交叉引用相关申请
本申请要求分别于2015年6月2日和2015年9月21日提交的、62/170,051号和62/221,297号美国临时申请的权益和优先权，并要求于2016年5月31日提交的、15/168,514号美国非临时专利申请的权益和优先权。前述申请整体均通过引用被并入本文。
本发明涉及通信网络领域，尤其涉及一种用于运营商网络之间的虚拟基础设施管理的系统和方法。
背景技术：
管理来自不同用例需求的竞争性需求使网络规划和部署变得困难。
在建造先进的网络，诸如那些支持无线网络中未来发展的(包括下一代无线或所谓的第五代(5g)网络)，网络切片提供了创建隔离的虚拟网络的能力，不同流量流能够在该虚拟网络上行进。因此，我们转向如网络功能虚拟化、软件定义的网络等技术，这些技术允许不同的网络切片的创建。使用sdn和nfv，我们可以创建切片，并用所需的功能填充它们。这些切片中的每个都可以具有它们所服务的流量流所需的性能。这允许一个网络切片具有低延迟，并且另外的网络切片是超可靠。
例如，网络运营商可能具有有限的资源来在共享的网络基础设施上服务客户需求。随着客户需求的增加和不同的网络运营商在同一基础架构上操作，这个问题变得更加严重。因此，需要至少部分地解决现有技术中的一个或多个局限性的系统和方法。
提供此背景信息以揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。并不必然旨在承认，也不应当被解释为，任何前述信息构成了对本发明的现有技术。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于虚拟基础设施管理的系统和方法。根据本发明的实施例，提供了一种用于管理与第一网络域相关联的第一通信网络和与第二网络域相关联的第二通信网络之间的网络资源的方法。所述方法包括在所述第一网络域中的资源代理处接收对额外的网络资源的请求，并将对额外的网络资源的请求发送给第二网络域中的资源代理。所述方法还包括响应于所述发送的请求，接收对所述请求的额外的网络资源中的至少一些的提供(offer)。
在一些实施例中，所述方法还包括接收所述请求的网络资源中的至少一些的使用核准，并且还可以包括分配所述请求的网络资源中的所述至少一些。
在一些实施例中，所述方法还包括由所述第一网络域的所述资源代理与所述第二网络域的所述资源代理协商，以供给(provision)所述请求的额外的网络资源中的至少一些。
在根据本发明的实施例中，提供了一种用于管理与第一网络域相关联的第一通信网络和与第二网络域相关联的第二通信网络之间的网络资源的方法。所述方法包括在所述第二网络域的资源代理处接收对额外的网络资源的请求，并由所述第二网络域的所述资源代理发送查询，以确定网络资源的可用性。所述方法还包括接收网络的所述可用性的指示，并响应于所述接收的请求，发送对所述请求的额外的网络资源中的至少一些的提供。
在一些实施例中，所述方法还包括发送所述请求的网络资源中的至少一些的使用核准。
在一些实施例中，所述方法还包括由所述第二网络域的所述资源代理与所述第一网络域的所述资源代理协商，以供给所述请求的额外的网络资源中的至少一些。
在根据本发明的实施例中，提供了一种用于管理与第一网络域相关联的第一通信网络和与第二网络域相关联的第二通信网络之间的网络资源的系统。所述系统包括第一代理/协商网元，被配置用于发送对额外的网络资源的请求，所述第一代理/协商网元与所述第一通信网络可操作地连接。所述系统还包括第二代理/协商网元，被配置用于从所述第一代理/协商网元接收请求并对请求起作用，以供给所述请求的额外的网络资源中的至少一些。所述第二代理/协商网元与所述第二通信网络和与所述第二通信网络相关联的所述至少一些网络资源可操作地连接。
在一些实施例中，所述第一代理/协商网元或所述第二代理/协商网元或二者在与所述第一通信网络相关联的协调器(orchestrator)内被实例化。
在一些实施例中，所述第一代理/协商网元在与所述第一通信网络相关联的协调器的外部被实例化，并且虚拟网络功能管理器(virtualnetworkfunctionmanager，vnfm)可以在所述协调器的外部被实例化，并且与在所述第一通信网络上可操作的管理和协调(managementandorchestration，mano)实体的vnfm通信地耦合。
在一些实施例中，所述第一代理/协商网元和所述第二代理/协商网元被配置用于协商所述请求的额外的网络资源中的至少一些的供给。
附图说明
从下面的详细描述，结合所附的附图，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出了根据本发明实施例的网络运营商的通信网络架构的概览。
图2示出了根据本发明实施例的用于虚拟基础设施管理的系统，所述系统包括第一和第二运营商并具有内部基础设施管理功能。
图3示出了根据本发明实施例的用于虚拟基础设施管理的系统，所述系统包括外部基础设施管理功能。
图4是根据本发明的实施例的可用于获得额外的网络资源的第三方基础设施的功能图。
图5示出了示出根据本发明实施例的用于代理和协商网络运营商之间的基础设施/频谱资源的方法的信令流程图。
图6示出了示出根据本发明实施例的用于代理和协商网络运营商之间的频谱资源的方法的信令流程图。
图7示出了根据本发明实施例的可以用于实施各个网络元件的处理系统的框图，这些网络元件实例化代理功能或协商网元功能。
应当注意的是，在所有附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。
具体实施例
如在本文中所使用的，“网络”或“通信网络”可以服务于各种设备，包括但不必限于无线设备。这样的网络可以包括无线电接入部分和回程部分。该网络还可以包括各种虚拟化组件，如将在本文中变得显而易见的。这样的网络的主要示例是5g网络，其是可重构的并且能够进行网络切片，如下所述。
