CN105052074A - 用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

这里描述的主题包括用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质。一种用于提供虚拟化直径资源以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的系统包括：云虚拟化器，用于虚拟化硬件池以及用于支持动态实例化的直径资源实例。该系统还包括：云调配器，用于监测网络和硬件事件以及用于响应于网络或硬件状况指示云虚拟化器实例化直径资源实例或者在实例化的直径资源实例之间重新分配来自硬件池的硬件。该系统还包括：云流管理器，用于动态地将至少一个网络元素配置为将业务量路由至动态实例化的直径资源实例或分配的硬件。

Description

用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质
优先权声明
本申请要求于2013年2月18日提交的序列号为61/766073的美国临时专利申请的权益，其全部公开通过引用包含于此。
技术领域
这里描述的主题涉及直径(Diameter)网络虚拟化以及将消息路由至动态实例化的网络资源实例。更具体地讲，这里描述的主题包括用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量(traffic)路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质。
背景技术
在当前电信网络架构中，为了在高峰时间期间的最大容量而设计或静态地布置网络。在非高峰时间期间，装备经常空闲。因此，网络资源被浪费，导致网络运营商的不必要的资本支出。
在一些情况下已提出网络中的虚拟化。然而，一旦虚拟网络元素被实例化，不存在用于将业务量路由至新实例化的元素的标准机制。另外，因为直径网络仅开始被广泛地采用，所以还未在这种网络中充分研究虚拟化。因此，需要用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质。
发明内容
这里描述的主题包括用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质。一种用于提供虚拟化直径资源以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的系统包括：云虚拟化器，用于虚拟化硬件池以及用于支持动态实例化的直径资源实例。该系统还包括：云调配器，用于监测网络和硬件事件，以及用于响应于网络或硬件状况指示云虚拟化器实例化直径资源实例或者在实例化的直径资源实例之间重新分配来自硬件池的硬件。该系统还包括：云流管理器，用于动态地将至少一个网络元素配置为将业务量路由至动态实例化的直径资源实例或路由至分配的硬件。
能够结合硬件和/或固件用软件实现这里描述的主题。例如，能够以由处理器执行的软件实现这里描述的主题。在一个示例性实现方式中，能够使用存储有计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质来实现这里描述的主题，所述计算机可执行指令在由计算机的处理器执行时控制计算机执行步骤。适合实现这里描述的主题的示例性计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质，诸如盘存储器装置、芯片存储器装置、可编程逻辑器件和专用集成电路。另外，实现这里描述的主题的计算机可读介质可位于单个装置或计算平台上或者可分布在多个装置或计算平台上。
附图说明
现在将参照附图解释这里描述的主题的优选实施例，其中：
图1是根据这里描述的主题的实施例的虚拟化直径网络架构的方框图；
图2是表示根据这里描述的主题的实施例的用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径网络实例的示例性处理的流程图。
图3A和3B是表示根据这里描述的主题的实施例的从策略和计费规则功能(PCRF)资源实例到直径信令路由器(DSR)资源实例的硬件的动态重新分配的方框图；
图4A和4B是表示根据这里描述的主题的实施例的从DSR资源实例到PCRF资源实例的硬件的动态重新分配的方框图；
