專利名稱：移動(dòng)分組流的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用中間盒和中間盒通信代理控制移動(dòng)分組流的方法、網(wǎng)絡(luò)和裝置。
背景技術(shù)：
移動(dòng)分組流是在進(jìn)行中的通信會(huì)話期間例如由于漫游的移動(dòng)終端或由于漫游的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的緣故而改變其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的途徑或路由的分組流。
引言對(duì)中間盒和中間盒通信代理在〔1〕和〔2〕中作了說(shuō)明。用一種非常簡(jiǎn)短和不全面的方式來(lái)說(shuō)，中間盒是因特網(wǎng)中的中間裝置，它們需要用于其操作的應(yīng)用智能。
中間盒可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，例如防火墻、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器(NAT)、接入路由器以及許多其它類型的節(jié)點(diǎn)。中間盒通常具有嵌入在裝置中的用于其操作的相應(yīng)的應(yīng)用智能。
中間盒可實(shí)施基于專用策略的功能，例如服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制、資源管理、分組過(guò)濾、虛擬專用網(wǎng)(VPN)隧道貫穿、侵入竊密檢測(cè)、安全等等。
先有技術(shù)中的中間盒

圖1示出按照先有技術(shù)〔1〕，〔2〕的中間盒的使用。終端設(shè)備TE 1的用戶A與話路控制器2通信，以便與具有終端設(shè)備3的用戶B通過(guò)蜂窩建立通信，例如視頻通話。用戶A向話路控制器發(fā)送通信請(qǐng)求，話路控制器與雙方通信，以設(shè)定用于所請(qǐng)求會(huì)話的條件，例如通信類型、帶寬和費(fèi)用。所述信令稱為話路信令，在話路層上發(fā)生。話路層信令協(xié)議的實(shí)例是話路啟動(dòng)協(xié)議(SIP)。IP電話是所述協(xié)議所支持的業(yè)務(wù)的實(shí)例。
在建立階段，終端設(shè)備還需要向所請(qǐng)求的通信應(yīng)經(jīng)過(guò)的路徑上的各節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，表明其各個(gè)需求，例如所需帶寬。所述信令稱為IP控制信令，在IP控制平面4上發(fā)生，而控制平面4則在IP層5上發(fā)生。話路控制器保留用于特定話路所需的資源。
在IP控制平面上使用的IP控制信令協(xié)議的實(shí)例是資源保留建立協(xié)議(RSVP)，用于在因特網(wǎng)上的資源保留。因此，顯然，為建立與所保留資源的會(huì)話，需要有話路層和IP層的信令。眾所周知TCP/IP協(xié)議套具有兩個(gè)分離的信令層，一個(gè)在話路層，一個(gè)在IP層。
建立階段結(jié)束時(shí)，用戶A被允許開(kāi)始通信。通信開(kāi)始，終端設(shè)備交換分組。從用戶A到B和從B到A的分組包含用戶數(shù)據(jù)，這些分組在一起形成用戶數(shù)據(jù)流，沿IP層5上用戶數(shù)據(jù)平面6上的用戶數(shù)據(jù)路徑傳送。在圖1中，示出IP層5包括IP控制平面4以及用戶數(shù)據(jù)平面6。用戶數(shù)據(jù)路徑從源到目的地沿途經(jīng)過(guò)許多中間盒和許多未示出的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)NO。圖1中示出沿這條路徑的兩個(gè)中間盒7和8以及一個(gè)節(jié)點(diǎn)NO。用于用戶數(shù)據(jù)流的控制功能分布在中間盒之間。
在圖1中，未示出中間盒通信代理。但是，可以設(shè)想有一中間盒通信代理分布在中間盒之間。因此，每個(gè)中間盒包含一部分中間盒通信代理。在終端設(shè)備以及IP控制層上的節(jié)點(diǎn)和中間盒之間的上述IP控制信令用細(xì)雙向箭頭9表示，用戶數(shù)據(jù)流沿用戶數(shù)據(jù)路徑傳送，用粗雙向箭頭10表示。在先有技術(shù)中，用戶數(shù)據(jù)平面和IP控制平面都在IP層5上，而IP控制信令路徑9和用戶數(shù)據(jù)路徑10則沿共用信道11傳輸。話路信令用雙向箭頭12表示，可以沿不同于共用信道的路徑傳輸。話路控制器必須確定用戶數(shù)據(jù)流遍歷哪些路由器和中間盒，從而可將有關(guān)用戶數(shù)據(jù)流的控制消息引到這些節(jié)點(diǎn)。
還需要協(xié)調(diào)資源利用以及防火墻和其它類型中間盒的配置。為進(jìn)行協(xié)調(diào)，使用中央控制實(shí)體較為有利。這種實(shí)體稱為中間盒通信代理，其定義由IETF中間盒通信工作組〔midcom〕提出。按照工作組的建議，IP層分為IP控制平面和用戶平面。