网络切片指的是用于分离不同类型的网络流量的技术，其可以用于可重构的网络架构，例如采用网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization，nfv)的网络。网络切片，如在3gpptr22.891中以“对新服务和市场技术使能器的研究”(其副本可在http：//www.3gpp.org/dynareport/22891.htm处找到)为题定义的，是支持特定的网络服务的通信服务需求的逻辑网络功能的集合。网络切片的一个用途是用于核心网络。通过使用网络切片，不同的服务提供商可以具有在同一物理网络组和计算资源上运行的不同核心网络。网络切片也可用于创建专用于特定类型的网络流量的独立的虚拟网络。应当理解的是，这个讨论并不旨在因为网络切片适用于无线电接入网络(radioaccessnetwork，ran)的无线接入边缘(这可能需要特定的功能性来支持多个网络切片或不同的网络切片的资源分区)而排除网络切片的应用。为了提供性能保证，网络切片可以彼此隔离，从而一个切片不会对其他切片产生负面影响。隔离并不限于不同类型的服务，也可以允许运营商部署同一个网络分区的多个实例。
在常规的移动网络中，设备在附接处理过程中与移动性管理实体(mobilitymanagemententity，mme)相关联。通过网络基础设施组件中的选择功能，从mme池中选择与移动设备相关联的mme。与具有必须被设计成满足每个无线设备的需求的单个网络的网络相比，网络切片允许在物理网络资源上实例化单独的网络切片。可以创建每个切片，从而其具有针对不同的网络服务中的每个的特定需求的特征。使用网络切片允许分离不同类型的流量，该不同类型的流量中的每个可以具有不同的分组处理需求和qos需求。网络切片可以对应于资源库的分配，以将不同的服务提供给不同的客户或客户组，从而不同的服务由不同的定制的虚拟网络支持，其中，从客户的角度来看，不同的定制的虚拟网络基本上彼此分离。资源库可以是能够通过诸如nfv的虚拟化方法配置的商用现货硬件组件，以便支持用于支持网络切片的操作的各种网络功能。
网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization，nfv)框架可以被用于定义多个虚拟网络功能(virtualnetworkfunction，vnf)，该多个虚拟网络功能(vnf)中的每个可以对应于使通信网络能够操作的功能。例如，vnf可以提供路由器、交换机、网关、防火墙、负载均衡器、服务器等的功能。在该功能可以利用一组虚拟资源，诸如计算、存储和网络资源，而不是使用专用硬件资源的意义上，其是虚拟化的。因此，可以根据需要使用可用的虚拟资源实例化vnf。例如在2013年10月的etsigsnfv001中以“网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization，nfv)；用例”为题和在2013年10月的etsigsnfv002中以“网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization，nfv)；架构框架”为题描述了nfv和虚拟网络功能体系结构。
为了提供上下文以帮助对网络切片和网络切片的概念的理解，理解到在异构网络中，除了覆盖不同位置的多个不同类型的节点外，不同的基础设施供应商可能拥有被认为是接入网络的不同部分(或甚至是核心网络的部分)是有益的。给最终客户提供服务的电信服务提供商(telecommunicationsserviceprovider，tcsp)，诸如m2m虚拟网络运营商(virtualnetworkoperator，vno)(其也可以被称为m2msp)或另一个虚拟服务提供商，可能希望给m2msp提供简单的网络。因此，tcsp将创建具有虚拟节点和节点之间的虚拟链路的虚拟网络。m2msp仅需要与虚拟网络(virtualnetwork，vn)资源相互作用并作为vno操作。然而，vn(节点和链路两者)需要被映射到物理基础设施。该vn可以仅使用物理节点的子集，并且该vn可能不会充分使用该vn使用的每个物理节点。还应当理解的是，m2msp可以使用多于一个的tcsp，以允许其创建由跨不同网络的多个切片构成的网络，有效地具有作为单个tcsp的资源的超集的网络切片。如果为每个逻辑链路设置某些带宽需求，则分配物理链路的百分比以创建虚拟链路。这也可以包括聚合链路以创建容量比单个物理链路大的逻辑链路。网络切片是其中可以是不同的网络的资源的分配的集合。从基础设施提供商的角度来看，网络切片可以仅包括在基础设施供应商网络中的资源。从m2msp的角度来看，网络切片是m2msp使用的所有网络切片的基本上无缝的聚合，其类似于vn。该tcsp处理基础设施供应商资源的不同网络切片与来自tcsp资源的网络切片的无缝连接，以创建m2mvn。应当理解的是，在各个时间点，不同资源的网络切片的总分配总计可能不为100％。如果该值小于100％，则表示该资源未被充分利用。如果其超过100％，它可能是明知所有客户将同时使用资源的可能性非常低的网络设计选择。应当理解的是，因为新资源联机或现有资源被重新分配，不同的网络切片的大小和性质可以随时间变化。该m2msp通常可能不知道基础设施的变化。
在一些实施例中，网络切片涉及网络的能力，诸如无线设备可接入的5g通信网络，以按需提供多个逻辑网络切片，其中操作为基本上独立的网络的每个网络切片被视为服务。可以根据服务需求定制每个网络切片的性能和操作参数。网络切片的配置可以基于软件定义的网络、网络功能虚拟化和网络协调。
根据本发明的实施例，提供了在网络域之间请求和供给包括基础设施资源、频谱资源或两者的网络资源的系统和方法。基础设施资源可以包括核心网络资源或无线电接入网络(radioaccessnetwork，ran)的资源或两者。例如基础设施资源可以包括数据中心资源、核心带宽资源、计算资源、存储资源、网络资源等。瞬时应用针对网络域之间的资源“共享”。基础设施和频谱资源的供给和分配可以基本上实时提供。基础设施资源和频谱资源需求可以被确定，并且如果需要额外的资源，可以执行从另一个网络域请求所需的资源，从而在减轻对由特定的网络域“拥有”的资源进行扩充的需求的同时，试图基本上提供所需的性能水平。网络域之间的基础设施和频谱资源的实时供给可通过与每个网络域的通信网络可操作地相关联的协商和代理功能之间的相互作用来使能。在一些实施例中，用于特定的网络域的代理和协商网元功能在与该网络域的通信网络相关联的管理和协调(managementandorchestration，mano)实体内实例化。在一些实施例中，每个网络域的代理和协商网元功能通信地链接到各自的mano，并在各自的通信网络的另一个节点内被实例化。