图5A和5B是表示根据这里描述的主题的实施例的分派给订户简档库(subscriberprofilerepository，SPR)资源实例到DSR资源实例的硬件的动态重新分配的方框图；
图6A和6B是表示根据这里描述的主题的实施例的从DSR资源实例到SPR资源实例的硬件的动态重新分配的方框图；
图7A和7B是表示根据这里描述的主题的实施例的从PCRF资源实例到SPR资源实例的硬件的动态重新分配的方框图；和
图8A和8B是表示根据这里描述的主题的实施例的从SPR资源实例到PCRF资源实例的硬件的动态重新分配的方框图。
具体实施方式
随着直径网络继续演进，直径网络元素将会移至代表能够根据需要由网络运营商使用的虚拟资源的云。这代表按照网络运营商提高网络可扩展性和灵活性的方式的重要变化。利用基于云的直径网络，运营商能够利用虚拟化和软件设计的网络技术来关于会话、事务和吞吐量实现动态和弹性可扩展性。能够使用由虚拟化中间件层或管理程序(hypervisor)支持的标准硬件完成这种虚拟化。虚拟化直径网络资源实现了用于不同类型的服务的灵活的网络屏幕。这种虚拟化还通过创建更灵活的架构和部署选择来帮助产生资本和运营支出。例如，运营商不再需要建立过多的核心容量以解决高峰时间，因为虚拟直径网络资源能够基于变化的业务量水平暂时地移动到不同位置。替代于基于高峰网络使用静态地提供网络元素，这里描述的主题包括虚拟化网络架构，其中直径信令路由器(DSR)、策略和计费规则功能(PCRF)和订户简档库(SPR)资源实例被按需动态实例化，并且业务量被自动地路由至动态实例化的资源实例。
图1是根据这里描述的主题的实施例的虚拟化直径网络架构的方框图。参照图1，网络架构包括硬件池100，在硬件池100上执行直径资源实例，一些直径资源实例可被动态实例化。在示出的例子中，直径资源实例包括PCRF资源实例102、DSR资源实例104和SPR资源实例106。硬件池100可包括能够支持一个或多个直径资源实例的计算平台，诸如服务器平台或处理器刀片。每个处理器刀片可包括微处理器和关联的存储器。
因为硬件并不总是被标准化，并且因为可能需要使用标准接口动态地分配新硬件，所以提供云虚拟化器108。云虚拟化器108使用虚拟化技术(诸如，虚拟机技术)从硬件池100动态地分配或重新分配硬件资源并且在该硬件上实例化需要的DSR、PCRF或SPR资源实例。云调配器(orchestrator)110监测网络和硬件事件，并且指示虚拟化器108动态地分配需要的硬件资源并且动态地实例化DSR、PCRF和SPR资源实例。例如，如果云调配器110确定在特定位置处的DSR上的负载减小并且对PCRF资源的需求激增，则调配器110可将当前分配给其负载已减小的DSR资源实例的来自硬件池100的处理器刀片重新分配给另外的PCRF资源实例。利用状态绑定针对新实例化的资源保持会话和上下文，能够实现这一点。在另一例子中，如果PCRF资源实例上的负载减小并且DSR资源实例上的负载增加，则硬件可被从其负载已减小的PCRF资源实例重新分配给需要另外的处理能力的DSR资源实例。在另一例子中，分派给其负载已减小的SPR资源实例的硬件可被重新分派给其负载已增加的DSR资源实例。在另一例子中，分派给其负载已减小的DSR资源实例的硬件可被重新分派给其负载已增加的SPR资源实例。在另一例子中，分派给其负载已减小的PCRF资源实例的硬件可被分派给其负载已增加的SPR资源实例。在另一例子中，分派给其负载已减小的SPR资源实例的硬件可被分派给其负载已增加的PCRF资源实例。响应于网络或硬件状况的直径资源实例之间的硬件的任何重新分配或重新分派应该落在这里描述的主题的范围内。
一旦创建新实例化的资源，云流管理器112就动态地将业务量路由至新实例化的虚拟资源。例如，云流管理器112可使用软件定义网络技术(诸如，OpenFlow)动态地操纵进入或离开网络的业务量流。在一个例子中，当具有一个有效DSR资源实例的网络经历信令业务量激增时，DSR资源的另外的处理器刀片能够被增加以管理该业务量。在一个实施例中，云虚拟化器108可实现管理程序层，该管理程序层允许从硬件池100到直径网络资源实例(诸如，PCRF资源实例102、DSR资源实例104和SPR资源实例106)的硬件的动态分配和解除分配以及从所述直径网络资源实例的硬件的动态分配和解除分配。
云调配器110指示流管理器112将信令流引导至云中的新实例化的直径资源实例。流管理器112向网络路由器发布SDN命令(诸如，OpenFlow命令)以将消息路由至新实例化的资源或路由至新分配给已有资源的硬件。在2011年2月28日的版本1.1.0的OpenFlowSwitchSpecification中描述了OpenFlow协议，其全部公开通过引用包含于此。
