本申请涉及于2015年9月28日提交的题为“providingservicestoaroaminguserequipment”的申请。
本发明的实施例涉及联网领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于使用软件定义联网(sdn)控制器向漫游用户设备(ue)提供服务的系统、方法、节点和计算机程序。
背景技术
电信行业的一个持续趋势是“将网络功能转移到云中”，这意味着并非使用专用的和专门的(但是昂贵的)处理硬件，而是在包括大量的通用(但是便宜的)处理硬件的通用数据中心中运行对应的网络功能。这些数据中心甚至可以由不同的公司拥有和操作，并且将根据需要和价格而动态租用处理能力。
随着计算硬件的处理能力不断提高，也可以使用网络节点的空闲资源来作为用于托管更多/其它网络功能的平台。在这种场景下，网络节点也将充当迷你数据中心。
欧洲电信标准协会(etsi)标准化论坛已经认识到这种虚拟化网络功能的趋势，并且正在标准化用于网络功能虚拟化(nfv)的架构框架，参见etsigsnfv004v1.1.1(2016年3月)和图1。网络功能虚拟化设想将网络功能实现为在nfv基础设施(nfvi)130上运行的仅软件实体。因此，图1中标识了四个主要域：
(1)虚拟化网络功能(vnf)100，作为能够在nfvi上运行的网络功能的软件实现。
(2)nfv基础设施(nfvi)130，包括物理资源的多样性以及如何能够将这些资源虚拟化。nfvi支持vnf的执行。nfvi130包括硬件资源140，硬件资源140由虚拟化层150抽象。nfvi130向由nfvi130托管的vnf110提供虚拟计算160资源、虚拟存储170资源和虚拟网络180资源。
(3)vnf管理器120，其涵盖支持vnf的基础设施虚拟化和生命周期管理的物理和/或软件资源(经由nfvi管理器190)的编排和管理。vnf管理器专注于nfv框架中所需的所有特定于虚拟化的管理任务。
(4)nfvi管理器190，其涵盖支持基础架构虚拟化的物理和/或软件资源的编排、管理和生命周期管理。
nfv框架使得能够对vnf实例以及它们之间关于数据、控制、管理、依赖性和其它属性的关系进行动态实例化和管理。
当将网络功能虚拟化的构思与将网络节点用作用于托管此类虚拟化网络功能的平台的构思相组合时，网络节点平台将用作nfvi130，并且vnf管理器120将vnf110动态地部署到nfvi130上。
用作用于vnf的主机的网络节点可以是控制通信网络的强大服务器节点。由于这些强大的服务器通常很少并且位于中央，因此与使用中央数据中心没有太大区别。另一种方法是利用地理上分布广泛的那些网络节点，并且网络中的数量众多的节点提供巨大的集体处理能力。无线电接入网络节点(无线电基站(rbs)(比如，节点b(或称为nodeb)、演进节点b(或称为enodeb))或基站收发信台(bts))的使用是有希望的候选者。利用无线电基站的主要优点是nfv可以非常靠近订户，并且由此最小化延时并减少基于网络的传输带宽。
延时对于机器对机器(m2m)通信和机器类型通信(mtc)的特定类型的传感器尤其是一个问题。为了保持mtc设备简单和便宜，而且为了节省自给自足的mtc设备中的电池电量，mtc所需的任何处理都被卸载到网络中。然而，一些卸载到网络中的处理是时间关键的，例如，对某些传感器测量的反应。对于这些应用，使处理尽可能靠近mtc设备至关重要。
软件定义联网(sdn)是旨在将控制平面功能与数据平面功能解耦接、使得单独的装置可以用于不同的功能的网络架构。在sdn架构中，网络智能和状态在逻辑上是集中的，底层网络基础设施是从应用中抽象出来的。结果，可以简化联网，并且新的应用变得可行。例如，可以通过在控制平面与数据平面分离的软件应用中实现网络虚拟化来实现网络虚拟化。此外，sdn系统的网络管理员可以具有可编程的网络业务中央控制，而无需物理接入系统的硬件设备。利用这些益处，基于sdn架构的系统(在下文中可交换地称为sdn系统或sdn网络)在运营商和企业中越来越受欢迎。
利用包括无线电接入网络节点的sdn架构，虚拟化网络功能，并以有效的方式提供服务是一项挑战。
技术实现要素：
公开了向漫游ue递送服务的方法。在一个实施例中，公开了一种在虚拟网络功能(vnf)管理器中实现的方法，服务由托管在源无线电基站上的vnf集合提供，并且经由源无线电基站的无线电接口递送给漫游ue，其中漫游ue将从源无线电基站的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站的无线电覆盖区域中。所述方法包括：识别用于将至少所述服务的子集的递送从源无线电基站的无线电接口切换到目标无线电基站的无线电接口的触发条件。所述方法还包括：基于来自sdn系统的软件定义联网(sdn)控制器的信息，通过路由将服务的子集传送给目标无线电基站，sdn系统包括源无线电基站和目标无线电基站。该方法还包括使至少一个vnf部署在目标无线电基站上，目标无线电基站上的该至少一个vnf适用于向漫游ue提供所述服务的所述子集。
公开了用于向漫游ue递送服务的装置。在一个实施例中，虚拟网络功能(vnf)管理器用于服务递送。服务将由托管在源无线电基站上的vnf集合提供，并且将经由源无线电基站的无线电接口递送给漫游ue，其中漫游ue将从源无线电基站的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站的无线电覆盖区域中。vnf管理器包括处理器和耦接到处理器的非暂时性机器可读存储介质，非暂时性机器可读存储介质包含指令，所述指令在由处理器执行时，使得vnf管理器执行操作。vnf管理器识别用于将至少所述服务的子集的递送从源无线电基站的无线电接口切换到目标无线电基站的无线电接口的触发条件。vnf管理器还基于来自sdn系统的软件定义联网(sdn)控制器的信息，通过路由将服务的子集传送给目标无线电基站，sdn系统包括源无线电基站和目标无线电基站。vnf管理器还使至少一个vnf部署在目标无线电基站上，目标无线电基站上的该至少一个vnf适用于向漫游ue提供所述服务的所述子集。
公开了一种用于向漫游ue递送服务的非暂时性机器可读存储介质。在一个实施例中，非暂时性机器可读介质中存储有指令，所述指令在由处理器执行时，使得处理器执行用于向漫游ue递送服务的虚拟网络功能(vnf)管理器中的操作。服务由托管在源无线电基站上的vnf集合提供，并且经由源无线电基站的无线电接口递送给漫游ue，其中漫游ue将从源无线电基站的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站的无线电覆盖区域中。所述操作包括：识别用于将至少所述服务的子集的递送从源无线电基站的无线电接口切换到目标无线电基站的无线电接口的触发条件。所述操作还包括：基于来自sdn系统的软件定义联网(sdn)控制器的信息，通过路由将服务的子集传送给目标无线电基站，sdn系统包括源无线电基站和目标无线电基站。所述操作还包括使至少一个vnf部署在目标无线电基站上，目标无线电基站上的该至少一个vnf适用于向漫游ue提供所述服务的所述子集。
所公开的技术的实施例提供了使用网络功能虚拟化和sdn来递送服务的有效方式。
附图说明
通过参考用于说明本发明实施例的以下描述和附图，可以最好地理解本发明。各附图中相似的附图标记和标号指示相似的要素。附图中：
图1示出了高级nfv框架。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的网络系统。
图3示出了根据本发明的另一实施例的用于向漫游ue提供服务的网络系统。
图4示出了根据本发明的一个实施例的用于在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。
图5示出了根据本发明的另一实施例的用于在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。
图6示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器中用于构建vnf的方法实施例的流程图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。
图8示出了根据本发明的一个实施例的源无线电基站中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。
图9示出了根据本发明的一个实施例的目标无线电基站中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。
图10示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的vnf管理器装置实施例的示意性框图。
图11示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的无线电基站装置实施例的示意性框图。
图12示出了根据本发明实施例的无线电切换和服务传送场景的两种场景。
图13示出了根据本发明的一个实施例的用于使用sdn控制器向漫游ue提供服务的网络系统。
图14示出了根据本发明的另一实施例的用于使用sdn控制器向漫游ue提供服务的网络系统。
图15示出了根据本发明的一个实施例的用于使用sdn控制器在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。
图16示出了根据本发明的另一实施例的用于使用sdn控制器在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。
图17是示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器使用sdn控制器来管理服务递送的方法的流程图。
图18a示出了根据本发明的一些实施例的示例性网络内的网络设备(nd)之间的连接性以及nd的三种示例性实现。
图18b示出了根据本发明的一些实施例的用于实现专用网络设备的示例性方式。
图18c示出了根据本发明的一些实施例的可以耦接虚拟网元(vne)的各种示例性方式。
图18d示出了根据本发明的一些实施例的用于维持可达性和转发信息(也称为网络控制)的集中式方法。
图18e示出了根据本发明的一些实施例的以下简单情况：每个nd实现单一ne，而集中式控制平面将不同nd中的多个ne抽象为(表示)虚拟网络之一中的单一ne。
图18f示出了根据本发明的一些实施例的以下情况：在不同nd上实现多个vne并且多个vne彼此耦接，以及集中式控制平面将上述多个vne加以抽象，使得它们表现为虚拟网络之一中的单一vne。
图19示出了根据本发明的一些实施例的具有集中式控制平面(ccp)软件的通用控制平面设备。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节。然而，应理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其它实例中，未详细示出公知的电路、结构和技术，以便不模糊对本描述的理解。然而，本领域技术人员将理解：本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在使用所包括的描述的情况下，本领域普通技术人员将能够在不进行过度试验的情况下实现适当的功能。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构、或特性，但是每个实施例可以不必包括该特定特征、结构、或特性。此外，这种短语不必参考同一实施例。此外，当结合实施例来描述特定特性、结构、或特性时，应认为：结合其它实施例(不管是否是显式描述)来实现这种特征、结构、或特性是在本领域技术人员的知识内的。
在以下描述和权利要求中，可以使用术语“耦接”和“连接”以及它们的派生词。应当理解：这些术语不意在作为彼此的同义词。“耦接”用于指示两个或更多个元素可以或可以不彼此直接物理或电学接触、彼此协作或交互。“连接”用于指示在彼此耦接的两个或更多个元素之间建立通信。如本文所使用的，“集合”指代包括一个项目的任何正整数个项目。
