CN107924332B - Ict服务供应的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)的方法，所述请求基础设施元件属于被互连以形成数据网络(100)的多个基础设施元件(105、110、115；245ie)。所述方法包括操作计算系统(120)以从请求基础设施元件(105、110、115；245ie)接收请求供应服务(230)的服务请求(220r)，该服务请求包括对一个或多个性能要求的指示；在服务图(230g)中转换所述服务请求(220r)，服务图(230g)包括要符合所述一个或多个性能要求地完成至少一个任务(530)，以便提供所述服务(230)；选择当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)；配置用于完成所述至少一个任务(530)的所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)，以及使所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务(530)，以向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)。

Description

ICT服务供应的方法和系统
技术领域
本发明涉及电信和信息通信技术或ICT。具体地，本发明关于在(包括计算和存储元件、移动电信/有线电信元件和可连接设备的)网络中可用的资源(虚拟或物理资源)的分配和管理，以便提供由软件应用所请求的ICT服务(例如，从虚拟机到自动驾驶汽车的控制，或者机器人运动)。更具体地，本发明关于ICT服务供应的方法和系统。
背景技术
目前有线和无线(移动)电信网络中的数据传输速度的增加以及目前联网硬件及更一般地说ICT(Information and Communication Technology，信息和通信技术)硬件的增加的计算和存储能力允许在(至少部分地)互连的电子设备的网络中的进一步发展。
例如，电信网络正在朝虚拟化结构发展，其中网络功能被虚拟化并被动态分配到在底层的物理基础设施上托管的逻辑资源(例如，虚拟机)上。
如本文使用的电信网络虚拟化的概念定义了将硬件和软件网络资源以及网络功能组合成单个基于软件的管理实体或域的行为。进而，多个基于软件的管理实体可以组合成更大的互操作域。
电信网络虚拟化允许网络运营商和服务提供商优化网络资源的使用，从而降低管理成本，同时提供改进的和/或新的服务。
电信和ICT虚拟化一般利用网络功能虚拟化(NFV)和/或软件定义网络(SDN)和/或云计算。
NFV是网络架构概念，提供例如从交换机/路由器到中间盒(即，为了除分组转发以外的目的而变换、检查、过滤或以其它方式操纵流量的计算机联网设备，诸如例如防火墙和网络地址翻译器之类)的网络(节点)功能(通常被实现为专有装备)被虚拟化为可在云计算基础设施的虚拟资源(诸如例如虚拟机之类)上动态分配并执行的软件应用实体。
本文中的“云计算”定义了用于启用对可以用服务提供商的最少管理工作或交互来快速供应和发布的可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储装置、软件应用和其它服务)的共享池的去集中化、方便、按需网络访问的模型。
SDN是一种在电信网络中提供解耦网络控制与通信功能的网络架构。通常，SDN基于电信网络的软件控制平面与硬件数据平面的解耦。而且，软件控制平面不一定直接在受控的硬件数据平面中实现，而是可能在电信网络中所包括的/与其相关联的云计算基础设施中或者在任何标准分布式处理资源(例如，使用指令集架构x86建立的)中。
应当注意的是，SDN和NFV并不相互依赖，即，可以在不需要SDN的情况下部署NFV，反之亦然。SDN、NFV和云计算是互利的。
电信网络可以能够通过将属于移动和固定通信网络的动态逻辑资源“组合”到云计算和设备终端中来提供任何ICT服务，所述设备终端例如，用户设备(UE)，诸如例如智能电话和平板电脑之类，以及更一般地，能够与其它设备(诸如例如个人计算机、自主汽车、机器人和无人机之类)在网络中连接的任何设备。
在本领域中，已经提出了提供ICT资源和电信的虚拟化的系统。
例如，
Figure BDA0001542232360000021
是开源云操作系统，其可以被实现为用于NFV架构的编排器(即，管理元件)。/>
Figure BDA0001542232360000022
可以控制贯穿数据中心(DC)的大型计算、存储和联网资源池，所有这些资源都通过可让管理员进行控制同时允许他们的用户通过web界面供应资源的仪表板进行管理。/>
Figure BDA0001542232360000023
建立在无共享(即，每个节点独立且自足的分布式计算架构)、基于消息传送带有模块化部件的架构之上，每个部件管理要提供的不同服务。开源云操作系统的主要部件是编排虚拟机(VM)的创建和删除的Nova计算服务。为此，Nova与诸如libvirt(即，实现与最近版本的基于Linux的OS和其它操作系统(OS)的虚拟化能力交互的工具包的虚拟化应用编程接口或API)之类的开源库一起工作。与其它/>
Figure BDA0001542232360000031
部件类似，Nova基于模块化架构设计，其中服务可以共同驻留在单个主机(例如，VM)上，或者更常见的是在多个主机上。
CloudNFVTM是用于在多厂商环境下实现基于云计算和软件定义联网(SDN)技术的网络功能虚拟化(NFV)的开放平台。
OpenNFV是由两个主要部分构成的网络架构。前者是与数据平面上的虚拟网络功能应用链接的共享库；后者是在控制器上运行的控制应用。共享库提供具有从虚拟网络功能实例导出和导入不同类型状态并使得能够生成各种事件的过程的API。控制应用运行在SDN控制器上并且负责分别使用OpenFlow协议和OpenNFV协议来协调网络和NFV状态这二者的传递。
发明内容
申请人已经观察到，一般而言，本领域中已知的方法和系统关于以优化的方式供应ICT服务提供了不令人满意的结果。
参考
Figure BDA0001542232360000032
申请人已经认识到，目前Nova在不考虑底层(物理)网络链路的特性和状态(例如，链路容量和负载条件)的情况下使用隔离地调度VM的算法(例如，过滤器&权重)。特别地，没有提供跨各个VM链的流量导向管理，尤其是对于不具有包括完整TCP/IP栈的架构的终端或中间盒(例如，透明防火墙或流量监视实体)(即，终端或中间盒不执行路由/交换功能并且因此不能通过TCP/IP传统协议到达)。
