CN105830401B - 具有虚拟范围延伸器的软件定义的网络基础设施 - Google Patents

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Abstract

本实施例方法包括：网络基础设施管理器选择第一用户设备(user equipment，UE)作为目的UE，并选择第二UE作为所述目的UE的中继UE。所述方法还包括：协商在所述目的UE上安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)UE，并协商在所述中继UE上安装vREX转发代理(forwarding agent，FA)。所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。

Description

具有虚拟范围延伸器的软件定义的网络基础设施
相关申请案交叉申请
本申请要求2013年12月13日递交的发明名称为“具有虚拟范围延伸器的软件定义的网络基础设施”的第14/106,483号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及网络通信，尤其涉及一种具有虚拟范围延伸器的软件定义的网络基础设施。
背景技术
无线网络(例如，5G以及超过5G的网络)中对吞吐量的需求在稳步增长，而只有少数机制可用于解决该需求。一种提升网络中吞吐量的方法是通过部署更密集的传输点。但是，传统的传输点(例如，基站)的密集部署可能导致高昂的成本。例如，传统传输点的部署可能产生资本费用(例如，租用空间和配置传输/电力线路等相关的费用)，以及经营成本(例如，跟踪传输点、保护传输点、维护、和供电等费用)。因此，成本原因可能不利于网络通过更密集地部署传统的传输点来增加吞吐量。另外，一旦安装后，传统的传输点将会固定在某个位置而无法动态移动来解决网络负载以及流量状况变化的问题。
发明内容
通过本发明的优选实施例提供的用于敏捷无线接入网的系统和方法，上述及其他问题通常能得以解决或避免，并且通常实现技术上的优势。
根据一实施例，一种用于网络基础设施在网络中进行操作的方法包括：选择第一用户设备(user equipment，UE)作为目的UE，并选择第二UE作为所述目的UE的中继UE。所述方法还包括：协商在所述目的UE上安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)UE，并协商在所述中继UE上安装vREX转发代理(forwarding agent，FA)。所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。
根据另一实施例，一种用于用户设备(user equipment，UE)进行操作的方法包括：接收安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)的请求。所述vREX为vREX转发代理(forwarding agent，FA)和vREX UE对中的其中一个，所述vREX FA用于作为所述vREXUE的FA。所述方法还包括：协商安装所述vREX。
根据另一实施例，网络基础设施管理器包括处理器，以及存储所述处理器的执行程序的计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：在网络中选择第一用户设备(user equipment，UE)作为目的UE，并在网络中选择第二UE作为所述目的UE的中继UE。所述程序还包括用于执行以下操作的指令：协商在所述目的UE上安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)UE，并协商在所述中继UE上安装vREX转发代理(forwarding agent，FA)。所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。
根据另一实施例，网络设备包括处理器，以及存储所述处理器的执行程序的计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：接收安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)的请求。所述vREX为vREX转发代理(forwarding agent，FA)和vREX UE对中的其中一个，所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。所述程序还包括协商安装所述vREX的指令。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1A至图1C示出了各个实施例中在网络拓扑生成阶段进行的操作的网络的方框图；
图2示出了各个实施例中在虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)启动阶段进行的操作的网络的方框图；
图3示出了各个实施例中用于向控制面通知网络拓扑阶段进行的操作的网络的方框图；
图4示出了多个实施例中在网络转发路径配置阶段进行的操作的网络的方框图；
图5示出了各个实施例中在协议配置阶段进行的操作的网络的方框图；
图6A和6B示出了各个实施例中具有vREX的用户设备(user equipment，UE)的方框图；
图7A和7B示出了各个实施例中vREX转移的流程图；
图8示出了各个实施例中网络基础设施管理器操作的流程图；
图9示出了各个实施例中UE进行操作的流程图；
图10示出了各个实施例中可以用于实现例如在此描述的系统和方法的计算平台。
具体实施方式
下文将详细论述实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
