CN106464535A - 用于在虚拟化网络中管理能力的方法和系统 - Google Patents

用于在虚拟化网络中管理能力的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开的一实施例包括一种方法，所述方法包括在计算平台上为多个虚拟网络功能(VNF)提供网络功能虚拟化(NFV)能力。网络功能虚拟化管理功能(536)创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络功能。每个所述VNF具有包括多个参数(510)的定义。所述参数中的至少一个是相应VNF的与网络功能的能力相关的能力指示(520)。

Description

用于在虚拟化网络中管理能力的方法和系统
本申请要求2014年6月12日提交、名称为“用于网络功能虚拟化(NFV)部署类型描述符中的NFV能力指示的方法和系统”的第62/011,484号美国临时申请，以及2015年6月9日提交、名称为“用于在虚拟化网络中管理能力的方法和系统”的第14/735,030号美国专利申请的权益，上述两个申请在此通过引用均并入本申请。
技术领域
本公开涉及用于网络功能虚拟化的方法和系统。更具体地，本公开涉及虚拟化网络中的能力管理。
背景技术
网络功能虚拟化(NFV)是通过虚拟硬件抽象将网络功能与它们运行所处的硬件相分离的原理，也是企业努力运用通用硬件平台将网络设备虚拟化，从而降低成本、提高运营效率并实现新的业务适应性的重点所在(参见“网络功能虚拟化(NFV)；基础架构概览(Network Functions Virtualization(NFV)；Infrastructure Overview)，ETSI GS NFV-INF 001V1.1.1(2015-01)，http：//www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-INF/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV-INF001v010101p.pdf)，所述文档在此通过引用全文并入本申请)。
虚拟网络功能(VNF)的运行时实例化(称为“VNF实例”)是通过在NFV主机上完成VNF软件的实例化，以及通过在各VNF实例之间建立连接性而创建的。这可利用VNF部署过程、在VNF部署过程中所捕获的操作信息以及附加的运行时实例特定的信息和约束来完成。各个VNF实例要求指定该实例所需的能力。理想的是：具体硬件平台上所有VNF的能力利用率能有效地使用该硬件平台的能力。
发明内容
本公开一实施例包括一方法，所述方法包括在计算平台上为多个虚拟网络功能(VNF)提供网络功能虚拟化(NFV)能力。网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络功能。每个所述VNF具有包括多个参数的定义。所述参数中的至少一个是相应VNF的与所述网络功能的能力相关的能力指示。
本公开另一实施例包括一计算平台，所述计算平台包括至少一个计算设备，其在所述计算平台上为多个虚拟网络功能(VNF)提供网络功能虚拟化(NFV)能力。由网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络功能。每个VNF具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少一个是相应VNF的与所述网络功能的能力相关的能力指示。
本公开另一实施例是一装置，所述装置包括处理器，以及存储有由所述处理器执行的编程的非暂时性计算机可读介质。所述编程包括指令，以在计算平台上为多个虚拟网络功能(VNF)提供网络功能虚拟化(NFV)能力，以及由网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络功能。每个VNF具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少一个是相应VNF的与所述网络功能的能力相关的能力指示。
附图说明
为更全面地理解本发明及其优点，将结合附图并参照如下描述，其中：
图1示出了简单的功能网络；
图2示出了运用网络虚拟化对图1所示功能网络的实现；
图3示出了适用于网络虚拟化的平台的功能示意图；
图4示出了可包括在NFV能力指示符集中的标识符的表格；
图5依据本公开一实施例示出了可包括在NFV能力指示符集中的标识符的表格；
图6依据一实施例示出了可用于实现例如本文所述设备和方法的计算平台；以及
图7示出了电信系统，在其中可植入本公开的一个或多个实施例。
具体实施方式
