CN107925587A - 用于网络切片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于管理诸如第五代无线通信网络的通信网络中的网络切片的系统和方法。定义了具有不同程度的特异性的网络切片格式。可以选择合适的格式以定义网络切片。可以使用不同的格式定义切片的不同片段。描述了切片作用域、用途、粒度和资源使用。还描述了切片创建和适配，以及云资源管理。

Description

用于网络切片的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2015年8月21日递交的序列号为62/208,118的美国临时申请和2016年6月15日递交的序列号为15/183,075的美国专利申请的优先权，所述申请的内容均通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及通信网络领域，并且尤其涉及用于通信网络中的网络切片的方法和装置
背景技术
通过诸如网络功能虚拟化(network function virtualization，NFV)，和软件定义网络(software defined networking，SDN)的技术实现的通信网络可以被灵活地组织，以服务于各种客户需求。网络切片已作为在无线网络中提供网络服务的手段被提出。通过使用NFV和网络切片，可以提供能够响应用户的即时需求的动态网络。为了恰当地定义对下一代无线网络而言有足够可扩展性和可靠性的架构，在通信网络的网络切片的领域内各种架构和实现问题有待解决。
因此，需要一种用于网络切片的方法和装置，以消除或减少现有技术的一个或多个限制。
此背景信息旨在揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。并不必然旨在承认，也不应当被解释为，任何前述信息构成了针对本发明的现有技术。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种用于网络切片的方法和装置。根据本发明的实施例，提供一种用于在通信网络中提供网络切片的方法。该网络切片提供整个网络的分离的部分，并且根据接收到的一组客户需求定制。该方法包括切片创建和管理实体(slicecreation and management entity，SCME)接收指示，该指示为该通信网络要满足的该一个或多个客户的一组要求。该方法可以还包括：定义网络切片，使其具有基于该一组要求选择的属性。该方法还包括该SCME向该通信网络中的节点发送指令，以为该网络切片分配资源，该网络切片具有根据该选择的属性而确定的属性。。
根据本发明的实施例，提供一种用于在通信网络中提供网络切片的装置。该网络切片用于被一个或多个客户使用。该装置包括可操作地耦合到存储器的处理器；以及网络通信接口。该装置用于接收指示，该指示为该通信网络要满足的该一个或多个客户的一组要求。该装置进一步用于以及向该通信网络中的节点发送指令，该指令用于为网络切片分配资源，该网络切片具有根据该一组要求而确定的属性。该装置还可以用于选择该网络切片的该属性。该装置可以是切片创建和管理实体(SCME)。
在一些实施例中，提供该网络切片的至少两个片段。该片段可以是相邻的。每个该片段都可以具有基于该要求选择的不同属性。在一些实施例中，该至少两个片段是相邻的。在其他实施例中，至少一个该片段是不相邻的。
在一些实施例中，定义多个网络切片格式，每个格式指定一组预定的属性。网络切片或网络切片片段可以被定义，并且随后根据选择的一个该网络切片格式被配置。每个该网络切片格式可以包括未指定的参数和指定的参数的不同组合，该未指定的参数和指定的参数从一组潜在的参数中选择。该指定的参数的值作为切片或切片片段定义的一部分被选择和分配。
可以通过生成新的网络切片或通过适配现有的网络切片来提供该网络切片。该网络切片可以被嵌套在另一个网络切片内。可以在接收客户请求之前提供该网络切片，在这种情况下，该客户要求是预期的客户要求。
附图说明
根据下面的详细描述，并结合所附的附图，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于提供网络切片的方法。
图2示出了根据本发明的另一个实施例的用于提供网络切片的方法。
图3示出了可以根据本发明的实施例提供的网络切片格式。
图4示出了根据本发明的一个实施例的分段的网络切片。
图5示出了根据本发明的一个实施例的M2M网络切片和用户到用户网络切片的示例。
图6示出了根据本发明的一个实施例的粒度不同的网络切片。
图7示出了根据本发明的一个实施例的共用切片创建和管理实体(SCME)组件的配置及其不同网络切片的SCME的内部组件。
图8示出了根据本发明的一个实施例的在通用无线网络基础设施上操作并用于创建和配置网络切片的共用SCME组件。
图9示出了根据本发明的一个实施例的网络配置。
图10示出了根据本发明的另一个实施例的网络配置。
图11示出了根据本发明的一个实施例的与数据中心和VNF启用的网络节点中的云资源管理相关的架构的示例。
图12示出了根据本发明的实施例提供的装置。
图13是示出了根据本发明的实施例的方法的流程图。
要注意的是，在所有附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。
具体实施方式
如本文中所使用的，“网络”或“通信网络”可以服务于各种设备，包括但不必限于移动设备。这样的网络可以包括无线接入部分和回程部分。该网络可以还包含将在本文中显而易见的各种虚拟化组件。一个这种网络的典型示例是第五代移动网络，例如由下一代移动网络联盟所定义的移动网络，所述移动网络可被重新配置并且能够根据下文中的网络切片进行操作。
如本文中所使用的，出于清楚的目的而使用术语“用户设备”(user equipment，UE)。然而，UE可以指通过无线通信与接入节点进行通信的多个设备中的一个，例如移动设备、固定或移动机器型设备等。本领域技术人员将理解的是，移动设备是被设计为连接到移动网络的设备。这种连接通常使用无线连接来连接到接入节点。虽然所述移动网络被设计为支持移动性，但是移动设备本身未必是移动的。一些移动设备，诸如计量设备(例如智能仪表)可能不能够移动，但仍使用所述移动网络。
网络切片指一种用于分离不同类型的网络流量的技术，其可以在可重新配置的网络架构(诸如采用网络功能虚拟化(network finction virtualization，NFV)的网络)中使用。2016年1月20日第14次发行的版本1.2.0的题为“对新服务和市场技术推动者的研究”的3GPP TR 22.891中定义的网络切片是由逻辑网络功能的集合组成，这些逻辑网络功能支持特定用例的通信服务要求。网络切片的一个用途是用于核心网络中。通过使用网络切片，不同的服务提供商可以拥有运行在同一组物理网络和计算资源上的不同的核心网。这也可以用于创建专用于特定类型的网络流量的虚拟网络。应当理解的是，本讨论并不旨在排除网络切片的应用，因为网络切片适用于无线接入网络(radio access network，RAN)的无线接入边缘，这可能需要特定的功能性以支持多个网络切片或不同网络切片的资源分区。为了提供性能保证，网络切片可以彼此隔离，以使一个切片不会负面地影响其他切片。所述隔离并不限于不同类型的服务，也可以允许运营商在同一网络分区部署多个实例。
与所有移动设备都通过移动性管理实体(mobility management entity，MME)(其在虚拟化环境中可以被称为移动性管理功能(mobility management function，MMF))连接到网络，所述MME由网络基础设施组件(例如基站、接入点、eNB或在其上实例化的选择功能)确定相比，网络切片允许分离的网络切片的实例化分别针对不同的网络服务。这允许分离不同类型的流量，所述不同类型的流量潜在地具有不同的分组处理要求和/或服务质量(quality of service，QoS)要求。网络切片可以对应于汇集(pooled)资源的分配，以向不同的客户或客户组提供不同的服务，从而不同的服务由不同的定制的虚拟网络支持，其中，从客户的视角来看，所述不同的定制的虚拟网络基本上是彼此分离的。所述汇集资源可以是商用现成硬件组件，其能够通过虚拟化的方法(诸如NFV)配置，以便支持各种网络功能性，所述各种网络功能性支持网络切片的操作。
