一种基站硬件虚拟化方法、装置和基站与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基站硬件虚拟化方法、装置和基站。

背景技术：

etsi(europeantelecommunicationsstandardsinstitute，欧洲电信标准化协会)nfv(networkfunctionvirtualization，网络功能虚拟化)架构模型为网络功能虚拟化提供了架构思路，在etsinfv经典架构模型中，系统分为3大块:基础设施层/虚拟网络层/mano(management&orchestrator,管理编排域)。其中基础设施层是将物理计算/存储/交换资源通过虚拟化转换为虚拟的计算/存储/交换资源池，在通常的nfv基础设施层实施例中，硬件设备通常采用kvm(kernel-basedvirtualmachine，内核级虚拟化技术)进行虚拟化成多个虚机，通过openstack使得各种虚拟资源成云化池；虚拟网络层对应的就是目前各个电信业务网络,虚拟网络层中的每个vnf(virtualizednetworkfunction，虚拟网络单元)网元所需资源需要分解为虚拟的计算/存储/交换资源，vnf的业务网管依然采用ne(networkelement，网络单元)-ems(elementmanagementsystem，网元管理系统)-nms(networkmanagementsystem，网络管理系统)体制，本方案中为简化说明，基站的vnf简称为vbs；mano完成对基础设施层的软硬件资源的管理、vnfs的生命周期管理和编排。

基站ran(radioaccessnetwork，无线接入网)通常由天线、rru(radioremoteunit，射频拉远单元)、bbu(basebandunit，基带单元)组成。ran的nfv化实现，必然涉及到这3个功能实体虚拟化/云化改造。但是这3个功能实体的虚拟化/云化各自存在困难。

天线是纯物理设备，无法进行虚拟化改造，同时天线是解决覆盖问题，和位置强相关，如何成云是一个需要解决的问题；

rru是射频硬件+射频算法处理芯片组成：射频硬件属于专用硬件，同时射频算法处理由于对延时、功耗效能要求很高，一般都是使用专用dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)芯片。因此rru不能采用传统的虚拟化技术，rru如何虚拟化是一个需要解决的问题；同时rru受限于频段\制式等信息，而且和天线是强绑定的关系，因此rru如何成云成资源池也是一个需要解决的问题；

bbu部分主要提供l1&l2&l3的处理,l1/l2-mac通常由bp板卡提供，其对并发性/时延/吞吐量/处理效能要求很高，现有bp板卡以及中长期内都采用的是dsp芯片处理，不能采用传统虚拟化技术(这个也容易理解，这好比以太网l1&l2phy/mac一样，是由专用以太网硬件实现)。而l3部分对时延要求不高，可以在x86/arm通用芯片上的虚机运行。

从上面的分析可以得出，vbs依赖的专用硬件资源在现有的虚拟机技术(比如kvm/vmware等)下不支持虚拟化的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种基站硬件虚拟化方法、装置和基站，旨在解决专用硬件在现有的虚拟机技术下不支持虚拟化的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基站硬件虚拟化方法，包括：

