CN106063298A - 用于自定义的第五代网络的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一实施例提供的用于下一代5G无线网络的逻辑功能架构可以包括控制面，其包括：配置为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑的软件定义的拓扑(SDT)逻辑实体，配置为将虚拟数据面拓扑映射到物理的数据面用于在无线网络传输服务相关的业务的软件定义的资源分配(SDRA)逻辑实体，以及配置为为了将服务相关的业务在无线网络中的物理的数据面上传输选择传输协议的软件定义的每个服务自定义的数据面处理(SDP)逻辑实体。实施例的用于下一代5G网络虚拟服务特定服务网关可以特别地分配给由一组具备无线能力的设备所提供的服务，并且可以负责聚合由一组具备无线能力的设备通信的服务相关的业务。

Description

用于自定义的第五代网络的系统与方法
本申请要求于2014年3月5日提交的、申请号为61/948,507，名称为“5G无线接入网络架构(软件定义的RAN)”的美国临时申请的优先权，以及于2014年5月16日提交的、申请号为61/994,626，名称为“用于自定义的5G网络的系统与方法”的美国临时申请的优先权，二者的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信的系统和方法，具体涉及一种用于自定义的第五代(5G)网络的系统与方法。
背景技术
第五代(5G)无线网络可表示从以前的无线网络的一个重大转变。例如，5G无线网络可以利用高载波频率以及以前所未有的天线数量。此外，5G无线网络可以是高度一体化的，可结合任何潜在的新的5G空中接口，以及LTE和WiFi，以提供通用的高覆盖率以及无缝的用户体验。5G无线网络也可包括高密度部署的异构无线接入网(RAN)，其具有经由无线接入网状回程网络相互连接的宏基站以及低功率节点。
发明内容
通过描述了用于自定义的第五代网络的系统与方法的本公开的实施例，实现了技术优点。
根据一个实施例，提供了一种用于在下一代无线网络中提供控制功能的方法。在本示例中，所述方法包括：软件定义的拓扑结构(SDT)逻辑实体为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑，软件定义的资源分配(SDRA)逻辑实体将所述虚拟数据面拓扑映射到物理数据面，用于通过无线网络传输与服务相关的业务，以及软件定义的每个服务自定义的数据面处理(SDP)逻辑实体选择传输协议，用于通过所述无线网络的物理数据面传输所述与服务相关的业务。
根据另一个实施例，提供了一种用于建立虚拟网关的方法。在本示例中，所述方法包括将在网络设备上将第一虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)实例化，以及第一本地v-u-SGW ID分配给所述第一v-u-SGW。所述网络设备被分配有主机标识符(ID)。所述网络设备上的不同v-u-SGW被分配有不同的本地v-u-SGW ID。所述方法还包括在所述网络中配置路由参数，以使得指定所述主机ID和所述第一本地v-u-SGW的数据包被转发到所述第一v-u-SGW。
根据另一个实施例，提供了一种用于路由业务的方法。在本示例中，所述方法包括从上游网络节点接收业务流。所述业务流目的地为与在网络设备上实例化的虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)相关联的用户设备(UE)。所述方法还包括识别由所述服务与相关的业务指定的地址信息，以及根据所述地址信息将所述业务流转发至下游网络节点。所述地址信息表示分配给所述网络设备的主机ID以及分配给所述v-u-SGW的本地ID。
根据又一个实施例，提供了一种用于管理网络设备的方法。在本示例中，所述方法包括识别被提供给一组具备无线能力的设备的服务。所述一组具备无线能力的设备包括用户设备(UE)、机器对机器(M2M)设备、或者其结合。所述方法还包括将虚拟服务特定服务网关(v-s-SGW)分配给所述服务。所述v-s-SGW负责聚合由所述UE组传送的与服务相关的业务。
根据又一个实施例，提供了一种用于位置跟踪的方法。在本示例中，所述方法包括识别位于无线网络中的用户设备(UE)，以及设备位置跟踪服务(LTaaS)层跟踪所述UE的位置。由于所述UE移动至所述无线网络中的不同位置，所述UE的所述位置是被动态地更新的。第一个所述UE位于第一无线网络，并且其中，LTaaS层跟踪所述UE的位置包括，确定所述第一UE临近于所述第一无线网络中的第一网络设备，并且在所述LTaaS层中更新控制中心以指示所述第一UE位于所述第一无线网络中的所述第一网络设备的附近。
根据又一个实施例，提供了一种用于内容缓存的方法。在本示例中，所述方法包括内容转发服务管理器(CFM)感知可用内容的普及度。所述可用内容存储于一个或多个应用服务器中。所述方法还包括基于所述可用内容的普及度，从所述可用内容选择用于缓存在信息中心网络(ICN)虚拟网络(VN)中的内容，以及促使所选内容被转发到无线网络的无线接入网络(RAN)中的网络设备。所述网络设备包括所述ICN VN的虚拟ICN服务器。所述网络设备适用于基于请求将所选内容提供给被服务的用户设备(UE)的虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)。
根据又一个实施例，提供了另一种用于内容缓存的方法。在本示例中，所述方法包括无线网络中的网络设备接收内容。所述网络设备包括虚拟信息中心网络(ICN)虚拟网络(VN)的ICN服务器。所述方法还包括以ICN格式缓存所述内容，所述网络设备接收来自被服务UE的虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)的内容请求，以及将ICN格式的所述内容转发到所述v-u-SGW。所述v-u-SGW适用于在将翻译后的内容转播到所述被服务的用户之前，将所选内容从所述ICN格式翻译为用户特定格式。