根据本发明的实施例，所述通信网络架构基于NFV框架。所述NFV框架可以用于定义多个虚拟网络功能(virtual network function，VNF)，每个虚拟网络功能可以对应于启用通信网络操作的功能。例如，VNF可以提供路由器、交换机、网关、防火墙、负载均衡器、服务器等的功能。所述功能是虚拟化的，意指所述功能可以使用软件实现，而不是使用专用硬件执行，所述软件使得一组通用硬件组件，诸如计算、存储和网络资源，实现该功能。如此，可以根据需要使用可用的虚拟资源对VNF进行实例化。NFV和虚拟网络功能架构在例如2013年10月的ETSI GS NFV 001的题为“网络功能虚拟化(NFV)；用例”，和2013年10月的ETSI GSNFV 002的题为“网络功能虚拟化(NFV)；架构框架”中描述。
NFV管理协同(management and orchestration，MANO)实体可以被用于实例化必要的网络功能组件，以便适当地提供由网络服务(network service，NS)请求标识的服务。网络服务请求的实例化由虚拟网络功能转发图(virtual network function forwardinggraph，VNFFG)描述，该VNFFG定义了提供所请求的服务所需的该组网络功能。该VNFFG包含网络转发路径(network forwarding path，NFP)，该NFP定义动作的序列，这些动作将要例如由VNF的集合执行以提供所请求的服务。
为了提供上下文以帮助理解网络切片和网络切片的概念，可以理解，在异构网络中，除了覆盖不同位置的多个不同类型的节点之外，不同的基础设施提供商可以拥有被认为是接入网络的不同部分(乃至核心网的不同部分)。提供服务给最终客户的电信服务提供商(telecommunications service provider，TCSP)，诸如机器间(machine to machine，M2M)服务提供商(service provider，SP)或其他虚拟服务提供商，可能希望向M2M SP提供简单的网络。如此，所述TCSP将创建具有虚拟节点以及节点之间的虚拟链路的虚拟网络。M2M sP仅需要与所述虚拟网络(virtual network，VN)进行交互。然而，VN(节点和链路两者)需要被映射到物理基础设施。所述VN可以仅使用一部分物理节点，并且VN使用的每个物理节点不完全由VN使用。还应该理解的是，M2M SP可以使用一个以上的TCSP，这允许它创建跨不同网络的虚拟网络，从而有效地拥有单个TCSP的资源的超集的网络切片。如果某些带宽要求是针对每个逻辑链路设置的，则分配一百分比的物理链路以创建虚拟链路。这也可以包括聚合链路，以创建容量比单个物理链路更大的逻辑链路。网络切片是可以是不同的网络中的资源的分配的集合。从基础设施提供商的视角来看，网络切片可以仅包括所述基础设施提供商网络中的资源。从M2M SP的视角来看，网络切片是M2M sP使用的所有网络切片的基本无缝的聚合，类似于VN。TCSP将基础设施提供商资源的不同网络切片和来自TCSP资源的网络切片进行无缝连接，以创建M2M VN。应当理解的是，在不同的时间点，不同资源的网络切片的分配总额加起来可能不为100％。如果该值小于100％，则表明该资源未被充分利用。如果该值超过100％，其可能是一种网络设计选择，所述网络设计选择知道所有客户同时使用资源的可能性非常低。应当理解的是，由于新资源上线或由于现有资源被重新分配，不同的网络切片的大小和性质可随时间变化。所述M2M SP通常可能不知道基础设施的变化。
在一些实施例中，网络切片与网络能力有关，所述网络指诸如移动设备可接入的第五代通信网络，从而按需提供多个逻辑网络切片，其中每个网络切片操作从服务角度看是基本上分离的网络。每个网络切片的性能和操作参数可以根据服务要求定制。网络切片的配置可以包括以下中的一个或多个：软件定义的网络、网络功能虚拟化和网络协调。
一部分通信网络资源可被分配为由网络切片使用。这些资源可以包括无线接入通信资源、节点到节点的通信资源、计算资源和存储资源。资源可以还包括网络基础设施资源，诸如管理面资源、控制面资源和数据面资源。资源可以包括硬件资源，诸如一部分计算机处理性能，或通信资源，诸如一部分通过时间、频率、扩频码或它们的组合分区的通信链路。在同一网络切片中的节点可以由例如逻辑管道连接。
本发明的实施例适用于网络系统，在所述网络系统中，不同的实体操作通信网络的不同部分和/或提供不同服务。例如，一个实体可以提供无线接入网络资源，另一个实体可以提供回程连接资源，并且再另外一个实体可以是服务提供商，该服务提供商拥有使用设备，以及使用其他实体和分组的资源的权利，并将这些资源支持的服务销售给客户。实体可以拥有物理通信网络设备，该物理通信网络设备被提供给其他实体使用，从而换取对价，诸如货币费用。一些实体可能拥有有限的通信网络设备，而其他实体可能不拥有任何通信网络设备。实体可以获取、重新分组和转售对通信网络设备的接入。本文中所述的网络切片可用于支持这样的网络系统。
本发明的实施例提供用于网络切片的方法和装置。网络切片用于，例如，提供功能上分离的网络，诸如虚拟网络，以满足一组给定的客户需求。参考图1，根据一个实施例的方法包括接收指示，所述指示为所述通信网络要满足的所述一个或多个客户设备105的一组要求。该要求可以以消息107的形式被接收，消息107来自客户、客户设备或其代表。该要求可以由切片创建和管理实体(slice creation and management entity，SCME)110接收。该方法还包括定义120网络切片，使其具有根据所述一组要求而选择的属性。该方法还包括向通信网络的至少一个节点135发送指令130，以使该节点帮助提供具有所述选择的属性的网络切片。可在发送所述指令之前选择所述属性。
在各种实施例中，指令指示至少一个节点将确定数量的网络资源分配给网络切片，网络资源的所述数量取决于所述网络切片需要容纳的预期数据流量的需求。
在一些实施例中，定义所述网络切片包括从一组124预定的网络切片格式中选择122网络切片格式，并且根据所述选择的网络切片格式定义所述网络切片。每个所述预定的网络切片格式指定所述网络切片的一组预定的所述属性。网络切片格式用作为用于指定所述网络切片的至少一些和潜在的所有属性的标准化模板。
在一些实施例中，网络切片包括串联连接的多个片段，并且所述方法还包括分别定义至少两个片段，使其具有基于所述一组要求选择的属性。在一些实施例中，定义一个、两个或更多个片段包括从一组预定的网络切片格式中选择网络切片格式，并且根据为所述片段选择的网络切片格式定义所述一个、两个或更多个片段。两个或更多个所述的片段可以分别得各自以这种方式被定义。
在一些实施例中，所述网络切片包括不相邻(non-contiguous)的多个片段。例如，虚拟网络可以跨两个网络。第一网络内提供第一片段和第三片段。第一和第三片段由第二网络提供的一个或多个其他片段连接。如此，第一和第三段相连接，但不相邻。
参考图2，示出了使用切片分段的网络切片的方法。关于所述SCME 110的操作，该方法可以用于图1的方法的变型。所述方法包括确定或定义215将被耦合以形成网络切片的多个网络切片片段。该方法还包括定义220每个所述网络切片片段的属性，该属性是基于一组接收的要求选择的。每个网络切片片段的属性可以分别定义。该方法还包括向所述通信网络的多个不同的节点135发送指令，以使这些节点帮助提供所述不同的片段。例如，用于提供第一切片片段的指令230可以被发送到第一组节点，并且用于提供第二切片片段的指令235可被发送到第二组节点。该两组节点可以重叠，也可以不重叠。
