在通信网络系统中输送业务的制作方法

在通信网络系统中输送业务的制作方法
【专利摘要】通过同构传输网络（TN4）在通信网络中从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点（NW1、NW2）到位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心（D中心、C中心）输送业务。至少一个处理中心处理业务并控制和转发业务以进一步输送到边缘节点。
【专利说明】在通信网络系统中输送业务

【技术领域】
[0001]本发明涉及在通信网络系统中输送业务。具体来说，本发明涉及提供用于输送通信业务的传输网络。
[0002]缩写列表
在本说明书中使用的缩写的下述含义适用:
2G、3G、4G移动网络=第二、第三、第四代移动网络
ANDSF=接入网络发现和选择功能
AON=有源光网络
API=应用编程接口
BSC=基站控制器
BTS=基站收发器
CCC=公共控制客户端
CCS=公共控制服务器
CET=电信级以太网传输
DffDM=密集波分复用
ePDG=演进分组数据网关
eNodeB=演进节点B
E2E=端到端
EDFA=掺铒光纤放大器
EPC=演进分组核心
EPON=基于以太网的PON
FTP=文件传输协议
FTTB=光纤到建筑
FTTC=光纤到路边
FTTH=光纤到户
GMPLS=通用 MPLS
GPON=吉比特PON
GPRS=通用分组无线电服务
HLR=归属位置寄存器
HSS=归属订户服务器
HTTP=超文本传输协议
IP=互联网协议
LTE=长期演进
MME=移动性管理实体
MNO=移动网络运营商
MPLS=多协议标签交换 NGOA=下一代光接入
OEO=光-电-光
OF=OpenFlow
OFC=OpenFlow 协会
OLT=光线路终端
ONU=光网络单元
P-GW=分组数据网络网关
PON=无源光网络
RAN=无线电接入网络
RNC=无线电网络控制器
ROADM=可重配置光分插复用器
SDH=同步数字体系
SDN=服务递送网络
SGSN=服务GPRS支持节点
S-Gff=服务网关
UE=用户装备
VPN=虚拟专用网络
WiMAX=全球微波接入互操作性
WAN=无线局域网。

【背景技术】
[0003]本发明的初期状况和目的被最好地图示在现有技术移动网络的示例上。然而，本发明对于其它例如固定线路或有线接入网络的类似性和等效适用性是可容易理解的。
[0004]图1示出了第四代(4G)移动网络的(简化的)原理架构。用户终端(UE)经由包括eNodeB基站的无线电接入网络(RAN)、通过演进分组核心(EPC)连接到服务递送网络(SDN)中的服务端点，该服务递送网络最经常由服务器场表示，其中内容和服务被存储和/或使得可用于UE接入。在这个应用中，SDN可以表示移动网络运营商(MNO)服务网络，或者第三方服务提供商的服务网络，或者互联网，或者提供服务或对服务的接入的任何其它种类的网络。EPC主要包括网关，例如服务网关(S-GW)，服务网关将UE业务从基站向分组数据网络网关(P-GW)中转，分组数据网络网关充当去往SDN或其它网络的过渡点。对eNodeB、S-Gff和P-GW的涉及在某种程度上由移动性管理实体(MME)操纵。除了应当在两个对等端(UE/SDN)之间交换的端到端(E2E)数据(进一步标示为U平面且在图1中以粗体线示出)外，在移动网络的节点之间还存在移动网络控制消息的显著交换，其不一定与该服务自身(有效载荷)有关，但对于运行并确保与移动用户的E2E服务递送是必要的。这个信息交换(进一步标示为C平面且在图1中以虚线示出)包括例如:从UE到eNodeB和MME的测量报告、UE和P-GW之间的用户/服务有关信息、S-Gff和P-GW之间的隧道建立信息、归属订户服务器(HSS)或归属位置寄存器(HLR)与各种节点之间的用户认证和授权。要注意，不要把这个信息误认为服务和用户装置之间的控制消息(比如HTTP或FTP)，该控制消息被认为属于更高层，并且要注意，这个信息决不与下层传输节点的控制消息有关。在图1中，具有控制功能的节点用C三角指示，具有数据转发功能的那些节点用D-圆圈标记，并且当然，一些节点可以具有这两种功能。注意，所有实体，即使仅在图1中示出一次，也可以在有关网络内的多个实例中出现。
[0005]关于传输，在RAN和EPC之间最经常存在明显的分离。在乡村环境中和密集共同居住的城市区域中，基站可能彼此远离。因此，当运营商在特定区域中(例如在乡村区域中)不拥有传输网络时，他们必须协作且经常必须依赖于第三方传输。
[0006]RAN传输通常覆盖接入区域的无线电区段以及基站之间的潜在第一级聚合、它们的潜在公共控制和去往EPC的过渡。有关的传送技术可以使用与任何合适机制和/或协议(比如例如DSL、以太网、IP等)结合的任何种类的介质(包括例如导线、纤维或空气(微波))。光学系统(比如无源光网络(PON))供给针对聚合带宽共享的有吸引力的解决方案，并且未来的基于WDM的PON (也被称为下一代光接入(NG0A)，如在W02011/067350A1中所公开)实现针对每个基站和用户的几乎不受限制的传送带宽。
[0007]EPC通常提供例如另外级别的聚合、用户认证、包括移动性管理的服务调用、以及用户和服务提供商之间信息的路由和交换。其通常采用了利用DWDM和MPLS/GMPLS技术的基于环形和网状结构的长距离光传送。交叉连接和路由器功能通常用于把RAN与EPC互连。S-Gff和P-GW通常被放置在RAN与EPC以及EPC与SDN之间的过渡区域中，以便应对有关传输技术中的中断。