电子设备使用机器可读介质(也被称为计算机可读介质)来(内部和/或通过网络使用其它电子设备)存储和发送代码(其由软件指令构成，且有时被称为计算机程序代码或计算机程序)和/或数据，机器可读介质是例如机器可读存储介质(例如，磁盘、光盘、只读存储器(rom)、闪存设备、相变存储器)和机器可读传输介质(也被称为载体)(例如，电、光、无线电、声或其它形式的传播信号-例如载波、红外信号)。因此，电子设备(例如，计算机)包括硬件和软件，例如一个或多个处理器的集合，其耦接到用于存储在该处理器集合上执行的代码和/或用于存储数据的一个或多个机器可读存储介质。例如，电子设备可以包括包含代码的非易失性存储器，因为即使在电子设备关闭(当掉电时)时非易失性存储器也可以保持代码/数据，以及在打开电子设备时，通常将要由该电子设备的处理器执行的该部分代码从较慢的非易失性存储器中拷贝到该电子设备的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram))中。通常的电子设备还包括用于与其它电子设备建立网络连接(以使用传播信号来发送和/或接收代码和/或数据)的一个或多个物理网络接口的集合。
网络设备(nd)是将网络上其它电子设备(例如，其它网络设备、端用户设备)加以通信互联的电子设备。一些网络设备是为多个联网功能(例如，路由、桥接、交换、层2聚合、会话边界控制、服务质量、和/或订户管理)提供支持、和/或为多个应用服务(例如，数据、语音、和视频)提供支持的“多服务网络设备”。
术语
在本申请的上下文中，术语“服务”指代通信服务或应用服务。通信服务可以是分组传输服务，比如互联网浏览、文件传送、文件下载、音频/视频流传输等。通信服务还可以是语音呼叫、多媒体呼叫、聊天、消息发送、会议等。应用服务可以是由应用或服务器提供的任何服务，例如代表ue(例如，mtc)处理任务、游戏、传感器数据上传、传感器数据分析、远程控制(也作为传感器数据分析的结果)、或监视任务等。
在本申请的上下文中，术语“用户设备”(ue)指代例如由人们用于他或她的个人通信的电子设备。ue可以是电话类型的设备(例如，电话或sip电话、蜂窝电话、移动站、无绳电话)、或个人数字助理类型的设备(比如，膝上型电脑、笔记本电脑、配备有无线数据连接的记事本)。ue还可以与人类相关联，但也可以与非人类(例如，动物、植物或甚至机器(mtc/m2m))相关联。ue可以配备有sim(订户标识模块)，sim包括唯一标识，例如与使用ue的人(例如，使用ue的订户)相关联的imsi(国际移动订户标识)和/或tmsi(临时移动订户标识)。ue内的sim的存在利用订户的订阅唯一地定制ue。这样的订户还可以同时使用多个设备/ue。
在本申请的上下文中，术语“订户”可以指代与服务提供商(例如，运营商)签订服务协定的人。订户还可以是合法实体，例如操作mtc设备池的公司，并且这些设备独立于任何人类订户操作。在这种情况下，mtc设备是服务的直接接收者，而服务订阅与操作mtc设备池的公司(这样的服务的间接接收者)集中在一起。
在本申请的上下文中，术语“通信网络”或简称“网络”可以特别地表示用于运行服务(例如，电话服务或分组传输服务)所需的节点或实体、相关传输链路和相关联的管理的集合。根据服务，可以使用不同的节点类型或实体来实现服务。网络运营商拥有通信网络，并且向其订户提供所实现的服务。通信网络的典型示例是无线电接入网(比如，2g(第二代)、gsm(全球移动通信系统)、3g(第三代)、wcdma(宽带码分多址)、cdma(码分多址)、lte(长期演进)、wlan(无线局域网)、wi-fi(无线保真))、移动回程网络、或核心网(例如，ims(ip多媒体系统)、cs(电路交换)核心、ps(分组交换)核心)和5g。通信网络还可以包括使用其它无线通信协议(例如，蓝牙、zigbee(zigbee2004、2006、pro)、z-wave(z-wave联盟)、wi-fi(ieee802.11)、无线个域网技术(例如，ieee801.15.4)、数字欧洲无绳电信(dect)和wimax)的通信网络、以及使用有线介质(例如，光纤、铜线、或电力线)的通信网络。
在本申请的上下文中，术语“漫游”指代ue在通信网络的覆盖区域内的移动。为了接收服务，ue在负责ue当前所处的地理区域的控制节点中注册，并且经由无线电接口附接到无线电基站。在移动时，ue可以离开由当前无线电基站(所谓的源无线电基站)提供的当前无线电小区的无线电覆盖区域，并且移动到由另一无线电基站(所谓的目标无线电基站)提供的无线电小区中。该漫游可能会或可能不会对ue注册的控制节点产生影响。因此，如果源无线电基站和目标无线电基站都受相同控制节点的控制，则保持控制节点中的注册。如果源无线电基站和目标无线电基站受不同控制节点的控制，则移动注册。对于电路交换服务，控制节点通常是msc(移动服务中心)节点，对于分组交换通信服务，控制节点通常是用于分组递送的mme(移动性管理实体)节点和例如由ip多媒体子系统(ims)提供的应用服务器。
在本申请的上下文中，术语“控制节点”指代通信网络中主要执行用于通信网络的订户的会话或呼叫和服务的控制过程的节点。该术语通常指代通信网络中的执行以下操作的那些实体：处理控制平面、订户数据、服务；或在通信网络中发信号通知与订户业务相关联的业务。在核心网中，控制节点可以是msc、mme(移动性管理实体)、sgsn(服务网关支持节点)、p-cscf(代理呼叫状态控制功能)、s-cscf(服务-cscf)、或tas(电话应用服务器)节点。
在本申请的上下文中，术语“分组控制节点”指代分组核心网的控制节点。分组控制节点的示例是mme或sgsn。
在本申请的上下文中，术语“订户数据库”指代由网络运营商运行的用于存储与由运营商运营的网络的订户相关的信息的数据库。订户数据库可以是例如归属位置寄存器(hlr)、访问位置寄存器(vlr)、归属订户服务器(hss)、或hlr和hss的组合。订户数据库还可以内部结构化为处理与通信网络的其它网络节点进行的信令的前端部分和用于根据数据分层架构原理存储数据的通用数据库。
在本申请的上下文中，术语“无线电基站”指代用作基于陆地的传输链路和基于无线电的传输链路之间的接口的无线电接入网节点，其中基于无线电的传输链路直接与ue接口连接。例如，在gsm/2g接入网中，无线电基站称为bts，在wcdma/3g接入网中，无线电基站称为nodeb，在lte接入网中，无线电基站称为enodeb。在wlan/wi-fi架构中，无线电基站称为接入点(ap)。
在本申请的上下文中，术语“虚拟网络功能(vnf)”可以特别地表示承担处理一个或多个特定网络功能的责任的构思。可以通过在硬件联网基础设施(例如，路由器、交换机、服务器、托管基础设施等)之上的一个或多个虚拟机(vm)上运行该vnf来实现这样的构思。备选地，术语“vnf”还可以代表软件容器构思，其允许在公共托管基础设施上彼此隔离地运行软件处理/功能。与虚拟机不同，容器不需要或不包括单独的操作系统。相反，它依赖于内核的功能，并且使用资源隔离(cpu、存储器、块输入/输出(i/o)、网络等)和单独的命名空间来隔离应用对操作系统的查看(view)。由于容器不包括操作系统，因此容器的大小通常小于整个虚拟机的大小。在这些方面，术语“vnf”也可以代表微服务构思。微服务架构构思是将功能开发为一套较小功能的方法，每个较小功能在其自己的处理中运行并且与轻量级机制(例如，超文本传输协议(http)资源应用编程接口(api))通信。这些功能可由完全自动化的部署机器(例如，本文中称为vnf管理器的管理器)独立部署。
为漫游ue提供服务
可以将各个虚拟网络功能连接，组合或链接在一起作为构建块以提供全面服务。除了使用多个单独的vnf并且将vnf链接在一起以进行全面服务之外，还可以将若干个子功能合并/组合成单个vnf。这样的vnf将包括用于提供服务(或者甚至提供给ue的多个/所有服务)的所有要素和子功能。通常，这样的vnf仍将服务于多个ue和多个订户。
在备选部署中，vnf可以包括用于提供向ue提供的多个/所有服务的所有功能，但是vnf将专用于该单个ue或单个订户。该构思可以更进一步，并且vnf可以专用于单个ue的单个服务。在这种场景下，考虑到向单个ue提供多个服务，在向该ue提供服务时涉及若干个vnf。
对于涉及每个ue若干个vnf的场景，可能有若干种排列：(1)每个ue和服务一个vnf；(2)每个订阅一个vnf，因此一个vnf提供专用服务，另一vnf提供企业服务，此外仍可以是每个服务一个vnf；(3)每种服务类型或基于服务的特定要求(例如，高级服务与尽力而为服务)一个vnf。因此，针对每个ue存在一个或若干个vnf用于向ue提供服务。
在进一步的描述中，术语“源”无线电基站和“目标”无线电基站用于区分无线电基站可以扮演的不同角色。技术人员应该清楚，当ue的漫游移动继续时，“目标”无线电基站可以充当“源”无线电基站。因此，ue也可以恢复其移动方向，由此使得对于该回移而言，先前的“目标”无线电基站成为“源”无线电基站，并且先前的“源”无线电基站变为“目标”无线电基站。
现在参考图2，其示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的网络系统。ue200正在四处漫游，并且从上部位置移动到下部位置。在上部位置中，ue200经由无线电接口连接到源无线电基站210。在该实施例中，服务由托管在源无线电基站210上的vnf-1240和vnf-2245提供，并且经由源无线电基站210的无线电接口向漫游ue递送服务。要注意的是，本文将服务描述为被递送给ue或被提供到ue处，并且服务的递送和提供在本文中可互换使用，并且意味着vnf管理器通过一个或多个vnf使得服务被提供到ue处。
然后，漫游ue从源无线电基站210的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站220的无线电覆盖区域中。在下部位置中，ue200经由无线电接口连接到目标无线电基站220，其中服务由托管在目标无线电基站220上的vnf-1250和vnf-2255提供，并且经由目标无线电基站220的无线电接口向漫游ue递送服务。
该实施例示出了两个vnf240、245(以及在切换之后提供服务的vnf250、255)用于向漫游ue200提供服务的情况。例如，vnf-1240可以提供第一服务集合，并且vnf-2245可以提供第二服务集合。如上所述，针对每个漫游ue可以存在一个或多个vnf。
ue200的移动使得在移动期间的某个时间点处，需要将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换为目标无线电基站220的无线电接口。这是通过确定用于将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换为目标无线电基站220的无线电接口的触发条件来完成的。
如果漫游ue200离开源无线电基站210的无线电覆盖区域，其中源无线电基站210的无线电接口的无线电信号强度正在衰落，并且同时发现目标无线电基站220的无线电接口的信号强度处于可接受水平，则满足切换的触发条件。在这种情况下，该触发条件可以是无线电信号强度阈值，并且如果达到或超过该阈值，则将满足触发条件。
如果满足该触发条件，则使vnf管理器230在目标无线电基站220上部署vnf-1250和vnf-2255。这可以由源无线电基站210通过向vnf管理器230发送适当的信令消息通知对服务的提供进行切换的条件已满足来完成。
作为备选，源无线电基站210和目标无线电基站220可以连续地向vnf管理器230发送无线电信号强度测量，并且vnf管理器230确定何时触发对服务的提供进行切换。vnf管理器230可以将类似的无线电信号强度阈值应用为触发条件。
目标无线电基站220上的vnf-1250和vnf-2255适用于向漫游ue200提供所提供的服务。在目标无线电基站220上部署vnf-1250和vnf-2255之后，继续将服务提供给漫游ue200。这是通过经由目标无线电基站220的无线电接口向漫游ue200递送服务来完成的。