在一些实施例中，用于管理网络资源的方法包括用第一网络域接收网络服务请求，并且确定是否有足够的资源来由第一网络域执行该网络服务请求。在一些实施例中，如果没有足够的资源，该方法进一步包括从第二网络域借用网络资源以供给网络服务请求。
根据实施例，网络域可以代表特定的网络运营商，或者可以代表网络运营商的子集，或者可以是网络运营商的超集等，如将被容易理解的。
为了提供上下文，根据本发明的实施例，包括用于运营商网络之间的虚拟基础设施管理的系统的通信网络架构是基于网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization，nfv)框架的。nfv管理和协调(managementandorchestration，mano)实体被用于实例化必要的网络功能组件，以便适当地提供由网络服务(networkservice，ns)请求识别的服务。网络服务请求的实例化由定义了被请求提供所请求的服务所需的一组网络功能的虚拟网络功能转发曲线图(virtualnetworkfunctionforwardinggraph，vnffg)描述。vnffg包含定义了要例如由vnf的集合执行的一系列动作的网络转发路径(networkforwardingpath，nfp)，以提供所请求的服务。
图1示出了根据本发明实施例的用于特定的运营商网络的通信网络架构的概览。nfv-mano实体135包括协调器功能140、虚拟网络功能管理器(virtualnetworkfunctionmanager，vnfm)功能145和虚拟基础设施管理器(virtualinfrastructuremanager，vim)功能150。根据实施例，例如可以在etsigsnfv001和etsigsnfv002中定义协调器功能140、vnfm功能145和vim功能150的功能性。
根据实施例，vim功能150被配置用于管理网络功能虚拟基础设施(networkfunctionvirtualinfrastructure，nfvi)105，其可以包括在nfv环境中的物理基础设施、虚拟资源和软件资源。例如物理基础设施可以包括服务器、存储设备等，并且虚拟资源可以包括虚拟机。根据实施例，可以有在特定的基于nfv的网络内实例化的多个vim功能，其中每个vim功能负责管理其各自的nfvi。
根据实施例，功能vnfm145可被配置用于管理虚拟网络功能(virtualnetworkfunction，vnf)，并且可以管理vnf的生命周期。例如vnfm功能145可以创建、维护和终止vnf实例，其可以安装在由vim功能150创建和管理的虚拟机上。vnfm功能145也可以被配置用于提供vnf的故障、配置、结算、性能和安全管理(fault，configuration，accounting，performanceandsecuritymanagement，fcaps)。此外，vnfm功能145可以被配置用于按比例增强和按比例减弱一个或多个vnf，这会导致按比例增强和按比例减弱提供实现vnf的计算能力的中央处理器的使用。在一些实施例中，每个vnfm功能管理单独的vnf，或者单个vnfm功能管理多个vnf。
根据实施例，协调器功能140可以被配置用于通过与vim功能150相互作用来协调、授权、释放和接合(engage)nfvi资源。协调器功能140还被配置用于通过与vnfm功能145相互作用来创建不同的vnf之间的端到端服务。
进一步参照图1，示出了根据本发明的实施例的多个网络切片和用于网络切片管理的全局控制面110。全局控制面110控制跨多个和可能地所有网络切片的功能。在一些实施例中，全局控制面110可以被认为是单独的网络切片。所示的网络切片包括至少一个移动宽带(mobilebroadband，mbb)网络切片120和至少一个机器类型通信(machinetypecommunication，mtc)网络切片115，尽管可以提供其他类型的网络切片。
在各种实施例中，全局控制面功能和网络切片特定的控制面功能都可以由nfv-mano实体在网络中的任意位置处实例化，以便跨多个或所有网络片提供连接管理。这些功能的位置可以取决于性能因素，诸如提供的不同网络服务的延迟需求。
配置在全局控制面110内的功能可以包括全局连接和移动性管理(globalconnectionandmobilitymanagement，g-cmm)功能182、基础设施管理(infrastructuremanagement，im)功能，其可以包含用于为核心网络功能获得计算、存储和网络资源的代理功能和协商网元功能。在一些实施例中，im功能包含频谱管理器(spectrummanager，im-sm)功能160，其被配置用于获得频谱资源，其可以是可以由特定的运营商网络使用，但可从一个或多个其它运营商网络获得的资源。全局控制面110还可以包括数据分析(dataanalytics，da)功能165和缓存和转发(cacheandforwarding，cf)功能170。
更详细地，g-cmm功能182负责维护实例化的网络切片和与每个网络切片相关联的参数(例如运营商id、服务类型等)的列表。g-cmm功能182还负责维护连接和移动性管理(connectionandmobilitymanagement，cmm)功能库，其中每个cmm功能被实例化为本地或网络切片特定的功能。g-cmm功能182还负责到网络切片的初始关联。
当实施时，数据分析(dataanalytics，da)功能165可被分配责任以跨多个和可能地所有网络切片收集统计资料。可以使用收集的这些统计资料和数据，以便管理、评估每个网络切片的操作条件等或它们的组合。
缓存和转发(cacheandforward，cf)功能170负责跨多个和可能地所有网络切片管理缓存的内容。
