CN107306205B - 改善网络通信的处理的方法，电信网络，装置和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的方法，其中电信网络向用户设备提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能，其中应用服务器功能是通过多个虚拟网络功能实例来实现的，其中电信网络还包含共享数据库功能，其中为了使电信网络向用户设备提供多个通信服务中的特定通信服务，订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据被要求可用于多个虚拟网络功能实例中的至少第一虚拟网络功能实例。

Description

改善网络通信的处理的方法，电信网络，装置和存储介质
技术领域
本发明涉及一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的方法，其中电信网络向用户设备提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能，其中应用服务器功能是通过多个虚拟网络功能实例来实现的，其中电信网络还包含共享数据库功能。
此外，本发明涉及一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的电信网络，其中电信网络向用户设备提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能，其中应用服务器功能是通过多个虚拟网络功能实例来实现的。
此外，本发明涉及一种程序和一种计算机程序产品。
背景技术
近年来，电信网络的日益扩展在世界各地发生，例如，有线通信网络或无线通信网络，诸如宽带网络，互联网和其他基于分组的网络，例如基于互联网协议(IP)，以太网，MPLS/GMPLS(多协议标签交换/通用多协议标签交换)或相关技术(例如，使用基于SDH/SONET(同步数字体系/同步光网络)和/或WDM/DWDM(波分复用/密集波分复用)的光传输)，或诸如cdma2000(码分多址)系统，如通用移动电信系统(UMTS)的蜂窝第三代(3G)通信网络，例如基于长期演进(LTE)的增强型(或蜂窝第四代(4G))通信网络，蜂窝第二代(2G)通信网络，或诸如无线局域网(WLAN)或全球微波接入互操作性(WiMAX)的其他无线通信系统。
最近的技术进步涉及网络虚拟化，其使用允诺了额外的灵活性，特别是关于新的通信服务的可缩放性和/或快速服务实施，并且提供了部署未来网络架构的机会。基本上，网络虚拟化是创建逻辑网络资源(例如，虚拟节点和虚拟链路)的概念，逻辑网络资源从物理资源中形成虚拟网络。
发明内容
网络虚拟化技术通常由触及(expose)云服务的电信网络内的服务层来实现。这样的云服务通常由开放系统互连(“OSI”)通信模型的4-7层的服务使用。这些云服务可以由服务提供商使用，诸如但不限于向电信网络的用户提供通信服务(诸如长期演进上的语音(“VoLTE”)、视频通信和/或其他“实时”服务)的电信服务提供商。在这个上下文中，“实时”通常意味着具有或要求可能以毫秒/微秒测量的等待时间的通信服务，从而允许用于支持这样的通信服务(特别是涉及会话初始化协议(“SIP”)查询和响应等)的低定时阈值的响应等级。
网络虚拟化技术要求云服务能够操作的硬件资源。云服务通常包括数据库服务或数据库功能，其在本发明的上下文中也称为共享数据库功能。此外，云服务可以包括(但不限于)一个或多个应用服务器功能。应用服务器功能通常由在物理机器(即，硬件资源)上运行的虚拟网络功能实例(即，虚拟机或虚拟机内的应用程序)传递。在提供电信网络的通信服务时(或在涉及提供电信网络的通信服务(特别是与其他网络节点和/或实体和/或应用服务器功能一起)时)，虚拟网络功能实例和/或正在其上运行虚拟网络功能实例的虚拟机通常包含或存储(通常由所提供的通信服务所服务的用户设备的)订阅数据，(通常由所讨论的用户设备调用的通信会话的)会话数据和/或(所涉及的呼叫或通信会话的)呼叫状态数据。这些数据的一部分(通常是订阅数据)或多或少是静态的，并且通常存储在诸如归属订户服务器等的数据库中。因此，在虚拟网络功能实例(和/或相应的虚拟机)出现故障的情况下，或在特定虚拟网络功能实例将停止执行特定应用服务器功能(例如，归因于由于电信网络内的缩放操作造成的物理和/或虚拟网络资源的重组)的其他原因的情况下，可以从相应的数据库容易地(通过另一虚拟网络功能实例)检索订阅数据，以便另一虚拟网络功能实例提供所讨论的应用服务器功能。然而，这些数据的另一部分(通常是(部分或全部)呼叫状态数据和/或(部分或全部)会话数据)通常是相对动态的，即，其例如在向用户设备提供通信服务的过程中改变。因此，在虚拟网络功能实例出现故障的情况下或在虚拟网络功能实例停止(或将停止)执行特定应用服务器功能的情况下，高度地动态的数据(特别是呼叫状态数据的至少一部分和/或会话数据的至少一部分)可能丢失，这导致提供给用户设备的通信服务的中断或至少导致提供通信服务的延迟。在这方面，至少关于提供给用户设备的通信服务，虚拟网络功能实例对应于单点故障。
因此，本发明的目的是提供一种技术上简单、有效和成本有效的解决方案，其用于改善在实现网络功能虚拟化的电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理，其中尽可能地避免表现为单点故障的虚拟网络功能实例，至少关于会话数据和/或呼叫状态数据。本发明的另一目的是提供一种相应的电信网络。
