CN107005848B

CN107005848B - 用于针对移动性管理而布置虚拟服务网关的系统和方法

Info

Publication number: CN107005848B
Application number: CN201580064666.6A
Authority: CN
Inventors: 李顼; 恩科-敦·道; 张航
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-11-28
Publication date: 2019-12-06
Anticipated expiration: 2035-11-28
Also published as: EP3213546A4; JP2018506873A; US20160165454A1; CN107005848A; JP6560351B2; US9860758B2; WO2016086807A1; EP3213546B1; US20180084436A1; US9445279B2; US20160373936A1; BR112017011528A2; KR20170091671A; KR101943530B1; EP3213546A1

Abstract

用于确定虚拟服务网关的布置的方法和系统。该方法包括获得输入信息集合。所述输入信息包括提供用于布置所述虚拟服务网关的一个或更多个参数的网络信息和配置信息，并且包括至少一个移动性不敏感度准则。根据网络信息和配置信息来确定在一个或更多个物理主机处的虚拟服务网关的布置。虚拟服务网关是可分布式地布置在物理主机上的。生成输出信息集合。所述输出信息包括标识在物理主机处虚拟服务网关的布置的信息以及每个物理主机的托管百分比。

Description

用于针对移动性管理而布置虚拟服务网关的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求获得于2014年12月5日提交的，申请号为14/561,805，发明名称为“用于针对移动性管理而布置虚拟服务网关的系统和方法”的美国专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本公开涉及移动网络。具体地，本公开涉及用于针对移动性管理而布置虚拟服务网关的系统和方法。

背景技术

在无线网络中，无线用户设备(UE)的地理位置可随时间而改变。UE随时间行进的物理路径可能对应于由UE使用的网络链路中的改变，例如从一个接入点到另一个接入点。UE所行进的路径也可能对应于链路质量的变化，例如当UE进入和离开隧道或建筑物时。这意味着去往和来自UE的数据必须在通过动态和潜在不稳定的网络的逻辑路径上发送。这可能导致流量工程的复杂性。

发明内容

在一些示例中，本公开提供了一种用于确定虚拟服务网关的布置的方法。该方法可以包括获得输入信息集合。所述输入信息可以包括网络信息，其提供关于用于移动设备进行移动通信的物理网络的信息；和配置信息，其提供用于布置所述虚拟服务网关的一个或更多个参数，包括至少一个移动性不敏感度准则。该方法还可以包括根据所述网络信息和所述配置信息确定所述物理网络中一个或更多个物理主机处虚拟服务网关的布置。所述虚拟服务网关可以是可分布式地布置在一个或更多个物理主机处的。可以生成输出信息集合，包括：标识所述一个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置的信息；以及每个物理主机各自的托管百分比。

在一些示例中，本公开提供了一种用于布置虚拟服务网关的系统。该系统可包括被配置以引起系统获得输入信息集合的处理设备。所述输入信息可包括网络信息，其提供关于用于移动设备进行移动通信的物理网络的信息；和配置信息，其提供用于布置所述虚拟服务网关的一个或更多个参数，包括至少一个移动性不敏感度准则。该系统还可以被引发根据所述网络信息和所述配置信息确定物理网络中一个或更多个物理主机处虚拟服务网关的布置。所述虚拟服务网关可以是可分布式地布置在一个或更多个物理主机处的。可以生成输出信息集合，包括：标识所述一个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置的信息；以及每个物理主机各自的托管百分比。

附图说明

现在将通过示例的方式参考示出本申请的示例性实施例的附图，其中：

图1为网络的示例性逻辑架构的示意图；

图2为与软件定义网络控制器通信的示例性软件定义拓扑系统的示意图；

图3为与软件定义拓扑系统进行通信的示例性软件定义网络控制器的示意图；

图4为适合于实现本公开的示例性计算系统的示意图；

图5为针对移动性管理的示例性虚拟网络拓扑的示意图；

图6为示出了针对移动性管理而布置虚拟服务网关的示例性方法的流程图；以及

图7为示出了移动性敏感度的示例性确定的图。

在不同的附图中可以使用类似的参考标记来表示类似的部件。

具体实施方式

软件定义网络(SDN)是用于创建智能可编程网络的架构框架，其中网络流量管理和网络流量转发被分别划分为控制平面和数据平面。在SDN中，网络控制是集中的，并且底层网络基础设施是从应用程序中抽象出来的。

例如，可能根据本公开形成软件定义拓扑(SDT)，并且SDT可以与SDN和软件定义协议(SDP)一起使用以创建虚拟网络(VN)。可以在VN上的控制平面中的控制器处管理网络流量，而不需要控制器直接管理网络的物理节点。VN可能是每用户网络，意味着VN可能是被虚拟化以服务于特定用户(例如，特定用户设备(UE)或非移动终端)的资源的集合。SDT可能基于客户信息和提供商信息而形成。客户可以包括一个或更多个服务的用户(例如，经由UE或终端)。提供商可以包括服务提供商，VN运营商和/或网络上的其他服务提供商。

在SDN控制平面中，一个或更多个SDN控制器可能全局地管理网络资源并控制网络流量。为了简单起见，本公开将以单数形式提及SDN控制器，然而应当理解，根据本公开的一些示例，可能存在多于一个SDN控制器。SDN控制器可基于个体网络元件的状态信息和总体流量需求来解决流量工程(TE)问题。通常，TE可针对每个流量流共同地确定关于各个流的服务质量(QoS)要求(例如速率需求)以及关于资源限制(例如链路容量)的沿着路径的路由路径和资源分配(也称为流量拆分)，从而使得网络效用最大化并且递送给用户令人满意的体验质量(QoE)。SDN控制器使用合适的平面间通信机制向数据平面硬件提供控制指令，以优化整个网络运行。然后在数据平面中，遵循这些指令，在流的路由路径之中对流进行拆分。

由于网络和流量动态，TE可以以时间间隔来执行，并且其解决方案通常展示出动态，例如路由动态和拆分动态。在流路径被预定的情况下，可以将TE优化降低到流路径间的资源分配。在这种情况下，路由动态可以是由于UE的移动性，而拆分动态可以源自路由动态和网络中的流量分布。

VN上的UE移动性可能对TE造成挑战。对于高度移动的UE，用于将数据从数据源路由到UE的数据路径可能是高度时变的，并且可能导致不稳定的TE。对UE移动性高度敏感的不稳定TE可能消耗大部分资源(例如，需要大的控制开销)和/或导致劣化的系统性能。

移动性管理的方法包括集中式移动性管理(CMM)和分布式移动性管理(DMM)。在CMM中，移动性管理功能通常被共置于核心网络节点中。然而，这可能导致核心网络节点的过载和/或流量的低效路由。在DMM中，不同的网络节点通常被设置为网关以处理不同的移动性功能，这可以帮助解决CMM的一些问题。然而，仍然需要确定如何在物理网络节点处定位网关以进行数据转发和处理。例如，不同的网络节点可能具有不同的高速缓存内容和/或不同的数据处理能力，这可使网络节点或多或少地被优选用于托管网关。在各种示例中，本公开使在物理主机处布置虚拟服务网关成为了可能，同时也考虑到物理主机的数据路由潜在性和数据处理能力。

为了帮助理解本公开，首先参考图1，其示出了可以用于与移动UE通信的网络的示例性逻辑架构100。示例性架构100可以用于使用SDT来实现SDN。SDT可与SDN协作，通过限定虚拟服务网关，经由该网关其将数据路由到UE和从UE进行路由，以及通过提供虚拟拓扑来促进流量控制和/或流量处理，下文将对此进一步详述。