各个实施例在特定的上下文中进行描述，即软件定义网络(software definednetwork，SDN)。然而，各个实施例也可以应用于其他类型的被管理网络中，如：数据中心网络、蜂窝网络、传感器网络、家庭娱乐系统、监控网络、或机器间网络等。
各个实施例在网络中使用私有的基础设施节点(例如，用户设备(userequipment，UE))，从而模仿密集部署的传统网络传输节点(例如，基础设施转发代理(forwarding agent，FA)，如基站)。网络可能包括网络基础设施管理器，所述网络基础设施管理器跟踪网络状况(例如，拓扑、UE的可用容量、和网络流量状况等)并识别可用UE以作为其他UE的延伸器。所述基础设施管理器可以在所述可用UE上安装虚拟化软件，从而使得这些UE(称作中继UE)能够将报文传输转发至在网络中其他UE。所述基础设施管理器也可以在目的UE上安装虚拟化软件，以使能够接收来自中继UE的报文。在将中继UE整合为FA时，软件定义网络(software defined network，SDN)控制器以及软件定义协议(software definedprotocol，SDP)控制器可以基于网络流量需求/服务质量(quality of service，QoS)需求在网络中配置转发表和配置协议。因此，在不存在部署大量传统FA(例如，基站)而产生费用的情况下通过提升FA的密度可以解决网络吞吐量需求的问题。另外，可以根据网络状况的变化动态调整FA的密度，从而以适应敏捷网络基础设施做。
图1示出了各个实施例中网络拓扑生成阶段的无线接入网100。网络100包括核心网102，所述核心网102具有连接网关106的核心网节点104。网关106提供核心网节点104和回程网络之间的网络连接。核心网节点104可以包括三层路由器、二层交换机、或软件定义协议网元等。网络100还包括接入部108，所述接入部108具有连接至所述核心网节点104的网络部署的基础设施FA 110(例如，基站、长期演进(long term evolution，LTE)eNode B、和WiFi接入点等)。
网络100中的UE 112可以通过网络接入链路113a连接到基础设施FA 110。UE 112可以使用任何合适的通信方案(例如，LTE或WiFi等)通过网络接入链路113a接收来自基础设施FA 110的下行报文或传输上行报文至基础设施FA 110。UE 112可以包括非网络部署的基础设施节点，例如，手机、笔记本电脑、平板电脑设备、和毫微微蜂窝基站/微微基站等。UE112可以是SDN使能的UE，并可以包括用于与基础设施FA 110通信的一个或多个虚拟机。另外，除了所述网络100，UE 112可以也可以不连接到其他网络(例如，本地家庭网/办公网或不同的运营商网络)接入链路113a可以是依照一个或多个技术标准(例如，长期演进(longterm evolution，LTE)，或IEEE 802.11(WiFi))的无线链路和/或有线链路(例如，数字用户线(digital subscriber line，DSL)或电缆连接)。
控制面114可以提供网络100中的控制功能，所述控制面114可以包括SDN控制器116和SDP控制器118。SDN控制器116可以根据网络100中的流量状况/流量负载动态分配网络资源(例如，通过配置网络设备的转发信息库(forwarding information base，FIB))。SDP控制器118可以为网络100中传输的报文提供协议配置(例如，通过配置网络设备的协议信息库(protocol information base，PIB))。
网络100还包括基础设施管理器120。可以将基础设施管理器120作为软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)控制器、核心网节点102、或基础设施FA 110等等中的独立的控制器。另外，虽然图1只描述了基础设施管理器120，但网络100可以包括多个例如管理不同的地理区域的基础设施管理器120。
基础设施管理器120为所有网络100或部分网络100进行网络拓扑生成。作为网络拓扑生成的一部分，基础设施管理器120可以监控网络状况(如箭头122所示)。网络100的监控的状况可以包括当前的网络拓扑(例如，储存在网络拓扑数据库)、动态的网络状况(例如，UE 112的相邻关系、UE 112反馈的信道质量指示(channel quality indicator，CQI)、UE 112的经验的信号干扰噪声比(signal to noise ratio，SINR)、和/或服务UE 112的基础设施FA 110的网络带宽利用率)、历史网络状况(例如，历史流量负载信息或基于地理的用户位置数据)、和/或基础设施管理器做出的历史决策等。基于所述监控的网络状况，基础设施管理器120确定何时将虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)安装在UE上，从而将中继/目的UE加入网络100中。例如，基础设施管理器120可以选择某UE 112(例如，经历过差信道状况的UE)作为目的UE。基础设施管理器120还可以选择一个或多个中继UE来服务每个目的UE。可以基于能力(例如，传输范围)、相邻关系(例如，预期的信号质量)、和/或服务质量(quality of service，QoS)要求，确定为某个特定目的UE选择的中继UE。虽然图1A示出了网元(例如，UE 112、基础设施FA 110、核心网节点104，以及网关106)的特定的配置和数量，但其他实施例可以包括每个网元存在其他配置和/或不同数量的网络。