关于CloudNFVTM，申请人已经认识到，使云计算框架适应电信网络并不能真正解决与资源的快速可伸缩性以及弹性管理和分配相关的问题，而这是有效完成服务图(服务图是描述如何执行“服务请求”的所需软件指令或任务的逻辑表示)中包含的指令所需的，特别是关于资源需求中的临时改变(例如，增加)。
在本领域中，已经提出了各种各样的用于管理电信网络中的VM分配和流量路由的手段，但是已知的解决技术方案分开解决这两个方面。
此外，申请人已经发现，在本领域中，存在以下一般趋势：将ICT资源(例如，数据中心)、网络基础设施(例如，网络节点)和设备终端(例如，计算机、智能电话、自主汽车、机器人和无人机)考虑为属于能够在它们之间交换数据的不同的分开的实体集群，特别是借助网络基础设施。而申请人却通过将ICT资源、网络基础设施和终端考虑为互连资源的单个网络而偏离了刚才所描述的这种观点。
由于这个假设，申请人已经注意到，在它们之间的逻辑资源分配和流量导向的联合设计可以在互连资源的网络中带来若干优点(例如，成本降低和改进的性能)，其中资源的动态分配和优化是非常关键的。
因此，申请人已经解决了设计适于至少部分地克服影响现有技术解决方案的问题的系统和方法的问题。
特别地，即使不是排他地，申请人已经解决了给定具有具体质量要求的服务请求(例如，从ICT用户发布的)，如何动态分配逻辑计算和存储器资源(例如，作为VM提供)以及如何选择适当的数据流量路径来跨越所述逻辑资源(例如，结构化逻辑资源的“链”)的问题，以便以优化的方式在服务质量(QoS)和/或体验质量(QoE)方面(例如，供应时间、服务可靠性、端到端延迟、电信网络延迟、应用延迟等等)满足服务要求。
申请人已经发现，可以通过适于选择和管理网络资源(包括计算元件、移动电信/有线电信元件和可连接设备)的优选地分布式服务供应方法和系统来解决(或至少减轻)这个问题，表示为“全球操作系统”(Global Operating System)(简称为G-OS)。G-OS优选地包括分布式软件架构，其优选地分布在网络的每个基础设施元件之间，诸如例如从由网络服务的终端到网络基础设施元件以及到有利地为管理网络的操作而实现的云计算资源之类。
一般而言，G-OS被配置用于通过注意在供应虚拟功能和子服务中所涉及的不同步骤(诸如选择和分配物理资源、在虚拟分布式基础设施中创建和移除逻辑资源，以及在逻辑资源中安装、配置、监视、运行和停止软件应用之类)，来实现服务请求的端到端履行(即，在基础设施的两个端点之间，例如从服务的提供者到服务的订户)。
有利地，G-OS被布置用于收集、过滤和处理(例如，可以实现被配置用于分析所谓的“大数据”的分析工具)网络和服务操作数据(例如，执行时间、流量负载和拥塞状态、性能参数、警报、日志、通知等等)。从这种数据推断出的信息然后被G-OS用于供应和管理网络的资源，以履行服务请求。
具体地，本发明的一方面提出了一种向请求基础设施元件提供服务的方法，所述请求基础设施元件属于被互连以形成数据网络的多个基础设施元件。所述方法包括操作计算系统以：从请求基础设施元件接收请求供应服务的服务请求，所述服务请求包括对一个或多个性能要求的指示；在服务图中转换所述服务请求，服务图包括要符合所述一个或多个性能要求地完成的至少一个任务，以便提供所述服务；选择当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件；配置用于完成所述至少一个任务的所选择的至少一个基础设施元件，以及使所选择的至少一个基础设施元件完成所述至少一个任务，以向请求基础设施元件提供服务。
本发明的优选特征在从属权利要求中阐述。
在本发明的实施例中，在所述请求基础设施元件中实例化至少一个软件应用。而且，从请求基础设施元件接收请求供应服务的服务请求的步骤a)包括：接收来自在所述请求基础设施元件上实例化的至少一个软件应用实例的服务请求。此外，使所选择的至少一个基础设施元件完成所述至少一个任务以向请求基础设施元件提供服务的步骤e)包括：使所选择的至少一个基础设施元件完成所述至少一个任务，以将服务提供给在所述请求基础设施元件上实例化的所述至少一个软件应用实例。
在本发明的实施例中，对一个或多个性能要求的所述指示包括一个或多个最小性能值。而且，选择基础设施元件的集合中当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件的步骤c)包括：识别能够提供所述至少一个任务的一个或多个基础设施元件的集合，以及选择基础设施元件的集合中当前能够相对于所述一个或多个最小性能值以更高性能值完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件。
在本发明的实施例中，基础设施元件包括以下元件中的至少一个：智能电话、平板电脑、个人计算机、自主汽车、机器人、3D打印系统、自动化工厂机器、无人机、数据中心、虚拟化服务器、云计算网络、用于实现其的IT服务器、无线电基站、中间盒、交换机、路由器以及一般包括OSI第2-7层网络功能的网络节点。
在本发明的实施例中，服务包括以下服务中的至少一个：虚拟专用网、短消息服务、虚拟机、虚拟存储、平台即服务、基础设施即服务(IaaS)、软件即服务、制造3D打印的元件、收集(collection)测量、计算功率(power)、数据存储和机器人动作。
在本发明的实施例中，所述方法还包括步骤：f)选择和配置属于多个基础设施元件的基础设施元件用于管理步骤c)-e)的执行。
在本发明的实施例中，选择和配置属于多个基础设施元件的基础设施元件用于管理所述步骤c)-e)的步骤f)包括：在所选择的基础设施元件中提供被配置用于管理步骤c)-e)的执行的主软件模块。
在本发明的实施例中，计算系统包括数据库，所述数据库包括网络的多个基础设施元件的列表，从而提供每个基础设施元件能够完成哪些任务的指示。而且，识别能够提供所述至少一个任务的一个或多个基础设施元件的集合包括：使主软件模块基于包括在数据库中的所述指示来识别能够提供所述至少一个任务的一个或多个基础设施元件的集合。
在本发明的实施例中，所述方法还包括步骤：g)在属于多个基础设施元件的每个基础设施元件中提供被配置用于与主软件模块交互的节点软件模块。
在本发明的实施例中，所述方法还包括步骤：h)提供在能够提供所述至少一个任务的一个或多个基础设施元件的集合中的节点软件模块和主软件模块之间共享的共享软件空间，所述共享软件空间被布置用于在能够提供所述至少一个任务的节点软件模块和主软件模块之间交换和存储信息。