以下详细讨论本文所示实施例的构造和使用。然而，应当理解的是，本发明提供了大量可应用的发明构思，这些构思可以体现在特定环境中。本文所讨论的具体实施例仅为对构造及使用本发明的具体方式进行说明，并非限制本发明的范围。
复杂网络通常被组织为由定义的接口连接的多个功能块。在图1中示出了简单示例。网络10包括功能块12、14和16。每个功能定义了状态和转移函数，该函数定义了该功能关于接收的输入和提供的输出将如何表现。所接收的输入和所提供的输出由接口18和20定义。每个功能在其定义之内都是相对自治的。对诸如电信网络的复杂网络进行组织是具有挑战性的，因为在维持高可靠性的同时，有必要并入快速发展的技术并适应快速的网络增长。在管理这类复杂网络时，功能块方案已经是一种有效的工具，因为它允许更换、修理、升级或添加功能而对网络其余部分产生最小的干扰。但是，大部分功能运行在专门用于该功能的硬件上。这使得功能设计的一些方面更为困难。例如，因为对功能的更改或增补往往涉及添加或升级硬件，故而扩展就更为困难。在例如电信网络的庞大网络中，这可能涉及相当高的成本。
这些问题已引发了虚拟网络功能的开发。图2为运用网络功能虚拟化(NVF)实现网络10的示意图。网络100包括传统的块，如功能块112。接口124同时与虚拟接口128和主机接口126通信。虚拟功能块114由专门设计的软件模块创建。将传统网络块(如图1中的块14)的状态和功能编码到虚拟化功能块114中，并载入到包括容器接口122的操作系统中。容器接口122定义了如何将虚拟功能块114及其接口函数载入到主机功能块116中并由主机功能块116支持。从网络运行的角度来讲，虚拟化功能块114与图1的功能块14之间在工作上并无差别。类似地，虚拟接口132和主机接口130与虚拟化功能块118和主机功能块120通信，虚拟化功能块118和主机功能块120运用容器接口122定义了网络功能16(图1)的功能。
虽然主机功能块116和120在图2中显示为分离的元件，但二者未必是分离的机器。主机功能块由资源池中提供的计算资源(处理、存储、通信等)组成。这些功能块是该资源池的一部分，如虚拟功能块114和118中规定的参数所定义的。这允许网络运营商按照需要灵活部署网络服务。例如，一个用户(如蜂窝电话网络用户)可在若干项可用服务中选择，例如语音邮件转录。某些用户可能选择此项，某些可能不会。如果用户选择订阅这项服务，则可部署一个虚拟功能块来提供该服务。在另外的复杂级别上，虚拟功能块可以仅当有需要时才部署。在非虚拟化的网络中，必须提供机器和这些机器运行所需的软件，才能提供必要的服务。这就需要附加的未使用能力来确保服务的可用性，成本较高。另一方面，对储备能力的需求的错误判断可导致服务中断。
虚拟化网络允许网络运营商将可用能力用于几乎一切网络服务。依旧需要附加的边际能力。然而，网络的各种功能都部署在资源池中，无需再为每个功能都准备边际能力。因此，虚拟网络的附加能力可以远小于非虚拟网络中所有功能所必需的附加能力的总和。
然而，要有效部署虚拟网络，就需要复杂的功能管理系统。在“网络功能虚拟化(NVF)：管理与编排(NFV-MAN)(Network Functions Virtualization(NVF)：Managementand Orchestration(NFV-MAN))”(ETSI NFV-MAN 001V1.1.1(2014-12)，http：//www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-MAN/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV-MAN001v010101p.pdf，所述文档在此通过引用全文并入本申请)中，描述了一个此类系统。(注：NVF-MAN和ETSI的其他文档使用了英式拼写“virtualisation”(用字母“s”)，而本申请所用为美式拼写“virtualization”(用字母“z”)。)“网络功能虚拟化：管理与编排(NFV-MANO)”架构框架300指明了如图3所示的下列NFV-MANO功能块：
·虚拟化基础构架管理器(VIM)302；
·NFV编排器(NFVO)304；以及
·VNF管理器(VNFM)306。
NFV-MANO架构框架指明了下列数据存储库：
·网络服务(NS)目录308；
·虚拟化网络功能(VNF)目录310；
·网络功能虚拟化(NFV)实例存储库312；以及
·网络功能虚拟化基础构架(NFVI)资源存储库314。
NFV-MANO架构框架指明了下列与NFV-MANO共享引用点的功能块：
·元件管理(EM)316；
·虚拟化网络功能(VNF)318；
·操作系统支持(OSS)和业务系统支持功能(BSS)320；以及
·NFV基础构架(NFVI)321。
NFV-MANO架构框架指明了下列主要引用点：