图1B示出了基础设施管理器120基于动态的网络状况生成网络拓扑的具体实施例的方框图。例如，如箭头122a所示，核心网102/接入部108可以为基础设施管理器120提供网络状态信息。网络拓扑信息可以包括网络中的UE 112的数量和UE的地理位置等。如箭头122a所示，UE 112还可以上报信道/信号质量反馈信息(例如，CQI反馈)至基础设施管理器120。基础设施管理器120可以将该信息存储在网络状态数据库124。基于监控的网络状态数据库124中的网络拓扑和信道/信号质量反馈，所述基础设施管理器可以对UE 112进行长期的SINR估算，并选择UE 112(例如，具有不良的SINR估算)作为目的UE。然后基础设施管理器120可以基于所述目的UE的相邻关系选择中继UE。例如，可以在每个目的UE传输范围内，从UE池中选择中继UE。选择中继UE时，基础设施管理器120可以基于可用吞吐容量的倒数优先形成通过中继UE到达所述目的UE的最短路径。其他信号质量状况/网络状态状况也可以用于选择和识别中继UE以及目的UE。当基础设施管理器120检测信号质量的变化(例如，基于接收到的反馈)时，对中继UE和/或目的UE的选择可以动态地重新配置和更新。
图1C示出了基础设施管理器120基于历史的网络状况生成网络拓扑的具体实施例的方框图。例如，如箭头122a所示，核心网102/接入部108可以为基础设施管理器120提供网络拓扑信息。网络拓扑信息可以包括网络中的UE 112的数量和UE的地理位置等。然而，在图1C所示的实施例中，基础设施管理器120可能不会接收UE 112反馈的动态的信道/信号质量。但基础设施管理器120可能接收网络100的历史网络状态的相关信息(例如，来自地理数据库126)。在各个实施例中，基于地理、网络中UE的数量、日时间、周时间、特殊场合、和流量调度(例如，转接调度/交通灯调度)等，所示历史网络状态信息可以说明并预测网络状况(例如，估算的SINR、CQI、历史频谱效率、峰值数据速率、低数据速率、和/或延迟性能等)。
基于地理网络状态信息以及历史网络状态，基础设施管理器120可以生成格状图128。格状图128从地理上将网络100划分为地理区域128'。格状图128还可以将至少一部分地理区域128'划分为可用的地理区域130或被阻止的地理区域132。可以将位于可用地理区域的UE 112作为中继UE(例如，由于预测的良好的信号质量)，而位于被阻止的地理区域的UE 112可能无法同中继UE一样可用(例如，由于预测的不良的信号质量)。或者，可以划分地理区域128'，从而反映选择中继UE的可用性的优先顺序。可以在对应的地理区域128'中基于网络100中UE的地理位置预测网络100中UE的信号强度/信号质量。基础设施管理器120可以识别目的UE 112a，例如，基于UE 112在某个特定的地理区域中的位置。基础设施管理器120还可以通过识别潜在的位于可用的地理区域130并且处于目的UE 112a的传输范围内(例如，如空心圆115所示)的UE 112选择中继UE。基础设施管理器120可能不会选择位于被阻止的地理区域132的UE 112作为中继UE，即使这种UE 112处于目的UE 112a的传输范围内。当UE 112在地理位置上移进或移出地理区域128'，对目的UE和中继UE的选择也会相应地变化。
图2示出了多个实施例中软件安装阶段的网络100。基于图1A和1C描述的网络拓扑生成的结果，基础设施管理器120可以在网络100中构成目的UE 112a/中继UE 112b对。如箭头134所示，基础设施管理器120可以协商将虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)安装在中继UE 112b上(例如，vREX FA 136)和目的UE 112a上(例如，vREX UE 138)。通过虚拟接入链路113b，每个中继UE 112b可以服务一个或多个目的UE 112a。各个实施例中，虚拟接入链路113b是连接到中继UE 112b的虚拟骨干链路。同样地，一个或多个中继UE112b可以服务每个目的UE 112a。网络100中仍有其他的UE 112可能没有安装vREX，并可能不会配置为目的UE 112a或中继UE 112b。
各个实施例中，vREX为安装在适用的UE 112上的虚拟SDP使能的单元。vREX允许中继UE 112b通过为目的UE 112a提供额外的/改进的接入链路，从而提高目的UE 112a的服务质量/体验质量(quality of service/quality of experience，QoS/QoE)。vREX FA 136使得中继UE 112b能够作为服务vREX UE 138的FA。对于下行传输，vREX FA 136可以通过虚拟接入链路113b接收报文并转发报文至安装在目的UE上的vREX UE 138。上行传输阶段，vREXFA 136接收来自于vREX UE 138的报文并将这些报文转发至基础设施FA 110。vREX FA 136可以使用中继UE 112b现有的无线硬件接收并传输报文至中继UE 112b服务的目的UE112a。对于目的UE/中继UE 112a/112b对，接收硬件和传输硬件可以是相同或不同的。另外，虚拟接入链路113b使用无线技术(例如，3G、4G、LTE、LTE-A、设备到设备(device-to-device，D2D)通信、802.11、802.16、和/或802.15)或有线技术(例如，以太网和/或802.3)。
可以将vREX FA 136作为中继UE 112b上的虚拟机。vREX FA 136可以开启中继UE112b和目的UE 112a之间的双向隐私，安全，以及资源分享。安装vREX FA 136可以包括在中继UE 112b上安装转发信息库(forwarding information base，FIB)。中继UE 112b可以基于例如SDN控制器116配置的FIBs的条目对为安装的vREX FA 136准备的报文进行识别。当中继UE112b检测到为其vREX FA 136准备的报文，所述报文可以传递至所述vREXFA 136。所述vREX FA 136可以处理所述报文(例如，通过将适用的隧道协议头加入所述报文)并将乘客协议报文转换成vREX传输协议，以用于通过虚拟接入链路113b进行传输。可以基于目的UE的QoS要求(例如，期望的安全/加密级别)应用vREX传输协议。SDP控制器118可以将所述应用的协议配置在协议信息库(protocol information base，PIB)中。