問(wèn)題說(shuō)明先有技術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)涉及對(duì)移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)流的控制。當(dāng)流的路由改變時(shí)，組合的用戶分組流和IP層信令流會(huì)碰到一些路由器、中間盒以及其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它們沒(méi)有這個(gè)流的知識(shí)，所以不知道如何處理這個(gè)流，應(yīng)將其路由到何處，它需要哪些資源，有關(guān)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)等問(wèn)題以及許多其它考慮。
在先有技術(shù)中，這個(gè)難題用下述方式解決位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的中間盒(所以稱為邊緣中間盒)接收到一未知流，并開(kāi)始對(duì)所述流的許可控制，以便確定是否應(yīng)允許所述未知流接入網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)IP控制信令，邊緣中間盒接收到所述流的知識(shí)、所述流需要的帶寬、以及對(duì)所述未知流負(fù)責(zé)的實(shí)體標(biāo)識(shí)。有了這種知識(shí)，邊緣中間盒發(fā)信號(hào)到數(shù)據(jù)庫(kù)，以驗(yàn)證對(duì)所述流負(fù)責(zé)的實(shí)體，通常為一用戶，是可信實(shí)體并具有包含所用帶寬的預(yù)定。所述許可控制的這一部分稱為策略控制。所述許可控制的另一部分是檢查網(wǎng)絡(luò)具有可用于所述未知流的資源。這種檢查通常是沿從源到目的地的路徑從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)使用逐跳信令完成的，以便驗(yàn)證鏈路具有足夠的空閑帶寬可容納所述未知流的帶寬。
Midcom工作組的現(xiàn)有建議的一個(gè)問(wèn)題在于用于特定話路的信令消息沒(méi)有必要和所述話路的用戶數(shù)據(jù)流遍歷同樣的路由器和中間盒。所以IP控制平面必須確定特定用戶流遍歷哪些路由器和中間盒，從而能將有關(guān)所述流的控制消息引導(dǎo)到這些節(jié)點(diǎn)。先有技術(shù)的已有解決方案可處理策略控制，或控制防火墻和地址轉(zhuǎn)換器，但不能提供中間盒通信代理和中間盒之間用于通用目的連接控制的通信。
在有多次無(wú)線電跳且在復(fù)雜切換情況下要求話路連續(xù)性的多路存取方案中，本發(fā)明建議使用IP層信令協(xié)議將控制消息傳遞到中間盒，以確定用戶數(shù)據(jù)IP流被正確處理。
使用兩個(gè)分離的信令協(xié)議來(lái)建立話路引入了不必要的復(fù)雜性，而且浪費(fèi)帶寬，特別是在無(wú)線電接口上。
信令信息的處理不是瞬時(shí)過(guò)程，而是在每個(gè)中間盒都要花一定的時(shí)間。所以信令是從一個(gè)中間盒跳到另一個(gè)中間盒的緩慢序列過(guò)程。在一個(gè)中間盒發(fā)生的信令延遲會(huì)加到下一中間盒的信令延遲上。這樣，延遲相加，網(wǎng)絡(luò)上的控制信令就很慢，特別是如果跳數(shù)很大的話。
因此，移動(dòng)分組流的控制也是個(gè)緩慢的過(guò)程。在許可控制過(guò)程期間，要求在邊緣中間盒存儲(chǔ)未知流，以免分組丟失。這就要求有存儲(chǔ)資源。
先有技術(shù)的另一主要缺點(diǎn)涉及中間盒的更新。網(wǎng)絡(luò)中的所有中間盒必須單獨(dú)更新。例如在中間盒的現(xiàn)有控制軟件需用所述控制軟件的演進(jìn)版替代的情況下就需要進(jìn)行更新。
先有技術(shù)還有另一缺點(diǎn)涉及中間盒中的特征交互。特征交互出現(xiàn)在中間盒接收到命令，要執(zhí)行某些預(yù)定的第一過(guò)程，后來(lái)又接收到新的命令，要執(zhí)行某些其它第二過(guò)程的時(shí)候。當(dāng)?shù)诙^(guò)程執(zhí)行時(shí)它們可能以不希望有的方式與第一過(guò)程交互。結(jié)果是中間盒的操作無(wú)法預(yù)計(jì)。不同的中間盒包含不同的功能，因此在不同的中間盒中會(huì)對(duì)這些流進(jìn)行不同的處理。
發(fā)明概述通過(guò)提供按照權(quán)利要求1、11和12的用于控制移動(dòng)分組流的方法、裝置和系統(tǒng)，本發(fā)明在很大程度上減少了上述問(wèn)題。
