住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及接入網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]接入網(wǎng)絡(luò)運營商正逐漸地發(fā)展到虛擬住宅家庭網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)功能的方向上。如圖1所示，虛擬住宅網(wǎng)關(guān)vRG被設(shè)計成以虛擬化的方式處理用戶控制平面和用戶數(shù)據(jù)平面兩者:
[0003]-控制平面:LAN側(cè)和WAN側(cè)的控制平面協(xié)議都需要由vRG進(jìn)行處理，這些協(xié)議例如是IP轉(zhuǎn)發(fā)(DHCP服務(wù)器、DHCP客戶端、ARP、ICMP、PPPoE客戶端等)、NAPT (PCP、I⑶、DMZ、UPnP等)、TR-69、VoIP等，NAPT協(xié)議主要滿足IPv4的需要，并且可以也滿足IPv6提供簡單的安全性手段的需要。
[0004]-數(shù)據(jù)平面:IPv4/IPv6用戶數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)、用于IPv4的NAPT、QoS、VoIP等。
[0005]vRG需要將家庭網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)中存在的所有信息(intelligence)移動到家庭網(wǎng)絡(luò)的外部，并且在網(wǎng)絡(luò)側(cè)虛擬化這些信息。這種虛擬化主要由下列因素驅(qū)動:
[0006]-0ΡΕΧ(運營開銷)的節(jié)省。由于每個住宅家庭網(wǎng)關(guān)僅配備了諸如以太網(wǎng)交換的簡單功能，因而網(wǎng)關(guān)設(shè)備的成本很低，從而降低了包含數(shù)百個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的接入網(wǎng)絡(luò)的總成本。
[0007]-部署新業(yè)務(wù)的靈活性一一及時市場化的優(yōu)點。如果需要部署新的業(yè)務(wù)/策略，該業(yè)務(wù)/策略可以在vRG中而不是住宅家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中實現(xiàn)。在vRG中部署業(yè)務(wù)/策略相對更快，并且比更新所有的住宅家庭網(wǎng)關(guān)成本更低，因此該業(yè)務(wù)/策略能夠在最短的部署時間內(nèi)投放市場。
[0008]-對技術(shù)演進(jìn)(例如，協(xié)議等)的限制較少一一時間上高效。vRG通常具有很強的計算/處理能力，因而易于升級以支持新的協(xié)議。傳統(tǒng)的住宅家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備并不具有這種可擴展性，因此很難進(jìn)行升級以支持新的協(xié)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在現(xiàn)有的虛擬住宅網(wǎng)關(guān)解決方案中，將vRG實現(xiàn)為集中化的服務(wù)器功能(在家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備外部)，其管控用戶控制和用戶數(shù)據(jù)分組處理兩者。然而，數(shù)據(jù)平面功能卻消耗了大量處理能力。由于其是集中式的，這可能成為用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理的主要瓶頸。例如，在vRG中執(zhí)行諸如網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、分組檢測、防火墻等層3/層4分組處理功能。因此，vRG必須具有非常強大的處理能力以支持這些功能。在接入網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增大的情況下，處理能力同樣需要提高。這可以通過將數(shù)據(jù)平面的處理分布到vRG中的多個服務(wù)器卡上以及添加更多的服務(wù)器卡來實現(xiàn)，但是這些功能在本質(zhì)上仍然位于vRG中，vRG的復(fù)雜性和成本仍然在增加。因此，集中式的vRG是不可擴展的。
[0010]本發(fā)明的實施例的基本構(gòu)思是在數(shù)據(jù)平面和控制平面之間進(jìn)行清晰的分離:vRG控制協(xié)議處理被集中在網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備中，而用戶數(shù)據(jù)平面處理被分布到用戶家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中。因為數(shù)據(jù)平面處理是分布式的，這提供了更好的可擴展的解決方案。
[0011]基于該基本構(gòu)思，本發(fā)明的第一個方面提出了具有住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能的住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中，該住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能包括:
[0012]-住宅網(wǎng)關(guān)的層3/層4分組處理功能；
[0013]住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備還包括:
[0014]-第一接口，用于與網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備交換與住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能相關(guān)的控制信息，該網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備被配備以住宅網(wǎng)關(guān)的控制平面功能；
[0015]-控制器，用于根據(jù)來自網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備的控制信息對住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能進(jìn)行配置。
[0016]在第一個方面中，在住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備中提供層3/層4分組處理功能。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，在住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備中而不是在vRG中實施數(shù)據(jù)平面中的層3/層4分組處理，因此，vRG將不會成為數(shù)據(jù)平面功能的瓶頸，并且因此整個接入網(wǎng)絡(luò)更容易擴展。
[0017]在優(yōu)選實施例中，住宅網(wǎng)關(guān)的層3/層4分組處理功能至少包括下列功能中的任何一種:基于IP地址查找的IP路由；網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換；分組檢測以及防火墻。
[0018]該實施例提出了能夠分布于住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備之中、以減輕vRG的處理負(fù)擔(dān)并增強可擴展能力的數(shù)個具體的層3/層4分組處理功能。
[0019]在優(yōu)選實施例中，住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備采用由軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所定義的開放流(OpenFlow)交換機，并且第一接口用于以開放流/配置(OpenF1w/Config)協(xié)議的形式與網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備交換控制信息。