附图说明
为了更清楚地理解本公开及其优点，将参照如下描述并结合附图，其中：
图1示出了无线通信网络的实施例的示意图；
图2示出了5G网络架构的实施例的示意图；
图3示出了用于下一代5G无线网络的逻辑功能架构的实施例的示意图；
图4示出了基于图2中示出的5G网络架构实施例建立的虚拟数据面逻辑拓扑的示意图；
图5示出了基于图2中示出的5G网络架构实施例建立的物理数据面550拓扑的示意图；
图6A-6B示出了5G网络架构的实施例，其展示了用于虚拟SGW的命名结构；
图7示出了用于提供位置跟踪服务(LTaaS)的5G网络架构的实施例的示意图；
图8示出了用于内容缓存的5G的网络架构的实施例的示意图；
图9示出了通信设备的实施例的示意图；以及
图10示出了计算平台的实施例的示意图。
除非另有说明，相应的数字和符号在不同的图中通常指代相应的部件。画出的附图用于清楚地说明实施例的相关方面，且不必按比例绘制。
具体实施例
以下将对实施例的结构、制造以及使用进行详细描述。然而，应当理解的是本发明提供可在多种特定背景下实施的多种可适用的发明性概念。讨论的具体实施例仅仅是说明了制造及使用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。如本文所用，术语“无线网络”是指一种网络适于为具有无线功能的设备提供无线接入。无线网络可包括通过无线和/或有线链路连接的多种网络侧设备，并且可以包括多个网络域，例如，多个无线电接入网络(RAN)，一个或多个演进分组核心(EPC)网络，等等。除非另有说明，术语“无线网络”并不意味着网络当前正在提供无线接入。例如，无线网络可以是离线的(例如，用于维护等)。作为另一个示例，无线网络可以是在线的而当前没有服务任何用户。
本公开的各方面提供了用于下一代5G无线网络的逻辑功能架构的实施例。逻辑功能架构包括数据面、控制面以及管理面。控制面包括软件定义的拓扑(SDT)逻辑实体，用于为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑，软件定义的资源分配(SDRA)逻辑实体，用于将虚拟数据面拓扑映射到物理数据面以通过无线网络传输服务相关的业务，以及软件定义的为每个服务自定义的数据面处理(SDP)逻辑实体，用于为通过无线网络物理数据面传输服务相关的业务来选择传输协议。管理面可以包括用于执行各种管理相关任务的实体。例如，管理面可以包括基础设施管理实体，适用于管理在不同的无线电接入网络(RAN)和/或不同的无线网络之间共享的频谱，例如，由不同的运营商维护。管理面还可以包括一个或多个数据和分析实体、客户服务管理实体、连接管理实体、以及内容服务管理实体，下面将进行更详细地描述。
本公开的各方面进一步提供了用于下一代5G网络的虚拟服务特定服务网关(v-s-SGW)。v-s-SGW被专门分配给由一组具备无线功能的设备所提供的服务，并且负责聚合由该组具备无线能力的设备传送的服务相关的业务。在一个实施例中，v-s-SGW通过v-s-SGW对v-s-SGW和具备无线功能的设备之间延展的承载信道上传送的数据进行加密/解密从而为服务相关的业务提供接入保护。v-s-SGW还可以在一组具备无线功能的设备之间提供第二层(L2)定位点。例如，v-s-SGW可以提供由具备无线功能的设备使用的不同通信协议之间的以及由具备无线功能的设备接入的不同无线网络和/或RAN之间的聚合。此外，v-s-SGW可以为由具备无线功能的设备传送的服务相关的业务执行至少一些应用层的处理。本公开的各方面进一步提供了实施例设备的命名结构。对于v-s-SGW。具体地，网络设备发起的v-s-SGW将被分配一个本地v-u-SGW ID。从v-u-SGW ID发送的数据包包括本地v-u-SGW ID以及网络设备的主机ID。因此，这些输出数据包的接收者可以获知与特定的v-s-SGW关联的本地v-u-SGW ID以及主机ID，然后通过将本地v-u-SGW ID以及主机ID包括在数据包报头中发送数据包至v-s-SGW。
本公开的各方面还为下一代5G网络提供了位置跟踪服务(LTaaS)。LTaaS特征可以通过设备位置跟踪服务(LTaaS)层跟踪用户设备(UE)的位置，使得当UE移动到无线网络中的不同位置时，可以在LTaaS层动态地更新UE的位置。在一些实施例中，LTaaS层由集中控制中心组成。在其它实施例中，LTaaS层由位于无线网络中的一组分布式控制中心组成，例如，安装在网络设备上的应用，诸如网关或AP。在另外一些其它实施例中，LTaaS层即包括中央控制器中心又包括区域性控制中心。在这些实施例中，中央控制器中心可以周期性地由区域性控制中心更新，其可以在各自的无线网络中监控UE的移动。在实施例中，LTaaS层可以监控UE的一般位置。例如，LTaaS层可以将UE的位置以及特定无线网络中的网络设备相关联，例如，接入点，服务网关(SGW)等等。
本公开的各方面还为下一代5G无线网络提供了的内容缓存技术。具体地，可以通过预期移动设备或者用户在将来可能要访问该内容而将内容缓存在无线网络的网络设备或无线接入网络(RAN)中。在一些实施例中，内容转发服务管理器(CFM)可基于存储在一个或多个应用服务器可用内容的普及度选择推送到无线网络中的缓存位置的内容。网络设备可以包括ICN虚拟网络的虚拟信息中心网络(ICN)服务器，并且可以适用于根据请求将缓存内容提供给被服务的用户设备(UE)的虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)。值得注意的是，缓存内容是由网络设备以信息中心网络(ICN)格式存储的，并且，v-u-SGW可以依据内容请求在接收到缓存的内容后将缓存内容从ICN格式翻译为用户特定格式。然后v-u-SGW将具有用户特定的格式的缓存内容转播给被服务的UE。内容被推送到网络设备后，内容转发服务管理器(CFM)可以更新内容缓存表来指示内容已被缓存在网络设备。内容缓存表可将内容的名称与网络设备的网络地址或者与包含在网络设备中的虚拟IVN服务器相关联。ICN VN对被服务的UE是透明的，并且可以由无线网络运营商中的一个或第三方运行。这些和其它方面将在下文中进行更详细地描述。