将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，所述切片虚拟资源相互隔离；

对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源；

整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池。

其中，所述专用硬件包括：射频硬件rru板卡、基带硬件bp板卡和天线；

所述将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，包括：

将所述射频硬件rru板卡进行逻辑切片得到射频计算虚拟资源，并以频段带宽、载波和功率作为射频计算虚拟资源的能力表征；

将所述基带硬件bp板卡进行逻辑切片得到基带计算虚拟资源，并以用户数和小区数作为基带计算虚拟资源的能力表征；

将所述天线抽象为虚拟天线，并以天线覆盖位置名称作为虚拟天线的能力表征。

其中，所述整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池之后，还包括：

接收用于创建虚拟基站的物理资源能力要求模板；

根据所述物理资源能力要求模板从所述虚拟资源云池中获取用于配置所述虚拟基站的目标虚拟资源；

为每个目标虚拟资源加载基站软件，以生成虚拟基站。

其中，根据所述物理资源能力要求模板从所述虚拟资源云池中获取用于配置所述虚拟基站的目标虚拟资源，包括：

根据所述物理资源能力要求模板中天线覆盖位置名称，从所述虚拟资源 云池中匹配所述虚拟资源云池中天线的天线覆盖位置名称，得到虚拟天线；

按照所述天线和射频硬件rru板卡的连接关系，从所述虚拟资源云池中匹配所述物理资源能力要求模板中的频段带宽和功率，获取射频计算虚拟资源；

按照所述射频硬件rru板卡和所述基带硬件bp板卡的连接关系，获取基带计算虚拟资源。

其中，所述通用硬件通过kvm直接虚拟化为通用虚拟资源；

所述切片虚拟资源和通用虚拟资源在vim形成虚拟资源云池。

另外，为实现上述目的，本发明还提出了一种基站硬件虚拟化装置，包括：

专用硬件切片单元，用于将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，所述切片虚拟资源相互隔离；

通用硬件虚拟单元，用于对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源；

虚拟资源聚集单元，用于整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池。

其中，所述专用硬件包括：射频硬件rru板卡、基带硬件bp板卡和天线；

所述专用硬件切片单元，包括：

第一切片模块，用于将所述射频硬件rru板卡进行逻辑切片得到射频计算虚拟资源，并以频段带宽、载波和功率作为射频计算虚拟资源的能力表征；

第二切片模块，用于将所述基带硬件bp板卡进行逻辑切片得到基带计算虚拟资源，并以用户数和小区数作为基带计算虚拟资源的能力表征；

第三切片模块，用于将所述天线抽象为虚拟天线，并以天线覆盖位置名称作为虚拟天线的能力表征。

其中，所述装置，还包括：

创建模板接收单元，用于接收用于创建虚拟基站的物理资源能力要求模板；

虚拟资源配置单元，用于根据所述物理资源能力要求模板从所述虚拟资源云池中获取用于配置所述虚拟基站的目标虚拟资源；

基站软件加载单元，用于为每个目标虚拟资源加载基站软件，以生成虚拟基站。

其中，所述虚拟资源配置单元，包括：

第一配置模块，用于根据所述物理资源能力要求模板中天线覆盖位置名称，从所述虚拟资源云池中匹配所述虚拟资源云池中天线的天线覆盖位置名称，得到虚拟天线；

第二配置模块，用于按照所述天线和射频硬件rru板卡的连接关系，从所述虚拟资源云池中匹配所述物理资源能力要求模板中的频段带宽和功率，获取射频计算虚拟资源；

第三配置模块，用于按照所述射频硬件rru板卡和所述基带硬件bp板卡的连接关系，获取基带计算虚拟资源。

最后还提供一种基站，包括上述任一项所述的基站硬件虚拟化装置。

本发明所提出的基站硬件虚拟化方法、装置和基站，通过将基站中的专用硬件进行逻辑切片，得到多个切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互隔离，同时将通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源，由切片虚拟资源和通用虚拟资源组成虚拟资源云池，实现了基站中所有硬件资源的虚拟化，实现了基站硬 件资源的整体共享以及全面动态调度。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化方法第一实施例的方法流程图；

图2a为本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化方法第二实施例的方法流程图；

图2b为本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化方法第二实施例的操作主体示意图；

图3为本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化装置第一实施例的结构方框图；

图4为本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化装置第二实施例的结构方框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，其是本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化方法第一实施例的方法流程图，如图所示，该方法包括以下步骤：

s11：将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，切片虚拟资源相互隔离。

基站中的专用硬件主要以各种电路板为载体实现，在电路板上安装有芯片在通信体系下实现通信过程中对应的功能，一般而言，每个基站或者说每个电路板上的芯片在一个固定的软件系统下组成一个稳定的功能体系，每个功能体系独立实现通信功能，功能体系之间只有通信时的数据交互，没有硬件使用时的调度共享，也没有功能体系本身的结构调整，各个功能体系之间缺乏调度和动态适应。

在本方案中所说的逻辑切片即将各个芯片所对应的功能单元从固定的功能体系中独立出来，不在固定于一个固定的软件系统，每个芯片作为一个自由的功能主体存在，每个具有自由的功能主体属性的芯片即为本方案中所描述的切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互之间没有固定的工作配合关系，切片虚拟资源在基站的运行过程中可以根据实际需要进行组合，多个切片虚拟资源之间的配合实现基站功能。

s12：对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源。

通用硬件(例如用于提供计算资源、存储资源和网络资源的通用服务器)可以通过现有的虚拟技术，例如kvm直接虚拟化为通用虚拟资源。

s13：整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池。

切片虚拟资源和通用虚拟资源一起作为基站的虚拟资源统一在vim(virtualisedinfrastructuremanager，虚拟化的基础设施管理器)中进行云池管理，形成虚拟资源云池。vim是负责对网络功能虚拟化基础设施nfvi(networkfunctionsvirtualisationinfrastructure，网络功能虚拟化基础设施)的计算资源、存储资源以及网络资源进行控制与管理的功能模块。

