CN108353008B - 在无线接入网络中执行网络切片的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种在无线接入网络中分配资源的方法和系统，包括将多个服务中的每个与被分配了唯一的网络资源集的切片相关联，以及在无线接入网中使用与所述服务中的至少一个相关联的切片为所述至少一个服务发送信息。

Description

在无线接入网络中执行网络切片的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月8日递交的、序列号为62/264,629的美国临时专利申请和2016年11月18日递交的、序列号为15/356,124的美国专利申请的优先权和权益，这两者的内容通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及无线接入网络的切片和在无线网络中创建端到端网络切片。
背景技术
在设计移动网络时，已经出现这样的架构：网络可以划分为核心网(CoreNetwork，CN)和无线接入网络(Radio Access Network，RAN)。该RAN提供到用户设备(UserEquipment，UE)的无线通信信道，而CN通常由利用固定链路的节点和功能组成。在RAN中，尽管有一些无线连接(通常在固定点之间)，但是前传和回程连接常常依赖于有线连接。该RAN与CN具有不同的要求，并且要解决的问题也不同。
通过规划下一代网络并研究可以实现该网络的技术，网络切片使人们关注它在CN中可以提供的好处。当与网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)和软件定义的网络(Software Defined Networking，SDN)之类的技术结合使用时，网络切片可以允许在一般的计算、存储和通信资源池之上创建虚拟网络(Virtual Networks，VN)。这些VN可以设计为具有网络中拓扑上的控制，并且可以设计为具有业务和资源隔离，从而一个切片内的业务和处理与另一个切片中的业务和处理需求相隔离。通过创建网络切片，可以创建具有特定特征和参数的独立网络，这些特征和参数特别适合切片的业务流的需求。这允许划分单个资源池以服务于非常特定和不同的需求，而不要求每个切片都能够支持其他切片支持的服务和设备的需求。本领域技术人员将理解的是，已被切片的CN对于RAN而言可以是多个核心网，或者可以有公共接口，其中每个切片通过切片标识符来标识。还应当理解的是，虽然可以根据切片意图承载的流的业务模式来定制切片，但是每个切片内可能承载多个服务(通常具有类似的要求)。这些服务中的每个通常通过服务标识符来区分。
在创建切片的核心网时，应当理解的是，通常，用于切片资源的资源池在某种程度上是静态的。数据中心的计算资源在短期内不被认为是动态的。两个数据中心之间的通信链路提供的带宽，或者在单个数据中心内实例化的两个功能之间的通信链路提供的带宽通常并不具有动态特性。
在一些讨论中已经出现了无线接入网络内切片的主题。RAN切片构成了CN切片时未遇到的问题。必须解决与到UE的无线链路上的动态信道质量、提供公共广播传输介质上的传输的隔离、以及RAN和CN切片如何交互等相关联的问题，以有效地使能移动无线网络中的RAN切片。
在第三代和第四代(3G/4G)网络架构中，基站、基站收发器、节点B和演进的节点B(eNodeB)已经是用于指代到网络的无线接口的术语。在下文中，通用的接入点用于表示网络的无线边缘节点。接入点将被理解为是发送点(Transmission Point，TP)、接收点(Receive Point，RP)和发送/接收点(Transmit/Receive Point，TRP)中的任意一个。应当理解的是，术语AP可以被理解为包括上述节点以及它们的后继节点，但不必限于这些。
通过使用SDN和NFV，可以在网络中的各个点处创建功能节点，并且到功能节点的接入可以被限制为诸如UE的设备集合。这允许在所谓的网络切片中创建一系列虚拟网络切片，以满足不同虚拟网络的需求。不同切片承载的业务可以与其他切片的业务隔离，这既可以保证数据安全，又可以减少网络规划决策。
切片已经用于核心网中，这归因于其可以轻松地分配虚拟化资源，及其业务可以被隔离的方式。在无线接入网络中，所有业务都通过公共资源发送，这已经使得业务隔离变得不可能。无线接入网络中的网络切片的益处是多方面的，但设计和实现架构的技术障碍导致在无线边缘处缺乏网络切片。
发明内容
根据一个示例方面，本公开描述了在无线接入网络(RAN)中分配资源的方法和系统，包括将多个服务中的每个与被分配独特的网络资源集的切片相关联，以及在RAN中使用与所述服务中的至少一个相关联的切片为所述至少一个服务发送信息。
