一种网络网关中执行联合通信的方法及其装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络网关中执行联合通信的方法的及其装置。

背景技术：
网络网关是伴随着用户网络概念诞生的智能接入设备，可实现一个用户网络中的多个终端设备共享Internet(互联网)网络连接，同时，作为未来各种通信业务的综合接入点，它为用户网络中的用户终端提供联接、总控及协调。但是，它存在如下一个或多个方面的问题；可靠性，一个网络网关的失效将直接导致该网关下所有的终端设备不能进行网络通信。带宽效能，一个网络网关的通信能力通常受用户侧或网络侧的链路带宽能力限制，尤其在特定时间段或对特定的业务需求，其带宽往往满足不了其用户网络侧终端的需要；相反，在某些特定时间段或用户侧业务需求量小的情况下，其带宽利用率却很低。能耗问题，很多网络网关处于“常开”状态，即使其仅仅服务于极为轻量的数据通信，网络网关的能耗较大；同时，对应该网络网关所接入的网络接入设备(例如DSLAM)中的接入线卡也必须保持正常通信状态，间接地造成能源浪费。当前，伴随着虚拟技术的发展，以MultiNet驱动协议实现为例，它可使具有一个物理网络接口的终端可虚拟出多个网络接口，从而具有与多个网络同时进行通信的能力，例如，具有一个WiFi无线网卡的终端通过网卡虚拟技术可同时与多个无线WiFi接入点进行通信。同时，某些终端具有多模网络接口，可同时通过不同模式的与对应的网络设备进行通信。

技术实现要素：
鉴于现有技术中所存在的上述一个或多个技术问题，本发明通过在终端所接入的网络网关中实现联合通信，若干网络网关构成一个网络群组，实现接入共享，如此，采用虚拟网卡技术、或具有多模制式的终端可被允许接入到网络群组下的一个或多个网络网关。根据本发明的一个方面，这里提供一种网络节点中用于执行联合通信的方法，所述网络节点与若干其它网络节点通过不同的通信链路分别为其用户网络的终端提供网络通信，其中，网络节点被配置为一个网络群组成员；它获取网络群组内其他一个或多个网络节点的成员视图信息，构建群组视图信息，所述成员视图信息用于其对应网络节点对所承载数据的转发；网络节点进而根据群组视图信息，为网络群组内的终端提供网络通信。优选地，前述网络群组为任意播组，网络节点获得该任意播组配置信息。优选地，前述成员视图信息进一步包括其对应网络节点的网络服务能力信息，网络节点可根据构建的群组视图信息进行计算，指示网络群组内的终端接入到指定的网络节点，或触发群组内网络节点的工作状态改变。根据本发明的一个方面，这里提供一种网络节点中用于联合通信的处理装置，所述网络节点与若干其它网络节点通过不同的通信链路分别为其接入的终端提供网络通信，包括：配置装置，它被配置为一个网络群组成员；控制装置，用于获取网络群组内其他一个或多个网络节点的成员视图信息，构建群组视图信息，所述成员视图信息用于其对应网络节点对所承载数据的转发；通信装置，用于根据所述群组视图信息为群组内的终端提供网络通信。优选地，前述网络群组为任意播组，网络节点获得该任意播组配置信息。优选地，前述成员视图信息进一步包括其对应网络节点的网络服务能力信息，控制装置可根据构建的群组视图信息进行计算，指示网络群组内的终端接入到指定的网络节点，或触发群组内网络节点的工作状态改变。采用本发明所提供的技术方案，它不仅仅可解决目前网络网关所面临的可靠性，带宽效能、能耗等方面所面临的一个或多个技术问题，同时也可为将来用户网络提供一种可升级的开放性功能平台，使得用户网络的功能趋于简单、完善或低成本化。附图说明通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：图1是根据本发明的一个具体实施方式的在IP接入网络系统中的家庭网关实现联合通信的网络拓扑结构图；图2是根据本发明的一个具体实施方式的网络节点中用于联合通信的处理装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。