通常，SDT可以提供用于软件定义的内容传送的框架，其可以允许运营商限定按需和服务特定的数据平面架构(也称为网络拓扑或逻辑拓扑)，以帮助实现网络资源的更有效的使用，且/或帮助确保用户的体验质量(QoE)和/或服务质量(QoS)。SDT可以针对每个应用，服务或每个用户的VN确定按需和定制的数据平面拓扑。SDT可以限定逻辑数据平面的逻辑网络节点的物理位置以及数据平面拓扑中的节点的拓扑。SDT还可以为数据平面逻辑拓扑中的逻辑节点限定服务特定或用户特定的数据处理功能。

通常，逻辑节点可以是在物理网络节点(也称为逻辑节点的物理主机)处实现的软件定义实体，可以执行各种功能并且可以在网络内承担各种角色。例如，除了其他可能的角色之外，逻辑节点可以是服务特定的虚拟服务网关(v-s-SGW)，用户特定的虚拟服务网关(v-u-SGW)或内容容器。

SDT通常基于例如QoE和/或QoS的要求来确定每个应用，服务或每个用户的VN的数据平面逻辑拓扑。SDT还可以根据服务级别逻辑拓扑，服务功能链要求，服务流量特性，客户分布，移动性速度预测和/或流量负载预测以及其他参数来确定数据平面逻辑拓扑。如下文详述的，SDT可以适应于来自SDN控制器的反馈，以使得能够适应例如流量负载，网络节点能力和/或物理网络中的改变等变化。SDT可以由网络提供商，VN提供商或其他运营商管理。

图1示出了将示例性网络(例如，移动网络)分离成数据平面110，控制平面120和管理平面130的示例性网络架构100。数据平面110可以在各种网络节点和UE之间(例如，UE到接入点，接入点到路由器，和接入点/路由器到服务器)传输网络流量。控制平面120可以执行TE并且可以在各种网络节点之间传输控制信号。管理平面130可以为网络提供处理和管理功能。数据平面110，控制平面120和管理平面130可以彼此通过接口接合，以实现每个平面的功能。

控制平面120可以提供应用程序接口(API)122以允许一个或更多个应用140访问控制平面120。控制平面120可以托管各种控制块，诸如SDT系统200和SDN控制器300以及SDP系统128，以执行控制平面120的功能。SDT系统200，SDN控制器300和SDP系统128可以在一个或更多个共享或分开的处理系统中实现。

管理平面130可以托管各种控制块(例如，软件模块)以执行其功能。例如，管理平面130可以实现基础设施管理器132，数据分析器134，客户服务管理器136和/或连接性管理器138。可以由管理平面130提供其他功能，例如内容服务管理，其可以限定无线电接入网络(RAN)中的内容高速缓存，可以配置具有高速缓存能力的网络节点，并且可以管理内容转发。

管理平面130可以访问一个或更多个数据库以执行其功能，所述数据库可以包括在架构100中。示例性数据库包括私有网络数据库150，客户服务信息数据库152，客户设备信息数据库154，基础设施数据库156和基础设施抽象数据库158。私有网络数据库150可以存储拓扑信息，安全信息，关于节点能力的信息和/或关于节点状态的信息。客户服务信息数据库152可以存储与客户设备(例如，UE)相关的认证和安全信息。客户设备信息数据库154可以存储关于客户设备的能力、位置和/或状态的信息。基础设施数据库156可以存储关于网络拓扑，节点能力和/或节点状态的信息。基础设施抽象数据库158可以存储关于网络内的各种基础设施抽象的信息。可能存在比在该示例中描述的数据库更多或更少的数据库，并且这些示例性数据库中的一个或更多个可以被组合为单个数据库。

图2是用于布置虚拟服务网关且针对VN上移动性管理而生成逻辑拓扑的示例性系统的示意图。该系统可以是SDT系统200。SDT系统200通常可以负责定制VN的逻辑数据平面拓扑。在本公开中，VN的逻辑数据平面拓扑将通常被称为VN拓扑。SDT系统200可以与一个或更多个网络控制组件通信，例如SDN控制器300和SDP系统128。SDT系统200可以与SDN控制器300协作，以促进例如如本文所公开的流量控制和处理。

SDT系统200可以存储用于确定虚拟服务网关的布置并生成VN拓扑的信息。在所示的示例中，SDT系统200将网络信息和配置信息分别存储在网络信息数据库205和配置信息数据库210中。该信息可以存储在SDT系统200的存储器中，例如，下文讲围绕图4做进一步详述。网络信息数据库205可包括以下进一步详述的关于物理网络的信息(例如，UE标识和属性、UE流量、网络节点属性和/或虚拟服务网关候选)。配置信息数据库210可包括用于布置虚拟服务网关和用于生成VN拓扑的参数，例如成本度量，移动性敏感度要求和感兴趣的范围，下文对此进一步详述。网络信息和配置信息可以作为来自一个或更多个外部源(例如，来自SDN控制器300或来自运营商)的输入来接收。在一些示例中，网络信息和/或配置信息可以不由SDT系统200存储，而是可以从外部源(例如，一个或更多个外部数据库)接收或检索，并且可以在使用之后被丢弃，在这种情况下，可以从SDT系统200中省略网络信息数据库205和/或配置信息数据库210。在一些示例中，网络信息数据库205和配置信息数据库210可以由单个输入信息数据库或与其他数据库替换。

网关布置模块215可以(例如，从网络信息数据库205和配置信息数据库210，或从外部源，例如SDN控制器300)获得网络信息和配置信息作为输入，以将一个或更多个虚拟服务网关布置在一个或更多个物理主机处。网关布置模块215可以使用例如下述的示例中所示的优化过程来确定虚拟服务网关的配置。虽然使用了术语“优化”，但是应当理解，这指的是一种过程，在其中虚拟服务网关被布置在物理主机处以满足某些准则(例如，如在配置信息中所指定的)，并且可以不是严格的“最优”。例如，这其中可以涉及权衡和/或估计，并且一些准则可以优先于其他准则(例如，基于运营商的选择)。

网关布置模块215可以输出限定虚拟服务网关在一个或更多个物理主机处布置的信息，该信息可以存储在SDT系统200的存储器中的网关布置数据库220中。网关布置信息可以包括例如对虚拟服务网关的物理主机的选择以及每个物理主机的网关流量的共享。

拓扑生成模块225可以(例如，从网络信息数据库205和配置信息数据库210，或从外部源，例如SDN控制器300)获取网络信息和配置信息，以及确定的虚拟服务网关的布置(例如，从网关布置模块215或从网关布置数据库220)作为输入以生成VN拓扑。拓扑生成模块225可以使用适当的优化过程来生成VN拓扑。

拓扑生成模块225可以输出关于所生成的VN拓扑的信息，该信息可以存储在SDT系统200的存储器中的VN拓扑数据库230中。VN拓扑信息可以包括，例如网络分层(在使用分层拓扑的示例中)和/或在相同级别的逻辑节点之间的链路(例如，用于网格拓扑)。

SDT系统200可以通过有线或无线通信将VN拓扑信息和网关布置信息提供给SDN控制器300。

在一些示例中，可以省略网关布置数据库220，例如其中网关布置模块215直接向拓扑生成模块225和SDN控制器300提供输出，而不用在SDT系统200内存储网关布置信息。相反，网关布置信息可以在使用之后被丢弃，或者可以存储在SDT系统200外部(例如，在SDN控制器300内或另一个外部数据库中)。