·Os-Nfvo，OSS/BSS与NFVO之间的引用点322；
·VeEm-Vnfm，EM与VNFM之间的引用点324；
·VeNF-Vnfm，VNF与VNFM之间的引用点326；
·Nf-Vi，NFVI与VIM之间的引用点328；
·Nfvo-Vnfm，NFVO与VNFM之间的引用点330；
·Nfvo-Vi，NFVO与VIM之间的引用点332；以及
·Vn-Vi，VIM与VNFM之间的引用点334。
对于通过容器接口122(图2)建立的虚拟功能(如虚拟化功能块114和118)，容器接口122要求规范该虚拟功能的运行在NVF-MANO 300中所必需的每个资源。这些规范在NVF-MAN的第6、7章进行了详细解释，在该文档中占据了五十余页。就本公开而言，只需进一步详细讨论NVF-MAN第6.2.1.3.2节所描述的构成虚拟网络功能(Constituent VirtualizedNetwork Function，缩写：CVNF)。
图4是NVF-MAN第43页所示CVNF的拷贝。能力(capability)标识符410指示针对某类网络服务，虚拟功能(如图2中虚拟化功能块114或118)所能满足的网络服务的量(如图2中主机功能块116或120的大小和能力)。例如，如果某虚拟网络功能类型(flavor)具有50％网络服务能力评级，则必须部署至少两个此类型VNF的实例，以部署该服务。(按照常见的英式拼写，“flavor”在这些图表中被拼写为“flavour”)。类型本质上是常见虚拟功能中所用的关键参数的模板。类型的目的在于为VNF部署(VNFD)提供一个起始点。
图5显示了本公开一实施例的一示例。图5的模板不再像图4中一样规定能力，而是包括两个条目：最小能力(minimum capacity)510和最大能力(maximum capacity)520。在另一个实施例中，包括平均能力。这些因子是按照相对量输入的，在本例中，按照网络服务(NS)能力的百分比。网络服务能力就是被部署的网络服务的总能力。网络服务能力可指一些量化度量，如吞吐量、可支持的用户数、或可以支持某些应用的数量(如语音信道)。VNF被定义为网络服务能力的百分比。例如，如果某VNF类型所具有的最小服务能力是20％，最大服务能力是50％，则该服务可以用二个(2x 50％＝100％)到五个(5x 20％＝100％)之间VNF实例来部署。VNF提供商在其VNF包中(如在VNFD中)提供这些指标作为其VNF能力参数。这使NVF-MANO具有灵活性来满足网络服务的要求，以便相对于可用资源以最高效的方式配置主机功能块(如主机功能块116和120)。VNF-MANO功能将运用这些指标来选择合适的VNF及VNF数量，以创建具有能力要求或类型的期望服务。
除上述条目之外，图5的实施例包括VNF类型引用(VNF flavor reference)530以识别特定类别的虚拟机。冗余模型(redundancy model)532指示是否需要对VNF进行并发备份，以及其特征。关联性标志(affinity designation)534规定与该VNF的其他实例的关系。最后，实例数(a number of instances)条目536规定为达到服务质量所需的实例数量。
在一些实施例中，可能采用用于在计算平台上为多个虚拟网络功能(VNF)提供网络功能虚拟化(NFV)能力、并由网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在该计算平台上运行以执行网络服务的装置，其中每个VNF具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少两个是相应VNF的与所述网络服务的能力相关的能力指示。
图6示出了用于执行本文所述方法的处理系统600实施例的示意图，其可作为主机设备。如图所示，处理系统600包括处理器604、存储器606和接口610-614，其可以按照(也可不按照)图6所示进行布置。处理器604可以是适应于执行计算和/或其他与处理相关的任务的任何组件或组件的集合。在虚拟化网络中，处理器604可由数千个处理设备组成，例如俗称的“刀片式”计算机。存储器606可以是适应于存储由处理器604执行的编程和/或指令的任何组件或组件的集合。在一个实施例中，存储器606包括非暂时性计算机可读介质。接口610、612和614可以是任意允许处理系统600与其他设备/组件和/或用户进行通信的组件或组件的集合。例如，接口610、612、614中的一个或多个可以适应于从处理器604到安装在主机设备和/或远程设备上的应用程序的数据、控制或管理消息的通信。又例如，接口610、612、614中的一个或多个可以适应于让用户或用户设备(例如个人计算机(PC)等)与处理系统600交互/通信。处理系统600可包括未出现在图6中的附加组件，例如长期存储器(如非易失性的存储器等)。