在实施例中，网络架构还包括全局客户服务管理(globalcustomerservicemanagement，g-csm)功能187，其被配置用于接收网络服务(networkservice，ns)请求130并且通过与nfv-mano实体135的协调器功能140通信来对请求130起作用。g-csm功能187负责维护客户服务管理(customerservicemanagement，csm)功能库，其中每个csm功能被实例化为本地或网络切片特定的功能，例如分别在mbb网络切片和mtc网络片上被实例化的csm185、186。g-csm功能187还负责跨多个和可能地所有网络切片记录计费，例如开账单。g-csm功能187可被配置用于监控网络切片并向协调器功能140提供关于网络切片的性能的反馈，从而使得能够可选地微调网络和计算资源，如由vnfm功能145和vim功能150管理的。微调可以提供各自的网络切片的操作的实质优化，例如在计算资源的使用方面。
在一些实施例中，g-csm功能187可以集成在操作支持系统/业务支持系统(operationalsupportsystem/businesssupporfsystem，oss-bss)125内。oss可以包括有助于操作通信网络的支持后台活动的功能，并且可以供给和维护客户服务等。bss可以包括支持面向客户的活动，例如开账单顺序管理、客户关系管理、呼叫中心自动化等，的功能。在本实施例中，g-csm功能187可以使用提供oss/bss125和协调器功能140之间的通信的os-ma-nfvo接口与协调器功能140通信。
在其它实施例中，g-csm功能187可以在网络内，但是在oss/bss125的外部被实例化。在这种配置中，另一个不由nfv框架定义的接口被配置，以便提供g-csm功能187和协调器功能140之间的通信。
进一步参照图1，各种网络切片，例如mbb切片120和mtc片115，中的每个都可以包括它们自己的网络切片特定的连接和移动性管理(connectionandmobilitymanagement，cmm)功能181、180和客户服务管理(customerservicemanagement，csm)功能186、185，并且此外可由全局控制面110管理。网络切片特定的cmm功能181、180被提及，并且由在全局控制面110内操作的g-cmm功能182控制。每个网络切片还包括流管理(flowmanagement，fm)/流量工程(trafficengineering，te)功能176、175，它们可以被配置用于通过动态地分析、预测和调节在该网络切片上传输的数据的行为来调谐网络切片的性能。此外，每个网络片还包括认证和授权(authenticationandauthorization，aa)功能，这可以提供ue使用特定的网络切片的通信资源的接入授权。
在一些实施例中，每个网络切片还包括包含频谱协商网元(spectrumnegotiator，im-sn)功能191190的网络切片特定的基础设施管理功能。在一些实施例中，im-sn功能不包含在网络切片内，而是驻留在云无线电接入网络(cloudradioaccessnetwork，c-ran)功能内。
尽管为清楚起见仅以“塔图标”示出了单个接入节点100，但是应当容易理解的是，也支持多个接入节点。在实施例中，全部附图的接入节点可以对应于可操作地耦合到一个或多个基带单元(basebandunit，bbu)等的一个或多个远程无线电单元(remoteradiounit，rru)。
根据本发明的实施例，nfv-mano实体135还实例化用于定义网络服务(networkservice，ns)请求的网络拓扑的nfv管理面功能；确定跨链路使用的传输协议；并且确定网络服务使用的不同网络功能之间的物理链路。在一些实施例中，这些nfv管理面功能集成在协调器功能140内，并且包括软件定义的拓扑(softwaredefinedtopology，sdt)功能197、软件定义的协议(softwaredefinedprotocol，sdp)功能196、软件定义的资源分配(softwaredefinedresourceallocation，sdra)功能192和基础设施管理器(infrastructuremanager，im)功能194。
sdn是网络管理技术，其允许网络管理实体(例如sdn控制器)实施架构框架，以创建智能可编程网络，其中控制面和数据面可以被解耦，网络智能和状态逻辑上集中，并且从应用提取底层网络基础设施。在本发明的实施例中，协调器功能可以使用客户信息，并提供信息，以形成网络逻辑拓扑，例如经由软件定义的拓扑(softwaredefinedtopology，sdt)功能创建的。sdt功能可以与sdn和软件定义的协议(softwaredefinedprotocol，sdp)功能组合，以创建定制的虚拟网络，其中虚拟网络是资源的集合，被虚拟化以用于特定服务。
根据实施例，sdt功能197被实例化为协调器功能140的一部分。sdt功能197被配置用于为由g-csm功能187提供的vnf转发曲线图(vnfforwardinggraph，vnffg)中的每个vnf确定存在点(pointofpresence，pop)。sdt功能197还被配置用于确定vnffg中的vnf之间的逻辑链路。
根据实施例，sdra功能被配置用于为定义在vnffg中的每个逻辑链路分配物理链路资源。sdra功能可以取决于其他功能组件，诸如sdn控制器(sdncontroller，sdn-c)功能193和流量工程(trafficengineering，te)功能195。sdn-c功能193在每个vim功能193内被实例化，并且被配置用于给转发开关(例如物理网络架构内的路由器等)提供转发规则。te功能195在协调器功能140内被实例化，并且被配置用于在试图通过动态地分析、预测和调节数据传输行为来调谐路径的同时，执行源节点和目的节点之间的路径计算。
根据实施例，sdp功能196被实例化为协调器功能140的一部分。sdp功能196被配置用于为定义在vnffg中的每个逻辑链路确定传输协议栈。
进一步参考图1，基础设施管理器(infrastructuremanager，im)功能194包括协商网元功能和代理功能，它们负责代表一个网络运营商与另一个网络运营商的兼容的协商和代理功能就附加网络基础设施和频谱资源进行协商和代理，如将在本文别处进一步讨论的。将理解的是，虽然图1示出了在特定的网络运营商的通信网络的mano内被实例化的协商和代理功能，代理和协商网元功能同样可以在mano外部的另一个节点内被实例化。
