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1. WO2015021800 - PROCÉDÉ DE DÉTECTION DE LIAISON DE DONNÉES, APPAREIL, SYSTÈME, CONTRÔLEUR, ET PASSERELLE

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[ ZH ]
数据链路的检测方法、 装置、系统、控制器及网关

技术领域

本发明涉及通信领域,具体而言,涉及一种数据链路的检测方法、装置、系统、 控制器及网关。

背景技术

OPENFLOW (简称 OF) 协议是美国斯坦福大学于 2008年提出的一种转发 /控制 分离协议,外置控制面实体采用 OF协议控制转发面设备实现各种转发逻辑,而转发 面设备主要功能就是根据 OF控制器下发的流表执行受控转发。 OF协议进一步演进, 成为软件定义网络(Software Defined Network, 简称为 SDN)技术,即可以在控制面 采用软件编程实现各种复杂的网络应用,例如用 SDN实现演进的分组系统(Evolved Packet System ,简称为 EPS) /通用分组无线服务( General Packet Radio Service ,简 称为 GPRS) 网络。其中, EPS网络是第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 简称为 3GPP) 定义的第四代移动通信网络, GPRS网络是 3GPP定义的第三 代移动通信网络。

图 1是根据相关技术的用 SDN实现 EPS/GPRS网络的架构图,该架构中主要包括 用户终端(User Equipment, 简称为 UE)、(演进的)通用移动通信系统陆地无线接入网 ( (Evolved) Universal Terrestrial Radio Access Network, 简称为 (E)UTRAN)、核心网、控 制器 (controller)、因特网 (internet), 其中, UE为通信终端; CE)UTRAN为无线接入网 部分,该 (E)UTRAN内部由演进的基站(eNodeB ) 或基站(NodeB) 组成;核心网, 即软件定义的演进的分组核心网(Evolved Packet Core, 简称为 EPC),是 EPS的核心 网部分,核心网中的所有的统一网关(unified Gateway, 简称为 UGW) 都是通用的网 关设备,其角色受控于 SDN控制器(SDN Controller) 的控制信令。举例来说,对于 某个 UE的 IP连接,统一网关 UGW-1扮演服务网关(Serving Gateway,简称为 SGW) 或者是 GPRS服务支持节点(Serving GPRS Support Node, 简称为 SGSN) 的角色, UGW2扮演分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway, 简称为 P-GW)或者是 网关 GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node, 简称为 GGSN) 的角色, UGW3 扮演非 3GPP接入网关或者是演进的分组数据网关(Evolved Packet Data Gateway, 简 称为 ePDG) 的角色。这样(E) UTRAN与 UGW-1之间, UGW-1与 UGW-2之间, UGW-2与 UGW-3之间都是基于 GPRS隧道协议-用户面(GPRS Tunnel Protocol- User

l

Plane, 简称为 GTP-U)协议的接口。换句话说, UGW与(e) NB之间, UGW和 UGW 之间,或者 UGW和传统的 GTP网元之间必须支持 GTP-U协议。

GPRS隧道协议(GPRS Tunnel Protocol ,简称 GTP)协议是 3GPP定义的一组协 议,分为 GPRS隧道协议 -控制面协议(GPRS Tunnel Protocol- Controller Plane, 简称 为 GTP-C) 和用户面协议 GTP-U。其中 GTP-U是用于网关之间数据封装和转发的协 议,除此之外, GTP-U还有一套自身会话检测机制:通过向对端发送 GTP-U的回声 请求 (Echo Request) 消息和回声响应(Echo Response) 消息来探测路径,检测链路 (Path) 状态,具体流程如图 2所示,包括以下步骤:

步骤 S202, UGW1向 UGW2发送回声请求消息。

其中一个 UGW比如 UGW1作为 GTP端点 1发送回声请求消息给作为 GTP端点

2的 UGW比如 UGW2, UGW1发出消息后启动定时器 tl。

回声请求消息的目标地址为 GTP端点 2的地址,用户数据包协议 (User Datagram Protocol , 简称为 UDP)目的端口号设置为 2152,隧道终点标识(Tunnel Endpoint Identifier, 简称为 TEID) 为全零,源地址为 UGW 1 自身地址,源端口号为配置的任 意端口。序列号(Sequence Number, 简称为 SN) 为初始值,比如为 0或者在上一次 回声请求消息的 Sequence Number之上增 1。

