NW2、NI…N4、NE,每個節點具有控制功能Cl…C4、數據轉發功能DP..D6或兩者，並且網絡的第一(西方)邊界處的節點NW1、NW2與網絡的第二 (東方)邊界處的節點NE通信。這個常規網絡結構被變換成根據本發明實施例的圖5中圖示的網絡結構。
[0063]如圖5中所示，根據本發明的實施例的端到端通信網絡包括可在層I上同構且被實施為光網絡的同構傳輸網絡TM，以及第一和第二(例如東方和西方)邊緣節點NW1、NW2和NE，表示例如伺服器和基站。第一(西方)邊緣節點NWl和NW2具有控制功能C1、C2以及數據轉發功能Dl、D2，並且第二(東方)邊緣節點NE具有數據轉發功能D6，類似於圖4中的邊緣節點NW1、NW2和NE。
[0064]然而，根據實施例，邊緣節點NW1、NW2和NE之間的U平面和C平面上的所有業務被輸送到網絡中的至少一個點，並且在這個點處，業務被分析、分離成控制數據和有效載荷數據、控制、處理和進一步分發。這個點可以是處理中心，包括具有數據轉發功能D3…D5的D中心和具有控制功能C3、C4的C中心。D中心充當公共控制客戶端，並且C中心充當公共控制伺服器。
[0065]處理中心可以執行對移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理以及數據轉發功能。處理中心還可以執行對移動分組核心和/或無線電接入網絡的多於一個部件(包括移動分組核心和無線電接入網絡的部件的任意組合)的上述功倉泛。
[0066]根據圖5，如果邊緣節點NW1、NW2與節點NE通信，則C中心執行控制功能C3和C4，並且有效載荷數據被輸送到邊緣節點NE。
[0067]在本申請中，「同構」指代沒有中斷的連續技術。同構傳輸網絡不一定包括單個網絡，只要連續的隧道被提供以用於在邊緣節點和處理中心之間輸送業務即可。
[0068]同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，其提供光傳輸路徑，用於在邊緣節點和處理中心之間輸送的業務。例如，單波長隧道或GMPLS隧道可以被提供以用於邊緣節點和處理中心之間的業務。光傳輸網絡可以包括光接入網絡和光核心網絡。邊緣節點和處理中心可以經由光接入網絡接入光核心網絡或直接接入光核心網絡。
[0069]邊緣節點NW1、NW2可以包括無線通信系統(諸如WiMAX或WLAN)的接入裝置、有線通信系統的接入裝置、和網絡網關。邊緣節點NE可以是向終端用戶提供服務的裝置，諸如服務遞送裝置或到另一網絡的網關。
[0070]處理中心可以經由同構傳輸網絡與移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的另外的網絡節點實體通信，該另外的網絡節點實體位於同構傳輸網絡的邊緣處且提供功能或對功能的接入。
[0071]D中心可以包括若干級聯的、網狀的或以其它方式互連的交換機，能夠分析、分離、路由和轉發業務流。C中心可以包括若干互連的伺服器，用於控制、處理和進一步分發業務流。
[0072]D中心可以是包括流表的交換裝置，其接收來自同構傳輸網絡的業務、分析業務、把業務分離成控制數據和有效載荷數據、把控制數據轉發到作為控制數據處理裝置的C中心、以及基於流表的條目交換和轉發業務。D中心還可以包括用於接入流表並操控其條目的接口。
[0073]C中心可以處理控制數據並基於經處理的控制數據來操控流表的條目，以便基於流表條目把包括有效載荷數據的業務從D中心輸送到邊緣節點中的至少一個。C中心可以執行對移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的控制功能。C中心還可以執行對移動分組核心和/或無線電接入網絡的多於一個部件(包括移動分組核心和無線電接入網絡的部件的任意組合)的控制功能。
[0074]D中心和C中心例如可以經由同構傳輸網絡或分離的本地互連網絡而連接。如所提到的那樣，同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，其包括光接入網絡和光核心網絡。D中心和/或C中心可以經由光接入網絡接入光核心網絡或直接接入光核心網絡。例如，D中心和C中心之間的通信可以例如使用(光)傳輸網絡(例如，如圖6中示出的纖維環，將在下文中描述)或者分離的且專用的LAN結構而執行。
[0075]為了實現如圖5中示出的系統，主要需要解決兩個問題:必須提供基於一種技術且能夠在一個(下)層上(優選地，層I上)的邊緣節點之間輸送業務的同構傳輸，以及必須提供網絡邊緣處的中央點上的特定處理，所有業務被輸送到該中央點。