本发明的目的通过一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的方法来实现，其中电信网络向用户设备提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能，其中应用服务器功能是通过多个虚拟网络功能实例来实现的，其中电信网络还包含共享数据库功能，其中为了使电信网络向用户设备提供多个通信服务中的特定通信服务，订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据被要求可用于多个虚拟网络功能实例中的至少第一虚拟网络功能实例，其中所述方法包含以下步骤：
--在第一步骤中，由多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例要求的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据由共享数据库功能传输到多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例，
--在第二步骤中，在第一步骤之后并且在至少一个改变被应用于订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的情况下，经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本由多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例传输到共享数据库功能，
--在第三步骤中，在第二步骤之后并且
--在多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例出现故障的情况下，和/或
--在转移多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例的功能的情况下，特别是由于电信网络内的缩放效应或缩放措施，多个虚拟网络功能实例中的第二虚拟网络功能实例使用经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本来恢复第一虚拟网络功能实例的功能。
由此根据本发明有利地可能的是，可以通过实现共享数据库功能来实现虚拟网络功能实例，使得这样的虚拟网络功能实例并且因此相应的应用服务器功能能够是以无状态或至少几乎无状态的方式来执行。
本发明的优点是所有数据应该在可以用虚拟节点建立的集中式数据库中(即，在共享数据库功能中)具有持续状态(persistent state)，直到更新为止。因此，可能且期望将所有连接的虚拟化网络功能(VNF)节点(即，虚拟网络功能实例)保持在无状态的状态(或外部弹性状态，即，订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据处于状态弹性(statefulresiliency)，其确保在缩放操作(放大或缩小)的情况下和在故障的情况下没有任何损失，因此符合ETSI GS NFV R001弹性要求)。因此，处于无状态或外部弹性状态的VNF节点(即，虚拟网络功能实例)确实反映集中式数据库(即，共享数据库功能以及多租户)的特定或当前时刻的相关数据版本。
VNF节点可以在例如其适用和/或负责的特定应用、条件、区域、服务、状态等中进行区分(或可以被区分)(即，虚拟网络功能实例在其可以涉及不同的应用服务器功能的意义上可以是不同的)，并且每个虚拟网络功能实例能够限制或提供对其特定数据的许可。
优选地，根据本发明，共享数据库功能(或共享数据库层)不仅具有集中式订阅数据(3GPP 23.335)，而且能够支持各种和适当的协议，例如轻量目录访问协议(LDAP)、特定移动应用部分(MAP)、远程认证拨号用户服务(RADIUS)、可靠自动化分布式对象存储(RADOS)和/或表述性状态转移(REST)。
因此，根据本发明，网络故障的许多原因对任何连接具有低得多的影响，因为确保了所建立的连接中的足够的缩放冗余。这有助于关于电信网络内的通信服务的增强服务水平，并且甚至可以被用户设备的用户注意到。与上文一样，设置的要求是由在网络内的服务器达到低得多的信令。因此，网络的电缆和其他传输技术将获得较低的处理负担，因为例如集中式数据库的虚拟实例接管在某个物理站点处的以前的专用硬件的功能。在大多数情况下，各种服务、其安全设置以及网关可以仅是能够描绘在网络的站点之间的适合的传输链路的几个实例。特别是这种情况，因为复杂服务可以使用各种实体来提供例如关于所需的授权、防火墙、监视和管理、加密密钥提供、数据提供、提供和维护虚拟专用网络(VPN)、代理等等的所有的需要的数据。这意味着通过实现集中化以及共享数据库功能(也提供呼叫状态数据)，根据本发明有利地可能的是(对于原本相等的性能)要求更少的硬件以及更少的TCO和更少的信号化。通过减少信号化努力，也可能减少诸如安全要求等的其他负担。
通过以无状态或至少几乎无状态的方式(即，通过实现共享数据库功能)来执行虚拟网络功能实例和相应的应用服务器功能，根据本发明有利地可能相对容易地避免单点故障并且提供冗余故障复苏的可能性以及电信网络内的缩放性的增强的水平和便利性。
根据本发明的电信网络可以是固定线路电信网络或移动通信网络。然而，根据本发明不排除在具有固定线路电信网络的两个方面(或部分)(或在这些部分中是固定线路电信网络)和移动通信网络的方面(或部分)(或在这些部分中是移动通信网络)的电信网络中实施本发明的方法；这样的网络在术语“固定移动融合网络(FMC网络)”下也是已知的。
当然，本发明的目的是通过本发明的方法和本发明的电信网络实现针对连接到电信网络或以其他方式与电信网络相关的多个用户设备的增强通信服务。