图2是表示用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的示例性总体步骤的流程图。参照图2，在步骤200中，提供用于支持动态实例化的直径资源实例的硬件池。例如，支持DSR、PCRF和SPR虚拟机的硬件池100可被虚拟化。在步骤202中，监测网络和硬件事件。例如，云调配器110可从网络监测装置以及从硬件池100接收网络和硬件负载状况的输入。在步骤204中，基于监测的网络或硬件事件确定是否需要硬件资源重新分配或新的直径资源实例。如果需要资源重新分配或直径资源实例实例化，则控制前进至步骤206，在步骤206中，硬件资源被重新分配或者直径资源实例被实例化。例如，另外的处理器刀片可被分配以支持新的或已有的DSR、PCRF或SPR资源实例。在另一例子中，与空闲直径资源实例关联的硬件资源可被重新分配给其它直径资源实例。在步骤208中，外部业务量被路由至新实例化的直径网络实例或新分配的硬件。步骤208可包括：向网络路由器发布SDN命令(诸如，OpenFlow命令)以将业务量路由至新实例化的DSR、PCRF或SPR资源实例或路由至已被分派给新的或已有的直径资源实例的硬件。
如上所述，云调配器110和云虚拟化器108可通信，以响应于网络或硬件状况将硬件重新分配给不同类型的直径资源实例。在一个例子中，云调配器110可指示云虚拟化器108将以前分配给PCRF资源实例的硬件分配给一个或多个DSR资源实例。图3A和3B示出了这个例子。在图3A中，搁架300包括多个处理器刀片302、304、306、308、310和312。每个处理器刀片302、304、306、308、310和312可包括用于支持直径资源实例的微处理器、存储器、盘存储装置和网络通信能力。在示出的例子中，处理器刀片302、304、306和308当前被分配给PCRF资源实例102，并且处理器刀片310和312被分配给DSR资源实例104。当云调配器110接收到支持DSR104的处理器刀片过载并且支持PCRF102的处理器刀片具有另外的容量的通知时，云调配器110可指示云虚拟化器108将以前分配给PCRF资源实例的一个或多个处理器刀片分配给DSR资源实例。图3B表示相对于图3A在这种重新分配之后的系统的状态。在图3B中，以前分配给PCRF资源实例102的处理器刀片308现在被分配给DSR资源实例104。一旦新实例化的DSR资源实例104运行，云流管理器112就可向交换机和路由器发布SDN命令以将直径信令业务量路由至新实例化的DSR资源实例。另外，云流管理器112可指示交换机和路由器将以前引导至处理器刀片306的PCRF业务量路由至处理器刀片302和304。
在另一例子中，云调配器110可指示云虚拟化器108将以前分配给DSR资源实例的硬件分配给PCRF资源实例。图4A和4B示出了这种例子。在图4A中，处理器刀片302、304、306和308被分配给DSR资源实例，并且处理器刀片310和312被分配给PCRF资源实例。云调配器110接收到PCRF资源实例过载的通知。因此，云调配器110指示云虚拟化器108将处理器刀片从DSR资源实例重新分配给PCRF资源实例。图4B表示相对于图4A在这种重新分配之后的系统的状态。在图4B中，处理器刀片302、304和306被分配给PCRF资源实例，并且处理器刀片308、310和312被分配给DSR资源实例。与前一例子一样，一旦处理器刀片308被从DSR资源实例104改变到PCRF资源实例102，云流管理器112就可指示交换机和路由器将新的PCRF业务量路由至处理器刀片308并且在处理器刀片302、304和306之中加载共享DSR业务量。
在另一例子中，云调配器110可指示云虚拟化器108将以前分配给SPR资源实例的硬件分配给DSR资源实例。图5A和5B示出了这种例子。在图5A中，处理器刀片302、304、306和308被分配给SPR资源实例106。处理器刀片310和312被分配给DSR资源实例104。当云调配器110确定支持DSR资源实例104的处理器刀片过载并且支持资源实例106的处理器刀片具有可用容量时，云调配器110可指示云虚拟化器108将处理器刀片308从SPR资源实例106重新分配给DSR资源实例104。
