无线电信网络中的网络切片选择的制作方法

相关申请的交叉引用和优先权要求

本专利申请要求于2017年3月7日递交的序列no.15/451,493的相同名称的美国实用专利申请以及于2017年2月9日递交的序列no.62/456,943的相同名称的美国临时专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中，就好像全部在下面阐述一样。

背景技术：

由于网络用户数量的快速增加以及移动和其他无线应用的广泛使用，无线通信网络面临许多挑战。

网络切片是一种已被提出用于增强无线通信网络的灵活性的技术。网络切片允许多个逻辑网络使用公共底层基础设施进行操作。网络切片可以降低部署成本，提高物理基础设施的效率，并对可能提供给不同用户的服务类型提供灵活性。

基于切片的通信网络可以具有多个软件定义的核心网络(称为切片)，每个核心网络可以针对不同类型的服务进行优化。例如，可以为4g(第4代)lte服务提供lte(长期演进)核心网络，并且可以为多媒体消息传递提供ims(ip多媒体子系统)核心网络。通常，可以为许多不同目的提供网络切片，例如因特网浏览、语音通信、工业控制、家庭自动化、iot(物联网)等。此外，可以配置不同的切片，以提供不同的服务质量(qos)。例如，一个核心网络可以设计用于低延迟，而另一个核心网络可以设计为提供快速流式传输。

附图的简要说明

参考附图阐述详细描述，其中附图标记的最左边的数字标识首次出现该附图标记的附图。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目或特征。

图1是实现用于从多个可用网络切片中进行选择的技术的无线电信系统的框图。

图2是说明将网络附着请求引导到个体网络切片的示例性方法的流程图。

图3是说明选择多个个体网络切片中的一个的示例性方法的流程图。

图4是示出用于将初始附着请求路由到所选择的网络切片的示例性通信序列的通信序列图。

图5是可以被配置为实现无线电信系统的各种功能的示例性计算设备的框图。

具体实施方式

这里描述的是可以在无线电信网络内使用以实现和增强虚拟网络切片的使用的系统、配置、接口和技术。

当连接到无线通信网络时，无线通信设备(被称为ue(用户装备))通过ran(无线电接入网络)与移动性管理组件通信。在非切片网络中，在从ue接收到初始附着请求时，移动性管理组件选择网络的适当移动性控制器，例如lte(长期演进)网络的sgw(服务网关)。在传统4g系统中，主要基于地理考虑来选择移动性控制器，以便选择附近的移动控制器来为特定ue提供服务。然而，在基于切片的系统中，附着请求需要被发送到多个可用网络切片中的适当的一个网络切片并由该适当的一个网络切片处理，每个网络切片可以实现用于不同类型服务的核心网络。

在下面描述的某些实施例中，附着请求从移动性管理组件发送到网络切片选择器。网络切片选择器接着查询切片选择策略功能，该切片选择策略功能向网络切片选择器提供关于应当选择多个可用网络切片中的哪一个来处理特定初始附着请求的信息。然后，网络切片选择器将初始附着请求重定向到所选择的网络切片。

图1示出了实现网络切片的示例性无线电信网络或系统100。注意，图1仅示出了与当前讨论最相关的系统100的那些组件。特别地，图1示出了处理来自无线通信设备102的初始附着请求所涉及的顶级组件，无线通信设备102在本文中也被称为ue(用户设备)102。实际上，除了所示出的那些，系统100可以具有许多其他组件和功能元件。

系统100具有多个网络切片104，为了说明的目的，其中三个网络切片在图1中示出，但是系统100可以具有任何数量的网络切片104。在某些实施例中，每个网络切片104可以对应于或包括专用核心网络。可以针对不同类型的服务、针对不同类型的客户、针对不同类型的流量提供不同的核心网络，以提供不同级别的qos(服务质量)等。

在某些实施例中，网络切片104可以包括软件定义的网络，并且有时可以被称为“虚拟”网络切片。在某些情况下，响应于对服务的需求的增加和减少，可以动态地创建和销毁网络切片。还可以为某些客户和某些类型的客户动态创建专用网络切片。

ue102可以包括无线通信设备(诸如智能手机)，或者可以包括具有蜂窝或其他无线通信能力的任何其他设备，诸如平板计算机、可穿戴设备、控制器、娱乐设备、电子书阅读器、自动化装备、汽车装备、监控装备、安全装备、媒体设备等。

ue102通过ran(无线电接入网络)106向移动性管理组件108发送初始附着请求。在4g(第4代)lte(长期演进)网络中，移动性管理组件108包括被称为mme(移动性管理实体)的设备。在下一代5g(第五代)系统中，移动性管理组件108可以更通常被称为控制平面功能。

移动性管理组件108被配置为通过向网络切片选择器110发送创建会话请求来响应初始附着请求，网络切片选择器110在此也称为切片选择器和/或网络选择器。在lte网络中，创建会话请求通过被称为s11接口的逻辑通信接口发送。s11接口通常用于lte网络的mme和sgw(服务网关)之间的消息传递。在5g网络中，创建会话请求可以通过称为ng4接口的逻辑通信接口发送。ng4接口通常用于控制平面功能和5g网络的用户平面转发功能之间的消息传递。

响应于接收到创建会话请求，网络切片选择器110确定应该使用哪个可用网络切片104来为请求ue102提供服务，并且将创建会话请求重定向到所选择的网络切片104。例如，创建会话请求可以被定向到所选择的网络切片的网关组件112。在lte网络中，网关组件112可以包括sgw。在5g网络中，网关组件可以包括用户平面转发功能。

为了选择网络切片104中的一个，网络切片选择器110查询切片选择策略功能114。切片选择策略功能114可以包括物理组件或逻辑组件。在一些情况下，切片选择策略功能114可以由网络切片选择器110实现。

切片选择策略功能114基于策略116选择网络切片104中的一个，策略116可以由系统100的提供商(例如电信提供商)提供或定义。网络切片104的选择还可以基于从其他系统组件获得的其他输入。作为示例，切片选择策略功能114可以从网络切片编排器118接收关于当前实例化和可用的网络切片的信息。特别地，编排器可以提供关于可用网络切片的id和网络地址、以及网络切片对应的服务的信息。编排器118还可以提供关于所提供服务的特性的信息，例如关于由各个网络切片提供的服务的qos信息。在一些系统中，可以使用rest(representationalstatetransfer，代表性状态转移)网络通信接口来访问网络切片编排器118。

作为另一示例，切片选择策略功能114可以从订户信息数据库120接收信息，诸如lte系统中的spr(订户配置文件存储库)或nds(名称域系统)、或5g系统中的udm(用户数据管理)功能。订户信息数据库120可以提供指示关于已经从其接收到附着请求的设备的信息的用户配置文件，诸如订阅的服务、签约的qos(服务质量)参数、订户类别和计费相关数据。

作为又一示例，切片选择策略功能114可以从系统100的分析组件122接收信息。分析组件122可以指示信息，诸如不同网络切片104的相对拥塞之类。有时可以执行特定网络切片的选择，以便平衡可用网络切片的负载或拥塞。与编排器118一样，可以使用rest网络通信接口，来访问分析组件122。

切片选择策略功能114针对策略116评估从编排器118、订户信息数据库120、分析组件122以及可能的其他资源获得的信息，以选择网络切片104中的一个，并将所选择的网络切片104的标识返回到切片选择器110。在一些实施例中，切片选择策略功能114可以将所选择的网络切片104的网络地址提供给切片选择器110，以便识别所选择的网络切片104。例如，切片选择策略功能114可以提供所选择的网络切片104的网关112的网络ip(互联网协议)地址。

切片选择器110可以使用类似于ltediametergx接口的逻辑接口、或者使用任何其他逻辑接口协议，与切片选择策略功能114通信。

图2示出了响应于接收到诸如源自ue102的初始附着请求之类的网络附着请求202，可以执行的示例性方法200，以便在诸如上述系统中实现网络切片选择。图2左侧的动作由移动性管理组件108执行。图2右侧的动作由网络切片选择器110执行。尽管将参考图1的组件描述方法200，方法200还可以在具有不同配置的系统中执行。

动作204包括接收网络附着请求202。附着请求202可以根据lte或5g标准协议提供，并且可以指示ue102的imei(国际移动设备身份)和ue102的imsi(国际移动订户身份。附着请求还可以指定apn(接入点名称)和mcc/mnc(移动国家代码/移动网络代码)。在该示例中，假设ue102向无线电信系统100订阅服务，并且订户信息数据库120包括订户配置文件和/或与ue102的imei相对应的其他信息。

动作206包括创建创建会话请求208并将创建会话请求208发送到网络切片选择器110。创建会话请求可以根据lte和/或5g协议被格式化和提供，除了它被发送到网络切片选择器110而不是诸如sgw的网络移动性控制器之外。在其他信息中，创建会话请求208指示由附着请求202提供的imei、imsi、apn和mcc/mcn。在lte环境中，创建会话请求208可以通过如上所述的s11逻辑接口发送。在5g环境中，可以通过ng4逻辑接口发送初始创建会话请求208。

由网络切片选择器110执行的动作210包括接收创建会话请求208。

动作212包括选择系统100中可用的多个网络切片104中的一个和/或对应的核心网络。该选择可以至少部分地基于策略116，并且至少部分地基于从各种源获得的其他信息。例如，该选择可以至少部分地基于与ue102相关联的订户配置文件，如从订户信息数据库120获得的订户配置文件。订户配置文件可以例如指示ue102订阅的服务的类型，包括签约的qos参数。该选择还可以至少部分地基于多个服务中的哪个服务与每个可用网络切片和由网络切片提供的qos参数相关联，其目标是将ue102的订阅服务与将提供那些服务的网络切片相匹配。在一些情况下，选择还可以基于切片拥塞的当前级别或历史级别，以便平衡现有网络切片之间的负载。

由切片选择器110执行的动作214包括将创建会话请求208重定向到已在动作212中选择的网络切片或核心网络。在某些实现方式中，这可包括发送或返回重定向响应216到移动性管理组件108，其中，重定向响应216识别所选择的网络切片。例如，重定向响应216可以指定所选择的网络切片的网关112的网络ip地址。该通信可以通过s11或ng4接口执行。

由移动性管理组件108执行的动作218包括接收重定向响应216。

动作220包括将重定向的创建会话请求222发送到由重定向响应216指定的网络切片或核心网络。例如，创建会话请求208可以被重新发送到由重定向响应216指定的网络ip地址。可以根据lte或5g协议，来格式化重定向的创建会话请求222。然后，根据适用的协议，系统100的各种组件执行进一步的通信和动作，以便处理重定向的会话请求222，并允许ue连接到所选择的网络切片104。

图3示出了方法300，在某些实施例中，响应于切片选择器110接收到创建会话请求208，该方法300可以作为选择网络切片的动作212的一部分执行。切片选择器110执行图3左侧的动作。基于策略116，切片选择策略功能114执行图3右侧的动作。

动作302包括通过将切片控制请求304(也称为切片控制请求304)发送到切片选择策略功能114，来查询切片选择策略功能114。切片控制请求304可以使用类似于diametergx接口的逻辑接口来传送，其例如用于lte系统的其他部分。在某些实施例中，切片控制请求304可以指定与请求ue102相关联的imei和imsi。在一些情况下，切片控制请求304还可以指定初始附着请求所定向到的apn。切片控制请求304还可以指定与ue102相关联的mcc/mnc。

由切片选择策略功能114执行的动作306包括接收切片控制请求304。

动作308包括查询各种数据源，以获得与切片选择有关的信息。例如，动作308可以包括查询订户信息数据库120，以获得用户配置文件，其可以指示ue102期望的服务的类型，以及ue102订阅的qos级别。动作308还可以包括查询编排器118，以确定哪些网络切片可用，以及由那些网络切片提供的服务和能力。动作308还可以包括查询分析组件122，以确定可用网络切片中的当前网络拥塞。

动作310包括至少部分地基于策略116，来针对策略116评估在动作308中获得的信息，以识别和选择满足请求ue102的需求的网络切片104中的一者。例如，可以选择这样的网络切片：其提供ue102期望的服务类型以及ue102期望的qos。动作310还可以考虑网络拥塞，并且可以选择网络切片104，使得流量和负载均匀地分布在网络切片104和/或相应的专用核心网络上。例如，在多于一个网络切片104满足ue102的需求的情况下，可以选择具有最低负载的网络切片。

动作312包括将切片控制应答314返回到网络切片选择器110。切片控制应答314指定所选择的一个网络切片104。在各种实施例中，切片控制应答314可以指定所选择的一个网络切片104的网管112的网络ip地址。可以使用类似于如上所述的diametergx接口的逻辑接口，来传送切片控制应答314。

由网络切片选择器110执行的动作316包括接收切片控制应答314。在图2的背景下，然后可以将所选择的网络切片104的返回的网络ip地址作为重定向响应216的一部分提供给移动性管理组件。

图4示出了关于图1中所示组件之间的通信的进一步细节。在图4中，沿顶部示出了通信组件或实体，其中相应的虚线垂直线向下延伸。通信由箭头指示，箭头水平延伸到与从其发起和接收通信的实体对应的垂直线以及从其延伸。通信按从上到下的顺序发生。各个通信或一组通信由沿着图的左侧的相应附图标记指示，与表示通信的一个或更多个箭头水平对齐。

注意，图4示出了最相关的通信，并且可以省略在实践中发生但与目前的主题不太相关的其他通信。这样的其他通信可以包括在所示通信之前和之后的通信、在所示通信之间及时发生的通信、以及未具体示出的组件或实体之间发生的通信。

在402处，ue102发送初始附着请求，初始附着请求由移动性管理组件108接收。初始附着请求可以包括ue102的一个或更多个imei、与ue102相关联的订户的imsi、apn和与ue102相关联的mcc/mnc。

响应于接收到初始附着请求，在404，移动性管理组件108向切片选择器110发送创建会话请求。该通信可以在lte环境中通过s11逻辑接口和在5g环境中通过ng4逻辑接口执行。创建会话请求根据lte或5g标准格式化，并且包括如上所述的imei、imsi、apn和mcc/mnc中的一个或更多个，

响应于接收到创建会话请求，在406处，切片选择器110将切片控制请求发送到选择策略功能114。切片控制请求指定与初始附着请求相关联的imei、imsi、apn和mcc/mnc。

响应于接收到切片控制请求，选择策略功能114选择多个可用网络切片中的一个，如上面参考图3的动作310所讨论的。在408处，选择策略功能114在切片控制应答中指定所选择的网络切片，该切片控制应答被发送到切片选择器110。在某些实施例中，切片控制应答指定组件的网络ip地址，例如所选择的网络切片的网关组件。

在410处，切片选择器向移动性管理组件108发送创建会话重定向响应，指定所选择的网络切片。例如，创建会话重定向响应可以指定由切片控制应答指定的网络ip地址。

在412处，移动性管理组件108响应于创建会话重定向响应，以向所选择的网络切片发送新的重定向的创建会话请求。具体地，第二创建会话响应被发送到所选择的网络切片的网关(例如sgw)的网络ip地址。第二创建会话响应被发送至的网络ip地址是切片控制应答和创建会话重定向响应返回的ip地址。

然后，使用可能特定于具体实现方式的传统协议或其他协议，来继续处理重定向的创建会话请求。

图5是说明性计算设备500的框图，例如其可用于实现上文讨论的各种组件，例如移动性管理组件108、切片选择器110和选择策略功能114以及系统100的其他组件，其未具体示出或讨论。通常，系统100的元件和组件可以由任何数量的计算设备500实现，其中各种功能和逻辑组件以各种方式分布在这些计算设备上。

在各种实施例中，计算设备500可以包括至少一个处理单元502和系统存储器504。根据计算设备的确切配置和类型，系统存储器504可以是易失性的(例如ram)、非易失性的(例如rom、闪存等)或两者的某种组合。系统存储器504可以包括操作系统506、一个或更多个程序模块508，并且可以包括程序数据510。

计算设备500还可以包括附加数据存储设备(可移除的和/或不可移除的)，例如磁盘、光盘或磁带。这种附加存储在图5中示出为存储器512。

计算设备500的非暂时性计算机存储介质可以包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。系统存储器504和存储器512都是计算机可读存储介质的示例。非暂时性计算机可读存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字通用盘(dvd)或其他光学存储器，磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备，或可用于存储所需信息并且可由计算设备500访问的任何其他介质。任何此类非暂时性计算机可读存储介质可以是计算设备500的一部分。

在各种实施例中，系统存储器504和存储器512中的任何一个或全部可以存储编程指令，该编程指令在被执行时，实现上述如由系统100的组件实现的功能性功能中的一些或全部。

计算设备500还可以具有一个或更多个输入设备514，诸如键盘、鼠标、触敏显示器、语音输入设备等。也可以包括一个或更多个输出设备516，诸如显示器、扬声器、打印机等。计算设备500还可以包含允许设备与其他计算设备通信的通信连接518。

尽管上面描述了特征和/或方法性动作，但是应该理解，所附权利要求不必限于那些特征或动作。相反，上面描述的特征和动作被公开为实现权利要求的示例性形式。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种无线电信系统，包括：

多个网络切片，其分别对应于所述无线电信系统的专用核心网络；

网络切片选择器；

切片选择策略功能；

管理组件，其从无线通信设备接收网络附着请求，所述管理组件被配置为响应于从无线通信设备接收到网络附着请求，向所述网络切片选择器发送第一创建会话请求；

所述网络切片选择器被配置为响应于接收到所述第一创建会话请求，向所述切片选择策略功能发送切片请求；

所述切片选择策略功能被配置为响应于接收到所述切片请求，至少部分地基于一个或更多个策略，来选择所述多个网络切片中的一个；

所述切片选择策略功能还被配置为将所选择的一个网络切片指定给所述网络切片选择器；以及

所述网络切片选择器还被配置为将所述第一创建会话请求重定向到所选择的一个网络切片。

2.根据权利要求1所述的无线电信系统，其中，所述切片选择策略功能通过指定所选择的一个网络切片的网关的网络地址，来指定所选择的一个网络切片。

3.根据权利要求1所述的无线电信系统，其中：

所述网络切片选择器通过向所述管理组件发送重定向响应，来重定向所述第一创建会话请求，所述重定向响应指定所选择的一个网络切片；以及

所述管理组件还被配置为响应于接收到所述重定向响应，向所选择的一个网络切片发送第二创建会话请求。

4.根据权利要求1所述的无线电信系统，其中，所述管理组件包括长期演进(lte)通信网络的移动管理实体(mme)。

5.根据权利要求1所述的无线电信系统，其中，所述管理组件包括第五代(5g)通信网络的控制平面功能。

6.根据权利要求1所述的无线电信系统，其中，所述切片选择策略功能还至少部分地基于以下中的一个或更多个，来选择所述网络切片中的一个：

关于分别与所述网络切片相关联的服务的信息；

与所述无线通信设备相关联的订户配置文件；或

各个专用核心网络的拥塞。

7.一种由具有多个核心网络的无线电信网络执行的方法，所述方法包括：

从无线通信设备接收网络附着请求；

响应于接收到所述网络附着请求，向网络选择器发送第一创建会话请求；

至少部分地基于多个服务中的哪个服务与所述核心网络相关联，由所述网络选择器从多个核心网络中选择核心网络；

响应于所述第一创建会话请求，从所述网络选择器发送重定向响应，所述重定向响应指定所述核心网络；以及

响应于所述重定向响应，向所述核心网络发送第二创建会话请求。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述选择还至少部分地基于与所述无线通信设备相关联的订户配置文件。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述选择还至少部分地基于所述核心网络的拥塞。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述选择包括：

向选择策略功能发送选择请求；

从所述选择策略功能接收所述核心网络的规范；

其中，所述策略功能基于以下中的一个或更多个来选择所述核心网络：

所述多个服务中的哪个服务与所述核心网络相关联；

与所述无线通信设备相关联的订户配置文件；或

所述核心网络的拥塞。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述重定向响应指定所述核心网络的网络地址。

12.根据权利要求7所述的方法，其中：

由长期演进(lte)通信网络的移动管理实体(mme)执行发送所述第一创建会话请求；以及

由所述lte通信网络的所述mme执行发送所述第二创建会话请求。

13.根据权利要求7所述的方法，其中：

由第五代(5g)通信网络的控制平面功能执行发送所述第一创建会话请求；以及

由所述5g通信网络的所述控制平面功能执行发送所述第二创建会话请求。

14.一种无线电信系统，包括：

管理组件，其从无线通信设备接收网络附着请求；

网络选择器；

所述管理组件被配置为响应于从无线通信设备接收到网络附着请求，而向所述网络选择器发送第一创建会话请求；

所述网络选择器被配置为至少部分地基于多个服务中的哪个服务与多个核心网络中的一个核心网络相关联，来选择所述无线电信系统的所述多个核心网络中的所述一个核心网络；

所述网络选择器还被配置为将所述第一创建会话请求重定向到所述多个核心网络中的所述一个核心网络。

15.根据权利要求14所述的无线电信系统，其中，所述网络选择器还至少部分地基于与所述无线通信设备相关联的订户配置文件，来选择所述多个核心网络中的所述一个核心网络。

16.根据权利要求14所述的无线电信系统，其中，所述网络选择器还至少部分地基于所述多个核心网络中的所述一个核心网络的拥塞，来选择所述多个核心网络中的所述一个核心网络。

17.根据权利要求14所述的无线电信系统，还包括选择功能，其中，所述网络选择器通过以下方式选择所述多个核心网络中的所述一个核心网络：

向所述选择功能发送选择请求；

从所述选择功能接收所述一个核心网络的规范；

其中，所述选择功能至少部分地基于以下中的一个或更多个，来选择所述一个核心网络：

所述多个服务中的哪个服务与所述一个核心网络相关联；

与所述无线通信设备相关联的订户配置文件；或

所述一个核心网络的拥塞。

18.根据权利要求14所述的无线电信系统，其中，所述管理组件包括长期演进(lte)通信网络的移动管理实体(mme)。

19.根据权利要求14所述的无线电信系统，其中，所述管理组件包括第五代(5g)通信网络的控制平面功能。

20.根据权利要求14所述的无线电信系统，其中：

所述网络选择器还被配置为通过向所述管理组件发送重定向响应，来重定向所述第一创建会话请求，所述重定向请求指定所述多个核心网络中的所述一个核心网络；以及

所述管理组件还被配置为响应于所述重定向请求，向所述多个核心网络中的所述一个核心网络发送第二创建会话请求。