CN106464743A - 软件定义联网中的多租赁 - Google Patents

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Abstract

处理实体（10）请求虚拟网络***的SDN控制实体（20）针对由处理实体（10）处理的应用执行具体功能，并且向SDN控制实体（20）指示与该应用相关联的虚拟网络运营商的标识。SDN控制实体（20）接收该请求，并且基于虚拟网络运营商的标识来执行（S2）该具体功能。

Description

软件定义联网中的多租赁
技术领域
本发明涉及软件定义联网（networking）（SDN）中的多租赁（tenancy）。
背景技术
本说明书中所使用的缩写的以下含义适用：
API 应用编程接口
ATM 异步传输模式
BRAS 宽带远程访问服务器
CP 控制平面
DHCP 动态主机配置协议
eNB 演进的节点B
EPC 演进的分组核心
ForCES 转发和控制元件分离
GPRS 通用分组无线电服务
GTP GPRS隧道协议
ID 标识符
IP 互联网协议
L 层
MME 移动性管理实体
NB 北向（northbound）
NE 网元
NFV 网络功能虚拟化
OF 开放流（openflow）
OFC 开放流控制器
PCE 路径计算元件
PDN 分组数据网络
P-GW PDN网关
PIP 防护IP
RAN 无线电接入网络
RAT 无线电接入技术
SDN 软件定义联网
S-GW 服务网关
TEID 隧道端点ID
UDP 用户数据报协议
VNP 虚拟网络提供商
VNO 虚拟网络运营商。
SDN的基本思想是控制平面从数据转发平面的解耦合，这使能对比如开放流的、在标准化协议上的网络业务流进行可编程中央控制。虽然SDN原则上独立于针对虚拟化/云的概念，但SDN控制层可以被提供作为云中的服务。
图1示出一种架构，该架构主要将P-GW和S-GW的CP和UP功能进一步分离成P-GW用户/数据平面（P-GW-U）和P-GW控制平面（P-GW-C）并且分别分离成S-GW-U和S-GW-C。可将P-GW-U/S-GW-U视为传输平面中的分组转发实体，而可将P-GW-C/S-GW-C实现为具有在云中运行的若干实例的虚拟化控制过程。在非漫游环境中，可以分离S-GW-C和P-GW-C、S-GW-U和P-GW-U，或者它们可以共置。图1示出了分离的S/P-GW控制和用户平面功能。
多租赁是指软件架构中的原则，其中软件的单个或多个实例在共享服务器上运行，为多个客户组织（租户）服务。在多租赁环境中，多个顾客以相同的数据存储机制、在相同的硬件上、共享在相同的操作***上运行的相同的服务器和/或应用。
发明内容
根据一些实施例，本发明旨在提供用于支持SDN中的多租赁的方法、装置和计算机程序产品。这至少部分地通过如在所附权利要求书中限定的方法、装置和计算机程序产品来实现。
在下文中，将参照附图通过其实施例来描述本发明。
附图说明
图1示出了说明SDN中分离的S/P-GW控制和用户平面功能的架构的示例的示意图。
图2示出了说明在虚拟网络***的P-GW-C部分中执行的IP地址分配的示例的示意图。
图3示出了说明根据本发明的实施示例的在虚拟网络***的开放流控制器中执行的IP地址分配的示例的示意图。
图4示出了信令图，其说明了根据本发明实施例的处理实体、SDN控制实体和服务实体之间的信令的示例。
图5示出了说明其中可实现本发明的实施例的示例的控制单元的配置的示例的示意框图。
具体实施方式
如图2中所说明的，分解为用户平面和控制平面而不是分解为第三开放流控制器的当今集成的P-GW或半集成P-GW检索移动用户的IP地址。
图2示出了说明在虚拟网络***的P-GW-C部分中执行的IP地址分配的示例的示意图。虚拟网络***包括两个开放流控制器，S-GW-C处理的应用1和P-GW-C处理的应用2使用GPRS隧道协议（GTP）分别访问该两个开放流控制器。根据图2，通过与专用于与应用2相关联的虚拟网络运营商的相应服务器通信，P-GW-C执行DHCP IP地址分配。开放流控制器中的每个使用例如GTP、UDP、IP、L2或L1协议连接到网元。根据图2，任何VNO可以具有其自己的专用DHCP服务器，该专用DHCP服务器根据需要从其保留的地址范围分配其自己的IP地址。
代替在P-GW-C中的保持分配过程，诸如DHCP过程或来自radius/diameter服务器的过程，根据本发明的一些实施例，如图3中所示，通过将例如DHCP分配过程从P-GW-C移动到开放流控制器，使得P-GW-C以及任何BRAS-C协议和拓扑独立。图3示出了说明根据本发明的实施示例的在虚拟网络***的开放流控制器中执行的IP地址分配的示例的示意图。
图3的虚拟网络***包括开放流控制器，该开放流控制器通过使用GPRS隧道协议（GTP）由S-GW-C处理的应用1访问、通过使用GTP由P-GW-C处理的应用2访问以及通过使用BRAS协议由BRAS-C处理的应用3访问。开放流控制器使用GTP、UDP、IP、L2或L1协议连接到网元。