图5B表示相对于图5A在这种重新分配之后的系统的状态。在图5B中，处理器刀片308被分配给DSR资源实例104而非SPR资源实例106。一旦处理器刀片308被分派给DSR资源实例104，云流管理器112就可指示交换机和路由器将DSR业务量路由至处理器刀片308并且在处理器刀片302、304和306之中加载共享SPR业务量。
在另一例子中，以前分配给DSR资源实例的硬件资源可被分配给SPR资源实例。图6A和6B示出了这个例子。在图6A中，处理器刀片302、304、306和308被分配给DSR资源实例，并且处理器刀片310和312被分配给SPR资源实例。如果云调配器110检测到支持SPR资源实例106的处理器刀片过载并且支持DSR资源实例的处理器刀片具有另外的容量时，云调配器110可指示云虚拟化器108将以前分配给DSR资源实例的处理器刀片重新分配给SPR资源实例。
图6B表示在这种动态重新分配之后的系统的状态。在图6B中，处理器刀片308被分配给SPR资源实例106而非DSR资源实例104。一旦处理器刀片308被分派给SPR资源实例106，云流管理器112就可指示交换机和路由器将SPR业务量路由至处理器刀片308并且在处理器刀片302、304和306之中加载共享以前由处理器刀片308处理的DSR业务量。
在另一例子中，以前分配给PCRF资源实例的硬件可被动态地分配给SPR资源实例。图7A和7B示出了这个例子。参照图7A，处理器刀片302、304、306和308被分配给PCRF资源实例102。处理器刀片310和312被分配给SPR资源实例106。如果云调配器110检测到分配给SPR资源实例106的处理器刀片过载并且分配给PCRF资源实例102的处理器刀片具有另外的容量时，云调配器110可指示云虚拟化器108将硬件重新分配给SPR资源实例。
图7B表示相对于图7A的系统在这种重新分配之后的状态。在图7B中，新的SPR资源实例已被实例化并且新的SPR资源实例被分派SPR资源实例106。一旦处理器刀片308被分配SPR资源实例106，云流管理器112就可指示交换机和路由器将SPR业务量引导至处理器刀片308并且在处理器刀片302、304和306之中加载共享以前由处理器刀片308处理的PCRF业务量。
在另一例子中，以前分派给SPR资源实例的硬件资源可被重新分配给PCRF资源实例。图8A和8B示出了这种例子。参照图8A，处理器刀片302、304、306和308被动态地分配给SPR资源实例106。处理器刀片310和312被分派给PCRF资源实例102。如果云调配器110确定支持PCRF资源实例102的硬件过载并且支持SPR资源实例106的硬件未充分使用时，云调配器110可指示云虚拟化器108将一个或多个处理器刀片重新分配给PCRF资源实例。在示出的例子中，云调配器110指示云虚拟化器108将硬件刀片308分配给PCRF资源实例102。图8B表示在这种动态重新分配之后的系统的状态。在图8B中，以前分配给SPR资源实例的处理器刀片308现在被重新分配给新实例化的PCRF资源实例102。一旦处理器刀片308被分派给PCRF资源实例102，云流管理器112就可指示交换机和路由器将PCRF业务量路由至处理器刀片308并且在处理器刀片302、304和306之中加载共享以前由处理器刀片308处理的SPR业务量。
将会理解，可在不脱离目前公开的主题的范围的情况下改变目前公开的主题的各种细节。另外，前面的描述仅用于说明的目的，而非用于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于提供虚拟化直径资源以及用于将业务量路由至动态实例化的直径实例或新分配的硬件的系统，该系统包括：
云虚拟化器，用于虚拟化硬件池以及用于支持动态实例化的直径资源实例；
云调配器，用于监测网络和硬件事件，以及用于响应于网络或硬件状况指示云虚拟化器动态地实例化直径资源实例或者在实例化的直径资源实例之间分配来自硬件池的硬件；和
云流管理器，用于动态地将至少一个网络元素配置为将业务量路由至动态实例化的直径资源实例或路由至分配的硬件。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例、策略和计费规则功能(PCRF)资源实例和订户简档库(SPR)资源实例。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述云调配器被配置为响应于网络或硬件状况指示云虚拟化器动态地将分配给第一类型的直径资源实例的硬件重新分配给第二类型的直径资源实例。