图1示出根据本发明在对应用于一个IP接入网络系统中的家庭网关实现联合通信的网络拓扑结构图。具体地，图1所示通信网络系统包括：家庭用户网络10、20、30以及通过各自家庭网关19、29、39连接至接入网络系统40中的网络接入设备41。终端11、21、31分别属于不同家庭网络10、20、30，它可通过各自家庭网关19、29、39连接至接入网络系统40。这里，根据本发明所提供的实施例，家庭网关19、29、39共同构成了一个网络群组90，该网络群组下的一个家庭网关可获取网络群组内其他一个或多个家庭网关的成员视图(Member-Wide-View)信息构建群组视图(Group-Wide-View)信息，所述成员视图信息用于其对应家庭网关对所承载数据的转发，例如该家庭网关的路由表；网络群组90中的任一家庭网关可根据所述群组视图信息可为群组内的终端提供网络通信。如此，使得原本属于不同家庭网络10、20、30的多个终端11、21、31可通过该群组下的一个或多个家庭网关实现网络接入，例如：终端11通过虚拟无线网卡技术可同时接入家庭网关19、29、39实现网络接入，即使终端11原本所对应的家庭网关19失效，它也可通过群组内的家庭网关29、39实现网络通信，从而保证了终端11的网络通信的可靠性。本领域技术人员可以理解，一个家庭网关对于其网络侧而言，它也可通过不同技术方式与不同类型的接入网络设备相连，例如通过铜线线路采用DSL(数字用户线路)技术与DSLAM(数字用户线路接入复用器)相连，通过光纤线路采用PON(无源光网络)技术与OLT(光线路终端)相连，或通过无线线路采用WiMax(全球微波互联接入)技术与WiMax基站连接。通过本实施例，即使一个用户网络中的家庭网关在其通信链路、或对应的接入设备发生故障时，它也可通过群组内其他家庭网关所提供的接入方式实现网络通信，从而保证了用户网络中的终端的网络通信的可靠性。同理，一个家庭网关对于其用户侧而言，可提供不同的网络接入方式，例如：WiFi无线接入，有线接入、短距离蓝牙、无线传感器协议方式等中的一种或多种；通过本实施例，如果一个家庭网络中的终端如果在其自身家庭网关不具备相应的用户侧接入手段，它可通过群组内其他家庭网关所提供的用户网络接口类型实现网络通信。例如：家庭网络20内的终端22具有无线传感器接口，而其家庭网关29仅仅提供WiFi接口或有线接口、然而，如果群组下的家庭网关19可提供WiFi、Zigbee无线传感器协议等多种用户侧网络接入方式，终端22可通过家庭网关19实现网络通信，用户无需对家庭网关29进行升级以支持额外的用户网络接口。根据本发明所提供的一种实施方式，网络群组90可通过任意播组技术实现，群组下的家庭网关获得一个任意播组配置信息。在一个IPv6(Internet协议版本6)网络环境下，网络支持Unicast(单播)、Multicast(组播)和Anycast(任意播)三种传送方式。当运营商在配置任意播业务时，它将家庭网关19、29、39配置为一个任意播组在该任意播组内的每个家庭网关上均必须配置有一个任意播组配置信息，该任意播组配置信息中至少包括该任意播组的IP地址，即该任意播组的组地址(AnycastAddress)以及该任意播组内所有家庭网关的单播IP地址。通过在每个家庭网关上所配置的任意播组配置信息，该任意播组内的每个家庭网关即可知晓其是该任意播组的成员，并且该任意播组内的各个家庭网关之间可以通过单播IP地址相互之间进行通信。根据本发明所提供的一种实施方式，群组内的一个或多个家庭网关19、29、39根据所述任意播组配置信息可决定是否将其成员视图信息以预定方式发送给群组内的其他家庭网关。