在本发明的实施例中，选择基础设施元件的集合中当前能够相对于所述一个或多个最小性能值以更高性能值完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件包括：使主软件模块在共享软件空间中存储完成所述至少一个任务所需的一个或多个最小性能值；使节点软件模块中的每一个节点软件模块在共享软件空间中存储用于由对应的基础设施元件完成所述至少一个任务的一个或多个当前确保性能值，使主软件模块分析由节点软件模块提供的用于完成所述至少一个任务的所述一个或多个当前确保性能值；使主软件模块将所述至少一个任务指派给基础设施元件的集合中当前能够以最高性能值完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件。
本发明的另一方面提出了一种用于向请求基础设施元件提供服务的计算系统，所述请求基础设施元件属于被互连以形成数据网络的多个基础设施元件。所述计算系统包括：服务元件，被布置用于：从请求基础设施元件接收请求供应服务的服务请求，所述服务请求包括对一个或多个性能要求的指示，以及在服务图中转换所述服务请求，服务图包括要符合所述一个或多个性能要求地完成至少一个任务，以便提供所述服务；以及软件模块，被布置用于：选择当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述至少一个任务的至少一个基础设施元件；配置用于完成所述至少一个任务的所选择的至少一个基础设施元件，以及使所选择的至少一个基础设施元件完成所述至少一个任务，以向请求基础设施元件提供服务。
附图说明
根据本发明的解决方案的这些和其它特征和优点将通过阅读以下结合附图阅读的、对其仅以非限制性示例的方式提供的实施例的详细描述而被更好地理解，其中：
图1A是根据本发明实施例的网络的示意图；
图1B是图1A的网络的更详细的图；
图2是根据本发明实施例的网络的分层结构的示意图；
图3A-3B是根据本发明实施例的网络中端到端服务供应的方法的示意性流程图；
图4是图示网络的基础设施元件的资源选择以完成预定任务的示意性示例图；
图5是从根据本发明实施例的方法获得的服务图和对应基础设施图的示意表示。
具体实施方式
参照附图，图1A是根据本发明实施例的网络100的示意图。
一般而言，根据本发明实施例的网络100包括三个主要类别的实体或基础设施元件：(设备)终端基础设施元件105、电信基础设施元件110和信息通信技术(ICT)基础设施元件115。
例如，终端基础设施元件105包括但不限于用户设备(UE)(诸如例如智能电话和平板电脑之类)，并且一般而言是可能与其它实体(诸如例如个人计算机、自主汽车、机器人、3D打印系统、自动化工厂机器、无人机等等)在网络中可连接的任何设备。
电信基础设施元件110包括但不限于属于移动电信网络和属于有线电信网络的实体，诸如无线电基站、中间盒、交换机、路由器以及一般而言包括OSI第2-7层网络功能的网络节点之类。
ICT基础设施元件115包括但不限于数据中心、虚拟化服务器、云计算网络、用于实现其的IT服务器等等。
根据本发明的实施例，网络100还包括全球操作系统或G-OS120，即，优选地分布式计算系统，该系统被布置为提供并无缝地管理所有网络的资源，而不管它们是否是终端基础设施元件105、电信基础设施元件110和/或ICT基础设施元件115，以便以快速、可靠和高效的方式贯穿网络100提供(ICT)服务(例如，由在终端基础设施元件105上运行的应用程序所请求的服务，该服务的实现需要网络100的一个或多个实体的协调操作)，如下所述。
应当注意的是，术语“服务”或“ICT服务”在本文一般用于表示与电信相关的服务或功能(诸如例如虚拟专用网(VPN)、短消息服务(SMS)等等)、与ICT基础设施相关的服务或功能(诸如例如虚拟机(VM)、虚拟存储装置、平台即服务(PaaS)、基础设施即服务(IaaS)、软件即服务(SaaS)等等)以及可以由连接的终端提供的服务或功能(诸如例如(由3D打印机)制造3D打印的元件、(例如，由部署在预定地理区域中的感测元件的IoT网络获取的)测量的收集、(例如，由连接到网络100的任何元件提供的)计算功率、数据存储、(通过遥控自动化工厂机器的)工厂中的生产线的远程控制、机器人动作等等)。
图1B是网络100的更详细的示意图。
电信基础设施元件110提供电信网络112，电信网络112优选地包括接入/边缘电信网络部分112a和核心电信网络部分112b。
例如，接入/边缘电信网络部分110a包括被布置用于与终端基础设施元件105建立数据连接的多个(有线和/或无线)接入/边缘网络元件(图1B中未详细示出)，诸如无线电基站(例如长期演进(LTE)/长期演进-高级(LTE-A)移动网络技术中的演进Node B或eNB)、其它无线互连设备(例如，Wi-FiTM调制解调器、
Figure BDA0001542232360000091
等等)和/或有线互连设备(例如，有线调制解调器、边缘路由器等等)。
接入/边缘电信网络部分112a的接入/边缘网络元件被配置用于管理(即，服务于)包括在相应的一个或多个被覆盖区域或小区(未示出)中的(移动)用户设备或UE 130(诸如例如智能电话和平板电脑，并且一般而言是能够与电信网络112连接的任何设备，诸如例如个人计算机、自主汽车、机器人和无人机之类)和/或有线设备终端145(例如，个人计算机、自动化工厂机器、3D打印系统等等)的通信。
接入/边缘电信网络部分112a一般连接到核心电信网络部分112b，核心电信网络部分112b优选地包括提供用于在优选地全球范围的不同终端、电信网络和/或ICT基础设施元件之间的信息交换的(优选地高数据速率)路径的基础设施(例如，主干、分级连接的路由节点等等)。例如，核心电信网络部分112b将属于在图1B中未详细示出的不同分组数据网络-PDN(例如，互联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)等等)的终端、电信网络和/或ICT基础设施元件互连。
在本发明的实施例中(图中未示出)，核心电信网络部分112b可以包括到网络100的其它终端145(诸如例如个人计算机、自主汽车、机器人、3D打印机、自动工业设施和无人机之类)的有线或无线连接。
此外，接入/边缘电信网络部分112a和核心电信网络部分112b都可以连接或可连接到ICT基础设施元件115，诸如例如用于实现数据中心的IT服务器、虚拟化服务器、云计算网络等等。
