具有分布式S/PGW架构的通信网络中的分布式IP分配和解分配机制制造技术

非暂时性计算机可读介质具有存储在其中的指令，指令由通信网络中的分组处理单元(PPU)执行，以允许通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址。通信网络中的多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)。DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)。DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目、以指示多个块中的哪些块被分配给多个PPU中的哪些PPU。多个DAAT中的每一个对应于DBAT中的块之一，并且包括用于该块中的每个IP地址的条目，以指示该块中的哪些IP地址被分配给哪些用户实体(UE)。

Distributed IP allocation and allocation mechanism in communication networks with distributed S/PGW architecture

Non temporary computer-readable medium having stored therein instructions, instructions by the packet processing unit in a communication network (PPU), to allow multiple PPU communication network is independent from the shared pool IP address assigned IP address. A plurality of PPU in a communication network jointly maintain a distributed hash table (DHT). DHT stores the distributed block allocation table (DBAT) and multiple distributed address allocation tables (DAAT). The DBAT includes entries for each of the plurality of IP address blocks to indicate which blocks in the plurality of blocks are assigned to which PPU in the plurality of PPU. Each of the plurality of DAAT corresponds to one of the blocks in the DBAT and includes entries for each of the IP addresses in the block to indicate which IP addresses in the block are assigned to which user entities (UE).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分布式S/PGW架构的通信网络中的分布式IP分配和解分配机制相关申请的交叉引用交叉引用与本申请同一日提交且共同拥有的题为“RoutinginaCommunicationsNetworkHavingaDistributedS/PGWArchitecture”(代理人案卷号4906P44030WO1)的共同未决申请。该交叉引用的申请通过引用并入本文。
本公开涉及通信网络中的IP地址分配。更具体地，本公开涉及具有分布式S/PGW架构的通信网络中的分布式IP分配机制。
技术介绍
演进分组核心(EPC)是用于长期演进(LTE)无线通信标准的全IP移动核心网络。第三代合作伙伴项目(3GPP)已经从版本8开始对EPC进行标准化。大多数4G移动宽带(MBB)无线电接入网络(RAN)和一些3GRAN由EPC核心网络支持，以提供端到端MBB服务。典型的EPC网络在几个集中定位的数据中心处部署分组数据网络网关(PDN-GW或PGW)。通常，运营商在运营商访问其因特网对等点的相同物理站点中、或者在具有可靠访问具有因特网对等点的站点的位置中部署PGW。该部署模型对于今天的网络流量非常有效，其中绝对大多数分组通过因特网访问，并且因此通过因特网对等点。关于EPC和PGW功能的更多细节，参见3GPPTS23.401和23.402。越来越多的网络流量的共享与企业和自动化工业部门相关。企业和工业部门的用户可能想要部署如下网络：其中数据被本地终止并且仅在本地(例如，在传感器和服务器之间)发送，而不访问因特网对等点。本地终止的数据可以提供更多的安全性并且增加延迟性能(即，减少延迟)。因此，特别是对于诸如实时游戏应用的延迟敏感应用，本地终止的数据还可以改善人到人的通信。构建服务网关(SGW)和PGW的分层的当前EPC网络架构可能不适合于有效地处理本地终止的数据。EPC网络架构中用于处理对本地终止的数据的日益增长的需求的转变可能需要改变传统上由SGW和/或PGW提供的特征，包括IP地址分配。
技术实现思路
非暂态计算机可读介质具有存储在其中的指令，指令由通信网络中的分组处理单元(PPU)执行，以允许通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址。通信网络中的多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)。DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)。DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目，以指示多个块中的哪些块被分配给多个PPU中的哪些PPU。多个DAAT中的每一个对应于DBAT中的块之一，并且包括用于该块中的每个IP地址的条目，以指示该块中的哪些IP地址被分配给哪些用户实体(UE)。该执行使得PPU执行操作集合，操作包括：由PPU接收向UE分配IP地址的请求；从当前被分配给PPU的IP地址块中的一个或多个的集合中的一个IP地址块选择块中的、与该块对应的DAAT的本地高速缓存版本指示为可用的IP地址之一；使用DHT算法，查找多个PPU中的哪个PPU负责存储DHT中针对所选择的IP地址、的DAAT条目；使得负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目的PPU更新该DAAT条目，以指示所选择的IP地址被分配给UE；更新对应于该块的DAAT的本地高速缓存版本，以指示所选择的IP地址被分配给UE；以及将所选择的IP地址分配给UE。由通信网络中的分组处理单元(PPU)执行的方法，用于允许通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址。通信网络中的多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)。DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)。DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目，以指示多个块中的哪些块被分配给多个PPU中的哪些PPU。多个DAAT中的每一个对应于DBAT中的块之一，并且包括用于该块中的每个IP地址的条目，以指示该块中的哪些IP地址被分配给哪些用户实体(UE)。该方法接收向UE分配IP地址的请求。该方法从当前分配给PPU的IP地址块中的一个或多个的集合中的一个IP地址块选择块中的、与该块对应的DAAT本地高速缓存版本指示为可用的IP地址之一。该方法使用DHT算法查找多个PPU中的哪个PPU负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目。该方法使得负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目的PPU更新该DAAT条目，以指示所选择的IP地址被分配给UE，更新对应于该块的DAAT的本地高速缓存版本，以指示所选择的IP地址被分配给UE，并且将所选择的IP地址分配给UE。网络设备被配置为用作通信网络中的分组处理单元(PPU)，以允许通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址。通信网络中的多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)。DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)。DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目，以指示多个块中的哪些块被分配给多个PPU中的哪些PPU。多个DAAT中的每一个对应于DBAT中的块之一，并且包括用于该块中的每个IP地址的条目，以指示该块中的哪些IP地址被分配给哪些用户实体(UE)。网络设备包括处理器和存储器。存储器包含由处理器可执行的指令，由此网络设备可操作以接收向UE分配IP地址的请求。存储器包含由处理器可执行的另外的指令，以从当前被分配给PPU的IP地址块中的一个或多个的集合中的一个IP地址块选择该块中的、与该块对应的DAAT的本地高速缓存版本指示为可用IP地址之一。存储器包含由处理器可执行的另外的指令，以使用DHT算法查找多个PPU中的哪个PPU负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目。存储器包含由处理器可执行以进行以下操作的另外的指令：使得负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目的PPU更新该DAAT条目，以指示所选择的IP地址被分配给UE；更新对应于该块的DAAT的本地高速缓存版本，以指示所选择的IP地址被分配给UE；以及将所选择的IP地址分配给UE。附图说明本公开的各方面通过示例的方式示出并且不受附图的限制。在附图中：图1是具有分布式S/PGW架构的EPC网络的一个实施例的图；图2是示出将IP地址空间划分为N个块的布局方案的一个实施例的图；图3是将条目存储为密钥值对的示例性BAT；图4是将条目存储为密钥值对的示例性AAT；图5是用于向UE分配IP地址的过程的一个实施例的流程图；图6是用于使得负责存储DHT中针对所选择的IP地址的DAAT条目的PPU更新该DAAT条目的过程的一个实施例的流程图；图7是用于将IP地址解分配的过程的一个实施例的流程图；图8是从分配块的PPU的角度来看，用于向PPU分配块的过程的一个实施例的流程图；图9A是用于使得负责存储DHT中针对所选择的块的DBAT条目的PPU更新该DBAT条目的过程的一个实施例的流程图；图9B是从负责存储DHT中针对正被分配的块的DBAT条目的PPU的角度来看，用于将块分配给PPU的过程的一个实施例的流程图；图10是从负责存储DHT中针对正被解分配的块的DBAT条目的PPU的角度来看，用于解分配块的过程的一个实施例的流程图；图11A-图11D示出了用于PPU的各种实现选项；图12是可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有存储在其中的指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令由通信网络中的分组处理单元(PPU)(115)执行，以允许所述通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址，所述指令在由所述PPU执行时，使得所述PPU执行操作集合，所述操作集合包括步骤：由所述PPU接收(505)向用户实体(UE)(105)分配IP地址的请求，其中所述通信网络中的所述多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)，所述DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)，其中所述DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目(405A‑405E)，用以指示所述多个块中的哪些块被分配给所述多个PPU中的哪些PPU，并且其中所述多个DAAT中的每一个对应于所述DBAT中的所述块中的一个块并且包括用于所述块中的所述IP地址中的每一个的条目(410A‑410E)，用以指示所述块中的所述IP地址中的哪些IP地址被分配给哪些UE；从当前分配给所述PPU的所述IP地址块中的一个或多个的集合中的一个IP地址块选择(510)所述块中与所述块相对应的所述DAAT(425)的本地高速缓存版本指示为可用的所述IP地址中的一个；使用DHT算法查找(515)所述多个PPU中的哪个PPU负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目；引起(520)负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU更新所述DAAT条目，以指示所选择的所述IP地址被分配给所述UE；更新(530)与所述块相对应的所述DAAT的所述本地高速缓存版本，以指示所选择的所述IP地址被分配给所述UE；以及向所述UE分配(535)所选择的所述IP地址。