在完成切换之后，使得vnf-1250和vnf-2255部署在目标无线电基站220上，可以在源无线电基站210上删除和/或从源无线电基站210中移除对应的vnf-1240和vnf-2245。这可以在切换完成之后(例如，在从目标无线电基站220接收到确认服务继续被提供给漫游ue200之后)由vnf管理器230发起。作为备选，这可以例如在向vnf管理器230或目的地无线电基站220提供vnf-1240和vnf-2245的克隆副本之后，由源无线电基站210本身触发。
使vnf管理器230在目标无线电基站220上部署vnf-1250和vnf-2255。vnf管理器230可以通过将托管在源无线电基站210上的vnf-1240和vnf-2245的克隆部署到目标无线电基站220来完成此操作。vnf管理器230可以请求源无线电基站210提供vnf-1240和vnf-2245的副本，并且将这些副本转发给目标无线电基站220以部署为vnf-1250和vnf-2255。
备选地，并非从源无线电基站210取得vnf-1240和vnf-2245的副本，vnf管理器230可以基于与所提供的服务有关的构造信息来构建vnf-1250和vnf-2255。可以从数据库260(图5中所示)取得该构造信息，这在下面进一步详细描述。
vnf管理器230可以通过从包括通信网络的功能组件的库270(图5中所述)中取得功能组件来构建vnf-1250和vnf-2255，这在下面进一步详细描述。
ue200可以继续漫游，并且上述方法重复若干次。因此，服务于漫游ue200的vnf随着ue200的漫游移动和无线电覆盖而移动。
应当注意，该实施例示出了两个vnf专用于漫游ue200并且两个vnf都从源无线电基站210切换到目标无线电基站220的场景。在这种情况下，对通过vnf240、245提供服务的分发基于例如提供给漫游ue200的服务。备选地，可以基于使用漫游ue200的订户的订阅简档来分发服务。应注意，在其它实施例中，可以存在多于两个vnf，或甚至仅单个vnf。
ue200可以继续漫游，并且上述方法重复。
现在参考图3，其示出了根据本发明的另一实施例的用于向漫游ue提供服务的网络系统。图3示出了与图2类似的场景。ue200正在四处漫游，并且从上部位置移动到下部位置。在上部位置中，ue200经由无线电接口连接到源无线电基站210。服务由托管在源无线电基站210上的vnf-1240和vnf-2245提供，并且经由源无线电基站210的无线电接口向漫游ue递送服务。
然后，漫游ue从源无线电基站210的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站220的无线电覆盖区域中。在下部位置中，ue200经由无线电接口连接到目标无线电基站220。
然而，在该实施例中，在下部位置中，服务由托管在目标无线电基站220上的vnf-1250提供，除此之外，还由仍位于源无线电基站210上的vnf-2245提供。vnf-2245经由网络接口280连接到目标无线电基站220。然后，经由目标无线电基站220的无线电接口向漫游ue递送服务。网络接口280可以是利用一个或多个网络传输链路(例如，两个无线电基站210和220之间的基于陆地的直接连接或基于微波无线电的传输链路)的信道。无线电基站通常连通到将它们连接到核心网的回程网络。因此，两个无线电基站之间的这种网络接口280也可以通过经由回程网络连接进行路由/交换来实现，或者甚至通过经由核心网节点进行路由/交换来实现。网络接口280可以基于已路由分组连接或基于使用公知的层2或层3隧道机制的预先建立的分组隧道。
在该实施例中，vnf管理器230正在将服务的子集从源无线电基站210切换到目标无线电基站220。剩余的(未切换的)服务继续由源无线电基站210中的vnf-2245提供，并且经由目标无线电基站220的无线电接口递送给漫游ue200。
vnf管理器230基于提供给漫游ue200的服务或基于使用漫游ue200的订户的订阅简档来决定要被切换的服务子集。
在这种场景下，vnf管理器230仅在目标无线电基站220上部署vnf-1250。vnf-1250可以是来自源无线电基站210的vnf-1240的克隆副本，或者可以是如下面图5中所述的由vnf管理器230新构建的。
应当注意，该实施例示出了两个vnf专用于漫游ue200、并且两个vnf中的一个从源无线电基站210切换到目标无线电基站220的场景。在这种情况下，对通过vnf240、245提供服务的分发也可以基于提供给漫游ue200的服务或者基于使用漫游ue200的订户的订阅简档。
在其它实施例中，可以存在多于两个vnf(例如，五个vnf)，并且这些vnf中的两个vnf被切换到目标无线电基站220，而这些vnf中剩余三个vnf在源无线电基站210上。如果确定vnf管理器230提供的服务或订阅简档是有用的，则可以考虑切换vnf和剩余vnf的数量的各种其它组合。
例如，具有非常苛刻的延时要求的服务可切换到目标无线电基站220，而具有不太严格的延时要求的其它服务可留在源无线电基站210处并且经由网络接口280递送。
ue200可以继续漫游，并且上述方法重复。因此，源无线电基站210上剩余的vnf甚至更久地停留在该源无线电基站210上，而切换的vnf再次切换到下一个目标无线电基站220等等。
可选地，在用于切换vnf的每个触发条件下，vnf管理器230可以做出是否切换源无线电基站210中的vnf的另一决定。因此，如果ue已经移动了更长的距离，或者如果经由网络接口280从源无线电基站210向下一个目标无线电基站220进行的服务递送经历增加的延时(例如，如果通过低速连接或延迟密集的微波链路传输的)，则vnf管理器230可以决定将来自源无线电基站210和来自先前的目标无线电基站220的vnf共同切换到新的目标无线电基站220。在这种场景下，向ue200提供服务的所有vnf将聚集在新的目标无线电基站220处，并且系统再次处于如图2和图3所示的起始情况。
现在参考图4，该图示出了根据本发明的一个实施例的用于在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。在该实施例中，更详细地示出了从源无线电基站210到目标无线电基站220的vnf克隆。
克隆可以由vnf管理器230从源无线电基站210接收的指示触发，该指示指示了需要将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换到目标无线电基站220的无线电接口。该触发可以例如基于ue200离开源无线电基站210的无线电覆盖区域。作为备选，该第一步骤也可以由目标无线电基站220触发，例如当ue200进入目标无线电基站220的无线电覆盖区域时。
在确定要切换哪个vnf之后，vnf管理器230可以在第二步骤中向源无线电基站210请求一个或多个所确定的vnf的克隆副本。接收这样的请求的源无线电基站210可以通过获取所请求的运行中的vnf的当前快照以便捕获该vnf的当前动态状态来产生克隆副本。然后，源无线电基站210将该克隆副本返回给vnf管理器230。vnf管理器230可以请求多于一个的克隆副本；在这种情况下，源无线电基站210可以以单个响应或以若干个响应或子响应(分段响应)来提供该多个克隆副本。备选地，vnf管理器230可以一次请求一个vnf，然而，这将延长切换时间。
如上所述，在ue持续漫游和先前部分vnf切换的情况下，vnf管理器230还可以向若干源无线电基站(例如源无线电基站210)请求一个或多个vnf的克隆副本。
在第三步骤中，vnf管理器230在目标无线电基站220上部署一个或多个vnf。目标无线电基站220上的一个或多个vnf适用于至少向漫游ue200提供所提供的服务的子集。
现在参考图5，其示出了根据本发明的另一实施例的用于在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。在该实施例中，更详细地示出了vnf管理器230构建vnf。
在第一步骤中，vnf构建可以由vnf管理器230从源无线电基站210接收的指示触发，该指示指示了需要将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换到目标无线电基站220的无线电接口。该触发可以例如基于ue200离开源无线电基站210的无线电覆盖区域。作为备选，该第一步骤也可以由目标无线电基站220触发，例如当ue200进入目标无线电基站220的无线电覆盖区域时。
在该实施例中，要部署在目标无线电基站220上的vnf不是源无线电基站210中的vnf的克隆副本，而是新构建的vnf。vnf管理器230可以决定使用克隆副本方法或重新构建vnf的方法。vnf管理器230可以使用不同的决策准则，例如提供的服务的数量、提供的服务的复杂性、所得到的vnf的大小等。vnf管理器230还可以检查目标无线电基站220提供的nfvi的能力/类型。因此，由目标无线电基站220提供的nfvi可能需要构建与源无线电基站210上使用的vnf不同的vnf，使得在这样的情况下，源无线电基站210的vnf克隆副本将不会与目标无线电基站220兼容。
在第二步骤中，vnf管理器230必须确定vnf应包括的组件，这些组件是向ue200提供所提供的服务所需的所有组件。为此，vnf管理器230可以查询数据库。该数据库可以是操作支持系统(oss)、业务支持系统(bss)、或网络管理系统(nms)。这样的数据库可以仍然位于通信网络内。
应注意，vnf管理器230必须确定订户已订阅并正在使用的服务。结果，vnf管理器230接收关于如何构建所需的(一个或多个)vnf的构造信息。基于该构造信息，vnf管理器230可以在第三步骤中从包括通信网络组件的库中取得所需的软件组件。例如，vnf构造信息可能要求分组网关(pgw)、移动性管理实体(mme)、策略和计费规则功能(pcrf)、应用-1、应用-2和应用-3将是所需的。然后，vnf管理器230从库取得这些软件组件。
在第四步骤中，vnf管理器230基于构造信息、来自库的软件组件、以及由目标无线电基站220提供的nfvi所需的特定构建方法来构建vnf。然后，在第五步骤中，在目标无线电基站220上部署该轻松构建的vnf。
如果需要部署多于一个的vnf，则可以重复这些步骤，或者可以并行执行这些步骤以构建和部署多个vnf。目标无线电基站220上的一个或多个vnf适用于至少向漫游ue200提供所提供的服务的子集。
vnf管理器管理服务提供的流程图
现在参考图6，其示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器230中用于构建vnf的方法实施例的流程图。该流程图示出了与图5相对应的用于构建一个或多个vnf的步骤的流程图。该流程开始于步骤600，在步骤600中，经由源无线电基站210向漫游ue200提供服务。
在步骤610中，vnf管理器230从源无线电基站210接收用于切换服务的递送的指示。vnf管理器230决定是否从源无线电基站210取得vnf的克隆副本，或者是否构建新的vnf。在该实施例中，vnf管理器230决定构建新的vnf。
在步骤620中，vnf管理器230从数据库中取得vnf构造信息。基于该vnf构造信息，在步骤630中，vnf管理器230从通信网络组件库取得vnf组件。
在步骤640中，vnf管理器230基于构造信息，使用从库取得的组件来构建vnf。vnf管理器230还初始化所构建的vnf。在步骤650中，vnf管理器230在目标无线电基站220上部署所构建的vnf。
如果需要部署多于一个的vnf，则可以重复这些步骤，或者可以并行执行这些步骤以便部署多于一个的vnf。
目标无线电基站220上的一个或多个vnf适用于至少向漫游ue200提供所提供的服务的子集。
现在参考图7，其示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器230中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。该流程与如图3所示的网络场景相对应。
该流程开始于步骤700，在步骤700中经由源无线电基站210向漫游ue200提供服务。