在图3中的左手侧示出的UE1（即，用户装备/设备/电路和/或用户应用）经由eNB1（eNodeB）访问虚拟网络***，其中就像UE1具有的那样，所述eNB1具有分离的控制和用户平面。eNB1的控制平面（即eNB1-C）经由MME将UE1的控制平面（即UE1-C）连接到S-GW-C。eNB1的用户平面（即eNB1-U）将UE1的用户平面（即UE1-U）连接到网元。UE1-U、UE1-C、eNB1-U、eNB1-C经由开放流协议连接到开放流控制器。应当注意，本发明不限于如图3中所描述的单个开放流控制器，并且可以存在负责不同域/具体功能的若干开放流控制器。例如，如eNB1-C的“+OFC”所指示，可以存在负责将UE连接到虚拟网络***的开放流控制器。
图3在右手侧示出了另一UE2（即，用户装备/设备/电路和/或用户应用），其经由eNB2（例如eNodeB）连接到虚拟网络***。UE2和eNB2具有分离的控制和用户平面。图3还示出了UE1和UE2的UE之间经由它们的用户平面UE1-U和UE2-U的直接通信。换句话说，建立了机器到机器（M2M）隧道。
如下面将更详细地描述的，虚拟网络***示出了由开放流控制器执行的虚拟化的共享DHCP IP地址分配。
UE寻址不限于DHCP，并且可以将ATM或任何未来的地址分配协议用于对UE寻址。
为了使如PGW-C和BRAS-C的应用真正独立于底层传输拓扑，使开放流控制器服务于应用而不是将其置于每个虚拟运营商的PGW-C应用层中是有利的。
为了支持多租赁，因此建议应用隐含或明确地请求底层增强的开放流控制器执行具体功能（例如，针对UE1的IP地址分配），并且应用附加地指示与该应用相关联的虚拟网络运营商（VNO）的标识。
因为将与例如GTP隧道的分配一起分配用于UE1的IP地址，所以可以优选地连同比如MOD-Flow或ADD-Flow的NB API和/或SDN消息一起携带地址分配，其在应用和开放流控制器之间交换以便建立GTP隧道或IP隧道，等等。
从图3可以看出，网络到网络隧道也是可能的，例如在PGW和SGW之间、还在eNB和SGW之间或者在SGSN和SGW之间等。如上所述，在UE之间建立隧道也是可能的。
接着，开放流控制器然后查询服务器，例如DHCP服务器（虚拟化/集中式/共享式），DHCP服务器具有将针对哪个VNO执行IP地址分配的指示。换句话说，根据图3的实施示例，基于针对应用1、2、3的运营商X、Y、Z的标识，开放流控制器执行虚拟化的共享DHCP IP地址分配。
应注意，对DHCP的查询再次也只是一个特定查询的一个示例，并且本发明并不限于此。
图4示出了信令图，其说明了根据本发明实施例的在实体10、SDN控制实体20和服务实体30之间的信令的示例。处理实体10处理与运营商Y相关联的应用n。
术语“实体”包括设备/电路，例如，非虚拟化的设备/电路，和/或应用/软件，例如，数据中心中的虚拟化应用/软件。
根据本发明的实施示例，处理实体10包括图3中所示的P-GW-C。然而，处理实体10不限于此，而是还可以包括S-GW-G和BRAS-C等。
根据本发明的实施示例，SDN控制实体20包括图3中所示的开放流控制器，并且服务实体30包括图3中所示的虚拟化共享DHCP IP地址分配。
在图4的步骤S1中，处理实体10请求SDN控制实体20执行针对应用n的具体功能，并向SDN控制实体20指示虚拟网络运营商Y的标识（ID）。例如，该具体功能是针对用户装备的地址分配，用户装备例如是图3中所示的UE1。替代或另外地，该具体功能是针对虚拟网络***的网络实体的地址分配。
根据实施示例，与在处理实体10和SDN控制实体20之间交换消息一起，执行步骤S1的请求和指示以建立UE1和服务之间的隧道。
在步骤S2中，SDN控制实体20接收请求以执行针对应用n的具体功能和与应用n相关联的虚拟网络运营商Y的标识，并且基于虚拟网络运营商Y的标识来执行该具体功能。例如，在步骤S3中，通过与服务实体30通信，SDN控制实体20基于虚拟网络运营商Y的标识来执行具体功能。
根据本发明的实施例，引入封装（wrapper）接口/协议，其在SDN控制实体20和服务实体30之间建立，例如，DHCP、DNS和PCE服务器、Diameter、H.248等。结果，可以避免需要通过向该特定协议添加VNO ID修改与服务实体30相关的每个协议，而是代之以通过向封装/容器协议添加VNO ID（以及由于SDN环境的演变而添加到协议的进一步信息）。例如，SDN控制实体20建立例如DHCP请求或DNS请求，并且将内容数据包含在封装协议中，同时还至少添加/预挂起（pre-pending）VNO ID。继而，也封装诸如DHCP和DNS服务器、PCE等等的服务实体30，使得存在将封装的查询与VNO ID一起分发到正确实例的“分派器（dispatcher）”。接着，所查询的服务实体30在创建对所接收的查询的响应时，或者在它自己创建请求时，执行与针对SDN控制实体20所描述的类似的动作。然后，SDN控制实体20以类似的方式分派和接收响应。