可以根据网络切片实例化操作来使节点提供，所述网络切片实例化在所述通信网络中对所述网络切片进行实例化。例如，通过提供多个网络节点，使其以指定的方式操作，所述网络切片可以被实例化。配置节点使其以实例化网络切片的方式操作，可以包括配置节点，使其处理输入的数据传输、发送数据和以指定的方式处理数据。一部分节点的通信、计算和存储资源的可以专用于支持网络切片。节点可用于实例化一个或多个功能，所述一个或者多个功能形成一部分所述网络切片。所述功能可以表现为例如所述网络切片的虚拟节点。
根据各种实施例，可以通过与所述通信网络相关联的一个或多个控制或管理节点自动地执行用于网络切片的所述方法。管理节点至少包括可操作地耦合到存储器的微处理器和用于向其他网络节点发送指令的通信接口。同样地，根据本发明的实施例提供的装置可以是控制或者管理节点，所述控制或者管理节点至少用于接收客户要求的指示、定义网络切片并向所述通信网络的其他节点发送指令，如上所述。该装置可以对应于与所述通信网络相关联的真实的或虚拟的、集中的或分散的计算资源。
图3示出了可以根据本发明提供的、支持例如用户到用户连接的不同网络切片格式。在网络中可以使用一些或所有示出的网络切片格式，其中可以根据相关标准，诸如客户要求，选择特定的网络切片格式。不同的网络切片格式具有不同水平的特异性。例如，一些切片格式可以指定特定的属性，而其他切片格式可能不指定所述特定的属性。当属性未指定时，其可以在以后被指定，例如在运行时被指定。这种方法允许在创建切片之后动态地确定属性。未指定的属性可以由实现功能在运行时指定。属性的示例包括逻辑链路、逻辑链路标识符、转发规则、切片使用的协议等。
图3示出了将使用特定格式的网络切片来支持的被请求的客户网络连接300。客户网络连接300将第一用户(U1)连接到第二用户(U2)。所述用户可以是人类终端用户、应用、机器间(M2M)设备或应用等。可为所述连接300指定特定要求，诸如服务质量(QoS)或体验质量(quality of experience，QoE)要求304。客户网络连接300可以由服务水平图302指定。选择示出的网络切片格式中的一个来支持所述客户网络连接300。
在一些实施例中，服务水平图302描述了所述客户的通信模式，并且所述服务水平图可以由客户提供。例如，所述服务水平图可以概括的指定实体(例如源、目的地或客户功能元件)如何以指定的方式进行通信，例如关于实体连接和实体连接的排序。该图可以具有网状、树型或线性布局，例如根据客户的业务模式和逻辑。
图3示出了一个所述的可选择的网络切片格式，“切片格式0”310。所述格式指定一个或多个服务特定的功能元件和/或所需的功能元件。当指定多于一个的功能元件时，所述格式可以指定所述功能元件的排序。所述格式可以包括或指虚拟网络(VN)图312，包括对转发图的描述和对所述转发图的节点之间的所述链路的描述。所述转发图可包括所述指定的功能元件作为图形节点，以及它们的连接作为连接所述图形节点的图形链路316的描述。值得注意的是，转发图可以比图示更复杂，例如具有网状结构或其他结构。在示例性实施例中，并且如图所示，VN图指定服务于第一用户的虚拟的用户特定的服务网关(virtualuser-specific serving gateway，V-U-SGW)节点(U1)。网关节点v-u-SGW(U1)可操作地耦合到功能元件节点(F1)。功能元件节点F1还可操作地耦合到服务于第二用户的虚拟的用户特定的服务网关(V-U-SGW)U2。其他功能和/或节点可在必要时由网络运营商根据客户的服务要求/配置提供。
切片格式“0”的VN图可以与所述客户提供的服务水平图不同。所述VN图可包括运营商确定的、网络特定的功能，和元件排序和/或元件互连的指示，以用于与服务水平图共有的元件和特定于VN图的元件这两者。所述VN图中的功能可以由网络运营商基于客户服务的期望水平来确定。例如，在图3中，切片格式“0”VN图包括服务水平图中没有的功能“F1”。
该VN图可以对应于将为所述客户创建的所述虚拟网络切片的总体或相对抽象的表示。与切片的实现相关的细节的最大实际数量未指定，用于以后在运行时确定。未指定的细节可以包括例如节点和链路到物理资源的映射。这提供了实现这种格式的VN图的灵活性。下面描述的其他切片格式指定了更多的细节，其允许切片的预定制，但限制了运行时实现的灵活性。在图3中逐渐往下示出的切片格式比往上示出的切片格式指定了更多的细节。可以根据各种参数选择适当地平衡预定制和实现的灵活性的切片格式。图3还示出了一个所述的可选择的网络切片格式，切片格式“A”320。该格式与切片格式0指定了相同的信息，并且还指定了所述指定的功能元件的布置和图形布局。如图所示，所述格式320可以指定虚拟网络(VN)逻辑拓扑322，VN逻辑拓扑322指示所述功能元件，诸如所述网络基础设施内的v-u-SGW元件的布置。所述功能元件可使用来自对应于无线网络(wireless network，WN)基础设施324的资源池的资源来实例化。
在各种实施例中，对于切片格式“A”，底层物理网络的各种网络节点(networknode，NN)可以被配置为具有特定的转发规则，所述特定的转发规则指示所述NN以指定的方式在功能元件之间转发数据。所述配置可以由所述通信网络的控制元件，诸如流量工程控制器，执行。转发规则可以与切片标识符和逻辑链路标识符相关联。转发规则可以，例如指定下一个功能点的网络地址。功能点对应于功能元件在其中被实例化的网络节点。功能元件可以是处理功能块，诸如网络、数据处理或业务处理。例如，最初或由给定功能点处理之后，数据可以被发送到下一个功能点，其可以是所述网络切片的虚拟的服务特定的分组数据网关(virtual service specific packet data gateway，v-s-PGW)。在各种实施例中，所述NN可能已经预先下载或获得了本地路由/交换表，以促进根据所述转发规则处理数据。逻辑链路可以表示从一个或多个功能点到另一个功能点的虚拟连接、从一个功能点到一个或多个其他功能点的虚拟连接、或从一个或多个功能点到一个或多个其他功能点的虚拟连接。图3还示出了一个所述可选择的网络切片格式，切片格式“B”330。该格式与切片格式“A”指定了相同的信息，并且还指定了将由所述网络切片使用的一个或多个协议。例如可以指定服务特定的数据面协议和/或定制的协议栈。数据面协议可以例如包括操作系统接口(operating system interface，OSI)层2和/或层3协议，诸如传输协议。协议栈335被指定为由多个用户在切片格式“B”的选择功能元件(具体为SGW和PGW)处使用。指定的协议可以通过软件定义协议(SDP)方法来实现。
在各种实施例中，对于切片格式“B”，每个NN可以例如由SDP控制器配置为具有与所述网络切片相关联的数据面处理协议。数据面处理协议可以与切片标识符、逻辑链路标识符和转发规则相关联，例如指定下一个功能点的网络地址，以及协议单元组合标识符，诸如索引查找标识符。逻辑链路标识符指示该协议将被应用在特定的逻辑链路上，例如沿着实现逻辑链路的物理通信路径。协议单元组合标识符指示将用于在所述网络切片中的节点之间通信的通信协议的特定的定制组合。协议栈的定制可以包括指定将由指定的网络节点在协议栈中使用的一个或多个协议，诸如传输协议。
图3还示出了一个所述可选择的网络切片格式，切片格式“C”340。该格式与切片格式“A”指定了相同的信息，并且还指定了在所述切片内使用的物理带宽分配。切片格式“C”还指定由所述网络切片使用的虚拟网络物理拓扑342。除了所述VN逻辑拓扑的功能点之外，物理拓扑可以指定中间物理网络节点(NN)344和功能点之间的一个或多个通信路径346。沿着该路径的物理带宽分配也可以被指定。
此外，对于切片格式“C”，每个NN可以用于实现转发规则。所述转发规则可以与切片标识符、逻辑链路标识符和转发规则相关联，例如指定下一个NN的网络地址，。