[0008]新概念(比如网络虚拟化和OpenFlow)已在操作、控制和管理电信网络的方面引入了新的能力。网络虚拟化实现了不同联网资源与物理网络基础结构的分离和隔离并使得能够使用它们来形成虚拟网络，其彼此完全独立(例如参见PCT/EP2010/066534)。OpenFlow主张交换机和路由器的控制平面(C-平面)和转发平面(U平面)的分离，以便形成简单且高性能的转发机器，以由高灵活性和效率的控制系统来控制(参见WWW.0penflow.0rg)。
[0009]根据上面的概念，使用(重用)商业上现货供应的路由和交换平台。在简化视图中，那些平台已经包括如图2中示出的用于数据路径处理的设施(例如交换矩阵)、有关的控制软件和流表，其定义了如何依赖于例如在分组报头中包含的信息来处理(路由、交换)数据分组。简单的规则可以例如意味着:如果在报头中发现的目的地地址可以被解析，则端口 O上的传入分组将被转发到端口 2，并且否则，被转发到端口 3。
[0010]OpenFlow带给这个系统的方法是:流表可以从装置的外部经由应用编程接口 API(OpenFlow处理程序/接口)操控，并且控制实例可以切分来自装置的不同资源并把那些资源或那些资源的子集呈现给装置外部的另外的控制实例(FlowVisor)。这样，应用可以通过操控虚拟流表来操控例如一组(一个或多个)以太网交换机的资源，该虚拟流表表示作为单个交换机或FlowVi sor实例而出现的实例，隐藏由交换机和/或其后面的另外的FlowVisor控制器组成的层级结构。该应用不需要知道其对资源的接入是否直接影响物理交换机或由若干交换机形成的虚拟交换机，虚拟交换机例如可以是以层级方式组织的。
[0011]针对第四代及以上的移动网络的传输有利地将使用基于纤维的基础结构。基于PON的系统或点对点解决方案可以用在如图3中图示的接入中。WDM环可以用于另外的聚合，并且DWDM是针对长距离的解决方案。然而，对于每个运营商，网络和部件的组合可以是不同的。而且，如现今安装的具有SDH或Sonet环的升级场景未来仍将被使用。多代RAN(2G、3G和4G技术的组合)将增加多样性。
[0012]由于非同构的传输层(分组vs.SDH/TDM，纤维vs.铜vs.微波)，U平面(用户数据)和C平面(运营商控制数据)被保持为不知道下层传输技术且基于IP/MPLS或电信级以太网技术(CET)。因此，存在许多过渡点，在这些过渡点处，例如光或微波无线电接入互相配合成光城域网和/或长距离传输，每一个具有从一种传输技术到另一种传输技术的转换。在这些转换点处，要求电-光或者光-电-光(OEO)转换，并且最经常需要IP/MPLS交换机和路由器，每一个具有对性能和吞吐量的高要求，这要求高成本且消耗能量的装置。尤其对于带宽的预期增长(在下一个10年内估计因数为100)，网络中的那些神经痛点变得越来越关键。
[0013]在不远的未来，最有可能的是，所有传输网络互连将基于纤维且因此是纯光的，但OEO转换在节点中仍将是必要的，仅为了应对不同的传输技术。这将以无益的方式影响总体网络架构、其性能和有关的成本。
[0014]现今的网络架构及其以特定方式向节点对功能的相关分发反映了传输网络的能力和缺点。在许多情况中，IP层被认为是某种“汇聚层”。每当下层技术在更下层上不能适当地互相配合时，都通过路由来解决问题。这由不同节点的多样性完美反映和说明以在3G和4G系统架构中支持不同的功能；并且这些节点中的每一个可以意指附加的OEO转换。
[0015]在移动网络的演进中，功能已在网络节点之间被来回移动以应对新的挑战(2GBTS和BSC变为具有完全不同功能拆分的3G NodeB和RNC)和新传输能力的开发。但是，不同节点的多样性仍然存在。甚至更糟糕的是，架构的改变要求网络中的显著投资以便升级网络及其具有每个新架构所需的功能的节点。
[0016]系统的复杂度进一步暗示由控制信息引起的特定延迟，该控制信息将被处理且穿过节点并且在节点之间交换。这限制了系统的用于处理例如通信请求、移动性支持、保护交换和许多其它控制活动的性能和吞吐量。网络增长和附加功能升级甚至增加了这样的问题。
[0017]如OpenFlow所提出的C平面和U平面的分离不会解决该问题，因为节点的转发部分将仍在原位且仍在每个节点中要求OEO转换、电子交换和转发、以及控制信息的交换。在一些情况下，由于通过在转发功能的位置和有关的远程控制实体之间来回移动控制信息而引起的附加延迟，这样的分离甚至会进一步降低性能。
[0018]另一频繁推荐且可能最流行的用于应对这种问题的方法是试图将特定节点从特定业务卸载，该特定业务实际上不需要这些节点的功能。这暗示边缘节点中的有关传入业务分离，以便在去往其目的地边缘的路上设旁路绕过其它核心功能。但是，这具有相当有限的效果，因为仍然需要显著数量的转换以及控制复杂度增加。
[0019]因此，本发明的目的是处理如上所描述的缺点、限制和复杂度并提供在电信网络中实现更高效且更高性能的业务输送的解决方案。


【发明内容】

[0020]本发明的目的由用于在电信网络中以改进方式输送业务的方法、系统和设备实现。
[0021]在一个方面中，本发明旨在提供传输网络，该传输网络可以是采用虚拟化技术、与针对固定和移动网络应用和使用的最小的传输节点集合一起操作的。
