技术领域
[0001] 本
发明涉及中央控制实体、用于通过该中央控制实体控制数据面流的方法、以及转发该数据面流的无线接入网部分的转发元件，所述中央控制实体被配置为控制
移动通信网络的无线接入网络部分中数据包流的数据面流。
背景技术
[0002] 当今的移动回程(MBH)网络/无线接入网通常被构造为两部分，High-RAN(无线接入网)部分和Low-RAN部分，以为从小区
站点到核心网的移动分组数据提供连接和业务汇集。可以从图1中看到，High-RAN部分一般使用具有网络
节点20至24的环状拓扑，而Low-RAN部分使用具有网络节点31至34的树状结构。小区站点与Low-RAN相连。Low-RAN一般使用链接至High-RAN环的接入支路的
微波链路。High-RAN的头端(head-end)使用部署在核心站点的核心路由器(例如，路由器10和14)与核心网相连。边缘路由器经由至少两个独立链路同样与核心网CN相连，如图1所示。
[0003] 此外，已知分开的路由器架构，其中，如从http∶//datatracker.ietf.org/wg/forces/上的IETF的ForCES文档等已知的，公共路由器被分为两个单元。
[0004] -控制单元(CE)，负责管理路由协议和数据面的连接。该控制单元控制通过转发单元(FE)的数据面连接。
[0005] -转发单元，负责转发数据面中的业务，该转发单元基于从该控制实体接收的指令建立与相邻节点的连接。
[0006] 此外，在移动网络中已知数据面应用。数据面应用的示例是策略与执行功能、服务
感知业务成形、编码转换、速率转换、媒体缓存、分组检查和媒体代理等。数据面应用的一个示例是分组检查，其中，对数据分组进行检查以标识恶意数据。另一数据面应用是用于计费功能的数据分组的计数。
[0007] 图2中示出了本领域已知的数据面应用的
位置。在图2的左侧，示出了无线接入网部分的环状结构，右侧示出了边缘路由器10，作为数据面应用41至43附接到的至核心网的连接点。如图2所示的数据面应用到边缘路由器的连接具有在路由器上需要较多
接口卡或需要站点LAN交换机的缺点。此外，在路由器上需要路由能
力，以使数据面流经由若干数据面应用循环。此外，对于网络运营商，处理容纳(host)数据面应用的分离的实体是额外的工作。
[0008] 为了改进该情况，已知将数据面应用移到边缘路由器中，如图3所示，其中，数据面应用41至43被并入到路由器10a中。然而，尽管这简化了站点本身，但给路由器带来了复杂度。路由器平台无法容纳处理密集型功能，并且路由器的尺寸已经变成一个问题。此外，当要经过数据面应用的数据面流增加时，出现可扩展性的问题。
[0009] 因此，在路由器上容纳多个数据面应用(如图3所示)的想法可能是短期的解决方案，但不能扩展到将来，特别是伴随着预测的分组业务量的增加。
[0010] 针对多个数据面应用和增加的移动分组数据业务的增加的需求造成针对边缘路由器和数据面应用的可扩展性和开销问题。
发明内容
[0011] 因此，存在以下需要：针对高流速，允许将数据面应用有效应用到数据面流。
[0012] 此需要可以通过独立
权利要求的特征来满足。在
从属权利要求中，描述了本发明的优选
实施例。
[0013] 根据本发明的第一方面，提供了一种中央控制实体，被配置为：控制移动通信网络的无线接入网部分中数据包流的数据面流。所述中央控制实体包括：信息检测单元，被配置为检测与附接到无线接入网部分的转发单元的数据面应用有关的信息，并被配置为检测与要应用到所述数据面流的至少一个数据面应用有关的信息。此外，所述中央控制实体包含：控制单元，被配置为确定数据面流通过无线接入网部分的转发单元的路径。所述控制单元被配置为：考虑要应用到所述数据面流的所述至少一个数据面应用，确定所述路径；所述控制单元还被配置为：指示路径中所述至少一个数据面应用附接至的转发单元将所述数据面流传递经过所述至少一个数据面应用。所述中央控制实体控制分散在所述无线接入网部分中的数据面应用的使用。所述数据面应用与所述无线接入网部分的不同转发单元附接。