图3还示出了一个所述可选择的网络切片格式，切片格式“D”350。该格式与切片格式“C”指定了相同的信息，并且还指定了将由所述网络切片使用的一个或多个协议，如针对切片格式“B”描述的。如此，切片格式“D”可以对应于切片格式“B”和切片格式“C”的组合。可替换地，切片格式“D”可以还包括除了切片格式B和C的特征之外的其他特征。例如，切片格式“D”可以指定用于单个物理链路或物理链路组的协议，从而使用相同的逻辑链路的物理链路上可以运行不同的协议。切片格式“D”可以指定将由终端用户、功能点(包括SGW和PGW节点)和中间节点实现的定制的协议栈或其一部分。在各种实施例中，对于切片格式“D”，每个NN可以用于实现转发规则和数据面处理协议。图3示出了被指定为由多个用户在切片格式“D”的功能点和其他节点处使用的协议栈355。
本发明的实施例提供分段的网络切片。分段的网络切片对应于单个网络切片，其被划分成耦合在一起的多个片段，例如串联，以提供端到端或边缘到边缘网络切片。切片的分段可以在网络切片定义期间配置。例如，如图4所示，分段的切片400可以包括耦合在第一用户和服务于第一用户的第一SGW之间的第一切片片段410、耦合在所述第一SGW和服务于第二用户的第二SGW之间的第二切片片段420以及耦合在所述第二SGW和所述第二用户之间的第三切片片段430。
在各种实施例中，在使用来自多个不同的提供商的网络资源创建切片时，可以执行切片分段。例如，可以使用第一实体拥有的资源来创建第一网络切片片段，并且可以使用第二实体拥有的资源来创建第二网络切片片段。
所述分段的切片的每个网络切片片段可以配置拥有它自己的一组特定的属性。此外，所述分段的切片的每个网络切片片段可以与它自己的特定的切片格式相关联，并且片段之间可以具有不同的格式。因此，各片段的所述切片格式可以在定义所述切片期间选择。例如，在图4中，第一和第三切片片段410和430可对应于切片格式“D”，而第二切片片段420可对应于切片格式“B”。也可指定用于切片格式“D”片段的协议，如上所述。在各种实施例中，不同的网络切片片段可以分别配置。在一些实施例中，具有一个，两个或者更多网络切片的第一组可以被一起配置，具有一个，两个或者更多网络切片的第二组可以被一起配置，并独立于所述第一组被配置。举例来说，图4中的分段的网络切片的集合还示出了虚拟网络图312的实现形式，包括v-u-SGW(U1)、F1和v-u-SGW(U2)元件的布置。
在一个实施例中，分段的网络切片可用来提供端到端的连通性。例如，第一片段可以提供到在第一城市中的第一用户的连通性，第三片段可以提供到在不同城市中的第二用户的连通性，并且第二片段可以提供所述第一和所述第三片段之间的连通性。
在一些实施例中，网络切片的作用域，例如作为端到端或边缘到边缘切片，可以在所述网络切片的初始生成或后续适配期间是可配置的。
在各种实施例中，端到端网络切片在终端设备处结束并且包括终端设备，诸如UE，诸如M2M设备。在一个实施例中，每个终端设备可以与标识符相关联，标识符诸如通用的设备标识符、客户标识符或服务标识符。将终端设备与标识符相关联可以包括将标识符编程到所述设备的预定并标记的存储器位置。对于具有切片格式“A”的切片，所述终端设备也可以与切片标识符相关联。所述关联可以通过在部署设备之前离线配置，或在线配置，例如使用空中(over-the-air)编程，来执行。对于具有切片格式“B”的切片，所述终端设备可以与切片标识符和数据面处理协议单元组合标识符两者相关联。所述协议单元组合标识符可以指示所述特定的定制的协议组合，所述特定的定制的协议组合用于网络切片的节点之间进行通信。对于具有切片格式“C”的切片，终端设备可以与切片标识符和专用接入链路资源标识符相关联。例如，所述专用接入链路资源标识符可以指示无线承载。对于具有切片格式“D”的切片，所述终端设备可以与切片标识符、数据面处理协议单元标识符和专用接入链路资源标识符相关联。
对于离线关联，UE可以在加入网络之前配置有切片ID。例如，可以为客户创建客户特定的网络切片并生成切片ID。可以将切片ID告知属于客户或与客户相关联的UE。当UE加入所述网络时，所述UE向网络运营商提供所述切片ID，并且所述UE附着到所述切片。
在线关联的示例如下。可以为不同的服务类(例如M2M服务、MBB服务)预定义一些通用切片。当使用这样的M2M服务的UE加入网络时，它可以与对应的切片ID相关联。随后，所述UE可能要使用所述MBB服务。作为响应，网络操作通过使所述UE与所述MBB切片的标识符相关联来将所述UE移交给所述MBB切片。
终端设备的标识符可以反映所述端到端网络切片的操作参数。例如，所述标识符可以取反映整个网络切片的操作参数的值，或反映终端设备所属的网络切片的片段的操作参数的值。
在各种实施例中，边缘到边缘网络切片在网络边缘处结束，并且不包括终端设备，例如用户设备或M2M终端。终端设备可以通过边缘节点附接到所述边缘到边缘网络切片。设备到网络切片的附着可以以与移动设备到通信网络的附着类似的方式进行。边缘节点可以是无线接入节点、有线或无线接入点等，如本领域的工作人员容易理解的。
可出于各种目的提供网络切片。一旦需要或者预料到需要网络切片时，可以将网络切片实例化。网络切片可以专用于特定连接、客户、客户组、网络运营商或网络运营商组。网络切片可以可扩展到一系列应用。网络切片可访问的计算、通信和/或存储资源可以是可调整的，以满足网络切片的当前要求。
在一些实施例中，网络切片可被实例化，并且用于向特定客户或客户组，诸如终端用户提供专用服务。网络切片可提供虚拟网络，以供该特定客户或客户组使用。
在一些实施例中，网络切片可被实例化，并且用于提供运营商服务网络。运营商服务网络可以是由网络运营商使用来向终端用户提供通信服务的虚拟网络。例如，每个网络运营商组可以被分配一个或多个网络切片。每个分配的所述网络切片都可以用于向所述网络运营商服务的特定客户或客户组提供服务。
在一些实施例中，网络切片可被实例化，并且用于管理网络操作。例如，网络切片可以用于承载执行所述网络的资源分配操作和/或其他网络管理操作的功能。在一个实施例中，网络控制面可以起到一个运营商服务或运营商服务的集合的作用。因此，运营商服务可以是控制面功能性。在一个实施例中，网络的一些或所有控制流量和控制功能可由一个或多个特定管理网络切片拥有的功能处理。因此，网络管理面可以被虚拟化，并使用网络切片实现。
在各种实施例中，网络切片可以是用户到用户网络切片或机器间网络切片。例如，网络切片可以专用于特定的应用、终端设备组、运营商、服务提供或虚拟网络。
举例来说，图5示出了第一多个510 M2M网络切片和第二多个520用户到用户网络切片。M2M网络切片可以包括网络管理切片和专用于服务虚拟网络的切片。用户到用户网络切片可以包括专用于特定客户的切片。用户到用户网络的切片可以包括具有运营商定义的服务的切片。用户到用户切片可以包括具有专用虚拟网络的切片。使用通用无线网络基础设施530的基础设施资源提供网络切片。
在各种实施例中，网络切片的粒度可以变化。特别地，所述网络切片可以指向具有更粗或更细粒度的应用。粒度水平对应于使用所述切片的不同客户的数量，其中逐渐变粗的粒度对应于逐渐增加的客户。例如，细粒度的切片可以专用于单个客户，例如工业客户、个人客户、重要人物(very important person，VIP)、运动队、公司、会议、活动、场地提供商等。在一些实施例中，客户可以在一个或多个终端设备处提供和/或消耗一个或多个服务。
在一些实施例中，网络切片可以操作为桥接切片。桥接切片用于将客户连接到其他服务和/或网络切片。在一个实施例中，在VIP的情况下，其他网络切片也可以适配于VIP的要求。在一些实施例中，桥接切片可以专用于由单个客户使用。
在一些实施例中，网络切片可以专用于共享类似的特征和要求(例如QoS或QoE要求)的服务组。这种类型的网络切片可以被称为每服务类型(per-service-type)切片，并且具有比客户专用的切片更粗的粒度。所述服务可以针对工业客户、个人客户或两者。例如，网络切片可以专用于服务一组M2M或机器类型通信(machine-type communication，MTC)服务。例如，部署无线仪表的多个不同客户可由每服务类型网络切片服务。作为另一个示例，网络切片可以专用于服务一组移动宽带(mobile broadband，MBB)服务。