在一些示例中，可以省略VN拓扑数据库230，例如其中拓扑生成模块225直接向SDN控制器300提供输出，而不将VN拓扑信息存储在SDT系统200内。相反，VN拓扑信息可以存储在SDT系统200外部(例如，在SDN控制器300内或在另一外部数据库中)。

在一些示例中，SDT系统200还可以确定由一个或更多个虚拟服务网关提供的一个或更多个功能(例如，其中在虚拟服务网关的物理主机处没有服务限制)。SDT系统200可以向SDP系统128提供输出信息，该信息限定在特定物理主机处的特定虚拟服务网关的功能。SDP系统128然后可以与数据平面110中的硬件交互以在指定的物理主机处安装/卸载或以其他方式启用/禁用所限定的功能。这可以实现可定制的或应用限定的虚拟服务网关功能。例如，应用限定的功能可以包括网络编码功能(例如，喷泉编码功能)，以及在视频流量的情况下的视频转码功能。

SDT系统200可以由控制平面120的一个或更多个服务器物理地托管。

图3是示例性SDN控制器300的示意图。SDN控制器通常可以负责定制的资源分配。SDN控制器300可以与SDT系统200协作以促进流量控制和处理。例如，SDN控制器300可以向SDT系统200提供反馈，例如更新或改变VN拓扑的请求。

SDN控制器300可以从SDT系统200接收限定VN拓扑的信息(例如，包括限定物理主机处虚拟服务网关的布置和虚拟服务网关之间的链路的信息)，并且可以将拓扑信息存储在SDN控制器300的存储器中的拓扑数据库305中。VN拓扑信息可以被提供给流转换器310，流译码器310可以为了TE的目的而将VN拓扑转换成个体流段。例如，通过分层拓扑的若干层级的路径可以由流转换器310转换成对应于每个层级的个体流段。来自流转换器310的流段可以被提供给TE模块315以用于流量管理。TE模块315可以根据各种合适的TE技术对流段执行流量管理。SDN控制器300可以实现质量监测器320，其可以针对QoE和/或QoS来监测网络流量。SDN控制器300还可以实现网络监测器325，网络监视器325可以针对网络事件来监测网络，例如数据平面拓扑的显著变化(例如，物理节点的添加/去除，网络节点之间的物理连通性的改变)，流量流的显著变化，或其他这样的网络事件。

SDN控制器300可以向SDT系统200提供反馈。例如，SDN控制器300可以通过TE模块315，质量监测器320和/或网络监测器325请求SDT系统200来更新、改变或生成新的VN拓扑。例如，当检测到物理网络中的显著变化(例如，如由网络监测器325检测到的)时，当检测到流量流中的显著变化(例如，如由网络监测器325检测到的)时，或者当QoE和/或QoS下降到某个阈值以下(例如，如质量监测器320所检测到的)时，SDN控制器300可以从SDT系统200请求新的拓扑。

图4是示例性处理系统400的示意图，其可以用于实现本文公开的方法和系统，例如示例性SDT系统200，示例性SDN控制器300和下文描述的示例性方法。SDT系统200和SDN控制器300可以在共享的或单独的处理系统400上实现。在一些示例中，SDT系统200和/或SDN控制器300可以由并行工作的多个处理系统来实现。处理系统400可以例如是服务器，或任何合适的计算系统。可以使用适于实现本公开的其他处理系统，其可以包括与下文详述的组件所不同的组件。尽管图4示出了每个组件的单个实例，但是在处理系统400中可以存在每个组件的多个实例。

处理系统400可以包括一个或更多个处理设备405，例如处理器，微处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)，专用逻辑电路或其组合。处理系统400还可以包括一个或更多个输入/输出(I/O)接口410，其可以实现与一个或更多个适当的输入设备435和/或输出设备440的接口。处理系统400可以包括用于与网络(例如，内联网，因特网，P2P网络，WAN和/或LAN)进行有线或无线通信的一个或更多个网络接口415。网络接口415可以包括用于网络内和/或网络间通信的有线链路(例如，以太网电缆)和/或无线链路。例如，网络接口415可以经由一个或更多个发送器或发射天线以及一个或更多个接收器或接收天线提供无线通信。处理系统400还可以包括一个或更多个存储单元420，其可以包括大容量存储单元，例如固态驱动器，硬盘驱动器，磁盘驱动器和/或光盘驱动器。

处理系统400可以包括一个或更多个存储器425，其可以包括易失性或非易失性存储器(例如，闪存，随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM))。非暂时性存储器425可以存储用于由处理设备405执行的指令，以执行SDT系统200和/或SDN控制器300的功能。根据处理系统400是实现SDT系统200还是SDN控制器300或两者，存储器425上可以有形地存储用于实现视情况而定的SDT系统200的或SDN控制器300的或二者的功能的数据和模块。例如，存储器425可以包括网络信息数据库205，配置信息数据库210，网关布置数据库220和/或VN拓扑数据库230，以及例如网关布置模块215和/或拓扑生成模块225的模块，如上文关于图2的示例性SDT系统200所进行的描述。存储器425可以附加地或作为另一种选择地包括拓扑数据库305以及例如流转换器310，TE模块315，质量监测器320和/或网络监测器325的模块，如上文关于图3的示例性SDN控制器300所进行的描述。存储器425可以包括其他软件指令，例如用于实现操作系统和其他应用/功能。在一些示例中，一个或更多个数据集和/或模块可以由外部存储器(例如，与处理系统400进行有线或无线通信的外部驱动器)提供，或者可以由暂时的或非暂时的计算机可读介质提供。非暂时性计算机可读介质的示例包括RAM，ROM，可擦除可编程ROM(EPROM)，电可擦除可编程ROM(EEPROM)，闪存，CDROM或其它便携式存储器。

可以存在提供处理系统400的组件之间的通信的总线430，处理系统400的组件包括处理设备405，I/O接口410，网络接口415，存储单元420和/或存储器425。总线430可以是任何合适的总线架构，包括例如存储器总线，外围总线或视频总线。

在图4中，输入设备435(例如，键盘，鼠标，麦克风，触摸屏和/或小键盘)和输出设备440(例如，显示器，扬声器和/或打印机)被示出为在处理系统400的外部。在其他示例中，输入设备435和/或输出设备440中的一个或更多个可以被包括并作为处理系统400的组件。

图5是适于移动性管理的示例性VN拓扑的示意图，其可以使用网络架构100来实现。在该示例中，VN拓扑500是用于特定UE510a的用户特定拓扑，并且包括一个或更多个虚拟服务网关520，525和一个或更多个数据源530(例如，网络网关)。通信可以包括有线通信和/或无线通信(例如，从源530到虚拟服务网关520，525，从一个虚拟服务网关525到另一个虚拟服务网关520和/或从虚拟服务网关520到UE 510a)。无线通信可以在任何合适的网络(例如，内联网，因特网，对等(P2P)网络，广域网(WAN)和/或局域网(LAN))上进行，并且可以包括例如蓝牙通信，近场通信，蜂窝通信和/或射频(RF)通信的短距离通信。