[0022]在另一方面中，本发明完全破除流行的范式来横跨不同网络节点分发核心功能并卸载网络边缘处的业务，以便设旁路绕过特定节点并将该特定节点从实际上不需要其功能支持的业务卸除。
[0023]所得到的系统、设备和方法在下面和所附的权利要求中加以限定。本发明的各方面还可以由计算机程序产品实施。
[0024]根据本发明的一方面，提供了一种用于在通信网络中输送业务的系统，所述系统包括:
同构传输网络；
位于同构传输网络的边缘处的边缘节点；以及位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心，
其中同构传输网络被配置为从所述边缘节点到所述至少一个处理中心输送业务，以及其中所述至少一个处理中心被配置为处理所述业务并控制和转发业务以进一步输送到所述边缘节点。
[0025]同构传输网络的特征在于:其提供从网络的一个边缘到另一边缘的连续、非中断且透明的传输路径。从更高层的视点来看，这样的传输路径通常表现为单跳或单跨连接。典型的实施方式可以使用利用适当协议(诸如例如MPLS/GMPLS或IEEE 802.1Q(以太网VLAN)等)实施的遂穿机制。在光传输网络中，等同物可以是纯光传输路径，例如单个波长的路径、或具有(一个或多个)纯光波长转换的路径、或具有另一类型的(一个或多个)波长转换的路径，但是在光域外部不具有数据处理。
[0026]本发明所使用的同构传输网络进一步优选地被形成有足够的带宽，以便不划定意图在连接到其边缘的装置之间传输的应用数据的量的界限。因此，从应用的视点来看，同构传输网络表现为提供几乎不受限制的带宽。传输网络的同构性实现了带宽的成本高效供应，因为不要求昂贵且消耗性能的转换。
[0027]同构传输网络可以是光传输网络，其提供光传输路径，用于在边缘节点和至少一个处理中心之间输送的业务。
[0028]光传输网络可以包括光接入网络和光核心网络，其中边缘节点中的每一个被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络，并且至少一个处理中心被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
[0029]光接入网络可以包括专用纤维和/或共享介质接入，诸如例如任何种类的PON技术。优选的选项是以NGOA为名引入的基于WDM的Ρ0Ν。对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)分插复用器((RO) ADM)。
[0030]边缘节点中的每一个可以包括以下各项中的至少一个:无线通信系统的接入装置、有线通信系统的接入装置、网络网关和服务递送装置。有关的接入装置可以包括但不限于以下各项中的任一个:DSLAM、以太网接入交换机、任何类型的PON ONU (尤其是NGOA0NU)、任何类型的无线网络基站系统(诸如例如eNodeB)等。
[0031]至少一个处理中心可以被配置为执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理和数据转发功能。这可以尤其包括但不限于S-GW、P-Gff,eNodeB、MME 或 HSS 的功能。
[0032]至少一个处理中心还可以被配置为经由所述同构传输网络与另外的网络节点实体通信，所述另外的网络节点实体位于所述同构传输网络的边缘处，且提供移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的功能或对功能的接入。
[0033]此外，提供了一种数据处理设备，其位于同构传输网络的边缘处，同构传输网络把业务从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点输送到数据处理设备，数据处理设备包括:
包括流表的交换装置，用于从同构传输网络接收业务，分析业务，把业务分离成控制数据和有效载荷数据，把控制数据转发到控制数据处理装置，基于所述流表的条目来交换和转发业务。
[0034]数据处理设备还可以包括用于接入流表且操控其条目的接口。
[0035]数据处理设备还可以包括控制数据处理装置，控制数据处理装置被配置为处理控制数据且基于经处理的控制数据操控流表的条目，以便基于流表条目把包括有效载荷数据的业务从交换装置输送到至少一个边缘节点。
[0036]控制数据处理装置还可以被配置为执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的控制功能。
[0037]交换装置和控制数据处理装置可以经由同构传输网络和分离的本地互连网络中的至少一个而连接。同构传输网络可以是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，其中交换装置和/或控制数据处理装置被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
[0038]根据本发明的另一方面，提供了一种在通信网络中输送业务的方法，所述通信网络包括同构传输网络、位于同构传输网络的边缘处的边缘节点以及位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心,所述方法包括:
由同构传输网络从边缘节点向至少一个处理中心输送业务；以及
由至少一个处理中心处理所述业务并控制和转发业务以进一步输送到边缘节点。
[0039]由同构传输网络从所述边缘节点向至少一个处理中心输送业务可以包括:在边缘节点和至少一个处理中心之间遂穿业务。