根据本发明，在一方面电信网络和另一方面用户设备(但优选地多个用户设备)之间的通信交换是基于电信网络和至少一个用户设备之间的数据包的传输和接收。
为了处理去往和来自至少一个用户设备(但通常是多个用户设备)的业务，电信网络包含多个网关实体。这样的网关实体可以实施为与应用服务器功能相关的或实现应用服务器功能的虚拟网络功能实例(即，这样的网关实体功能是应用服务器功能的实例，特别是与部署在电信网络内的其他应用服务器功能一起)，或这样的网关实体可以通过电信网络内的常规网络节点(即，通常以专用于这样的网关实体的功能的硬件节点的形式)来实现，并且电信网络的其他网络节点通过虚拟网络功能实例(提供应用服务器功能)来实现。
在任何情况下，电信网络通常能够向用户设备(但优选地向多个用户设备)提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能(但同样优选地多个应用服务器功能)。(优选地多个应用服务器功能中的)每个应用服务器功能通过多个虚拟网络功能实例来实现。
根据本发明，电信网络还包含共享数据库功能。共享数据库功能包含(或能够访问或检索)通常被要求向用户设备提供多个通信服务中的特定通信服务的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据。通常，这样的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据被要求可用于一个虚拟网络功能实例(在与特定应用服务器功能相关联(或能够提供特定应用服务器功能)的多个虚拟网络功能实例中的)，其处理相关联的请求和消息来执行由所考虑的用户设备请求的所考虑的通信服务，这一个虚拟网络功能实例也被指定为“第一虚拟网络功能实例”。
根据本发明的创新的方法，在第一步骤中，由第一虚拟网络功能实例要求的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据由共享数据库功能传输到第一虚拟网络功能实例；因此第一虚拟网络功能实例被分配以处理(由用户设备或由电信网络的其他网络节点关于由用户设备调用或请求的通信服务发出的)某些请求或消息。
在第二步骤中，在第一步骤之后(即，当第一虚拟网络功能实例已被分配参与处理通信服务或向用户设备提供通信服务时)，并且在至少一个改变应用于订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的情况下，经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本由第一虚拟网络功能实例传输到共享数据库功能。订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据可能涉及或多或少的静态部分(主要但不一定限于订阅数据和/或会话数据)，并且涉及或多或少的动态部分(主要但不一定限于会话数据和/或呼叫状态数据)。订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的或多或少的静态部分通常以任何方式存储在数据库中；然而，这种数据(特别是会话数据和/或呼叫状态数据)越动态(即，潜在地以比较短的时间尺度，例如分钟、秒或甚至毫秒或微秒改变)，则将这种更新数据(即，订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据)从第一虚拟网络功能实例传输到共享数据库功能的数据传输要求就越大。根据本发明，传输经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据(或至少其经改变的部分，例如，在以下意义上：递增地仅传输经改变的那些数据，或甚至仅传输改变本身)或那些数据的更新版本。通过向共享数据库功能的这样的数据传输，根据本发明有利地可能的是，共享数据库功能包含(实际上在任何时间，或者或多或少在任何时间，即，以非常接近的时间间隔)订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的最新副本或版本，从而如果需要则提供订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的这种副本或版本可以被第二虚拟网络功能实例再利用的可能性，特别是没有由用户设备请求的通信服务的中断或严重延迟(或由用户设备的用户能够识别的任何额外的延迟)。
因此，在第三步骤(在第二步骤之后)中，假设需要将第一虚拟网络功能实例的对处理(或提供)通信服务(相对于用户设备)的参与切换(handover)到第二虚拟网络功能实例。所要求的像这样的切换的原因可能从第一虚拟网络功能实例(或支持第一虚拟网络功能实例的物理机器或物理机器集群)的故障到电信网络内的其他原因变动，特别是与组织改变有关的原因，特别是关于将不同的虚拟网络功能实例分配给电信网络的不同区段或部分，特别是关于与电信网络的(或在电信网络内)的可缩放性的原因[reasonsscalability]。因此，根据本发明，特别是在第一虚拟网络功能实例出现故障的情况下和/或在转移第一虚拟网络功能实例的功能的情况下，特别是由于电信网络内的缩放效应或缩放措施，第二虚拟网络功能实例恢复第一虚拟网络功能实例的功能，由此使用经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者由共享数据库功能可用(或在共享数据库功能内可用)的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本。
因此，根据本发明，有利地可能的是，第一虚拟网络功能实例的(应用服务器)功能由第二虚拟网络功能实例来继续，而不会在提供所请求的通信服务时出现故障或严重延迟。