图1示出了用于通信数据的网络100。网络100包括具有覆盖区域101的接入点(AP)110，多个移动设备120，以及回程网络130。如图所示，AP 110建立与移动设备120的上行(短划线)和/或下行(虚线)连接，其用来将数据从移动设备120携带至AP 110，反之亦然。在上行和/或下行连接上携带的数据可以包括在移动设备120之间通信的数据，以及通过回程网络130传送的去往/来自远程端(未示出)的数据。如本文所用，术语“接入点(AP)”是指任何被配置为提供无线接入至网络的部件(部件的集合)，例如，增强型基站(eNB)、宏小区、毫微微小区、Wi-Fi接入点(AP)、或其它具备无线功能的设备。AP可以根据一个或多个无线通信协议提供无线接入，例如，长期演进(LTE)、高级长期演进(LTE-A)，高速分组接入(HSPA)、Wi-Fi 802.11a/b/g/Mac等。如本文所用，术语“移动设备”是指任何能够与AP建立无线连接的部件(部件的集合)，例如，用户设备(UE)、移动台(STA)，以及其它具备无线功能的设备。在一些实施例中，网络100可以包括各种其它无线设备，例如，继电器、低功率节点等。
本公开的实施例可以在5G无线网络中实现，其包括多个无线接入网络(RANs)。图2示出了5G网络架构200的实施例，其包括服务于多个无线接入网(RAN)210、220、230的无线网络域201。无线网络域201可以包括各种网关设备，例如，分组数据网络(PDN)网关、服务网关(SGW)，而每个RAN 210、220、230可以包括一个或多个接入点(AP)，例如，宏基站，低功率节点等。
本公开的各方面提供了用于下一代5G无线网络的逻辑功能架构的实施例。图3示出了用于下一代5G无线网络的逻辑功能架构300的实施例。如图所示，逻辑功能架构300实施例包括管理面310，控制面320，以及数据面330。
管理面310可以包括用于执行各种管理相关的任务的实体。在本示例中，管理面330包括数据和分析实体311，基础设施管理实体312，客户服务管理实体313，连接管理实体314以及内容服务管理实体315。数据和分析实体311用于供数据分析服务(DAaaS)。这可以包括为特定服务管理按需网络状态分析以及按需服务QoE状态分析，并且向客户提供数据分析总结。基础设施管理实体312可以管理无线网络中不同无线接入网络(RAN)之间，或者由不同运营商维护的无线网络之间共享的频谱。其可包括无线网络集成，RAN回程和接入链路资源的管理，同一处的无线网络之间频谱共享的协调，接入管理，空中接口的管理，以及设备接入命名和网络节点命名的职责。
客户服务管理实体313可以提供客户服务功能，包括管理客户上下文信息，监视特定服务的体验质量(QoE)、计费职责。连接管理实体314可以通过无线网络的数据面提供位置跟踪服务(LTaaS)。连接管理实体314还可以具有其它职责，例如，建立自定义的和情景感知的位置跟踪方案，建立软件定义和虚拟的每个移动用户地理位置跟踪方案，并触发用户特定的数据面拓扑更新。内容服务管理实体315可以在无线网络中管理内容缓存。这可以包括在RAN中选择被缓存的内容，选择缓存的位置，配置具备缓存功能的网络节点，以及管理内容转发。在一些实施例中，管理面还可包括安全管理实体，其负责网络接入安全(例如，特定服务的安全，客户设备的网络接入保护等)，以及域间和域内无线网络的安全。
控制面320可包括用于执行各种控制有关的任务的实体。在本示例中，控制面包括软件定义拓扑(SDT)逻辑实体322，软件定义的资源分配(SDRA)逻辑实体324，以及软件定义的每个服务的自定义的数据面处理(SDP)逻辑实体326。SDT实体322，SDRA逻辑实体324，以及SDP逻辑实体326可以共同配置为服务特定的数据面，用于传输服务相关的业务。更具体地，软件定义拓扑(SDT)逻辑实体322用于为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑。这可以包括选择网络设备用来从形成数据面330的网络设备集合中提供服务。软件定义的资源分配(SDRA)逻辑实体324用于将虚拟数据面拓扑映射到物理数据面，用于通过无线网络传输与服务相关的业务。这可以包括将虚拟数据面拓扑的逻辑链路映射到数据面的物理路径。软件定义的每个服务的自定义的数据面处理(SDP)逻辑实体326用于选择传输协议从而在无线网络的物理数据面上传输服务相关的业务。传输协议可以基于各种标准来选择。在一个示例中，SDP逻辑实体基于服务相关业务的特性选择传输协议，例如，业务特性、有效载荷量、服务质量(QoS)需求等。在另一个示例中，SDP逻辑实体基于网络的状态选择传输协议，例如，数据路径的负载等。
SDT实体322、SDRA逻辑实体324、以及SDP逻辑实体326可以具有超出在各自建立服务特定的数据面之外的职责。例如，SDT实体322可以动态地为v-s-SGW/v-u-SGW定义关键功能(key functionality)，以及使移动VN迁移，并提供移动性管理服务。作为另一个示例，SDRA逻辑实体324可以嵌入有虚拟网络会话，并且提供无线传输的协调。SDT实体322和/或SDRA逻辑实体324中可以提供策略与计费规则功能(PCRF)服务。