然后可以将所述vREX传输协议报文传递回中继UE 112b的操作系统(operating system，OS)进行传输。或者，可以将所述vREX传输协议报文直接传递到中继UE 112b的传输硬件进行传输。vREX FA136和中继UE 112b的OS/硬件之间的交互可以取决于所述vREX FA 136安装期间可以进行的操作以及收到的权限。每个中继UE 112b可能有一个或多个vREX FA 136，用于传输报文至一个或多个目的UE 112a。虽然将每个vREX FA 136描述为服务单个vREX UE 138，在多个可替代的实施例中，一个vREX FA 136可以服务多个vREX UE 138，例如，用于单播传输和组播传输。可以将vREX UE 138作为目的UE 112a上的虚拟机。vREX UE 138为vREX FA 136/vREX UE 138对的报文传输的终点。vREX UE 138通过SDN控制器116和SDP控制器118配置的协议接收来自vREX FA 136的报文。接收期间，vREX UE 138可以提取来自接收的vREX传输协议报文的乘客协议数据报文，例如，通过消除/弹出适用的协议。vREX UE 138然后可以将所述乘客协议数据报文传递至所述目的UE 112a的OS上。传输期间(例如，上行)，vREX UE138可以通过，例如，将一个或多个协议推送/添加所述乘客协议数据报文从而将乘客协议数据报文转换成vREX传输协议报文。然后vREX UE 138可以将所述传输协议报文传递至所述目的UE 112a的操作系统上或传输硬件上，从而传输至vREX FA 136。多个vREX UE 138可以并存于单个目的UE 112a，用于接收来自不同的中继UE 112b上的多对vREX FA 136的报文。如SDN控制器116的指示，目的UE 112a可以在OS报文与安装的一个或多个vREX UE 138的报文之间进行上行流量的负载均衡的操作。虽然将每个vREX UE 138描述为服务单个vREX FA 136，在多个可替代的实施例中，一个vREX UE 138可以服务多个vREX FA 136，例如，用于单播传输和组播传输。
基础设施管理器120可以协商在中继UE 112b和目的UE 112a上安装vREX。例如，基础设施管理器120可以激励中继UE 112b接受安装vREX FA 136。所述激励包括降低访问网络的价格，对中继UE112b的流量提高优先级等。另外，基础设施管理器120可以接入UE能力数据库，所述能力数据库包括网络100中各种UE 112的能力。基于所述UE能力数据库，基础设施管理器120可以将vREX(例如，vREX FA或vREX UE)安装在某UE 112。例如，基础设施管理器120可以在UE 112上只安装vREX，所述UE 112具有超过可配置的阈值的软件/硬件(例如，CPU/传输能力)。
当UE 112接收基础设施管理器120安装vREX的请求，UE 112可以验证软件的有效性。例如，UE 112可以通过验算软件的校验和的值验证所述软件，所述软件的校验和的值可能是MD5校验和、SHA-2校验和(例如，SHA-256)、或其他的一些哈希功能校验和等。或者，除校验和的值之外，基础设施管理器可以将数字签名加入所述vREX软件进行验证。例如，基础设施管理器120可以添加所述软件的资源的数字签名并在所述vREX生成校验和。接收后，UE112可以验算所述校验和的值并验证所述数字签名。所述软件可以来源于虚拟网络供应商、基础设施管理器120的所有者、或实际网络的供应商等。所述请求可以指示将要安装vREXFA 136还是安装vREX UE 138。一旦验证完成，UE 112可以提示其运营商(例如，最终用户)安装vREX。然后UE 112可以根据软件对基础设施管理器120的适用性，传输正向的安装确认或负向的安装确认至所述基础设施管理器120。一些实施例中，UE 112的运营商(例如，终端用户)可以预先选择其设备的偏好，从而自动接受或拒绝安装vREX。在这种实施例中，验证完安装请求的真实性后，可以在没有任何附加提示的情况下安装vREX。
基础设施管理器120在网络100中的中继UE 112b和目的UE 112a上安装vREX后，基础设施管理器120更新网络拓扑，以包含vREX FA 136以及vREX UE 138对。然后，如图3中箭头140a所示，将该新网络拓扑发送至控制面114。
图4示出了通过配置转发路径142分配网络资源的SDN控制器116的方框图，所述转发路径142用于传输网关106中的报文至网络100中的UE 112(包括目的UE 112a)。SDN控制器116可以通过使用网络拓扑计算传输路径142从而分配资源，所述网络拓扑将vREX FA136以及vREX UE 138对合并为除核心网节点104、基础设施FA1 10和UE 112之外的传输\接收点。SDN控制器116可以接收以下有关的信息：设备间的(例如，基础设施FA到UE 112之间)网络接入链路113a或骨干网络以及中继UE 112b和目的UE 112a之间的虚拟接入链路113b的网络状态(例如，可用吞吐率、链路使用率、链路队列状态、链路丢包率、链路延迟)。基于网络流量状况，SDN控制器116可以进行流量管理，从而确定用于传输网络100中报文的转发路径142的期望的集合。例如，SDN控制器116可以基于网络状态和流量需求进行流量管理。所述需求可以是UE 112(例如，目标UE 112a)显式传输，由网络外部的流量资源显式传输，基于UE行为(包括UE流量行为)预测，或检查网络100中UE 112的业务流等。SDN控制器116可以为在核心网节点104、基础设施FA 110、以及中继UE 112b上的FIB配置转发路径142的条目(如箭头144所示)。FIB中的条目向每个网络节点通知下一个将要转发报文的网络节点(有时称作下一跳地址)。SDN控制器116也可以在核心网节点104、基础设施FA 110、和/或中继UE 112b上设置网络100中不同报文发送的优先顺序。转发路径142可能或可能不使用可用的vREX FA 136和vREX UE 138对。例如，转发路径142'可以不管虚拟接入链路113b的可用性，直接将基础设施FA 110中的报文传输至UE 112。