已经讨论了其上可以应用基础设施管理系统的通信架构的概览，图2示出了根据本发明的实施例的用于运营商网络之间的虚拟基础设施管理的系统。该系统包括操作支持系统/业务支持系统(operationalsupportsystem/businesssupportsystem，oss/bss)125功能、一个或多个切片特定的虚拟网络功能(slicespecificvirtualnetworkfunction，ssvnf)199、网络功能虚拟化基础设施(networkfunctionvirtualizationinfrastructure，nfvi)105、第一nfv-mano202实体和第二nfv-mano252实体。
如图2所示，第一nfv-mano202实体对应于第一运营商(运营商a)200，并且包括第一协调器功能204、一个或多个虚拟网络功能管理器(virtualnetworkfunctionmanager，vnfm)216和一个或多个虚拟基础设施管理器(virtualinfrastructuremanager，vim)218。协调器204功能还包括代理206功能、协商网元208功能、软件定义的拓扑(softwaredefinedtopology，sdt)210功能、软件定义的协议(softwaredefinedprotocol，sdp)212功能和流量工程(trafficengineering，te)214功能。vim218还包括软件定义的网络控制器(softwaredefinednetworkcontroller，sdn-c)220功能。协调器204功能通信地耦合到oss/bss125的g-csm187，而vnfm216通信地耦合到ssvnf199的元件管理器(elementmanager，em)111和vnf112，而vim218通信地耦合到nfvi105。协调器204、vnfm216、vim218和em111功能的功能性可以例如定义在etsigsnfv001和etsigsnfv002中。
仍然参照图2，第二nfv-mano252实体对应于第二运营商(运营商b)250，并且包括与第一nfv-mano实体相同的功能元件，即第二协调器的254功能、一个或多个虚拟网络功能管理器(virtualnetworkfunctionmanager，vnfm)266和一个或多个虚拟基础设施管理器(virtualinfrastructuremanager，vim)268。第二协调器254功能还包括代理256功能、协商258功能、软件定义的拓扑(softwaredefinedtopology，sdt)260功能、软件定义的协议(softwaredefinedprotocol，sdp)262功能和流量工程(trafficengineering，te)264功能。vim268还包括软件定义的网络控制器(softwaredefinednetworkcontroller，sdn-c)270功能。第一和第二nfv-manos202、252通过它们各自的协调器204、254经由协调器-协调器(orchestrator-orchestrator，or-or)接口230通信地相互耦接。
图2的系统可被用于管理网络资源，例如，当第一nfv-mano202实体(运营商a200)不能满足对额外的计算、存储、网络资源等或它们的组合的请求时。例如，当链路拥塞并且没有新路径可以被配置用于解决拥塞时，或者如果网络资源不足够使网络功能执行按比例增强或向外扩展操作。因此，第一nfv-mano202实体可以与第二nfv-mano252实体通信，以便获得额外的基础设施资源、频谱资源或两者。
在操作中，oss/bss125的全局客户服务管理(globalcustomerservicemanagement，g-csm)187功能接收请求，例如网络服务请求(networkservicerequest，ns请求)130。然后g-187csm使用修改或未修改的当前(ssvnf)199确定ns请求130是否能够容纳在现有网络切片上，或者确定是否需要新网络切片。然后，该确定被发送给第一协调器204功能，协调器204功能继续实例化每个必要功能以通过创建新的网络切片(即实例化一组新的ssvnf)或给现有网络切片(ssvnf)添加必要的功能来供给ns请求130。本领域技术人员将理解的是，确定是否需要多个资源的触发可以由em111响应于vnf112的性能测量值发起，em111管理vnf112的操作。这些测量值可以被发送给oss/bss125，其中可以触发与上述功能类似的功能。这可能会导致新的请求被分配给新的切片，或者现有服务转移到它自己的切片。一旦确定需要额外的基础设施、频谱或这两个资源，oss/bss125可以通知第一运营商200的协调器204。然后协调器204可以就将允许按比例增强或向外扩展的所需资源与第二运营商250的协调器254协商。由第二运营商250供给的所需资源可以使第一运营商200能够供给适当的网络资源，以容纳ns请求130。
每个ssvnf包括元件管理器(elementmanager，em)111和虚拟网络功能(virtualnetworkfunction，vnf)112，其中em111起作用以评估ns请求130中的服务，并确定是否有足够的资源来执行所请求的服务。如果没有足够的资源，则ssvnf199可以发送触发给第一nfv-mano204实体，以请求额外的资源。在某些实施例中，nfvi105还可以确定是否有足够的资源，并且如果需要更多的资源，可以发送触发给第一nfv-mano204实体。
第一nfv-mano实体的第一协调器功能可以通过各种可能的途径接收触发，包括：i)经由oss/bss从ssvnf的vnf或em；ii)经由第一nfv-mano实体的vnfm从ssvnf的vnf；以及iii)经由第一nfv-mano实体的vim从nfvi。由ssvnf的vnf发起的触发可以基于vnf测量的性能指标。如果第一功能协调器确定没有足够的资源来授权该请求，第一协调器功能可以发送请求给第二nfv-mano实体的第二协调器功能。该请求可以经由or-or接口230从第一协调器功能的协商208发送给第二协调器功能的代理256。