根据本发明，优选的是，订阅数据(也称为配置文件数据)以地理冗余方式存储(即，在地理上不同的不同位置，即，不仅在逻辑上冗余，而且可能存储在同一个物理位置，例如在同一硬盘内或在同一服务器集群内或在同一数据中心内)，并具有同步复制(即，源服务器实体的存储器位置(通常为磁盘或SSD)上的所有提交的数据在目标服务器的存储器位置上)，特别是具有为3的地理冗余级别(即，在不同地理位置处的电信网络内，存在订阅数据的三个副本)，并且可选地具有本地冗余。此外，优选的是，会话数据也以地理冗余方式存储，并也具有同步复制或异步复制(即，在故障情况下，源服务器实体的存储器位置上的数据可能丢失)，特别是具有为2的地理冗余级别(即，在不同地理位置处的电信网络内，存在订阅数据的两个副本)，并且同样可选地具有本地冗余。此外，呼叫状态数据以本地冗余异步方式存储。
根据本发明的优选实施方案，呼叫状态数据涉及由用户设备发起、接收和/或维护的呼叫或通信会话的特定通信服务，其中特别是涉及在呼叫或通信会话的过程中修改呼叫状态数据。
如上详述，由此有利地可能由第二虚拟网络功能实例来继续第一虚拟网络功能实例的(应用服务器)功能，而不会在提供所请求的通信服务时出现故障或严重延迟。
根据本发明的另一优选实施方案，多个虚拟网络功能实例是无状态虚拟网络功能实例，其中特别是在多个虚拟网络功能实例中的一个出现故障的情况下，多个虚拟网络功能实例中的另一个通过在所涉及的虚拟网络功能实例之间的一种切换程序，特别是通过呼叫状态数据，来恢复其功能。
由此，有利地可能的是，通过频繁地将由第一虚拟网络功能实例使用的和/或由第一虚拟网络功能实例自身修改的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的任何改变传输到共享数据库功能，能够实现切换程序(向第二虚拟网络功能实例)，并且因此继续提供通信服务。
根据本发明的又一优选实施方案(第二实施方案)，多个虚拟网络功能实例包含缓存信息(cached information)，其中缓存信息与经改变或更新的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据相关，并且特别是与经改变或更新的呼叫状态数据相关。
由此，有利地可能避免至少在这种改变发生或应用于订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据时或之后立即将订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的每一个改变传输到共享数据库功能，因此避免将重要的传输带宽使用在第一虚拟网络功能实例和共享数据库功能之间的要求。然而，即使订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的每一个改变不是由第一虚拟网络功能实例在相对较小的时间尺度上立即传输到共享数据库功能的，但是这样的改变仍然传输到共享数据库功能(虽然在较大的时间尺度上，即，通常较不频繁地)，并且在共享数据库功能处(并因此也在第二虚拟网络功能实例处(如果需要的话，即，通常在第一虚拟网络功能实例出现故障的情况下或在转移第一虚拟网络功能实例的功能的情况下))的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的这些改变(或更新版本)的可用性允许由第二虚拟网络功能实例来继续第一虚拟网络功能实例的(应用服务器)功能。
此外，根据本发明的实施方案，优选的是，共享数据库功能提供单点配置(singlepoint of provisioning)，并通过一个单一的真逻辑实体(one single logical entityof truth)来确保数据一致性。
根据本发明的另一优选实施方案，除了应用服务器功能之外，电信网络还包含其他应用服务器功能，其中其他应用服务器功能中的每个通过多个虚拟网络功能实例来实现。
此外，本发明涉及一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的电信网络，其中电信网络向用户设备提供多个通信服务，其中电信网络包含至少一个应用服务器功能，其中应用服务器功能通过多个虚拟网络功能实例来实现，其中电信网络还包含共享数据库功能，其中为了使电信网络向用户设备提供多个通信服务中的特定通信服务，订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据被要求可用于多个虚拟网络功能实例中的至少第一虚拟网络功能实例，其中电信网络被配置成使得：
--共享数据库功能将由多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例要求的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据传输到多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例，
--在至少一个改变被应用于订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的情况下，多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例将经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本传输到共享数据库功能，
--在以下情况下
--多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例出现故障，和/或