[0040]同构传输网络可以是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，并且所述方法可以包括:由每个边缘节点经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络；以及由至少一个处理中心经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
[0041]由至少一个处理中心控制业务可以包括:执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理和数据转发功能。
[0042]可以经由同构传输网络在至少一个处理中心与另外的网络节点实体之间提供通信，所述另外的网络节点实体位于同构传输网络的边缘处，且提供移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的功能或对功能的接入。
[0043]此外，提供了一种用于在数据处理设备中使用的方法，数据处理设备位于同构传输网络的边缘处，同构传输网络从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点向数据处理设备输送业务，所述方法包括:
从同构传输网络接收业务；
分析业务，把业务分离成控制数据和有效载荷数据，以及把控制数据转发到控制数据处理装置；以及
基于流表的条目来交换和转发业务。
[0044]所述方法还可以包括:由控制数据处理装置处理控制数据并且基于经处理的控制数据操控流表的条目，以便基于流表条目把包括有效载荷数据的业务输送到至少一个边缘节点。
[0045]所述方法还可以包括:执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的控制功能。
[0046]所述方法还可以包括:经由同构传输网络和分离的本地互连网络中的至少一个接入控制数据处理装置。同构传输网络可以是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，并且所述方法可以包括:经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
[0047]下面，将参考附图通过本发明的实施例来描述本发明。

【专利附图】

【附图说明】
[0048]图1示出了图示根据LTE的常规端到端移动网络的结构的示意图。
[0049]图2示出了图示基于流的网络虚拟化技术的结构的示意图。
[0050]图3示出了图示图1的网络中的光传输的实施方式的示意图。
[0051]图4示出了以通常方式图示常规端到端移动网络的结构的示意图。
[0052]图5示出了图示根据本发明的实施例的端到端移动网络的结构的示意图。
[0053]图6示出了图示根据本发明的实施例的端到端移动网络中的逻辑数据和控制信号流以及传输架构的实施方式的示意图。
[0054]图7示出了图示根据本发明的实施例的在通信网络系统中输送、控制和转发业务的过程的流程图。

【具体实施方式】
[0055]使用4G移动通信网络的示例来描述本发明的优选实施例。本发明所采用的方法不同于下述常规原理:尽快从移动通信网络边缘卸载业务以保持业务处于核心网络外，以及按功能设计网络节点，使得它们最好地匹配给定的传输能力。
[0056]根据本发明所采用的方法，不在网络边缘处卸载业务，而是将所有网络内部业务输送到网络中的一个(或几个)点。在该网络中，除了基站，不放置(C平面或U平面)节点，并且所有有效载荷业务和所有控制业务在该网络中的一个(或几个)点处被处理。
[0057]在根据本发明的方法的上下文中，假设在网络的端到端路径(例如，从在通信网络的接入区域中连接的基站一直到网络的核心区域中的服务网络/服务器，具有多达数百千米的距离)中存在大量(或者比所需的多得多)的传输容量可用，因此，越过足够距离的带宽不是问题。而且，假设在传输技术中不存在中断，即，在网络中不存在业务需要被相互配合、转换、检查或从一种传输技术(LI或L2)路由到另一种传输技术的点。如果例如假定先进光传输，则这些先决条件完全可以被给定。
[0058]根据先进光传输，甚至接入区域中的传输应当是基于纤维的。几乎任何对等方都应当与传输网络光连接。可以使用NGOA光接入概念，利用该概念，可以桥接多达10km的距离。使用包括光放大器(EDFA)的DWDM网络基础结构，数百千米的甚至更大距离可针对NGOA接入而实现。而且，与GPON相比，堆叠的NGP0N-2概念通过WDM基础设施运行达更长的距离。
[0059]当使用NGOA作为接入技术时，OEO中断或其它中间业务处理变得过时，并且可以从基站透明地通过网络输送业务。
[0060]如果根据本发明的方法建立覆盖位于直径在从10km到200km的范围内变化的地理区域中的整个城域的移动网络，则可以节省数百万的OEO转换节点，从而节省能量并允许完全新的架构方法。
[0061]下面，与图4中示出的常规端到端通信网络相比较，将关于根据图5中图示的本发明的实施例的端到端通信网络来描述本发明的方法。
[0062]如图4中示出的端到端通信网络包括不同的传输网络TNl…TN3、不同的节点NWl、NW2、NI…N4、NE,每个节点具有控制功能Cl…C4、数据转发功能DP..D6或两者，并且网络的第一(西方)边界处的节点NW1、NW2与网络的第二 (东方)边界处的节点NE通信。这个常规网络结构被变换成根据本发明实施例的图5中图示的网络结构。