4.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括直径信令路由器(DSR)资源实例。
5.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例。
6.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括订户简档库(SPR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括直径信令路由器(DSR)资源实例。
7.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括订户简档库(SPR)资源实例。
8.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括订户简档库(SPR)资源实例。
9.如权利要求3所述的系统，其中第一类型的直径资源实例包括订户简档库(SPR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述云流管理器使用软件定义网络(SDN)命令来动态地将网络元素重新配置为将业务量路由至动态实例化的直径资源实例。
11.一种用于提供虚拟化直径资源以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源的方法，该方法包括：
虚拟化用于支持动态实例化的直径资源实例的硬件池；
监测直径网络中的网络和硬件事件，并且响应于网络或硬件状况实例化直径资源实例或者分配来自硬件池的硬件；并且
动态地将业务量路由至动态实例化的直径资源实例或路由至分配的硬件。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例、策略和计费规则功能(PCRF)资源实例和订户简档库(SPR)资源实例。
13.如权利要求11所述的方法，其中实例化直径资源实例或者分配来自硬件池的硬件包括响应于网络或硬件状况将分配给第一类型的直径资源实例的硬件重新分配给第二类型的直径资源实例。
14.如权利要求13所述的方法，其中第一类型的直径资源实例包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括直径信令路由器(DSR)资源实例。
15.如权利要求13所述的方法，其中第一类型的直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例。
16.如权利要求13所述的方法，其中第一类型的直径资源实例包括订户简档库(SPR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括直径信令路由器(DSR)资源实例。
17.如权利要求13所述的方法，其中第一类型的直径资源实例包括直径信令路由器(DSR)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括订户简档库(SPR)资源实例。
18.如权利要求13所述的方法，其中第一类型的直径资源实例包括策略和计费规则功能(PCRF)资源实例，并且其中第二类型的直径资源包括订户简档库(SPR)资源实例。
19.如权利要求11所述的方法，其中动态地将至少一个网络元素配置为将业务量路由至动态实例化的资源实例包括向所述至少一个网络元素发布软件定义网络(SDN)命令。
20.一种存储有可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述可执行指令在由计算机的处理器执行时控制计算机执行包括下述步骤的步骤：
虚拟化用于支持动态实例化的直径资源实例的硬件池；
监测直径网络中的网络和硬件事件，并且响应于网络或硬件状况实例化直径资源实例或者分配来自硬件池的硬件；并且
动态地将业务量路由至动态实例化的直径资源实例或路由至分配的硬件。
CN201480017586.0A 2013-02-18 2014-02-18 用于提供虚拟化直径网络架构以及用于将业务量路由至动态实例化的直径资源实例的方法、系统和计算机可读介质 Active CN105052074B (zh)

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