因为所述数据面应用分散在所述无线接入网部分并且因为所述中央控制实体控制所述数据面应用的使用，可以有效地处理增加数量的数据面流。
[0014] 应当向数据面流应用多于一个数据面应用是可能的。在此上下文中，信息检测单元可以被配置为确定要应用到所述数据面流的数据面应用，并且所述控制单元可以被配置为指示所述转发单元将所述数据面流传递经过对应的数据面应用。所述中央控制实体的控制单元可以以经过所有所需数据面应用的方式控制所述数据面流，使得可以将所有所需数据面应用应用到所述数据面流。
[0015] 此外，应当以预定义的顺序经过不同数据面应用是可能的。在本示例中，所述控制单元可以被配置为：以按照预定义的顺序将所述数据面应用应用到所述数据面流的方式，确定经过转发单元的路径，所述所确定的数据面应用附接至所述转发单元。因此，所述控制单元可以以按照所需或期望顺序应用需要应用到所述数据面流的数据面应用的方式，控制所述数据面流。
[0016] 可以以能够检测与无线接入网部分的拓扑有关的信息的方式配置所述中央控制实体(特别是所述信息检测单元)。当所述控制单元确定所述数据面流经过所述转发单元的路径时，可能需要与所述无线接入网部分的拓扑有关的信息来正确地确定所述路径。
[0017] 此外，所述信息检测单元检测与来自附接到所述转发单元的数据面应用的负荷反馈有关的信息是可能的。所述中央控制实体可以被通知所述数据面应用的当前负荷，并可以在确定所述数据面流的路径时考虑此负荷。例如，当一个数据面应用附接到不同转发单元时，所述中央控制实体的控制单元可以考虑来自不同转发单元的针对附接到所述不同转发单元的所述一个数据面应用的负荷反馈，确定所述数据面流的路径。当针对附接到转发单元的一个数据面应用的负荷反馈高时，并且当针对附接到另一转发单元的相同数据面应用的负荷反馈低时，所述控制单元可以以使用具有低负荷的数据面应用的方式确定所述数据面流的路径。
[0018] 可以以环状拓扑或树状拓扑布置无线接入网部分中的转发单元。然而，应当理解的是，所述控制单元可以针对无线接入网部分中所使用的任意可能拓扑控制转发单元。
[0019] 所述控制单元可以被配置为提供所述数据面流经过所述数据面的路径，并且所述控制单元可以通过向在转发单元中提供的转发表提供命令来指示所述转发单元如何转发所述数据面流。然后，所述转发单元使用所述表中存储的所接收的命令来向下一结点转发所述数据面流。
[0020] 在一个实施例中，所述控制单元甚至可以被配置为将数据面应用附接到无线接入网部分的转发单元。
[0021] 本发明还涉及用于通过所述中央控制实体控制所述数据面流的方法，所述方法包括以下步骤：检测与附接到所述无线接入网部分的转发单元的数据面应用有关的信息。此外，检测与要应用到所述数据面流的至少一个数据面应用有关的信息，并确定经过所述无线接入网部分的转发单元的所述数据面流的路径，所述路径是考虑要应用到所述数据面流的所述至少一个数据面应用而确定的。此外，指示路径中所述至少一个数据面应用附接至的转发单元将所述数据面流传递经过所述至少一个数据面应用。此方法允许将所述数据面应用分布在所述无线接入网部分中的转发单元上，因为所述中央控制实体控制所述数据面流的路径。
[0022] 可以如上所述结合所述中央控制实体确定所述数据面流。
[0023] 本发明还涉及所述无线接入网部分的转发单元，包括：接收机，被配置为接收来自所述中央控制实体的指令，所述中央控制实体控制所述无线电接入网部分中数据包串的数据面流。数据面应用附接到所述转发单元，并且提供处理单元，所述处理单元被配置为在转发单元中传递所述数据面流，并且被配置为根据从所述中央控制实体接收的指令，将所述数据面流传递经过所附接的数据面应用。所述数据面应用可以在所述转发单元中提供，或可以与所述转发单元连接。所述数据面应用附接到所述无线接入网部分中的转发单元，而不是在核心网中提供它们。