图2是根据本发明实施例的网络100的分层结构200的示意图。
架构模型200包括三个主要层：应用层(AL)205、服务层(SL)210和全局操作系统或G-OS层(G-OSL)215。
应用层205是执行第三方软件应用或增值服务(VAS)220的层。在应用层205中执行的每个VAS 220或相关过程和处理能够向服务层210发送对应的一个或多个服务请求220r，这些服务请求220r一般暗示着接下来一个或多个软件任务，简称为任务的执行(其中软件任务是执行某个服务逻辑的软件部件，即，实现某些规则或操作的软件代码)。换句话说，服务230可以被看作软件程序，其包括用于实现(由发布对应的服务请求220r的VAS 220定义的)具体期望目标的软件部件的集合。
在本发明的实施例中，VAS 220指定了在完成服务请求220r时要由网络100实现的性能要求。优选地，VAS 220指示要借助于一个或多个关键性能指标(KPI)的集合来实现这种性能要求，每个KPI关于为了提供所请求的服务要由网络100的基础设施元件执行的操作所涉及的一个或多个具体性能要求。优选地，KPI包括具体的服务质量(QoS)要求的指示。甚至更优选地，KPI表述以有效方式提供服务230所需的最小性能值。
服务层210是负责经由所谓的“SL北向接口”来收集和解释来自应用层205的服务请求220r(例如，借助于一个或多个服务元件)的层。服务层210支持用于将接收到的(针对供应对应的服务230的)服务请求220r翻译成作为所请求的服务220r的表示的对应服务图230g的软件能力，所述服务图230g例如由服务部件(在对应的服务图230g中被翻译为任务)以及它们之间的链接构成。
服务层还包括软件接口，即，被配置用于与G-OS层215进行通信的SL南向接口。
换句话说，服务层210可以被看作是高级别应用层205和低级别G-OS层215之间的桥接层。
在操作中，由应用层205中的对应VAS 220生成的每个服务请求220r以相应的服务图230g的形式被分析和翻译，这是服务请求220r在一系列要执行的任务中的逻辑分解(即，以要由较低层(G-OS层215)处理的方式被格式化的指令集)，可能包括相关的KPI(例如，QoS、延迟、地理位置等等)要求。
包括在服务图230g中的要执行的任务须在选自终端基础设施元件105、电信基础设施元件110和/或ICT基础设施元件115的网络100的资源中分配，一个或多个基础设施元件是根据处理服务图230g中指示的具体任务来选择的，以便以优化方式完成。
在本发明的实施例中，网络100的资源由最低层(即，G-OS层215)管理。
优选地，G-OS层215是分布式软件架构，包括三个子层，即：
映射仲裁器子层、G-OS主子层和G-OS节点子层。
映射仲裁器子层包括映射仲裁器(MA)235，G-OS主子层包括表示为G-OS主设备240的一个或多个软件模块，并且G-OS节点子层包括表示为G-OS节点245的一个或多个软件模块。
每个G-OS节点245是在网络100的基础设施元件(IE)245ie的具体操作系统(OS)(例如，基于Linux的OS、Android、机器人操作系统等等)上执行的软件模块。
如本文使用的术语“基础设施元件245ie”包括与网络100相关联的任何物理实体，即，电信网络110的电信网络基础设施元件110、ICT基础设施元件115，以及连接到网络100的任何其它电子终端基础设施元件105(诸如例如智能电话、平板电脑、个人计算机、无人机、机器人等等)。
每个G-OS节点245被配置为通过适当的操作系统调用集合来与相关联的基础设施元件245ie的操作系统通信(例如，借助于OS的一个或多个API)。优选地，每个G-OS节点245被设计为在相关联的基础设施元件245ie中实现的操作系统中运行的软件应用。甚至更优选地，每个G-OS节点245包括南向节点接口，该南向节点接口被布置为通过使用由基础设施元件245ie的操作系统导出的能力集合与底层基础设施元件245ie交互。例如，这种能力集合可以包括但不限于完成具体任务、被允许与基础设施元件245ie的底层硬件的抽象或具体软件部件进行交互并且优选地由相应API访问的函数或例程的(一个或多个)集合。
每个基础设施元件245ie可以提供和使用服务(例如，网络服务，诸如由中间盒、VPN、SMS、VM、虚拟存储装置等等提供的网络服务)和功能或能力(例如，执行某个任务的机器人、借助于3D打印机对物体的打印、计算功率等等)。
每个G-OS主设备(master)240是负责将相应的服务图230g的任务端对端分配到G-OS层215中对应G-OS节点245的一个或多个基础设施元件245ie的软件模块。更详细地，每个G-OS主设备240与一个或多个G-OS节点245相关联，并且G-OS主设备240将相关联的服务图230g中包括的任务的执行指派给这样的一个或多个G-OS节点245。
优选地，虽然不是严格必需，每个G-OS主设备240包括专门布置用于与映射仲裁器235交互(例如，用于从映射仲裁器235接收服务图230g)的北向主接口。
在本发明的实施例中，每个G-OS主设备240和与其相关联的一个或多个G-OS节点245被分组在对应的“收集器”250实例中，该实例被生成并专用于执行对应的服务图230g(如下面更详细描述的)。
收集器250还包括所谓的“黑板”255，例如在收集器250的G-OS主设备240和一个或多个G-OS节点245之间共享的虚拟储存库，即，软件空间。
如下面更详细地讨论的，黑板255被G-OS主设备240和一个或多个G-OS节点245用作用于交换关于要执行的服务图230g的任务以及可用于执行所述任务的一个或多个G-OS节点245的资源的数据的介质。
优选地，即使不是严格必需，一个或多个G-OS节点245包括专门布置用于与收集器250的黑板255交互的北向节点接口。类似地，G-OS主设备包括专门布置用于与收集器250的黑板255交互的南向主接口。
映射仲裁器235是优选地容错的分布式软件平台，其被布置用于接收在服务层210中生成的服务图230g；选择网络100的合适资源，即，合适的基础设施元件245ie(例如，IT服务器)，在所述资源处实例化被布置用于管理相应服务图230g的G-OS主设备240；并将从服务层210接收到的每个相应服务图230g提供给刚创建的对应G-OS主设备240。
优选地，虽然不是严格必需，映射仲裁器235包括专门布置用于与G-OS主设备240交互，例如，用于将服务图230g分配给G-OS主设备240的映射仲裁器南向接口。