在一些实施例中，网络切片可以服务于单个应用。所述应用可以支持个人客户，诸如工业客户，或支持客户组。例如，所述网络切片可服务于智能电网服务应用，诸如智能电表应用。作为另一个示例，所述网络切片可以服务于私人社交网络应用，如视频会议电话应用。
图6示出粒度不同的切片的示例，其包括每客户切片610、几个每服务切片620和每服务组切片630。例如，每客户切片610可以将特定终端客户612连接到应用服务器614和/或内容服务器616。每服务切片620可以将终端设备622连接到彼此和/或连接到提供服务的服务器。例如，每服务切片可以将诸如汽车MTC设备的终端设备与服务器，诸如智能交通系统服务器624连接。作为另一个示例，每服务切片可以将终端设备，诸如个人健康监控设备连接到eHealth服务器626。每服务组切片可以将各种终端设备632连接到M2M服务平台634，其转而可以连接到客户应用服务器636。
在各种实施例中，可以如下地创建网络切片，诸如每服务类型网络切片。由运营商控制的共用SCME可用于创建和/或管理网络切片。如本文中所使用的，“SCME”指切片创建和管理实体，其可以是由网络中的计算、控制和/或管理资源支持的功能或功能组。在各种实施例中，SCME包括软件定义的拓扑(software defined topology，SDT)、软件定义的资源分配(software defined resource allocation，SDRA)和软件定义的协议(softwaredefined protocol，SDP)能力。在给定的SCME中，可以使用SDT、SDRA和SDP中的一些或全部的可选组合。共用SCME可以在创建的网络切片外部实现，例如使用运营商控制的另一网络切片的资源。被创建和/或被管理的网络切片可以包括内部(切片内)SCME组件。在一些实施例中，内部SCME组件独立于共用SCME操作。在其他实施例中，内部SCME组件可操作地耦合到共用SCME，并且共用SCME组件用于通过发送到内部SCME组件的指令控制被创建/被管理的网络切片的配置。这种结构允许SCME功能跨网络切片。可以使用共用SCME和网络切片的内部SCME的组合管理网络切片。例如，管理网络切片可以包括分配网络资源给网络切片和/或调整已选择的网络切片格式的未指定的参数的分配值。
在一些实施例中，网络切片可与它自己的软件定义的拓扑(software-definedtopology，SDT)管理实体相关联，并且此外可以与它自己的软件定义的协议(software-definedprotocol，SDP)管理实体相关联。在一些实施例中，网络切片可以与它自己的软件定义的资源分配-接入链路(software-defined resource allocation-access link，SDRA-AL)管理实体相关联。SDRA可以分配无线(无线电)、有线和/或光学资源。在网络切片内，内部SCME组件可以操作成用于管理切片内服务和/或应用。
图7并排示出了共用SCME组件710的三个示例配置702、704、706及其多个网络切片730的内部SCME组件720。这些配置可被用于创建每服务类型网络切片。每个共用SCME组件710可以可操作地耦合到一组特定的内部SCME组件720。在某些情况下，这种可操作型耦合可能不是必需的。每个网络切片730包括用户面(U)和管理面(M)。在每个示例配置中，共用SCME组件至少包括内部SCME组件的能力(诸如SDT、SDP和SDRA能力)。使用通用无线网络基础设施的资源提供这些配置。
在各种实施例中，如下地创建网络切片，诸如每服务网络切片。运营商控制的SCME创建为每个服务定制的网络切片。根据SCME选择和指定的参数配置网络切片。例如，创建的网络切片可以遵循指定的格式，诸如上述的切片格式“A”、“B”、“C”或“D”。可以在切片请求之前离线地创建网络切片，或者可以响应于切片请求而在线地创建网络切片。网络切片可以是端到端或边缘到边缘切片。离线创建可以被实现，以用于众所周知的、普遍的、和/或频繁请求的服务。可以在客户之间共享离线切片，诸如每服务类型切片。
图8示出使用通用无线网络基础设施805的资源实例化的共用SCME 810。该SCME810用于启动网络切片815的创建，并管理网络切片配置。网络切片815可以包括用户到用户切片817，诸如专用于特定客户的切片和/或对应于运营商定义的服务的切片。网络切片815可以包括具有专用资源以操作虚拟网络的切片。网络切片815可以包括例如根据MTC服务或服务类型定制的机器间切片819，诸如抄表服务切片。使用位于网络切片815外部的网络资源提供共用SCME 810。共用SCME的资源通信上被耦合到网络切片内部的资源。
在一些实施例中，网络切片和/或网络切片的片段可以在生成或创建时完全配置。网络切片配置可以包括选择和检索预定义的网络切片模板，以及根据该模板创建网络切片。基于网络切片的操作要求来选择该模板。例如，可以基于M2M特定的模板来配置其创建用于支持M2M流量的网络切片。可以提供多个可选择的模板。
在一些实施例中，网络切片和/或其片段可以在创建之后适配或重新配置。网络切片可按需迅速创建，例如基于模板，并且随后被调整以用于特定用途。在一些实施例中，基于客户或用户提供的参数适配或重新配置网络切片。在一些实施例中，基于观测到的网络切片支持的数据流量的特征来适配或重新配置网络切片。
在一些实施例中，可以基于在切片实例化之后接收的一组客户要求适配现有的网络切片和/或其片段。可以执行适配以解决改变的或额外的客户要求。适配可以包括给网络切片添加多项和/或一项能力。
在一些实施例中，适配网络切片包括将切片从边缘到边缘切片改变为端到端切片，或者反之。在一些实施例中，适配网络切片包括改变切片格式、改变切片的用途、改变切片服务的客户的数量和类型和/或改变切片的粒度。
在一些实施例中，例如在每服务类型网络切片中，在网络切片内提供基础设施管理(infrastructure management，InfM)功能元件。所述InfM用于从实体，诸如网络切片的内部(切片内)SCME，接收基础设施资源要求。所述InfM用于从数据分析管理功能元件获得网络资源使用日志或分析。数据分析管理功能元件用于监控与网络切片的实体，诸如节点或功能，的操作相关联的网络资源使用。该InfM用于基于资源要求和网络资源使用日志/分析来调整网络切片的操作特征，如分配给切片的资源。在一些实施例中，共用SCME用于执行每切片的基础设施管理。例如，可由共用SCME基于观测到的资源使用来适配每个切片。
在一些实施例中，例如在有关每服务切片中，客户或设备或其应用可以参与资源使用监控。例如，客户设备可以以性能指标的形式提供反馈，所述性能指标指示其观测到的QoE。客户服务管理元件可以用于基于所述反馈触发网络切片的适配或重新配置。所述适配可以包括增加资源分配以提高QoE，或当QoE符合要求并且分配给网络切片的资源超乎所需时减少资源分配。
在一些实施例中，可响应于事件而执行适配和/或重新配置网络切片。例如，网络内应用进程或反映终端设备移动性的事件可以触发切片适配操作。
图9示出了根据本发明的实施例配置的网络。物理网络910被示出，包括无线接入网络、数据中心(datacenter，DC)、回程链路等。使用物理网络910中的资源，例如通过网络功能虚拟化，来实例化多个网络切片920a至920e。示出的网络切片包括演进的移动宽带(evolved mobile broadband，eMBB)切片920a、设备到设备(device to device，D2D)切片920b、演进的机器类型通信(evolved machine-type communication，eMTC)切片920c、蜂窝机器类型通信(cellular machine-type communication，cMTC)切片920d和其他切片920e，诸如操作为3G和/或4G无线通信的网络切片。可以使用软切片给网络切片分配资源。网络切片920a至920e中的每个通过边缘网络片段940支持对应的一组端设备930a至930e。每个切片都可以有它自己的边缘网络片段。在切片中使用的资源可以在整个网络中和/或在地理上是分布式的。