通過(guò)將用戶數(shù)據(jù)平面和IP控制平面分離并向中間盒通信代理注冊(cè)這些流，中間盒通信代理就可以用很小的延遲將有關(guān)各個(gè)用戶數(shù)據(jù)流的控制消息發(fā)送到各個(gè)流所遍歷路徑上的中間盒、路由器和其它節(jié)點(diǎn)。換句話說(shuō)，信令較快且由一個(gè)單元，即中間盒通信代理完成。
軟件的更新也容易進(jìn)行，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)控制實(shí)體，即中間盒通信代理需要更新。更新的中間盒通信代理再使用擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議來(lái)更新中間盒，見(jiàn)下述。
有了中央中間盒通信代理，就能夠以一致的方式來(lái)處理這些流，并避免特征交互。
使用中央中間盒通信代理時(shí)，所有信令處理都在此進(jìn)行，且中間盒通信代理能向各種中間盒并行發(fā)送控制信號(hào)，從而允許有快的信令。信令以兩步發(fā)生，即水平信令和垂直信令，見(jiàn)下述，但其延遲相對(duì)于按照先有技術(shù)的序列多跳信令來(lái)說(shuō)是微不足道的。
通過(guò)把IP控制層與話路層組合，減少了空中信令開(kāi)銷。
按照本發(fā)明，在中間盒通信代理和中間盒之間的信令是主從關(guān)系，其中中間盒通信代理為主，而中間盒為從，以便提供上述優(yōu)點(diǎn)。從向主注冊(cè)。在參考文獻(xiàn)〔4〕中，中間盒和策略決策點(diǎn)(PDP)之間的信令關(guān)系是客戶服務(wù)器關(guān)系，其中中間盒或路由器為策略客戶，而PDP為策略服務(wù)器，以便提供策略決策。參考文獻(xiàn)〔4〕并未關(guān)注到在進(jìn)行中的會(huì)話期間改變路由器、中間盒或策略服務(wù)器的移動(dòng)流。而且，參考文獻(xiàn)〔4〕也未關(guān)注到從控制平面對(duì)各個(gè)分組流的通用控制。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是顯示不同的、未示出網(wǎng)絡(luò)中的中間盒的方框圖并圖解說(shuō)明在兩個(gè)終端設(shè)備間基于IP的通信中用于控制信令和用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓灿肐P控制平面和IP用戶數(shù)據(jù)平面；圖2是圖解說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖，其中IP控制平面與IP用戶平面分離；圖3是圖解說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的方框圖，其中IP控制平面已經(jīng)與話路控制平面匯合在一起；圖4是圖解說(shuō)明中間盒和分組流在中間盒通信代理處注冊(cè)的方框圖，所述方框圖還圖解說(shuō)明中間盒通信代理如何互通；圖5是按照本發(fā)明的方法的流程圖；
圖6是圖解說(shuō)明各個(gè)域之間非所需控制層信令的方框圖；圖7是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的各個(gè)域之間的控制層信令的方框圖；以及圖8是圖解說(shuō)明使用本發(fā)明以便控制移動(dòng)分組流的環(huán)境的示意方框圖。
實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖2中示出本發(fā)明的第一實(shí)施例。話路層和話路信令和圖1中的相同。按照本發(fā)明，IP層5被分成IP控制平面4和用戶數(shù)據(jù)平面6，并使IP控制信令路徑和用戶數(shù)據(jù)路徑無(wú)關(guān)。IP控制平面上的IP控制信令路徑是用雙向箭頭9所表示的IP控制信令路徑。IP層6相應(yīng)改變，并在IP用戶數(shù)據(jù)平面上傳送用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)流用粗箭頭10表示，在終端1和3之間沿途經(jīng)過(guò)中間盒13、14和以NO示意表示的多個(gè)其它節(jié)點(diǎn)。中間盒通信代理15設(shè)置在IP控制平面上，并控制這些中間盒。中間盒通信代理包括對(duì)它所控制的中間盒的控制功能，并提供有關(guān)中間盒應(yīng)如何處理各個(gè)流的控制命令。這些功能涉及資源管理、資源控制、QoS控制、防火墻、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器等等?？刂乒δ馨凑帐褂迷捖穼有帕顓f(xié)議所協(xié)商的用于帶寬和QoS的話路參數(shù)執(zhí)行。