在一些实施例中，处理系统600包括在网络设备中，而所述网络设备可以访问电信网络或属于电信网络的一部分。在一个实例中，处理系统600是无线或有线电信网络中的网络侧设备，例如基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器或该电信网络中其他的设备。在其他实施例中，处理系统600是访问无线或有线电信网络的用户侧设备，例如，移动站、用户设备(UE)、个人计算机(PC)、平板电脑、可穿戴的通信设备(如智能手表等)或其他任何适用于访问电信网络的设备。
在一些实施例中，接口610、612、614中的一个或多个将处理系统600连接到适用于通过电信网络发送和接收信令的收发器。图7示出了适应于通过电信网络发送和接收信令的收发器700的示意图。收发器700可安装在主机设备中，其部分或全部组件可虚拟化。如图所示，收发器700包括网络侧接口702、耦合器704、发送器706、接收器708、信号处理器710和设备侧接口712。网络侧接口702可包括任意适应于通过无线或有线电信网络发送或接收信令的组件或组件的集合。耦合器704可包括任意适应于促进通过网络侧接口702进行双向通信的组件或组件的集合。发送器706可包括任意适应于将基带信号转换为适合通过网络侧接口702进行传输的调制载波信号的组件或组件的集合(如上变频器、功率放大器等)。接收器708可包括任意适应于将通过网络侧接口702所收到的载波信号转换为基带信号的组件或组件的集合(如下变频器、低噪声放大器等)。信号处理器710可以包括任意适应于将基带信号转换为适合通过设备侧接口712进行通信的数据信号(或反之)的组件或组件的集合。设备侧接口712可包括任意适应于让数据信号在信号处理器710与主机设备(如处理系统600、局域网(LAN)端口等)中的组件之间进行通信的组件或组件的集合。
收发器700可通过任意种类的通信媒介发送和接收信令。在一些实施例中，收发器700通过无线媒介发送和接收信令。例如，收发器700可以是无线收发器，其适应于依照无线通信协议进行通信，例如蜂窝网协议(如长期演进(LTE)等)、无线局域网(WLAN)协议(如Wi-Fi等)或其他任意类型的无线协议(如蓝牙、近场通讯(NFC)等)。在此类实施例中，网络侧接口702包括一个或多个天线/辐射元件。例如，网络侧接口702可包括单个天线、多个单独的天线或配置为用于多层级通信(如单输入多输出(SIMO)、多输入单输出(MISO)、多输入多输出(MIMO)等)的多天线阵列。在其他实施例中，收发器700通过有线媒介(如双绞电缆、同轴电缆、光纤等)发送和接收信令。特定的处理系统和/或收发器可能利用所示的所有组件，或仅仅一部分组件，且不同装置设备的集成度可以不同。
虽然参照说明性实施例对本发明进行了描述，但此描述并非旨在被视为限制性的。一旦参照所述描述，所述说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例对于本领域普通技术人员而言，将是显而易见的。因此，所附的权利要求旨在涵盖任意此类修改或实施例。

Claims (35)

1.一种方法，包括：
在计算平台上为多个虚拟网络功能VNF提供网络功能虚拟化NFV能力；以及
由网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络功能，其中每个所述VNF都具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少两个是与网络服务的能力相关的能力指示，其中相应的VNF是为所述网络服务创建的。
2.如权利要求0所述的方法，其中所述能力指示定义了所述相应VNF的最大和最小能力要求。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述能力指示指示所述网络服务的能力相比于所述网络服务的总能力的百分比，其中所述虚拟网络功能是所述网络服务的一部分。
4.如权利要求0、2或3所述的方法，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于服务和资源的编排和管理。
5.如权利要求0所述的方法，其中所述用于服务和资源的编排和管理的NFV管理功能是NFV编排器NFVO和VNF管理器VNFM之一或二者。
6.如权利要求0-5中任一项所述的方法，其中所述参数包括：
虚拟机规格；
存储要求；
冗余模型定义；以及
所述VNF的实例的数量。
7.如权利要求0-6中任一项所述的方法，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于编制部署类型。