UE 510a可以是任何合适的用户设备。在本公开中，UE 510a可以是任何移动通信设备，例如手持电话，蜂窝电话，手提电脑，智能电话或任何其他合适的便携式计算设备。用户可以使用UE 510a经由VN拓扑500来访问一个或更多个服务和/或内容，并且可以使用UE510a经由VN拓扑500进行双向通信。

在VN拓扑500中，UE 510a通过逻辑路径与虚拟服务网关520相关联。虽然UE 510a被示为与单个虚拟服务网关520相关联，但是UE 510a可以与两个或更多个虚拟服务网关520相关联，例如，其中不同的虚拟服务网关520向UE 510a提供不同的服务。VN拓扑500直接在UE 510a和虚拟服务网关520之间限定逻辑路径，然而，该直接逻辑路径可以通过经由一个或更多个接入点和/或路由器(未示出)的数据传输来实现。虽然逻辑路径可以被认为是双向的(即，服务上行链路和下行链路流量)，但是用于上行链路数据的传输的物理实现可以不同于用于下行链路数据的传输的物理实现。虚拟服务网关520可以由一个或更多个物理网络节点(例如，服务器)物理地托管，并且可以随着UE 510a移动而迁移到不同的主机。UE 510a的位置可以由任何合适的移动性管理技术来跟踪。

虚拟服务网关520，525是VN拓扑500中的逻辑网络节点。在每个用户的VN中，虚拟服务网关520，525通常是v-u-SGW，其可以提供流量处理功能，例如充当锚点，用于数据转发，提供网络接入保护以及提供私有保护等。例如，这些功能可以由服务客户和/或网络运营商限定。虚拟服务网关520，525可以体现在例如服务器的物理主机中，并且两个或更多个虚拟服务网关520，525可以体现在相同的物理主机中。在一些示例中，虚拟服务网关520，525可以体现在两个或更多个物理主机中。

在虚拟服务网关520，525跨越分布在两个或更多个物理主机上的情况下，这可以被称为虚拟服务网关520，525被每个物理主机部分地托管(相对于虚拟服务网关520，525由单个物理主机托管的情况下的整体性托管)。由两个或更多个物理主机托管的虚拟服务网关520，525可以在VN拓扑500中表示为单个虚拟节点。对于由两个或更多个主机托管的单个虚拟服务网关520，525，VN拓扑500可以指定由每个物理主机转发的网关流量的百分比。

可以针对不同的UE限定具有不同虚拟服务网关的不同用户特定VN拓扑。不同用户特定VN拓扑的虚拟服务网关可以共享物理网络中的共同物理主机。VN拓扑500还可以基于每个服务来定义，在这种情况下，可以针对提供给相同UE 510a的不同服务限定不同的VN拓扑。或者，可以针对提供给UE 510a的所有服务限定VN拓扑500，在这种情况下，UE 510a可以与不同虚拟服务网关520(图5中仅示出一个)相关联以用于提供不同服务。

通常，物理主机(例如，服务器)可以托管一个以上VN拓扑中服务于一个或更多个UE510的一个或更多虚拟服务网关(如虚线所示)。物理主机可以托管不同虚拟服务网关的不同部分。

可以使用二阶段法，即源到网关阶段和网关到UE阶段来控制VN拓扑500中的流量。源到网关阶段可以被认为是稳定的，因为虚拟服务网关520充当从源530发送到UE 510a的流量的固定目的地。数据因此可以沿着稳定的数据路径从源530发送到虚拟服务网关520(并且在一些情况下经由一个或更多个其他虚拟服务网关525，下文对此进一步详述)。网关到UE阶段可以被认为是动态的，因为从虚拟服务网关520到UE 510a的路由路径可以随着UE510a移动而改变。数据因此可以沿着动态数据路径从虚拟服务网关520发送到移动UE510a。在地理上，动态路径对于UE 510a可以是本地的，并且可以根据UE 510a的移动而改变。稳定路径可以在地理上远离UE 510a，并且可以对UE 510a的移动性不敏感。通常，TE可以在流量的每个阶段上单独执行，并且可以仅在流量的一个阶段或在两个阶段上执行。例如，常规的TE可以在源到网关阶段上执行，而具有喷泉编码的TE可以在网关到UE的阶段上执行。

尽管图5示出了下行链路流量，但是相同或类似的VN拓扑500可以用于上行链路流量，并且数据源530可以备选或附加地作为数据宿。上行链路流量可以类似地涉及两个阶段，即UE到网关阶段(具有动态数据路径)和网关到信宿阶段(具有稳定的数据路径)，并且TE可类似地在流量的两个阶段或流量的仅一个阶段上被执行。

虚拟服务网关520可以布置在物理主机上，其能够在特定地理区域内向UE 510a提供服务功能和/或内容。在所示的示例中，虚拟服务网关520被布置在服务于地理区域A的物理主机处，其可以不是如图所示的圆形区域。

在该示例中，虚拟服务网关520在考虑到UE移动性的情况下被布置在物理主机处。在图5中，UE 510a在初始时间t1处于第一地理位置L1。在稍后的时间，UE 510a在时间t2已经移动到第二地理位置L2。通过将虚拟服务网关520布置在物理主机，其中该物理主机的服务区域覆盖UE 510a预期在给定时间段上行进的距离，虚拟服务网关520的布置可以被确定为在一定程度上适应UE 510a的移动性(被称为虚拟服务网关520的移动性不敏感度并且在下文将进一步限定)。因此，UE 510a在位置L1和L2处的相同物理主机处继续由虚拟服务网关520服务，使得VN拓扑500中的UE 510a与虚拟服务网关520之间的逻辑路径不变，尽管物理数据路径可能已经改变(例如，数据通信可以通过不同的接入点和/或路由器集合来路由)。以这种方式，UE 510a的移动性可以从控制平面120“隐藏”。

VN拓扑500可以包括网关间链路。例如，VN拓扑500可以包括分层链路，其中较低级别虚拟服务网关520具有连接至较高级别虚拟服务网关525的链路。例如，这种布置可以实现服务功能链接。也可能是其他拓扑布置，例如网格拓扑。

每个虚拟服务网关520，525可以访问各自的内容高速缓存器522a，522b，527的内容(例如，在托管虚拟服务网关520，525的各自服务器的存储器中实现)。在所示的示例中，虚拟服务网关520体现在两个物理主机(例如，两个服务器)中，并且可以访问两个内容高速缓存(522a，522b)(例如，每个内容高速缓存522a，522b存储在不同物理主机的存储器中)。内容高速缓存器522a，522b可以存储相同，不同或重叠的内容。内容高速缓存器522a，522b可以存储先前提供给相同UE 510a或另一UE 510的内容。通过使不同的每个用户的VN中的不同UE 510a，510能够共享内容高速缓存522a，522b中的内容，本公开可以实现网络资源的更有效的利用和/或减少网络流量。

通常，VN拓扑500可以被设计以用于更高效和更有效地使用共享网络资源，并且满足预定义的移动性不敏感度参数。给定适合作为网关主机候选的物理网络节点集合，挑战可以是如何最好地选择出候选并将虚拟服务网关520，525布置于主机候选处。