由于用戶流可能因移動(dòng)用戶或網(wǎng)絡(luò)而改變其路徑，所以IP控制層不能完全控制用戶流。按照本發(fā)明，這個(gè)難題是通過(guò)讓這些用戶流自己告訴中間盒通信代理它們?cè)谀睦飦?lái)解決的。所以每個(gè)用戶流在從源終端到目的終端的途中應(yīng)在IP用戶數(shù)據(jù)平面上它所碰到的中間盒處注冊(cè)其存在。流所注冊(cè)的中間盒再將所報(bào)告流的標(biāo)識(shí)以及它自己的標(biāo)識(shí)向中間盒通信代理作報(bào)告。中間盒報(bào)告其自己標(biāo)識(shí)，使得中間盒通信代理能找到有關(guān)所述作報(bào)告的中間盒通信代理的控制功能并向所述中間盒發(fā)送相應(yīng)的控制命令。這樣，作報(bào)告的中間盒就其功能能力不斷更新中間盒通信代理。
圖中示意地以垂直箭頭16表示這種組合流和中間盒注冊(cè)。為作響應(yīng)，中間盒通信搜索有關(guān)各個(gè)流的功能，并在找到這些功能時(shí)，中間盒通信代理向作報(bào)告的中間盒發(fā)送相應(yīng)的流控制消息。圖中示意地以垂直箭頭17表示這種流控制。
中間盒通信工作組調(diào)查研究了在中間盒和中間盒通信代理之間可用作信令協(xié)議的一些協(xié)議，并找到一些候選協(xié)議，其中有標(biāo)準(zhǔn)通用開(kāi)放策略服務(wù)(COPS)協(xié)議和簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)。但這些建議的中間盒通信協(xié)議都不支持按照本發(fā)明的流注冊(cè)。按照本發(fā)明，對(duì)現(xiàn)有的中間盒通信協(xié)議要補(bǔ)充為支持流注冊(cè)和流控制所需的信息元素，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)這樣補(bǔ)充的協(xié)議稱為擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議。因?yàn)槊黠@的原因，見(jiàn)圖2，擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議代表垂直信令，而在IP控制平面4的控制信令代表水平信令。
圖1中，控制信令逐個(gè)節(jié)點(diǎn)分步發(fā)生。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)控制消息進(jìn)行處理，使整個(gè)信令變慢。圖2中，串聯(lián)的處理單元數(shù)較少，在大多數(shù)有利情況下只有一個(gè)(1)。垂直信令是信令為何較快的原因。
在每個(gè)中間盒通信代理上的類似注冊(cè)過(guò)程發(fā)生在所述流從源到目的地所遍歷的每個(gè)中間盒和節(jié)點(diǎn)上。因此顯然一旦進(jìn)行了注冊(cè)，中間盒通信代理就能控制啟動(dòng)所述注冊(cè)的流。如果中間盒是防火墻，流控制活動(dòng)的實(shí)例是防火墻將為中間盒通信代理所指定的流開(kāi)放。
在中間盒通信代理和中間盒中的流專用狀態(tài)機(jī)之間有主從關(guān)系。所述主從關(guān)系用來(lái)允許中間盒通信代理對(duì)中間盒中的流專用狀態(tài)機(jī)實(shí)施控制。從屬設(shè)備是中間盒，主機(jī)是中間盒通信代理，從屬設(shè)備在主機(jī)上注冊(cè)。在本說(shuō)明書(shū)的引言部分中，通過(guò)使IP控制平面的信令與IP用戶數(shù)據(jù)平面無(wú)關(guān)，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)作了說(shuō)明。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是信令協(xié)議中一定程度的模塊化得以實(shí)現(xiàn)。
將IP層分成IP控制平面和用戶數(shù)據(jù)平面的手段是區(qū)分控制分組和用戶分組的分組標(biāo)記機(jī)制，以下將結(jié)合圖6說(shuō)明。
圖3中示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中IP控制平面4和用戶數(shù)據(jù)路徑分離，和在第一實(shí)施例中相同，但這次IP控制平面及其控制節(jié)點(diǎn)，包括中間盒通信代理，共同位于話路層及其話路控制節(jié)點(diǎn)2。而且在此實(shí)施例中，用戶數(shù)據(jù)流在它們遍歷的中間盒和節(jié)點(diǎn)注冊(cè)，而中間盒則在中間盒通信代理注冊(cè)。用戶數(shù)據(jù)流用粗雙向箭頭10表示，組合的話路層和IP控制信令用粗的點(diǎn)劃線雙向箭頭18表示。