[0020]在該實施例中，SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))架構(gòu)是可以用于數(shù)據(jù)平面和控制平面分離的多個示例中的一個示例，其中:家庭住宅網(wǎng)關(guān)充當(dāng)OpenFlow交換機；而作為vRG的網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備充當(dāng)OpenF1w/Config控制點，并且使用OpenF1w/Config以在家庭設(shè)備上配置數(shù)據(jù)平面。
[0021]在優(yōu)選實施例中，住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備用于下列類型中的任何一種類型的接入網(wǎng)絡(luò):ΕΡ0Ν ；GP0N ；XGP0N ；10GEP0N 以及 DSL。
[0022]在該優(yōu)選實施例中，可以支持不同的接入技術(shù)。需要注意的是，本發(fā)明的各個實施例的構(gòu)思是將層3/層4分組處理設(shè)置到任何種類的住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，并且將控制平面設(shè)置到運營商網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)元件中，因此本發(fā)明不依賴于具體的接入技術(shù)，而是可以使用任何接入技術(shù)。
[0023]在優(yōu)選實施例中，其中的住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括GP0N的光網(wǎng)絡(luò)單元，作為住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備的光網(wǎng)絡(luò)單元包括:
[0024]-OpenFlow域，其包含OpenFlow交換機和OpenFlow協(xié)議桟；以及
[0025]-GP0N域，用于建立和維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備的GP0N傳輸隧道，所述隧道用于以O(shè)penF1w/Config協(xié)議形式承載控制信息。
[0026]該實施例提出了用于在GP0N的光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)中實現(xiàn)層3/層4處理的特定架構(gòu)。在0NU中提供一個GP0N域，用于建立和維護(hù)必要的GP0N通信路徑，以承載層3/層4處理的控制信息；并且提供一個OpenFlow域，用于根據(jù)控制信息實現(xiàn)層3/層4處理。該實施例提供了 0NU的層級架構(gòu)。
[0027]在優(yōu)選實施例中，GP0N域使用0ΝΤ管理控制接口(0MCI)來建立和維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備的GP0N傳輸隧道，而且該GP0N域具有虛擬以太網(wǎng)接口點(VEIP)，用于與OpenFlow域進(jìn)行接口連接以及在傳輸隧道和OpenFlow域之間交換OpenF1w/Config數(shù)據(jù)。
[0028]該實施例使0MCI接口適于維護(hù)GP0N傳輸隧道，并且使VEIP接口適于交換用于層3/層4處理功能的控制信息。0MCI接口和VEIP接口本身是現(xiàn)有的接口，但是該實施例將這些接口調(diào)整為支持層3/層4處理功能的控制信息的交換。因此，該實施例可以非常方便地被并入到0NU中。
[0029]在優(yōu)選實施例中，光網(wǎng)絡(luò)單元使用0ΝΤ管理控制接口(0MCI)受管實體來接收OpenFlow/Config控制信息，并且該受管實體包括下列中的任何一項:
[0030]-用于引用OpenFlow控制的受管實體標(biāo)識；
[0031]-OpenFlow 版本；
[0032]-網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備的位置；
[0033]-TCP/UDP配置數(shù)據(jù)ME指針；
[0034]-用于建立OpenFlow/Config協(xié)議的隧道的參數(shù)。
[0035]該實施例提出了用于承載OpenFlow/Config數(shù)據(jù)的新的0MCI受管實體。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備被配備以住宅網(wǎng)關(guān)的控制平面功能，其中，所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備沒有住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能，所述住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能包括住宅網(wǎng)關(guān)的層3/層4分組處理功能。
[0037]在第二個方面中，所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備被作為vRG，并且被配備以控制平面功能，但是卻不具有住宅網(wǎng)關(guān)的層3/層4分組處理功能。vRG不再是用戶數(shù)據(jù)處理的瓶頸，因此接入網(wǎng)絡(luò)更容易擴展。
[0038]在優(yōu)選實施例中，住宅網(wǎng)關(guān)的層3/層4分組處理功能至少包括下列功能中的任何一種:基于IP地址查找的IP路由；網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換；分組檢測以及防火墻。
[0039]在優(yōu)選實施例中，住宅網(wǎng)關(guān)的控制平面功能至少包括下列中的任何一種:NAT綁定控制；防火墻訪問控制列表管理；PPPoE控制信令；DHCP客戶端；DHCP服務(wù)器；通用即插即用服務(wù)器或數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟服務(wù)器以及配置管理。
[0040]該實施例提出了用于控制住宅網(wǎng)關(guān)處理層3/層4分組的某些具體的控制平面功會泛。
[0041]在優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備包括:第二接口，用于與住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備交換住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功能相關(guān)的控制信息，所述住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備被配備以住宅網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)平面功會泛。
[0042]在該實施例中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備具有接口，所述接口用于將控制信息發(fā)送至住宅網(wǎng)關(guān)，以對層3/層4分組進(jìn)行處理。
[0043]在優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制設(shè)備充當(dāng)由軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所定義的OpenFlow/Config控制點，第二接口用于以O(shè)penFlow/Config協(xié)議的形式與住宅網(wǎng)關(guān)設(shè)備交換控制信息。
[0044]在該實施例中，SDN(軟件