如上述讨论的，SDT实体322、SDRA逻辑实体324、以及SDP逻辑实体326，可以共同配置为服务特定的数据面，用于传输服务相关的业务。具体地，SDT实体322为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑，SDRA逻辑实体324为在无线网络中传输与服务相关的业务将虚拟数据面拓扑映射到物理数据面路径，并且SDP逻辑实体326选择传输协议从而在物理数据面上传输服务相关的业务。
图4示出了为图2中示出的5G网络架构的实施例中的服务建立的虚拟数据面逻辑拓扑450的示意图400。如图所示，虚拟数据面逻辑拓扑450包括一系列适用于提供服务的在网络设备411、422、以及433之间延伸的逻辑链路451、542、543。在本示例中，虚拟服务特定服务网关(v-s-SGW)401负责聚合网络设备411、422以及433之间通信的服务相关的业务。在一些实施例中，SDP逻辑实体326可以通过选择网络设备411、422以及433提供服务、并选择v-s-SGW401聚合服务相关业务，来建立虚拟数据面逻辑拓扑450。
图5示出了基于图2中示出的5G网络架构建立实施例的实际数据面550逻辑拓扑的示意图500。如图所示，物理数据面550包括在v-s-SGW 401以及用于提供服务的网络节点411、422以及433之间延伸的物理路径511-513，521-524，和531-534。在本示例中，物理路径511-513被映射到逻辑链路451，物理路径521-524被映射到逻辑链路542，并且物理路径531-534被映射到逻辑链路543。
本公开的各方面提供了在下一代5G无线网络中v-S-SGW的命名结构v-s-SGW。图6A示出了5G网络架构600的实施例，其包括用于聚合服务特定业务的v-s-SGW 612、614。如图所示，v-s-SGW的612，614在网络设备610上实例化。v-s-SGW的612，614被分配给不同的服务。具体地，v-s-SGW的612被分配给由设备622提供或者接入的服务，并且v-s-SGW的614被分配给由设备644提供或者接入的服务。设备622、644被描述为接入点(AP)，应当理解的是，可选择任何网络设备为接入或提供服务，例如，用户设备(UE)、机器对机器(M2M)设备、传感器等。v-s-SGW 612、614被分配有不同的本地v-s-SGW标识(ID)。在本示例中，v-s-SGW 612被分配第一本地v-s-SGW ID(VID-1)，并且v-s-SGW 614被分配第二本地v-s-SGW ID(VID-2)。本地v-s-SGW ID可与分配给网络设备610(主机ID-1)的ID结合使用，以与v-s-SGW 612、614通信。例如，指定主机ID和VID-1的数据包(例如，数据、控制、管理、或其它)可被路由到v-s-SGW 612，而数据包中指定的主机ID和VID-2可以路由到v-s-SGW 614。
本公开的各方面进一步提供了在下一代5G无线网络的命名结构v-u-SGW。图6B示出了5G网络架构600的实施例，其包括(分别地)分配给UE 633、655的v-u-SGW 613、615。v-u-SGW 613、615在网络装置611上实例化，并被分配有不同的本地v-u-SGW标识(ID)。在本示例中，v-u-SGW613被分配第三本地v-u-SGW ID(VID-3)，并且v-u-SGW 615被分配第四本地v-u-SGWID(VID-4)。本地v-u-SGW ID可与分配给网络设备611(主机ID-2)的ID结合使用，以与v-u-SGW613、615通信。
本公开的各方面还为下一代5G网络提供了位置跟踪服务。图7示出了用于提供位置跟踪服务(LTaaS)的5G网络架构700的实施例。如图所示，5G网络架构700的实施例包括网络域701、702，以及LTaaS层705。网络域701包括多个网关710、715以及多个AP 712、714、716、718。同样地，网络域702包括多个网关720、725以及多个AP 724、728。网关710、715、720、725可包括任何网络网关，例如，无线电接入网络(RAN)中的虚拟服务网关(vSGW)，演进分组核心网(EPC)中的SGW或PGW等。
在本示例中，LTaaS层705包括中央控制中心750以及(分别地)位于网络域701、702中的区域性控制中心751、752。在其它示例中，LTaaS层705可以是完全集中化的，以使得其仅包括中央控制中心750，或完全分布式的，以使得其仅包括区域性控制中心751、752。
由于UE 791、792可在网络域701、702内到处迁移，LTaaS层705可通过监视UE 791、792与网络域701、702中网络部件(例如，网关710、715、720、725，AP 712、714、716、718、724、728等)的相对位置关系跟踪UE的位置。LTaaS层705监视UE 791、792位置的粒度可以在不同实施例中变化。在一个实施例中，LTaaS层705相对于AP 712、714、716、718、724、728监视UE791、792的位置。在该实施例中，当UE从一个AP迁移到另一个时，例如，UE 791从AP 714迁移到AP 712，LTaaS层705可被更新。在另一个实施例中，LTaaS层705相对于网关710、715、720、725监视UE 791、792的位置。在该实施例中，LTaaS层705可当UE在关联于不同网关的不同AP间迁移时更新，而非在关联于相同网关的不同AP间迁移时更新。举例来说，当UE 791从AP714迁移到AP 716时，LTaaS层705可被更新，那样需要请求将UE 791与网关715重新关联。然而，当UE 791从AP 714到AP 712迁移时，由于这些AP都与网关710相关联，将不触发任何更新。在又一实施例中，LTaaS层705相对于网络域701、702监视UE 791、792的位置。在该实施例中，LTaaS层705可当UE在网络域之间迁移时更新，而非在相同的网络域中的不同AP之间迁移时更新。例如，LTaaS层705可当UE 729从AP 728迁移到AP 718时更新，而非当UE 729从AP 728迁移到AP 724时更新。