例如，对于给定的UE 510a，将虚拟服务网关520布置在具有从源530的较短路径和从UE 510a的较长路径的物理主机处，可能对UE移动性较不敏感，但是由于流量膨胀(例如，由于喷泉编码的使用)，可能导致网络资源的较不有效的利用。另一方面，将虚拟服务网关520布置在具有到UE 510a的较短路径但从源530出发的较长路径的物理主机处，可能对UE移动性更加敏感，并且可能需要将虚拟服务网关520更频繁地重定位到不同的主机，并需要不稳定的TE决策和增加的控制开销。通常，为了控制运营成本，对于虚拟服务网关520，525配备较少数量的主机可能更有效。在一些示例中，在网络内内容高速缓存在物理主机处可用的情况下，为了增加内容共享潜在性，物理主机托管许多UE的众多虚拟服务网关也可能更有效。

在一些示例中，本公开可以实现在虚拟服务网关处使用网络编码，以帮助提高网络的效率。在网络编码中，一个或更多个流的数据分组可以被组合并转发到其他网络节点。网络编码的示例是使用喷泉码(也称为无比率码)，其中一个流的数据分组被组合以生成由许多编码数据分组构成的集合，然后将其发送到UE。UE可以从编码的数据分组的子集中恢复原始数据。这在不同UE的数据信道具有不同错误概率(例如，在广播应用中)的情况下可能是有用的，在这种情况下，每个UE针对丢失的数据分组发送请求可能是低效的。编码的数据分组可以在数据源处生成，然而这可能导致大量的冗余数据分组被发送。在本公开的一些示例中，可以在虚拟服务网关处生成编码的数据分组，这可以有助于减少流量冗余和/或减少传输延迟(因为虚拟服务网关比数据源更靠近UE)。在一些示例中，当确定物理网络节点充当虚拟服务网关的物理主机的适用性时，可以考虑网络节点进行网络编码的能力。

图6为针对移动性管理而布置虚拟服务网关的示例性方法的流程图。示例方法600可以由SDT系统200使用一个或更多个合适的处理系统400来实现。下面描述了用于给定UE的虚拟服务网关的布置的示例方法600，然而应当理解，可以执行方法600以将用于不同UE的虚拟服务网关进行联合布置。示例方法600可以用于为每个服务的VN以及为提供多个服务的VN布置虚拟服务网关。

在605，接收触发信号，其指示需要虚拟服务网关的新布置。所述触发可以是，例如超时事件(例如，其中SDT系统200实现定时器以在设置的时间，例如每几分钟，触发网关布置的更新)和/或可以是从SDN控制器300发送到SDT系统200的信号。例如，SDN控制器300可以向SDT系统200发送信号，请求新的VN拓扑和新的网关布置：

在QoS和/或QoE下降到预定质量阈值以下的事件中；

在网络有显著改变的事件中(例如，流量超过某个阈值的改变，内容访问统计的改变，网关候选的添加/移除，网关主机能力的改变，网络节点之间的物理连接性的改变，其包括物理链路的添加/移除和/或物理链路的容量的增加/减少)；

在网关主机过载的事件中(例如，由于新UE的到达，网关流量增加超过某个阈值，资源使用超过某个阈值，网关主机能力的改变)；和/或

在网络性能下降(例如，给定网络节点处的流量拥塞)的事件中。

在触发信号源自SDN控制器300的情况下，可以通过或响应于由流量工程模块315，质量监测器320和/或网络监测器325检测到的条件来生成触发信号。

在610，获得输入信息。SDT系统200可以基于包括例如网络信息和配置信息的输入信息集合来确定虚拟服务网关的布置。

除其他信息外，网络信息可以包括：

UE属性信息，例如位置，速率/速度，加速度和/或设备类别(例如，支持的最大流量速率)；

UE统计信息(其可以包括空间和/或时间统计)，例如数据速率(例如，用于下行链路/上行链路通信，峰值速率，平均速率，速率方差)，流量源(例如因特网网址)，流量内容(例如，如使用基于内容属性或内容标签的散列码来进行标识的)和/或内容访问(例如，频率和量)；

物理网络拓扑信息(其可以包括统计和/或瞬时信息)，例如物理节点的标识，节点属性(例如位置，可用/最大存储空间，可用功能)，物理链路的标识，链路属性(例如可用/最大容量，缓冲器大小)，到网络的流量源的物理连接的标识，和/或连接属性(例如，吞吐量，延迟)；和/或

控制平面信息，例如各对数据平面硬件之间的连接性的识别，以及相关联的属性(例如，统计吞吐量，运营成本，延迟)，网关主机候选的标识和/或网关主机候选属性(例如，上/下流量负载边界，最大/最小UE计数限制，流量处理功能，业务速率降低/膨胀因子，高速缓存内容的内容索引)。

除其他信息外，配置信息可以包括：

所期望的移动性不敏感度；

网关到主机关联成本度量的定义，例如统计成本(例如，延迟作为成本，延迟抖动作为成本，吞吐量作为成本)和其他成本度量(例如跳数，物理距离，运营成本)；

关于网络范围(例如，感兴趣的地理区域，感兴趣的服务)的信息；

客户/服务信息(例如，客户/服务标识符，服务要求，诸如服务功能链接要求)，其可以由客户，服务提供商和/或VN提供商指定为服务要求的一部分；和/或

用于内容高速缓存和/或内容共享考虑的权重因子的定义。

本公开可能使用术语网络信息和配置信息通常来指代用于确定网关的布置和生成VN拓扑的输入信息。然而，应当理解，这些不是严格的分类限定，并且可以包括其他类型的输入信息。例如，一些输入信息也可以被称为客户信息或服务信息。

该输入信息可以从SDT系统200内部的数据库(例如，网络信息数据库205和/或配置信息数据库210)，SDT系统200外部的数据库，SDN控制器300和/或运营商获得。在一些示例中，例如在从SDN控制器300接收到触发信号的情况下，在605处，输入信息的至少一部分可以与触发信号一起被包括。例如，SDN控制器300可以向SDT系统200发送更新的输入信息，例如新配置信息(例如，减少/增加移动性不敏感度和/或减少/增加内容共享的考虑)，并且该更新可以用作触发信号。

在615，确定虚拟一个或更多个物理主机处服务网关的布置。优化过程，例如下文描述的示例性过程，可用于确定在物理主机处虚拟服务网关的布置。

可以考虑网关主机候选集合以用于布置虚拟服务网关。网关主机候选可以是在物理网络中可用于托管虚拟服务网关的任何物理网络节点(例如，服务器)。并非所有网络节点可适于托管虚拟服务网关(例如，具有不足够的存储容量或流量处理资源)。在极端情况下，网络中的所有网络节点可以是候选。在另一个极端，在网络中可能只有一个主机候选。可以在610处获得的网络信息中提供网关主机候选及其属性(例如，包括当前的资源使用情况)。

可以基于对虚拟服务网关将要向UE提供的功能和/或资源(例如，如在网络信息中所限定的)的考虑以及在配置信息中限定的任何约束(例如，移动性不敏感度)来在物理主机处布置虚拟服务网关。例如，网络编码功能在一个或更多个物理主机处可用的情况下，虚拟服务网关可以优选地布置于具有网络编码和/或视频转码功能的物理主机。

在物理主机处布置虚拟服务网关可以包括在620优化虚拟服务网关的布置。虚拟服务网关布置的优化可以包括优化内容共享潜在性的布置。这可以在输入信息包括以下信息的情况下执行，即包括关于在主机候选处高速缓存的内容的信息和关于由UE进行的内容访问的信息。内容共享潜在性的优化可以与针对其他目标的优化，例如最小化运营成本和/或最小化网络资源利用一起进行。