圖3實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)是可以使用單一公用話路和IP控制層信令協(xié)議，這樣減少了信令協(xié)議數(shù)目以及使用分離話路協(xié)議和分離IP控制層信令協(xié)議時(shí)發(fā)生的開(kāi)銷信令。公用話路和IP信令協(xié)議承載著用于不同功能和用于建立網(wǎng)絡(luò)資源所需的所有信息元素。由于中間盒通信代理和可能使用不同技術(shù)的許多網(wǎng)絡(luò)交互，所以公共信令協(xié)議是與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的，并且包含的信息元素也是如此。信息元素包含足夠的信息，足以從各種局部條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。作為實(shí)例，考慮保留帶寬。某些網(wǎng)絡(luò)把帶寬定義為峰值速率帶寬，而其它網(wǎng)絡(luò)將其定義為平均帶寬。
圖4更詳細(xì)地圖解說(shuō)明按照第一實(shí)施例在用戶終端1和3之間的信令如何在不同平面上發(fā)生。具體地說(shuō)，將參考圖5的流程圖說(shuō)明流注冊(cè)過(guò)程。
圖4中示出每個(gè)用戶終端包括應(yīng)用19、應(yīng)用程序接口API、IP控制平面上的IP層控制20、以及IP用戶數(shù)據(jù)平面6。在IP控制層上有兩個(gè)中間盒通信代理15和21。中間盒通信代理15服務(wù)于中間盒13、14，中間盒13、14連接到未示出的不同網(wǎng)絡(luò)。中間盒和節(jié)點(diǎn)受中間盒通信代理15和網(wǎng)絡(luò)的控制，所述各中間盒連接起來(lái)形成第一域22。中間盒通信代理21服務(wù)于中間盒23、24，中間盒23、24連接到未示出的不同于第一域中的那些網(wǎng)絡(luò)的其它網(wǎng)絡(luò)。中間盒和節(jié)點(diǎn)受中間盒通信代理21和網(wǎng)絡(luò)的控制，它們連接起來(lái)形成第二域25。
參閱圖4對(duì)流注冊(cè)作一般說(shuō)明。IP層控制20在控制平面上向中間盒通信代理發(fā)出信號(hào)，以便保留控制平面資源用于即將到來(lái)的指定用戶數(shù)據(jù)流。這樣做是為了啟動(dòng)控制平面，用雙向箭頭26表示。其次，中間盒通信代理向其域中的所有中間盒發(fā)出通知，如箭頭27所示。在通知中中間盒通信代理向中間盒通告其存在，使得中間盒知道它們將向其發(fā)送注冊(cè)消息的實(shí)體。當(dāng)指定流碰到中間盒或節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述指定流被檢測(cè)并且所述中間盒或節(jié)點(diǎn)(1)向中間盒通信代理發(fā)送中間盒注冊(cè)消息28，以及(2)向中間盒通信代理發(fā)送用戶數(shù)據(jù)流注冊(cè)消息29。為作響應(yīng)，中間盒通信代理向中間盒發(fā)送控制消息30，所述控制消息包括所述流應(yīng)如何由中間盒處理和/或傳送的指令。
為清晰起見(jiàn)，在中間盒24，將箭頭27-30逐一地示出，而在其余的中間盒處將它們集體示為單一的雙向箭頭。
圖5中更詳細(xì)地說(shuō)明流注冊(cè)。在話路信令期間，終端1與話路控制器協(xié)商，并且話路控制器把流識(shí)別符FID分配給請(qǐng)求的通信，步驟31。在話路信令之后，控制平面被啟動(dòng)用于所述特定流。其做法是在中間盒通信代理中啟動(dòng)控制過(guò)程，步驟32，所述控制過(guò)程除了其它事情外還控制在話路信令期間所同意的帶寬。然后，在用戶終端1啟動(dòng)用戶數(shù)據(jù)流，流程圖中的步驟33。當(dāng)這一步已完成且用戶數(shù)據(jù)流啟動(dòng)時(shí)，所述用戶數(shù)據(jù)流將被通過(guò)終端1的未示出存取網(wǎng)絡(luò)傳送并碰到中間盒(在此情況下為中間盒13)，在此中間盒處所述流被檢測(cè)到。中間盒例如通過(guò)讀出輸入分組標(biāo)題中的源和目的地址以及可能還有端口號(hào)來(lái)檢查輸入流，以便建立其識(shí)別符。然后，中間盒找到中間盒通信代理的地址并將中間盒注冊(cè)消息發(fā)送到中間盒通信代理，所述消息包含中間盒的識(shí)別符及其功能能力，步驟28，對(duì)應(yīng)于圖4中箭頭28。在步驟29，對(duì)應(yīng)于圖4中箭頭29，中間盒把關(guān)于所述流的流注冊(cè)消息發(fā)送到中間盒通信代理，所述中間盒通信代理任選地又可能將其轉(zhuǎn)發(fā)到話路控制器。
流識(shí)別符FID也用于IP控制平面信令；IP控制平面使話路信令中的流識(shí)別符與流注冊(cè)消息中的流識(shí)別符FID匹配并且找出用于已標(biāo)識(shí)的流的中間盒功能，步驟34。其次，中間盒通信代理找到用于已標(biāo)識(shí)的中間盒處的已標(biāo)識(shí)的流的控制過(guò)程，步驟35。最后，中間盒通信代理向已注冊(cè)的中間盒發(fā)送控制消息，步驟30，對(duì)應(yīng)于箭頭30，使得其能正確處理所述流。由中間盒通信代理發(fā)送的這種控制消息是擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議的一部分。