[0063]如图5中所示，根据本发明的实施例的端到端通信网络包括可在层I上同构且被实施为光网络的同构传输网络TM，以及第一和第二(例如东方和西方)边缘节点NW1、NW2和NE，表示例如服务器和基站。第一(西方)边缘节点NWl和NW2具有控制功能C1、C2以及数据转发功能Dl、D2，并且第二(东方)边缘节点NE具有数据转发功能D6，类似于图4中的边缘节点NW1、NW2和NE。
[0064]然而，根据实施例，边缘节点NW1、NW2和NE之间的U平面和C平面上的所有业务被输送到网络中的至少一个点，并且在这个点处，业务被分析、分离成控制数据和有效载荷数据、控制、处理和进一步分发。这个点可以是处理中心，包括具有数据转发功能D3…D5的D中心和具有控制功能C3、C4的C中心。D中心充当公共控制客户端，并且C中心充当公共控制服务器。
[0065]处理中心可以执行对移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理以及数据转发功能。处理中心还可以执行对移动分组核心和/或无线电接入网络的多于一个部件(包括移动分组核心和无线电接入网络的部件的任意组合)的上述功倉泛。
[0066]根据图5，如果边缘节点NW1、NW2与节点NE通信，则C中心执行控制功能C3和C4，并且有效载荷数据被输送到边缘节点NE。
[0067]在本申请中，“同构”指代没有中断的连续技术。同构传输网络不一定包括单个网络，只要连续的隧道被提供以用于在边缘节点和处理中心之间输送业务即可。
[0068]同构传输网络可以是光传输网络，其提供光传输路径，用于在边缘节点和处理中心之间输送的业务。例如，单波长隧道或GMPLS隧道可以被提供以用于边缘节点和处理中心之间的业务。光传输网络可以包括光接入网络和光核心网络。边缘节点和处理中心可以经由光接入网络接入光核心网络或直接接入光核心网络。
[0069]边缘节点NW1、NW2可以包括无线通信系统(诸如WiMAX或WLAN)的接入装置、有线通信系统的接入装置、和网络网关。边缘节点NE可以是向终端用户提供服务的装置，诸如服务递送装置或到另一网络的网关。
[0070]处理中心可以经由同构传输网络与移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的另外的网络节点实体通信，该另外的网络节点实体位于同构传输网络的边缘处且提供功能或对功能的接入。
[0071]D中心可以包括若干级联的、网状的或以其它方式互连的交换机，能够分析、分离、路由和转发业务流。C中心可以包括若干互连的服务器，用于控制、处理和进一步分发业务流。
[0072]D中心可以是包括流表的交换装置，其接收来自同构传输网络的业务、分析业务、把业务分离成控制数据和有效载荷数据、把控制数据转发到作为控制数据处理装置的C中心、以及基于流表的条目交换和转发业务。D中心还可以包括用于接入流表并操控其条目的接口。
[0073]C中心可以处理控制数据并基于经处理的控制数据来操控流表的条目，以便基于流表条目把包括有效载荷数据的业务从D中心输送到边缘节点中的至少一个。C中心可以执行对移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的控制功能。C中心还可以执行对移动分组核心和/或无线电接入网络的多于一个部件(包括移动分组核心和无线电接入网络的部件的任意组合)的控制功能。
[0074]D中心和C中心例如可以经由同构传输网络或分离的本地互连网络而连接。如所提到的那样，同构传输网络可以是光传输网络，其包括光接入网络和光核心网络。D中心和/或C中心可以经由光接入网络接入光核心网络或直接接入光核心网络。例如，D中心和C中心之间的通信可以例如使用(光)传输网络(例如，如图6中示出的纤维环，将在下文中描述)或者分离的且专用的LAN结构而执行。
[0075]为了实现如图5中示出的系统，主要需要解决两个问题:必须提供基于一种技术且能够在一个(下)层上(优选地，层I上)的边缘节点之间输送业务的同构传输，以及必须提供网络边缘处的中央点上的特定处理，所有业务被输送到该中央点。
[0076]图6图示了图5中示出的端到端通信网络的实施示例。图6中的上图示出了逻辑数据和控制信号流。
[0077]D中心被示为包括交换机，该交换机可以是OpenFlow使能的(OpenFlow交换机)。交换机包括流表、交换控制软件和用于与外部控制服务器通信的公共控制客户端(CCC)。分组的实际交换在称为数据路径的单元中发生。交换机(或级联交换机的组件)可以被看作纯数据转发引擎，例如，在层2上(例如在以太网上)运行。这样的交换机具有许多端口(16、
24、128)，用于分组数据入口和出口，并且，使得数据分组到不同端口的转发依赖于例如在分组报头中发现的信息。接收到的数据将被转发到哪个端口的“规则”(即，要如何解释报头信息)被保持在流表中，该流表可以经由公共控制接口(D中心中的CCC和C中心中的CCS之间的接口)而修改，该公共控制接口可以是基于OpenFlow的。这样，交换机(或级联交换机的组件)可以被保持为简单且性能好的，即，其只执行纯分组或流转发。附加功能(例如要对数据流执行的任何处理(如果有需要的话))可以在装置连接到交换机的情况下被容易且高效地添加。