[0076]圖6圖示了圖5中示出的端到端通信網絡的實施示例。圖6中的上圖示出了邏輯數據和控制信號流。
[0077]D中心被示為包括交換機，該交換機可以是OpenFlow使能的(OpenFlow交換機)。交換機包括流表、交換控制軟體和用於與外部控制伺服器通信的公共控制客戶端(CCC)。分組的實際交換在稱為數據路徑的單元中發生。交換機(或級聯交換機的組件)可以被看作純數據轉發引擎，例如，在層2上(例如在乙太網上)運行。這樣的交換機具有許多埠(16、
24、128)，用於分組數據入口和出口，並且，使得數據分組到不同埠的轉發依賴於例如在分組報頭中發現的信息。接收到的數據將被轉發到哪個埠的「規則」(即，要如何解釋報頭信息)被保持在流表中，該流表可以經由公共控制接口(D中心中的CCC和C中心中的CCS之間的接口)而修改，該公共控制接口可以是基於OpenFlow的。這樣，交換機(或級聯交換機的組件)可以被保持為簡單且性能好的，即，其只執行純分組或流轉發。附加功能(例如要對數據流執行的任何處理(如果有需要的話))可以在裝置連接到交換機的情況下被容易且高效地添加。
[0078]來自基站NWl和NW2的傳入業務(數據分組)包含有效載荷數據和控制數據，這兩者可以通過分組報頭信息(例如目的地地址欄位)而區分。然後，控制數據(C平面數據)被輸送到一埠(或多個埠)，該埠通向控制數據被處理的域(C中心)，在圖6中由三角C3、C4、CCS指示。換句話說，D中心把控制數據輸送到C中心。
[0079]作為與純封裝轉發的區別，與有效載荷數據相比，控制數據具有低或非常低的帶寬，但可以具有高處理需求，諸如加密、有狀態互相配合等。因此，可以在伺服器中實現所有控制功能，並且依賴於性能或邏輯表示，可以存在每個控制功能的多個實例，每個實例在自己的虛擬機上運行。
[0080]C中心可以執行移動分組核心的部件的功能。根據LET系統，這樣的部件可以包括MME、S-GW, P-Gff, HSS、ANDSF和ePDG。例如，圖6中示出的C3和C4的實例可以是與基站NW1、NW2通信的MME或P-GW (參見圖1)的對應功能。C中心可以包括一個或多個控制單元，每一個包括處理資源、存儲器資源和接口。控制單元可以被實施為分離且自包含的伺服器單元。
[0081]此外，如圖6中所示，存在控制域中的公共控制伺服器CCS功能和交換機中的公共控制客戶端CCC功能。在最簡單的情況中，CCC功能包括API，即，允許交換機外部的應用與交換機通信以便修改流表。CCS功能經由(OpenFLow)接口與控制域的所有控制實例和交換機的CCC功能通信，且因此可以操控流表。如果例如存在從C3向NWl的控制消息，則CCS以下述這樣的方式操控流表:那些消息在與針對NWl的有效載荷數據相同的流中被發送(這最終可以導致相同的光波長)，即，它們被轉發到連接到NWl的交換機的相同埠。
[0082]圖6的下部示出了根據本發明的實施示例的具有純波長路由的基於層I光學元件的傳輸架構。
[0083]例如，假設邊緣節點NWl或NW2 (例如eNodeB )和邊緣節點NE (例如SDN的節點)之間的通信。在eNodeB處，包括控制數據和用戶數據的業務流被生成，並且該數據通過纖維基礎結構(例如DWDM環)(如果需要的話，通過數百千米)、經由NGOA ONU而被傳輸到D中心中的適當節點。該傳輸可以基於DWDM到PON的轉換。在D中心中，用戶數據和控制數據被分離並且控制數據例如經由NGOA OLT而被轉發到C中心(分離的ONU業務)。基於在C中心中對控制數據的處理，把用戶數據從D中心經由交換機的另一埠轉發到SDN的邊緣節點NE。作為示例，用戶數據被嵌入到從交換機開始的10G、40G或10G流中，該10G、40G或100G流可以經由ROADM而被嵌入到DWDM環業務中。在SDN處，數據還將被提供在朝向交換機的方向上。交換機把這個業務與朝向eNodeB的其它業務(例如在從NGOA OLT到eNodeB的NGOA ONU的業務流中)聚合。
[0084]優選地，僅存在單個處理中心。然而，出於服務可用性和可靠性、經濟性和可擴縮性的原因，可以存在幾個處理中心，其根據合理的功能拆分而布置和/或實施合適的冗餘方案。但是，每個處理中心應當優選地被裝備有全部功能支持，從而避免消耗性能和時間的通信和/或控制中心之間的業務的重傳，並且實現時間關鍵服務活動的快速和高效遞送以支持例如移動通信中的呼叫建立或切換。