参照图3，示出了根据本发明的实施例的用于虚拟基础设施管理的替代系统。应当注意的是，本实施例需要定义当前未定义在etsigsnfv001和002中的新接口，以用于各自的网络运营商300、390的各自的im(协商网元、代理)382、392之间的通信。该系统包括对应于第一运营商(运营商a)300的第一nfv-mano302实体和对应于第二运营商(运营商b)350的第二nfv-mano352实体。第一和第二nfv-mano302、352实体每个都分别还包括第一和第二协调器功能304、354、vnfm306、356功能和vim308、358功能。每个nfv-mano实体通信地连接到各自的网络管理器314、364功能、策略管理器380、390功能和基础设施管理(infrastructuremanagement，im)382、392功能。im382、392功能每个都包括在各自的协调器304、354功能外部被实例化的代理和协商网元功能。im382、392功能可被实例化，并由它们各自的基础设施所有者(例如运营商a300或运营商b350)管理。这与图2的系统形成对比，在图2中代理和协商网元功能在它们各自的协调器功能内部。第一和第二nfv-mano302、352实体的vim308、358经由共享的vim386通信地相互耦合。此外，第一和第二nfv-mano302、352的每个vnfm306、356通信地耦合到各自的运营商vnf310、360，运营商vnf310、360中的每个包括vnf，以在第一和第二个网络功能虚拟化基础设施(nfvi-a312、nfvi-b362)上执行功能。
在该示出的实施例中，运营商a300正在请求，并且已经从运营商b350给其分配基础设施。这通过通信地耦合在第一nfv-mano302(运营商a300)和运营商a388vnf之间以在nfvi-b362上执行功能的独立的vnfm384示出。
在其中运营商b350正在请求，并且已经从运营商a300给其分配基础设施的实例中，独立的vnfm将通信地耦合在第二nfv-mano和运营商bvnf之间以在nfvi-a上执行功能。
根据实施例，与第一通信网络(例如运营商a的通信网络)可操作地相关联的代理/协商网元可以在第一通信网络的协调器中被实例化，如图2所示。并且，与第二通信网络(例如运营商b的通信网络)可操作地相关联的代理/协商网元可以在第二通信网络的协调器的外部被实例化，如图3所示。
图3的系统可被用于以各种不同的方式管理网络资源，在下面对其示例作进一步的描述。还将理解的是，这些示例也可应用于图2中所示的架构。
在一些实施例中，运营商a和运营商b具有各自的nfv-mano实体(例如分别为第一nfv-mano和第二nfv-mano)。第一或第二nfv-mano实体可以接收ns请求，例如，通过各自的网络管理器功能(例如g-csm)。如果nfv-mano实体的各自的协调器功能确定内部资源不足够来实现该请求，则nfv-mano可以请求从第三方(例如另一个运营商)借用基础设施。
在一些实施例中，运营商a和运营商b具有各自的nfv-mano实体(例如分别为第一nfv-mano和第二nfv-mano)。第一nfv-mano实体可以接收ns请求，例如通过网络管理器功能(例如g-csm)。如果第一nfv-mano实体(对应于运营商a)的第一个协调器功能确定内部资源不足够来实现该ns请求，它可以请求从运营商b借用基础设施。然后运营商b将提供请求的网络资源，并且运营商a可以管理与该请求的网络资源相关的vnf。
在一些实施例中，有对应于运营商a的单个nfv-mano实体。该nfv-mano实体可以接收ns请求，例如通过网络管理器功能(例如g-csm)。如果nfv-mano实体的协调器功能确定内部资源不足够来实现请求，它发送对附加资源的请求给操作员b的协调器。
参照图4，示出了用于从多个运营商，即运营商a和运营商b，获得接入资源和核心网络资源(计算、存储和网络)以给接入点400供给服务的im406、420功能的功能图。在某些实施例中，这可以包括由第三方运营商拥有的接入点，其经由无线链路通信地耦合到集中式无线电接入网络(centralizedradioaccessnetwork，c-ran)402和其功能是由多个运营商提供的集中式核心(centralizedcore，c-核心)网络404。例如，在图4中，有来自接入点400的两种通信服务，即服务482和484，其中来自这两个运营商的各自的基础设施和频谱资源的使用可以由与各自的运营商网络相关联的im-代理/协调器406来代理和协商。如图所示，服务482经由无线电接入协议功能，介质接入控制功能a408(mediumaccesscontrolfunctiona，mac-a)和物理层功能a412(physicallayerfunctiona，phy-a)，在c-ran402上起作用，而同一服务482经由网络功能f1-a422和f2-a428在c-核心上起作用。mac-a、phy-a、f1-a和f2-a中的每个由运营商a提供。同样如图所示，服务484经由无线电接入协议功能，介质接入控制功能b410(mediumaccesscontrolfunctionb，mac-b)和物理层功能b414(physicallayerfunctionb，phy-b)，在c-ran402上起作用，而同一服务484经由网络功能f1-b424和f2-b426在c-核心上起作用。mac-b、phy-b、f1-b和f2-b中的每个由运营商b提供。
根据实施例，频谱资源可以在网络运营商之间共享，例如，使用时分复用(timedivisionmultiplex，tdm)、频分复用(frequencydivisionmultiplex，fdm)和码分复用(codedivisionmultiplex，cdm)。当使用tdm频谱共享时，整个载波(频率)可以由相同的运营商在代理/协商网元分配的持续时间内使用。当使用fdm频谱共享时，载体可被细分。例如，不同的运营商可以被分配载体的不同部分，和/或代理/协商网元可以动态地改变分配给不同的运营商的资源量。当使用cdm频谱共享时，载体可以通过给不同的运营商分配不同的代码来共享。