[0024] 所述转发单元可以包括转发表，所述转发表包含应当向移动通信网络的哪个其他节点转发所述数据面流的信息。所述接收机可以从所述中央控制实体接收针对所述转发表的更新命令作为所述指令的一部分。所述转发表可以附加地包括所述数据面流的标识和向其转发所述流的下一转发单元。
[0025] 本发明还涉及用于操作所述移动通信网络的无线接入网部分的转发单元的方法，所述转发单元包含所附接的数据面应用。所述方法包括以下步骤：从控制所述无线接入网部分中数据包流的数据面流的中央控制实体接收指令。此外，根据从所述中央控制实体接收的指令，将所述数据面流传递经过所附接的数据面应用。
附图说明
[0026] 以下将参照附图更详细地描述本发明，附图中
[0027] 图1示出了
现有技术中已知的网络架构，
[0028] 图2示出了现有技术中已知的数据面应用的使用，
[0029] 图3示出了在现有技术中如何使用数据面应用的另一实施例，
[0030] 图4示出了根据本发明一个实施例的由中央控制实体控制数据面流的移动通信网络的示意图，
[0031] 图5示出了控制转发单元的中央控制实体的示意图，
[0032] 图6示出了经过以环状拓扑提供的转发单元的所需数据面应用的数据流路径的示例的示意图，
[0033] 图7示出了分配附接到具有树状拓扑的转发单元的数据面应用的示例，[0034] 图8示出了具有图7中所示拓扑的转发单元中不同数据面流的示例，[0035] 图9是被配置为控制数据面流的路径的中央控制实体的示意图，[0036] 图10是具有附接的数据面应用的转发单元的示意图，该转发单元根据从中央控制实体接收的指令将数据面流传递经过应用，以及
[0037] 图11是示出了用于控制数据面流通过无线接入网部分的路径的步骤的
流程图。
具体实施方式
[0038] 在图4中，公开了本发明的实施例，其中，无线接入网部分中的路由器被转换为转发单元，意味着他们可以被扩展为具有充当转发单元的能力。
[0039] 在所示实施例中，这些转发单元FE1至FE4具有附图标记120至124。提供中央控制实体200来远程操纵转发单元120至124。在图4所示实施例中，示出了接入网的H-RAN部分，然而结合图7和8，示出了接入网的Low-RAN部分，还可以从图5中推断出两个部分都由单个中央控制实体200控制。中央控制实体200控制通过以环状拓扑布置的转发单元121-124的数据面流。中央控制实体200还控制通过以树状拓扑布置的转发单元的数据面流。
[0040] 回到图4，转发单元121-124具有与L-RAN树的接口，而转发单元120构成与核心网相连的H-RAN环的头端。数据面应用41至44不再部署于核心站点上，而是被移到无线接入网部分。在图4所示示例中，转发单元124并入了数据面应用41，并且转发单元121包含数据面应用42和43。数据面应用44与转发单元相连。在数据面应用44的示例中，路径将通过转发单元122，因为数据面应用44需要
访问数据面。应当注意的是，为了迁移的目的，一些数据面应用仍可以置于核心
网站点中，并如已知的经由边缘路由器相连，或可以被包括在边缘路由器中。然而，为了清楚的目的，省略了这些数据面应用。
[0041] 可以以不同方式部署数据面应用，如图4所示。数据面应用可以分别被添加到环中现有转发单元中，或多个数据面应用可以被添加到转发单元中(如转发单元121中的情况)。此外，可以作为分离功能添加数据面应用，如针对数据面应用44的情况。偏好取决于运营商选择、转发单元的能力和数据面应用类型。
[0042] 中央控制实体200控制H-RAN和L-RAN中的转发单元，如图5所示。此外，中央控制实体200知道哪个转发单元支持哪个数据面应用。当在中央控制实体200注册转发单元时，中央控制实体200可以获得此知识。此时，实体可以执行对转发单元的审计，并且转发单元将向实体200通知其可以支持的所有功能和设备。当数据面应用临近转发单元安装时(如图4的数据面应用44)，运营商可以通过配置向中央控制实体提供此信息。另一选项可以是同样在中央控制实体中注册数据面应用。
[0043] 此外，中央控制实体200例如通过配置或通过在订户