[0085]通過單個(或幾個中的一個)集中式處理中心輸送所有業務實現了採用傳輸/傳送格式的具有僅兩個(路由)跳躍和僅單個中斷的完整網絡的運送。這實現了網絡中的非常高效的數據輸送，具有良好受控且最小化的延遲以及減少的處理努力和成本。先決條件是網絡傳輸容量和處理中心的適當且足夠的度量。
[0086]基於WDM和DWDM的光傳輸技術可以以低成本提供幾乎不受限制的傳送容量。使用商業上現貨可用的部件，針對具有交換和路由功能的節點的控制和用戶平面的分離實現了由可擴縮且高度自適應的特製的控制中心控制的成本高效高性能交換中心的靈活群集和形成。
[0087]如在上述實施示例中示出的，被轉發到網絡邊緣處的處理中心的完整業務負荷可以由於數據轉發功能和控制功能的分離而被處理，從而處理具有級聯交換機的數據轉發域(D中心)中的數據轉發(U平面)以及處理控制域(C中心)中的控制(C平面)，其中每個域(數據轉發和控制)可以被獨立擴縮。也即是說，更多的交換容量可以被添加以增加吞吐量，更多的伺服器容量可以被添加以增加控制性能，其中新的虛擬機允許多個實例。D中心和C中心應當優選地緊密地位於同一地點。它們之間的通信可以使用傳輸網絡，但優選地應當由處理中心內的分離且專用的本地通信基礎結構(本地互連網絡)來支持。把控制功能集中在一個位置中將網絡從許多不必要的控制通信卸除並導致快得多的反應時間。但是，根據圖5和6中圖示的方法，現有的節點(比如例如基站)可以在不改變其行為和功能的情況下容易地連接到這樣的網絡。並且，雖然一方面支持現今的網絡節點(所有C平面端點仍然存在)，但是通過把控制功能接連移動到C中心直到達到完整的重新布置，這個方法允許容易的遷移。
[0088]以類似方式，現有節點的交換功能可以被移動到D中心。網絡中的交換的單個點把數據傳輸的端到端等待時間減少到邊緣和D中心之間的網絡跨度的不可避免的傳輸延遲並和D中心中的交換延遲。低等待時間和減少的延遲變化還實現了定時和同步信息的更準確轉移。
[0089]此外，端到端透明LI光傳輸不能被電子欺騙(spoof)(電子欺騙將破壞信號)，並且因此，從基站到C和D中心的傳輸可以被認為是絕對安全的。這將使得在現今的網絡中頻繁使用的附加安全機制過時。
[0090]圖7示出了根據本發明的實施例的通信網絡系統中的輸送、控制和轉發業務的過程的流程圖。
[0091]在圖7中的左側，圖示了根據本發明的實施例的輸送業務的方法。該方法可以在通信網絡中執行，該通信網絡包括如圖5中示出的同構傳輸網絡TM、位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點NW1、NW2、NE、以及位於同構傳輸網絡TM的邊緣處的至少一個處理中心(D中心和C中心)。
[0092]在步驟SlO中，由同構傳輸網絡將來自位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點的業務輸送到位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心。在步驟Sll中，由處理中心對業務進行處理和控制並且轉發將要被進一步輸送到邊緣節點的業務。
[0093]當通過同構傳輸網絡從邊緣節點向處理中心輸送業務時，可以在邊緣節點和處理中心之間遂穿業務。
[0094]同構傳輸網絡可以是光傳輸網絡，包括光接入網絡(例如，如圖6中所示的到DWDM環轉換器的WDM Ρ0Ν)和光核心網絡(例如，如圖6中所示的DWDM環)。光核心網絡可以由每個邊緣節點經由光接入網絡或直接接入。另外，光核心網絡可以由處理中心經由光接入網絡或直接接入。例如,如圖6中所示，邊緣節點NWl和NW2經由光接入網絡接入同構傳輸網絡,並且邊緣節點NE直接接入同構傳輸網絡。
[0095]在步驟Sll中控制業務包括:執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理和數據轉發功能。此外，經由同構傳輸網絡來提供處理中心與位於同構傳輸網絡的邊緣處的另外的網絡節點實體之間的通信，並且，提供了移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的功能或對功能的接入。
[0096]在圖7中的右側，圖示了根據本發明的實施例的控制和轉發業務的方法。該方法可以在數據處理設備中被採用，該數據處理設備包括D中心且可以包括圖5或6中示出的、位於同構傳輸網絡(諸如網絡TM)的邊緣處的C中心，從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點NW1、NW2、NE向數據處理設備輸送業務。