本实施例的基站硬件虚拟化方法，通过将基站中的专用硬件进行逻辑切片，得到多个切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互隔离，同时将通用硬件 直接虚拟化为通用虚拟资源，由切片虚拟资源和通用虚拟资源组成虚拟资源云池，实现了基站中所有硬件资源的虚拟化，实现了基站硬件资源的整体共享以及全面动态调度。

请参考图2，其是本发明具体实施方式中提供的一种基站硬件虚拟化方法第二实施例的方法流程图，如图所示，该方法包括以下步骤：

s21：将射频硬件rru板卡进行逻辑切片得到射频计算虚拟资源，并以频段带宽、载波和功率作为射频计算虚拟资源的能力表征。

s22：将基带硬件bp板卡进行逻辑切片得到基带计算虚拟资源，并以用户数和小区数作为基带计算虚拟资源的能力表征。

s23：将天线抽象为虚拟天线，并以天线覆盖位置名称作为虚拟天线的能力表征。

基站的专用硬件包括射频硬件rru板卡、基带硬件bp板卡和天线，三者分别有各自不同的逻辑切片策略。

其中射频硬件rru板卡的芯片实现对射频信号的处理，在将射频硬件rru板卡逻辑切片时，逻辑切片得到的射频计算虚拟资源(vrf)以频段带宽、载波(包括制式和载波个数)以及功率作为该切片虚拟资源的能力表征，以描述该逻辑切片资源接入到虚拟基站时能够提供的服务的技术参数。

其中基带硬件bp板卡的芯片用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。具体地说，就是发射时，把音频信号编译成用来发射的基带码；接收时，把收到的基带码解译为音频信号。同时，也负责地址信息(手机号、网站地址)、文字信息(短讯文字、网站文字)、图片信息的编译。在将基带硬件bp板卡逻辑切片时，逻辑切片得到的基带计算虚拟资源(vbp)以用户数和小区数作为该切片虚拟资源的能力表征，以描述该逻辑切 片资源接入到虚拟基站时能够提供的数据处理能力的强弱。

天线解决的信号的覆盖问题，和位置强相关，虚拟基站建立时根据要求服务的位置选择虚拟天线(vant)提供信号服务。

上述三类专用硬件逻辑切片得到的逻辑切片资源组成的专用虚拟资源和通用虚拟资源(计算、存储、网络)一起，能够统一管理和智能编排。

表1部分专用板卡和能力表

请参考表1，其是部分专用板卡和能力表，其中记录了部分板卡的参数和逻辑切片的结果，例如lte-bp2，逻辑切片得到的是基带计算虚拟资源(vbp)，每个基带计算虚拟资源能力表征为6cell,192ue，每个lte-bp2可以逻辑切片得到3个基带计算虚拟资源(vbp)。

s24：对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源。

s25：整合切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池。

基站和mano的vim交互后，vim获取了这些基站的通用硬件信息/虚拟能力、专用硬件(bp/rru)板卡信息/切片能力。根据通用硬件的虚拟结果和前文所述的专用硬件的逻辑切片结果形成虚拟资源云池，当需要搭建虚拟基站时，从虚拟资源云池中实现资源匹配和虚拟基站的搭建。

s26：接收用于创建虚拟基站的物理资源能力要求模板。

ems(elementmanagementsystem，网元管理系统)按照导入的vbs小区情况要求生成vbs虚拟物理资源能力要求模版，发送给vnfm(virtualizednetworkfunctionmanager，虚拟化网络功能管理器)申请虚拟物理资源，也就是从虚拟资源云池中申请虚拟物理资源。

s27：根据物理资源能力要求模板从虚拟资源云池中获取用于配置虚拟基站的目标虚拟资源。

具体的，vnfm根据物理资源能力要求模板从虚拟资源云池中获取用于配置虚拟基站的目标虚拟资源可以分以下步骤：

根据所述物理资源能力要求模板中天线覆盖位置名称，从所述虚拟资源云池中匹配所述虚拟资源云池中天线的天线覆盖位置名称，得到虚拟天线，完成vant的编排；

按照所述天线和射频硬件rru板卡的连接关系，从所述虚拟资源云池中匹配所述物理资源能力要求模板中的频段带宽和功率，获取射频计算虚拟资源，最好是找到空闲的对应的物理rru，完成vrf编排；