[0078]来自基站NWl和NW2的传入业务(数据分组)包含有效载荷数据和控制数据，这两者可以通过分组报头信息(例如目的地地址字段)而区分。然后，控制数据(C平面数据)被输送到一端口(或多个端口)，该端口通向控制数据被处理的域(C中心)，在图6中由三角C3、C4、CCS指示。换句话说，D中心把控制数据输送到C中心。
[0079]作为与纯封装转发的区别，与有效载荷数据相比，控制数据具有低或非常低的带宽，但可以具有高处理需求，诸如加密、有状态互相配合等。因此，可以在服务器中实现所有控制功能，并且依赖于性能或逻辑表示，可以存在每个控制功能的多个实例，每个实例在自己的虚拟机上运行。
[0080]C中心可以执行移动分组核心的部件的功能。根据LET系统，这样的部件可以包括MME、S-GW, P-Gff, HSS、ANDSF和ePDG。例如，图6中示出的C3和C4的实例可以是与基站NW1、NW2通信的MME或P-GW (参见图1)的对应功能。C中心可以包括一个或多个控制单元，每一个包括处理资源、存储器资源和接口。控制单元可以被实施为分离且自包含的服务器单元。
[0081]此外，如图6中所示，存在控制域中的公共控制服务器CCS功能和交换机中的公共控制客户端CCC功能。在最简单的情况中，CCC功能包括API，即，允许交换机外部的应用与交换机通信以便修改流表。CCS功能经由(OpenFLow)接口与控制域的所有控制实例和交换机的CCC功能通信，且因此可以操控流表。如果例如存在从C3向NWl的控制消息，则CCS以下述这样的方式操控流表:那些消息在与针对NWl的有效载荷数据相同的流中被发送(这最终可以导致相同的光波长)，即，它们被转发到连接到NWl的交换机的相同端口。
[0082]图6的下部示出了根据本发明的实施示例的具有纯波长路由的基于层I光学元件的传输架构。
[0083]例如，假设边缘节点NWl或NW2 (例如eNodeB )和边缘节点NE (例如SDN的节点)之间的通信。在eNodeB处，包括控制数据和用户数据的业务流被生成，并且该数据通过纤维基础结构(例如DWDM环)(如果需要的话，通过数百千米)、经由NGOA ONU而被传输到D中心中的适当节点。该传输可以基于DWDM到PON的转换。在D中心中，用户数据和控制数据被分离并且控制数据例如经由NGOA OLT而被转发到C中心(分离的ONU业务)。基于在C中心中对控制数据的处理，把用户数据从D中心经由交换机的另一端口转发到SDN的边缘节点NE。作为示例，用户数据被嵌入到从交换机开始的10G、40G或10G流中，该10G、40G或100G流可以经由ROADM而被嵌入到DWDM环业务中。在SDN处，数据还将被提供在朝向交换机的方向上。交换机把这个业务与朝向eNodeB的其它业务(例如在从NGOA OLT到eNodeB的NGOA ONU的业务流中)聚合。
[0084]优选地，仅存在单个处理中心。然而，出于服务可用性和可靠性、经济性和可扩缩性的原因，可以存在几个处理中心，其根据合理的功能拆分而布置和/或实施合适的冗余方案。但是，每个处理中心应当优选地被装备有全部功能支持，从而避免消耗性能和时间的通信和/或控制中心之间的业务的重传，并且实现时间关键服务活动的快速和高效递送以支持例如移动通信中的呼叫建立或切换。
[0085]通过单个(或几个中的一个)集中式处理中心输送所有业务实现了采用传输/传送格式的具有仅两个(路由)跳跃和仅单个中断的完整网络的运送。这实现了网络中的非常高效的数据输送，具有良好受控且最小化的延迟以及减少的处理努力和成本。先决条件是网络传输容量和处理中心的适当且足够的度量。
[0086]基于WDM和DWDM的光传输技术可以以低成本提供几乎不受限制的传送容量。使用商业上现货可用的部件，针对具有交换和路由功能的节点的控制和用户平面的分离实现了由可扩缩且高度自适应的特制的控制中心控制的成本高效高性能交换中心的灵活群集和形成。
[0087]如在上述实施示例中示出的，被转发到网络边缘处的处理中心的完整业务负荷可以由于数据转发功能和控制功能的分离而被处理，从而处理具有级联交换机的数据转发域(D中心)中的数据转发(U平面)以及处理控制域(C中心)中的控制(C平面)，其中每个域(数据转发和控制)可以被独立扩缩。也即是说，更多的交换容量可以被添加以增加吞吐量，更多的服务器容量可以被添加以增加控制性能，其中新的虚拟机允许多个实例。D中心和C中心应当优选地紧密地位于同一地点。它们之间的通信可以使用传输网络，但优选地应当由处理中心内的分离且专用的本地通信基础结构(本地互连网络)来支持。把控制功能集中在一个位置中将网络从许多不必要的控制通信卸除并导致快得多的反应时间。但是，根据图5和6中图示的方法，现有的节点(比如例如基站)可以在不改变其行为和功能的情况下容易地连接到这样的网络。并且，虽然一方面支持现今的网络节点(所有C平面端点仍然存在)，但是通过把控制功能接连移动到C中心直到达到完整的重新布置，这个方法允许容易的迁移。
[0088]以类似方式，现有节点的交换功能可以被移动到D中心。网络中的交换的单个点把数据传输的端到端等待时间减少到边缘和D中心之间的网络跨度的不可避免的传输延迟并和D中心中的交换延迟。低等待时间和减少的延迟变化还实现了定时和同步信息的更准确转移。
[0089]此外，端到端透明LI光传输不能被电子欺骗(spoof)(电子欺骗将破坏信号)，并且因此，从基站到C和D中心的传输可以被认为是绝对安全的。这将使得在现今的网络中频繁使用的附加安全机制过时。
[0090]图7示出了根据本发明的实施例的通信网络系统中的输送、控制和转发业务的过程的流程图。