数据库中查找，知道针对特定数据面流必须应用哪个数据面应用。例如，可以通过配置获知要应用的数据面应用。无线接入网的运营商可以配置例如：如果所有HTTP业务包含IP语音呼叫，则必须检查所有HTTP业务。这意味着应用了分组检查作为数据面功能。检查的结果可以报告给中央控制实体。另一选项是基于在呼叫/连接处理中获取的参数。
[0044] 中央控制实体200接着指示转发单元将特定数据流路由经过所需的数据面应用。这可以是针对特定流的单个数据面应用，或其可以是以预定义顺序的多个数据面应用。
[0045] 在图5中，示意性地示出了中央控制实体200如何控制H-RAN和L-RAN中的不同转发单元。数据面流通过实线示出，控制面流通过虚线示出。
[0046] 结合图6示出了应当向数据面流应用数据面应用(例如应用41)的示例。如虚线的路径1所示，如果所需的数据面功能在H-RAN环的转发单元124上可用，则中央控制实体200指示转发单元123向转发单元124转发数据面流，转发单元124然后按照中央控制实体
200的指示应用内部数据面应用，并然后经由转发单元120向核心站点转发该数据面流。
[0047] 在备选情况中，参见路径2，此时数据面应用在转发单元122上可用，中央控制实体200指示转发单元123向转发单元122转发该数据面流，然后转发单元122基于CE200的指示应用外部数据面应用44，并然后向核心站点转发该数据面。
[0048] 中央控制实体200还能够确定不同数据面应用的负荷。因此，当将特定数据面应用添加到不同转发单元时，中央控制实体可以使用具有较低负荷的数据面应用的方式确定路径。这意味着，中央控制实体可以基于例如负荷共享
算法或基于来自不同数据面应用的负荷反馈，在两个备选路径之间做出选择。
[0049] 以相同方式，中央控制实体200可以在转发单元之间精确地操纵流，以将特定流的数据面路由到所需数据面应用所处的位置。然而，这意味着中央控制实体可以以能够有效利用分布式数据应用的方式控制转发单元。
[0050] 在图7所示的实施例中，中央控制实体200数据面应用可以部署在L-RAN中。在本实施例中，假定L-RAN的转发单元不能容纳数据面应用。因此，如图7所示，所有数据面应用被示为外部功能。然而，应当理解，L-RAN中的转发单元还可以包括数据面应用(如结合图4所示针对转发单元121和124示出的那样)。
[0051] 图7中所示的所有转发单元可以具有相连的小区站点。从图7中可以看到，所有的转发单元都由中央控制实体200控制。转发单元123将L-RAN树状结构连接到H-RAN环。在所示示例中，数据面应用临近转发单元134、131和123部署。作为与图4中所示中央控制实体相同的中央控制实体200指示转发单元将特定数据流路由经过所需的数据面应用。
参见图8中所示路径1，如果特定数据面应用在转发单元131上可用，中央控制实体200指示转发单元133向转发单元131转发该数据面流，然后转发单元122基于CE200的指示应用数据面应用，并然后经由转发单元123向H-RAN转发该数据面流。
[0052] 现在参照图8的路径2，数据面应用在转发单元134上可用。中央控制实体指示转发单元134应用该数据面应用并经由单元131和123向H-RAN转发该数据流。如图8所示，数据面流经过转发单元131，路径2将不经过与转发单元131相连的数据面应用，因为其已经被执行。在附图中未示出的另一实施例中，中央控制实体200可以指示转发单元134不使用所附接的本地数据面应用，而取而代之地使用转发单元131中相同的数据面应用。
[0053] 从以上示例中可以看到，中央控制实体200可以灵活地使用H-RAN和L-RAN中分布的数据面应用。这允许支持多个数据面应用并以更好的方式度量单个数据面应用。
[0054] 数据面应用可以用部署在特定转发单元中的专用、特定或优化的
硬件来实现。数据面应用还可以是可以被编程到通用硬件中的通用
软件。