8.如权利要求0-7中任一项所述的方法，其中所述能力指示由VNF提供商提供，作为在虚拟网络功能描述符VNFD中所包括的VNF包的一部分。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述能力指示被用作记录，指示处于运行状态的VNF实例的运行时能力。
10.如权利要求1-9所述的方法，其中所述管理和编排功能使用这些能力指示在多个备选VNF中选择合适的VNF和合适的VNF数量，以支持要求所述VNF的功能性且具有能力要求的期望服务。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述VNF能力是量化度量。
12.如权利要求0所述的方法，其中所述量化度量是吞吐量、要支持的用户数和可支持的应用的数量中的一个或多个。
13.一种计算平台，包括：
至少一个计算设备，在所述计算平台上为多个虚拟网络功能VNF实例提供网络功能虚拟化NFV能力；以及
至少一个VNF，由网络功能虚拟化管理功能创建，在所述计算平台上运行以执行网络服务，其中每个所述VNF具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少两个是相应VNF的与所述网络服务的能力相关的能力指示。
14.如权利要求0所述的计算平台，其中所述能力指示定义了所述相应VNF的最大和最小能力要求。
15.如权利要求0或14任一项所述的计算平台，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于服务和资源的编排和管理。
16.如权利要求0所述的计算平台，其中用于服务和资源的编排和管理的NFV管理功能是NFV编排器NFVO和VNF管理器VNFM之一或二者。
17.如权利要求0所述的计算平台，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于编制部署类型。
18.如权利要求0所述的计算平台，其中所述能力指示由VNF提供商提供，作为在虚拟网络功能描述符VNFD中所包括的VNF包的一部分。
19.如权利要求0所述的计算平台，其中所述能力指示被用作记录，指示处于运行状态的VNF实例的运行时能力。
20.如权利要求0所述的计算平台，其中所述管理和编排功能使用这些能力指示在多个备选VNF中选择合适的VNF和合适的VNF数量，以支持要求所述VNF的功能性且具有能力要求的期望服务。
21.如权利要求0所述的计算平台，其中所述VNF能力是量化度量。
22.如权利要求0所述的计算平台，其中所述量化度量是吞吐量、要支持的用户数和可支持的应用的数量中的一个或多个。
23.如权利要求0所述的计算平台，其中所述参数包括：
虚拟机规格；
存储要求；
冗余模型定义；以及
所述VNF的实例的数量。
24.一种装置，包括：
处理器；以及
存储有由所述处理器执行的编程的非暂时性计算机可读介质，所述编程包括的指令用于：
在计算平台上为多个虚拟网络功能VNF提供网络功能虚拟化NFV能力；以及
通过网络功能虚拟化管理功能创建至少一个VNF在所述计算平台上运行以执行网络服务，其中每个所述VNF具有包括多个参数的定义，其中所述参数中的至少两个是相应VNF的与所述网络服务的能力相关的能力指示。
25.如权利要求0所述的装置，其中所述能力指示定义所述相应VNF的最大和最小能力要求。
26.如权利要求0或25所述的装置，其中所述能力指示指示所述网络服务的能力的百分比。
27.如权利要求0所述的装置，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于服务和资源的编排和管理。
28.如权利要求0所述的装置，其中所述用于服务和资源的编排和管理的NFV管理功能是NFV编排器NFVO和VNF管理器VNFM之一或二者。
29.如权利要求0所述的装置，其中所述能力指示是所述网络服务的能力的百分比。
30.如权利要求0所述的装置，其中所述能力指示被配置为由NFV管理功能用于编制部署类型。
31.如权利要求0-30中任一项所述的装置，其中所述能力指示由VNF提供商提供，作为在虚拟网络功能描述符VNFD中包括的VNF包的一部分。
32.如权利要求0所述的装置，其中所述能力指示被用作记录，指示处于运行状态的VNF实例的运行时能力。
33.如权利要求0所述的装置，其中所述管理和编排功能使用这些能力指示在多个备选VNF中选择合适的VNF和合适的VNF数量，以支持要求所述VNF的功能性且具有能力要求的期望服务。
34.如权利要求0所述的装置，其中所述VNF能力是量化度量。
35.如权利要求0所述的装置，其中所述量化度量是吞吐量、要支持的用户数和可以支持的应用的数量中的一个或多个。
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