在步骤710中，vnf管理器230从源无线电基站210接收用于切换服务的递送的指示。在该特定实施例中，要将服务的子集将从源无线电基站210切换到目标无线电基站220。剩余的服务继续由源无线电基站210中的vnf提供，并且经由目标无线电基站220的无线电接口递送给漫游ue200。
在步骤720中，vnf管理器230确定需要被切换到目标无线电基站220的vnf。vnf管理器230可以基于vnf向ue200提供的服务来执行该确定。具有非常苛刻的延时要求的服务可切换到目标无线电基站220，而具有不太严格的延时要求的其它服务可留在源无线电基站210处并且经由网络接口280递送。
在决定源无线电基站210中的哪个vnf需要切换到目标无线电基站220之后，在步骤730中，vnf管理器230可以从源无线电基站210取得被确定为要被切换的vnf的克隆副本。替代取得克隆副本，如图5和图6中所描述的，vnf管理器230还可以构建新的vnf。
在步骤740中，vnf管理器230在目标无线电基站220上部署vnf。最后，在步骤750中，vnf管理器230指示源无线电基站210接口连接目标无线电基站220，以便经由到目标无线电基站的网络接口280向ue200递送剩余的服务。
目标无线电基站220上的该一个或多个vnf和源无线电基站210上剩余的一个或多个vnf一起适用于向漫游ue200提供所提供的服务。
现在参考图8，其示出了根据本发明的一个实施例的源无线电基站210中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。
流程开始于当源无线电基站210确定用于将服务的递送切换到目标无线电基站220的触发条件时的步骤800。
在步骤810中，源无线电基站210向vnf管理器230发送指示以发起一个或多个vnf的切换。该实施例假设vnf管理器230构建新vnf的情况。在这种情况下，源无线电基站210将不接收针对提供源无线电基站210上的vnf的克隆副本的任何请求。
在步骤820中，源无线电基站210从vnf管理器230接收用于接口连接目标无线电基站220的指令，以递送仍由源无线电基站210上的vnf提供的剩余服务。该接口可以是接口280。应注意，步骤820是可选的，并且在vnf管理器230确定将vnf的子集从源无线电基站210切换到目标无线电基站220时使用。
现在参考图9，其示出了根据本发明的一个实施例的目标无线电基站220中用于向漫游ue提供服务的方法实施例的流程图。
流程开始于当目标无线电基站220从vnf管理器230接收用于部署在目标无线电基站220上的至少一个vnf时的步骤900。然后，目标无线电基站220部署所接收的vnf，初始化并启动它们。
在步骤910中，所部署的vnf继续提供所提供的服务，并且经由目标无线电基站220的无线电接口向ue200递送服务。此外，在步骤920中，目标基站220可以经由网络接口280接收服务。这些接收的服务由源无线电基站210中的剩余vnf提供，并且经由目标无线电基站220的无线电接口递送给漫游ue200。该最后的步骤是可选的，并且在vnf管理器230确定将vnf的子集从源无线电基站210切换到目标无线电基站220时使用。
装置框图
现在参考图10，其示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的vnf管理器装置实施例的示意性框图。vnf管理器装置可以被实现在电子设备中或者是电子设备本身，并且它可以适用于执行根据本文讨论的框图和流程图中示出的方法的方法步骤。vnf管理器230可以包括多个功能单元，这些功能单元在下面进一步详细描述，并且适用于执行相应的方法步骤。
vnf管理器230的处理单元1000可以适用于执行用于向漫游ue提供服务的步骤。处理单元1000处理从源无线电基站210接收用于将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换到目标无线电基站220的无线电接口的指示。处理单元1000还处理在目标无线电基站220上部署至少一个vnf。
在实际实现中，处理单元1000可以是处理所有上述功能的一个处理器，或者也可以分布在多于一个的处理器上，其中功能分布在可用处理器上。vnf管理器230可以是vnf本身，例如由运行在相同nfvi或另一nfvi上的主vnf管理器实例化。
vnf管理器230还可以包括发送单元1010和接收单元1020，vnf管理器230可以通过发送单元1010和接收单元1020与其它物理实体或外部vnf(例如，源无线电基站210、目标无线电基站220、或部署在它们中的vnf)进行通信。发送单元1010可以发出由处理单元1000产生的信令消息。接收单元1020可以从上面的那些外部实体接收信令消息，并且将所接收的信令消息转发给处理单元1000以进行解码和/或分派。vnf管理器230还可以包括到数据库260的网络接口，用于取得用于构建vnf的构造信息，或者包括到包括通信网络的功能组件的库270，以用于构建vnf。接收单元1020可以从源无线电基站210取得vnf的克隆副本，并且发送单元1010可以向目标无线电基站220发送vnf的克隆副本以进行部署。发送单元1010还可以向目标无线电基站220发送由vnf构建单元1040构建的vnf。
vnf管理器230还可以包括存储单元1030，用于存储与向漫游ue提供服务相关的信息。存储单元1030可以保持频繁使用的vnf的缓存、或vnf骨架/框架，vnf骨架/框架可以通过添加配置或通过适当的初始化来定制到特定任务/服务提供。存储单元1030可以是纯软件功能模块(例如，sql数据库软件模块)。存储单元1030还可以访问和/或使用包括各种类型的存储器的集中存储器(例如，网络附接存储器nas)，各种类型的存储器例如是易失性存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、到数据库或数据中心的网络接口、安全数字卡、或硬件(比如，智能卡、不可逆芯片、安全芯片、安全模块或可信平台模块设备)。处理单元1000可以使用存储单元1030来存储信息(例如，与vnf管理器230任务相关的程序代码或数据)。存储单元1030还可以托管构造信息的数据库260和/或通信网络组件库270。
vnf管理器230还可以包括vnf构建单元1040。该vnf构建单元1040可以取得用于构建vnf的vnf构造信息，取得是内部进行的或者在构造信息由存储单元1030托管的情况下外部进行的。基于该vnf构造信息，vnf构建单元1040可以从包括通信网络的功能组件的库270中取得所需的软件组件以用于构建vnf。该库270也可以由存储单元1030托管。然后，vnf构建单元1040可以构建vnf并初始化该vnf以进行部署。然后经由发送单元1010将vnf部署到目标无线电基站220。
vnf管理器230还可以包括确定单元1050。确定单元1050用于确定用于将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换到目标无线电基站220的无线电接口的触发条件。如果漫游ue200离开源无线电基站210的无线电覆盖区域，由此如果源无线电基站210的无线电接口的无线电信号强度正在衰落，并且同时发现目标无线电基站220的无线电接口的信号强度处于可接受水平，则满足切换的触发条件。
现在参考图11，其示出了根据本发明的一个实施例的用于向漫游ue提供服务的无线电基站装置实施例的示意性框图。无线电基站可以适用于执行根据关于图8或图9讨论的方法的方法步骤。所示出的无线电基站可以适用于充当同时用于不同ue的以及不同时用于相同ue的源无线电基站210和目标无线电基站220。
无线电基站210、220可以包括多个功能单元，这些功能单元在下面进一步详细描述，并且适用于执行相应的方法步骤。
根据本发明的一个实施例，无线电基站210、220的处理单元1100可以适用于执行用于向漫游ue提供服务的步骤。如果满足触发条件，则处理单元1100使vnf管理器230在目标无线电基站220上部署至少一个vnf250、255。处理单元1100还可以在其nfvi1160上部署所接收的vnf。在实际实现中，处理单元1100可以是处理所有上述功能的一个处理器，或者也可以分布在多于一个的处理器上，其中功能分布在可用处理器上。
无线电基站210、220还可以包括发送单元1110和接收单元1120，无线电基站210、220可以经由该发送单元1110和接收单元1120与其它物理实体或外部vnf(比如，vnf管理器230或另外的无线电基站210、220)通信。发送单元1110可以发出由处理单元1100产生的信令消息。接收单元1120可以从上面的那些外部实体接收信令消息，并且将所接收的信令消息转发给处理单元1100以进行解码和/或分派。当作为源无线电基站210工作时，无线电基站还可以包括到目标无线电基站220的网络接口280，用于递送由本地vnf提供的服务，以便经由另外的无线电基站的无线电接口向ue200进行递送。当作为目标无线电基站220工作时，无线电基站可以使用相同的网络接口280来从源无线电基站210接收服务，以经由无线电接口单元1140向ue200进行递送。该网络接口可以是单独的单元或者与该发送单元1110和接收单元1120组合。接收单元1120可以接收用于在nfvi1160上部署的一个或多个vnf。这样的vnf可以是来自源无线电基站210的vnf的克隆副本，或者是由vnf管理器230构建的vnf。
无线电基站210、220还可以包括存储单元1130，用于存储与向漫游ue提供服务相关的信息。存储单元1130可以是纯软件功能模块(例如，sql数据库软件模块)。存储单元1130还可以访问和/或使用包括各种类型的存储器的集中存储器(例如，网络附接存储器nas)，各种类型的存储器例如是易失性存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、到数据库或数据中心的网络接口、安全数字卡、或硬件(比如，智能卡、不可逆芯片、安全芯片、安全模块或可信平台模块设备)。处理单元1100可以使用存储单元1130来存储信息(例如，与无线电基站210、220任务相关的程序代码或数据)。
无线电基站210、220还可以包括无线电接口单元1140，无线电接口单元1140包括发送接收部。无线电接口单元1140用于与ue200进行无线电通信。因此，无线电接口单元1140可以向ue200发送与所提供的服务相关的消息和数据，并且从ue200接收与所提供的服务相关的消息和数据。服务可以由vnf在无线电基站210、220本地提供，或者经由网络接口280从托管未被切换的vnf的另外的无线电基站210、220接收。
无线电基站210、220还可以包括确定单元1150。确定单元1150确定用于将服务的递送从源无线电基站210的无线电接口切换到目标无线电基站220的无线电接口的触发条件。如果漫游ue200离开源无线电基站210的无线电覆盖区域，因此如果ue200的无线电信号强度正在衰落，则可以满足用于切换的触发条件。可以在无线电接口单元1140的帮助下例如通过获取自己的测量来确定无线电信号强度，或者通过从ue200报告的测量来确定无线电信号强度。
无线电基站210、220还可以包括nfvi1160。nfvi1160适用于托管vnf(例如用于向漫游ue200提供服务的vnf)。nfvi1160包括由虚拟化层抽象的硬件资源。从vnf管理器230接收的vnf可以部署在nfvi1160上。
根据另一实施例，提供了一种计算机程序。计算机程序可以分别由上述实体210、220和/或230的处理单元1000和/或1100执行，使得以上参考图6至图9描述的用于向漫游ue提供服务的方法可以执行或被控制。特别地，可以通过执行计算机程序来使得实体210、220和/或230分别根据上述方法进行操作。
计算机程序可以体现为例如计算机程序产品的计算机代码。计算机程序产品可以存储在计算机可读介质上(例如，盘或者分别在实体210、220和/或230中的存储单元1030和/或1130)，或者可以被配置为可下载的信息。