对于上述情况，硬切片是指为切片预留物理资源，其中，所述预留的资源不能由另一切片使用，即使它们未使用或未充分使用。软切片是指其中不预留特定资源，但指定资源分配上限的方法。在软切片中，一组共享的网络接入资源可以被调度并且由多个切片动态地共享。
在一些实施例中，如图9所示，提供多个边缘网络调度器940a至940e，其每个专用于提供对网络切片920a至920e中的对应的一个的接入，940a至940e位于无线接入网络资源940内。每个边缘网络调度器可以对应于单独的边缘网络片段。使用边缘网络资源的硬切片来提供所述多个边缘网络调度器940a至940e。边缘网络调度器可以彼此独立地操作，以调度终端设备930a至930e对网络切片的接入。每个边缘网络调度器可被分配一部分资源，诸如用于接入共享介质的时间和/或频率资源。分配给每个边缘网络调度器的资源可以由另一实体，诸如共用SCME，确定。
根据本发明的实施例，可以如下地进行网络切片。首先，共用SCME创建具有切片格式“C”的离线切片。共用SCME的SDT管理功能确定每个共享的网络切片的逻辑拓扑。共享的网络切片可以指例如在用户或应用之间共享的网络切片。可为具有一些共同的特性的一类用户、应用或者服务创建共享的切片。也可以指定用于切片的网络资源的数量的上限。共用SCME的SDT管理功能创建或更新包含对网络切片的逻辑拓扑的描述的数据库。
继续上述实施例，共用SCME的软件定义的资源分配流量工程(software-definedresource allocation traffic engineering，SDRA-TE)管理功能确定每个网络切片的物理链路资源的分配。也可以指定切片的物理资源的数量的上限。SDRA-TE管理功能还创建或更新包含对网络切片的确定的物理链路资源，诸如带宽，的描述的数据库。
继续上述实施例，共用SCME的软件定义的资源分配接入链路(software-definedresource allocation access link，SDRA-AL)管理功能确定每个网络切片的接入链路资源的分配。将UE连接到切片可被视为具有对应的资源要求的一类服务。也可以指定用于切片的接入链路资源的数量的上限。SDRA-AL管理功能还创建或更新包含对网络切片的确定的接入链路帧结构的描述的数据库。另外地或替代地，可以直接配置接入链路网络节点帧结构。
在各种实施例中，提供和维护描述网络切片的各方面的数据库。在一些实施例中，数据库可以被称为“切片虚拟(general wireless network infrastructure，通用无线网络基础设施)GWNI’-切片(virtual general wireless network infrastructure)v-GWNI数据库”。该数据库描述了网络切片“虚拟”基础设施拓扑。GWNI指的是“通用无线网络基础设施”，并且是网络运营商与其交互的物理基础设施。V-GWNI指的是“虚拟GWNI”，并且是当与客户的网络切片交互时由客户或他们的设备操纵的虚拟基础设施。
在一些实施例中，共享的网络切片的内部SCME组件可以被调用来进一步区分所述共享的网络切片内的子服务。如果所述共享的网络切片包括所述内部SCME的SDT管理功能，则由所述共用SCME分配的虚拟切片基础设施可以被用来定义每服务逻辑拓扑。这可以包括对以特定的方式共享所述共享网络切片的每个服务配置其所使用的逻辑拓扑。然后，可以将配置的逻辑拓扑告知基础设施。所述内部SCME的SDRA-AL管理功能可以将资源分配给所述共享的服务中的特定的一些服务，所述特定的一些服务使用在“V-GWNI”数据库中描述的接入链路资源。所述共享的网络切片的SDRA-TE管理模块可以被调用来映射逻辑链路到每切片的v-GWNI。进一步地，可以配置v-GWNI中涉及的网络节点。关于SDRA，在一些实施例中，通道调度器可以被调用，并且用于促进合适的分组优先级。如果所述共享的网络切片包括SDP管理模块，则可以确定端到端或片段传输协议，并且可以在v-GWNI中配置涉及的网络节点。当不包括上述的管理模块时，可以使用默认配置。
图10示出了根据本发明的另一个实施例的网络配置。此网络配置类似于图9的网络配置，除了不使用用于不同的网络切片的多个边缘网络调度器，而是提供单个边缘网络片段1040，其在网络切片之间被共享，并且包括单个共用边缘网络调度器。所述共用边缘网络调度器可使用软切片来分配边缘网络资源。
在一些实施例中，可以提供图9和图10的配置的组合。可以提供两个或更多个边缘网络调度器，被使用的两个或更多个边缘网络调度器中的至少一个在两个或更多个网络切片之间共享。
根据本发明的一个实施例，可以如下地进行网络切片。共用SCME创建具有切片格式“A”的离线网络切片。SDT管理功能确定每个共享的网络切片的逻辑拓扑。也可以指定用于切片的云资源的数量的上限。所述SDT管理功能还创建或更新数据库，所述数据库包含对网络切片的确定的逻辑拓扑的描述。所述数据库还可以反映NFV启用的网络节点和数据中心(DC)元件的云资源上限。所述数据库还可以反映逻辑链路速率上限，如有指定的话。
在一些实施例中，SDRA-AL管理功能还确定跨切片的设备流量的调度。在一些实施例中，SDRA-TE管理功能还确定链路的路由和/或路径分配。这可以涉及v-GWNI内的网络节点的配置。SDT管理功能、SDRA-AL管理功能和SDRA-TE管理功能可以是共用SCME的功能。
在一些实施例中，可以执行格式“A”切片内的在线和离线的每服务切片创建(诸如切片创建和适配)。内部(切片内)SCME管理功能可以执行以下操作或使以下操作得以执行。对于SDT，可以基于v-GWNI确定每服务的逻辑拓扑，并且如果需要，可以配置所述共享的切片的v-GWNI内涉及的网络节点。对于SDP，可以确定特定的协议或者协议组。进一步地，可以配置v-GWNI。对于SDRA-AL，如果需要，可以配置切片内的分组优先级。对于SDRA，可以配置逻辑隧道调度和分组优先级。
在本发明的各种实施例中，可如下地进行具有切片格式“B”的离线共享的切片的创建。除了共用SDP管理功能被调用以确定将使用的合适的切片边缘协议，所述共用SCME管理功能可以类似于如上所述的切片格式“A”创建的情况进行。核心部分协议可以被设置为默认协议，诸如IP协议。内部(切片内)SCME管理功能也可参与切片创建之后的切片定义或修改。例如，(内部SCME的)内部SDP管理功能可以用于选择共用SCME的SDP管理功能定义的功能元件的子集以供使用。
离线共享的切片创建可以指用于常用服务类，诸如M2M服务，的网络切片的预定义。在切片创建期间，未必要有客户。相反，客户在到达时连接到预定义的切片。这种预定义可以潜在地降低延迟并简化网络管理。
在一些实施例中，内部SCME操作为共用SCME，以向子切片和/或子服务提供服务。例如，共用SCME可以创建用于M2M服务提供商的M2M切片。然后，M2M服务提供商可以在提供的虚拟网络上运行它自己的SCME，将虚拟资源视为物理资源，从而创建切片，诸如M2M切片的子切片，来用于承载子服务，诸如智能电网服务、车队管理服务、工业控制服务等。因此，切片内可以嵌套切片，并且一个切片的内部SCME可以被视为其中嵌套的切片的共用SCME。在一些实施例中，共用SCME-SDP定义了用于M2M服务提供商的多种协议功能元件。M2M服务提供商选择一些协议功能元件，以用于它的子服务。在一些实施例中，嵌套的切片可作为单独的切片进行管理。在一些实施例中，嵌套的切片可以具有至少与另一切片的切片格式一样特定的切片格式，该嵌套的切片嵌套在该另一切片内。例如，嵌套在具有格式“B”的承载切片内的切片可以具有格式“B”、“C”或“D”。
根据本发明的实施例的平面/分布式切片格式被如下地描述。网络地址或全局设备标识符被分配给切片的所有网络节点。所述网络地址可以包括例如IP地址。执行预定义的QoE规定、服务特定的功能处理和服务特定的功能布置。