在另一个实施例中，可以有两层LTaaS跟踪。例如，区域性数据中心751相对于无线网络域701、702中的网络设备跟踪UE 791、792的位置，中央数据中心750可以跟踪UE 791、792所依附的无线网络域。在其它实施例中，中央数据中心750可以存储由区域性数据751，752维护的位置表的副本。
本公开的各方面还提供了下一代5G无线网络的内容缓存技术。图8示出了适用于内容缓存的5G网络架构的实施例。如图所示，实施例的5G网络架构800包括网络域801、802，广域网(WAN)803，以及内容位置跟踪层805。网络域801包括具备缓存能力的网络设备810、811，网关815，以及多个AP 812、814、816、818。同样地，网络域802包括具备缓存能力的网络装置820，网关825，以及多个AP 824、828。网络设备810、815、820、825可以包括任何网络设备，诸如网关。
存储在应用服务器831、832的内容可通过(分别)在区域性控制中心851、852上实例化的内容转发服务管理器(CFM)发送。例如，CFM可感测存储在应用程序服务器831、832上可用内容的普及性，然后促使较为普及的内容被推到一个或多个具备缓存能力的网络设备810、811、820。在一些实施例中，内容也可以被缓存在一个或多个网关815、825和/或接入点812、814、816、818中。
具备缓存能力的网络设备810、811、820可包括信息中心网络(ICN)虚拟网络的ICN服务器，其可以是对UE 892、894、896、898透明的。ICN VN可以由无线网络运营商中的一个或第三方运行。具备缓存能力的网络设备810、811、820可以适用于基于请求向被服务的用户设备(UE)的虚拟用户特定服务网关(v-u-SGW)提供缓存内容。v-u-SGW可以在网关815、825上实例化。值得注意的是，缓存内容可以由具备缓存能力的网络设备810、811、820以信息中心网络ICN)格式存储，并且v-u-SGW可以将缓存的内容从ICN格式翻译为用户特定格式，以发送给请求该内容的一个或多个UE 892、894、896、898。将内容推送给网络设备后，内容转发服务管理器(CFM)可以更新在区域性控制中心851、852中的内容缓存表，以指示无线网络域801、802中的哪个网络部件缓存有该内容。在一些实施例中，在内容位置跟踪层805的中央控制中心850可存储在区域性控制中心851、852中维护的内容缓存表的核心版本。内容缓存表可将内容的名字与网络设备或者包含在网络设备中的虚拟IVN服务器的网络地址相关联。
实施例的系统和方法提供本文中称为MyNET的5G网络，其为消费者自定义的。MyNET包括网络架构和逻辑功能架构。
用于自定义网络的架构，MyNET，的实施例提供了机器对机器(M2M)通信、私有社交网络、虚拟网络迁移、安全架构、无线电接入网络(RAN)中的内容、联盟网络、用户位置跟踪服务、网络状态分析服务、服务交付质量体验(QoE)分析服务、设备/移动台/用户命名架构、传输协议等。每个MyNET网络的数据面可以每个服务为基础被自定义。RAN网络具有服务业务感知数据面拓扑。虚拟服务特定服务网关(v-s-SGW)可按需创建，并基于及其分布以及业务特征被动态地配置。
虚拟服务特定SGW(v-s-SGW)和连接性管理器(v-u-CM)可迁移至不同网络设备。提供了自定义的位置跟踪方案。实现了位置跟踪服务。v-u-SGW的位置和功能被动态地配置。移动设备的相对位置(RL)被跟踪。
虚拟服务特定SGW(v-s-SGW)可以从公共社交网络中独立，并且可以提供保密服务。v-s-SGW可以被分配给不同的服务，例如视频会议。
本公开的各方面提供MyNET终端用户专用的网络支持，作为无线网络基础设施的扩展。MyNET终端用户专用的网络可以具有用户专用的网络感知数据面架构。WN运营商(WNO)可以配置一个或多个专用的虚拟云SGW(v-c-SGW)以转发/聚合在云中终端用户的业务至专用的云GW。
图13示出了支持内容中心网络的MyNET的实施例。RAN中缓存由内容服务(CS)控制来控制。选择性的网络节点(NN)(CC-capable-NN)配置有存储-和-转发以及后期绑定功能。内容位置对内容消费者(v-u-SGW转发兴趣/请求至本地CS控制器或者最近的CC-节点)是透明的。WNO与内容位置解析层通信，以获得内容名称-位置信息。WNO保持内容名称缓存，即在RAN中的CC-节点地址信息。
MyNET的实施例的安全架构可提供多层网络接入保护。MyNET的实施例的安全架构可提供用户/设备特定和非用户特定无线接入保护。初级WN接入保护材料被保留在所有独立于用户设备(WN-特定)的边缘节点中，并且提供初级WN接入保护。中级WN接入保护材料被保留在v-u-SGW中，其为用户/设备特定的，并且提供更强的WN接入保护。用户设备获得WN网络接入关键材料来接入。VN接入材料被保留在VN的边缘GW或v-u-SGW，并且提供VN-特定保护。
协同能源节省模式利用周围的激活设备/网络转播位置更新消息和寻呼消息。VN可以是激活的或空闲的。WN运营商管理移动MAC状态和状态迁移，管理激活的VN和空闲VN和转换，以及管理自定义的接入MAP。地理同位置及分离的多个网络的协作以及协同由相同或者不同运营商开发。设备是独立于运营商的。设备位置跟踪采用合作和控制(客户LTaaS)。当客户进入其WN和相应的网关地址时，WNO将位置注册给全局控制在中心。WNO在移动用户当前所在地检索WN名，用于数据转发目的。全局唯一的用户/设备名在移动时不会改变。网络接入ID(PHYID/MACID)是本地RAN唯一的并且在移动时发生变化。其与互联网协议(IP)是完全解耦的。