如圖4所示，用戶流受兩個(gè)中間盒通信代理15和21的控制。中間盒通信代理15處理域22中的流的一部分，而中間盒通信代理21處理域25中的相同的流的所述部分。因此，在任何給定時(shí)刻，都有兩個(gè)中間盒通信代理對(duì)完全相同的流的不同部分負(fù)責(zé)。
作為僅向作報(bào)告的中間盒發(fā)送流控制消息的可供選擇的放案，中間盒通信代理可將流控制消息發(fā)送到數(shù)個(gè)或所有中間盒以及IP流的路徑上的其它節(jié)點(diǎn)。在移動(dòng)多路存取方案中，在話路壽命期間這些節(jié)點(diǎn)中的一些節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入或離開(kāi)所述流的路徑。
圖6示出包括數(shù)個(gè)域的系統(tǒng)，每個(gè)用云狀網(wǎng)絡(luò)符號(hào)代表。每個(gè)域具有入口中間盒、出口中間盒、中間盒通信代理、以及多個(gè)未示出的其它中間盒和節(jié)點(diǎn)。圖6用來(lái)演示在用戶數(shù)據(jù)和控制平面分離時(shí)可能發(fā)生的問(wèn)題。用戶A和B通信。用戶數(shù)據(jù)沿用戶數(shù)據(jù)平面6的用戶數(shù)據(jù)路徑傳送，而路由表可能已指示控制數(shù)據(jù)應(yīng)沿控制信令路徑9傳送，因?yàn)閺目刂破矫嬉晥D看到，這條路徑更短一些。這樣做的后果就是最低域中的中間盒通信代理接收不到控制數(shù)據(jù)，所以不能控制其中的用戶數(shù)據(jù)流。為避免這種情況，可以使用圖7所述的任何過(guò)程。
圖7一般地圖解說(shuō)明IP控制層信令，并且特別圖解說(shuō)明在各個(gè)域范圍的IP控制層信令。如以上所定義的，域由受一個(gè)中間盒通信代理控制的各中間盒組成。所以，域也可稱為中間盒通信域。IP控制層信令消息必須被路由通過(guò)與用戶數(shù)據(jù)相同的域。而且，信令必須被路由通過(guò)特定的中間盒通信代理，所述特定的中間盒通信代理已經(jīng)或能夠與關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)流遍歷的中間盒建立控制話路。這可以利用下述過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)(動(dòng)作編號(hào)指圖7中相應(yīng)編號(hào)的箭頭)用戶數(shù)據(jù)和信令流一起路由。
當(dāng)信令消息到達(dá)中間盒通信域的邊緣時(shí)，邊緣中間盒，即圖中的入口中間盒IN，過(guò)濾所述信令消息并采用隧道技術(shù)將其傳送到中間盒通信代理15，箭頭36。
中間盒通信代理15處理所述信令消息并按照以下備選方案之一將其轉(zhuǎn)發(fā)備選方案a如果中間盒通信代理具有其域的路由圖，那么它分析所述信令消息的目的地址，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到出口中間盒EN，箭頭37A，從而確保用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)在完全相同的節(jié)點(diǎn)EN退出所述域。
備選方案b如果中間盒通信代理沒(méi)有其域的路由圖，那么它將所述信令消息返回入口中間盒IN，而入口中間盒IN沿與用戶數(shù)據(jù)相同的路徑轉(zhuǎn)發(fā)所述信令消息，箭頭37B，在這種情況下，路由協(xié)議會(huì)將用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)發(fā)送到出口中間盒。
每次新的中間盒通信域被遍歷，就重復(fù)所述過(guò)程。因此用戶數(shù)據(jù)和信令就會(huì)遍歷相同的入口和出口中間盒上的每個(gè)域。每個(gè)入口中間盒配置成將信令消息轉(zhuǎn)發(fā)到所述域的中間盒通信代理。
使IP控制平面與IP用戶數(shù)據(jù)平面分離的做法是使中間盒分析每個(gè)輸入分組的流識(shí)別符和分組類型，亦即所述分組是用戶數(shù)據(jù)分組還是控制分組。從分組的標(biāo)題讀出所述信息。把控制分組過(guò)濾出來(lái)并采用隧道技術(shù)將其發(fā)送到中間盒通信代理。
圖7中，用粗箭頭6表示用戶數(shù)據(jù)流，而用細(xì)箭頭9、36、37A-B表示IP控制信令。在域間控制信令中，各自的中間盒通信代理可對(duì)入口或出口中間盒進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。入口或出口是指特定用戶流及其相關(guān)的控制流分別進(jìn)入或離開(kāi)中間盒通信域的中間盒。