优选地，在由映射仲裁器235向G-OS主设备240分配服务图230g时，后者定义用于执行这种服务图230g的对应的收集器250(如下所述)。
优选地，虽然不是严格必需，G-OS层215还包括G-OS数据库(G-OS DB)260。G-OS数据库260是收集可以由网络100的实体执行的任务类型的列表、网络100的基础设施元件245ie的列表和描述，有利地指示每个基础设施元件245ie能够完成哪些任务。
此外，包括在G-OS数据库260中的网络100的基础设施元件245ie的描述有利地包含每个基础设施元件245ie的主要特征(例如，由网络节点实现的网络功能、包括在基础设施元件245ie中的硬件和/或软件(诸如例如传感器和/或致动器模型之类)和性能参数、电源类型和总/当前自主时间等等)以及与其地理位置相关的信息。
已经描述了根据本发明实施例的网络100的分层结构200，现在通过参考作为其示意流程图的图3A-3B来描述根据本发明实施例的、管理网络100的基础设施元件245ie以便执行由VAS 220生成的服务请求220r的方法。
操作由应用层205中的通用VAS 220发起(方框303)，该通用VAS 220生成至少一个对应的服务请求220r并将这种服务请求220r路由到服务层210。
服务层210接收服务请求220r并且生成对应的服务230，从其获得相关的服务图230g(方框306；即，服务请求220r在对应的服务图230g中被翻译)。
根据本发明的实施例，刚生成的服务图230g被发送(方框309)到在G-OS层215中实例化的映射仲裁器235。
映射仲裁器235分析服务图230g，并且可能地基于存储在G-OS数据库260中的信息来选择网络100的合适资源(例如，合适的基础设施元件245ie，诸如例如IT服务器)，映射仲裁器235在所述资源上实例化专用的G-OS主设备240并将服务图230g指引至所述G-OS主设备240(方框312)。换句话说，映射仲裁器235选择网络100中能够支持被布置用于管理服务图230g中所包括的任务的完成的G-OS主设备240的合适资源。
G-OS主设备240创建(方框315)用于执行包含在所接收的服务图230g中的任务的收集器250实例。在这个阶段，收集器250包括G-OS主设备240的实例和黑板255的实例。
在下面，包括在服务图230g中的任务的执行由收集器250中包含并且为了这些目的而生成的实例管理。
G-OS主设备240通过使用存储在G-OS数据库260中的信息来确定网络100的可用基础设施元件245ie的池中的一个或多个基础设施元件245ie的集合和相关的G-OS节点245，其可能能够执行包括在服务图230g中的一个或多个任务。例如，基于提供包括在服务图230g中的任务的能力来选择基础设施元件245ie。
将与以这种方式识别出的基础设施元件245ie相关联的G-OS节点245包括在收集器250中(方框318)。
G-OS主设备240在黑板255中“公布”包括在服务图230g中的所有任务(方框321)。例如，在与服务图230g中包括的所有任务相关联之后，公布动作通过“pub”方法来执行，所述“pub”方法是在黑板255中实例化的通用编程过程。换句话说，G-OS主设备240在共享(在G-OS主设备240和G-OS节点245之间)储存库(即，黑板255)中提供服务图230g的任务的描述，并且指示用于执行每个这种任务的资源要求和/或性能请求(例如，借助于KPI)。
在本发明的实施例中，在黑板255中公布的任务按照元组(即，有序的多个属性集合)来表示。优选地，每个元组包含任务类型和相关的(一个或多个)性能请求，例如，借助于一个或多个KPI。例如，KPI包括特定于任务的成本、执行时间和质量要求(例如，网络延迟、软件应用延迟、致动器/传感器性能、QoS、QoE等等)。
然后(方框324)，G-OS主设备240“邀请”在收集器250中包括的G-OS节点245(在方框318的步骤之后)对黑板255中公布的任务“投标”(bid)。例如，在与收集器250中包括的G-OS节点245相关联之后，邀请动作通过“invite”方法执行，所述“invite”方法是在黑板255中实例化的通用编程过程。
响应于该邀请，与具有可用资源的基础设施元件245ie相关联的G-OS节点245在黑板255中公布“投标”。例如，在与收集器250中包括的G-OS节点245相关联之后，投标动作通过“bid”方法来执行，所述“bid”方法是在黑板255中实例化的通用编程过程。
每个投标指示处理已公布的任务中哪个任务以及与做出投标的G-OS节点245相关联的基础设施元件245ie能够提供以执行这种任务的(可用)资源(方框327)。例如，基础设施元件245ie能够提供的资源在投标中被指示为基础设施元件245ie能够在执行所考虑的任务时保证的KPI的值。
在本发明的实施例中，G-OS节点245被配置为通过将对应的元组与相关联的基础设施元件245ie的能力进行匹配，特别是通过考虑包括在这种元组中的所请求的KPI，来评估由G-OS主设备240在黑板255上公布的任务。
可替代地，G-OS节点245可以针对一组或者全部公布的任务做出单次投标。
G-OS主设备240分析(方框330)由G-OS节点245做出的所有投标，并且对于每个任务，G-OS主设备240选择对应的“获胜”基础设施元件245ie。换句话说，对于每个任务，G-OS主设备240选择与能够确保任务的优化供应的G-OS节点245相关联的基础设施元件245ie。
在本发明的实施例中，G-OS主设备240实现选择系统和方法(SSM)，这是G-OS主设备240被设计为选择获胜基础设施元件245ie的能力，服务图230g的任务的执行被指派给所述获胜基础设施元件245ie。为了执行这种选择，选择系统和方法应用允许选择相对于与包括在服务图230g中的任务相关联的(一个或多个)KPI值，“声明”(一个或多个)最佳KPI值的基础设施元件245ie作为“获胜”基础设施元件245ie的方法和算法(例如，基于线性规划、启发式方法等等)。
例如，通过考虑涉及在完成对应任务时的网络100的延迟的KPI，选择系统和方法可以根据要执行的任务的复杂度(例如，计算复杂度)和网络100的端到端延迟(例如，以毫秒表示)在终端基础设施元件105、电信基础设施元件110和/或ICT基础设施元件115中选择获胜者基础设施元件245ie。