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有存储在其中的指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令由通信网络中的分组处理单元(PPU)(115)执行，以允许所述通信网络中的多个PPU从IP地址的共享池独立地分配IP地址，所述指令在由所述PPU执行时，使得所述PPU执行操作集合，所述操作集合包括步骤：由所述PPU接收(505)向用户实体(UE)(105)分配IP地址的请求，其中所述通信网络中的所述多个PPU共同维持分布式哈希表(DHT)，所述DHT存储分布式块分配表(DBAT)和多个分布式地址分配表(DAAT)，其中所述DBAT包括用于多个IP地址块中的每一个的条目(405A-405E)，用以指示所述多个块中的哪些块被分配给所述多个PPU中的哪些PPU，并且其中所述多个DAAT中的每一个对应于所述DBAT中的所述块中的一个块并且包括用于所述块中的所述IP地址中的每一个的条目(410A-410E)，用以指示所述块中的所述IP地址中的哪些IP地址被分配给哪些UE；从当前分配给所述PPU的所述IP地址块中的一个或多个的集合中的一个IP地址块选择(510)所述块中与所述块相对应的所述DAAT(425)的本地高速缓存版本指示为可用的所述IP地址中的一个；使用DHT算法查找(515)所述多个PPU中的哪个PPU负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目；引起(520)负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU更新所述DAAT条目，以指示所选择的所述IP地址被分配给所述UE；更新(530)与所述块相对应的所述DAAT的所述本地高速缓存版本，以指示所选择的所述IP地址被分配给所述UE；以及向所述UE分配(535)所选择的所述IP地址。2.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述引起负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU更新所述DAAT条目还包括步骤：向负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU传输(620)请求，以将所述DAAT条目更新为指示所选择的所述IP地址被分配给所述UE；以及从负责存储所述DHT中用于所选择的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU接收(625)应答，所述应答指示所述DAAT条目的所述更新是否成功。3.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作集合包括步骤：接收(705)将所述IP地址中的一个或多个的集合中当前被分配给正由所述PPU服务的UE的一个IP地址解分配的请求；使用所述DHT算法，查找(710)所述多个PPU中的哪一个负责存储所述DHT中用于待解分配的所述IP地址的所述DAAT条目；引起(715)负责存储所述DHT中用于待解分配的所述IP地址的所述DAAT条目的所述PPU更新所述DAAT条目，以指示待解分配的所述IP地址可用；使用所述DHT算法，查找(720)所述多个PPU中的哪一个负责存储所述DHT中用于包含待解分配的所述IP地址的所述块的所述DBAT条目；从负责存储所述DHT中用于包含待解分配的所述IP地址的所述块的所述DBAT条目的所述PPU，访问(725)所述多个PPU中当前被分配所述块的一个PPU；以及向当前被分配包含待解分配的所述IP地址的所述块的所述PPU通知(730)所述IP地址要被解分配。4.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作集合包括步骤：由所述PPU确定(805)所述PPU需要所述块中的另一个块被分配给所述PPU；选择(810)所述块中所述DBAT(420)的本地高速缓存版本指示为可用的一个块；使用所述DHT算法查找(815)所述多个PPU中的哪个PPU负责存储所述DHT中用于所选择的所述块的所述DBAT条目；引起(820)所述DHT中负责存储用于所选择的所述块的所述DBAT条目的所述PPU更新所述DBAT条目，以指示所选择的所述块被分配给所述PPU；更新(830)所述DBAT的所述本地高速缓存版本，以指示所选择的所述块被分配给所述PPU；引起(835)所述多个PPU中的其他PPU更新其相应的所述DBAT的本地高速缓存版本，以指示所选择的所述块被分配给所述PPU；以及创建(840)与所选择的所述块相对应的所述DAAT的本地高速缓存版本。5.根据权利要求4所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述引起所述DHT中负责存储用于所选择的所述块的所述DBAT条目的所述PPU更新所述DBAT条目还包括步骤：向所述DHT中负责存储用于所选择的所述块的所述DBAT条目的所述PPU传输(925)请求，以将所述DBAT条目更新为指示所选择的所述块被分配给所述PPU；以及从所述DHT中负责存储用于所选择的所述块的所述DBAT条目的所述PPU接收(930)应答，所述应答指示所述DBAT条目的所述更新是否成功。6.根据权利要求4所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作集合包括步骤：对于所选择的所述块中的所述IP地址中的每一个，基于对所述DHT中用于所选择的所述块中的所述IP地址的所述DAAT条目中的一些的查询，确定所述IP地址是否可用；以及基于所述查询的结果，更新与所选择的所述块相对应的所述DAAT的所述本地高速缓存版本，以指示所选择的所述块中的所述IP地址中的哪些可用。7.根据权利要求4所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述引起所述多个PPU中的其他PPU更新其相应的所述DBAT的本地高速缓存版本使用epidemic协议或gossip协议而被执行。8.根据权利要求4所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述DBAT的所述本地高速缓存版本被存储作为比特向量，其中所述比特向量的一个或多个索引与块索引相对应，并且比特值指示所述块是否可用。9.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时，引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作集合包括步骤：由所述PPU接收(940)更新所述DHT中用于所述块中的特定块的所述DBAT条目的请求，以指示所述特定块被分配给所述PPU中的请求PPU，其中接收PPU负责存储所述DBAT条目；更新(955)所述DHT中用于所述特定块的所述DBAT条目，以指示所述特定块被分配给所述请求PPU；启动(960)用于所述特定块的释放定时器；以及向所述请求PPU传输(965)应答，以指示所述DHT中用于所述特定块的所述DBAT条目的更新成功。10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作集合包括步骤：响应于接收到用于所述特定块的保持活跃消息，重置(1005)用于所述特定块的所述释放定时器。11.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令在由所述PPU执行时引起所述PPU执行另外的操作集合，所述另外的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·塞内格伦，J·克里斯蒂安森，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE