CN103109505A - 用于应用-传输网络中的交错层级优化的方法和系统 - Google Patents

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CN103109505A CN2011800406378A CN201180040637A CN103109505A CN 103109505 A CN103109505 A CN 103109505A CN 2011800406378 A CN2011800406378 A CN 2011800406378A CN 201180040637 A CN201180040637 A CN 201180040637A CN 103109505 A CN103109505 A CN 103109505A
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Abstract

一种设备包括：应用交错层级优化（CSO）网关（ACG），其经配置以与应用层处的多个服务器通信；以及网络CSO网关（NCG），其经由应用-网络接口（ANI）耦合到所述ACG且经配置以与位于所述应用层下方的多个网络层处的多个网络节点通信，其中所述ANI允许联合的应用-网络资源分配、供应和优化。还揭示的是一种网络设备实施的方法，所述方法包括：在服务平面中的服务控制器处从耦合到应用平面的应用控制器接收资源预留请求，以为用户实现应用；为所述应用计算路径；在网络平面处使用网络维护的数据库为所述路径分配资源；以及经由所述服务控制器以及所述应用控制器将响应与所述所分配的资源一起转发到所述应用平面。

Description

用于应用-传输网络中的交错层级优化的方法和系统
相关申请案的交叉参考
本发明要求2011年8月24日由李勇（Young Lee）等人递交的发明名称为“用于应用-传输网络中的交错层级优化的方法和系统（Method and System forCross-Stratum Optimization in Application-Transport Networks）”的第13/216,805号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，所述申请案要求2010年8月26日由李勇（Young Lee）等人递交的发明名称为“用于交错层级优化的方法和系统（Method and System for Cross-Stratum Optimization）”的第61/377,361号美国临时专利申请案以及2010年8月26日由李勇（Young Lee）等人递交的发明名称为“交错层级优化协议（Cross-Stratum Optimization Protocol）”的第61/377,352号美国临时专利申请案的在先申请优先权，这些在先申请的内容以全文引入的方式并入本文中。
关于由联邦资助的研发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
技术领域
无
背景技术
运行现有网络的网络承运商，有时也称为电信运营商或通讯服务提供商，希望优化在物理网络上例如跨越网络层1到5传递业务时的网络利用率，所述业务例如为因特网协议（IP）业务。所述经优化的业务可包含用于三网合一服务（例如，视频、语音及/或数据）以及任何类型的大量数据的业务。在现有网络中，端到端服务通常由运营支撑系统（OSS）或特定提供商的网络管理服务应用建立。网络承运商已建议用于优化网络利用率和业务的两种不同情境：优化现有网络服务以及实现新的/新兴的网络应用服务。
发明内容
在一个实施例中，本发明包含一种设备，所述设备包括：应用交错层级优化（CSO）网关（ACG），其经配置以与应用层处的多个服务器通信；以及网络CSO网关（NCG），其经由应用-网络接口（ANI）耦合到所述ACG且经配置以与位于所述应用层下方的多个网络层处的多个网络节点通信，其中所述ANI允许联合的应用-网络资源分配、供应和优化。
在另一实施例中，本发明包含一种网络组件，所述网络组件包括：接收器，其经配置以接收来自应用平面的网络查询以及来自网络平面的网络响应；服务控制器，其经配置以通过处理所述网络查询来向所述网络平面发信号且处理所述网络响应来向所述应用平面发信号，而实现在所述应用平面和所述网络平面之间的CSO；以及发射器，其经配置以向所述网络平面发送所述经处理的网络查询且向所述应用平面发送所述网络响应。
在又一实施例中，本发明包含一种网络设备实施的方法，所述方法包括：在服务平面中的服务控制器处接收来自应用控制器的资源预留请求，所述应用控制器耦合到应用平面以便为用户实现应用；为所述应用计算路径；在网络平面处使用网络维护的数据库为所述路径分配所述资源；以及经由所述服务控制器以及所述应用控制器将响应和所分配的资源转发到所述应用平面。
从结合附图和所附权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考数字表示相同部分。
图1是CSO架构的一个实施例的示意图。
图2是CSO架构的另一实施例的示意图。
图3是CSO架构的另一实施例的示意图。
图4是CSO架构的另一实施例的示意图。
图5是在NCG和路径计算元件之间的交互的一个实施例的示意图。
图6是CSO多域架构的一个实施例的示意图。
图7是与多域路径计算元件的CSO多域交互的一个实施例的示意图。
图8是CSO架构的另一实施例的示意图。
图9是应用控制器架构的一个实施例的示意图。
图10是服务控制器架构的一个实施例的示意图。
图11是资源预留的一个实施例的示意图。
图12是资源查询的一个实施例的示意图。
图13是网络感知的全局载荷平衡的一个实施例的示意图。
图14是网络事件升级的一个实施例的示意图。
图15是应用事件升级的一个实施例的示意图。
图16是服务质量（QoS）下降升级的一个实施例的示意图。
图17是CSO方法的一个实施例的流程图。
图18是网络单元的一个实施例的示意图。
图19是通用计算机系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或一个以上实施例的说明性实施方案，但可使用任何数目的技术，不管是当前已知还是现有的，来实施所揭示的系统和/或方法。本发明绝不应限于下文所说明的说明性实施方案、图式和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
新的/新兴的应用的供应和运营可涉及在应用层级中解决服务器选择（SS）问题，以及在底层的网络层级中的网络供应。所述应用层级可包含在网络层上实施或运行的应用和服务，且所述网络层级包含传输层、网络层、链路层以及物理层或其组合。跨越所述应用层级和所述网络层级两者处置和协调服务供应不同于处置传统服务，例如端到端电信服务的网络供应。本文中所揭示的是用于为所述应用层级和所述网络层级之间的CSO提供架构框架的系统和方法。通过提供用于两个层级间的交互与交换的接口，所述CSO可涉及应用资源和网络资源的综合优化。所述CSO还可包含协调应用资源和网络资源两者。可建立所述应用层级与所述网络层级之间的接口，以交换监控信息和配置。可独立于在网络上运行的现有应用或服务的任何可能优化来实现所述CSO。
所述CSO可实现新的服务，例如使用多域及/或多装置优化。所述新服务可包含文件分布系统、流媒体视频服务、视频会议服务以及网格计算。这些服务可使用移动装置和固定装置两者。文件分布系统及服务始于加速网页的下载，所述网页例如为带有图像的网页，随后扩展到包含软件、音频和视频文件的传送。所述流媒体服务可以分为两种类型：直播服务和点播服务。当直播流媒体服务中包含暂停或重播功能性时，还可以在这两种类型之间创建多个变量。所述直播流媒体可以是以下情况：客户希望在流的当前的结束点处而非在一些预先存在的起始点处接收流。点播服务可提供额外的技术挑战。服务提供商可能希望避免长时间的启动服务延迟以留住顾客，而同时对请求一起进行分批处理以节约服务器成本。视频会议从流媒体内容分布的点到多点的情况移动到多点到多点的情形。此外，在时延上可能有额外的严格的服务质量（QoS）约束。网格计算可能要求用减少的扇和更大的文件大小进行相当大的文件的转移。
应用层级和网络层级之间的交互中的一个问题是缺少允许应用层级和网络层级之间的代理信令的开放标准接口。这可能限制交错层级信息共享、层级之间的反馈机制以及综合/同步化的资源分配和重新配置。应用层级和网络层级之间的这种协调的缺乏可能会增加资源浪费的潜能，这可能转化成应用操作和网络操作两者的更高的成本。
下文中关于CSO特征使用和描述的一些术语包含：应用配置文件、应用资源、应用覆盖、应用服务、ACG、网络资源以及NCG。所述应用配置文件可包括所述应用服务可能对网络提出的特性和要求。所述应用资源可包括对实现所述应用服务功能性可能是关键的非网络资源。例如，所述应用资源可包含高速缓存、镜像、专用服务器、内容、大数据集及/或其它资源相关应用。所述应用覆盖可包括一组应用资源，其可在地理上展开并且构成可相对于网络衬底的覆盖。所述应用服务可以是提供给多种客户的任何网络化的应用。所述ACG可以是应用层级中的CSO实体，所述应用层级负责搜集应用资源载荷和利用率、作出资源分配决策以及与NCG交互。所述网络资源可包括任何层3或更低层的资源，例如带宽、链路、路径、路径处理（例如，创建、删除和管理）、网络数据库、路径计算以及用于创建路径的路由和信令协议。
图1说明CSO架构100的实施例。CSO架构100可包括应用层级110和网络层级120。应用层级110可包括多个服务器112，多个服务器112可经配置以为终端用户或顾客（未图示）实施或运行应用。网络层级120可包括多个网络节点122，例如网桥、路由器及/或交换机，以用于转发与所述应用相关联的数据，例如包。服务器112可位于数据中心中，且网络节点122可位于耦合到所述数据中心的网络中。服务器112可以与网络节点122通信，以实现为用户应用提供服务且转发或传输相关联的数据。可实施所述CSO来优化服务器112和网络节点122的不同操作。
在一个实施例中，用于在应用层级110处向所述终端用户提供例如云计算和其它云服务等应用服务的数据中心可在地理上分布在网络层级120周围。因此，在控制和管理应用服务时所作的许多决策可对网络状态产生重大影响，所述决策例如为在哪里例示另一个服务实例或者新客户被分派到哪个数据中心。网络的能力和状态也可对应用性能产生影响。
目前，可在具有很少的关于用于传送那些服务的底层网络的信息或没有所述信息的情况下作出应用决策。因此，从应用资源和网络资源利用率两者以及从QoS目标的实现来看，这样的决策可能为次佳的。CSO可例如在云计算和数据中心网络的环境下提供一种方法和系统来协调应用层级110和网络层级120之间的资源分配。例如，CSO目标可支持来自应用的网络层级110查询、应用和网络之间联合的供应，及/或异常情况下在应用和网络两者中联合的资源重新分配。CSO目标还可提供应用感知的网络及网络感知的应用以及全局载荷平衡能力。
用于优化应用层级110和网络层级120之间，例如服务器112和网络节点122之间的操作及/或交互的一些目标可包含改进网络能力、拓扑、供应、利用率监控、故障监控或其组合。例如，CSO目标100可改进网络能力或应用需求/资源信息中的一者或两者的交换、改进层与层之间（虚拟化/抽象化）的拓扑及/或业务工程相关信息的交换，或改进两者。CSO目标还可改进用配置文件交换（供应）起始应用到网络的服务例示、改进交换应用/网络拥塞/故障信息（监控），或改进两者。
图2说明CSO架构200的另一实施例，CSO架构200可包括应用层级210以及网络层级220。应用层级210可包括多个服务器212且网络层级220可包括多个网络节点222，服务器212和网络节点222可实质上分别类似于服务器112和网络节点122。CSO架构200还可包括CSO接口，CSO接口允许应用层级210的服务器112及/或其它组件（未图示）与网络层级220的网络节点122及/或其它组件（未图示）之间的更好的交互及/或通信。所述CSO接口可以是所述两个层级之间的开放接口且可实现下文中描述的一些CSO特征。在应用层级210处，所述开放接口可允许某些类型的客户/顾客识别，例如因特网协议（IP）地址、服务器类型和识别、应用数据流和本质上可能是统计的并且随时间变化的QoS要求及/或服务器载荷和故障情况。在网络层级220处，所述开放接口可允许交换网络拓扑、所述拓扑内的客户和服务器位置、相对于QoS的网络能力和容量、带宽、时延信息及/或其它网络相关特征、网络载荷和故障情况，或其组合。
图3说明CSO架构300的另一实施例，CSO架构300可包括应用层级310以及网络层级320。应用层级310可包括多个服务器312且网络层级320可包括多个网络节点322，服务器312和网络节点322可实质上分别类似于服务器112和网络节点122。CSO架构300也可包括CSO接口，所述CSO接口可建立在应用层级310处的ACG314与网络层级320处的NCG324之间。
ACG314可经配置以访问（应用层级310处的）应用相关的数据和过程，（经由CSO接口）与NCG324通信，以及向（应用层级310外的）外部实体提供信息抽象化/虚拟化以及访问限制，所述外部实体包含网络层级320实体。NCG324可经配置以（在网络层级320处）访问网络相关数据，（经由CSO接口）与ACG314通信、与例如准入控制、资源预留及/或连接处理等网络过程通信，以及向（网络层级320外的）外部实体提供信息抽象化/虚拟化以及访问限制，所述外部实体包含应用层级310实体。另外，ACG314和NCG324可分别与服务器312和网络节点322通信。
图4说明CSO架构400的另一实施例，CSO架构400可包括应用层级410以及网络层级420。应用层级410和网络层级420在本文中还可分别称为应用覆盖和网络衬底。另外，所述CSO架构可包含可与应用层级410通信的一个或一个以上终端用户401。应用层级或覆盖410可包括ACG412，ACG412可与应用过程414以及应用相关数据416通信。网络或衬底420可包括NCG422，NCG422可与网络过程424以及网络相关数据426通信。ACG412和NCG422也可经由ANI和协议相互通信。
应用覆盖410可以是包括多个服务器/应用资源的网络，所述多个服务器/应用资源向终端用户401提供应用服务，例如内容传送或视频点播（VOD）服务。相对于应用覆盖410，网络衬底420可以是底层网络，所述底层网络基于其传输技术在数据单元中运输业务。在所述CSO架构中，每个层级可保持其自身的独立性和自治性。例如，如果应用覆盖410需要与网络衬底420通信，则可保持每个层级彼此独立。在通信之前，可在所述两个层级之间建立信任关系，且此信任关系可经由授权/认证机制核实。
应用层级410和网络层级420之间的ANI可经配置以允许联合的应用-网络资源分配和重新分配/重新优化以及联合的应用-网络资源供应。所述ANI还可允许来自应用层或应用的对其服务供应的网络层级查询，以及从网络层向应用层或者从应用层向网络层的联合应用-网络事件升级。此外，所述ANI可实现应用感知的网络层和网络感知的应用层。下文中更加详细地描述ANI的这些性质/特征。
ACG412可用作网络衬底420以及应用相关过程的代理，所述应用相关过程包含对终端用户401的配置文件的访问。ACG412的一些功能性可包含：
o  经由协议与NCG422通信，所述协议可允许请求以下各者：
-网络虚拟拓扑/业务工程（TE）信息；
-路径估计，和路径预留；以及
-应用资源（例如，服务器）状态和信息。
o  访问应用相关数据，例如:
-所述应用使用的同时实例的最大数量；
-可分配的最大存储；
-处理的物质或虚拟分派；
-存储器、存储装置存取速率（磁盘、随机存取存储器（RAM）等）；
-（存在或创建）在不同位置中的虚拟机实例的可用性；以及
-应用是否必须在多重物理和故障接管要求下执行。
o  与应用过程通信；以及
o  转译应用/终端用户服务配置文件且创建NCG422可以理解的“标准”应用服务配置文件。
NCG422可用作应用覆盖410以及网络相关过程的代理。NCG422的一些功能性可包含：
o  经由协议与ACG412通信，所述协议可允许对以下各者的应答：
-如上文所描述的由ACG412发送的应用请求；
o  访问网络相关数据（例如，管理信息库（MIB）/YANG、链路状态数据库（LSDB）、TE数据库（TED）等）；
o  与网络过程通信，所述网络过程例如为：
-准入控制、资源预留；
-路径计算、路径供应/配置（创建、删除以及维护）；以及
-网络监控。
新兴的因特网网络管理可使用netconf功能来配置和监控数据。基于MIB的简单网管协议（SNMP）正由YANG模块MIB取代。所述netconf新兴网络管理中的新工作旨在提供全网络同步和同步化的配置和监控。如果可利用这些服务，那么依据来自ACG的配置请求，所述NCG可使用这些服务在整个网络实体上进行监控和配置。所述NCG可能需要以下能力：具有向netconf实体发送具有以下信息的信号的网络级配置功能的能力：
-commit-config<交易#><时间>
-copy-config<交易#><时间>
-edit-config<交易#><时间>
-roll-back-to<交易#><时间>
-roll-forward-to<交易#><时间>
-lock-config<交易#><时间>
-unlock-config<交易#><时间>
所述NCG可能要求可获得基于交易的数目的此些功能及/或信息。所述NCG还可能要求对以下信息进行网络级监控的能力：
-begin-monitor<交易-配置#><时间>
-cease-monitor<交易#><时间>
-modify-monitor<交易#><时间>
-roll-back-to<交易#><时间>
-roll-forward-to<交易#><时间>
-lock-monitor<交易#><时间>
-unlock-monitor<交易#><时间>
根据基于交易数目指定对全网络装置进行监控的NCG要求，所述交易可指定监控信息的全网络配置文件。如果网络中存在pre-netconf因特网网络管理，例如SNMP MIB、远程网络监控（RMON），或者以引入的方式并入本文中的基于因特网工程任务组（IETF）注解请求（RFC）3471的实时应用QoS监控（RAQMON），或者如果存在因特网管理的混合物，那么所述NCG装置可创建适配层来利用服务混合物。
现有IP网络管理也可允许基于策略的准入控制。此策略可基于具有管理工具的“策略实施点（PEP）”以及“策略控制点（PCP）”的架构，如RFC3060、RFC2753以及RFC3471中所描述的，其中RFC3060、RFC2753两者以引入的方式并入本文中。所述CSO可扩展现有的架构策略模型。此通用策略架构已针对以下各者经过适配：
-经由公共开放策略服务（COPS）在IP网络内的差异化服务(Diff-Serv)，如RFC2471以及两者都以引入的方式并入本文中的RFC3084、RFC4261中所描述的，或者如以引入的方式并入本文中的RFC2750中所描述的“资源预留协议（RSVP）”；
-无线装置策略（无线接入点控制协议（CAPWAP））；
-安全策略（如以引入的方式并入本文中的RFC4745中所描述的隐私工作组，群组安全）；
-路由策略（如以引入的方式并入本文中的RFC4012中所描述的路由策略规范语言（RPSL））；
-具有策略功能的路径元素（PCE）；
-移动服务（第6版独立于协议的组播(PIMv6)）；以及
-应用策略。
此外，所述CSO架构可包括PCE，其可能是所述CSO架构的一个构建块或组件。在RFC4655中描述所述PCE架构且在RFC5440中描述PCE协议（PCEP），RFC4655和RFC5440两者以引入的方式并入本文中。所述PCE可向客户提供路径计算，所述客户在本文中称为路径计算客户（PCC）。在所述CSO架构的上下文中，所述NCG可作为所述PCE的PCC。
图5说明在所述CSO架构的路径估计的环境下的NCG522和PCE530之间的交互500的实施例。如RFC5440中所描述的，ACG512可向NCG522发出路径估计请求，NCG522又可使用PCEP发出路径计算请求。两者都以引入的方式并入本文中的RFC5088和5089描述如何从NCG522的角度发现适合的PCE。PCE530可提供与特定约束相容的候选路径，所述特定约束最初可从ACG512馈送，例如连接性（例如，点到点（P-P），点到多点（P-MP）等）和一些QoS参数（例如，时延）以及对所述连接性的带宽要求。由PCE530计算出的路径可以是基于最新的网络链路和节点业务数据对来自应用的路径的估计，所述节点业务数据可称为TED。一旦发现所述路径，那么NCG522可将所得路径回复给ACG512。如果所述应用要求所述计算出的路径的带宽预留，那么NCG522可经由网络管理配置过程或者经由控制平面功能性使所述路径供应过程前进得更远。
图6说明CSO多域架构600的一个实施例。CSO多域架构600可包括接入传输网络和骨干传输网络，且可从上述CSO架构延伸。多域架构600可包括可如图6中所示进行耦合和布置的一个或一个以上终端用户601、应用层级或覆盖610、多域网络层级或衬底620。应用层级或覆盖610可包括ACG612，ACG612可经由多个对应的应用-网络通信接口而与对应于多域网络衬底620处的多个域的多个NCG622通信。
CSO多域架构600可用于支持多域衬底网络。ACG612可充当或用作中心，其与终端用户601以及应用数据和过程以及每个域N（N是整数）中的NCG622介接。域之间的通信可重新使用在IETF路由区域中形成的现有多域协议，且可将任何新要求馈送给现有的工作组。例如，可能需要跨越（多域网络衬底620中的）网络域以及在应用覆盖610中保持应用标识符。
在CSO多域架构600中还包含和支持多重技术。例如，域N-1可具有不同于域N的网络技术。在这种情况下，可能需要在每个域中提供原始应用信息的适当转译和适配功能以及其相关的请求，以确保应用服务配置文件无缝地跨域传送。例如，域N-1可被看作驻留着消耗资源的接入网络，且域N+1可被看作驻留着应用资源（例如，视频分布）的接入网络，而域N可被看作为应用数据提供传输的骨干/聚合网络。例如，所述接入网络可以是层3（L3）IP网络，而骨干网络可以是层1（L1）光网络。
如以引入的方式并入本文中的RFC1136中所描述的，网络层级的网络管理（例如，SNMP netconf/YANG）可遵守路由管理域（AD）边界。如RFC1136指示，在多个自治系统受一个实体的管理控制的情况下，所述AD可包括这些自治系统。例如，如果BIGNet提供者控制具有4个自治系统的域1，那么一个NCG可在这4个自治系统上操作。策略管理系统（例如，PEP、PCP等）也可遵守AD边界（RFC1136）。随后，再次如上文提到的且如RFC1136指示，在多个自治系统受一个实体的管理控制的情况下，所述AD可包括这些自治系统。例如，如果BIGNet提供者存在于域1中且具有4个自治系统，那么所述NCG可在所述BIGnet的域1的策略范围内操作。
图7说明具有多域PCE的CSO多域交互700的一个实施例，其中一个或一个以上终端用户701可与应用覆盖710通信，应用覆盖710与多域网络衬底720交互。应用覆盖710可包括ACG712，ACG712可经由多个对应的应用-网络通信接口而与对应于多域网络衬底720处的多个域的多个NCG722通信。应用覆盖710和多域网络衬底720的组件可实质上类似于上文描述的对应组件而配置。此外，多域网络衬底720可包括对应于多域网络衬底720处的若干域的多个PCE730。具体而言，每个PCE730可在对应域中例如以类似于交互500的方式与对应的NCG722交互，对应的NCG722可用作PCC。
如上文所描述，每个网络域NCG722可与所述域的PCE730相关联。应用（例如，终端用户）的消耗资源可横穿多个域来获得应用的来源（例如，视频服务器）。例如，应用的来源可追踪网络域N+1，而应用的消耗资源可追踪网络域N-1。网络域N可以是连接网络域N-1和N+1的传输网络。因此，可例如通过多个PCE730来计算多域路径。域序列可由策略确定。以引入的方式并入本文中的RFC5441描述可如何以反向递归的方式计算域间TE-标签交换路径（LSP）。可在路径计算之前知道所述域序列。
图8说明CSO架构800的另一实施例，CSO架构800可包括用户平面801、应用层级810以及网络层级820。应用层级810可包括应用平面812（例如，在数据中心（DC）中）以及ACG814，ACG814可经由应用平面接口（API）与应用平面812通信。应用层级810中的ACG814也可经由用户-应用接口（UAI）与用户平面801通信。网络层级820可包括服务平面840、管理平面850、控制平面860以及传输平面870。传输平面870可支持对应的网络基础设施的传输技术，例如，对于多协议标记交换-传输配置文件（MPLS-TP），光传输网络（ONT）或者波长交换光网络（WSON）。
服务平面840可例如以基于CSO的经优化的方式经配置以允许在应用层级810中的应用平面812与网络层级820中的管理平面850、控制平面860以及传输平面870之间的通信。服务平面840可经由应用-服务接口（ASI）与应用平面812通信，经由服务-管理平面接口（SMI）与管理平面850通信，且经由服务-控制平面接口（SCI）与控制平面860通信。传输平面870可经由连接控制接口（CCI）与管理平面850以及控制平面860且因此与服务平面840通信。
服务平面840可由可独立于用户平面801、应用层级810以及网络层级820的一方或实体（例如，提供者）提供。例如，应用层级810和网络层级820可由不同的实体或提供者管理，且服务平面840可由第三方管理。服务平面840可包括NCG822以及多个网络服务数据库824，多个网络服务数据库824可包括TED、网络路由（NR）数据库（DB）、Config DB、多重路由表（MRT）、MIB及/或其它组网数据库。网络服务数据库824可包括可从所述网络平面中的类似数据库中复制的至少一些信息。NCG822可经由所述ASI与ACG814，且因此与应用平面812通信，经由所述SMI与管理平面850通信，且经由所述SCI与控制平面860通信。NCG822也可在需要时访问网络服务数据库824中的信息，以允许不同的平面和层级之间的业务和通信流。
图9说明应用控制器架构900的一个实施例。应用控制器架构900可包括应用控制器910（其可包含所述ACG）、UAI905、ASI915以及服务平面940。应用控制器910可位于应用层级或覆盖中，例如，与应用平面通信。应用控制器910可包括多个模块、引擎或实体，包含用户配置文件处理引擎912、服务及/或虚拟机（VM）选择引擎914、ACG916以及应用资源管理引擎918，其都可相互通信。
用户配置文件处理引擎912可处置关于用户认证、计费、用户偏好抽取及/或其它终端用户相关信息的信息。用户配置文件处理引擎912也可经由所述UAI与所述终端用户或者用户平面通信。服务器/VM选择引擎914可为所述用户的应用分派一个或一个以上服务器及/或VM且处置用户服务请求。ACG916可经由所述ASI与服务平面940通信。应用资源管理引擎918可跟踪应用资源，例如服务器和VM，及/或与应用空间或层级的其它连接性应用控制器架构900的其它组件可类似于上文所描述的对应的组件而配置。
图10说明服务控制器架构1000的一个实施例。服务控制器架构1000可包括服务控制器1020，ASI1015、SCI1065、以及SMI1055。服务控制器1020可位于网络层级或衬底中，例如在服务平面处。服务控制器1020可包括多个模块、引擎或实体，包含通用MPLS（GMPLS）信令处理引擎1022、多个网络服务数据库1024、网络资源估计引擎1026、网络CSO网关（NCG）1028、配置文件映射引擎1032以及网络资源抽象化和虚拟化/相关性引擎1034，其可相互通信。服务控制器1020中的NCG1028可对应于所述NCG。
GMPLS信令处理引擎1022可制定用户网络接口（UNI）消息和对象且经由SCI1065与所述控制平面通信，从而发送路径信息，接收预留请求、接收开放式最短路径优先（OSPF）链路状态公告（LSA），接收GMPLS操作、管理和维护（OAM）消息，及/或交换其它路径相关信息。网络资源估计引擎1026可对应于或包括PCE或PCE增强（PCE+）实体。NCG1028可处置服务授权、策略、签约、网络准入控制以及如上文描述的其它功能。配置文件映射引擎1032可处置网络位置推导、例如通用到OTN的参数映射，以及连接-应用映射。服务控制器架构1000的其它组件可类似于上文所描述的对应的组件而配置。
图11说明资源预留1100的一个实施例，资源预留1100可基于使用所述服务平面的（在网络层级或衬底中的）网络控制器架构1000来实施。可从所述应用层级将资源预留1100发送到所述网络层级，以为用户应用或服务预留网络资源。资源预留1100可在步骤1处起始，其中ACG可向所述服务平面发送资源预留的请求，例如，为了建立连接性或路径以实现应用或服务。可经由ASI1115将所述请求发送到（所述服务平面的网络控制器中的）NCG1128。NCG1128可将所述请求转发到网络资源估计引擎1126，网络资源估计引擎1126可计算例如路径等资源，且经由SCI1165将所述请求及/或所述计算出的资源转发到网络平面。所述请求随后可被转发到GMPLS信令处理引擎1122，GMPLS信令处理引擎1122又可处理所述请求且因此经由所述SCI向控制平面用信号发送响应。在步骤2处，所述控制平面可处置所述请求，例如通过为所述计算出的路径预留资源。在步骤3处，所述控制平面可经由SCI1165将响应转发到网络服务数据库1124，网络服务数据库1124可用于根据所述数据库中的网络信息实施资源预留。随后，可将所述响应转发到GMPLS信令处理引擎1122，GMPLS信令处理引擎1122又可处理所述响应，且因此用信号将响应发送到NCG1128。在步骤4处，NCG1128可随后经由ASI1115将所述响应返回到所述ACG。配置文件映射引擎1132、网络资源抽象化和数据相关性引擎1134以及SMI1155可实质上类似于配置文件映射引擎1032、网络资源抽象化和虚拟化/相关性引擎1034以及SMI1055而配置和操作。上述组件可实质上类似于网络控制器架构1000的对应组件而配置。
图12说明资源查询1200的一个实施例，资源查询1200也可基于使用所述服务平面的（在网络层级或衬底中的）网络控制器架构1000来实施。可从所述应用层级将资源查询1200发送到所述网络层级，以查询是否可授予用于用户应用或服务的网络资源。资源查询1200可在步骤1处起始，其中ACG可向所述服务平面发送对资源预留的查询，例如，关于是否建立连接性或路径以实现应用或服务的查询。可经由ASI1215将所述查询发送到（在所述服务平面的网络控制器中的）NCG1228。NCG1228可将所述查询转发到配置文件映射引擎1232，配置文件映射引擎1232可将所述查询中的信息映射到对应的网络技术参数。随后，可将所述查询发送到网络资源估计引擎1226，网络资源估计引擎1226可确定是否可计算出路径或资源，且向网络资源抽象化和数据相关性引擎1234转发所述请求。在步骤2处，网络资源抽象化和数据相关性1234可确定可用于服务所述资源查询的资源且将响应返回到配置文件映射引擎1232，配置文件映射引擎1232可转译所述响应中的信息且随后将所述响应转发到NCG1228。NCG1228可经由ASI1215将所述响应返回到所述ACG。上述组件可实质上类似于网络控制器架构1000的对应组件而配置。
图13说明可根据上文描述的CSO架构而实施的网络感知的全局载荷平衡1300的一个实施例。最初，例如在第一数据中心1320（DC1）中在应用层级处，终端用户1301可接入网络1310且将网络服务（NS）查询发送到前端（FE）服务器1322。网络1310可包括多个组件和资源，例如用于转发数据和服务的多个节点或路由器1311。可发送所述NS查询以请求接入网络1310中的服务器及/或路径，以实现应用或为终端用户1301提供服务。FE服务器1322可维持或访问关于网络1310中的不同链路及/或节点的服务器使用水平以及网络使用水平的信息。所述服务器使用水平可确定相同数据中心1320中的不同服务器上的载荷，且所述网络使用水平可确定连接到所述服务器的不同路径和路由器1311的网络资源使用（例如，带宽使用）。例如，所述服务器以及类似的网络使用水平可在重载（HL）、中载（ML）和轻载（LL）范围内变化。
在接收所述NS请求后，FE服务器1322可即刻比较同一数据中心1320中的不同的服务器使用和网络使用水平，例如，针对四个不同的服务器1、2、3和4。FE服务器1322也可与第二DC1320（DC2）中的第二FE服务器1322通信，以便将DC2中的服务器和网络使用水平与DC1中的服务器和网络使用水平进行比较。随后，FE服务器1322可确定可经优化以向终端用户1301提供应用或服务的路径和路由器。所选择的路径和路由器1311可以是SS算法与路径计算（PC）算法之间的折衷，所述SS算法保证包括被请求的内容的服务器且所述PC算法保证提高网络利用率（在资源或带宽方面）。所述网络感知的全局载荷平衡1300的步骤和通信可使用所述CSO架构来实施。例如，可使用资源查询1200及/或资源预留1100以及其相关联的网络实体和引擎来实现所述应用层级处的DC1320与所述网络层级处的DC1320之间的通信。
图14说明可基于所述CSO架构而实施的网络事件升级1400的一个实施例。网络事件升级1400可在所述应用层级和所述网络层级之间实施以处置网络事件。所诉网络事件可以是网络故障、拥塞、由网络情况触发的事件或者任何其它事件，其可发生在所述网络层级处且可影响所述应用层级或者整体网络运作，且因此影响用户应用和服务。当网络事件发生时，所述网络应用与应用连接相关联的保护/恢复方案。当网络水平保护/恢复不起作用时，针对资源来源的可能改变，所述网络可升级到服务平面，所述服务平面又升级到应用。所述应用可向所述服务平面提供替代的服务器位置。服务平面可与控制平面交互以找到可以将所述应用提供给用户的路径。
例如，在步骤1处，网络事件或故障可发生在传输平面1470处。所述事件可通过通知控制平面1460且随后通知服务平面1440中的服务控制器1420而升级。随后，服务控制器1420可将所述事件升级到与应用平面1412通信的应用控制器1410。应用平面1412随后可对所述事件作出响应及/或通知用户平面1401。因此，在步骤2处，应用控制器1410可向服务控制器1420发送新的请求。随后，可将所述请求转发到控制平面1460且随后转发到传输平面1470，其中可处理所述请求以处置所述网络事件。上述组件可实质上类似于网络控制器架构800的对应组件而配置。
图15说明应用事件升级1500的一个实施例，应用事件升级1500可基于所述CSO架构来实施。应用事件升级1500可在应用层级和网络层级之间实施以处置应用事件。当发生应用级事件时（例如，服务器故障等），ACG可尝试在相同的主机位置找到替代性服务器。如果替代性服务器仅在远程位置可用，那么所述ACG可针对现有连接的可能的连接性改变而将此类信息提供给NCG。
例如，在步骤1处，应用事件或故障可在应用平面1512处发生。因此，与发生了所述事件的应用平面1512通信的应用控制器1510可通过通知服务平面1540中的服务控制器1520来升级所述事件。服务控制器1520又可将所述事件升级到控制平面1560。在步骤2处，控制平面1560可通知所述应用事件的传输平面1570。随后，网络平面可处置所述事件，例如通过建立新的路径及/或为应用平面1512分配新资源。上述组件可实质上类似于网络控制器架构800的对应组件而配置。
图16说明可基于CSO架构而实施的QoS下降升级1600的一个实施例。QoS下降升级1600可在应用层级和网络层级之间实施以处置QoS下降，所述QoS下降可由网络事件触发，如上文所描述。当用户经历应用的QoS下降时，用户可将此事件用信号发送给ACG。如果此下降是由于服务器问题，那么所述ACG可尝试在相同主机位置找到替代性服务器且切换到所述替代性服务器以减轻所述下降。如果所述下降与服务器无关或者如果替代性服务器仅在远程位置可用，那么所述ACG可针对现有连接的可能的连接性改变而将此类信息提供给所述NCG。
例如，在步骤1处，QoS下降可在用户平面1601处发生。因此，与用户平面1601通信的应用控制器1610可通过通知服务平面1640中的服务控制器1620来升级检测到的QoS下降。服务控制器1620又可将所述QoS下降升级到控制平面1660。在步骤2处，控制平面1660可向传输平面1670通知QoS下降。随后，网络平面可处置QoS下降，例如通过建立新的路径及/或为应用平面1612分配新资源。上述组件可实质上类似于网络控制器架构800的对应组件而配置。
图17说明可经由服务平面、服务控制器（例如，服务控制器1020）及/或NCG（例如，NCG1028）而实施的CSO方法1700的一个实施例。方法1700可始于块1710，其中可从ACG接收资源预留请求以为用户实现应用。例如，服务控制器1020或NCG1028可经由应用平面与服务平面之间（或者应用层级与网络层级之间）的ASI从所述ACG接收所述资源预留请求。在块1720处，可计算用于所述应用的路径。例如，NCG1028可经由GMPLS信令和处理引擎1122将所述资源预留请求用信号发送到网络资源估计引擎1126（例如，PCE），以计算所述路径。在块1730处，可在所述控制平面处使用网络维护的数据库为所述路径分配所述资源。例如，可经由SCI将所述计算出的路径发送到所述控制平面，以基于网络服务数据库1124中的信息而预留所分配的资源。在块1740处，可将响应与所分配的资源一起转发到所述ACG。例如，可经由所述GMPLS信令和处理引擎1122将所分配的资源用信号发送到NCG1128，NCG1128随后可将所述响应转发到所述ACG。所述ACG可与所述应用平面交流此信息，以为用户的应用建立路径和资源。方法1700随后可结束。
图18说明网络单元1800的一个实施例，网络单元1800可为通过网络传输和处理数据的任何装置。网络单元1800可包括一个或一个以上入端口或单元1810，所述一个或一个以上入端口或单元1810耦合到接收器（Rx）1812以用于从其它网络组件接收信号和帧/数据。网络单元1800可包括逻辑单元1820以确定将数据发送到哪些网络组件。可使用硬件、软件或这两者来实施逻辑单元1820。网络单元1800还可包括一个或一个以上出端口或单元1830，所述一个或一个以上出端口或单元1830耦合到发射器（Tx）1832以用于向其它网络组件发射信号和帧/数据。接收器1812、逻辑单元1820以及发射器1832也可实施或支持资源预留1100、资源查询1200、网络感知的全局载荷平衡1300、网络事件升级1400、应用事件升级1500、QoS下降升级1600及/或CSO方法1700。网络单元1800的组件可如图18中所示而布置。
上述网络组件可在任何通用网络组件上实施，例如计算机或网络组件，其具有足够的处理能力、存储器资源和网络吞吐量能力来处置置于其上的必要工作量。图19说明典型的通用网络组件1900，其适合于实施本文所揭示的组件的一个或一个以上实施例。网络组件1900包含处理器1902（其可称为中央处理器单元或CPU），处理器1902与包含以下各者的存储器装置通信：辅助存储装置1904、只读存储器（ROM）1906、RAM1908、输入/输出（I/O）装置1910以及网络连接性装置1912。处理器1902可实施为一个或一个以上CPU芯片，或者可以是一个或一个以上专用集成电路（ASIC）的一部分。
辅助存储装置1904通常包括一个或一个以上磁盘驱动器或磁带驱动器，且用于数据的非易失性存储，且在RAM1908的大小不足以保持所有工作数据的情况下用作溢出数据存储装置。辅助存储装置1904可用于存储程序，当选择此些程序来执行时，将所述程序加载到RAM1908中。ROM1906用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM1906为非易失性存储装置，其存储器容量相对于辅助存储装置1904的较大存储器容量而言通常较小。RAM1908用于存储易失性数据，且还可能用于存储指令。存取ROM1906和RAM1908两者通常比存取辅助存储装置1904要快。
揭示了至少一个实施例，且所属领域的技术人员作出的对所述实施例和/或所述实施例的特征的变化、组合及/或修改在本发明的范围内。因组合、整合及/或省略所述实施例的特征而产生的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将这些表达范围或限制理解为包含处于明确陈述的范围或限制内的类似量值的重复范围或限制（例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等）。举例来说，每当揭示具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，特别揭示了处于所述范围内的任何数字。明确来说，特别揭示了所述范围之内的以下数字：R=Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1%到100%范围内以1%递增的变量，即，k为1%、2%、3%、4%、7%、…、70%、71%、72%、…、97%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，还特别揭示了由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。相对于权利要求的任一元素使用术语“任选地”意味着所述元素是所需的，或者所述元素不是所需的，两种替代方案均在权利要求的范围内。使用例如包括、包含和具有等较广术语应被理解为提供对例如由……组成、基本上由……组成以及大体上包括等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的描述限制，而是由以下权利要求书界定，所述范围包含权利要求书的标的物的所有均等物。每一和每个权利要求作为进一步的揭示内容并入说明书中，且权利要求书是本发明的实施例。本发明中的参考的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引入的方式并入本文中，以致其提供对本发明进行补充的示范性、程序性或其它细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的系统和方法可以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文所给出的细节。举例来说，各种元件或组件可在另一系统中组合或集成，或某些特征可省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项目也可以电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、装置或中间组件间接地耦合或通信。改变、替代和更改的其它实例可由所属领域的技术人员确定，且可在不脱离本文所揭示的精神和范围的情况下作出。

Claims (21)

1.一种设备，其包括：
应用交错层级优化（CSO）网关（ACG），用于在应用层处与多个服务器通信；以及
网络CSO网关（NCG），其经由应用-网络接口耦合到所述ACG且用于与所述应用层下方的多个网络层处的多个网络节点通信，
其中所述ANI允许联合的应用-网络资源分配、供应和优化。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述ANI允许来自所述应用层的网络层级相关查询和事件升级，以及来自网络层级的应用层级相关查询和事件升级。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述ANI实现应用感知的网络层级和网络感知的应用层级。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述ACG知道所述应用层级中的应用过程以及应用相关数据，且其中所述NCG知道所述网络层级中的网络过程以及网络相关数据。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述NCG耦合到所述网络层级中的路径计算元件（PCE）。
6.根据权利要求1所述的设备，其中多个ACG用于经由多个对应的ANI与对应于所述网络层级中的多个域的多个NCG通信。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述NCG耦合到所述对应域中的多个对应的路径计算元件（PCE）。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述域包括以下各者中的至少一者：接入、骨干以及聚合网络，其基于相同或不同的技术且对应于相同或不同的网络层。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述NCG用于在对应于同一路由管理域（AD）的多个自治系统上操作。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述服务器分布于多个数据中心中且用于接收来自所述应用层处的一个或一个以上终端用户的网络服务（NS）查询，且其中在所述网络层处处理所述NS查询以比较所述数据中心处的不同的服务器使用和网络使用水平，以选择服务器和网络节点来用于服务所述NS查询且实现网络载荷平衡。
11.一种网络组件，其包括：
接收器，用于接收来自应用平面的网络查询以及来自网络平面的网络响应；
服务控制器，用于通过处理所述网络查询来用于向所述网络平面发送信号且处理所述网络响应来用于向所述应用平面发送信号，而实现所述应用平面和所述网络平面之间的交错层级优化（CSO）；以及
发射器，用于将所述经处理的网络查询发送到所述网络平面且将所述网络响应发送到所述应用平面。
12.根据权利要求11所述的网络组件，其中所述服务控制器用于与经由应用-服务接口（ASI）耦合到所述应用平面的应用控制器通信，且其中所述应用控制器用于经由应用平面接口（API）与所述应用平面通信且经由用户应用接口与用户平面通信。
13.根据权利要求12所述的网络组件，其中所述服务控制器包括网络CSO网关（NCG）以及多个网络服务数据库，所述多个网络服务数据库包括：业务工程数据库（TED）、网络路由（NR）数据库（DB）、config数据库、多重路由表（MRT）、管理信息库（MIB），或其组合。
14.根据权利要求12所述的网络组件，其中所述服务控制器用于经由服务-管理平面接口（SMI）与管理平面通信，且经由服务-控制平面接口（SCI）与控制平面通信，且其中所述管理平面和所述控制平面两者用于经由连接控制接口（CCI）与传输平面通信。
15.根据权利要求12所述的网络组件，其中所述服务控制器包括网络CSO网关（NCG）、信令和处理引擎、网络资源估计、配置文件映射引擎、网络资源抽象化、虚拟化和相关性引擎，以及多个网络维护的数据库，其中所述信令和处理引擎经配置以经由服务-控制平面接口（SCI）与控制平面通信，且其中所述网络维护的数据库经由所述SCI与所述控制平面通信，且经由服务-管理平面接口（SMI）与管理平面通信。
16.根据权利要求12所述的网络组件，其中所述应用控制器包括应用CSO网关（ACG）、用户配置文件处理引擎、服务器/虚拟机（VM）选择引擎以及应用资源管理引擎，且其中所述用户配置文件处理引擎经由用户平面-应用平面接口（UAI）与所述用户平面通信。
17.一种网络设备实施的方法，其包括：
在服务平面中的服务控制器处从耦合到应用平面的应用控制器接收资源预留请求，以为用户实现应用；
为所述应用计算路径；
在网络平面处使用网络维护的数据库为所述路径分配资源；以及
经由所述服务控制器以及所述应用控制器将响应与所述所分配的资源转发到所述应用平面。
18.根据权利要求17所述的网络设备实施的方法，其进一步包括与远程数据中心（DC）中的外部服务器通信，以基于服务器使用和网络使用来计算所述路径且分配资源。
19.根据权利要求17所述的网络设备实施的方法，其进一步包括：
经由所述服务控制器将网络事件从所述网络平面处的网络层升级到所述应用控制器，以及
经由所述服务控制器将来自所述应用控制器的请求转发到所述网络平面，以处置所述网络事件。
20.根据权利要求17所述的网络设备实施的方法，其进一步包括：
经由所述应用控制器和所述服务控制器将应用事件从所述应用平面升级到所述网络平面，以及
在所述网络平面处处置所述应用事件。
21.根据权利要求17所述的网络设备实施的方法，其进一步包括：
经由所述应用控制器和所述服务控制器将服务质量（QoS）下降从所述应用平面升级到所述网络平面，以及
在所述网络平面处处置所述QoS下降。
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