参照图4，服务实体30在步骤S4中处理在步骤S3中接收的来自SDN控制实体20的查询，并且在步骤S5中向SDN控制实体20返回对该查询的响应。根据本发明的示例实施例，基于上述封装/容器接口/协议来执行SDN控制实体20和服务实体30之间的通信。
利用上述实施，就算没有完全避免，也将对现有服务器的影响限制到最小。
另外，基于任何服务实体的响应的接收，SDN控制实体20可以评估结果（图4中的步骤S6），并且能够确定针对该服务将查询/涉及哪个附加的服务实体。
无论已触发哪个服务，图3的实施示例中的相关信息，例如UE1的IP地址，经由北向API（例如开放流或ForCES、H.248等）移交到请求该服务的VNO的应用（图3中的VNO Y的应用n）。参照图4，在步骤S7中，SDN控制实体20响应来自处理实体10的请求。
根据本发明的示例实施例，还将上述的封装协议/接口的机制（以及VNO ID或其表示的添加）应用于请求该服务的应用，例如，处理实体10（例如，用于如图3中所示的IP分配的PGW-C）。
通过该方法，可将现有协议重新用作处理实体10和SDN控制实体20之间的北向接口。
图3中所说明的虚拟化DHCP服务器的引入以及在SDN控制层上的地址分配的安排还允许IP地址的灵活支持/请求。例如，如果由SDN控制实体20托管的VNO组中的一个VNO不需要如旧有装备中当前做的那样的其传统地预先保留地址的IP地址，则虚拟化DHCP服务器（服务实体30）/SDN控制实体20可以向VNO提供那些多余的IP地址，该VNO由于所涉及的地址范围可能已建地址池（pool）而正在寻找IP地址资源。
在最后阶段中，通过从更高层应用完全移除对IP地址，TEID（GTP）、拓扑等的任何知识和依赖性来具有独立应用将是非常有益的。例如，经由NB连接到开放流控制器（SDN控制实体20）的较高层应用可以简单地向底层控制器指示其应用（号码、ID）以及VNO（虚拟网络运营商）的ID，以通过抽象向开放流控制器（SDN控制实体20）委派（delegate）较低级功能。
IP地址分配仅仅是本发明的一个实施示例。至少根据本发明的一些实施例，使应用（BRAS-C或PGW-C）真正独立于底层传输网络和任何分配过程是可能的。
此外，甚至一般的地址分配也只是针对更一般较广泛的应用系列，比如例如DNS和PCE，的本发明的实施示例。
因为DHCP服务直接附接到开放流控制器，所以其当然是SDN意义上的应用。因此，DHCP接口将是NB接口，该接口不需要是直接驻留在OF控制器之上的API。
开放流只是用于较高层应用和底层SDN控制实体20之间的接口的本发明的实施示例。ForCES也可以用于此目的。
通过引入至少携带VNO ID和相应的内部协议的封装协议/接口，可以引入更多或更少的一般的北向接口，替代定义NB API，因为可以容易地重新使用现有协议，并且封装是用于交换底层协议的手段，这避免了对现有应用的不期望的影响。
根据本发明的实施示例，封装协议看起来像下面那样：
净荷分组包含作为例如DHCP协议分组的分组。
预挂起分组例如至少包含VNO ID以在若干虚拟网络运营商之间进行区分，并且可以按需可选地被以进一步的指示扩充。
封装报头构成封装协议以携带现有协议分组（比如例如DHCP、DNS或PCEP分组）。
现在参考图5，图5用于说明适于在实践本发明的示例实施例中使用的控制实体100的示例的简化框图。处理实体10和SDN控制实体20中的每个可以包括和/或使用诸如控制实体100的控制实体。
控制实体100包括经由链路104连接的处理资源101、存储程序的存储器资源102和可选的接口103。假设该程序包括程序指令，如上所述，当由处理资源101执行时，该程序指令使控制单元100能够根据本发明的示例实施例操作。
一般来说，本发明的示例实施例可以由存储在存储器资源102中并且可由处理资源101，或由硬件，或由软件和/或固件和硬件的组合执行的计算机软件来实施。
存储器资源102可以包括适合于本地技术环境的任何类型的一个或多个存储器，并且可以使用任何合适的数据储存技术来实施，任何合适的数据储存技术诸如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和***、光存储器设备和***、固定存储器和可移动存储器。作为非限制性的示例，处理资源101可以包括适合于本地技术环境的任何类型的一个或多个处理器，并且可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。
根据本发明的一方面，提供了一种用于访问虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体的处理实体。根据本发明的实施例，处理实体包括图4中所示的处理实体10。根据本发明的实施示例，处理实体包括和/或使用控制实体，诸如图5的控制实体100。