如图4的定性图所示，要执行的任务的复杂度越高，将任务指派给属于ICT基础设施元件115的基础设施元件245ie的概率越高，与网络100的其它类型的基础设施元件110和105相比，所述ICT基础设施元件115能够更快地执行任务(一般具有最大的计算能力)，因此降低了全局的端到端延迟。应当注意的是，将ICT基础设施元件区域410与电信基础设施元件区域415分开的第一边界线405(由图4中的点划线表示)和将电信基础设施元件区域415与基础设施元件区域425分开的第二边界线420(由图4中的点划线表示)两者的角度系数取决于电信网络112(数据)吞吐量。特别地，第一边界线405的角度系数取决于电信网络112与ICT基础设施元件115之间的吞吐量，而第二边界线420的角度系数取决于电信网络112与基础设施元件115之间的吞吐量。
G-OS主设备240将任务指派给对应的获胜者基础设施元件245ie。换句话说，每个获胜者基础设施元件245ie“负责”执行对应的任务。例如，在与获胜基础设施元件245ie的G-OS节点245相关联之后，采取动作通过“take”方法来执行，所述“take”方法是在黑板255中实例化的通用编程过程。
同时，释放与收集器250中包括的G-OS节点245相关联的其余基础设施元件245ie。换句话说，未被G-OS主设备240指派任务的所有基础设施元件245ie可用于由在G-OS层215中实例化的其它收集器250选择，用于处理不同的服务图230g(即，未指派的基础设施元件245ie被返回到网络100的可用基础设施元件245ie的池中(方框333)。
之后，G-OS主设备240和对应的G-OS节点245监视并控制正在由对应(获胜者)基础设施元件245ie进行的任务执行。
在本发明的实施例中，G-OS主设备240管理在任务执行期间可能发生的异常和错误，并且支持回滚能力，以便保证在任何故障情况下收集器250的一致性。
例如，如果在执行任务期间基础设施元件245ie发生故障，那么G-OS主设备240从与这种基础设施元件245ie相关联的G-OS节点245接收通知，并通过将任务指派给另一个基础设施元件245ie(优选地，虽然不是严格必需，与先前包括在收集器250中的G-OS节点245相关联的基础设施元件245ie之一)来管理异常。
如果G-OS主设备240不能找到可用的基础设施元件245ie(例如，可以执行该任务的所有基础设施元件245ie已经被分配给其它收集器)，那么G-OS主设备240可以通过为允许不同收集器250的G-OS主设备240交换信息而提供的东/西主接口来向其它G-OS主设备240传送帮助请求。如果另一个G-OS主设备240能够帮助做出请求的G-OS主设备，那么该另一个G-OS主设备240发送确认，并且任务从“有问题的”收集器250的黑板255移动到帮助收集器250的黑板250。在这种情况下，当被移动的任务执行完成时(例如，通过帮助收集器250的基础设施元件245ie之一)，帮助收集器250的G-OS主设备240向请求帮助的G-OS主设备240发送任务完成的通知。
优选地，G-OS主设备240还被配置为支持确保安全环境并保护其免受网络攻击的安全能力。
当任务完成时，与对应的基础设施元件245ie相关联的G-OS节点245通知G-OS主设备240任务已经完成。因此，将任务从黑板255中删除，并释放G-OS节点245和相关联的对应的基础设施元件245ie(即，将基础设施元件245ie返回到网络100的可用基础设施元件245ie的池中)(方框336)。
当服务图230g中包括的所有任务都完成时(即，黑板255为空)，G-OS主设备240向映射仲裁器235通知服务图230g的所有任务的完成，并且收集器250到期(方框339)，即，收集器250被终止并且与其相关联的计算/硬件资源将被释放。
然后，G-OS主设备240实例被终止，并且释放托管基础设施设备元件245ie(即，已经实例化G-OS主设备240的网络100的资源)。换句话说，托管基础设施元件245ie再次可用于被映射仲裁器235选择用于托管新的G-OS主设备245或被选择为G-OS节点245。
在这个时候，映射仲裁器235向服务层210通知与服务230相关联的服务图中的任务的完成(方框345)。
最后，该方法以服务层210中的服务230被标记为完成(可能被移除)以及向请求服务230的应用层205中的VAS 220通知服务请求220r的完成，并且然后服务230到期(方框348)，即，服务230从服务层210被移除结束。
应当注意的是，上述方法可以进行若干修改，例如，具有相同功能的类似步骤可以代替若干步骤或其一部分，一些非必要步骤可以被移除，或者可以添加另外的可选步骤，步骤可以以不同次序、并行或者重叠(至少部分地)执行，而不背离本发明的范围。
总之，服务请求220r的致动是由相关收集器250中的G-OS主设备240选择的基础设施元件245ie所操作的所有动作的结果。
G-OS主设备240实质上创建网络100的资源(即，基础设施元件)的链(或路径)，以便完成在服务图230g中指定的任务，该服务图是在对应服务请求220r的服务层进行的翻译。
通过参考图5，下面一般性地描述网络100的资源链，图5是服务图230g和与服务图230g相关联的基础设施图505的示意表示。
通用基础设施元件245ie除了上述内容(特别是关于图2)之外还可以被示意为包括两个主要元件，即，基础设施处理元件(IPE)510和基础设施转发元件(IFE)515的实体。
IPE 510是精细化和处理数据所要求的基础设施元件245ie的一部分(例如，CPU)。
IFE 515是贯穿网络100发送和接收信息所要求的基础设施元件245ie的一部分(例如，调制解调器元件)。
此外，通用基础设施元件245ie还可以包括用于例如与周围环境和/或一个或多个传感器525(例如，温度、湿度、压力、接近传感器，照片/视频相机、音频采集布置等等)交互的一个或多个致动器520(例如，马达、机器人肢体等等)，用于例如获取关于周围环境的数据。
应当注意的是，还可以由根据本发明实施例的方法管理仅包括一个或多个致动器520和/或一个或多个传感器525和IFE 515(即，不具有IPE 510)的基础设施元件245ie。
IPE 510、IFE 515和致动器520和/或传感器525(如果提供的话)有利地彼此互连(可能有致动器520和/或传感器525通过IPE 510或直接与IFE 515互连，如图5中虚线箭头所示)，以便传递信号(例如，关于要完成的任务和任务完成的结果或确认的数据)。