步骤 S204, UGW2向 UGW1发送 Echo response消息。

GTP端点 2即 UGW2接收到回声请求消息后,向对端发送 Echo Response消息, 其中 Echo Response消息的目标地址为 GTP端点 1的地址, UDP目的端口号设置为步 骤 S202的回声请求消息的源端口号, TEID为全零,源地址为 UGW2的自身地址,源 端口号为步骤 S202的回声请求消息的目的端口号, SN为回声请求消息的 SN。

GTP端点 1 S卩 UGW1收到 Echo Response 消息后,结束定时器 tl,并启动定时器 t2。

如果定时器 tl超时却没有收到 Echo Response消息, GTP端点 1会重发回声请求 消息,消息格式和内容同第一次发送的回声请求消息,并再次启动定时器 tl,如果在 tl超时后,还没有收到回声响应消息,则重复以上操作,经过 N1次操作后,如果仍 然没有收到回声响应消息,则认为该链路不通, GTP端点 1本地进行相关操作,比如 删除 GTP上下文等。

t2定时器到时后, GTP端点 1会发送另外一条回声请求消息,该消息的 SN在上 一次回声请求消息的 SN基础上增 1,并启动定时器 tl,后续操作重复上述步骤 S202, S204。

步骤 S206, UGW2向 UGW1发送回声请求消息。

GTP端点 2即 UGW2向 GTP端点 2即 UGW1发送回声请求消息。

步骤 S208, UGW1向 UGW2发送回声响应消息。

GTP端点 1即 UGW1接收到回声请求消息并回应回声响应消息。具体操作同步骤 S202和步骤 S204, 不同点在于 GTP端点 1和 GTP端点 2互换角色。

GTP端点 1和 GTP端点 2各自检测各自的回声请求和回声响应消息对,步骤 S202、 S204检测的消息对和步骤 S204、 S206检测的消息对没有依赖关系。

上述介绍的 GTP原理是适用于 3GPP现有网关 /基站上的,所述的 GTP端点泛指 3GPP网络的 e B, NB, SGW, P-GW, ePDG、授信接入网网关, SGSN,或 GGSN 等任意网元。当由 SDN来实现 EPC的时候,有关控制面的逻辑都在 SDN控制器之上 实现, UGW 作为转发设备,只具备转发功能和非常简单的逻辑控制功能,因此如何 实现 GTP会话(这里特指 GTP-U)的检测,即:如何使用回声请求消息和回声响应消 息,是需要待解决的问题。

针对相关技术中 GTP 端点之间数据链路检测存在的用户面的逻辑和控制面的逻 辑不清楚的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据链路的检测方法、装置、系统、控制器、网关,以 至少解决上述问题。

根据本发明实施例的一个方面,提供了一种数据链路的检测方法,包括: UGW接 收 SDN控制器发送的 GTP用户面的上下文信息;所述 UGW根据所述 GTP用户面的 上下文信息检测所述 UGW与 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息承载在 OPENFLOW协议消息上,所述

OPENFLOW协议消息包括流表修改请求消息和 /或问候消息上。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息包括以下至少之一:定时器信息,计数器 信息,头信息。

优选地,所述 UGW根据所述 GTP用户面的上下文信息检测所述 UGW与所述 GTP端点之间的所述数据链路包括:所述 UGW根据所述 GTP用户面的上下文信息生 成数据链路检测消息;所述 UGW根据所述数据链路检测消息检测所述 UGW与所述 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述 GTP端点是第二 UGW或传统 GTP端点。

优选地,在所述数据链路检测消息是回声请求消息和 /或回声响应消息的情况下, 根据所述数据链路检测消息检测所述 UGW与所述 GTP端点之间的所述数据链路包 括:接收所述 GTP端点发送的与所述回声请求消息相对应的所述回声响应消息,和 / 或根据触发事件向所述 GTP端点发送所述回声请求消息;根据所述回声请求消息和 / 或相对应的所述回声响应消息检测所述 UGW与所述 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述触发事件包括以下至少之一:根据所述 GTP用户面的上下文信息中 携带的定时器信息设置的定时器超时;接收到所述 SDN控制器的 OPE FLOW协议的 回声请求消息。