继续上述实施例，客户提供信息，诸如专用服务功能要求、QoE要求和传输协议栈定制。客户向网络指示这些要求和将与这些要求相关联的服务ID或切片ID，例如使用UE或其他设备来指示。网络节点基于切片指令来本地确定如何转发分组。为了使与UE相关联的流量得到期望的处理，UE可以将服务ID或切片ID包括在其传输中。此外，UE可以指示QoE和协议栈要求。然后，网络根据所述指示的要求处理UE流量。SCME可以对服务流量提供额外的处理，例如通过流量聚集点路由流量，以减少分组头开销。这些额外的处理可以通过网络添加，以改善网络操作。
在一个实施例中，可以根据混合切片格式来配置网络切片。混合切片格式可以是分布式的格式，但具有一定的集中指令。例如，集中的SDT和SDP定义可以与用于SDRA的本地定义和/或路由决策一起使用。该集中做出的SDT和SDP定义被应用为每个切片的准则，并且切片内SDRA组件根据该准则作出本地决策。
本发明的实施例提供数据中心(DC)和VNF启用的网络节点中的云资源管理。在一些实施例中，某些网络节点中的云资源可以由共用SCME和相关联的内部(切片内)SCME控制。例如，可以以这种方式控制DC启用的节点和NFV启用的网络节点中的一个或两个。合适的云资源可以包括CPU、存储器和网络端口。
在一些实施例中，共用SCME的运营商控制的SDT管理功能在网络切片实例化和/或适配过程中管理云资源。所述SDT管理功能可以分配虚拟资源，以供网络切片使用，和/或定义所述网络切片使用的虚拟资源的一个或多个类型的上限。。在一些实施例中，与网络切片相关联的内部(切片内)SCME管理功能可以用于通过VIM以相同的方式管理虚拟资源。
在一些实施例中，共用SCME的运营商控制的SDT管理功能在网络切片实例化和/或适配过程中，通过明确地预留所述切片的物理资源和通过加载(on-boarding)并实例化所需功能这两个途径中的一个或两个来管理云资源。对于物理资源预留，内部(切片内)SCME管理功能可以用于通过虚拟化基础设施管理器(virtualized infrastructure manager，VIM)来管理物理资源。对于加载，内部SCME管理功能可以用于确定要在服务中使用的功能以及如何使用该功能。
在一些实施例中，使用DC云中的资源和/或其他网络内的云资源组来实例化的VIM会使用共用SCME管理功能和多个内部(切片内)SCME管理功能的组合来配置。在一个实施例中，所述VIM用于执行动态资源调度以按需分配资源。VIM可以是包括VIM资源调度器的增强的VIM。一旦从内部(切片内)SCME接收请求或虚拟功能状态改变，可以执行按需资源分配。按需资源分配可以被配置为遵守共用SCME计算的上限。按需资源分配可以允许资源复用。
在一些实施例中，出于带宽考量，可以由多个SCME管理功能，特别是按照切片格式“C”和“D”，而配置网络节点。
图11示出了根据本发明的实施例的与数据中心和VNF启用的网络节点中的云资源管理相关的示例架构。驻留在客户服务切片中的内部SCME1105和驻留在管理服务切片1110中的共用SCME发送资源分配请求1120给位于数据中心1135中的VIM 1130。所述VIM 1130包括如上所述地操作的资源调度器1137。所述VIM1130从与该VIM在同一数据中心的VF管理器1140接收指示现有功能状态的消息1142。所述VIM还向与该VIM在同一数据中心的数据中心资源1150的集合发送动态资源分配消息1145。所述VIM还接收指示所述数据中心资源的状态的消息1147。因此，所述VIM可以通过分配所述数据中心资源来响应资源分配请求。
将容易理解的是，在前述的整个讨论中，上述网络的功能性和操作可以对应于用于支持通信网络，诸如第五代无线通信网络，的操作的方法。所述方法可以涉及计算机实现的功能，即由所述网络基础设施的一个或多个计算、通信和/或存储设备实现的功能。进一步地，将容易理解的是，本发明的实施例涉及通信网络系统或与其相关联的装置，该装置用于执行上述网络功能性和操作。此外，所述系统或设备可以包括所述网络基础设施的一个或多个计算、通信和/或存储设备。这样的设备的通用变型可以用于通过虚拟化技术提供所需的功能性。例如，可以使用一个或多个给定的通用计算机硬件平台来提供如本文所述的配置的一个或多个虚拟计算机。
设备可以包括其他硬件，诸如专用集成电路、微控制器和数字逻辑电路。现实或虚拟设备可以位于通信网络控制面内、数据面内、或者它们的组合内。用于执行方法操作的计算设备可以包括可操作地耦合到存储器的处理器，所述存储器提供用于由处理器执行的指令，以执行本文所述的方法。
本发明的一些实施例可以通过使用能够与所述网络基础结构中的其他设备高速通信的计算设备，诸如服务器或服务器的集合，来实现。这样的计算设备可以对应于所述通信网络的基础设施设备。计算设备可以专用于特定功能，或提供支持虚拟化功能的平台。图12示出了根据本发明实施例提供的标准服务器1210、数据存储单元1220以及网络通信组件1230，诸如网络接口和/或交换机，的集合。这些组件可以是同位的、在地理上分布式的、或它们的组合。计算设备的微处理器可操作地耦合到存储器，诸如服务器存储器和/或数据存储单元存储器；所述计算设备的所述微处理器，以及网络通信组件可以用于实例化并执行各种功能、模块、它们之间的交互等，如本文所述。功能可以在合适的网络和/或地理位置被实例化，并可以根据需要移动。根据本发明的实施例的装置可以包括所述微处理器、存储器和用于执行本文所述的一个或多个功能的网络通信组件。
图13是示出了可以由上述SCME执行的方法1300的流程图。在步骤1302中，所述SCME接收要求，典型地从客户接收要求。所述要求被用于确定是否要创建或修改切片，并且还可以用于确定网络中作为切片基础的哪个节点将需要采取行动。在步骤1308中，所述SCME向至少一个节点发送指令以将资源分配给所述切片。资源的分配可以根据所述接收的要求来确定。在可选步骤1304和1306中，选择与所述要求相关联的切片(现有的或将创建的切片)，并且定义与切片相关联的参数。在创建切片之后，如果切片的参数将被修改，如果需要，可以在步骤1310中执行参数的调整和向节点发送指令。
在一些实施例中，本发明的结构组件可以配置有足够的功能性，以使得能够根据当前处理要求按需实例化它们各自的功能性。这些可以，例如，被实现为网络功能虚拟化(NFV)框架内的虚拟网络功能(VNF)。例如，VNF对应于启用通信网络的操作的功能。例如VNF可以提供路由器、交换机、网关、防火墙、负载均衡器、服务器、移动性管理实体等的功能。所述功能是可以使用一组虚拟资源，诸如计算、存储和网络资源，而不使用专用硬件资源，的意义上虚拟化。如此，可以按需使用可用的虚拟资源实例化VNF。例如在ETSI GS NFV-SWA001中描述了NFV和虚拟网络功能架构。
在一些实施例中，本发明的结构组件可以包括软件定义的网络(softwaredefined networking，SDN)组件或者部署在通信网络的相同或不同的设备平台上的程序。SDN是用于创建智能可编程网络的架构框架，其中控制面和数据面解耦合，网络智能和状态在逻辑上集中，并且底层网络架构是从应用中抽象的。在本发明的实施例中，控制面可以使用用户信息并提供信息以形成网络逻辑拓扑，例如像经由软件定义的拓扑(SDT)创建的网络逻辑拓扑。SDT可以与SDN及软件定义的协议(software defined protocol，SDP)组合，以创建定制的虚拟网络(VN)。VN是被虚拟化以用于特定服务的资源的集合。客户包括通过UE、终端或其他客户设备来使用服务的用户。提供商包括服务提供商、VN运营商以及通过无线网络提供服务的其他提供商。
作为一个独立的问题，SDN允许通过抽象低水平的功能性来管理网络服务。控制功能可以例如通过控制来自控制元件的转发节点而与转发功能分离。NFV可以促进网络节点功能的整个类的虚拟化。VNF可以包括在相对通用的服务器或计算设备，诸如与用于给定功能性的专用硬件相比，能够用于提供多种功能性的商业现货硬件，上运行的一个或多个虚拟机，或在其上操作。