虚拟服务网关可以分布式地跨越两个或更多个物理主机布置。在这种情况下，每个物理主机可以托管虚拟服务网关的一部分，并且可以服务网关流量的相应部分。例如，考虑虚拟服务网关由物理主机A和物理主机B部分托管，其中主机A托管70％的虚拟服务网关，主机B托管30％。主机A可以相应地服务70％的网关流量，并且主机B可以相应地服务30％的网关流量。在虚拟服务网关由单个物理主机托管的情况下，可以认为物理主机托管100％的虚拟服务网关并服务100％的网关流量。

在自由限定由虚拟服务网关提供的功能的示例中，方法600可以包括确定应由一个或更多个虚拟服务网关在一个或更多个物理主机处提供的一个或更多个功能(例如，喷泉编码和/或视频转码)，例如根据在网络信息中阐述的服务要求。

在625，生成输出信息集合，该输出信息集合限定在一个或更多个物理主机处虚拟服务网关的布置。限定虚拟服务网关布置的输出信息集合可以包括，例如将UE标识符与网关-主机标识符、托管百分比和服务标识符相关联的信息。在为每个服务的VN布置虚拟服务网关(即，仅提供一个服务)的情况下，可以从输出信息中省略服务标识符。

在一些示例中，在方法600还限定了在物理主机处由虚拟服务网关提供的功能的情况下，还可以输出限定将在物理主机处提供的功能的信息。例如，该信息可以在625处与输出信息集合一同被包括，或者被包括在第二输出信息集合中。该信息可以被发送到外部系统，例如发送到SDP系统128。

在一些情况下，一个或更多个网关主机候选可以不托管任何虚拟服务网关，在这种情况下，将不在VN拓扑中使用那些网关主机候选。

在630，可以发送输出信息以用于生成VN拓扑以及用于TE。例如，输出信息可以被发送到SDT系统200的拓扑生成模块225，并且还可以被发送到SDN控制器300。

在一些示例中，输出信息可以由SDN控制器300的流转换器310使用以生成在其上执行TE的流段。在虚拟服务网关跨越两个或更多个物理主机被分部分地托管的情况下，该虚拟服务网关的流量流可以被转换成与每个主机对虚拟服务网关的部分托管相对应的部分流段。在这种情况下，高级别流拆分可在执行TE之前进行，这可以进一步为每个部分流提供细粒度流拆分。

示例性方法600可以由SDT系统200连同SDN控制器执行的TE一同执行，以实现SDT系统200和SDN控制器300之间的闭环反馈控制。因此，VN拓扑可以响应并适应于网络流量和/或物理网络拓扑的变化。可考虑UE移动性而执行虚拟服务网关的布置，并且甚至可以优化虚拟服务网关的布置以实现短期效率(例如，在同一公共汽车上行进的UE之间的内容共享)。

示例性优化过程

现在描述可以用于确定物理主机处虚拟服务网关的布置的示例性优化过程。该示例性过程可以由SDT系统200(例如，在网关布置模块215处)来实现。

在本示例中，将使用以下标记：

U：UE集合

W：用于虚拟服务网关的网关主机候选的集合

GW(u)：分配给u的虚拟服务网关，

ε：w处的最小布置部分，

δ：w处的流量速率膨胀因子，

ω：w对UE移动性的最小敏感度，

τ：w对UE移动性的最大敏感度，

r⁺ _w：w的进入速率上界，

k_w：w的虚拟服务网关计数上界，

r_u：u的速率，(例如，统计速率或设备最大速率)

c_uw：w处GW(u)的布置成本，(例如，跳数)

s_uw：w处GW(u)的移动性敏感度，

p_uw：w处GW(u)的布置偏好，

a_uw：w处GW(u)在的布置部分，

x_uw：w托管GW(u)的二元指示符，

b_w：w的选择指示符，

在下面的讨论中，用通过单跳连接性来连接到网络G的UE集合U来建模网络。G包括物理网络节点集合N和边缘或链路集合E。预定义的流量源s，s∈N与每个u u∈U进行下行链路通信。例如，s可能是入口路由器。N的子集W是预先配置为虚拟服务网关主机候选的网络节点。例如，作为合适的网关主机候选的网络节点可以被预先配置为具有更大的带宽，更高的数据处理能力和/或更大的存储空间，这可以使得网关主机候选能够容纳更大的流量，参与移动性管理和/或参与网络编码。在一些情况下W可能等于N。在一些示例中，s可包括在W中.

GW(u)表示给定UE u的虚拟服务网关。如上所述，可以采取二阶段流量控制机制，使得u的下行链路流量从s到GW(u)，接着变为从GW(u)到u。在一些情况下，可以以整数方式执行GW(u)的布置，这意味着给定的GW(u)由单个节点w w∈W托管，而不是分部分地跨越两个或更多个节点分布。GW(u)在主机候选w处的布置的成本被表示为c_uw，其可以反映任何类型的成本，例如运营成本，控制成本或其组合，这取决于所使用的成本度量(例如，如在被提供以作为网关布置的输入的配置信息中所限定的那样)。

在一些示例中，GW(u)可以分布式地布置在多个主机处，每个主机服务于通过GW(u)的流量部分(这也可以被称为托管虚拟服务网关一部分的主机或由所述多个主机中的每一个部分托管的虚拟服务网关)。在统计意义上，给定主机的布置部分表示布置成本部分，并且指示u的下行链路流量的部分，其中u通过给定主机被服务。例如，如果w托管GW(u)的30％，w′托管GW(u)的70％，则各自的布置成本将为0.3c_uw和0.7c_uw’；并且u的下行链路流量的30％将被传送到w，且u的下行链路流量的70％将被传送到w′。该方法还可以包括通过指定w托管100％的GW(u)来将GW(u)布置在单个主机w处的情况。

在该示例中，每个主机候选w能够实现用于网关到UE通信的网络编码功能(例如，喷泉编码的实现)和/或用于网关到UE视频数据传输的转码功能。因此，在网关主机处，速率膨胀(在喷泉编码的情况下)或减小(在视频转码的情况下)在网关主机处以因子δ≥1发生。在δ＝1情况下，既不执行转码也不执行网络编码，或者也不存在净速率膨胀/减少效应。在δ＝0情况下，网关主机不执行网关到UE的通信并且仅用于吸收流量。每个主机候选w具有输出流量的速率上界其例如可以根据历史性能来确定。将该上界除以速率膨胀因子δ，可得到w的输入速率的上界：应该注意的是，自然地如上受限于伴随于w的输入链路总容量最小值和输出链路总容量的最小值。每个w还具有虚拟服务网关计数上界k_w，限制其可以托管的虚拟服务网关(无论是部分地还是整体地托管)的数量。每个主机候选的这些属性可以在作为网关布置的输入而被提供的网络信息中指定。

现在提供对移动性不敏感度的含义的讨论。首先，考虑从源s到UEu的任意路由路径。可以根据某些准则来确定该路径。可以假设路径长度与s和u之间的物理距离成比例。通常，当跳数被使用或考虑作为路由准则的一部分时，这是有效的假设。虽然这种假设在某些特定情况或设置中可能不成立，但是由于这里描述的示例性优化对统计信息进行处理并且描述了一般解决方案，所以该假设是可接受的。当u移动时，路径可能改变，并且该改变可能发生在与u相邻的路径的段中。如果u具有高移动性，则改变的段可能是路径的一大部分；如果u具有低移动性，则改变的段可以是路径的一小部分。虚拟服务网关可以作为锚被布置在路径中，如果路由路径仅在锚的下游部分中改变，则认为其对u的移动性不敏感(即，未被u的移动性所改变)。以这种方式，锚可以用于从s“隐藏”u的运动。因此，虚拟服务网关应当以对各自UE的移动性不敏感的方式而布置。