优选地,在所述 UGW检测到所述数据链路断链的情况下,向所述 SDN控制器发 送断链通知消息。

优选地,所述断链通知消息承载在 OPENFLOW协议的报错消息, OPENF10W协 议的端口状态消息,或所述 UGW向所述 SDN控制器发送的 OPENFLOW协议的回声 响应消息上。

根据本发明实施例的一个方面,提供了一种数据链路的检测方法,包括: SDN控 制器获取 GTP用户面的上下文信息;所述 SDN控制器向至少一个 GTP端点发送所述 GTP用户面的上下文信息,其中,所述 GTP用户面的上下文信息用于检测所述至少一 个 UGW与 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述方法还包括:所述 SDN控制器接收所述至少一个 UGW发送的断链 通知消息;所述 SDN控制器根据所述断链通知消息删除所述 GTP用户面的上下文信 息或通知用户设备 UE发起重附着。

根据本发明实施例的另一方面,提供了一种数据链路的检测装置,包括:接收模 块,设置为接收软件定义网络 SDN控制器发送的 GTP用户面的上下文信息;链路检 测模块,设置为根据所述 GTP用户面的上下文信息检测所述装置与 GTP端点之间的 所述数据链路。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息承载在 OPENFLOW协议消息上,所述 OPENFLOW协议消息包括流表修改请求消息和 /或问候消息上。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息包括以下至少之一:定时器信息,计数器 信息,头信息。

优选地,所述链路检测模块还设置为根据所述 GTP用户面的上下文信息生成数据 链路检测消息;根据所述数据链路检测消息检测所述装置与所述 GTP端点之间的所述 数据链路。

优选地,所述装置还包括:上报模块,设置为在检测到所述数据链路断链的情况 下,向所述 SDN控制器发送断链通知消息。

根据本发明实施例的另一方面,提供了一种数据链路的检测装置,包括:获取模 块:设置为获取 GTP用户面的上下文信息;发送模块,设置为向至少一个 UGW发送 所述 GTP用户面的上下文信息,其中,所述 GTP用户面的上下文信息用于检测所述 UGW与 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述装置还包括:处理模块,设置为接收所述至少一个 UGW发送的断 链通知消息,并根据所述断链通知消息删除所述 GTP用户面的上下文信息或通知用户 设备 UE发起重附着。

根据本发明实施例的又一方面,提供了一种网关,包括:上述第十二至第十六项 中任一项方案所述的装置,所述网关是 UGW。

根据本发明实施例的又一方面,提供了一种控制器,包括:上述第十七或第十八 项方案所述的装置,所述控制器是 SDN控制器。

根据本发明实施例的又一方面,提供了一种数据链路的检测系统,包括上述控制 器和至少一个上述网关。

通过本发明实施例,采用 UGW接收 SDN控制器发送的 GTP用户面的上下文信 息,并根据所述 GTP用户面的上下文信息检测 GTP端点之间的所述数据链路,解决 了相关技术中 GTP端点之间数据链路检测存在的问题,进而达到了提高 GTP端点之 间数据链路检测质量的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图 中:

图 1是根据相关技术的用 SDN实现 EPS/GPRS网络的架构图;

图 2是根据相关技术的 GTP-U会话保活流程图;

图 3是根据本发明实施例一的数据链路检测方法的流程图;

图 4是根据本发明实施例二的数据链路检测方法的流程图;

图 5是根据本发明实施例三的数据链路检测装置一的结构示意图;

图 6是根据本发明实施例四的数据链路检测装置二的结构示意图;

图 7是根据本发明实施例五的数据链路检测系统的结构示意图;

图 8是根据本发明优选实施例一的数据链路检测系统的结构示意图;

图 9是根据本发明优选实施例二的数据链路检测系统的结构示意图;

图 10是根据本发明优选实施例三的数据链路检测方法的流程图;

图 11是根据本发明优选实施例四的数据链路检测方法的流程图;

图 12是根据本发明优选实施例五的数据链路检测方法的流程图;

图 13是根据本发明优选实施例六的数据链路检测方法的流程图;以及 图 14是根据本发明优选实施例七的数据链路检测方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的 情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供了一种数据链路的检测方法,图 3是根据本发明实施例一的数 据链路检测方法的流程图,如图 3所示,该流程包括以下步骤:

步骤 S302, UGW接收 SDN控制器发送的 GTP用户面的上下文信息; 步骤 S304,所述 UGW根据所述 GTP用户面的上下文信息检测所述 UGW与 GTP 端点之间的所述数据链路。

通过上述步骤,解决了相关技术中 GTP端点之间数据链路检测存在的控制面的逻 辑和用户面的逻辑不清的问题,具有提高控制面的逻辑和用户面的逻辑的清晰度的效 果。

其中, GTP用户面的上下文信息可以承载在 SDN控制器与 UGW之间的很多消息 上,但优选地,可以承载在 OF协议的流表修改请求消息和 /或问候消息上。当然,流 表修改请求消息和 /或问候消息仅用于解释 GTP保活机制即 GTP端点之间的数据链路 检测,而不排除用其他的扩展消息或者新定义消息由 SDN控制器向 UGW下发 GTP 用户面的上下文信息的可能。通过将 GTP用户面的上下文信息承载在流表修改请求消 息和 /或问候消息上,可以节省资源,减轻 SDN控制器侧的负担。

其中, GTP用户面的上下文信息可以包括很多参数信息,优选地,可以包括以下 至少之一:定时器信息,计数器信息,头信息。 GTP用户面的上下文信息可以是全部 上下文信息,比如, GTP保活相关的定时器信息,计数器信息,头信息,也可以是部 分上下文信息,比如,以上一项或几项的组合。通过携带上述参数信息,可以使得 GTP 端点获取到上述参数信息,并进一步根据上述参数信息进行 GTP端点之间的数据链路 检测。

在接收到 SDN控制器发送的所述 GTP用户面的上下文信息之后, UGW可以根据 所述 GTP用户面的上下文信息生成数据链路检测消息,并根据所述数据链路检测消息 检测所述 UGW与对端 GTP端点之间的所述数据链路。通过上述步骤, UGW可以使 用数据链路检测消息进行检测,而该数据链路检测消息是根据所述 GTP用户面的上下 文信息生成的,因此在 GTP端点之间进行数据链路检测时可以实现 GTP会话的维护。

其中,所述 GTP端点可以是很多传统的支持 GTP的网元即传统 GTP端点,比如, 3GPP网络的 e B, NB, SGW, P-GW, ePDG、授信接入网网关, SGSN,或 GGSN 等,但优选地,也可以是统一网关 UGW。这样便可以实现 UGW之间或者 UGW与传 统的 GTP端点之间的数据链路的检测。

其中,所述数据链路检测消息可以有很多种,优选地,可以是 GTP的回声请求消 息和 /或回声响应消息。在所述数据链路检测消息是 GTP的回声请求消息和 /或回声响 应消息的情况下,可以根据触发事件向对端 GTP端点发送所述 GTP的回声请求消息 和 /或接收所述对端 GTP端点发送的所述 GTP的回声响应消息,并根据所述 GTP的回 声请求消息和 /或所述 GTP的回声响应消息检测与所述对端 GTP端点之间的所述数据 链路。其中,所述触发事件可以包括以下至少之一:根据所述 GTP用户面的上下文信 息中携带的定时器信息设置的定时器超时;接收到所述 SDN控制器的 OF协议的回声 请求消息和 /或回声响应消息。通过上述步骤,可以使用 GTP端点之间的 GTP的回声 请求消息和 /或回声响应消息进行数据链路的检测。

在检测到所述数据链路断链的情况下,所述 UGW可以向所述 SDN控制器发送断 链通知消息,所述断链通知消息可以承载在 OPENFLOW协议的报错消息, OPE F10W 协议的端口状态消息,或所述 UGW向所述 SDN控制器发送的 OPENFLOW协议的回 声响应消息上。通过上述步骤,可以使得 SDN控制器及时获知 GTP端点之间的数据 链路的状态,进而进行相应的处理。

本发明实施例还提供了一种数据链路的检测方法,图 4是根据本发明实施例二的 数据链路检测方法的流程图,如图 4所示,该流程包括以下步骤:

步骤 S402, SDN控制器获取 GTP用户面的上下文信息;

步骤 S404, 所述 SDN控制器向至少一个 UGW发送所述 GTP用户面的上下文信 息,其中,所述 GTP用户面的上下文信息用于检测所述至少一个 UGWE与 GTP端点 之间的所述数据链路。