对于每个设备/UE/用户(一个用户可以具有多个设备)，设备命名登记(全局)是离线完成的，并且PHYID或网络接入ID是在线完成的并且是局部区域内唯一的。对于每个用户/设备的v-u-SGW，使用包括v-u-SGW所在v-u-SGW的网络节点的网络地址，以及v-u-SGWID(网络节点内是唯一的)的命名结构。对于任何一个网络节点，使用包括内部位置RAN：NNID(在本地RAN是唯一的)，以及边界节点(唯一的ID和全局ID/IP地址)的命名结构。对于数据路径的每一段，可用以下方式识别流：流ID，目的地节点NA/子流ID，或者目的地节点IP/QoS等。流ID是在本地RAN/核心中唯一的。目的地节点NA是在本地RAN/核心中唯一的。子流ID是在设备内唯一的。
图9示出了通信设备900的实施例的框图，其可以等同于以上所描述的一个或多个设备(例如，UE、NB等)。通信设备900可包括处理器904、存储器906、以及多个接口910、912、914，其可以(或可以不)如图9设置。处理器904可以是任何具备执行运算和/或其它处理相关任务的组件，并且存储器906可以是任何具备存储程序和/或其它用于处理器906的指令的组件。接口910可以是任何组件或组件的集合，其允许通信设备900与其它设备进行通信。
图10是处理系统的框图，其可用于实现本文所公开的设备和方法。特定设备可以利用所有示出的组件，或仅组件的子集，并且不同设备的集成度可能不同。此外，设备可包含组件的多个示例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发送器、接收器等。处理系统可以包括配备有一个或多个输入/输出设备的处理单元，诸如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、键盘、打印机、显示器等。处理单元可以包括中央处理单元(CPU)、存储器、大容量存储设备、视频适配器，以及与总线连接的I/O接口。
总线可以是一个或多个任何类型的多个总线架构，其包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、视频总线，或诸如此类的。CPU可包括任何类型的电子数据处理器。存储器可包括任何类型的非短暂性系统存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)以及它们的组合等。在一个实施例中，存储器可包括用于在启动时使用的ROM，以及用于执行程序时使用的用于程序和数据存储的DRAM。
大容量存储设备可以包括任何类型的用于存储数据、程序以及其它信息的非临时性存储设备，并使得数据、程序以及其它信息可通过总线被接入。大容量存储设备可以包括，例如，一个或多个固态驱动、硬盘驱动、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
视频适配器和I/O接口提供接口将外部输入和输出设备耦合到处理单元。如图所示，示例性的输入和输出设备包括耦合到视频适配器的显示器，以及耦合到I/O接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可耦合到处理单元，并可以使用附加的或更少的接口卡。例如，串行接口，诸如通用串行总线(USB)(未示出)可用于为打印机提供接口。
处理单元还包括一个或多个网络接口，其可以包括有线链路，例如以太网电缆等，和/或无线链路来接入节点或不同的网络。网络接口允许处理单元经由网络与远程单元通信。例如，网络接口可以经由一个或多个发射器/发射天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元被耦合到局域网或广域网用于与远程设备进行数据处理和通信，例如，其它处理单元、互联网、远程存储设备等。
虽然已参照说明性的实施例对本发明进行了描述，这种描述并不旨在以限制性的意义来解释。在参考了所描述的内容后，所描述的实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，所附的权利要求应涵盖任何这种修改或实施例。

Claims (51)

1.一种方法，包括：
软件定义的拓扑SDT逻辑实体为服务建立虚拟数据面逻辑拓扑；
软件定义的资源分配SDRA逻辑实体将所述虚拟数据面拓扑映射到物理数据面，用于通过无线网络传输与服务相关的业务；以及
软件定义的每个服务自定义的数据面处理SDP逻辑实体选择传输协议，用于通过所述无线网络的物理数据面传输所述与服务相关的业务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，建立所述虚拟数据面逻辑拓扑包括：
从形成所述物理数据面的网络设备集合中选择网络设备，以提供所述服务。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述虚拟数据面拓扑映射到所述物理数据面包括将所述虚拟数据面拓扑的逻辑链路映射到所述物理数据面的物理路径，其中，所述逻辑链路在被选为提供所述服务的所述网络设备之间延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择所述传输协议用于通过所述无线网络的物理数据面传输所述服务相关的业务包括：
根据所述服务相关的业务的特征选择所述传输协议。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基础设施管理实体管理所述无线网络中不同无线接入网络RAN之间共享的频谱。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
所述基础设施管理实体管理多个无线网络之间共享的频谱。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