按照所述射频硬件rru板卡和所述基带硬件bp板卡的连接关系，获取基带计算虚拟资源，最好是找到空闲的物理bp。

需要说明的是，虚拟资源的分配当然也包括通用硬件资源的分配，在此不另行阐述。

s28：为每个目标虚拟资源加载基站软件，以生成虚拟基站。

在完成vbs的各个虚拟资源在各个物理硬件的部署后，vnfm把对应的编排结果返回给ems，vnfm和vim配合，完成vnf相关资源和软件的部署，从而完成vbs的编排。

具体实现虚拟资源云池中的虚拟资源的配置及虚拟基站的组建的过程可以概括成图2b。其中：

1.virtualizationinfrastructure和vim完成硬件设备管理、虚拟资源管理。

2.ems申请基站nf(vbs)虚拟物理资源能力要求。

3.vnfm完成vbs的虚拟物理资源分配和编排。

4.vnfm把编排结果应答给ems。

5.vnfm通过vim完成nf的部署过程。

在不同的基站体系中，针对具体的专用硬件实现上述的虚拟化过程以及虚拟基站的配置过程。

例如lte(longtermevolution，长期演进)nfv，按照本实施例中提到的功能切片思路对专用硬件(lte-rru板卡/lte-bp板卡/ant)等设备的统一切片抽象，建立各专用硬件(lte-rru板卡/lte-bp板卡/ant)切片逻辑 “虚拟”资源(vrfs/vbps/vants)能力。(各板卡和能力表征样例参见表1)

对通用硬件采用传统的虚拟化/云化技术，比如采用kvm/vmware+openstack的虚拟(vms)和资源成池。(各板卡和能力表征样例参见表1)

vim把多个站点这2类虚拟资源一起成虚拟资源云池，其中ant的位置信息由于不能直接获取，需要单独输入到vim中。

当ems租户发起资源实例化时，orchestrator(编排器)/vnfm按照本实施例中提到的算法流程完成基站各种硬件资源(bbu/rru/ant)、各种虚拟资源vms/vrfs/vbps/vant/vms的统一分配。

例如2g/3g，按照实施例1中提到的功能切片思路对专用硬件(2g/3grru板卡/2g/3gbp板卡/ant)等设备的统一切片抽象，建立各专用硬件(rru板卡/bp板卡/ant)切片逻辑“虚拟”资源(vrfs/vbps/vants)能力。(各板卡和能力表征样例参见表1)

对通用硬件采用传统的虚拟化/云化技术，比如采用kvm/vmware+openstack的虚拟(vms)和资源成池。(各板卡和能力表征样例参见表1)

vim把多个站点这2类虚拟资源一起成资源池管理，其中ant的位置信息由于不能直接获取，需要单独输入到vim中。

当ems租户发起资源实例化时，orchestrator(编排器)/vnfm按照发明内容中提到的算法流程完成基站各种硬件资源(bbu/rru/ant)、各种虚拟资源vms/vrfs/vbps/vant/vms的统一分配。

例如微站或者一体化站点，按照本实施例中提到的功能切片思路对专用硬件(一体化小站点/ant)统一切片抽象，建立切片逻辑“虚拟”资源(vrfs/vbps/vants)能力。(各板卡和能力表征样例参见表1)

对通用硬件采用传统的虚拟化/云化技术，比如采用kvm/vmware+ openstack的虚拟(vms)和资源成池。(各板卡和能力表征样例参见表1)

vim把多个站点这2类虚拟资源一起成资源池管理，其中ant的位置信息由于不能直接获取，需要单独输入到vim中。

当ems租户发起资源实例化时，orchestrator(编排器)/vnfm按照发明内容中提到的算法流程完成基站各种硬件资源(bbu/rru/ant)、各种虚拟资源vms/vrfs/vbps/vant/vms的统一分配。