如上所述的一个或多个实施例可以实现以下技术效果中的至少一个：(1)在ue漫游时连续向ue提供服务；(2)由于处理靠近ue位置而减少服务延时和网络传输带宽；(3)选择性地阻止vnf被切换，经由目标基站的无线电接口向ue递送相关服务；(4)vnf分配的灵活性：针对每个订阅、针对每个ue、或针对每个服务；以及(5)提高网络灵活性，从而可以将不太重要的vnf分配给网络中具有空闲资源的主机。
服务切换场景
本文中讨论的服务切换包括连接终止和重新建立，并且有两个基本场景：先合后断和先断后合。
在先合后断场景中，在现有连接被取消之前建立新连接，以便在短时间内现有连接和新连接共存。这允许平滑切换，因为在切换期间存在至少一个连接，因此不存在中断。如果新连接的建立失败，由于现有连接尚未被移除，因此很容易回退到现有连接。然而，在漫游ue情况下，如果切换失败，则在源无线电基站的无线电强度由于ue的移动而衰减的一段时间之后将移除现有连接。由于新连接和现有连接共存，先合后短中的资源使用高于先断后合中的资源使用。
在先断后合场景中，首先断开现有连接，然后建立新连接。这种场景有时被称为硬切换，因为在短时间段内连接断开了。如果新连接的建立失败，则连接立即丢失。先断后合中的资源使用较低，但为了保持中断较小，“合”处理需要很快。在漫游ue的情况下，当在源无线电基站和目标无线电基站处的两个无线电链路同时活跃是不切实际的(因为这需要双收发机，或需要至少在发送和接收时隙以及不同频率或甚至不同的无线电技术之间进行非常快速的重新调谐)时，或者当由于中断而导致的数据丢失可以通过较高的传输层的快速重传或修复机制来补偿时，可应用先断后合场景。
将服务提供从源无线电基站切换到目标无线电基站包括两个方面：1)将ue和源无线电基站之间的无线电连接改变为ue和目标无线电基站之间的无线电连接；以及2)将由vnf提供的一个或多个服务从源无线电基站移动到目标无线电基站。先合后断和先断后合的场景适用于这两个方面，即无线电切换和服务传送都可以使用先合后断或先断后合方法。然而，对于服务提供的切换，为了最小化服务中断时间，四种可能的排列中仅两种是明智的。图12示出了根据本发明实施例的无线电切换和服务传送场景的两种场景。
在第一种情况中，ue与源无线电基站之间的无线电连接保持完整，同时建立ue与目标无线电基站之间的无线电连接。在切换无线电连接之后，然后(例如，通过vnf传送或vnf重新构建)将服务集合的服务提供功能传送到目标无线电基站。在这种场景下，服务提供的中断是最小的，并且源无线电基站上的vnf继续提供服务，其中ue与源无线电基站和目标无线电基站的连接并行存在。
在第二场景中，在建立ue与目的地无线电基站之间的无线电连接之前，首先断开ue与源无线电基站之间的无线电连接。然而，服务集合的服务提供功能已被传送到目标无线电基站。无线电连接的中断可以导致服务提供中断，因此第二种场景适用于某些中断是可接受的服务提供。
在一个实施例中，协调切换的vnf管理器确定应用哪个场景。该确定可以基于各种参数，例如(1)提供给ue的服务：服务提供的中断是否可接受；(2)订户的订阅类型：订户是高级用户、普通用户还是其它权限级别的用户；(3)订户的订阅简档：订户是消费者还是企业；(4)切换所需的一个或多个网络传输链路的可用性；(5)可以在一个或多个网络传输链路上保留的(保证的或尽力而为的)带宽；以及(6)源无线电基站或目标无线电基站上的资源可用性：是否有足够的处理资源、内存、数据库空间来容纳vnf的移动和重新构建。对于向相同ue提供服务的不同vnf，该确定可以是不同的。
使用sdn控制器向漫游ue提供服务
在一个实施例中，源无线电基站和目标无线电基站中的一个或两者被实现为软件定义联网(sdn)系统中的网络设备。结合图18a至图18f描述sdn系统中的网络设备的细节。sdn系统包含一个或多个sdn控制器(也称为网络控制器，并且这两个术语在本文中可互换使用)。sdn控制器管理sdn系统中的网络设备，并且sdn控制器包含sdn系统的拓扑信息，因此sdn控制器可以用于提供与网络传输链路有关的信息，例如网络传输链路上的带宽可用性、以及当源无线电基站或目标无线电基站是sdn系统的网络设备时源无线电基站或目标无线电基站上的资源可用性。
图13示出了根据本发明的一个实施例的用于使用sdn控制器向漫游ue提供服务的网络系统。图13类似于图2，因此仅讨论了两图之间的差异。关于图13，sdn控制器1250与vnf管理器230通信，并且当源无线电基站210和目标无线电基站220中的一个或两个是由sdn控制器1250管理的sdn系统的网络设备时，sdn控制器1250与这两个无线电基站中的该一个或两个通信。
vnf管理器230协调服务从240和245处的vnf-1和vnf-2到250和255处的vnf-1和vnf-2的切换。在切换期间，在一个实施例中，vnf管理器230从sdn控制器1250获得用于切换的信息。例如，sdn控制器1250可以提供关于可用网络传输链路及其可用带宽的信息，并且sdn控制器1250还可以提供在无线电基站被实现为对应的sdn系统的网络设备时的与无线电基站的资源可用性有关的信息。在一个实施例中，ue200也是对应sdn系统的网络设备，并且sdn控制器1250还可以提供与向ue提供的服务、订户的订阅类型和简档有关的信息、以及特定于该ue的其它信息。利用该信息，vnf管理器230可以确定将上面讨论的场景中的哪个场景用于不同的vnf。
在一个实施例中，vnf管理器230和sdn控制器集成在一个电子设备中，该电子设备被示为控制器1255，其中集成了vnf管理器230和sdn控制器1250的功能。尽管集成的电子设备也可以称为vnf管理器或sdn控制器，但是它们的功能包括本文讨论的vnf管理器和sdn控制器的功能。
图14示出了根据本发明的另一实施例的用于使用sdn控制器向漫游ue提供服务的网络系统。图14类似于图3，因此仅讨论了两图之间的差异。关于图14，sdn控制器1250与vnf管理器230通信，并且当源无线电基站210和目标无线电基站220中的一个或两个是由sdn控制器1250管理的sdn系统的网络设备时，sdn控制器1250与这两个无线电基站中的该一个或两个通信。
在图14中，网络接口1480可以是利用一个或多个网络传输链路(例如，两个无线电基站210和220之间的基于陆地的直接连接或基于微波无线电的传输链路)的信道。无线电基站通常连通到将它们连接到核心网的回程网络。因此，两个无线电基站之间的这种网络接口1480也可以通过经由回程网络连接进行路由/交换来实现，或者甚至通过经由核心网节点进行路由/交换来实现。网络接口1480可以基于已路由分组连接或基于使用公知的层2或层3隧道机制的预先建立的分组隧道。这种信道的选择基于从sdn控制器1250接收的拓扑信息。此外，还基于从sdn控制器1250接收的信息来执行通过路由/交换、路由分组连接或预先建立的分组隧道的实现。此外，确定将哪个服务子集切换到目标无线电基站220是基于多种因素，包括服务的延时要求、可用的网络传输链路及其可用带，并且可以从sdn控制器1250取得这些信息。换句话说，vnf管理器230可以依赖于sdn控制器1250来获得关于切换的信息。类似于图13，集成的电子设备被示出为控制器1255。
图15示出了根据本发明的一个实施例的用于使用sdn控制器在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。图15类似于图4，因此仅讨论了两图之间的差异。关于图15，sdn控制器1250与vnf管理器230通信，并且当源无线电基站210和目标无线电基站220中的一个或两个是由sdn控制器1250管理的sdn系统的网络设备时，sdn控制器1250与这两个无线电基站中的该一个或两个通信。vnf管理器230执行vnf的克隆，并且vnf管理器230可以一次请求一个或多个vnf，这取决于从sdn控制器1250获得的可用网络传输链路及其可用带宽。类似于图13，集成的电子设备被示出为控制器1255。
图16示出了根据本发明的另一实施例的用于使用sdn控制器在目标无线电基站上部署vnf的网络系统。图16类似于图5，因此仅讨论了两图之间的差异。关于图16，sdn控制器1250与vnf管理器230通信，并且当源无线电基站210和目标无线电基站220中的一个或两个是由sdn控制器1250管理的sdn系统的网络设备时，sdn控制器1250与这两个无线电基站中的该一个或两个通信。数据库260和通信网络组件库270与图5中的数据库和通信网络组件库相同或相似。然而，在一个实施例中，数据库260和通信网络组件库270中的一个或两者可以在sdn控制器1250中。类似于图13，集成的电子设备被示出为控制器1255。
vnf管理器使用sdn控制器来管理服务递送的流程图
图17是示出了根据本发明的一个实施例的vnf管理器使用sdn控制器来管理服务递送的方法的流程图。vnf管理器可以是上面讨论的vnf管理器230或控制器1255，并且sdn控制器可以是sdn控制器1250或控制器1255。vnf管理器管理向漫游ue(例如ue200)递送服务，漫游ue从源无线电基站的无线电覆盖区域漫游到目标无线电基站的无线电覆盖区域中。sdn控制器管理sdn系统，该sdn系统包括源基站和目标无线电基站中的至少一个来作为sdn系统的网络设备。
在附图标记1702处，vnf管理器(例如vnf管理器230)识别用于将至少服务子集的递送从源无线电基站(例如，源无线电基站210)的无线电接口切换到目标无线电基站(例如，目标无线电基站220)的无线电接口的触发条件。
触发条件可以是从源无线电基站或sdn控制器接收的指示，该指示指示了源无线电基站的无线电接口的无线电信号强度对于ue来说正在衰落。当源无线电基站或ue被实现为对应sdn系统的网络设备时，sdn控制器可以提供这种指示。该指示可以指定要切换的服务的子集。服务子集可以基于如下因素来选择：例如，服务的延时要求(服务对延时越敏感，服务需要被切换的可能性越大)、切换相关联的vnf的带宽要求(所需带宽越多，vnf被切换的可能性越小)、网络传输链路上的可用带宽(可用带宽越多，被切换的vnf/服务越多)。
在附图标记1720处，vnf基于来自sdn控制器的信息通过路由将服务子集传送到目标无线电基站。该信息可以包括sdn系统(包括源无线电基站和目标无线电基站中的至少一个)的拓扑信息，例如可用的网络传输链路及其可用带宽。
服务子集的传送可以通过如以上关于图2、图4、图6、图10、图13和图15讨论的对来自源无线电基站的传送服务子集的vnf进行克隆来完成。vnf的克隆副本可以从源无线电基站发送给vnf管理器，然后从vnf管理器发送给目标无线电基站；以及vnf的克隆副本也可以从源无线电基站直接发送给目标无线电基站。在这两种方法中，路由选择可以相应地不同，并且在一个实施例中，从sdn控制器取得进行路由选择所需的信息。
服务子集的传送也可以通过如以上关于图2、图5、图6、图10和图16讨论的在目标无线电基站处重进构建传送服务子集的vnf来完成。在一个实施例中，基于来自sdn控制器的信息在目标无线电基站处构建vnf，该信息包括数据库260和/或通信网络组件库270中的信息。建立方法方案中的路由选择通常需要与到源无线电基站的连接不同的带宽量，因为不需要从源无线电基站获得克隆副本。另一方面，由于在目标无线电基站处构建vnf是基于vnf管理器和目标无线电基站之间的通信，因此两者之间的带宽要求可能更高。
在一个实施例中，克隆和构建vnf二者中的路由选择基于sdn控制器中的信息。此外，在一个实施例中，vnf管理器使sdn控制器建立用于克隆或构建vnf的路由。在克隆方法中，在一个实施例中，sdn控制器在源无线电基站和目标无线电基站之间建立路由。在重新构建方法中，sdn控制器在vnf管理器和目标无线电基站之间建立路由。建立路由包括sdn控制器使得流表条目安装在网络设备(例如，源无线电基站或目标无线电基站)中，使得分组属于按照sdn控制器的指示路由的业务流(例如，包含vnf的克隆副本或关于重新构建vnf的信息的业务流)。在服务重新构建方案中，vnf使sdn控制器针对目标无线电基站建立路由，以获得关于服务子集的构造信息以在目标无线电基站上部署该至少vnf，并且构造信息是从数据库取得的。
应注意，在步骤1720处，vnf管理器确定将关于图12讨论的哪个场景应用于服务的子集。基于从sdn控制器获得的信息，vnf管理器可以确定所有服务子集利用第一场景或第二场景；备选地，vnf管理器可以基于服务确定对第一场景或第二场景的利用，因为不同的服务具有不同的延时和/或带宽要求。
场景的选择会影响sdn控制器要建立哪种路由。例如，如果要被发送的服务的子集中的一个服务或全部服务采用先断后合方法(第二场景)，则sdn控制器将基于针对该一个服务或针对整个服务子集的可接受中断时间来选择路由。所选择的路由可以包含更多的网络传输链路，和/或所选择的链路可以具有更多可用带宽以(通过克隆或重新构建vnf)容纳服务子集的该一个服务或整个子集，以便针对该一个服务或整个服务子集的中断时间不超过可接受的中断时间。
场景的选择也会影响服务传送中的操作顺序。在一个实施例中，当选择第一场景时，vnf管理器指示目标无线电基站准备目标无线电源。然后，vnf管理器指示源无线电基站通知ue切换到目标无线电基站。之后，vnf管理器指示源无线电基站上的vnf通过以下方式来多播服务递送：(1)通过源无线电基站到ue的无线电连接，以及(2)通过到目标无线电基站的用于服务递送的网络传输链路。因此，在传送步骤1720期间，在源无线电基站和目标无线电基站处复制服务递送，并且在由目标无线电提供服务的子集之前，由源无线电基站连续地提供服务子集。
在一个实施例中，当选择第二场景时，vnf管理器也指示目标无线电基站准备目标无线电源。然后，vnf管理器向目标无线电基站传送服务的子集。此外，vnf管理器指示源无线电基站通知ue切换到目标无线电基站，并且vnf管理器使得移除到ue的源无线电连接。因此，在该实施例中，在传送步骤1720处中断服务递送。
在附图标记1730处，vnf管理器使至少一个vnf部署在目标无线电基站处，并且目标无线电基站上的该至少一个vnf适用于向漫游ue提供服务的子集。如本文所讨论的，可以通过克隆或重新构建来部署至少一个vnf。在目标无线电基站处克隆或重新构建vnf之后，目标无线电基站初始化并启动vnf，以向漫游ue提供服务的子集。
此外，在一个实施例中，在附图标记1740处，vnf管理器确定要将一个或多个附加服务传送给目标无线电基站，并且该确定使得路由被更新。该确定可以基于ue的漫游状态，例如，ue正在进一步移动，并且使得更多服务被传送到目标无线电基站。更新后的路由可以在相同的网络传输链路上，但是利用不同的带宽，以及且更新后的路由可以在不同的网络/传输链路上。
此外，在一个实施例中，在附图标记1750处，vnf管理器基于源无线电基站上的vnf集合内的剩余vnf的数量来更新路由。在附图标记1710处，触发条件可以针对于由源无线电基站上托管的vnf集合提供的服务的子集。因此，在附图标记1720和1730处的操作之后，(由vnf提供的)一些服务可以停留在源无线电基站处。当存在服务并且关联的vnf停留在ue的源无线电基站时，可以针对vnf更新路由以向ue递送服务。原因是在附图标记1720处使用的路由用于传送服务的子集，因此带宽可以不同于(可能高于)如图3和图14中所示的通过源无线电基站和目标无线电基站继续递送服务所需的带宽。关于图7的步骤750更详细地讨论剩余服务的操作。
在一个实施例中，在附图标记1760处，vnf管理器在目标无线电基站上部署了至少一个vnf时在源无线电基站上移除该至少一个vnf。一旦部署了vnf(在目标无线电基站处被克隆或重新构建)，vnf管理器指示源无线电基站删除被移动的vnf。
应注意，尽管图17中按照一个顺序示出附图标记1740至1760。该图示仅是本发明的实施例，并且在另一个实施例中顺序可以不同。例如，在目标无线电基站上部署了vnf之后，可以首先发生移除vnf。之后，基于源无线电基站上的vnf集合内剩余的vnf的数量来更新路由(例如，当源无线电基站上剩余更少的vnf时，减少路由的带宽)；备选地，可以更新路由以将附加服务(从而部署附加的vnf)传送给目标无线电基站(例如，如果附加带宽变得可用，则增加路由的带宽，以减少完成传送的时间)。可以在本文公开的原理内实现其它操作序列。
利用本发明实施例的sdn和nfv环境
本发明的实施例可以用在包含网络设备的sdn和nfv网络。图18a示出了根据本发明的一些实施例的示例性网络内的网络设备(nd)之间的连接性以及nd的三种示例性实现。图18a示出了nd1800a至1800h、以及借助1800a至1800b、1800b至1800c、1800c至1800d、1800d至1800e、1800e至1800f、1800f至1800g和1800a至1800g之间以及1800h与1800a、1800c、1800d和1800g中每一个之间的线示出的这些nd之间的连接性。这些nd是物理设备，且这些nd之间的连接性可以是无线的或有线的(通常被称为链路)。从nd1800a、1800e和1800f延伸的附加线示出了：这些nd充当网络的进入点和离开点(且从而这些nd有时被称为边缘nd；而其它nd可以被称为核心nd)。
图18a中的两个示例性nd实现是：1)专用网络设备1802，其使用定制的专用集成电路(asic)和专有操作系统(os)；以及2)通用网络设备1804，其使用常见的现货供应(cots)处理器和标准os。
专用网络设备1802包括联网硬件1810，联网硬件1810包括计算资源1812(其通常包括一个或多个处理器的集合)、转发资源1814(其通常包括一个或多个asic和/或网络处理器)、以及物理网络接口(ni)1816(有时被称为物理端口)、以及其中存储有联网软件1820(包括无线电基站软件1825)的非暂时性机器可读存储介质1818。无线电基站软件1825包含用于执行上文讨论的源无线电基站或目标无线电基站的操作的软件模块。物理ni是nd中的硬件，通过该硬件进行网络连接(例如，通过无线网络接口控制器(wnic)以无线方式或者通过将电缆插入连接到网络接口控制器(nic)的物理端口)，例如由nd1800a至1800h之间的连接所示出的那些连接。在操作期间，无线电基站软件1825可以由联网硬件1810执行以实例化无线电基站软件实例，无线电基站软件实例执行如上所讨论的源无线电基站或目标无线电基站的操作。无线电基站软件实例以及联网硬件1810中的执行该实例的部分(无论其是专用于该联网软件实例的硬件和/或由该联网软件实例与其它联网软件实例1822暂时共享的硬件的时间片)形成单独的虚拟网元1830a至1830r。虚拟网元(vne)1830a至1830r中的每一个vne包括控制通信和配置模块1832a至1832r(有时被称为本地控制模块或控制通信模块)和转发表1834a至1834r，使得给定的虚拟网元(例如，1830a)包括控制通信和配置模块(例如，1832a)、一个或多个转发表的集合(例如，1834a)、以及联网硬件1810中的执行虚拟网元(例如，1830a)的部分。
专用网络设备1802通常在物理上和/或逻辑上被视为包括：1)nd控制平面1824(有时被称为控制平面)，包括执行控制通信和配置模块1832a至1832r的计算资源1812；以及2)nd转发平面1826(有时被称为转发平面、数据平面、或介质平面)，包括利用转发表1834a至1834r的转发资源1814和物理ni1816。作为nd是路由器(或实现路由功能)的示例，nd控制平面1824(执行控制通信和配置模块1832a至1832r的计算资源1812)通常负责参与控制如何路由(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理ni)数据(例如，分组)并负责在转发表1834a至1834r中存储该路由信息，以及nd转发平面1826负责在物理ni1816上接收该数据并基于转发表1834a至1834r将该数据转发出物理ni1816中的适当的物理ni。
图18b示出了根据本发明的一些实施例的用于实现专用网络设备的示例性方式。图18b示出了包括卡1838(通常是可热插拔的)的专用网络设备。尽管在一些实施例中，卡1838具有两种类型(作为nd转发平面1826来操作的一个或多个(有时被称为线路卡)、以及进行操作以实现nd控制平面1824的一个或多个(有时被称为控制卡))，备选实施例可以将功能结合到单个卡上和/或包括附加卡类型(例如，一种附加类型的卡被称为服务卡、资源卡、或多应用卡)。服务卡可以提供专门的处理(例如，层4到层7服务(例如，防火墙、网际协议安全(ipsec)、安全套接字层(ssl)/传输层安全(tls)、入侵检测系统(ids)、对等(p2p)、ip语音(voip)会话边界控制器、移动无线网关(网关通用分组无线电服务(gprs)支持节点(ggsn)、演进分组核心(epc)网关))。作为示例，服务卡可以用于终止ipsec隧道，并执行伴随的认证和加密算法。这些卡通过示出为背板1836的一个或多个互联机制耦接在一起(例如，第一全网格耦接线路卡，第二全网格耦接所有卡)。
返回图18a，通用网络设备1804包括硬件1840，硬件1840包括一个或多个处理器1842(其经常是cots处理器)的集合和网络接口控制器1844(nic，也被称为网络接口卡)(其包括物理ni1846)、以及其中存储有软件1850(其还可以包含无线电基站软件1825)的非暂时性机器可读存储介质1848。在操作期间，处理器1842执行软件1850以实例化一个或多个应用的一个或多个集合1864a至1864r。尽管一个实施例不实现虚拟化，但是备选实施例可以使用不同形式的虚拟化。例如，在一个这样的备选实施例中，虚拟化层1854表示操作系统的内核(或在基础操作系统上执行的修复程序(shim))，其允许创建多个称为软件容器的实例1862a至1862r，每个容器可以用于执行应用集合1864a至1864r中的一个(或多个)集合。其中，多个软件容器(也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或监控系统(jail))是用户空间(通常是虚拟内存空间)，这些用户空间彼此分离并且与在其中运行操作系统的内核空间分离；以及其中，除非明确允许，否则在给定用户空间中运行的应用集合不能接入其它进程的内存。在另一这样的备选实施例中，虚拟化层1854表示在主机操作系统之上执行的管理程序(有时称为虚拟机监控器(vmm))，并且应用集合1864a至1864r中的每一个集合在称为虚拟机(在一些情况下，其可以被视为一种紧密隔离形式的软件容器)的实例1862a至1862r中的客户操作系统之上运行，而虚拟机是在管理程序之上运行的-客户操作系统和应用可能不知道它们正在虚拟机上运行，而是相反地在“裸机”主机电子设备上运行，或者通过准虚拟化，操作系统和/或应用可以知道虚拟化的存在以用于优化目的。在其它备选实施例中，应用中的一个、一些或全部被实现为单核，其可以通过直接利用应用来仅编译提供应用所需的特定os服务的有限的库集合(例如，来自包括os服务器的驱动器/库的库操作系统(libos))来产生。由于单核可以被实现为直接在硬件1840上运行、直接在管理程序上运行(在这种情况下，单核有时被描述为在libos虚拟机内运行)、或者在软件容器中运行，实施例可以通过单核直接在由虚拟化层1854表示的管理程序上运行、单核在由实例1862a至1862r表示的软件容器内运行来完全实施，或者被实现为单核和上述技术的组合(例如，单核和虚拟机都直接在管理程序上运行、单核和应用集合在不同软件容器中运行)。
一个或多个应用的一个或多个集合1864a至1864r的实例化以及虚拟化(如果实现的话)统称为软件实例1852。每个应用集合1864a至1864r、对应的虚拟化构造(例如，实例1862a至1862r)(如果实现的话)、以及硬件1840中的执行应用集合和虚拟化构造的部分(可以是专用于该执行的硬件和/或硬件临时共享的时间片)形成分离的虚拟网元1860a至1860r。
虚拟网元1860a至1860r执行与虚拟网元1830a至1830r类似的功能，例如，类似于控制通信和配置模块1832a和转发表1834a(硬件1840的这种虚拟化有时被称为网络功能虚拟化(nfv))。因此，nfv可以用于将很多网络设备类型统一到工业标准高容量服务器硬件、物理交换机、和物理储存设备，它们可以位于数据中心、nd、和客户住宅设备(cpe)中。例如，尽管将本发明的实施例示出为实例1862a至1862r中的每个实例对应于vne1860a至1860r中的一个vne，备选实施例可以在更精细级别粒度上实现该对应关系(例如，线路卡虚拟机虚拟化线路卡，控制卡虚拟机虚拟化控制卡等等)；应当理解，本文中参考实例1862a至1862r与vne的对应关系描述的技术也适用于使用这种更精细级别的粒度和/或单核的实施例。
在某些实施例中，虚拟化层1854包括提供与物理以太网交换机类似的转发服务的虚拟交换机。具体地，该虚拟交换机在软件容器1862a至1862r和nic1844之间转发业务，以及可选地在软件容器1862a至1862r之间转发业务；此外，该虚拟交换机可以强制vne1860a至1860r之间网络隔离，从而使得(例如，通过执行虚拟局域网(vlan))在策略上不允许vne1860a至1860r之间彼此通信。
图18a中的第三示例性nd实现是混合网络设备1806，其在单个nd或nd内的单个卡中包括定制asic/专有os和cots处理器/标准os两者。在这种混合网络设备的某些实施例中，平台vm(即，实现专用网络设备1802的功能的vm)可以向混合网络设备1806中存在的联网硬件提供准虚拟化。
不管nd的上述示例性实现如何，当考虑由nd实现的多个vne中的单一一个vne时(例如，仅一个vne是给定虚拟网络中的一部分)，或者在nd当前仅实现单一vne的情况下，缩写的术语网元(ne)有时被用于指代该vne。此外，在所有上述示例性实现中，vne(例如，vne1830a至1830r、vne1860a至1860r、以及混合网络设备1806中的那些vne)中的每一个vne在物理ni(例如，1816、1846)上接收数据，并且将该数据转发出物理ni(例如，1816、1846)中的适当的物理ni。例如，实现ip路由器功能的vne基于ip分组中的一些ip头部信息来转发ip分组；其中，ip头部信息包括源ip地址、目的地ip地址、源端口、目的地端口(其中，在本文中“源端口”和“目的地端口”指代协议端口，与nd的物理端口相对)、传输协议(例如，用户数据报协议(udp)、传输控制协议(tcp)和差异化代码点(dscp)值。
图18c示出了根据本发明的一些实施例的可以耦接vne的各种示例性方式。图18c示出了在nd1800a中实现的vne1870a.1至1870a.p(以及可选的vne1870a.q至1870a.r)以及nd1800h中的vne1870h.1。在图18c中，vne1870a.1至1870a.p在以下意义上是彼此分离的：它们可以从nd1800a外部接收分组并向nd1800a外部转发分组。vne1870a.1与vne1870h.1耦接，从而它们在其各自nd之间传送分组；vne1870a.2至1870a.3可以可选地在它们之间转发分组，而不向nd1800a外部转发分组；以及vne1870a.p可以可选地是vne链中的第一个，该vne链包括vne1870a.q、以及在vne1870a.q之后的vne1870a.r(有时这被称为动态服务链接，其中，一系列vne中的每个vne提供不同服务-例如，一个或多个层4至7网络服务)。尽管图18c示出了vne之间的各种示例性关系，但是备选实施例可以支持其它关系(例如，更多/更少的vne、更多/更少的动态服务链、具有公共vne和一些不同vne的多个不同动态服务链)。
图18a的nd例如可以形成互联网或专用网络的一部分；以及其它电子设备(未示出，例如端用户设备，包括工作站、膝上型电脑、上网本、平板电脑、掌上型电脑、移动电话、智能电话、多媒体电话、网际协议语音(voip)电话、终端、便携式媒体播放器、gps单元、可穿戴设备、游戏系统、机顶盒、支持互联网的家用电器)可以(直接或通过诸如接入网的其它网络)耦接到网络，以通过网络(例如，互联网或覆盖(例如，通过隧道传输)在互联网上的虚拟专用网络(vpn))彼此通信(直接或通过服务器)和/或访问内容和/或服务。这种内容和/或服务通常由属于服务/内容提供商的一个或多个服务器(未示出)或参与对等(p2p)服务的一个或多个端用户设备(未示出)来提供，且可以包括例如公共网页(例如，自由内容、商店前端页面、搜索服务)、专用网页(例如，提供电子邮件服务的用户名/密码访问网页)、和/或基于vpn的公司网络。例如，端用户设备可以(例如，通过(无线或有线)耦接到接入网的客户住宅设备)耦接到边缘nd，边缘nd(例如，通过一个或多个核心nd)耦接到其它边缘nd，该其它边缘nd耦接到充当服务器的电子设备。然而，通过计算和存储虚拟化，作为图18a中nd来操作的一个或多个电子设备还可以托管一个或多个这种服务器(例如，在通用网络设备1804的情况下，虚拟机1862a至1862r中的一个或多个虚拟机可以作为服务器操作；这对于混合网络设备1806来说也将是正确的；在专用网络设备1802的情况下，一个或多个这种服务器还可以运行在由计算资源1812执行的管理程序上)；在该情况下，服务器被称为是与该nd的vne同处一地。
虚拟网络是提供网络服务(例如，l2和/或l3服务)的物理网络(例如，图18a中的那个物理网络)的逻辑抽象。虚拟网络可以被实现为在底层网络(例如，l3网络，如使用隧道(例如，通用路由封装(gre)、层2隧道传输协议(l2tp)、ipsec)来创建覆盖网络的网际协议(ip)网络)上提供网络服务(例如，层2(l2，数据链路层)和/或层3(l3，网络层)服务)的覆盖网络(有时被称为网络虚拟化覆盖)。
网络虚拟化边缘(nve)位于底层网络的边缘处，并参与实现网络虚拟化；nve的面向网络侧使用底层网络向其它nve隧道传输帧以及隧道传输来自其它nve的帧；nve的面向外部侧向网络外部的系统发送数据和从网络外部的系统接收数据。虚拟网络实例(vni)是nve上虚拟网络的特定实例(例如，nd上的ne/vne、nd上ne/vne的一部分，在nd中通过仿真将该ne/vne划分为多个vne)；可以在nve上实例化一个或多个vni(例如，作为nd上的不同vne)。虚拟接入点(vap)是nve上用于将外部系统连接到虚拟网络的逻辑连接点；vap可以是通过逻辑接口标识符(例如，vlanid)来标识的物理或虚拟端口。
网络服务的示例包括：1)以太网lan仿真服务(类似于互联网工程任务组(ietf)多协议标签交换(mpls)的基于以太网的多点服务或以太网vpn(evpn)服务)，其中，外部系统通过基于底层网络的lan环境跨网络互连(例如，nve针对不同的这种虚拟网络提供分离的l2vni(虚拟交换实例)，以及提供跨底层网络的l3(例如，ip/mpls)隧道传输封装)；以及2)虚拟化ip转发服务(从服务定义角度来说，类似于ietfipvpn(例如，边界网关协议(bgp)/mplsipvpn))，其中，外部系统通过基于底层网络的l3环境跨网络互连(例如，nve针对不同的这种虚拟网络提供分离的l3vni(转发和路由实例)，以及提供跨底层网络的l3(例如，ip/mpls)隧道传输封装)。网络服务还可以包括服务质量能力(例如，业务分类标记、业务调节(conditioning)和调度)、安全能力(例如，用于保护客户终端免受源自网络的攻击的过滤器，以避免有缺陷的路由公告)、以及管理能力(例如，完全检测和处理)。
图18d示出了在图18a的每个nd上具有单个网元的网络。具体地，图18d示出了根据本发明的一些实施例的具有与图18a的nd1800a至1800h相同的连接性的网元(ne)1870a至1870h，其具有用于维持可达性和转发信息的集中式方法(也称为网络控制)。
图18d示出了集中式方法1874(也被称为软件定义联网(sdn))，其将做出与从底层系统(该底层系统向所选目的地转发业务)发送业务的位置有关的决定的系统加以解耦接。所示出的集中式方案1874具有用于在集中式控制平面1876(有时被称为sdn控制模块、控制器、网络控制器、开放流控制器、sdn控制器、控制平面节点、网络虚拟化机构、或管理控制实体)中生成可达性和转发信息的责任，并从而使得邻居发现和拓扑发现的过程集中式。集中式控制平面1876具有针对数据平面1880(有时被称为基础设施层、网络转发平面、或转发平面(其不应当与nd转发平面相混淆))的南向接口(southboundinterface)1882，该数据平面1880包括ne1870a至1870h(有时被称为交换机、转发要素、数据平面要素、或节点)。集中式控制平面1876包括网络控制器1878，网络控制器1878包括确定网络内的可达性并通过南向接口1882(其可以使用开放流协议)向数据平面1880的ne1870a至1870h分发转发信息的集中式可达性和转发信息模块1879。集中式可达性和转发信息模块1879包含vnf管理器1875。网络控制器1878内的vnf管理器1875是以上结合图13至图16讨论的集成控制器1255的一个实施例。
在通常与nd分离的电子设备上执行的集中式控制平面1876中将网络情报(networkintelligence)集中化。例如，在数据平面1880中使用专用网络设备1802的情况下，nd控制平面1824的控制通信和配置模块1832a至1832r中的每一个通常包括提供南向接口1882的vne侧的控制代理。在该情况下，nd控制平面1824(执行控制通信和配置模块1832a至1832r的计算资源1812)通过与集中式控制平面1876通信的控制代理来执行其参与控制如何路由(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理ni)数据(例如，分组)的责任，以从集中式可达性和转发信息模块1879接收转发信息(以及在一些情况下的可达性信息)(应当理解：在本发明的一些实施例中，除了与集中式控制平面1876通信之外，控制通信和配置模块1832a至1832r还可以在确定可达性和计算转发信息时扮演某个角色-尽管不像分布式方案情况下那么多；这种实施例一般被视为落入集中式方法1874中，但也可以被视为是混合方法)。
尽管上述示例使用了专用网络设备1802，可以使用通用网络设备1804和混合网络设备1806来实现同样的集中式方法1874(例如，vne1860a至1860r中的每一个通过与集中式控制平面1876通信来执行其控制如何路由(例如，该数据的下一跳和该数据的输出物理ni)数据(例如，分组)的责任，以从集中式可达性和转发信息模块1879接收转发信息(以及在一些情况下，可达性信息)；应当理解：在本发明的一些实施例中，除了与集中式控制平面1876通信之外，vne1860a至1860r还可以在确定可达性和/或计算转发信息时扮演某个角色-尽管不像分布式方法情况下那么多)。事实上，对sdn技术的使用可以增强通常在通用网络设备1804或混合网络设备1806实现中使用的nfv技术，因为nfv能够通过提供其上可以运行sdn软件的基础架构来支持sdn，且因为nfv和sdn都打算利用商品服务器硬件和物理交换机。
图18d还示出了集中式控制平面1876具有针对应用层1886的北向接口1884，在应用层1886中驻留有应用1888。集中式控制平面1876具有针对应用1888来形成虚拟网络1892(有时被称为逻辑转发平面、网络服务、或覆盖网络(且数据平面1880的ne1870a至1870h是底层网络))的能力。从而，集中式控制平面1876维持所有nd和所配置的ne/vne的全局视图，且其将虚拟网络高效地映射到底层nd(包括当物理网络通过硬件(nd、链路、或nd组件)故障、添加、或移除来改变时维持这些映射)
尽管图18d示出了nd1800a至1800h中的每一个实现ne1870a至1870h中的单个ne的简单情况，应当理解：参考图18d描述的网络控制方法同样适用于nd1800a至1800h中的一个或多个nd实现多个vne(例如，vne1830a至1830r、vne1860a至1860r、在混合网络设备1806中的那些vne)的网络。备选地或附加地，网络控制器1878还可以对在单一nd中实现多个vne加以仿真。具体地，替代(或除了)在单一nd中实现多个vne(之外)，网络控制器1878可以将单一nd中的vne/ne的实现呈现为虚拟网络1892中的多个vne(全部都在同一个虚拟网络1892中、每一个vne在不同虚拟网络1892中、或某种组合)。例如，网络控制器1878可以使得nd在底层网络中实现单一vne(ne)，然后对集中式控制平面1876内的该ne的资源进行逻辑划分，以在虚拟网络1892中呈现不同的vne(其中，底层网络中的这些不同vne共享底层网络中nd上的单一vne/ne实现的资源)。