一种预定方式，群组内的家庭网关19、29、39可通过某种协商机制选择一个成员家庭网关，例如：家庭网关29作为维护服务器，家庭网关19、39将其成员视图信息发送给该维护服务器，该维护服务器将所接收到的成员视图信息、以及自身的成员视图进行汇总，从而构成一个群组视图信息。维护服务器可选择根据其他成员家庭网关的请求发送群组视图信息给群组内的请求者、或在群组视图信息更新后发送群组视图信息给群组内的其他成员家庭网关、或周期性发送群组视图信息给群组内的其他家庭网关。另外一种预定方式，家庭网关19、29、39或可通过点对点(PeertoPeer)对等通信方式将其成员视图信息发送给群组内的一个或多个其他成员家庭网关，根据任意播组配置信息，一个家庭网关知道群组内其他家庭网关的IP地址，它可在其成员视图信息发生变化时，将更新信息及时通知其他成员家庭网关。根据本发明所提供的一种实施方式，前述成员视图信息可进一步包含用于表示该家庭网关的的网络服务能力信息，如此，成员视图信息包括家庭网关的以下任一项或任多项：-路由表；-负载信息；-网络侧上下行带宽；-用户侧带宽；下面，我们以家庭网关29为例，对其所获得的其他成员家庭网关的成员视图信息选项、以及这些选项在为群组内终端提供网络通信进行说明：家庭网关29根据成员家庭网关19、39的所提供的成员视图信息中路由以及自己的路由表信息，可形成一个该群组视图下的群组路由表信息：该群组路由表中可包括以下几栏：“目的IP地址前缀，输出接口，下一跳节点的IP地址”；这一路由表中包括去往家庭网关群组(包括家庭网关19，29，39所连接的全部家庭网络)家庭用户侧的所有IP网络前缀，以及去往网络侧的用户前缀。去往网络侧的用户前缀也可能是一条默认路由。当家庭网关19所辖家庭网络中的一个终端11与一个外部网络节点51通信时，其对应的数据转发过程如下：当终端11发IP数据包给外部网络节点51时：终端11查询比较该IP数据包与本终端的默认网关的IP地址(群组的Anycast地址)以及掩码长度，可确定这一IP数据包的目的节点是不属于本家庭网络内部节点，因此通过ARP(地址解析协议)协议获得Anycast地址对应的MAC(介质访问控制)地址MACADD1(当前活动的那个虚拟网卡所连接的家庭网关的家庭网络侧接口所对应的的MAC地址或者网络群组经过基于群组视图信息计算后得出应该回应该ARP消息的应该是家庭网关29，则该对应的MAC地址就是家庭网关29的家庭网络侧接口所对应的MAC地址)，然后将该包的目的MAC地址标为“MACADD1”将该包发给默认网关(如家庭网关29)，家庭网关29收到该IP数据包后，以该数据IP数据包的目的IP地址作为关键字与本网关上的群组路由表中目的”目的IP地址前缀”一栏进行最长匹配，发现匹配的路由表项，则按照所匹配到的路由表项的输出接口、下一跳IP地址转发这该IP数据包；如未发现匹配的路由表项，则按照默认路由表项中的输出接口与下一跳IP地址转发。该IP数据包到达网络侧下一跳节点，之后运营商网络将该包逐跳转发至外部网络节点51。当外部网络节点51发IP数据包给终端11时：该IP数据包到达网络群组中的一个家庭网关，通常是按照运营商的路由策略到达网络群组中的一个家庭网关-例如：家庭网关39，该家庭网关收到该IP数据包后，以该IP数据包的目的IP地址作为关键字与本网关上的群组路由表中“目的IP地址前缀”一栏进行最长匹配，会发现一条匹配的路由表项，然后按照这一匹配到的路由表项的输出接口和下一跳IP地址将该IP数据包转发给终端11。家庭网关29根据家庭网关19、39的所提供的成员视图中的负载信息、网络侧上下行带宽、用户侧带宽等，可形成一个群组视图的网络能力信息，群组内的家庭网关可基于该网络能力信息对群组内的终端通信实施优化策略。