--转移多个虚拟网络功能实例中的第一虚拟网络功能实例的功能，特别是由于电信网络内的缩放效应或缩放措施，
多个虚拟网络功能实例中的第二虚拟网络功能实例使用经改变的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据或者订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据的更新版本来恢复第一虚拟网络功能实例的功能。
根据本发明，特别是关于电信网络，但不限于此，特别优选的是，呼叫状态数据与由用户设备启动、接收和/或维护的呼叫或通信会话的特定通信服务相关，其中特别是在呼叫或通信会话的过程中修改呼叫状态数据。
根据本发明，特别是关于电信网络，但不限于此，还优选的是，多个虚拟网络功能实例是无状态虚拟网络功能实例，其中特别是在多个虚拟网络功能实例中的一个出现故障的情况下，多个虚拟网络功能实例中的另一个通过在所涉及的虚拟网络功能实例之间的一种切换程序，特别是通过呼叫状态数据，来恢复其功能。
此外，根据本发明，特别是关于电信网络，但不限于此，优选的是，多个虚拟网络功能实例包含缓存信息，其中缓存信息与经改变或更新的订阅数据、会话数据和/或呼叫状态数据相关，并且特别是与经改变或更新的呼叫状态数据相关。
此外，根据本发明，特别是关于电信网络，但不限于此，优选的是，电信网络包含位于多个数据中心中的多个物理机器，其中虚拟网络功能实例和/或共享数据库功能由位于多个数据中心内的物理机器支持，其中共享数据库功能特别地涉及以地理分布方式定位的数据中心。
另外，本发明涉及一种包含计算机可读程序代码的程序，当在计算机上和/或在物理机器上和/或在虚拟网络功能实例上和/或在电信网络的网络组件上或部分地在物理机器上和/或部分地在虚拟网络功能实例上和/或部分地在电信网络的网络组件上执行所述程序代码时，所述程序代码使计算机和/或物理机器和/或虚拟网络功能实例和/或电信网络的网络组件执行本发明的方法。
此外，本发明涉及一种用于通过在电信网络内实现网络功能虚拟化来改善在电信网络和至少一个用户设备之间的网络通信的处理的计算机程序产品，计算机程序产品包含存储在存储介质上的计算机程序，计算机程序包含程序代码，当在计算机上和/或在物理机器上和/或在虚拟网络功能实例上和/或在电信网络的网络组件上或者部分地在物理机器上和/或部分地在虚拟网络功能实例上和/或部分地在电信网络的网络组件上执行所述程序代码时，所述程序代码使计算机和/或物理机器和/或虚拟网络功能实例和/或电信网络的网络组件执行本发明的方法。
从结合附图的以下具体实施方式中，本发明的这些和其他特性、特征和优点将变得显而易见，附图通过示例的方式图示了本发明的原理。描述仅仅是为了示例而给出，并不限制本发明的范围。下面引用的参考图是指附图。
附图说明
图1示意性地图示作为具有第一基站实体、第二基站实体、用户设备、核心网络和接入网络的创新电的信网络的实例的移动通信网络。
图2示意性地图示根据本发明的包含共享数据库功能的电信网络。
图3示意性地示出一方面共享数据库功能和另一方面多个虚拟网络功能实例之间的通信，其图示了本发明的第一实施方案。
图4示意性地示出一方面共享数据库功能和另一方面多个虚拟网络功能实例之间的通信，其图示了本发明的第二实施方案。
具体实施方式
本发明将相对于特定实施方案并且参照某些附图来进行描述，但本发明并不限于此，而是仅受权利要求限制。所描述的附图仅为示意性的，而非限制性的。在附图中，出于说明目的，某些元件的大小可能被夸大且并未按照比例绘制。
在提及单数名词时使用不定冠词或定冠词(例如“一”、“该”)的情况下，这也包括该名词的复数，除非具体地规定为其他情况。
此外，在描述和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等用于区分类似元件，且未必用于描述顺序次序或时间次序。应理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施方案能够以本文所描述或图示的顺序之外的其他顺序来操作。
在图1中，示意性地示出作为本发明的电信网络100的实例的移动通信网络，特别是公共陆地移动网络。在图1的示意性实施方案中，电信网络100包含接入网络101和核心网络102。核心网络102仅通过云表示来示意性地示出。电信网络100优选地是蜂窝电信网络100，其通常包含多个网络小区或无线电小区，其中两个在图1中通过虚线以及参考符号11(第一无线电小区)和12(第二无线电小区)表示。在电信网络100中，通常多个用户设备(仅其中一个被示意性地示出并且由参考符号20表示)驻留在网络小区11、12内的电信网络100上，即，用户设备被连接或驻留在第一基站实体11'上，第一基站实体11'服务于第一无线电小区11，或者被连接或驻留在第二基站实体12'上，第二基站实体12'服务于第二无线电小区12。第一网关实体11'和第二网关实体12'通常是基站实体，通常是基站收发台，例如，在LTE的情况下的eNodeB。
在图2中，示意性地示出根据本发明的包含共享数据库功能130的电信网络100。在图2中所示的示意性实施方案中，共享数据库功能130包含或能够与单点配置135通信，特别是对于通常与用户设备20相关的订阅数据。在图2中所示的示意性实施方案中，共享数据库功能130另外包含分析接口139。根据本发明，电信网络100包含后端数据中心控制平面141和FDC(前端数据中心)用户平面142。此外，电信网络100包含(并且共享数据库功能130连接到或能够访问)一定数量的应用服务器功能110、120、150、160、170、180。这样的应用服务器功能110、120、150、160、170、180的实例包括(但不限于)：
--用户配置文件域110，