优选地,所述方法还包括,所述 SDN控制器接收所述至少一个 UGW发送的断链 通知消息;所述 SDN控制器根据所述断链通知消息删除所述 GTP用户面的上下文信 息或通知用户设备 UE发起重附着。

本发明实施例还提供了一种数据链路的检测装置一,图 5是根据本发明实施例三 的数据链路检测装置一的结构示意图,如图 5所示,该装置包括:

接收模块 502,设置为接收 SDN控制器发送的 GTP用户面的上下文信息; 链路检测模块 504,设置为根据所述 GTP 用户面的上下文信息检测该装置一与 GTP端点之间的所述数据链路。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息承载在 OPENFLOW协议消息上,所述 OPENFLOW协议消息包括流表修改请求消息和 /或问候消息上。

优选地,所述 GTP用户面的上下文信息包括以下至少之一:定时器信息,计数器 信息,头信息。

优选地,所述链路检测模块还设置为根据所述 GTP用户面的上下文信息生成数据 链路检测消息;根据所述数据链路检测消息检测所述装置一与所述 GTP端点之间的所 述数据链路。

优选地,所述装置还包括:上报模块,设置为在检测到所述数据链路断链的情况 下,向所述 SDN控制器发送断链通知消息。

本发明实施例还提供了一种数据链路的检测装置二,图 6是根据本发明实施例四 的数据链路检测装置二的结构示意图,如图 6所示,该装置包括:

获取模块 602: 设置为获取 GTP用户面的上下文信息;

发送模块 604,设置为向至少一个 UGW发送所述 GTP用户面的上下文信息,其 中,所述 GTP用户面的上下文信息用于检测所述至少一个 UGW与 GTP端点之间的 所述数据链路。

优选地,所述装置还包括处理模块 602,设置为接收所述至少一个 UGW发送的 断链通知消息,并根据所述断链通知消息删除所述 GTP用户面的上下文信息或通知用 户设备 UE发起重附着。

本发明实施例还提供了一种网关,该网关包括所述数据链路检测装置一,该网关 是 UGW。

本发明实施例还提供了一种控制器,该控制器包括上述数据链路检测装置二,该 控制器是 SDN控制器。

本发明实施例还提供了一种数据链路的检测系统,图 7是根据本发明实施例五的 数据链路检测系统的结构示意图,如图 7所示,该系统包括本实施例中的 SDN控制器 702和至少一个本实施例中的网关 704。

优选实施例一

图 8是根据本发明优选实施例一的数据链路检测系统的结构示意图,如图 8所示, 该系统包括 SDN控制器 702和 UGW1以及 UGW2,其中, UGW1和 UGW2分别相当 于图 7中的网关 704。在有一对 UGW的情况下, UGW1相当于网关 704, UGW2相 当于 GTP端点,同时, UGW2也相当于网关 704, UGW1相当于 GTP端点。

SDN控制器 702和 UGW1、UGW2建立 OF连接之后, SDN控制器 702向 UGW1、 UGW2下发 GTP用户面的上下文信息,该上下文信息中包括 GTP-U保活相关的参数 信息,该参数信息可以包括以下至少之一:定时器信息,计数器信息,头信息。

其中,定时器信息可以包括以下至少之一的参数:定时器 tl及对应最大时间间隔 T1 ; 定时器 t2及对应最大时间间隔 T2。计数器信息可以包括以下参数:计数器 nl及 对应的最大次数 Nl。头信息可以包括以下至少之一参数: GTP头中的版本(version), 协议类型(; protocol type,简称为 PT;),网络协议数据包单元(Network Protocol Data Unit, 简称为 N-PDU), 扩展头的指示位(Extension Header Flag, 简称为 E),序列号的指示 位 ( Sequence Number Flag, 简称为 S), N-PDU号的指示位(N-PDU Number flag, 简 称为 PN),消息类型(Message Type), 长度(length), TEID, SN, 扩展头等信息; GTP消息目的地址,源地址,目的端口号,源端口号,协议类型。

其中,定时器 tl最大值 T1是 SDN控制器发送回声请求消息之后,等待回声响 应消息到达的最大时间值。定时器 tl最大值在标准中定义为 T3-RESPONSE, 本实施 例中用 T1表示。

其中,计数器 nl的最大值 Nl是 SDN控制器重发回声请求消息的最大次数。计 数器 nl的最大值在标准中定义为 N3-REQUESTS,本实施例中用 Nl表示。