前述负载信息可包括家庭网关所服务的终端及其对应的活动流等；前述网络侧上下行带宽可进一步包括运营商所分配的网络侧上下行带宽和当前可用的网络侧上下行带宽等；前述用户侧带宽可进一步包括该网关所支持的带宽和当前可用的用户侧带宽等。实施优化策略的一种实施方式，网络群组内的家庭网关实现负载分担，如果一个终端11在某一时间端需要消耗大量的网络带宽，超出了其自身对应的家庭网关19所提供的网络能力，家庭网关29根据所获得的群组视图可以提供部分网络带宽以满足该终端11的需要。实施优化策略的一种实施方式，网络群组内的家庭网关实现能耗策略，家庭网关根据所获得的群组视图知道自己、以及群组内其他家庭网关的当前网络能力信息，如果某个家庭网关仅仅服务于极少的数据流，网络群组可将该家庭网关下的数据流汇聚到其它家庭网关，从而使得该家庭网关处于休眠状态，可达到提高带宽利用率、节省能源消耗。例如：当家庭网关29通过群组视图中的网络能力信息，知道其上、下行带宽能够满足当前群组内所有终端的通信需要，它可通知群组内的其他家庭网关19、39处于休眠模式，以节省其能源消耗，进一步地，如果家庭网关19、39所对应的接入网络设备通过线路检测或、支持唤醒休眠功能，它可使其用户线卡处于低能源消耗模式。图2是根据本发明的一个具体实施方式的网络节点中用于联合通信的处理装置结构示意图，这里结合图例1中以家庭网关29进行说明，该家庭网关与若干其它家庭网关19、39通过不同的通信链路接入到网络侧的接入网络系统，图例中的处理装置可通过网络侧的通信链路加入一个由前述家庭网关组成的网络群组，并与群组内的家庭网关交换成员视图信息，从而处理装置可根据成员视图信息通过用户侧WiFi网络接口为群组下的终端提供网络通信。具体地，该家庭网关可包括一个配置装置201、交换装置202、以及一个通信装置203，其中：配置装置201，被配置为一个网络群组成员，网络群组可通过任意播组实现，配置装置201获得该任意播组配置信息，该任意播组配置信息中至少包括该任意播组的IP地址，即该任意播组的组地址(AnycastAddress)以及该任意播组内所有其他家庭网关19、39的单播IP地址。通过所配置的任意播组配置信息，家庭网关29即可知晓其是该任意播组的成员，并且可与该任意播组内的各个家庭网关可以通过单播进行通信。控制装置202，用于获取网络群组内其他一个或多个家庭网关的成员视图信息，构建群组视图信息，所述成员视图信息用于其对应家庭网关对所承载数据的转发，例如路由表。通信装置203，用于根据所述群组视图信息为群组内家庭网关的终端提供网络通信。根据本发明所提供的一种实施方式，控制装置202还可根据配置装置201中的任意播组配置信息，决定是否将其成员视图信息以预定方式发送给群组内的其他家庭网关，其自身成员视图信息可通过通信装置203获得。一种方式，控制装置202可通过某种协商机制与其他成员家庭网关进行通信，选择一个成员家庭网关(例如其自身)作为维护服务器，如此，其他成员家庭网关将其成员视图信息发送给该维护服务器，该维护服务器将所接收到的成员视图信息、以及自身成员视图进行汇总，从而构成一个群组视图信息。控制装置202可选择根据其他成员家庭网关的请求发送群组视图信息给群组内的请求者、或在群组视图信息更新后发送群组视图信息给群组内的其他成员家庭网关、或周期性发送群组视图信息给群组内的其他成员家庭网关。另外一种方式，控制装置202或可通过点对点(PeertoPeer)对等通信方式与其他成员家庭网关交换成员视图信息，根据配置装置201中的任意播组配置信息，控制装置202知道群组内其他成员家庭网关的IP地址，它可在其成员视图信息发生变化时，将更新信息及时通知其他成员家庭网关。