如箭头140b所示，SDN控制器116还可以向基础设施管理器120通知所述配置的流量转发路径142。通常，基础设施管理器120配置具有大量vREX FA 136/vREX UE 138的网络拓扑，这允许SDN控制器116在流量管理期间能够增加灵活性以及粒度。然而，如上所述，一些vREX Fas 136/vREX UE 138可能未用于流量转发。SDN控制器116可以向基础设施管理器120通知转发路径142，因此如果需要，基础设施管理器120可以调整vREX。例如，基础设施管理器120可以暂停未使用的vREX，从而节约UE 112b/目的UE 112a上的资源。随着网络状态状况的变化，SDN控制器116可以相应地重新配置转发路径142。关于转发路径142的任何变化都将发送给基础设施管理器120，并且基础设施管理器120可以相应地更新网络中的vREX。例如，基础设施管理器120可以基于转发路径142的变化重新激活vREX。
图5示出了各个实施例中在协议配置阶段进行的操作的网络100的方框图。SDP控制器118可以在SDP使能的单元(例如，网关106、核心网节点102、SDP使能的基础设施FA110，以及SDP使能的UE 112)中安装协议软件(例如，参照PIBs)，所述SDP使能的单元也包括虚拟的SDP使能的单元(例如，vREX)。SDP控制器118还可以在网络100中设置PIB条目，例如，如箭头148所示，基于各传输的QoS要求(例如，期望的安全/加密级别)。网络100中，协议可以在根据每报文进行应用。例如，如SDP控制器确定的，可以推送/增肌和弹出/去除协议头。因此，在传输之前/接收之后，PIB条目可以指示SDP使能的单元要推送/弹出哪个协议。SDP控制器118确定各用于报文传输的协议，并选择网络100中用于执行所述协议的节点。
一些实施例中，如箭头146所示，SDN控制器116可以为SDP控制器118提供流量管理，资源分配结果(例如，转发路径142的设置)。基于对转发路径142的配置，SDP控制器118可以配置适合每一个转发路径142的协议。例如，如果有不止一个传输路径通向目的UE112a，SDP控制器118可以为所述目的UE 112a配置多路径协议。在这种实施例中，SDN控制器116和SDP控制器118可以基于网络状况计算转发路径/协议组的多迭代。例如，如果合适的协议不能用于SDN控制器116选择的路径(例如，目的UE不能支持多路径协议)，所述SDN控制器116可以重新配置传输转发路径142。虽然图4和图5示出了SDN控制器116在SDP控制器118配置协议之前进行流量管理，其他实施例中，所述协议配置也可以先于流量管理发生。另外，虽然图1A至图5示出了网络100和转发路径142的特定的配置，其他实施例中，也可以使用其他配置。
图6A和6B分别示出了安装了vREX的目的UE 112a和中继UE 112b的方框图。如图6A所示，目的UE 112a可以包括FIB 150a、vREX UE 138，以及，可选的，虚拟网元(virtualnetwork element，vNET)154。除了vREX之外，UE 112a也可以参与其他一些虚拟网络并可以包括虚拟网络UE(virtual network UE，vNN UE)单元，所述vNN UE单元可以为与vREX不同类型的虚拟机。虽然只描述了一个vNET 154，但目的UE 112a可以包括任何数量的vNET154。FIB 150a指示目的UE 112a将报文传输至哪里，例如，对于上行传输和/或将接收到的报文传递至哪里。例如，FIB 150a可以指示目的UE 112a关于传输哪些报文至安装的vREXUE 138和/或SDP使能的网络接收器(例如，vNET 154)。FIB 150a中的条目可以由SDN控制器116配置。vREX UE 138允许目的UE 112a接收来自中继UE 112b上的配对的vREX FA 136的报文或传输报文至中继UE 112b上的配对的vREX FA 136。vNET 154允许目的UE 112a接收来自SDP使能的其他虚拟网络的报文。vREX 138和vNET 154都可以包括协议软件152，vREX138/vNET 154中的PIB可以指示所述协议软件152为接收到的报文弹出的协议和/或为上行报文传输推送的协议。协议软件152可以由SDP控制器118配置。为vREX 138和and vNET 154的协议配置可以是相同的或不同的。另外，目的UE 112a可以包括不止一个vREX 138。
如图6B所示，中继UE 112b可以包括FIB 150b以及一个或多个vREX FA 136。中继UE 112b也可以包括一个或多个vNET单元154。FIB 150b指示中继UE 112b传递报文至哪里，例如，传递至某个特定的vREX FA 136，从而传输至目的UE 112a。FIB 150b中的条目可以由SDN控制器116配置。FIB 150b也可以允许中继UE 112b识别要保留哪些报文以及转发哪些报文至目的UE 112a。vREX FA 136允许中继UE 112b接收来自目的UE 112a上的配对的vREXUE 138的报文或传输报文至目的UE 112a上的配对的vREX UE 138。vREX FA 136可以包括协议软件152，所述协议软件152可以确定应用哪些协议将乘客协议数据转换成vREX传输协议，从而传输至vREX UE 138。SDP控制器118可以根据配对的vREX FA 136/vREX UE 138之间的虚拟接入链路113b的QoS/QoE要求提供PIB 152中的条目。对于PIB 152中的条目的配置，还可以考虑其他。