--应用服务器域120，
--多个核心虚拟网络功能，诸如SBC 150(会话边界控制器)，
--ePC 160(增强型分组核心)，
--IMS核心170(互联网多媒体子系统核心)，以及
--CS部分180(电路交换部分)。
用户配置文件域110通常包含诸如HLR(归属位置寄存器)、HSS(归属订户服务器)(两者都用于针对互联网多媒体子系统的增强型分组核心)、VLR(访问者位置寄存器)、MMTel(多媒体电话)和CCS(呼叫控制服务器(IMS AS))的功能。应用服务器域120通常包含诸如MSG-AS、AAA(认证、授权和计费)、PCRF(策略和计费规则功能)、ENUM(E.164号码映射，电话号码映射)的功能，以及其他功能。
在图3中，示意性地示出一方面共享数据库功能130和另一方面多个虚拟网络功能实例111、112、121、122之间的通信或互通，其图示了本发明的第一实施方案。同样地，在图4中，示意性地示出一方面共享数据库功能130和另一方面多个虚拟网络功能实例111、112、121、122之间的通信或互通，其图示了本发明的第二实施方案。
根据两个实施方案，共享数据库功能130包含订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133。通常，虚拟网络功能实例111、112、121、122与一个应用服务器功能或不同的应用服务器功能相关。在图3和图4的示意性表示中，示意性地示出第一虚拟网络功能实例111、第二虚拟网络功能实例112、第三虚拟网络功能实例121和第四虚拟网络功能实例122。在图3和图4的示意性表示中，考虑第一应用服务器功能110和第二应用服务器功能120。根据示意性实施方案，第一虚拟网络功能实例111和第二虚拟网络功能实例112与第一应用服务器功能110(或能够提供第一应用服务器功能110的一个或多个功能)相关，并且第三虚拟网络功能实例121和第四虚拟网络功能实例122与第二应用服务器功能120(或能够提供第二应用服务器功能120的一个或多个功能)相关。
根据第一实施方案(如图3中所示)，多个虚拟网络功能实例111、112、121、122是无状态虚拟网络功能实例，即，在例如多个虚拟网络功能实例111、112、121、122中的一个出现故障的情况下，多个虚拟网络功能实例111、112、121、122中的另一个通过在所涉及的虚拟网络功能实例之间的一种切换程序，特别是通过呼叫状态数据133，来恢复其功能。由此，所有订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133(由另一个虚拟网络功能实例接管故障的(或以其他方式终止的)虚拟网络功能实例的功能所要求的)存储在共享数据库功能130中(或至少可从共享数据库功能130获得)。
根据第二实施方案(如图4中所示)，多个虚拟网络功能实例111、112、121、122也或多或少是无状态虚拟网络功能实例，然而，虚拟网络功能实例111、112、121、122包含缓存信息1331、1332、1333、1334，其中缓存信息1331、1332、1333、1334与经改变或更新的订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133相关，并且特别是与经改变或更新的呼叫状态数据133相关。第一缓存信息1331与第一虚拟网络功能实例111相关，第二缓存信息1332与第二虚拟网络功能实例112相关，第三缓存信息1333与第三虚拟网络功能实例121相关，并且第四缓存信息1334与第四虚拟网络功能实例122相关。根据本发明的第二实施方案，可能不是字面上所有订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133(由另一个虚拟网络功能实例接管故障的(或以其他方式终止的)虚拟网络功能实例的功能要求的)，而是至少其最重要的部分存储在共享数据库功能130中(或至少可从共享数据库功能130获得)。存储在终止的虚拟网络功能实例内的订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133(主要地是多数呼叫状态数据)的部分(即，负责在切换之前执行所考虑的(应用服务器)功能，并且因此由于故障原因或其他原因而被终止)对于新的虚拟网络功能实例(从终止的虚拟网络功能实例接管的)不是可用的，然而，根据本发明，这不导致功能的重大损失，特别是不导致关于用户设备20的呼叫故障，或关于向用户设备20执行通信服务的严重的(因此可识别的)延迟，即，多个虚拟网络功能实例111、112、121、122的新的虚拟网络功能实例通过同样的一种切换程序(by means of likewise a sort of handover procedure)来恢复(终止的虚拟网络功能实例的)功能。
因此，根据本发明并且通过共享数据库功能130，有利地可提供分布式云数据库作为服务，使得在云内提供电信网络100的所有核心组件(即，“云化”)。共享数据库功能130为所有类型的应用服务器功能(或虚拟网络功能)提供共享数据层，以便向各自的虚拟网络功能实例以状态弹性提供订阅数据131、会话数据132和/或呼叫状态数据133，即，特别是呼叫状态数据133或虚拟网络功能实例111、112、121、122的状态信息存储在共享数据库功能130内。根据本发明，对于虚拟网络功能实例的状态弹性确保在缩放操作(放大或缩小)的情况下和在故障的情况下不会丢失任何内容，从而确保符合ETSI GS NFV R001弹性要求。