优选地，服务图230g的任务5301÷n(其中2≤n≤N；N是整数)以如下方式排序：任务(例如，任务5301)的可能结果可以被输入到后续任务(例如，任务5302)。类似地，由G-OS主设备240选择用于完成服务图230g的任务5301÷n的基础设施元件245ie有利地在逻辑上连接到由G-OS主设备240选择的其它基础设施元件245ie，以完成服务图230g的下一个任务5302÷n+1，该下一个任务5302÷n+1需要从前一任务5301÷n的完成获得的输出中的一个或多个，以便执行相应任务5302÷n+1，例如，在第一基础设施元件245ie中实现的虚拟机需要由与一个或多个基础设施元件245ie对应的一个或多个感测设备获得的测量。
G-OS主设备240选择并组织基础设施元件245ie，以便允许网络100以相对于具体要求(借助于KPI表示)的优化方式执行由VAS 220生成的对应服务请求220r。
总之，G-OS 120允许供应彼此互连的最不相干类型的基础设施元件(终端基础设施元件105、电信基础设施元件110和ICT基础设施元件115)的服务，以形成复杂的网络100。G-OS 120被布置为选择网络100中可用的资源，以便配置网络100的分支用于端到端服务的分布式供应；例如，通过根据服务请求220r中表述的性能要求(例如，对于KPI的预定最小值)以优化方式选择、逻辑互连(例如，通过在网络100中定义一个或多个专用数据信道或数据路径)并配置最适于提供所请求的服务230的一个或多个基础设施元件105、110和/或115(即，基础设施元件245ie)，由G-OS 120来管理由在网络100的第一基础设施元件105、110和/或115(即，基础设施元件245ie)上操作的程序应用请求的(一个或多个)服务。

Claims (12)

1.一种向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)的方法，所述请求基础设施元件(105、110、115；245ie)属于被互连以形成数据网络(100)的多个基础设施元件(105、110、115；245ie)，其中基础设施元件包括终端基础设施元件(105)、电信基础设施元件(110)和信息通信技术基础设施元件(115)，所述方法包括操作计算系统(120)以：
a)由服务元件从请求基础设施元件(105、110、115；245ie)接收请求供应服务(230)的服务请求(220r)，所述服务请求包括对一个或多个性能要求的指示；
b)由服务元件将所述服务请求(220r)转换成服务图(230g)，服务图(230g)包括要符合所述一个或多个性能要求地完成的至少一个任务(530)以便提供所述服务(230)，其中，服务图是所述服务请求到一系列任务和任务之间的链接的逻辑分解；
c)由映射仲裁器(235)接收服务图(230g)并将其指引到主软件模块(240)；
d)由主软件模块(240)选择一组基础设施元件；
e)由主软件模块(240)公布服务图中包括的所述至少一个任务，其中每个任务被表示为包含任务类型和相关的性能请求的元组；并且基于投标过程；
f)由主软件模块(240)从所述一组基础设施元件中选择当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述服务图中包括的所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)，在所述投标过程中对于所述一组基础设施元件中的每个基础设施元件，与该基础设施元件相关联的节点软件模块(245)通过将对应的元组中的性能请求与基础设施元件的能力进行匹配来评估所述至少一个任务，并且提供标识所述至少一个任务以及基础设施元件用于执行所述至少一个任务的资源的投标，所述至少一个基础设施元件是基于其投标与除这至少一个基础设施元件以外的基础设施元件的投标之间的比较而选择的；
g)由主软件模块(240)配置用于完成所述至少一个任务(530)的所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)；以及
h)由主软件模块(240)使所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务(530)，以向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述请求基础设施元件(105、110、115；245ie)中实例化至少一个软件应用(220)，以及
其中从请求基础设施元件(105、110、115；245ie)接收请求供应服务(230)的服务请求(220r)的步骤a)包括：
接收来自在所述请求基础设施元件(105、110、115；245ie)上实例化的至少一个软件应用(220)的服务请求(220r)，以及
其中使所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务(530)以向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)的步骤h)包括：
使所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务(530)，以将服务(230)提供给在所述请求基础设施元件(105、110、115；245ie)上实例化的所述至少一个软件应用(220)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中对一个或多个性能要求的所述指示包括一个或多个最小性能值，以及
其中选择基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合中当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)的步骤f)包括：
识别能够提供所述至少一个任务(530)的一个或多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合，以及
选择基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合中当前能够相对于所述一个或多个最小性能值以更高性能值完成所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述基础设施元件(105、110、115；245ie)包括以下元件中的至少一个：智能电话、平板电脑、个人计算机、自主汽车、机器人、3D打印系统、自动化工厂机器、无人机、数据中心、虚拟化服务器、云计算网络、用于实现其的IT服务器、无线电基站、中间盒、交换机、路由器以及一般包括OSI第2-7层网络功能的网络节点。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中所述服务(230)包括以下服务中的至少一个：虚拟专用网(VPN)、短消息服务(SMS)、虚拟机(VM)、虚拟存储、平台即服务(PaaS)、基础设施即服务(IaaS)、软件即服务(SaaS)、制造3D打印的元件、收集测量、计算功率、数据存储和机器人动作。