数据和分析实体提供数据分析服务。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
用户服务管理实体根据服务协议对客户端使用的所述数据面进行计费。
9.根据权利要求5所述的方法，还包括：
连接管理实体在所述无线网络的所述数据面提供位置跟踪服务LTaaS。
10.根据权利要求5所述的方法，还包括：
内容服务管理实体在所述无线网络的所述数据面中管理内容缓存。
11.一种用于建立虚拟网关的方法，所述方法包括：
在网络设备上将第一虚拟用户特定服务网关v-u-SGW实例化，其中，所述网络设备被分配有主机标识ID；以及
将第一本地v-u-SGW ID分配给所述第一v-u-SGW，其中，所述网络设备上的不同v-u-SGW被分配有不同的本地v-u-SGW ID；以及
在所述网络中配置路由参数，以使得指定所述主机ID和所述第一本地v-u-SGW的数据包被转发到所述第一v-u-SGW。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述网络设备上将第二v-u-SGW实例化，其中，所述第一v-u-SGW和所述第二v-u-SGW与不同的用户设备相关联；以及
将第二本地v-u-SGW ID分配给所述第二v-u-SGW，其中，指定所述主机ID和所述第二本地v-u-SGW的数据包被转发到所述第二v-u-SGW。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述网络设备是在无线接入网络中的网络设备。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述网络设备是在分组核心演进EPC网络中的网络设备。
15.一种用于路由业务的方法，所述方法包括：
第一网络设备从上游网络节点接收业务流，所述业务流目的地为与在网络设备上实例化的虚拟用户特定服务网关v-u-SGW相关联的用户设备UE；
识别由所述与服务相关的业务指定的地址信息；以及
根据所述地址信息将所述业务流转发至下游网络节点，其中，所述地址信息表示分配给所述网络设备的主机ID以及分配给所述v-u-SGW的本地ID。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述本地ID由所述网络设备分配给所述v-u-SGW。
17.一种用于提供网络服务的方法，所述方法包括：
识别被提供给一组具备无线能力的设备的服务，所述一组具备无线能力的设备包括用户设备UE、机器对机器M2M设备、或者其结合；以及
将虚拟服务特定服务网关v-s-SGW分配给所述服务，其中，所述v-s-SGW负责聚合由所述UE组传送的与服务相关的业务。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述v-s-SGW为在所述v-s-SGW和所述具备无线能力的设备组中的v-s-SGW的具备无线能力的设备之间延伸的承载信道上传送的所述与服务相关的业务提供接入保护。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述v-s-SGW在所述具备无线能力的设备组之间提供第二层L2定位点。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述具备无线能力的设备组中的至少一些具备无线能力的设备利用彼此不同的无线通信协议，并且其中，所述v-s-SGW在所述不同的无线通信协议之间提供用于聚合的第二层L2定位点。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述具备无线能力的设备组中的至少一些具备无线能力的设备位于不同的无线接入网络RAN，并且其中，所述v-s-SGW在所述不同的RAN之间提供用于多-RAN聚合的第二层L2定位点。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述v-s-SGW为所述与服务相关的业务执行至少一些应用层处理。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述v-s-SGW至少计算一些与所述与服务相关的业务对应的统计信息，并将所述统计信息在控制消息中传送给所述UE组中的UE、一个或多个应用服务器中的应用服务器、或者其结合。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，由所述v-s-SGW执行的应用层处理是由客户端配置的。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，由所述v-s-SGW执行的应用层处理是由运营商配置的。
26.一种用于位置跟踪的方法，所述方法包括：
识别位于无线网络中的用户设备UE；以及
设备位置跟踪服务LTaaS层跟踪所述UE的位置，其中，随着所述UE移动至所述无线网络中的不同位置，所述UE的位置是动态地更新的，其中，第一个所述UE位于第一无线网络，并且其中，LTaaS层跟踪所述UE的位置包括确定所述第一UE邻近于所述第一无线网络中的第一网络设备，并且在所述LTaaS层中更新控制中心以指示所述第一UE位于所述第一无线网络中的所述第一网络设备的附近。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述LTaaS层是所述无线网络中的至少一个运营商操作的。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述LTaaS层是由不同于所述无线网络中的运营商的第三方操作的。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述LTaaS层包括独立于所述无线网络的中央控制中心。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一网络设备包括所述第一无线网络中的接入点。