图5示出了示出根据本发明实施例的用于代理和协商网络域之间的基础设施/频谱资源的方法的信令流程图。图5的信令流程图可以应用于本文示出的一种或多种系统。与域a(domaina，opa)相关联的调度器502确定需要更多的基础设施和或频谱资源。有许多不同的机制可以用于作出这种确定。如图5所示，一种这样的机制是调度器502检测分配的网络基础设施和/或频谱资源的过载。这可能表现为检测缓冲过载510的形式，这其可以指示需要额外的网络基础设施和/或频谱。调度器502发送基础设施/频谱请求512给opa代理/协商网元504功能，例如经由g-csm。在一些实施例中，opa代理/协商网元504功能可以检查策略514，例如资源请求策略，以确定该特定的网络运营商是否启用运营商之间的基础设施/频谱资源共享。opa代理/协商网元504可继续发送基础设施/频谱请求给域b的opb代理/协商网元506功能，例如如果策略允许域之间的基础设施/频谱资源共享。例如，参照图2，opa代理/协商网元之间的这种请求可以经由通信地链接各自的协调器(即协调器204和协调器254)的or-or接口230发送。
进一步参照图5，在一些实施例中，一旦接收到对基础设施和/或频谱资源的请求，opb代理/协商网元506功能可以检查策略518，例如资源共享策略，以确定该特定的网络运营商是否启用运营商之间的基础设施/频谱资源共享，或检查该网络运营商和进行请求的网络运营商之间是否有现有关系，或者进行类似的检查或它们的组合。opb代理/协商网元506可以继续发送基础设施/频谱资源可用性查询520给opbmano508，以便确定是否请求的基础设施和/或频谱资源中的至少一些可供使用。例如，opbmano可以查询运营商b的通信网络的g-csm，以便获得可能可用的可用资源的指示。该指示可以根据域b的通信网络的当前操作需求来确定。在一些实施例中，如果策略允许与进行请求的域a共享基础设施/频谱资源，可以开始确定可用资源的指示。opbmano508随后可以给opb代理/协商网元506发送可用的基础设施和频谱资源的指示522。opb代理/协商网元506随后可以给opa代理/协商网元504发送提供523，以提供域a请求的至少一些基础设施和/或频谱资源。在一些实施例中，opb代理/协商网元506可以与opa代理/协商网元504协商524，以便运营商b可以供给至少一些请求的基础设施和/或频谱资源。一旦接受提供，或者在某些情况下，协商完成，opb代理/协商网元506可以发送至少一些请求的基础设施和/或频谱资源的使用核准526给opa代理/协商网元504。opa代理/交涉504随后可分配528基础设施和/或频谱给调度器502，该分配最初可能是请求。
将容易理解的是，虽然在上述示例中以单数形式描述代理/协商网元功能，但代理/协商网元功能可以由两个独立的功能，即代理功能和协商网元功能，构成。例如，对于接收请求的网络运营商，在其上操作的代理功能可以执行确定和管理从另一个网络运营商请求额外的基础设施和/或频谱资源的功能。对于提出请求的网络运营商，在其上操作的代理功能可被配置用于供给由接收请求的通信网络核准的基础设施和/或频谱资源。此外，协商网元功能可以代表它们各自的网络运营商执行协商网元功能，以获得或供给基础设施和/或频谱资源。
在一些实施例中，特定的网络运营商的代理/协商网元功能可以基于从与其相关联的通信网络内的组件接收的多个请求就基础设施和/或频谱进行协商。例如，opa代理/协商网元可以接收来自多个调度器的请求，这些请求在与运营商b协商的过程中作为整体起作用，并且核准的资源随后可以被分配给调度器，以实现它们各自的请求。然而，如果核准的资源与请求的资源不等价，代理/协商网元功能可以基于一组标准将核准的资源分配给调度器。这些标准可以基于优先级、持续时间通信类型等或它们的组合。
图6示出了示出根据本发明实施例的用于代理和协商网络运营商之间的频谱资源的方法的信令流程图。图6的信令流程图可以应用于本文示出的一种或多种系统。域a(opa)602的基础设施管理器-频谱管理器(infrastructuremanager-spectrummanager，im-sm)识别通信网络对额外的频谱的需求。opaim-sm602随后发送对更多的频谱的请求610给与域a的通信网络相关联的im-代理/协商网元604。opaim-b/n随后发送请求612给频谱数据库606，其中该请求可以包括与请求的频谱有关的一个或多个标识符。该标识符可以包括与需要请求的额外的频谱的地理位置、请求的额外的频谱的大小、请求的附加频谱的使用持续时间等或它们的组合相关的细节。频谱数据库606包括指示有义务将它们的频谱“共享”给网络运营商的一个或多个频谱拥有者的信息。频谱数据库606随后识别614满足接收的频谱请求的一个或多个频谱拥有者。例如，频谱拥有者的识别可以基于识别的地理区域，并且识别的频谱拥有者可以是在识别区域中并最好地满足与频谱请求有关的一个或多个标识符的那个频谱拥有者。频谱数据库606可以发送616与识别的频谱拥有者有关的细节给opaim-b/n604。这些细节可以包括可以由所识别的频谱拥有者提供的频谱的识别。opaim-b/n604随后发送620对额外的频谱的请求给频谱拥有者。在这个示例中，频谱拥有者是另一个网络域，即域b(opb)，并且因此opaim-b/n604发送请求给opbim-b/n608。该请求可以包括与请求的额外的频谱有关的参数(其可以是位置、频率、使用条款(terrns)等或它们的组合)。opbim-b/n608和opaim-b/n604随后在其间协商请求的额外的频谱的条款。例如，条款可以包括数量、频率成本、使用时间周期等或它们的组合。一旦结束对附加频谱的协商，opaim-b/n604发送624已经获得额外的频谱的确认给opaim-sm。该确认可以包括与获得的附加的频谱有关的细节，或者这些细节可以在随后的传输中被发送。
应当理解的是，在网络域的协商网元功能之间的协商，例如域a和域b之间的协商，的过程中，可以协商指示持续时间、成本、编码以及与基础设施和/或频谱资源有关的其他特征的参数。