通过对前述实施例的描述，本发明可以通过仅使用硬件，或使用软件和必需的通用硬件平台，来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案可以实施为软件产品的形式。该软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中，可是光盘只读存储器(compactdisk read-only memory，CD-ROM)、通用串行总线(universal serial bus，USB)闪存盘或可移动硬盘中。所述软件产品包括若干指令，使计算机设备(个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本发明实施例中提供的方法。例如，这样的执行可对应于模拟本文描述的逻辑操作。所述软件产品可以附加地或另选地包括若干指令，使计算机设备能够执行操作，以根据本发明的实施例，对数字逻辑装置进行配置或编程。
虽然已经参照特定的特征和实施例对本发明进行了描述，但显然的是，可以在不背离本发明的前提之下，对本发明进行各种修改和组合。相应地，应当简单地将本说明书和附图认为是对所附权利要求所限定的本发明的示意，并且意在覆盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同替换。

Claims (25)

1.一种用于在通信网络中提供网络切片的方法，所述网络切片用于由一个或多个客户使用，所述方法包括：
切片创建和管理实体SCME接收指示，所述指示为所述通信网络要满足的所述一个或多个客户的一组要求；以及
所述SCME向所述通信网络中的节点发送指令，所述指令用于为网络切片分配资源，所述网络切片具有根据所述一组要求而确定的属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指令指示所述至少一个节点分别提供所述网络切片的至少两个片段，每个所述片段具有基于所述一组要求选择的属性。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述网络切片是根据网络切片格式定义的，所述网络切片格式是从一组预定的网络切片格式中选择的，其中每个所述预定的网络切片格式指定一组预定的所述属性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个网络切片格式中的每个包括未指定的参数和指定的参数的不同的相应组合，所述未指定的参数和所述指定的参数从一组潜在的参数中选择，所述方法还包括给所述指定的参数选择和分配值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一组潜在的参数包括：虚拟网络图结构；将被实例化的服务特定的功能元件；将被实例化的服务特定的功能元件的布置；所述网络切片中涉及的网络节点的转发规则；将在所述网络切片中使用的服务特定的数据面协议；将在所述网络切片中使用的定制的协议栈；在所述切片内使用的物理带宽分配；以及将由所述网络切片使用的虚拟网络物理拓扑。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的方法，还包括在选择所述网络切片格式之后并且在实例化所述网络切片之前，给所述未指定的参数分配值。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，还包括在实例化所述网络切片之后，调整所述未指定的参数的值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中提供所述网络切片包括生成所述网络切片，所述网络切片为所述通信网络的新的网络切片。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述网络切片是预先存在的网络切片，并且，其中提供所述网络切片包括适配所述预先存在的网络切片，使其具有所述属性。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中提供所述网络切片包括在预先存在的网络切片内嵌套所述网络切片。
11.根据权利要求1至8，和10中任一项所述的方法，其中提供所述网络切片包括在接收实例化所述网络切片的客户请求之前实例化所述网络切片，并且其中所述一组要求是预期的要求。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述指令由共用SCME发送，并且所述方法还包括在所述网络切片内提供内部SCME，所述内部SCME管理服务可操作地耦台到所述共用SCME。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括提供用于管理对所述网络切片的接入的边缘网络调度器。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述边缘网络调度器专门管理对所述网络切片的接入，或者所述边缘网络调度器管理对包括所述网络切片的多个网络切片的接入。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述指令包括将所述网络切片细分为子切片的指令。
16.一种用于在通信网络中提供网络切片的装置，所述网络切片用于由一个或多个客户使用，所述装置包括：
处理器，可操作地耦合到存储器；以及
网络通信接口，用于：
接收指示，所述指示为所述通信网络要满足的所述一个或多个客户的一组要求；以及
向所述通信网络中的节点发送指令，所述指令用于为网络切片分配资源，所述网络切片具有根据所述一组要求而确定的属性。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述指令指示所述节点分别提供所述网络切片的至少两个相邻的片段，所述处理器可操作地耦合到所述存储器，用于选择每个所述片段的属性，所述属性基于所述一组要求被选择。
18.根据权利要求17所述的装置，其中可操作地耦合到所述存储器的处理器用于根据网络切片格式定义所述网络切片的所述片段中的至少一个，所述网络切片格式从一组预定的网络切片格式中选择，其中每个所述预定网络切片格式指定一组预定的所述属性。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的装置，其中可操作地耦合到所述存储器的所述处理器用于根据网络切片格式定义所述网络切片，所述网络切片格式从一组预定的网络切片格式中选择的，其中每个所述预定的网络切片格式指定一组预定的所述属性。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述多个网络切片格式中的每个包括未指定的参数和指定的参数的不同的相应组合，所述未指定的参数和所述指定的参数从一组潜在的参数中选择，可操作地耦合到所述存储器的所述微处理器还用于给指定的参数选择和分配值。
21.根据权利要求20所述的装置，可操作地耦合到所述存储器的所述处理器还用于在选择所述网络切片格式之后并且在实例化所述网络切片之前，给所述未指定的参数分配值。
22.根据权利要求20所述的装置，可操作地耦合到所述存储器的所述处理器还用于在实例化所述网络切片之后，调整所述未指定的参数的值。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的装置，其中提供所述网络切片包括在接收实例化所述网络切片的客户请求之前实例化所述网络切片，并且其中所述一组要求是预期的要求。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的装置，其中所述指令包括提供用于管理对所述网络切片的接入的边缘网络调度器的指令。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的装置，其中所述指令包括将所述网络切片细分为子切片的指令。
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