[0097]在步驟S20中，從同構傳輸網絡接收業務。在步驟S21中，對業務進行分析、將業務分離成控制數據和有效載荷數據，並且將控制數據轉發到控制數據處理裝置，例如圖5或6中示出的C中心。在步驟S22中，基於流表的條目來交換和轉發業務。
[0098]在步驟S21中，控制數據處理裝置可以處理控制數據並可以基於經處理的控制數據來操控流表的條目，以便基於流表條目把包括有效載荷數據的業務輸送到至少一個邊緣節點。
[0099]在步驟S21中，執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的部件中的至少一個或多於一個或組合的控制功能。
[0100]可以經由同構傳輸網絡和分離的本地互連網絡中的至少一個來接入控制數據處理裝置。如果同構傳輸網絡是包括光接入網絡和光核心網絡的光傳輸網絡，則可以經由光接入網絡或直接接入光核心網絡。
[0101]根據本發明的一方面，使用同構傳輸網絡在通信網絡中從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點向位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心輸送業務。至少一個處理中心處理業務並控制和轉發業務以進一步輸送到邊緣節點。
[0102]要理解的是，上面的描述說明了本發明且不應被理解為限制本發明。尤其，可能的應用不應當被認為被限制於移動通信網絡。在不脫離如所附權利要求限定的本發明的真實精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以想到各種修改和應用。
【權利要求】
1.一種用於在通信網絡中輸送業務的系統，所述系統包括: 同構傳輸網絡； 位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點；以及 位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心， 其中同構傳輸網絡被配 置為從所述邊緣節點向所述至少一個處理中心輸送業務，以及 其中所述至少一個處理中心被配置為處理業務並控制和轉發業務以進一步輸送到所述邊緣節點。
2.根據權利要求1的系統，其中同構傳輸網絡是光傳輸網絡，其提供光傳輸路徑，用於在所述邊緣節點和所述至少一個處理中心之間輸送的業務。
3.根據權利要求2的系統，其中光傳輸網絡包括光接入網絡和光核心網絡，其中所述邊緣節點中的每一個被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡，並且所述至少一個處理中心被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
4.根據權利要求1-3中任一項的系統，其中所述邊緣節點中的每一個包括以下各項中的至少一個:無線通信系統的接入裝置、有線通信系統的接入裝置、網絡網關和服務遞送裝置。
5.根據權利要求1-4中任一項的系統，其中所述至少一個處理中心被配置為執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理和數據轉發功能。
6.根據權利要求5的系統，其中所述至少一個處理中心還被配置為經由同構傳輸網絡與另外的網絡節點實體通信，所述另外的網絡節點實體位於同構傳輸網絡的邊緣處，且提供移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的功能或對功能的接入。
7.一種數據處理設備，位於同構傳輸網絡的邊緣處，所述同構傳輸網絡把業務從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點輸送到所述數據處理設備，所述數據處理設備包括: 包括流表的交換裝置，用於從同構傳輸網絡接收業務，分析業務，把業務分離成控制數據和有效載荷數據，把所述控制數據轉發到控制數據處理裝置，基於所述流表的條目來交換和轉發業務。
8.根據權利要求7的數據處理設備，還包括用於接入所述流表並操控其條目的接口。
9.根據權利要求7的數據處理設備，還包括所述控制數據處理裝置，所述控制數據處理裝置被配置為處理所述控制數據並基於經處理的控制數據來操控所述流表的條目，以便基於流表條目把包括所述有效載荷數據的業務從所述交換裝置輸送到至少一個邊緣節點。