在圖8中，示出使用按照本發(fā)明的中間盒注冊(cè)過(guò)程的可能方案。用戶A具有無(wú)線個(gè)人接入網(wǎng)PAN，38，其上例如連接有蜂窩電話39和數(shù)字式攝像機(jī)40。中間盒13連接到網(wǎng)絡(luò)38上。所述用戶乘坐在移動(dòng)的汽車41上，車上有車載基于無(wú)線IP的網(wǎng)絡(luò)42，網(wǎng)絡(luò)42上連接有另一中間盒43。中間盒43通過(guò)空中接口與連接到4G無(wú)線接入網(wǎng)44上的未示出中間盒通信，接入網(wǎng)44又連接到基于IP的多網(wǎng)絡(luò)(基干網(wǎng))45。中間盒46連接到4G網(wǎng)。用戶B的終端3(在此情況下為B的蜂窩電話)連接到B的接入網(wǎng)，即3G無(wú)線網(wǎng)47，3G無(wú)線網(wǎng)47上連接有中間盒48。中間盒可使用擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議向中間盒通信代理15發(fā)信號(hào)。話路控制器2允許在所示網(wǎng)絡(luò)之間建立通信。用戶A想和用戶B電話通話，就向話路控制器發(fā)送相應(yīng)的請(qǐng)求，話路控制器則按照上述原理在網(wǎng)絡(luò)38、42、44、45和47中建立A和B之間的路徑。所述路徑包括多次無(wú)線電跳(radio hop)以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)42，當(dāng)汽車在所述地區(qū)移動(dòng)時(shí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)42改變接入網(wǎng)。
參考文獻(xiàn)〔1〕RFC 3303“Middlebox communication architecture andframework”.
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〔3〕3GPP specification 23.207End-to-end QoS Conceptsand Architecture.rev.5.8.0.
〔4〕RFC 2748The COPS(Common Open Policy Service)Protocol.
權(quán)利要求
1.用于控制在基于IP的用戶平面上轉(zhuǎn)發(fā)的移動(dòng)分組流的方法，其特征在于a.從配備有中間盒通信代理(15)的基于公用IP的控制平面控制各個(gè)分組流，所述控制由以下各項(xiàng)提供b.每個(gè)流在它在所述用戶平面上從其源到其目的地的途中所碰到的每個(gè)中間盒(13、14)上注冊(cè)其存在，以及c.對(duì)此作出響應(yīng)，每個(gè)中間盒在所述控制平面上的中間盒通信代理(15)處注冊(cè)(16)它本身以及它處理的所述移動(dòng)流，它們使用擴(kuò)展的中間盒通信信令協(xié)議與所述控制平面通信，d.所述中間盒通信代理，現(xiàn)已具有所述注冊(cè)流、向注冊(cè)的所述中間盒發(fā)出的信令(17)控制命令的知識(shí)，所述命令與在所述各自的中間盒上對(duì)所述流的處理有關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理通過(guò)所述分組流注冊(cè)的所述中間盒將其控制命令發(fā)送到各個(gè)流。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理通過(guò)另一中間盒通信代理(21)，而不是所述流注冊(cè)的那一個(gè)，將其控制命令發(fā)送到各個(gè)流。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理使用注冊(cè)的所述中間盒的識(shí)別符(MID)以便找到所述中間盒具有的功能并提供它要發(fā)送到所述中間盒的相應(yīng)的控制命令。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理控制設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)中的許多中間盒，其特征在于a.入口中間盒(IN)，位于所述網(wǎng)絡(luò)的邊緣，各個(gè)流由此進(jìn)入所述網(wǎng)絡(luò)，它過(guò)濾出(36)控制消息并采用隧道技術(shù)將所述過(guò)濾出控制消息發(fā)送到所述中間盒通信代理，以及b.作為響應(yīng)，所述中間盒通信代理把控制消息發(fā)送到它控制的每個(gè)所述中間盒，這就將所述IP層分為IP控制層和IP用戶平面。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理把路由表用于利用擴(kuò)展的中間盒通信協(xié)議將所述控制消息發(fā)送到所述I P控制平面上的所述各自的中間盒。