根据本发明所提供的一种实施方式，前述成员视图信息可进一步包含用于表示该家庭网关的的网络服务能力信息，即：成员视图信息包括家庭网关的以下任一项或任多项：-路由表；-负载信息；-网络侧上下行带宽；-用户侧带宽控制装置202根据成员家庭网关19、39的所提供的成员视图信息中路由以及自己的路由表信息，形成一个该群组视图下的群组路由表信息：该群组路由表中可包括以下几栏：”目的IP地址前缀，输出接口，下一跳节点的IP地址”；这一路由表中包括去往家庭网关群组(包括家庭网关19，29，39所连接的全部家庭网络)家庭用户侧的所有IP网络前缀，以及去往网络侧的用户前缀。去往网络侧的用户前缀也可能是一条默认路由。如此，通信装置203可根据该群组路由表信息进行正确的数据包转发。控制装置202结合自身通信装置203的网络能力信息和根据其他家庭网关成员的所提供的成员视图中的负载信息、网络侧上下行带宽、用户侧带宽等，可形成一个群组视图的网络能力信息，从而可基于该网络能力信息对群组内的终端通信实施优化策略。实施优化策略的一种实施方式，控制装置202根据数据流请求实现负载分担，它配置进行数据流请求的终端接入到指定的成员家庭网关，以下对该负载分担策略做进一步说明：控制装置202在接收到一个终端的数据流请求，发现自己的当前实际负载低于设定的最高负载值，那么它接受这一新到来流的请求，并更新群组范围视图。如果控制装置202发现它的占用率高于设定的最高负载值，不能承载这一新到来的数据流，则它检视群组范围视图以发现一个负载值没有达到最高负载值的成员家庭网关来承载这一新到的流：如果网络群组中当前活动的成员家庭网关中存在一个这样的成员家庭网关，那么它告诉这一终端者与该成员家庭网关建立连接；或者，如果群组中的当前活动的全部成员家庭网关都处于自己的最高负载值状态，则控制装置202可唤醒一个处于休眠状态的成员家庭网关，同时触发群组范围视图的更新，并通知终端与该成员家庭网关建立连接；或者，如果当前网络群组中既无负载值没有达到最高负载值的成员家庭网关，也无处于休眠状态的成员家庭网关，则控制装置202拒绝终端的这一连接请求。实施优化策略的一种实施方式，控制装置202根据本家庭网关的数据流状况实现低能耗策略，例如：它设定一个最高负载值，为了避免与其他群组成员家庭网关间的策略冲突，我们建议这一能耗策略在多数情况下保持不变或者在多个家庭网关上保持相同，缺省的最高负载值可以定为90％，基于该前提，可设计以下方法来实现设定的节能策略：我们以数据流为单位来区分流量，源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址、协议类型、或TCP/UDP端口等的任意组合可用来标识和区分一个数据流。首先，控制装置202获得网络群组的数据流的总和占用率，然后计算得到承担当前群组总和占用率所需要的最小数量家庭网关。接下来，它选择令处于活动状态的每个成员家庭网关充分承载流量，它依照每个成员当前的负载将各个成员家庭网关依次排序：从重承载的家庭网关成员到轻承载的家庭网关成员，取前几个成员来分担当前的群组的总和负载。之后，判断本家庭网关是否在当前的重负载成员列表中，如果本家庭网关在当前重负载成员列表中，那么它继续等待对群组范围成员视图的更新信息的到来；如果本家庭网关不在当前重负载成员列表中，那么基于群组范围视图，它确定当前负载流应被重分配到哪些重负载成员。最后，告知需要被重分配的“流”的发起者，将需要被重新分配的“流”的后续包通过指定的家庭网关发送，在本家庭网关上存在的全部流重新分配到其他家庭网关上后，控制装置202控制本家庭网关准备进入休眠状态。尽管上述说明为本发明提供了一些实施例，并非用来限定本发明的保护范围，本技术领域的专业人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对实施例进行各种修改，这种修改均属于本发明的范围内。