如前所述，基础设施管理器120可以基于网络拓扑的变化(例如，UE运动)、网络流量状况、QoS/QoE要求、和UE信道状况等重新配置vREX FA 136以及vREX UE 138。由于vREXFA 136和vREX UE 138可以成对配置，vREX FA/UE都可以被重新配置。例如，如果目的UE112a不需要vREX FA 136传输(例如，由于改进的信道状况)，可以去除适用的vREX UE 138。或者，如果仍需vREX FA 136的协助，可以发送安装的vREX UE 138以使用不同集的无线协议，从而接收来自不同的vREX FA 136的报文。也就是说，安装的vREX UE 138可以与不同的vREX FA 136成对。
图7A示出了描述基础设施管理器120进行重新配置vREX网络拓扑的操作的过程200的流程图。步骤202：基础设施管理器120例如基于短期网络状况的变化(例如，接受到的关于信道状况变化的反馈)和/或地理变化(例如，UE的地理位置移动至不同的地理区域128')识别网络100中的目的UE 112a。目的UE 112a可以先前选择的相同或不同。步骤204：基础设施管理器120确定服务所述目的UE 112a的vREX FA 136的位置。为vREX FA 136确定新位置的考虑实质上与选择初始vREX FA 136(基于接入链路的可用容量)的所做的考虑相似。
步骤206：基础设施120向任何将被重新配置的vREX FA 136/vREX UE 138发送刷除缓存指令。接收到所述刷除缓存指令，所述适用的vREX可以结束其缓存上的任何报文传输和/或刷除其缓存上剩余的报文。步骤208：基础设施管理器120等待来自适用的vREX的缓存刷除确认。基础设施管理器120接收到所述缓存刷除确认后，步骤210：基础设施管理器120向暂停的适用的vREX发送指令。然后可以基于新的网络拓扑将所述vREX移至其他UE112或去除所述vREX。例如，可以将数各vREX从UE 112上卸载。再如，基础设施管理器120可以协商在不同的UE 112上安装vREX。步骤212：基础设施管理器120可以向控制面(例如，SDN控制器116和SDP控制器118)发送更新的网络拓扑。所述更新的网络拓扑可以触发SDN控制器116通过所述新的网络拓扑进行流量管理。SDN控制器116可以进行流量管理并确定新的传输转发路径142。所述更新的网络拓扑也可以触发SDP控制器118在网络100中重新发送协议。步骤214：基础设施管理器120可以接收来自所述控制面的新的传输转发路径142。基础设施管理器120可以基于所述新传输转发路径142更新网络中的vREX。例如，基础设施管理器120可以暂停新的传输转发路径142中未使用的vREX。
图7B示出了描述UE 112进行重新配置vREX网络拓扑的操作的过程220的流程图。步骤222中，UE 112可以操作vREX直到接收到来自基础设施管理器120的刷除缓存的指令。步骤224：UE 112可以结束传输缓存和/或传输报文至其他FA进行传输或丢弃其缓存上的报文。步骤226：UE 112向基础设施管理器120发送刷除缓存确认，以确认所述安装的vREX已经完成任何等待的操作。步骤228：UE 112可以接收来自基础设施管理器120的暂停VM指令。UE112可以暂停vREX操作。UE 112可以保存任何VM操作的状态。即使当所述vREX移至其他UE设备，仍可以保持保存的状态。或者，可以从网络100上卸载所述vREX或去除所述vREX。如果UE112上安装有不止一个vREX，传输操作可以适用于所有安装的vREX或只有安装的vREX的子集。因此，如图7A和7B所述，可以根据基础设施管理器120的指示通过重新配置vREX更新网络中的网络拓扑。
如8示出了描述基础设施管理器120将vREX FA 136和vREX UE 138加入网络中的操作的处理流程300。基础设施管理器120可以在网络100中进行网络生成。网络生成可以包括识别网络中的目的UE，并为每个目的UE选择一个或多个中继UE。步骤302：基础设施管理器120确定应该何时将vREX加入网络中并确定在哪应用vREX，例如，通过选择一个或多个UE112作为目的UE 112a。可以基于网络拓扑、接收到的来自UE 112的动态信道质量反馈(例如，CQI反馈)选择目的UE 112a、或历史网络状况(例如，基于地理数据库和生成的格状图)等。步骤304：可以为每个目的UE选择一个或多个中继UE。可以基于目的UE传输范围内的UE112s的吞吐量或通过在附近地点(如图1C的相关描述)结合关于UE过去性能的数据库选择中继UE。
步骤306：基础设施管理器120协商在目的UE 112a的中继UE 112b和vREX UE 138上安装vREX FA 136。vREX FA 136可以使用中继UE 112b的传输硬件接收发往目的UE 112a的报文，并传输所述报文至目的UE 112a的vREX UE 138。基础设施管理器120可以激励潜在的中继UE 112b(例如，连接折扣或提高UE流量优先级等)，以使中继UE 112b接受对vREX FA136的安装。步骤306：基础设施管理器120向控制面114通知关于加入了vREX的网络拓扑。SDN控制器116可以使用新的网络拓扑进行流量管理以及在网络中配置转发路径。SDP控制器118可以例如基于QoS/QoE要求使用所述新的网络拓扑在网络中配置协议。
步骤308：基础设施管理器120可以接收来自所述控制面的传输转发路径142。基础设施管理器120可以基于所述传输转发路径142更新网络中的vREX。例如，基础设施管理器120可以暂停传输转发路径142中未使用的vREX。因此，基础设施管理器120可以在网络中配置vREX，从而在无需部署固定的基础设施FA 110的情况下增加网络中FA密度。另外，随着网络中流量状况的变化(例如，信道质量改变和UE移动等)，为了应对这些网络变化，基础设施管理器120可以重新配置所述网络拓扑。