6.如权利要求3所述的方法，还包括：
选择和配置属于所述多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的基础设施元件(105、110、115；245ie)用于管理步骤c)-h)的执行。
7.如权利要求6所述的方法，其中选择和配置属于所述多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的基础设施元件(105、110、115；245ie)用于管理所述步骤c)-h)包括：
提供被配置用于管理步骤c)-h)的执行的主软件模块(240)。
8.如权利要求7所述的方法，其中计算系统(120)包括数据库(260)，所述数据库(260)包括网络(100)的所述多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的列表，从而提供每个基础设施元件(105、110、115；245ie)能够完成哪些任务的指示，并且其中，
识别能够提供所述至少一个任务(530)的一个或多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合包括：
使主软件模块(240)基于包括在数据库(260)中的所述指示来识别能够提供所述至少一个任务(530)的一个或多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合。
9.如权利要求6所述的方法，还包括：
在属于所述多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的每个基础设施元件(105、110、115；245ie)中提供被配置用于与主软件模块(240)交互的节点软件模块(245)。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
提供在能够提供所述至少一个任务(530)的一个或多个基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合中的节点软件模块(245)和主软件模块(240)之间共享的共享软件空间(255)，所述共享软件空间(255)被布置用于在能够提供所述至少一个任务(530)的节点软件模块(245)和主软件模块(240)之间交换和存储信息。
11.如权利要求10所述的方法，其中选择基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合中当前能够相对于所述一个或多个最小性能值以更高性能值完成所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)包括：
使主软件模块(240)在共享软件空间(255)中存储完成所述至少一个任务所需的一个或多个最小性能值；
使节点软件模块(245)中的每一个节点软件模块在共享软件空间(255)中存储用于由对应的基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务的一个或多个当前确保性能值，
使主软件模块(240)分析由节点软件模块(245)提供的用于完成所述至少一个任务的所述一个或多个当前确保性能值；
使主软件模块(240)将所述至少一个任务指派给基础设施元件(105、110、115；245ie)的集合中当前能够以最高性能值完成所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)。
12.一种用于向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)的计算系统(120)，所述请求基础设施元件(105、110、115；245ie)属于被互连以形成数据网络(100)的多个基础设施元件(105、110、115；245ie)，其中基础设施元件包括终端基础设施元件(105)、电信基础设施元件(110)和信息通信技术基础设施元件(115)，所述计算系统(120)包括：
服务元件，被布置用于：
从请求基础设施元件(105、110、115；245ie)接收请求供应服务(230)的服务请求(220r)，所述服务请求包括对一个或多个性能要求的指示，以及
将所述服务请求(220r)转换成服务图(230g)，服务图(230g)包括要符合所述一个或多个性能要求地完成的至少一个任务(530)以便提供所述服务(230)，其中，服务图是服务请求到一系列任务和任务之间的链接的逻辑分解；
映射仲裁器(235)，用于接收服务图(230g)并将其指引到主软件模块(240)；
主软件模块(240)，被布置用于：
选择一组基础设施元件；
公布服务图中包括的所述至少一个任务，其中每个任务被表示为包含任务类型和相关的性能请求的元组；
基于投标过程，从所述一组基础设施元件中选择当前能够符合所述一个或多个性能要求地完成所述服务图中包括的所述至少一个任务(530)的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)，在所述投标过程中对于所述一组基础设施元件中的每个基础设施元件，与该基础设施元件相关联的节点软件模块(245)通过将对应的元组中的性能请求与基础设施元件的能力进行匹配来评估所述至少一个任务，并且提供标识所述至少一个任务以及基础设施元件用于执行所述至少一个任务的资源的投标，所述至少一个基础设施元件是基于其投标与除这至少一个基础设施元件以外的基础设施元件的投标之间的比较而选择的；
配置用于完成所述至少一个任务(530)的所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)；以及
使所选择的至少一个基础设施元件(105、110、115；245ie)完成所述至少一个任务(530)，以向请求基础设施元件(105、110、115；245ie)提供服务(230)。
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