其中,定时器 t2的最大值 T2是回声请求消息的发送间隔时间定时器。

本实施例中, GTP 用户面的上下文信息可以承载在 OF 协议的流表修改请求 ( OFP_Table_mod_request)消息或问候(Hello)消息上。该上下文信息以多个或者一 个信元的格式填写在 OF协议的流表修改请求消息或问候消息的对应域中。

以上 SDN控制器 702下发 GTP用户面的上下文信息给 UGW1和 UGW2的次序 没有必然的先后关系,可以先发给 UGW1 , 也可以先发给 UGW2, 或者同时发送。

UGW1和 UGW2接收到 GTP用户面的上下文信息后,根据 GTP用户面的上下文 信息生成回声请求消息,并分别向对端即 UGW2和 UGW1发送该回声请求消息。在 接收到对端的回声请求消息后,向对端返回回声响应消息,执行周期性的 UGW1 与 UGW2之间的数据链路检测操作。其中, UGW2相当于第二 UGW。

优选实施例二

图 9是根据本发明优选实施例二的数据链路检测系统的示意图,如图 9所示,该 系统包括 SDN控制器 702和 UGW1以及传统的 GTP端点 902,其中, UGW1相当于 图 7中的网关 704。

SDN控制器 702和 UGW1建立 OF连接之后,向 UGW1下发 GTP用户面的上下 文信息,该上下文信息中包括 GTP-U保活相关的参数,具体的参数同优选实施例一, 此处不再赘述。

GTP 用户面的上下文信息可以承载在 OF 协议的流表修改请求 ( OFP_Table_mod_request)消息或问候(Hello)消息上。该上下文信息以多个或者一 个信元的格式填写在 OF协议的流表修改请求消息或问候消息的对应域中。

UGW1接收到 GTP用户面的上下文信息后,根据 GTP用户面的上下文信息,向 传统 GTP端点 902发送回声请求消息,并在接收到传统 GTP端点 902的回声请求消 息后,向对端即传统 GTP端点 902返回回声响应消息,执行周期性的 UGW1与创痛 GTP端点 902之间的数据链路检测操作。

优选实施例三

图 10是根据本发明优选实施例三的数据链路检测方法的流程图,在图 10中, GTP 的其中一端是由 SDN控制器控制的 UGW1 , 另一端是传统的 GTP端点,比如传统的 S-GW, P-GW, ePDQ 或 e B等。如图 10所示,该流程包括以下步骤:

步骤 S1002, SDN控制器向 UGW1发送 GTP用户面的上下文信息。

SDN控制器和 UGW1建立 OF连接之后, SDN控制器向 UGW1下发 GTP用户面 的上下文信息,该上下文信息中包括 GTP-U保活相关的参数,该参数可以包括以下至 少之一:定时器信息,计数器信息,头信息。

其中,定时器信息可以包括以下至少之一的参数:定时器 tl及对应最大时间间隔 T1 ; 定时器 t2及对应最大时间间隔 T2。计数器可以包括以下参数:计数器 nl及对应 的最大次数 Nl。头信息可以包括以下至少之一参数: GTP头中的版本(version), PT, E, S, PN, 消息类型(Message Type), 长度(length), TEID, SN, N-PDU, 扩展 头等信息; GTP消息目的地址,源地址,目的端口号,源端口号,协议类型。

其中,定时器 tl最大值 T1是 SDN控制器发送回声请求消息之后,等待回声响 应消息到达的最大时间值。定时器 tl最大值在标准中定义为 T3-RESPONSE, 本实施 例中用 T1表示。

其中,计数器 nl的最大值 Nl是 SDN控制器重发回声请求消息的最大次数。计 数器 nl的最大值在标准中定义为 N3-REQUESTS,本实施例中用 Nl表示。

其中,定时器 t2的最大值 T2是回声请求消息的发送间隔时间定时器。

本实施例中, GTP 用户面的上下文信息可以承载在 OF 协议的流表修改请求 ( OFP_Table_mod_request)消息或问候(Hello)消息上。该上下文信息以多个或者一 个信元的格式填写在 OF协议的流表修改请求消息或问候消息的对应域中。