表2是ems申请虚拟资源的物理资源能力要求模板，其中记录了实现某一虚拟基站所需的硬件设备的参数要求。

表2申请虚拟资源的物理资源能力要求模板

最终针对表2中的申请分配表3所示的虚拟资源。

表3虚拟资源分配样例

本实施例的基站硬件虚拟化方法，通过将基站中的专用硬件进行逻辑切片，得到多个切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互隔离，同时将通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源，由切片虚拟资源和通用虚拟资源组成虚拟资源 云池，实现了基站中所有硬件资源的虚拟化，实现了基站硬件资源的整体共享以及全面动态调度。进一步对各种专用硬件的逻辑切片实现了基站的全面虚拟化。

请参考图3，其是本发明具体实施方式中提供的一种图像采集装置第一实施例的结构方框图，如图所示，该装置，包括：

专用硬件切片单元10，用于将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，所述切片虚拟资源相互隔离；

通用硬件虚拟单元20，用于对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源；

虚拟资源聚集单元30，用于整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形成基站的虚拟资源云池。

本实施例的基站硬件虚拟化装置，通过将基站中的专用硬件进行逻辑切片，得到多个切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互隔离，同时将通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源，由切片虚拟资源和通用虚拟资源组成虚拟资源云池，实现了基站中所有硬件资源的虚拟化，实现了基站硬件资源的整体共享以及全面动态调度。

请参考图4，其是本发明具体实施方式中提供的一种图像采集装置第二实施例的结构方框图，如图所示，该装置，包括：

专用硬件切片单元10，用于将基站中的专用硬件进行逻辑切片得到多个切片虚拟资源，所述切片虚拟资源相互隔离；

通用硬件虚拟单元20，用于对基站中的通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源；

虚拟资源聚集单元30，用于整合所述切片虚拟资源和通用虚拟资源，形 成基站的虚拟资源云池。

所述专用硬件包括：射频硬件rru板卡、基带硬件bp板卡和天线；

所述专用硬件切片单元10，包括：

第一切片模块11，用于用于将所述射频硬件rru板卡进行逻辑切片得到射频计算虚拟资源，并以频段带宽、载波和功率作为射频计算虚拟资源的能力表征；

第二切片模块12，用于将所述基带硬件bp板卡进行逻辑切片得到基带计算虚拟资源，并以用户数和小区数作为基带计算虚拟资源的能力表征；

第三切片模块13，用于将所述天线抽象为虚拟天线，并以天线覆盖位置名称作为虚拟天线的能力表征。

其中，所述装置，还包括：

创建模板接收单元40，用于接收用于创建虚拟基站的物理资源能力要求模板；

虚拟资源配置单元50，用于根据所述物理资源能力要求模板从所述虚拟资源云池中获取用于配置所述虚拟基站的目标虚拟资源；

基站软件加载单元60，用于为每个目标虚拟资源加载基站软件，以生成虚拟基站。

其中，所述虚拟资源配置单元50，包括：

第一配置模块51，用于根据所述物理资源能力要求模板中天线覆盖位置名称，从所述虚拟资源云池中匹配所述虚拟资源云池中天线的天线覆盖位置名称，得到虚拟天线；

第二配置模块52，用于按照所述天线和射频硬件rru板卡的连接关系，从所述虚拟资源云池中匹配所述物理资源能力要求模板中的频段带宽和功 率，获取射频计算虚拟资源；

第三配置模块53，用于按照所述射频硬件rru板卡和所述基带硬件bp板卡的连接关系，获取基带计算虚拟资源。

本实施例的基站硬件虚拟化装置，通过将基站中的专用硬件进行逻辑切片，得到多个切片虚拟资源，每个切片虚拟资源相互隔离，同时将通用硬件直接虚拟化为通用虚拟资源，由切片虚拟资源和通用虚拟资源组成虚拟资源云池，实现了基站中所有硬件资源的虚拟化，实现了基站硬件资源的整体共享以及全面动态调度。进一步对各种专用硬件的逻辑切片实现了基站的全面虚拟化。

上述实施例提供的基站硬件虚拟化装置与基站硬件虚拟化方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见基站硬件虚拟化方法实施例，且基站硬件虚拟化方法实施例中的技术特征在基站硬件虚拟化装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明具体实施方式中还提供了一种基站，包括前文所述的基站硬件虚拟化装置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。