31.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一网络设备包括所述第一无线网络中的服务网关SGW。
32.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一UE在与所述第一无线网络分离的第二无线网络中，并且其中，所述方法还包括：
从所述LTaaS层的所述中央控制中心发送更新至所述第二无线网络中的区域性控制中心，所述更新指示所述第一UE位于所述第一无线网络中的所述第一网络设备的附近，其中，所述第二无线网络中的区域性控制中心适用于基于请求通知所述第二UE与所述第一UE的相对位置。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述第二无线网络是由不同于所述第一无线网络的网络运营商操作的。
34.根据权利要求26所述的方法，其中，所述LTaaS层包括位于所述无线网络中的分布式的区域性控制器。
35.根据权利要求26所述的方法，其中，所述UE的第一UE位于所述第一无线网络中，并且其中，所述LTaaS层跟踪所述UE的位置包括：
确定所述第一UE已迁移到所述第一无线网络中的第一网络设备附近的位置；以及
更新所述第一无线网络中的第一区域性控制中心，以指示所述第一UE位于所述第一无线网络中的所述第一网络设备的附近。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述UE的第二UE位于与所述第一无线网络离的第二无线网络中，并且其中，所述方法还包括：
将更新从所述第一区域性控制中心发送至所述第二无线网络中的第二区域性控制中心，所述更新指示所述第一UE位于所述第一无线网络中的所述第一网络设备的附近，其中，所述第二无线网络中的所述区域性控制中心适用于基于请求通知所述第二UE与所述第一UE的相对位置。
37.根据权利要求26所述的方法，还包括：
从第三方运营商接收用于所述第一UE的位置信息的请求；以及
向所述第三方运营商发送指示所述第一UE相对位置的响应。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述第三方运营商操作网络资源，在所述网络资源上传输目的地为所述第一UE的业务。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，所述第三方运营商是虚拟运营商。
40.一种用于内容缓存的方法，所述方法包括：
内容转发服务管理器CFM感知可用内容的普及度，所述可用内容存储于一个或多个应用服务器中；
基于所述可用内容的普及度，从所述可用内容选择用于缓存在信息中心网络ICN虚拟网络VN中的内容；以及
促使所选内容被转发到无线网络的无线接入网络RAN中的网络设备，所述网络设备包括所述ICN VN的虚拟ICN服务器，其中，所述网络设备适用于基于请求将所选内容提供给被服务的用户设备UE的虚拟用户特定服务网关v-u-SGW。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所选内容由所述网络设备以信息中心网络ICN格式存储。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述v-u-SGW适用于在转播具有用户特定格式的所述内容到所述被服务的用户之前，将所选内容从所述ICN格式翻译为所述用户特定格式。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述用户特定格式包括网络协议IP格式。
44.根据权利要求40所述的方法，还包括：
更新存储在所述CFM中的内容缓存表，以指示所选内容已所述网络设备缓存。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述内容缓存表将所述内容的名称与所述虚拟IVN服务器的网络地址相关联。
46.根据权利要求40所述的方法，其中，所述ICN VN对于所述被服务的UE是透明的。
47.根据权利要求40所述的方法，其中，所述ICN VN是由所述无线网络的运营商操作的。
48.根据权利要求40所述的方法，其中，所述ICN VN是由不同于所述无线网络运营商的第三方运营商操作的。
49.一种用于内容缓存的方法，所述方法包括：
无线网络中的网络设备接收内容，其中，所述网络设备包括虚拟信息中心网络ICN虚拟网络VN的ICN服务器；
以ICN格式缓存所述内容；
所述网络设备接收来自被服务UE的虚拟用户特定服务网关v-u-SGW的内容请求；以及
将ICN格式的所述内容转发到所述v-u-SGW，其中，所述v-u-SGW适用于在将翻译后的内容转播到所述被服务的用户之前，将所选内容从所述ICN格式翻译为用户特定格式。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述用户特定格式包括网络协议IP格式。
51.一种用于在资源分配逻辑实体执行的方法，所述方法包括：
接收与网络中节点提供的服务相关联的虚拟数据面拓扑，所述拓扑是从提供软件定义拓扑服务的所述网络中的逻辑实体接收的；
将所述接收的虚拟数据面拓扑映射到所述网络中的一组节点，以在所述网络中创建物理数据面，用于传输与所述服务相关联的业务；以及
指示软件定义的每个服务逻辑实体以为与所述服务相关联的所述业务在所述物理数据面选择传输特性。
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