步骤 S1004~S1010, UGW1接收到 GTP用户面的上下文信息后,根据 GTP用户 面的上下文信息生成回声请求消息,并向传统 GTP端点发送回声请求消息,并在接收 到传统 GTP端点的回声请求消息后,向对端返回回声响应消息,执行周期性的 UGW1 与 GTP传统端点之间的链路检测操作。传统 GTP端点按照现有机制执行操作。

优选实施例四

图 11 是根据本发明优选实施例四的数据链路检测方法的流程图,本实施例中, SDN控制器下发 GTP用户面的上下文信息到 UGW1、 UGW2, 该 GTP用户面的上下 文信息不包括定时器信息和计数器信息。定时器自身维护部分 GTP用户面的上下文信 息,比如定时器信息和计数器信息,并且,定时器协调 GTP 的回声请求 /回声响应消 息的定时器 /计数器跟 OF的回声请求 /回声响应消息的定时器 /计数器的关系,并由 SDN 控制器向 UGW发送 OF协议的回声请求消息来触发 UGW根据 SDN控制器已经下发 的部分 GTP用户面的上下文信息来生成 GTP的回声请求消息。具体步骤如下:

步骤 S1102, SDN控制器向 UGW1发送 GTP用户面的上下文信息。

UGW1与 SDN控制器建立 OF连接后, SDN控制器向 UGW1下发 GTP用户面的 上下文信息,该 GTP用户面的上下文信息不包括时钟和消息计数器。其中承载该 GTP 用户面的上下文信息的消息是 OF协议的流表修改请求消息或者是问候消息。该 GTP 用户面的上下文信息以多个或者一个信元的格式填写在 OF协议的流表修改请求消息 或者是问候消息的对应域中。

步骤 S1104, SDN控制器向 UGW2发送 GTP用户面的上下文信息。

UGW2与 SDN控制器建立 OF连接后, SDN控制器向 UGW2下发 GTP用户面的 上下文信息,该 GTP用户面的上下文信息不包括时钟和消息计数器。其中承载该 GTP 用户面的上下文信息的消息是 OF协议的流表修改请求消息或者是问候消息。该 GTP

用户面的上下文信息以多个或者一个信元的格式填写在 OF协议的流表修改请求消息 或者是问候消息的对应域中。

如果 GTP的两个端点中有一个是传统的 GTP端点而非 UGW,那么上述步骤 S 1102 禾口 S1104中对应的一步则可以省略。

步骤 S1106, SDN控制器向 UGW1发送回声请求消息,并接收回声响应消息。

SDN控制器周期地向 UGW1发送 OF协议的回声请求消息,并接收由 UGW1回 应的回声响应消息。

需要注意的是,该处的 OF的回声请求和响应消息和 GTP协议的回声请求和响应 消息是不同的消息, OF的回声请求和响应消息的发送和接受是相关技术。

步骤 S1108, UGW1向 UGW2发送回声响应消息。

接收到 SDN控制器的 OF协议的回声请求消息后,借此触发, UGW1生成 GTP 的回声请求消息,并发送 GTP的回声请求消息给 UGW2。

其中 UGW1生成的 GTP的回声请求消息和 SDN控制器发送的 OF的回声请求消 息,可以是一对一的关系,也可以是一对多的关系。也就是说,每一条 OF 的回声请 求消息可以触发一条 GTP的回声请求消息,或者每隔 N (N为正整数)条 OF的回声 请求消息, UGW生成一条 GTP的回声请求消息。

步骤 S1110, UGW2根据现有的机制回应回声响应消息。

步骤 S1112, SDN控制器向 UGW2发送回声请求消息,并接收回声响应消息

SDN控制器根据现有的机制会周期的向 UGW2发送 OF协议的回声请求消息,并 接收由 UGW2回应的回声响应消息。

步骤 S1114, UGW2向 UGW1发送回声请求消息。

收到定时器的 OF协议的回声请求消息后,借此触发, UGW2生成 GTP的回声请 求消息,并发送给 UGW1。

步骤 S1116, UGW1根据回应回声响应消息。

其中, UGW2生成的 GTP的回声请求消息,和 OF的回声请求消息,可以是一对 一的关系,也可以是一对多的关系。也就是说,每一条 OF 的回声请求消息可以触发 一条 GTP的回声请求消息,或者每隔 N (N为正整数)条 OF的回声请求消息, UGW 生成一条 GTP的回声请求消息。