另一方面，图18e和图18f分别示出了ne和vne的示例性抽象，网络控制器1878可以将ne和vne呈现为不同的虚拟网络1892的一部分。图18e示出了根据本发明的一些实施例的以下简单情况：nd1800a至1800h中的每一个nd实现ne1870a至1870h中的单个ne(参见图18d)，而集中式控制平面1876将不同nd中的多个ne(ne1870a至1870c和1870g至1870h)抽象为(以表示)图18d的虚拟网络1892之一中的单一ne1870i。图18e示出了：在该虚拟网络中，ne1870i耦接到ne1870d和1870f，ne1870d和1870f都依然耦接到ne1870e。
图18f示出了根据本发明的一些实施例的以下情况：在不同nd(nd1800a和nd1800h)上实现多个vne(vne1870a.1和vne1870h.1)并且多个vne彼此耦接，以及集中式控制平面1876将这些多个vne加以抽象，使得它们表现为图18d的虚拟网络1892之一中的单一vne1870t。从而，ne或vne的抽象可以跨多个nd。
尽管本发明的一些实施例将集中式控制平面1876实现为单一实体(例如，单一电子设备上运行的软件的单一实例)，备选实施例可以出于冗余和/或可扩缩性的目的将功能分散在多个实体上(例如，在不同电子设备上运行的软件的多个实例)。
类似于网络设备实现，可以用各种方式(例如，专用设备、通用(例如，cots)设备、或混合设备)来实现集中式控制平面1876上运行的电子设备，且从而实现包括集中式可达性和转发信息模块1879的网络控制器1878。这些电子设备将类似地包括计算资源、一个或多个物理nic的集合、以及其上存储有集中式控制平面软件的非暂时性机器可读存储介质。例如，图19示出了包括硬件1940的通用控制平面设备1904，硬件1940包括一个或多个处理器1942(其经常是cots处理器)的集合和网络接口控制器1944(nic；也被称为网络接口卡)(其包括物理ni1946)、以及其中存储有集中式控制平面(ccp)软件1950的非暂时性机器可读存储介质1948。ccp软件1950包括上面讨论的vnf管理器1875。
在使用计算虚拟化的实施例中，处理器1942通常执行软件以实例化虚拟化层1954和软件容器1962a至1962r(例如，利用操作系统级虚拟化，虚拟化层1954表示操作系统的内核(或在基础操作系统上执行的修复程序)，其允许创建多个软件容器1962a至1962r(表示分离的用户空间实例，也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或监控系统(jail))，每个软件容器可以用于执行一个或多个应用集合；在完全虚拟化的情况下，虚拟化层1954表示管理程序(有时称为虚拟机监控器(vmm))或在主机操作系统之上执行的管理程序，并且软件容器1962a至1962r分别表示紧密隔离形式的、被称为虚拟机的软件容器，虚拟机由管理程序运行且可以包括客户操作系统；在准虚拟化的情况下，与虚拟机一起运行的操作系统或应用可能知道存在虚拟化以用于优化目的)。同样，在使用计算虚拟化的实施例中，在操作期间，ccp软件1950的实例(示为ccp实例1976a)在虚拟化层1954之上的软件容器1962a内执行。在不使用计算虚拟化的实施例中，在主机操作系统之上的ccp实例1976a在“纯金属”通用控制平面设备1904上执行。ccp实例1976a以及虚拟化层1154和软件容器1962a至1962r(如果实现的话)的实例化统称为软件实例1952。
在一些实施例中，ccp实例1976a包括网络控制器实例1978。网络控制器实例1978包括：集中式可达性和转发信息模块实例1979(其是向操作系统提供网络控制器1878的上下文并与各种ne通信的中间件层)、以及中间件层上的ccp应用层1980(有时被称为应用层)(提供各种网络操作所要求的情报，例如协议、网络情景察觉、以及用户接口)。在一个实施例中，vnf管理器实例1975包括在ccp应用层1980中。在更为抽象的级别上，集中式控制平面1876中的该ccp应用层1980使用虚拟网络视图(网络的逻辑视图)来工作，且中间件层提供从虚拟网络到物理视图的转换。
集中式控制平面1876基于针对每个流的ccp应用层1980计算和中间件层映射向数据平面1880发送相关消息。流可以被定义为具有匹配给定比特模式的头部的分组集合；在该意义下，传统ip转发也是基于流的转发，其中，通过例如目的地ip地址来定义流；然而，在其它实现中，用于流定义的给定比特模式可以在分组头部中包括更多的字段(例如，10个或更多个)。数据平面1880的不同nd/ne/vne可以接收不同消息，且从而接收不同的转发信息。数据平面1880处理这些消息，并将适当的流信息和对应动作编程到适当ne/vne的转发表(有时被称为流表)中，然后ne/vne将进入的分组映射到转发表中表示的流，并基于转发表中的匹配来转发分组。
诸如开放流之类的标准定义了用于消息的协议以及用于处理分组的模型。用于处理分组的模型包括：头部解析、分组分类、以及做出转发决定。头部解析描述了如何基于已知的协议集合来解释分组。一些协议字段用于构建匹配结构(或键)，该匹配结构(或键)将在分组分类中使用(例如，第一键字段可以是源媒体访问控制(mac)地址，以及第二键字段可以是目的地mac地址)。
分组分类涉及在存储器中执行查找，以通过基于转发表条目的匹配结构、或键来确定转发表中的哪个条目(也被称为转发表条目或流条目)最佳匹配分组对分组进行分类。转发表条目中表示的很多流可以对应于/匹配分组是可能的；在该情况下，系统通常被配置为根据定义方案从很多转发表条目中确定一个转发表条目(例如，选择匹配的第一个转发表条目)。转发表条目包括匹配准则的特定集合(值集合或通配符、或者对分组的什么部分应当与特定值/多个特定值/通配符进行比较的指示、如匹配能力所定义的-针对分组头部中的特定字段或者对于某个其它分组内容)以及在接收到匹配分组时针对数据平面要采取的一个或多个动作的集合。例如，动作可以是：针对使用特定端口的分组，将头部推压到分组上，对分组进行泛洪(flood)，或简单地丢弃该分组。从而，具有特定传输控制协议(tcp)目的地端口的ipv4/ipv6分组的转发表条目可以包含指定这些分组应当被丢弃的动作。
基于在分组分类期间标识的转发表条目，做出转发决定并执行动作通过针对分组来执行在匹配的转发表条目中标识的动作集合来发生。
然而，当未知分组(例如，如开放流用语中使用的“错失分组”或“匹配错失”)到达数据平面1880处时，通常向集中式控制平面1876转发该分组(或分组头部和内容的子集)。然后集中式控制平面1876将转发表条目编程到数据平面1880中，以容纳属于该未知分组的流的分组。一旦集中式控制平面1876将特定转发表条目编程到数据平面1880中，则具有匹配凭证的下一个分组将匹配该转发表条目并采取与所匹配条目相关联的动作集合。
网络接口(ni)可以是物理或虚拟的；以及在ip的上下文中，接口地址是向ni指派的ip地址，不论是物理ni还是虚拟ni。虚拟ni可以与物理ni相关联、与另一虚拟接口相关联、或者是独立的(例如，环回接口、点对点协议接口)。ni(物理或虚拟)可以是有编号的(具有ip地址的ni)或无编号的(不具有ip地址的ni)。环回接口(及其环回地址)是经常用于管理用途的ne/vne(物理或虚拟)的特定类型的虚拟ni(和ip地址)；其中，这种ip地址被称为节点环回地址。向nd的ni指派的ip地址被称为该nd的ip地址；在更多粒度级别上，向nd上实现的ne/vne指派的ni指派的ip地址可被称为该ne/vne的ip地址。
每个vne(例如，虚拟路由器、虚拟桥接器(其可以充当虚拟专用lan服务(vpls)中的虚拟交换机实例)通常是可独立管理的。例如，在多个虚拟路由器的情况下，每个虚拟路由器可以共享系统资源，但是与其管理域aaa(认证、授权和计费)名称空间、ip地址和路由数据库有关的其它虚拟路由器是分离的。可以在边缘nd中采用多个vne，以便针对服务的订户和/或内容提供商提供直接网络接入和/或不同类别的服务。
在某些nd内，独立于物理ni的“接口”可以被配置为vne的一部分，以提供更高层协议和服务信息(例如，层3寻址)。除了其它订户配置要求之外，aaa服务器中的订户记录还标识对应订户应该在nd内绑定到哪个上下文(例如，哪个vne/ne)。如本文所使用的，绑定形成物理实体(例如，物理ni、信道)或逻辑实体(例如，如订户电路或逻辑电路(一个或多个订户电路的集合)的电路)和上下文的接口之间的关联，通过该上下文的接口网络协议(例如，路由协议、桥接协议)被配置用于该上下文。当某个较高层协议接口被配置、并与该物理实体相关联时，订户数据在物理实体上流动。
一些nd包括用于认证、授权和计费(aaa)协议的功能(例如，radius(远程认证拨入用户服务)、diameter和/或tacacs+(终端访问控制器访问控制系统+)。aaa可以通过客户端/服务器模型提供，其中aaa客户端在nd上实现，aaa服务器可以在nd上本地实现、或者在与nd耦接的远程电子设备上实现。认证是识别和验证订户的处理。例如，可以通过用户名和密码的组合或通过唯一密钥来识别订户。授权确定订户在被认证之后可以做什么，例如(例如，通过使用访问控制策略)获得对某些电子设备信息资源访问的权限。计费记录用户活动。作为概述示例，端用户设备可以通过耦接到核心nd的边缘nd(支持aaa处理)(例如，通过接入网)耦接，核心nd耦接到实现服务/内容提供商的服务器的电子设备。执行aaa处理以为订户识别存储在针对该订户的aaa服务器中的该订户的订户记录。订户记录包括在处理该订户的业务期间使用的属性集合(例如，订户姓名、密码、认证信息、访问控制信息、速率限制信息、管制信息)。
已经参考图10至图11、图18a至图18f和图9的示例性实施例描述了图6至图9和图17的流程图的操作。然而，应当理解：流程图的操作可以由本发明中的与参考图10至图11、图18a至图18f和图19描述的示例性实施例讨论的那些实施例不同的实施例执行，并且图10至图11、图18a至图18f和图19可以执行与参考图6至图9和图17的流程图讨论的那些操作不同的操作。
尽管以上附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但是应当理解，这种顺序是示例性的(例如，备选实施例可以以不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等)。
本发明的不同实施例可以使用软件、固件、和/或硬件的不同组合来实现。因此，可以使用在一个或多个电子设备(例如，端系统、网络设备)上存储和执行的代码和数据来实现图中所示的技术。这种电子设备使用机器可读介质来(内部和/或通过网络使用其它电子设备)存储和传送代码和数据，机器可读介质是例如非暂时性机器可读介质(比如磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器(rom)、闪存设备、相变存储器)和暂时性机器可读传输介质(例如，电、光、声或其它形式的传播信号-例如载波、红外信号、数字信号)。此外，这种电子设备通常包括耦接到一个或多个其它组件的一个或多个处理器的集合，所述一个或多个其它组件例如是一个或多个存储设备(非暂时性机器可读存储介质)、用户输入/输出设备(例如，键盘、触摸屏和/或显示器)和网络连接。该处理器集合和其它组件的耦接通常通过一个或多个总线和桥接器(也称为总线控制器)来实现。因此，给定电子设备的存储设备通常存储用于在该电子设备的一个或多个处理器的集合上执行的代码和/或数据。
尽管根据若干实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会认识到：本发明不限于所描述的实施例，而是可利用在所附权利要求的精神和范围内的修改和改变来实践。本描述因此被视为是说明性的，而非限制性的。