图9示出了各种实施例中UE在具有vREX的网络中进行的操作。步骤402：UE 112接收来自基础设施管理器120的安装vREX的请求。所述vREX可以是vREX FA 136或vREX UE138。然后，步骤404中，UE 112协商安装所述vREX。例如，UE 112可以验证所述请求，提示运营商(例如，终端用户)所述请求，并向基础设施管理器120发送安装结果。
步骤408：UE 112接收来自SDN控制器116的FIB配置。步骤410：UE 112可以接收来自SDP控制器118的协议配置。如果安装有vREX，所述FIB和协议配置可以包括对所述vREX的配置。例如，所述FIB可以允许所述UE 112识别将传递至所述vREX进行传输的报文。另外，所述协议配置可以识别用于将乘客协议报文转换成vREX传输期间使用的vREX协议报文或将vREX传输期间使用的vREX协议报文转换成乘客协议报文的推送/弹出的协议。各种实施例中，可以对在vREX FA 136/vREX UE 138对之间传递的报文进行处理并将其转换成vREX传输协议报文进行传输。SDP控制器118可以配置所述vREX传输协议。步骤412：UE 112基于FIB中的条目和发送的协议传输/接收报文。
图10是处理系统500的方框图，该处理系统500可以用来实现本文公开的设备和方法。特定装置可利用所有所示的组件或所述组件的仅一个子集，且装置之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统可以包括配备一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等的处理单元。处理单元可以包括中央处理器(centralprocessing unit，CPU)、存储器、大容量存储器设备、视频适配器以及连接至总线的I/O接口。
总线可以是任意类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或存储控制器、外设总线、视频总线等等。CPU可包括任意类型的电子数据处理器。存储器可包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)或其组合等等。在实施例中，存储器可包括在开机时使用的ROM以及执行程序时使用的程序和数据存储器的DRAM。
大容量存储器设备可包括任何类型的存储器设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线访问。大容量存储器设备可包括如下项中的一项或多项：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。
显示卡以及I/O接口提供接口以将外部输入以及输出装置耦合到处理单元上。如所图示，输入以及输出装置的实例包含耦合到显示卡上的显示器以及耦合到I/O接口上的鼠标/键盘/打印机。其它装置可以耦合到处理单元上，并且可以利用额外的或较少的接口卡。举例来说，串行接口卡(未示出)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元还包含一个或多个网络接口，所述网络接口可以包括例如以太网电缆或其类似者等有线链路，和/或用以接入节点或不同网络的无线链路。网络接口允许处理单元经由网络与远程单元通信。举例来说，网络接口可以经由一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一实施例中，处理单元耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程装置通信，所述远程装置例如其它处理单元、因特网、远程存储设施或其类似者。
虽然已参考说明性实施例描述了本发明，但此描述并不意图限制本发明。所属领域的技术人员在参考该描述后，将会明白说明性实施例的各种修改和组合，以及本发明其他实施例。因此，所附权利要求书意图涵盖任何此类修改或实施例。

Claims (20)

1.一种用于网络基础设施管理器在网络中进行操作的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述网络基础设施管理器选择第一用户设备(user equipment，UE)作为目的UE；
所述网络基础设施管理器选择第二UE作为所述目的UE的中继UE；
协商在所述目的UE上安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)UE；
协商在所述中继UE上安装vREX转发代理(forwarding agent，FA)，其中，所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协商安装vREX FA包括向所述中继UE提供一个或多个安装激励。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一个或多个安装激励包括降低访问网络的价格，提高中继UE的流量的优先级，或二者的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：协商安装vREX UE和vREXFA后，传输网络拓扑至控制面，其中，所述网络拓扑包括所述vREX UE和所述vREX FA。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择第一UE作为目的UE包括：根据网络的网络拓扑信息和网络的UE反馈的信道质量在网络的UE中选择第一UE。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在网络状态下的数据库中存储所述网络拓扑和信道质量反馈；
监控所述网络状态下的数据库；
根据所述网络状态下的数据库估算网络中UE的长期的信号干扰噪声比(SINR)；