[0091]在图7中的左侧，图示了根据本发明的实施例的输送业务的方法。该方法可以在通信网络中执行，该通信网络包括如图5中示出的同构传输网络TM、位于同构传输网络的边缘处的边缘节点NW1、NW2、NE、以及位于同构传输网络TM的边缘处的至少一个处理中心(D中心和C中心)。
[0092]在步骤SlO中，由同构传输网络将来自位于同构传输网络的边缘处的边缘节点的业务输送到位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心。在步骤Sll中，由处理中心对业务进行处理和控制并且转发将要被进一步输送到边缘节点的业务。
[0093]当通过同构传输网络从边缘节点向处理中心输送业务时，可以在边缘节点和处理中心之间遂穿业务。
[0094]同构传输网络可以是光传输网络，包括光接入网络(例如，如图6中所示的到DWDM环转换器的WDM Ρ0Ν)和光核心网络(例如，如图6中所示的DWDM环)。光核心网络可以由每个边缘节点经由光接入网络或直接接入。另外，光核心网络可以由处理中心经由光接入网络或直接接入。例如,如图6中所示，边缘节点NWl和NW2经由光接入网络接入同构传输网络,并且边缘节点NE直接接入同构传输网络。
[0095]在步骤Sll中控制业务包括:执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理和数据转发功能。此外，经由同构传输网络来提供处理中心与位于同构传输网络的边缘处的另外的网络节点实体之间的通信，并且，提供了移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的功能或对功能的接入。
[0096]在图7中的右侧，图示了根据本发明的实施例的控制和转发业务的方法。该方法可以在数据处理设备中被采用，该数据处理设备包括D中心且可以包括图5或6中示出的、位于同构传输网络(诸如网络TM)的边缘处的C中心，从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点NW1、NW2、NE向数据处理设备输送业务。
[0097]在步骤S20中，从同构传输网络接收业务。在步骤S21中，对业务进行分析、将业务分离成控制数据和有效载荷数据，并且将控制数据转发到控制数据处理装置，例如图5或6中示出的C中心。在步骤S22中，基于流表的条目来交换和转发业务。
[0098]在步骤S21中，控制数据处理装置可以处理控制数据并可以基于经处理的控制数据来操控流表的条目，以便基于流表条目把包括有效载荷数据的业务输送到至少一个边缘节点。
[0099]在步骤S21中，执行移动分组核心和/或无线电接入网络的部件中的至少一个或多于一个或组合的控制功能。
[0100]可以经由同构传输网络和分离的本地互连网络中的至少一个来接入控制数据处理装置。如果同构传输网络是包括光接入网络和光核心网络的光传输网络，则可以经由光接入网络或直接接入光核心网络。
[0101]根据本发明的一方面，使用同构传输网络在通信网络中从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点向位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心输送业务。至少一个处理中心处理业务并控制和转发业务以进一步输送到边缘节点。
[0102]要理解的是，上面的描述说明了本发明且不应被理解为限制本发明。尤其，可能的应用不应当被认为被限制于移动通信网络。在不脱离如所附权利要求限定的本发明的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到各种修改和应用。
【权利要求】
1.一种用于在通信网络中输送业务的系统，所述系统包括: 同构传输网络； 位于同构传输网络的边缘处的边缘节点；以及 位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心， 其中同构传输网络被配 置为从所述边缘节点向所述至少一个处理中心输送业务，以及 其中所述至少一个处理中心被配置为处理业务并控制和转发业务以进一步输送到所述边缘节点。
2.根据权利要求1的系统，其中同构传输网络是光传输网络，其提供光传输路径，用于在所述边缘节点和所述至少一个处理中心之间输送的业务。
3.根据权利要求2的系统，其中光传输网络包括光接入网络和光核心网络，其中所述边缘节点中的每一个被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络，并且所述至少一个处理中心被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
4.根据权利要求1-3中任一项的系统，其中所述边缘节点中的每一个包括以下各项中的至少一个:无线通信系统的接入装置、有线通信系统的接入装置、网络网关和服务递送装置。
5.根据权利要求1-4中任一项的系统，其中所述至少一个处理中心被配置为执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理和数据转发功能。
6.根据权利要求5的系统，其中所述至少一个处理中心还被配置为经由同构传输网络与另外的网络节点实体通信，所述另外的网络节点实体位于同构传输网络的边缘处，且提供移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的功能或对功能的接入。