根据本发明，克服了关于虚拟网络功能可缩放性和冗余需求的障碍。此外，可以显著减小虚拟网络功能尺寸，并因此也降低总拥有成本。另外，根据本发明，改善的客户体验(例如，在减少停机时间或服务中断方面)同样是可能的。根据本发明还有利地可能的是，可以实现单点配置以及履行和自助服务的实时能力。此外，根据本发明，可以根据本发明有利地实现跨所有类型的接入的简化、协调和无缝的身份管理。共享数据库功能130还提供了通过一个单一的真逻辑实体来确保数据一致性的优点(特别是当与由操作支持服务(OSS)同步保持的几个存储相比时)。根据本发明，有利地可能通过真实的固定/移动融合(FMC)来增强产品创新，即，可能更快速和更可靠地提供新产品和服务。另外，集成数据挖掘功能使得能够基于由一个源提供的关于每个单个用户的完整信息来进行分析。

Claims (13)

1.一种用于通过在电信网络(100)内实现网络功能虚拟化来改善在所述电信网络(100)和至少一个用户设备(20)之间的网络通信的处理的方法，其中所述电信网络(100)向所述用户设备(20)提供多个通信服务，其中所述电信网络(100)包含至少一个应用服务器功能(110)，其中所述应用服务器功能(110)是通过多个虚拟网络功能实例(111、112)来实现的，其中所述电信网络(100)还包含共享数据库功能(130)，其中所述共享数据库功能(130)包含订阅数据(131)、会话数据(132)和呼叫状态数据(133)，其中为了使所述电信网络(100)向所述用户设备(20)提供所述多个通信服务中的特定通信服务，订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)被要求能够用于所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的至少第一虚拟网络功能实例，其中所述方法包含以下步骤：
--在第一步骤中，由所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例要求的所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)由所述共享数据库功能(130)传输到所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例，
--在第二步骤中，在所述第一步骤之后并且在至少一个改变被应用于所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的情况下，经改变的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)或者所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的更新版本由所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例传输到所述共享数据库功能(130)，
--在第三步骤中，在所述第二步骤之后并且
--在所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例出现故障的情况下，和/或
--由于所述电信网络(100)内的缩放效应或缩放措施，在转移所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例的功能的情况下，
所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的第二虚拟网络功能实例使用所述经改变的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)或者所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的所述更新版本来恢复所述第一虚拟网络功能实例的所述功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述呼叫状态数据(133)与由所述用户设备(20)发起、接收和/或维护的呼叫或通信会话的特定通信服务相关，其中所述呼叫状态数据(133)在所述呼叫或通信会话的过程中被修改。
3.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中所述多个虚拟网络功能实例(111、112)是无状态虚拟网络功能实例，其中在所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的一个出现故障的情况下，所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的另一个通过在所涉及的所述虚拟网络功能实例之间所述呼叫状态数据(133)的一种切换程序来恢复其功能。
4.根据前述权利要求1-2中一项所述的方法，其中所述多个虚拟网络功能实例(111、112)包含缓存信息(1331、1332)，其中所述缓存信息与所述经改变或更新的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)相关，并且与经改变或更新的呼叫状态数据(133)相关。
5.根据前述权利要求1-2中一项所述的方法，其中所述共享数据库功能(130)提供单点配置，并通过一个单一的真逻辑实体来确保数据一致性。
6.根据前述权利要求1-2中一项所述的方法，其中除了所述应用服务器功能(110)之外，所述电信网络(100)还包含其他应用服务器功能(120、150、160、170、180)，其中所述其他应用服务器功能(120、150、160、170、180)中的每个通过多个虚拟网络功能实例(121、122)来实现。