10.根據權利要求7-9中任一項的數據處理設備，其中所述控制數據處理裝置還被配置為執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的控制功能。
11.根據權利要求7-10中任一項的數據處理設備，其中: 所述交換裝置和所述控制數據處理裝置經由同構傳輸網絡和分離的本地互連網絡中的至少一個而連接， 和/或同構傳輸網絡是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，其中所述交換裝置和/或所述控制數據處理裝置被配置為經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
12.—種在通信網絡中輸送業務的方法，所述通信網絡包括同構傳輸網絡、位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點以及位於同構傳輸網絡的邊緣處的至少一個處理中心，所述方法包括: 由同構傳輸網絡從所述邊緣節點向所述至少一個處理中心輸送業務；以及 由所述至少一個處理中心處理業務並控制和轉發業務以進一步輸送到所述邊緣節點。
13.根據權利要求12的方法，其中由同構傳輸網絡從所述邊緣節點向所述至少一個處理中心輸送業務包括: 在所述邊緣節點和所述至少一個處理中心之間遂穿業務。
14.根據權利要求13的方法，其中同構傳輸網絡是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，所述方法包括: 由每個邊緣節點經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡；以及 由所述至少一個處理中心經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
15.根據權利要求12-14中任一項的方法，其中由所述至少一個處理中心控制業務包括: 執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的業務控制、處理和數據轉發功能。
16.根據權利要求15的方法,包括: 經由同構傳輸網絡提供所述至少一個處理中心與另外的網絡節點實體之間的通信，所述另外的網絡節點實體位於同構傳輸網絡的邊緣處且提供移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的功能或對功能的接入。
17.一種用於在數據處理設備中使用的方法，所述數據處理設備位於同構傳輸網絡的邊緣處，同構傳輸網絡從位於同構傳輸網絡的邊緣處的邊緣節點向所述數據處理設備輸送業務，所述方法包括: 從同構傳輸網絡接收業務； 分析業務，把業務分離成控制數據和有效載荷數據，以及把所述控制數據轉發到控制數據處理裝置；以及 基於流表的條目來交換和轉發業務。
18.根據權利要求17的方法，還包括: 由所述控制數據處理裝置處理所述控制數據並基於經處理的控制數據操控所述流表的條目，以便基於流表條目把包括所述有效載荷數據的業務輸送到至少一個邊緣節點。
19.根據權利要求17或18的方法，包括: 執行移動分組核心和/或無線電接入網絡的至少一個部件的控制功能。
20.根據權利要求17-19中任一項的方法，包括: 經由同構傳輸網絡和分離的本地互連網絡中的至少一個接入所述控制數據處理裝置， 和/或其中同構傳輸網絡是光傳輸網絡，包括光接入網絡和光核心網絡，所述方法包括: 經由光接入網絡接入光核心網絡或者直接接入光核心網絡。
21.一種包括用於處理裝置的程序的電腦程式產品，包括用於當所述程序在所述處理裝置上運行時執行權利要求12-20中任一項的步驟的軟體代碼部分。
22.根據權利要求21的電腦程式產品，其中所述電腦程式產品包括計算機可讀介質，在所述計算機可讀介質上存儲所述軟體代碼部分。
23.根據權利要求21的電腦程式產品，其中所述程序能夠直接加載到所述處理裝置的內部存儲 器中。
【文檔編號】H04L12/701GK104137452SQ201180076475
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2011年12月29日 優先權日:2011年12月29日
【發明者】H-J.莫佩爾, E-D.施密特 申請人:諾基亞通信公司