可以参考图7中所示的模型来理解移动性不敏感度的量化。在该模型中，UEu以恒定速度v_u移动。令d_uw表示网关主机候选w和u的当前位置之间的距离。给定时间段t，u可能远离其当前位置移动的最大距离是t×v_u。在图7中，虚线圆圈包围t中的u的所有可能位置。在时间段t期间，物理主机w处的GW(u)的移动性敏感度可以表示为：

其中exp是用于精度调谐的比例因子。因为在上限操作中精度有损失，所以可执行精确调谐。使用exp比例因子，可以在一定程度上控制精度损失。exp比例因子可以是固定的(例如，作为输入参数)或可以是动态确定的(例如，由SDT系统200在运行中确定)。在动态情况下，exp可以例如被计算为等于或具有与所有(UE，物理主机)对的d_uw/(txu_v)值的中值或平均值相同的量级。从上面的等式可以看出，s_nw值越大，GW(u)的移动性敏感度越大。

现在提供对内容共享的讨论。为了考虑到内容共享潜在性，考虑存在通用内容属性集合的示例。每条内容可与属性的子集相关联。例如，如果内容包括歌曲，则内容可以与一个或更多个属性相关联，例如URL(即，源地址)，艺术家的标识，专辑的标识，发行日期的标识和/或任何其它合适的属性。可以使用不同的属性集合来标识不同类型的内容(例如，文本，图像，视频或音频内容)。可以使用其属性来唯一地标识一条内容，例如使用从属性中生成的散列标签。

考虑示例，其中每个网关主机候选w执行内容高速缓存并维护本地内容高速缓存集合C_w。每个UEu与由内容集合C_u描述的某些内容访问统计相关联，其中，在内容集合C_u中每个元素i与访问概率ρ_i相关联。内容集合可以是在时间和/或地理上相关的。统计信息可以由网络使用任何合适的机制来收集，或者可以从UE的历史行为中(例如，在UE跟踪UE的行为的情况下)获知。由UEu访问的内容集合，与时间t和位置l相关，被表示为

当在网关主机候选处启用网络内高速缓存时，应当优化虚拟服务网关的布置以对布置非偏好(un-preference)进行最小化，即最大化每个UE在主机处共享内容高速缓存的潜在性，所述主机为在后续数据会话中其相关联的虚拟服务网关的主机。给定时间t，每对UE和网关主机候选(u，w)的布置偏好因子p_uw可以表示为：

其中L(u)是最靠近u的位置的集合，并且是各内容访问集合的并集。

在这里讨论的示例性优化问题中，当在网关主机候选处布置虚拟服务网关时存在三个优化目标。一个目标是从网络资源利用率角度，最小化平均布置成本，其可以被称为布置成本最小化(PCM)目标。另一个目标是从运行成本角度，最小化使用的网关主机的数量，其可以被称为主机选择最小化(HSM)目标。另一个目标是最小化UE和各自网关主机之间的布置非偏好，以便最大化内容共享潜在性，其可以被称为布置非偏好最小化(PUM)目标。因此，该示例PCM-HSM-PUM联合优化问题可以被认为是内容感知网关布置问题。

变量a_uw用于表示布置在主机w处的GW(u)的部分。二元变量x_uw表示w是否托管GW(u)的一部分，并且二元变量b_w表示w是否托管任何虚拟服务网关的任何部分。用于将虚拟服务网关布置在主机处的平均布置成本可以表示为：

所选择的主机的总数可以表示为：

并且总布置非偏好可以表示为：

a_uw，b_w和x_uw为决策变量，用以联合实现PCM，HSM和PUM的示例性多目标优化问题可以用公式表达出来。联合优化可以使用线性标量化来执行，其中α，β，γ∈[0，1]是目标加权因子，使得α+β+γ＝1。

因为PCM，HSM和PUM目标值可以各自处于不同的比例，所以当必要时，应当将比例因子应用于这些目标中的每一个，以将它们的值转换为相同的比例，并且因此促进α，β，γ值的选择。在以下示例性优化问题形成中，假设缩放因子不是必需的。

下面是示例性多目标优化问题的数学表示：

使得

v^w，v^τ，v^r，v^k≥0 (10)

在该示例中，v＝[v^w，v^τ，v^r，v^k]被定义为违反向量，其包括辅助变量，辅助变量分别表示虚拟服务网关最小移动性敏感度，虚拟服务网关最大移动性敏感度，输入流量速率和主机候选的网关计数上界的最大违反。优化问题中的最后一项是惩罚项，其中是违反惩罚矩阵，并且可以被设置为区别地惩罚不同的违反。通常，与在三个最小化目标中可以获得的可能利益相比，中的条目应当是非常大的正值。

上面的约束(1)确保每个虚拟服务网关完全被托管。当求解优化问题时，约束(2)和(3)一起确保当且仅当在解决方案中w托管GW(u)时二元变量x_uw等于1。约束(4)确保如果w正在托管虚拟服务网关，则在解决方案中的b_w等于1，否则为0。约束(5)确保没有比允许的最小部分更小的布置部分，这意味着虚拟服务网关可以被分布式地布置在最大数量的物理主机处并且避免过小的布置部分。约束(6)到(9)计算每个主机的最大违反。如果不存在违反，则根据约束(10)，v将是零向量。由于每个违反被中的非常大的惩罚因子放大，所以该示例性优化问题有利于在网关主机处生成零或最小违反的解决方案。这些约束可以被认为是软约束(由于违反是可被允许的)。使用软约束而不是硬约束可以实现可行性并确保到达最优解决方案或接近最优解决方案。

这个示例性优化问题是非确定性多项式时间(NP)硬混合整数规划问题，其中x_uw，是唯一(二元)整数决策变量。现在描述解决这个问题的示例性两步法。在第一步中，将问题放宽到线性规划问题，解决该放宽的问题以获得部分的解决方案。在第二步中，部分的解决方案以如下的迭代方式取整。首先，识别仅具有完整x_uw决策的所有UE并且确定其相关联的决策值，并且对UE的剩余集合U′(即，具有部分x_uw决策的UE集合)进行排序。集合U′按照的降序排列并按此顺序进行处理。为了处理UEu，将与u′≠u相关的所有决策变量视为常数变量，并且解决PCM-HSM-PUM优化问题。这些决策然后被作为u的最终决策。在该示例性两步法中，每个问题是可以使用诸如GNU线性规划工具(GLPK)的合适的线性规划求解器来求解的线性问题。

在一些示例中，优化问题可以不考虑内容共享，在这种情况下，可以通过省略上面阐述的最小化问题中的R(x)目标(即，通过设置γ＝0)来简化优化问题。

本公开可以通过考虑网关主机之间的内容共享潜在性来实现更高效的TE。例如，本公开可以考虑在时间和/或位置上的UE内容访问统计(例如，关于当UE在给定时间段中接近给定地理位置时由UE访问的流量源的统计信息，每个源用归一化接入速率进行加权)，网关主机内容高速缓存，(例如，使用内容索引，例如每个内容源用归一化高速缓存量加权)和/或内容共享潜在性(例如，限定为交集的权重与通用流量源集合的权重或大小之比)。