7.一种用于通过在电信网络(100)内实现网络功能虚拟化来改善在所述电信网络(100)和至少一个用户设备(20)之间的网络通信的处理的电信网络(100)，其中所述电信网络(100)向所述用户设备(20)提供多个通信服务，其中所述电信网络(100)包含至少一个应用服务器功能(110)，其中所述应用服务器功能(110)是通过多个虚拟网络功能实例(111、112)来实现的，其中所述电信网络(100)还包含共享数据库功能(130)，其中所述共享数据库功能(130)包含订阅数据(131)、会话数据(132)和呼叫状态数据(133)，其中为了使所述电信网络(100)向所述用户设备(20)提供所述多个通信服务中的特定通信服务，订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)被要求能够用于所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的至少第一虚拟网络功能实例，其中所述电信网络(100)被配置成使得：
--所述共享数据库功能(130)将由所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例要求的所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)传输到所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例，
--在至少一个改变被应用于所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的情况下，所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例将经改变的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)或者所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的更新版本传输到所述共享数据库功能(130)，
--在以下情况下：
--所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例出现故障，和/或
--由于所述电信网络(100)内的缩放效应或缩放措施，转移所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的所述第一虚拟网络功能实例的功能，
所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的第二虚拟网络功能实例使用所述经改变的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)或者所述订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)的所述更新版本来恢复所述第一虚拟网络功能实例的所述功能。
8.根据权利要求7所述的电信网络(100)，其中所述呼叫状态数据(133)与由所述用户设备(20)发起、接收和/或维护的呼叫或通信会话的特定通信服务相关，其中所述呼叫状态数据(133)在所述呼叫或通信会话的过程中被修改。
9.根据权利要求7或8中一项所述的电信网络(100)，其中所述多个虚拟网络功能实例(111、112)是无状态虚拟网络功能实例，其中在所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的一个出现故障的情况下，所述多个虚拟网络功能实例(111、112)中的另一个通过在所涉及的所述虚拟网络功能实例之间所述呼叫状态数据(133)的一种切换程序来恢复其功能。
10.根据权利要求7或8中一项所述的电信网络(100)，其中所述多个虚拟网络功能实例(111、112)包含缓存信息(1331、1332)，其中所述缓存信息与所述经改变或更新的订阅数据(131)、会话数据(132)和/或呼叫状态数据(133)相关，并且与经改变或更新的呼叫状态数据(133)相关。
11.根据权利要求7或8中一项所述的电信网络(100)，其中所述电信网络(100)包含位于多个数据中心中的多个物理机器，其中所述虚拟网络功能实例(111、112、121、122)和/或所述共享数据库功能由位于所述多个数据中心内的所述物理机器支持，其中所述共享数据库功能(130)涉及以地理分布方式定位的所述数据中心。
12.一种用于通过在电信网络(100)内实现网络功能虚拟化来改善在所述电信网络(100)和至少一个用户设备(20)之间的网络通信的处理的装置，包括用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的模块。
13.一种存储有计算机程序的存储介质，用于通过在电信网络(100)内实现网络功能虚拟化来改善在所述电信网络(100)和至少一个用户设备(20)之间的网络通信的处理，所述计算机程序包含程序代码，当在计算机上和/或在物理机器上和/或在虚拟网络功能实例(111、112、121、122)上和/或在所述电信网络(100)的网络组件上或者部分地在物理机器上和/或部分地在虚拟网络功能实例(111、112、121、122)上和/或部分地在所述电信网络(100)的网络组件上执行所述程序代码时，所述程序代码使所述计算机和/或所述物理机器和/或所述虚拟网络功能实例(111、112、121、122)和/或所述电信网络(100)的所述网络组件执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
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