7.一种数据处理设备，位于同构传输网络的边缘处，所述同构传输网络把业务从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点输送到所述数据处理设备，所述数据处理设备包括: 包括流表的交换装置，用于从同构传输网络接收业务，分析业务，把业务分离成控制数据和有效载荷数据，把所述控制数据转发到控制数据处理装置，基于所述流表的条目来交换和转发业务。
8.根据权利要求7的数据处理设备，还包括用于接入所述流表并操控其条目的接口。
9.根据权利要求7的数据处理设备，还包括所述控制数据处理装置，所述控制数据处理装置被配置为处理所述控制数据并基于经处理的控制数据来操控所述流表的条目，以便基于流表条目把包括所述有效载荷数据的业务从所述交换装置输送到至少一个边缘节点。
10.根据权利要求7-9中任一项的数据处理设备，其中所述控制数据处理装置还被配置为执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的控制功能。
11.根据权利要求7-10中任一项的数据处理设备，其中: 所述交换装置和所述控制数据处理装置经由同构传输网络和分离的本地互连网络中的至少一个而连接， 和/或同构传输网络是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，其中所述交换装置和/或所述控制数据处理装置被配置为经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
12.—种在通信网络中输送业务的方法，所述通信网络包括同构传输网络、位于同构传输网络的边缘处的边缘节点以及位于同构传输网络的边缘处的至少一个处理中心，所述方法包括: 由同构传输网络从所述边缘节点向所述至少一个处理中心输送业务；以及 由所述至少一个处理中心处理业务并控制和转发业务以进一步输送到所述边缘节点。
13.根据权利要求12的方法，其中由同构传输网络从所述边缘节点向所述至少一个处理中心输送业务包括: 在所述边缘节点和所述至少一个处理中心之间遂穿业务。
14.根据权利要求13的方法，其中同构传输网络是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，所述方法包括: 由每个边缘节点经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络；以及 由所述至少一个处理中心经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
15.根据权利要求12-14中任一项的方法，其中由所述至少一个处理中心控制业务包括: 执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的业务控制、处理和数据转发功能。
16.根据权利要求15的方法,包括: 经由同构传输网络提供所述至少一个处理中心与另外的网络节点实体之间的通信，所述另外的网络节点实体位于同构传输网络的边缘处且提供移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的功能或对功能的接入。
17.一种用于在数据处理设备中使用的方法，所述数据处理设备位于同构传输网络的边缘处，同构传输网络从位于同构传输网络的边缘处的边缘节点向所述数据处理设备输送业务，所述方法包括: 从同构传输网络接收业务； 分析业务，把业务分离成控制数据和有效载荷数据，以及把所述控制数据转发到控制数据处理装置；以及 基于流表的条目来交换和转发业务。
18.根据权利要求17的方法，还包括: 由所述控制数据处理装置处理所述控制数据并基于经处理的控制数据操控所述流表的条目，以便基于流表条目把包括所述有效载荷数据的业务输送到至少一个边缘节点。
19.根据权利要求17或18的方法，包括: 执行移动分组核心和/或无线电接入网络的至少一个部件的控制功能。
20.根据权利要求17-19中任一项的方法，包括: 经由同构传输网络和分离的本地互连网络中的至少一个接入所述控制数据处理装置， 和/或其中同构传输网络是光传输网络，包括光接入网络和光核心网络，所述方法包括: 经由光接入网络接入光核心网络或者直接接入光核心网络。
21.一种包括用于处理装置的程序的计算机程序产品，包括用于当所述程序在所述处理装置上运行时执行权利要求12-20中任一项的步骤的软件代码部分。
22.根据权利要求21的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品包括计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储所述软件代码部分。
23.根据权利要求21的计算机程序产品，其中所述程序能够直接加载到所述处理装置的内部存储 器中。
【文档编号】H04L12/701GK104137452SQ201180076475
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2011年12月29日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】H-J.莫佩尔, E-D.施密特 申请人:诺基亚通信公司