[0055] 结合图9示意性地示出了控制数据面流的中央控制实体200。中央控制实体200包含信息检测单元210，信息检测单元210检测应当向哪个数据面流应用哪个数据面应用的信息。如上所述，将在中央控制实体注册转发单元，并且中央控制实体200可以检测哪个数据面应用与转发单元附接的信息。此信息(与无线接入网的拓扑有关的信息)可以存储在数据库220中。
[0056] 此外，提供如上所述的控制数据面流通过转发单元的路径的控制单元230。使用发射机240向转发单元发送对该转发单元的命令。
[0057] 在图10中，示意性地示出了转发单元124的示例，该转发单元包括：接收机150，用于接收经由发射机240发送的来自中央控制实体的指令。转发单元包含转发表170，转发表170包含数据面流应当传递至哪个其他节点的信息。中央控制实体200向转发表170发送更新命令，以控制转发单元中的数据面流。在所示示例中，图10的转发单元包含附接的数据面应用41，该数据面应用41可以被并入转发单元中或可以与转发单元相连。此外，提供了处理单元160，处理从中央控制实体接收的命令，并以根据需要执行命令的方式控制该转发单元。如被指示，处理单元将根据从控制实体200接收的指令将流传递经过数据面应用41。
[0058] 应当理解的是，图9和10中所示的中央控制实体和转发单元可以包含附加组件。为了清楚的目的，仅示出了理解本发明所需的组件或功能性实体。此外，所示组件可以并入未示出的另一合成组件，例如两个组件可以并入单个单元。此外，可以通过硬件或软件或硬件和软件的组合来合并所示组件。
[0059] 可以使用开放流(OpenFlow)作为中央控制实体和转发单元之间的控制协议。OpenFlow使用被定义为包流的数据面流作为可控项。在本上下文中，数据面流是可检测的和可标识的分组流，并且仅可标识的流可以服从转发表中的转发。
[0060] 在无线接入网的3GPP世界中，承载被用作一种通过IP网络的比特管道，承载具有已定义的服务
质量QoS/QSI(队列状态信息)(意味着所定义的延时、比特率、差错率、延迟等)。在承载内部，区分多个数据流，但它们在承载比特率内有保证的或尽力而为的比特率下都具有相同QoS。承载建立和控制主要通过MPLS(多协议标签交换)和安全隧道来完成。
[0061] 数据面流可以被认为是承载，并且在这种情况下，承载和数据面流具有相同的路由路径，并且承载中的数据流将沿着相同路径并具有相同QoS/QCI(QoS类别标识符)。应用将为承载内部的数据流寻址。本示例中的中央控制实体操纵承载，因此其需要将数据面流路由经由具有需要访问承载中数据流的附接的应用的每个转发单元。如果承载内的数据流是转发单元可检测和可标识的，数据面流还可以是承载内的数据流。这会使路由路径不那么负载，这是因为当可以分离地处理承载中每个数据面流时要访问的应用的数量和路径更少。
[0062] 在图11中，概括了可以执行以控制数据面流的步骤。方法从步骤S1开始，在步骤S2中，中央控制实体确定无线接入网部分的拓扑。在附加步骤S3中，确定附接到不同转发单元的数据面应用。在步骤S4中，当特定数据面流应当经过无线接入网时，确定应当应用的一个或多个数据面应用。在步骤S5中，基于拓扑的知识并基于哪个数据面应用附接到哪个转发单元的知识，可以确定数据面流通过网络的路径。当已经确定了路径时，可以指示路径中的转发单元沿着数据面流的路径转发该数据面流，并在需要时应用数据面应用。此方法结束于步骤S7。
[0063] 当数据面应用是通用软件时，还可以以动态方式部署数据面应用，即取决于网络的需求，激活并对更通用的硬件进行编程以提供缺失的数据面应用。此外，为了省电，可以关闭未通常使用的数据面应用硬件。此外，中央控制实体可以在无线接入网的一些其他位置捕获所需的数据面应用。
[0064] 所述发明为数据面应用提供可扩展性，因为可以将数据面应用添加到不同转发单元中。此外，为多个数据面应用提供支持，因为应用可以分布在无线接入网中。这允许处理密集型数据面功能的更廉价部署以及数据面功能的若干实现之间的负荷共享。此外，可以通过数据面流的动态重配置节省
能量。
