用于实现控制和转发功能解耦的方法、装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，特别涉及一种用于实现控制和转发功能解耦的方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]随着近年来移动网络的快速发展，移动用户的渗透率每年都稳步增长，这给运营商提供了更多的商机，也带来了更多地挑战。移动通信技术的不断提升改善了网络服务质量，吸引了更多的用户加入。与此同时，伴随着种类繁多的移动业务与应用的出现，移动互联网应用的日益丰富进一步提升了用户的浓厚兴趣，传统固定网络上的业务逐步迁移到移动网络上，这些加剧了移动网络数据流量的快速增长。移动数据流量疯狂增长的同时加剧了对移动通信设备性能的挑战，同时对于服务的快速部署提出了更高的要求，加大了设备投资和维护成本。
[0003]同时，这些发展需求对目标架构也提出了不同的需求:
[0004]1)对开放灵活架构的实现需求:为顺应多网络融合、支持多种无线网络接入能力，未来的移动网络应采用更为灵活、开放和扁平化结构。
[0005]2)对于降低 CAPEX (Capital Expenditure,资本性支出)和 OPEX (OperatingExpense，运营成本)的需求，虚拟化技术将传统网络中的多个节点功能集成到统一的软件平台，通用的硬件平台作为转发面的节点，每个节点具备自组织和自动资源配置功能，因而网络扩展灵活多变，可有效降低CAPEX和0ΡΕΧ。
[0006]开放流(OpenFlow)是由斯坦福大学的Nick McKeown教授在2008年4月ACMCommunicat1ns Review 上发表的一篇论文 OpenFlow:enabling innovat1n in campusnetworks首先详细论述了 OpenFlow的原理。由该论文可知OpenFlow提出的最初出发点是用于校园内网络研究人员实验其创新网络架构、协议，考虑到实际的网络创新思想需要在实际网络上才能更好地验证，而研究人员又无法修改在网的网络设备，故而提出了OpenFlow的控制转发分离架构，将控制逻辑从网络设备盒子中引出来，研究者可以对其进行任意的编程从而实现新型的网络协议、拓扑架构而无需改动网络设备本身。该想法首先在美国的GENI研究项目中得到应用，实现了一个从主机到网络的端到端创新实验平台，HP、NEC等公司提供了 GENI项目所需的支持OpenFlow的交换机设备。
[0007]OpenFlow网络由OpenFlow交换机、控制器组成。OpenFlow交换机进行数据层的转发，控制器对网络进行集中控制，实现控制层的功能。
[0008]OpenFlow实现了数据层和控制层的分离。OpenFlow交换机进行数据层的转发，而控制器实现了控制层的功能。控制器通过OpenFlow协议这个标准接口对OpenFlow交换机中的流表进行控制，从而实现对整个网络进行集中控制。
[0009]OpenFlow作为SDN(Software Defined Network,软件定义网络)最为成熟的协议，目前已经能够支持2?4层的网络协议栈的处理，因此能够支持固网设备控制和转发的功能解耦。但现有的移动网络使用GTP(GPRS Tunnelling Protocol, GPRS隧道协议)协议进行数据传输，OpenFlow协议尚缺乏对GTP协议的功能扩展。因此尚无法支持移动网络架构的控制转发功能解耦。
【发明内容】
[0010]本发明实施例提供一种用于实现控制和转发功能解耦的方法、装置和系统。通过对OpenFlow协议进行扩展，从而有效支持移动网络架构的控制转发功能解耦，实现网络管理和运营的灵活性和高效性。
[0011 ] 根据本发明的一个方面，提供一种用于实现控制和转发功能解耦的方法，包括:
[0012]当接收到基站发送的建立会话请求时，建立用户上下文；
[0013]向转发面设备发送第一流表扩展信息，其中第一流表扩展信息中包括隧道标识和第一动作指示信息，以便转发面设备根据所述隧道标识和所述第一动作指示信息对转发面设备本地的开放流OpenFlow流表进行扩展，从而使得转发面设备根据所述隧道标识激活相应的GPRS隧道协议GTP路径，并能够根据所述第一动作指示信息对报文进行处理；
[0014]当接收到转发面设备发送的第二流表扩展信息时，提取出第二流表扩展信息中包括的所述隧道标识和第二动作指示信息；其中转发面设备在接收到下行链路数据时发送所述第二流表扩展信息；