通过考虑在虚拟服务网关处使用网络编码，本公开可以帮助减少网关处的不期望的流量冗余。

当确定虚拟服务网关布置时，可以选择性地将优化过程基于UE设备信息(例如，设备支持的最大流量速率)或UE统计信息(例如，根据时间和/或位置的流量统计，例如在给定时间段内在给定地理位置附近的平均速率)。通过选择使用哪种类型的UE信息用于优化，可以执行更保守或更积极的优化。例如，可以基于最坏情况场景(例如，流量速率处于设备所支持的最大值)来执行保守优化，而可以基于最可能的场景(例如，流量速率处于UE对于给定位置的历史平均经历值)来执行更为积极的优化。

本公开还提供了一种量化网关主机的移动性不敏感度并将移动性不敏感度用作进行优化的参数的方式。

本公开提供了用于实现所公开的方法和系统的示例的某些示例性算法和计算。然而，本公开不受任何特定算法或计算的约束。

尽管本公开以某一顺序描述了具有步骤的方法和过程，但是方法和过程的一个或更多个步骤可以被适当地省略或改变。一个或更多个步骤可以视情况以不同于它们被描述的顺序进行执行。

虽然至少部分地用方法描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，本公开还针对用于执行所描述方法的至少一些方面和特征的各种部件，无论其方式是硬件组件，软件或两者的任何组合。因此，本公开的技术方案可以以软件产品的形式体现。合适的软件产品可以存储在预先刻录的存储设备或其他类似的非易失性或非暂时性计算机可读介质中，例如包括DVD，CD-ROM，USB闪存盘，可移动硬盘或其他存储介质。软件产品包括有形地存储于其上的指令，该指令使得该处理设备(例如，个人计算机，服务器或网络设备)能够执行本文公开的方法的示例。

在一些示例中，本公开提供了一种非临时性计算机可读介质，其上有形地存储了计算机可执行指令，当这些指令由处理系统的处理设备执行时，可以使系统：获得输入信息集合，所述输入信息包括：网络信息，其提供关于由移动设备进行移动通信的物理网络的信息；以及配置信息，其提供用于布置虚拟服务网关的一个或更多个参数，包括移动性不敏感度准则。指令还可以使系统：根据网络信息和配置信息，确定物理网络中一个或更多个物理主机处虚拟服务网关的布置，虚拟服务网关是可分布式地跨越一个或更多个物理主机被布置的；并生成输出信息集合。输出信息可以包括：标识一个或更多个物理主机处虚拟服务网关的布置的信息；以及针对每个物理主机的各自托管百分比。

在一些示例中，网络信息可以包括表示存储在每个物理主机处的高速缓存内容的信息和表示由移动设备进行内容访问的信息，并且可以基于对移动设备访问高速缓存内容的潜在性的确定来确定虚拟服务网关的布置。

在不脱离权利要求的主题的情况下，本公开可以以其他具体形式来实施。所描述的示例性实施例在所有方面都被认为仅仅是说明性的而不是限制性的。来自一个或更多个上述实施例的选定特征可以组合以创建未明确描述的替代实施例，而在本公开的范围内将理解适合于这种组合的特征。

本文还公开了在所公开的范围内的所有值和子范围。此外，虽然本文公开和示出的系统，设备和过程可以包括特定数量的元件/组件，但是系统，设备和配件可以被修改为包括额外的或更少的这样的元件/组件。例如，虽然所公开的任何元件/组件可能被引用为单数，但是本文公开的实施例可以被修改为包括多个这样的元件/组件。本文描述的主题旨在覆盖和包含技术中的所有合适的变化。

Claims

1.一种用于确定虚拟服务网关的布置的方法，所述方法包括：

获得输入信息集合，所述输入信息包括：

网络信息，提供关于用于移动设备进行的移动通信的物理网络的信息；和

配置信息，提供用于布置所述虚拟服务网关的一个或更多个参数；根据所述网络信息和所述配置信息，确定在所述物理网络中两个或更多个物理主机处的所述虚拟服务网关的布置，所述虚拟服务网关是可分布式地布置在两个或更多个物理主机处，其中，所述虚拟服务网关的一部分由每个物理主机托管，并且网关流量的相应部分由所述每个物理主机服务；以及

生成输出信息集合，包括：

标识所述两个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置的信息；和

每个物理主机各自的托管百分比，所述托管百分比为指定由每个物理主机服务的网关流量的百分比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络信息包括表示存储在每个物理主机处的高速缓存内容的信息和表示所述移动设备进行内容访问的信息，其中，基于对所述移动设备访问所述高速缓存的内容的潜在性的确定来确定所述虚拟服务网关的布置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟服务网关布置在被配置以执行以下中的至少一个的两个或更多个物理主机处：网络编码功能和视频代码转换功能。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用多目标联合优化过程来确定所述两个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多目标联合优化过程解决最小化网络资源利用，最小化运行成本和最大化内容共享潜在性的联合优化问题。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收触发信号，其指示用于生成新的虚拟网络拓扑的请求，以及响应于接收到所述触发信号，执行所述获得，确定和生成。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，从软件定义网络控制器接收所述触发信号，并且所述触发信号包括对所述输入信息的更新。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述输出信息集合发送到软件定义网络控制器。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定要由所述虚拟服务网关提供的一个或更多个功能；

生成第二输出信息集合，其限定要由所述两个或更多个物理主机提供的所述一个或更多个功能；以及

将所述第二输出信息集合发送到软件定义协议系统。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述输出信息集合来生成虚拟网络拓扑。

11.一种用于布置虚拟服务网关的系统，所述系统包括处理设备，所述处理设备被配置以引起所述系统：

获得输入信息集合，所述输入信息包括：

网络信息，提供关于用于由移动设备进行的移动通信的物理网络的信息；和

配置信息，提供用于布置所述虚拟服务网关的一个或更多个参数；根据所述网络信息和所述配置信息，确定所述物理网络中两个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置，所述虚拟服务网关是可分布式地布置在两个或更多个物理主机处，其中，所述虚拟服务网关的一部分由每个物理主机托管，并且网关流量的相应部分由所述每个物理主机服务；以及

生成输出信息集合，包括：

信息，其标识所述两个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置；和

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述网络信息包括表示存储在每个物理主机处的高速缓存内容的信息和表示所述移动设备进行内容访问的信息，其中，基于对所述移动设备访问所述高速缓存的内容的潜在性的确定来确定所述虚拟服务网关的布置。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述虚拟服务网关布置在被配置以执行以下中的至少一个的两个或更多个物理主机处：网络编码功能和视频代码转换功能。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，使用多目标联合优化过程来确定所述两个或更多个物理主机处所述虚拟服务网关的布置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述多目标联合优化过程解决最小化网络资源利用，最小化运行成本和最大化内容共享潜在性的联合优化问题。

16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理设备还被配置以引起所述系统：

17.根据权利要求16所述的系统，其中，从软件定义网络控制器接收所述触发信号，并且所述触发信号包括对所述输入信息的更新。

18.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理设备还被配置以引起所述系统将所述输出信息集合发送到软件定义网络控制器。

19.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理设备还被配置以引起所述系统：

确定要由所述虚拟服务网关提供的一个或更多个功能；

生成第二输出信息集合，其限定要由所述两个或更多个物理主机提供的所述一个或更多个功能；和

将所述第二输出信息集合发送到软件定义协议系统。

20.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理设备还被配置以引起所述系统使用所述输出信息集合生成虚拟网络拓扑。