面向智能移动终端协议架构的移动性管理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及移动性管理领域，是一种基于软件定义网络(Software DefinedNetWOrk，SDN)的移动和无线网络架构以及重新设计的移动终端网络协议架构的针对位置登记、越区切换、呼叫处理等技术的具体实现方案的研究。尤其涉及一种具体的信令切换过程。
【背景技术】
[0002]随着互联网的快速发展，网络用户数量猛增，相继产生多种多样的网络应用，产生的海量数据对网络提出了新的要求，传统网络显示出复杂、低效和封闭的缺点，SDN技术在这种大背景下应运而生。SDN是由美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。与传统网络相比，SDN将网络控制平面和转发平面分离，采用集中控制替代原有分布式控制，并通过开放和可编程接口实现“软件定义”，实现了网络虚拟化、IT化以及软件化，是一项全局性、颠覆性的技术，对网络架构演进产生了深远的影响。
[0003]在众多的网络构建方式中，由于无线设备使用体现出极大的便捷性，无线网络用户比重越来越大。随着智能手机的普及，移动业务呈现从以语音/短信业务为主的模式向以移动互联网业务为主的模式的发展趋势。而且移动互联网产生的数据增长迅速，移动互联网占全球互联网流量的比例年增1.5倍，浏览、搜索、购物等业务逐步从个人电脑(PC)转向手机。因此，将SDN扩展到无线和移动网络得到越来越多的关注。
[0004]目前，基于SDN的移动性管理研究工作还没有引起人们太多的关注。0NF(0penNetwork Foundat1n，开放式网络架构)。成立了移动与无线工作组，来讨论与SDN移动性相关的问题，讨论组成立至今，工作进展比较缓慢，暂时还没有公开的研究成。IETFdnternetEngineering Task Force,互联网工程任务组)，上有少量关于SDN移动性管理的草案，提出了SDN网络提供移动性支持的可能的实现思路，和一种在分布式移动性管理中，使用SDN技术，对移动节点MN移动后的路由进行优化的思路，两篇草案并没有涉及具体的细节。
[0005]SDN网络技术为解决网络移动性管理问题提供有利的条件，目前现阶段学术界还没有关于解决SDN移动性管理的可行性的方案，而SDN移动性管理在SDN网络部署中也将会是无法避免的问题。
【发明内容】
[000?] 为克服现有技术的不足，基于SDN思想的移动和无线的无桟(Not Only Stack,NOStack)网络侧架构，本发明旨在公开一种新的面向智能移动终端协议架构的移动性管理研究，移动性管理包括位置登记、越区切换、呼叫处理等过程，在基于SDN的移动和无线网络架构以及重新设计的移动终端网络协议架构的基础上，本发明提出具体信令切换过程的修改方案，使信令开销降低。本发明采用的技术方案是，面向智能移动终端协议架构的移动性管理方法，采用移动终端三层网络协议架构，在该架构下，采用以下流表和切换流程，实现仅需在切换时重定位流，节省信令开销:
[0007](I)由全局控制器向移动终端发送测量控制；
[0008](2)移动终端把测量报告存入分布式数据库中；
[0009](3)全局控制器上的相关应用认为需要执行切换，并且知道源eNodeB和目标eNodeB;
[0010](4)全局控制器先后告知源eNodeB和目标eNodeB要进行切换，并要求返回ACK(Acknowledgement，确认字符)确保切换可行；
[0011](5)目标eNodeB从分布式缓存中读取源eNodeB中缓存的数据包即分布式缓存中存有eNodeB缓存的数据，全局控制器在收到目标eNodeB的ACK后对数据库中的相关记录进行更新；
[0012](6)全局控制器通知移动终端可以开始切换；
[0013](7)移动终端请求跟目标eNodeB同步；
[0014](8)全局控制器向移动终端发送定时提前；
[0015](9)切换完成后，移动终端向目标eNodeB发送确认；
[0016](10)目标eNodeB对数据库中用户面相关记录进行更新；
[0017](11)数据库将用户面更新反馈给全局控制器；
[0018](12)全局控制器通知源eNodeB可以释放资源了。
[0019]移动终端三层网络协议架构从下到上包括虚拟资源层、终端操作系统层、应用层；
[0020]最下层由是虚拟化的系统资源层，把移动终端协议栈每层封装为单独的子模块，子模块通过流表来进行配置，子模块能够按照需要添加或者修改；
[0021]中间层是移动终端的操作系统，该层中运行控制器，控制器包括本地控制器和远程控制器，其中本地控制器运行在移动端，只负责对移动端的控制，远程控制器运行在云端，是整个网络的全局控制器，负责对整个网络集中控制，无论是本地控制器还是远程控制器，都使用统一的接口跟下层交互；
[0022]最上层是应用层，只跟本地控制器之间存在应用程序调用接口。
[0023]移动终端地位类似于演进型LTE中的基站Node B(Evolved Node B ,eNodeB，移动终端跟全局控制器间都使用相同的接口，移动终端跟全局控制器之间没有直接的物理通信链路，数据的传输必须通过eNodeB进行转发，移动终端具备速度、方向等属性。
[0024]中间的控制层包括专门开发的本地控制器以及云端的远程控制器，该本地控制器能够运行在移动终端的操作系统上对其进行控制并和远程的全局控制器进行交互;切换的过程是由应用控制的，当实现切换时，信令交互的具体步骤为一系列相关子应用之间的交互，每个应用的具体执行是通过控制器来完成的，控制器能发送具有规定格式的消息，其中携带的信息用于更新流表，每个流表对应一个模块。
[0025]本发明的特点及有益效果是:
[0026]本发明通过基于所提出的移动终端协议架构和NOStack网络侧架构的切换信令流程，由于目标基站提前获取了移动终端信息，且源基站和目标基站之间不需要数据传输，节省了信令开销。
【附图说明】
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[0027]图1基于SDN的移动终端协议架构示意图。
[0028]图2移动终端功能示意图。
[0029]图3基于SDN的信令切换流程示意图。
【具体实施方式】
[0030]本发明所采用的技术方案是:应用基于SDN思想的移动和无线NOStack网络侧架构，以及重新设计的移动终端三层网络协议架构，针对位置登记、越区切换、呼叫处理等技术的具体实现方案进行研究，并说明基于该移动终端协议架构的具体信令切换过程的修改方案。
[0031]移动终端采用SDN中的3层架构，包括虚拟资源层、终端操作系统层、应用层。如图1所示。
[0032]最下层由是虚拟化的系统资源层。把现有的移动终端协议栈每层封装为单独的模块，模块通过流表来进行配置，模块可以按照需要添加或者修改，因此具有灵活性和可扩展性。
[0033]中间层是移动终端的操作系统，该层中运行控制器，控制器包括本地控制器(Local Controller)和远程控制器(Remote Controller)，其中本地控制器运行在移动端，只负责对移动端的控制。远程控制器运行