[0015]根据所述隧道标识和所述第二动作指示信息对本地的开放流OpenFlow流表进行扩展，从而能够根据所述第二动作指示信息对报文进行处理；
[0016]向基站发送建立会话响应，以便在用户终端和移动管理实体之间建立与所述隧道标识相关联的无线承载。
[0017]在一个实施例中，当接收到移动管理实体发送的承载修改请求时，向转发面设备发送GTP路径修改请求，以便转发面设备设置新GTP路径；
[0018]当接收到转发面设备发送的GTP路径修改响应时，向移动管理实体发送承载修改响应，以便更新用户终端和移动管理实体之间的承载；其中转发面设备在设置新GTP路径后发送所述GTP路径修改响应。
[0019]根据本发明的另一方面，提供一种用于实现控制和转发功能解耦的方法，包括:
[0020]当接收到控制面设备发送的第一流表扩展信息时，提取出第一流表扩展信息中包括的隧道标识和第一动作指示信息；其中控制面设备在接收到基站发送的建立会话请求时建立用户上下文，并发送所述第一流表扩展信息；
[0021]根据所述隧道标识和所述第一动作指示信息对本地的开放流OpenFlow流表进行扩展，以便能够根据所述第一动作指示信息对报文进行处理；
[0022]根据所述隧道标识激活相应的GPRS隧道协议GTP路径；
[0023]当接收到下行链路数据时，向控制面设备发送第二流表扩展信息，其中第二流表扩展信息中包括所述隧道标识和第二动作指示信息；以便控制面设备根据所述隧道标识和所述第二动作指示信息对控制面设备本地的开放流OpenFlow流表进行扩展，使得控制面设备能够根据所述第二动作指示信息对报文进行处理，并在用户终端和移动管理实体之间建立与所述隧道标识相关联的无线承载。
[0024]在一个实施例中，当接收到控制面设备发送的GTP路径修改请求时，设置新GTP路径；其中控制面设备在接收到移动管理实体发送的承载修改请求时发送所述GTP路径修改请求；
[0025]向控制面设备发送GTP路径修改响应，以便控制面设备向移动管理实体发送承载修改响应，从而更新用户终端和移动管理实体之间的承载。
[0026]根据本发明的另一方面，提供一种用于实现控制和转发功能解耦的控制面设备，包括第一接口单元、上下文建立单元、第二接口单元、第一提取单元、第一扩展单元和第一动作处理单元，其中:
[0027]第一接口单元，用于接收基站发送的建立会话请求；
[0028]上下文建立单元，用于当第一接口单元接收到基站发送的建立会话请求时，建立用户上下文，并指示第二接口单元向转发面设备发送第一流表扩展信息；
[0029]第二接口单元，用于根据上下文建立单元的指示，向转发面设备发送第一流表扩展信息，其中第一流表扩展信息中包括隧道标识和第一动作指示信息，以便转发面设备根据所述隧道标识和所述第一动作指示信息对转发面设备本地的开放流OpenFlow流表进行扩展，使得转发面设备根据所述隧道标识激活相应的GPRS隧道协议GTP路径，并能够根据所述第一动作指示信息对报文进行处理；
[0030]第一提取单元，用于当第二接口单元接收到转发面设备发送的第二流表扩展信息时，提取出第二流表扩展信息中包括的所述隧道标识和第二动作指示信息；其中转发面设备在接收到下行链路数据时发送所述第二流表扩展信息；
[0031]第一扩展单元，用于根据所述隧道标识和所述第二动作指示信息对本地的开放流OpenFlow流表进行扩展；并指示第一接口单元向基站发送建立会话响应，以便在用户终端和移动管理实体之间建立与所述隧道标识相关联的无线承载；
[0032]第一动作处理单元，用于根据所述第二动作指示信息对报文进行处理。
[0033]在一个实施例中，第二接口单元还用于在第一接口单元接收到移动管理实体发送的承载修改请求时，向转发面设备发送GTP路径修改请求，以便转发面设备设置新GTP路径；当接收到转发面设备发送的GTP路径修改响应时，指示第一接口单元向移动管理实体发送承载修改响应，以便更新用户终端和移动管理实体之间的承载；其中转发面设备在设置新GTP路径后发送所述GTP路径修改响应。
[0034]根据本发明的另一方面，提供一种用于实现控制和转发功能解耦的转发面设备，包括第三接口单元、第二提取单元、第二扩展单元、第二动作处理单元、路径激活单元和第四接口单元，其中:
[0035]第三接口单元，用于接收控制面设备发送的第一流表扩