[发明专利]基于内容中心网络的5G网络系统架构及数据传输方法

说明书

技术领域

本发明属于通信网络架构设计领域，特别针对当前基于TCP/IP协议分组数据通信模式 的4G网络存在的不足以及5G网络的发展愿景。

背景技术

移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式增长，已成为连接人类社 会的基础信息网络。移动通信的发展不仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为推动国 民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎。随着4G进入规模商用阶段，面向2020年 及未来的第五代移动通信(5G)已成为全球研发热点。5G将满足人们超高流量密度、超高 连接数密度、超高移动性的需求，能够为用户提供高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌 面、在线游戏等极致业务体验。同时，5G将渗透到物联网等领域，与工业设施、医疗仪器、 交通工具等深度融合，全面实现“万物互联”，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的信息 化服务需要。因此，5G核心网需要支持低时延、大容量和高速率的各种业务，并且能够更 高效地实现对差异化业务需求的按需编排功能。

为了应对5G网络提出的各项要求，内容中心网络作为一种面向数据内容的新型未来互 联网体系架构,于2009年由施乐帕洛阿尔托研究所(PARC)的VanJacobson提出。与TCP/IP 网络不同的是，内容中心网络以内容为中心，依靠命名数据在网络中进行传输，而不再关 注用户的地址信息。内容中心网络改变了原有的封装结构和寻址方式，即报文包头不再以 IP地址作为标识，而是以内容名称代替。其通信过程由数据请求者驱动，通过交换Interest 包和Data包来实现，其中Interest包为内容请求包，Data包为内容数据包。内容中心网络 将安全性直接嵌入到内容中心网络的体系架构之中，即内容中心网络是建立在基于内容安 全的概念上。所有的内容进行验证数字签名，个人的内容也被加密保护，是从数据源直接 获取可信任的内容。

综上所述，内容中心网络更加适合运用于未来5G网络的通信环境之中。

发明内容

本发明提出了将内容中心网络这一新型网络架构用于未来5G移动通信环境，设计了一 种基于内容中心网络的5G网络系统架构及相应网络端到端数据传输方法。在降低网络端到 端传输时延的同时提高移动通信的可靠性，以满足未来5G网络的发展需求。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于内容中心网络的5G网络系统架构，包 括应用层、网络层和物理层，所述应用层采用基于TCP/IP协议分组数据通信模式的协议； 所述网络层采用以内容为中心的网络协议从而形成内容中心网络；数据自所述应用层并经 过封装之后进入到内容中心网络，最终，经过物理层转发出去。

采用本发明基于内容中心网络的5G系统架构实现网络端到端的数据传输方法是，当用 户发送申请某一内容的Interest请求时，数据传输过程如下：

步骤一、将该Interest请求的内容名字封装在Interest包中，并转发至内容中心网络中；

步骤二、网络中的路由器收到Interest包时，按照以内容为中心的网络协议的转发策略 以及工作流程处理该Interest请求；

步骤三、若该Interest请求不与之前的请求相同，则将该Interest请求对应的Interest 包通过以太网或其他连接方式转发至数据源处；

步骤四、数据源将相应的内容封装到Data包中，并将Data包按照Interest包来时的路 径原路返回给用户。

进一步讲，以4G网络中MME与S-GW之间的通信协议栈为例，MME与S-GW之间 的数据传输过程如下：

步骤一、MME将信令的内容名字封装在Interest包中，转发至内容中心网络中，并等待 S-GW响应；

步骤二、网络中的路由器收到该Interest包时，按照以内容中心的网络协议的转发策略 以及工作流程，处理、转发该Interest请求；

步骤三、若该Interest请求与之前的数据包请求不相同，则将该Interest包通过网络连 接方法(以太网或其他连接方式)转发至S-GW处；

步骤四、S-GW将相应的信令封装到Data包中，并将Data包按照Interest包来时的路径 原路返回给MME。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：