根据本发明的实施示例，处理实体包括处理设备/处理电路。替代或另外地，处理实体包括处理应用。
根据本发明的实施示例，SDN控制实体包括SDN控制设备/SDN控制电路。替代或另外地，SDN控制实体包括SDN控制应用。
处理实体包括用于请求SDN控制实体对由处理实体处理的应用执行具体功能的装置，以及用于向SDN控制实体指示与该应用相关联的虚拟网络运营商的标识的装置。
根据本发明的实施示例，具体功能是针对用户实体的地址分配。替代或另外地，具体功能是针对网络实体的地址分配。
根据本发明的实施示例，网络实体包括网络设备/网络电路，并且用户实体包括用户设备/用户电路。替代或另外地，网络实体包括网络应用，并且用户实体包括用户应用。
根据本发明的实施示例，在处理实体和/或用户实体和/或网络实体中分离用户平面和控制平面。
根据本发明的实施示例，用于请求的装置和用于指示的装置包括请求和指示，以及在处理实体和SDN控制实体之间交换消息，以用于在该用户实体和另一用户实体之间建立隧道，和/或用于在该用户实体和网络实体之间建立隧道，和/或用于在该网络实体和另一网络实体之间建立隧道。
根据本发明的实施示例，处理实体包括用于将执行具体功能的请求和虚拟网络运营商的标识包含在具体协议的分组中的装置。
根据本发明的实施示例，用于请求、指示和包括的装置由控制实体100的处理资源101、存储器资源102以及可选的接口103实现。
根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体。根据本发明的实施例，SDN控制实体包括图4中所示的SDN控制实体20。根据本发明的实施示例，SDN控制实体包括和/或使用控制实体，诸如图5的控制实体100。
根据本发明的实施示例，SDN控制实体包括SDN控制设备/SDN控制电路。替代或另外地，SDN控制实体包括SDN控制应用。
SDN控制实体包括用于接收针对由处理实体处理的应用执行具体功能的请求的装置，该请求指示与该应用相关联的虚拟网络运营商的标识，以及用于基于虚拟网络运营商的标识来执行该具体功能的装置。
根据本发明的实施示例，具体功能是针对用户实体的地址分配。替代或另外地，具体功能是用于针对网络实体的地址分配。
根据本发明的实施示例，网络实体包括网络设备/网络电路，并且用户实体包括用户设备/用户电路。替代或另外地，网络实体包括网络应用，并且用户实体包括用户应用。
根据本发明的实施示例，用于接收的装置包括在具体协议分组中接收执行该具体功能的请求和虚拟网络运营商的标识。
根据本发明的实施示例，用于基于虚拟网络运营商的标识来执行具体功能的装置包括用于基于具体协议与提供具体功能的服务实体通信的装置。
根据本发明的实施示例，服务实体包括服务设备/服务电路。替代或另外地，服务实体包括服务应用。
根据本发明的实施示例，用于接收、执行和通信的装置由控制实体100的处理资源101、存储器资源102以及可选的接口103实施。
应当理解，上述描述是对本发明的说明并且不应解释为限制本发明。在不脱离由所附权利要求书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。

Claims (23)

1. 一种用于在用于访问虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体的处理实体中使用的方法，所述方法包括：
请求所述SDN控制实体针对由所述处理实体处理的应用执行具体功能；以及
向所述SDN控制实体指示与所述应用相关联的虚拟网络运营商的标识。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中
所述具体功能是针对用户实体的地址分配，和/或
所述具体功能是针对网络实体的地址分配。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述处理实体和/或所述用户实体和/或所述网络实体中分离用户平面和控制平面。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述请求和指示与在所述处理实体和所述SDN控制实体之间交换消息一起执行，以用于在所述用户实体和另一用户实体之间建立隧道和/或用于在所述用户实体和所述网络实体之间建立隧道和/或用于在所述网络实体和另一网络实体之间建立隧道。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：
将执行具体功能的请求和所述虚拟网络运营商的标识包括在具体协议的分组中。
6. 一种用于在虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体中使用的方法，所述方法包括：
接收针对由处理实体处理的应用执行具体功能的请求，所述请求指示与所述应用相关联的虚拟网络运营商的标识；以及