根据实施例，特定的网络运营商的基础设施和/或频谱资源过载的指示可以是多个可检测条件中的一个或更多。例如，指示可以是在用于给特定的通信传输提供基础设施/频谱资源的调度和分配的调度器的缓冲器处检测到的过载。在一些实施例中，到切片服务的移动设备和来自其的传输可以具有可预测的模式。作为一个示例，mtc切片可服务于以固定的间隔产生可预测的流量的mtc设备。在这些间隔之间，分配给mtc切片的资源可能受限。在流量峰值的预期中，mtc切片中的im-sn可在固定的时间周期中请求增加频谱分配。本领域的技术人员将理解其他可预测的周期性频谱需求。其他指示可以包括传输队列长度，或者其他指示，如将被本领域的工作人员容易理解的。在一些实施例中，可以发现，在观察时，某些条件用作为增加的网络流量的预测因素。例如，当v2x服务接收到在公路上发生事故的指示时，由于闲置驱动使用它们的移动设备，mbb切片流量可能有相关联的增加。事件的该检测也可以用于指示可能需要额外的频谱资源。此外，基于队列长度的附加基础设施/频谱资源需求可取决于被服务的通信设备类型。例如，可能较少关心mtc设备的传输延迟，因为在通信网络上传输的信息的类型，并且因此相比于语音通信传输的队列长度，更长的队列长度可能是可接受的。因此，基础设施/频谱资源的过载的指示还可以依赖于所讨论的网络服务请求的类型。
在一些实施例中，可以应用代理功能和协商网元功能以覆盖其它类型的无线电接入技术(radioaccesstechnology，rat)，例如wifi、未授权蜂窝频带等。
将容易理解的是，在前述讨论中，上述网络功能及它们的操作可以对应于用于支持诸如5g无线通信网络的通信网络的操作的方法。该方法可以包括计算机实施的功能，即由网络基础设施的计算、通信和/或存储组件中的一个或多个实施的功能。这些组件可以采用各种形式，诸如特定的服务器或被配置用于通过虚拟化技术提供所需的功能性的通用计算、通信和/或存储设备。该方法可以涉及一个或多个网络组件的操作，以便提高网络的操作。因此，通过将通信网络看作为装置，本发明的实施例可以针对改善通信网络的内部操作。
进一步地，将容易理解的是，本发明的实施例涉及通信网络系统或与其相关联的装置，其被配置用于执行上述网络功能性和操作。此外，该系统或装置可以包括网络基础设施的计算、通信和/或存储组件中的一个或多个，其可采用各种形式，诸如特定的服务器或被配置用于通过虚拟化技术提供所需的功能性的通用计算、通信和/或存储设备。本文所公开的各种方法可在一个或多个现实或虚拟计算设备(诸如通信网络控制面中的设备、在数据面中操作的设备或它们的组合)上实施。用于执行方法操作的计算设备可以包括可操作地耦合到存储器的处理器，提供由处理器执行的指令的存储器执行如本文描述的方法。
本发明的各种实施例利用现实和/或虚拟计算机资源。这样的计算机资源在硬件级中利用包括一个或多个微处理器的组，其可操作地耦合到相应的一组存储器组件，其包括由微处理器执行的存储的程序指令。计算资源可被用于在一个或多个虚拟化级中提供虚拟计算资源。例如，一个或多个给定的通用计算机硬件平台可以用于提供一个或多个虚拟计算机。计算机硬件，诸如处理器资源、存储器等，也可以被虚拟化，以便提供进一步的虚拟计算机从其构建的资源。可分配以提供转而被用于实现系统的各种计算组件的各种计算资源的一组计算资源可以被认为是提供分布式计算系统，其内部架构可以以各种方式配置。
图7是可以被用于实施实例化本文定义的功能(例如代理功能和协商网元功能)的各种网络元件的处理系统701的框图。如图7所示，处理系统710包括处理器710、工作存储器720、非暂时性存储器730、网络接口、i/o接口740，并且根据节点类型包括收发器760，所有这些都经由双向总线770通信地耦合。
根据某些实施例中，可以利用所描述的全部元件，或者仅利用这些元件的子集。进一步地，处理系统710可以包含某些元件的多个实例，例如多个处理器、存储器或收发器。同样地，处理系统710的元件可以直接耦合到其他组件，而不经过双向总线。
存储器可以包括任何类型的非暂时性存储器，诸如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)、动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)、同步dram(synchronousdram，sdram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、它们的任意组合等。大容量存储元件可以包括任何类型的非暂时性存储设备，诸如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器、usb驱动器或被配置用于存储数据和机器可执行程序代码的任何计算机程序产品。根据某些实施例，在存储器或大容量存储器上记录有语句和指令，这些语句和指令由处理器执行，用于执行上述定义的多个组件(例如全局控制面、频谱协商和频谱管理器)的功能和步骤。
通过前述实施例的描述，本公开可以通过仅使用硬件或使用软件加必需的通用硬件平台来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现。该软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中，该非易失性或非暂时性存储介质可以包括光盘只读存储器(compactdiskread-onlymemory，cd-rom)、快闪存储器或可移动硬盘。该软件产品包括若干指令，使得计算机设备(计算机、服务器或者网络设备)能够执行本公开的实施例中提供的方法。例如，这样的执行可以对应于模拟本文描述的逻辑操作。该软件产品可以额外地或替代地包括若干指令，使得计算机设备能够执行操作，根据本公开的实施例，对数字逻辑装置进行配置或编程。
虽然已经参照特定的特征和实施例对本公开进行了描述，但显然的是，可以对本公开进行各种修改和组合，而不至背离本公开。相应地，应当简单地将本说明书和附图认为是对所附权利要求所限定的本公开的示意，并且意在覆盖落入本公开的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同替换。