优选实施例五

图 12是根据本发明优选实施例五的数据链路检测方法的流程图,如图 12所示, 该流程包括以下步骤:

步骤 S1202-S1208, 周期性的检测 GTP端点之间的数据链路。

该检测步骤与优选实施例四中的检测步骤相同,此处不再赘述。

步骤 S1210, 检测到数据链路断链。

其中的一个 GTP端点比如 UGW1,或者两个 GTP端点比如 UGW1和 UGW2检 测到 GTP端点之间的数据链路断链。

步骤 S1212, 向 SDN控制器发送断链通知消息。

假设 UGW2检测到数据链路断链,则 UGW2可以进行以下处理:在 OF的报错消 息 (Error Message)消息(即 OFPT_ERROR_MSG消息)携带值为 GTP断链(GTP path detection failed) 的错误类型( ofp_error_type ),向 SDN控制器通报该事件。也就是说 断链通知消息承载在 OF的报错消息上。

SDN控制器接收到断链通知消息后,采取对应的操作,例如,删除 GTP的用户 面上下文或者承载等。

优选实施例六

图 13是根据本发明优选实施例六的数据链路检测方法的流程图,如图 13所示, 步骤 S1302 1310同优选实施例五中的步骤 S1202~S1210。不同之处在于,步骤 S1312, 假设 UGW2检测到数据链路断链,则 UGW2可以进行以下处理:在 OF的端口状态 (Port status) 消息(即 ofp_port_status消息)中携带值为 GTP断链(GTP path port failed) 的端口原因 (ofp_port_reason) 向 SDN控制器通报该事件,也就是说断链通知消息承载 在 OF的端口状态消息上。

优选实施例七

图 14是根据本发明优选实施例七的数据链路检测方法的流程图,如图 14所示, 步骤 S1402 1410同优选实施例五中的步骤 S1202~S1210。不同之处在于,步骤 S1412, 假设 UGW1检测到数据链路断链,则 UGW1可以进行以下处理:在从 UGW发往 SDN 控制器的回声响应消息中携带 GTP断链(GTP path failed) 的原因值向 SDN控制器通 报该事件,也就是说回声请求和 /或回声响应消息承载着断链通知消息。

步骤 S1412中的 OF的回声请求消息图中显示为虚线,代表的含义是,该消息与 步骤 S1410没有触发关系。因为 OF的回声请求发送比较频繁(百毫秒 -秒级),而 GTP链路的维护周期大于 60s,因此当 UGW检测出 UGW之间的数据链路断链之后, UGW可以等待下一条 OF的回声响应消息携带该事件给 SDN控制器。

或者,也可以通过 S1414步, UG W主动向 Controller发送回声请求消息,通报该 事件给控制器。

以上实施例中的 SDN控制器功能可以在任何有计算能力的服务器或者 SDN控制 器等一切网络设备上实现,比如 X86服务器, UGW的功能可以在任何有路由功能的 服务器或者路由器或者交换机等一切网络设备上实现,比如 X86服务器,增强的普通 交换机等。

以上实施例只是介绍最典型的实施方式,实际上,除了上述介绍的 OF协议的流 表修改请求(OFP_Table_mod_request) /问候(Hello) 消息可以承载 GTP的上下文信 息外,现有的 OF的其他消息,或者新增的消息,或者其他的非 OF协议的消息,例如 南向绑定(southbound, 简称 SB ) 协议, OVSDB ( OVS 数据库)协议, OF 配置 (OF-config)协议,路径计算单元通信协议(Path Computation Element Communication Protocol, 简称为 PCEP),边界网关协议(border Gateway protocol, 简称为 BGP) 等, 都可以对该 GTP的上下文消息进行扩展支持,而这些方法都是在本发明实施例的覆盖 范围内的。具体的实现步骤,与上述实施例介绍类似,不同点仅仅体现在消息的构造 上。

从以上的描述中,可以看出,本发明实施例实现了如下技术效果:具有提高 GTP 端点之间数据链路检测质量的效果。

显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所 组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将

它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任 何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技 术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的 任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

工业实用性

如上所述,本发明实施例提供的一种数据链路的检测方法、装置、系统、控 制器及网关具有以下有益效果:具有提高 GTP端点之间数据链路检测质量的效果。