基于所述虚拟网络运营商的所述标识来执行所述具体功能。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中
所述具体功能是针对用户实体的地址分配；和/或
所述具体功能是针对网络实体的地址分配。
8.根据权利要求6或7所述的方法，包括：
接收在具体协议的分组中的执行所述具体功能的请求和所述虚拟网络运营商的标识。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，基于所述虚拟网络运营商的所述标识来执行所述具体功能包括：
基于所述具体协议与提供所述具体功能的服务实体通信。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中
所述处理实体包括处理设备和/或应用，和/或
所述SDN控制实体包括SDN控制设备和/或应用，和/或
所述网络实体包括网络设备和/或应用，和/或
所述用户实体包括用户设备和/或应用，和/或
所述服务实体包括服务设备和/或应用。
11.一种包括用于处理设备的程序的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于当所述程序在所述处理设备上运行时执行根据权利要求1至10中任一项所述的步骤的软件代码部分。
12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括其上存储有所述软件代码部分的计算机可读介质。
13.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，所述程序可直接加载到所述处理设备的内部存储器中。
14. 一种处理实体，所述处理实体包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成与所述至少一个处理器一起使所述处理实体至少执行：
请求虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体针对由所述处理实体处理的应用执行具体功能；以及
向所述SDN控制实体指示与所述应用相关联的虚拟网络运营商的标识。
15. 根据权利要求14所述的处理实体，其中
所述具体功能是针对用户实体的地址分配，和/或
所述具体功能是针对网络实体的地址分配。
16.根据权利要求14或15所述的处理实体，其中，在所述处理实体和/或所述用户实体和/或所述网络实体中分离用户平面和控制平面。
17.根据权利要求15所述的处理实体，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成与所述至少一个处理器一起使所述处理实体至少：与在所述处理实体与所述SDN控制实体之间交换消息一起执行所述请求和所述指示，以用于在所述用户实体和另一用户实体之间建立隧道和/或用于在所述用户实体和所述网络实体之间建立隧道和/或用于在所述网络实体和另一网络实体之间建立隧道。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的处理实体：
包括将执行具体功能的请求和虚拟网络运营商的标识符包括在具体协议的分组中。
19. 一种虚拟网络***的软件定义联网（SDN）控制实体，所述SDN控制实体包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述SDN控制实体至少执行：
接收针对由处理实体处理的应用执行具体功能的请求，所述请求指示与所述应用相关联的虚拟网络运营商的标识；以及
基于所述虚拟网络运营商的所述标识来执行所述具体功能。
20. 根据权利要求19所述的SDN控制实体，其中
所述具体功能是针对用户实体的地址分配，和/或
所述具体功能是针对网络实体的地址分配。
21.根据权利要求19或20所述的SDN控制实体，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成与所述至少一个处理器一起使得所述SDN控制实体至少执行：
接收在具体协议的分组中的执行所述具体功能的请求和所述虚拟网络运营商的所述标识。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的SDN控制实体，基于所述虚拟网络运营商的所述标识来执行所述具体功能包括：
基于所述具体协议与提供所述具体功能的服务实体通信。
23. 根据权利要求19至22中任一项所述的SDN控制实体，其中
所述处理实体包括处理设备和/或应用，和/或
所述SDN控制实体包括SDN控制设备和/或应用，和/或
所述网络实体包括网络设备和/或应用，和/或
所述用户实体包括用户设备和/或应用，和/或
所述服务实体包括服务设备和/或应用。
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