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述中間盒通信代理通過(guò)以下方法來(lái)向所述中間盒發(fā)送所述控制消息首先將所述控制消息發(fā)送到所述入口中間盒(IN)，再?gòu)乃鋈肟谥虚g盒(IN)在與所述用戶數(shù)據(jù)相同的信道中將所述控制消息發(fā)送出去。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于域(22、23)包括中間盒和控制這些中間盒的中間盒通信代理(15、21)，其特征在于a.通過(guò)具有各個(gè)流進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的入口中間盒，將控制消息從一個(gè)域轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)域；b.過(guò)濾出控制消息并采用隧道技術(shù)將其發(fā)送到所述中間盒通信代理；以及c.所述中間盒通信代理將所述控制消息轉(zhuǎn)發(fā)到所述流退出所述網(wǎng)絡(luò)的出口中間盒。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于將步驟c轉(zhuǎn)換為以下步驟使所述信令消息返回到所述入口中間盒(IN)，從所述入口中間盒(IN)沿與所述用戶數(shù)據(jù)流相同的路徑轉(zhuǎn)發(fā)所述信令消息。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于設(shè)置在所述IP控制平面上若干個(gè)中間盒通信代理(15、21)同時(shí)控制同一個(gè)流。
11.一種中間盒通信代理，其特征在于多個(gè)控制功能組，每一組與單獨(dú)的中間盒的操作有關(guān)并且包括用于控制所述相應(yīng)的中間盒的操作的控制命令。
12.一種通信系統(tǒng)，它包括多個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)(38、42、44、45、48)和用于建立遍歷所述各網(wǎng)絡(luò)中選擇的一個(gè)的通信路徑的話路控制器(2)，每個(gè)選擇的網(wǎng)絡(luò)具有用戶流進(jìn)入所述網(wǎng)絡(luò)的入口中間盒(IN)和所述流退出所述網(wǎng)絡(luò)的出口中間盒(EN)，其特征在于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括位于IP控制平面(4)上的中間盒通信代理(15；21)、位于IP用戶平面(6)上的多個(gè)中間盒(13、14、23、24)、為在所述中間盒通信代理和所述中間盒之間進(jìn)行通信作好準(zhǔn)備的擴(kuò)展中間盒通信協(xié)議，所述中間盒適合于檢測(cè)用戶流并將其識(shí)別符(FID)和在其上檢測(cè)到所述流的所述中間盒的所述識(shí)別符一起注冊(cè)在所述中間盒通信代理上(16；28；29)，所述中間盒通信代理對(duì)組合的流和中間盒注冊(cè)作出響應(yīng)而通過(guò)所述擴(kuò)展的中間盒通信協(xié)議將流控制命令(17)發(fā)送到所述中間盒，所述流控制命令指示所述中間盒如何處理所檢測(cè)到的流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制在基于IP的網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)的移動(dòng)分組流的方法、裝置和系統(tǒng)。在IP用戶平面(6)上的各個(gè)分組流遍歷由中間盒通信代理(15，21)控制的中間盒(13、14、23、24)。每個(gè)用戶流在用戶平面上從其源(A)到目的地(B)的途中所碰到的每個(gè)中間盒上注冊(cè)其存在(29)。作為響應(yīng)，每個(gè)中間盒在中間盒通信代理上注冊(cè)它自己以及它所處理的移動(dòng)流，它們使用中間盒通信信令協(xié)議與中間盒通信代理進(jìn)行通信。中間盒通信代理包括它所控制的中間盒所具有的功能，并能提供中間盒應(yīng)如何處理所注冊(cè)的流的控制消息。注冊(cè)為中間盒通信代理(15、21)提供了注冊(cè)流和中間盒的知識(shí)，這就允許中間盒通信代理能發(fā)送控制命令到為它們自己注冊(cè)的中間盒，所述命令有關(guān)各個(gè)中間盒對(duì)流的處理。描述了IP控制平面上用于控制信令的機(jī)制。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1898917SQ200480038293
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者G·福多爾, A·埃里克松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司