根据所述长期的SINR选择所述第一UE。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述选择第一UE作为目的UE包括：根据网络状态信息以及网络的历史信道状态信息选择所述第一UE。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择第二UE作为中继UE包括：在所述目的UE的传输范围内选择潜在的中继UE。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择第二UE作为中继UE包括：选择潜在的中继UE，其中，所述中继UE从通过所述潜在中继UE的网络网关到目的UE的路径最短。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据网络拓扑、传输信道质量、服务质量要求、或它们的组合动态配置一个或多个vREX FA或vREX UE。
11.一种用于用户设备(user equipment，UE)进行操作的方法，其特征在于，包括：
第一UE接收安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)的请求，其中，所述vREX为vREX转发代理(forwarding agent，FA)和vREX UE对中的其中一个，所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA，并且，第二UE对应地安装vREX UE和vREX转发代理对中的其中一个；
协商安装所述vREX。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述第一UE的FIB的一个或多个转发信息库(forwarding information base，FIB)条目；
接收所述vREX的PIB的一个或多个协议信息库(protocol information base，PIB)。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述协商安装所述vREX包括检验安装所述vREX的请求，提示所述第一UE的运营商关于安装所述vREX的请求，并将安装结果传输至网络基础设施管理器。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述vREX为所述vREX FA，所述方法还包括：
安装所述REX FA；
所述第一UE接收第一乘客协议数据包；
将所述第一乘客协议数据包的目的地作为所述第一UE上的vREX FA；
将所述第一乘客协议数据包传递至所述vREX FA；
通过将一个或多个协议应用于所述第一乘客协议数据包，所述vREX FA将所述第一乘客协议数据包转换成第一vREX传输协议报文；
将所述第一vREX传输协议报文传输至第二UE上的vREX UE。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述vREX为所述vREX UE，所述方法还包括：
安装所述REX UE；
所述REX UE接收来自第三UE上的vREX FA的第二vREX传输协议报文；
通过去除所述第二vREX传输协议报文中的一个或多个协议，所述REX UE将所述第二vREX传输协议报文转换成第二乘客协议数据包；
将所述第二乘客协议数据包传输至所述第一UE上的操作系统。
16.一种网络基础设施管理器，其特征在于，包括：
处理器；
计算机可读存储介质，用于存储所述处理器的执行程序，所述程序包括用于执行以下操作的指令：
在网络中选择第一用户设备(user equipment，UE)作为目的UE；
在网络中选择第二UE作为所述目的UE的中继UE；
协商在所述目的UE上安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)UE；
协商在所述中继UE上安装vREX转发代理(forwarding agent，FA)，所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA。
17.根据权利要求16所述的网络基础设施管理器，其特征在于，所述程序还包括将网络拓扑传输至网络控制面的指令，所述网络拓扑包括所述vREX UE和所述vREX FA。
18.根据权利要求17所述的网络基础设施管理器，其特征在于，所述控制面包括软件定义网络(software defined network，SDN)控制器和软件定义协议(software definedprotocol，SDP)控制器，其中，SND控制器用于通过所述网络拓扑对网络进行流量管理，所述SDP控制器用于为所述vREX UE和所述vREX FA配置一个或多个协议。
19.一种网络设备，其特征在于，包括：
处理器；
计算机可读存储介质，用于存储所述处理器的执行程序，所述程序包括用于执行以下操作的指令：
接收安装虚拟范围延伸器(virtual range extender，vREX)的请求，其中，所述vREX为vREX转发代理(forwarding agent，FA)和vREX UE对中的其中一个，所述vREX FA用于作为所述vREX UE的FA，所述网络设备为第一UE，并且，第二UE对应地安装vREX UE和vREX转发代理对中的其中一个；
协商安装所述vREX。
20.根据权利要求19所述的网络设备，其特征在于，所述程序还包括指令，用于：
接收来自软件定义网络(software defined network，SDN)控制器的网络设备上的FIB的一个或多个转发信息库(forwarding information base，FIB)条目；
接收来自软件定义协议(software defined protocol，SDP)控制器的vREX的PIB的一个或多个协议信息库(protocol information base，PIB)条目。
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