根据另一方面是在无线接入网络(RAN)内由接入点(access point，AP)执行的方法。该方法包括：接收传输给用户设备(UE)的数据，以及使用与RAN切片相关联的传输参数集向所述UE无线传输所述接收的数据，所述RAN切片与所述接收的数据相关联。在一些示例实施例中，从所述AP支持的RAN切片集中选择与所述接收的数据相关联的所述RAN切片。此外，可以根据与所述接收的数据相关联的RAN切片标识符来选择所述RAN切片。在一些配置中，根据所述选择的RAN切片来选择所述传输参数集中的传输参数。在一些实施例中，根据所述RAN和核心网之间的网关的地址来选择所述传输参数集。在一些实施例中，根据核心网标识符、核心网切片标识符和与所述接收的数据相关联的服务标识符中的一个来选择所述传输参数集。在一些示例中，从列表中选择所述传输参数集中的至少一个参数，所述列表包括：无线频率/时间资源；无线接入技术；发送波形；帧长度；和参数配置(numerology)。
根据另一方面，提供在无线接入网络(RAN)中通过无线信道将数据发送给用户设备(UE)的网络接入点(AP)。所述AP包括：网络接口，从无线接入网络接收数据；无线网络接口，将数据发送给所述UE；处理器；以及非瞬时性存储器，存储指令。所述指令，在由所述处理器执行时使得所述网络接入点：响应于通过所述网络接口接收传输给所述UE的数据，使用与RAN切片相关联的传输参数集通过所述无线网络接口将所述数据发送给所述UE。在一些示例性实施例中，所述非瞬时性存储器还存储指令以根据接收到所述数据的网关的地址来选择所述传输参数集中的传输参数。在一些示例性实施例中，所述非瞬时性存储器还存储指令，以根据与所述数据相关联的RAN切片标识符来在所述传输参数集中选择至少一个传输参数。在一些配置中，所述非瞬时性存储器还存储指令以根据核心网标识符、核心网切片标识符和与所述数据相关联的服务标识符中的一个来在所述传输参数集中选择至少一个传输参数。在一些实例中，从列表中选择所述传输参数集中的至少一个参数，所述列表包括：无线频率/时间资源；无线接入技术；发送波形；帧长度；和参数配置。
根据另一个方面是无线接入网络(RAN)中由路由功能执行的方法，其包括从核心网接收发往用户设备(UE)的业务数据，以及将所述接收的业务数据发送给选出的与所述接收的业务数据相关联的RAN切片内的发送点。在一些配置中，根据以下中的一个来选择与所述接收的业务数据相关联的所述RAN切片：与所述核心网相关联的标识符；与所述核心网的切片相关联的标识符，所述核心网的切片与所述接收的数据相关联；以及与所述接收的数据相关联的服务标识符。在一些实例中，与所述核心网和所述核心网的所述切片中的一个相关联的所述标识符是核心网网关功能的地址和隧道标识符中的一个。在不同的示例中，接收所述业务数据包括从所述核心网内的网关功能接收所述业务数据和/或从所述RAN切片预先关联的核心网切片接收所述业务数据中的一个或多个。在一些示例中，根据所述UE相对于网络拓扑的位置信息来选择所述RAN切片内的所述发送点。在一些示例实施例中，该方法包括选择与所述UE唯一相关联的发送点，以及确定与所述发送点相关联的由多个接入点组成的接入点集；其中发送所述接收的数据包括将所述接收的数据发送给所述由多个接入点组成的接入点集。在一些示例中，所述发送步骤包括在将所述数据发送给所述发送点之前，修改所述接收的数据以包括与所述选择的RAN切片相关联的RAN切片标识符。
根据另一个方面是在无线接入网络(RAN)中使用的路由器，其包括接收和发送数据的网络接口、处理器和存储指令的非瞬时性存储器。当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器：响应于通过所述网络接口接收发往用户设备(UE)的业务数据，通过所述网络接口将所述业务数据发送给与所述RAN内选出的RAN切片相关联的发送点。在一些示例实施例中，所述指令使得所述路由器根据下述中的一个选择所述RAN切片：与所述核心网相关联的标识符、与和所述接收的数据相关联的所述核心网的切片相关联的标识符、以及与所述接收的数据相关联的服务标识符。在一些示例中，与所述核心网和所述核心网的所述切片中的一个相关联的所述标识符是核心网网关功能的地址和隧道标识符中的一个。在一些示例实施例中，所述指令使得所述路由器根据所述UE相对于网络拓扑的位置信息来选择所述发送点。在一些示例中，所述指令使得所述路由器选择与所述UE唯一相关联的发送点；确定与所述选择的发送点相关联的由多个接入点组成的接入点集；以及通过将所述数据发送给所述由多个接入点组成的接入点集来将所述数据发送给所述发送点。在一些示例中，所述指令使得所述路由器在将所述接收的数据传输给所述发送点之前，修改所述接收的数据以包括与所述选择的RAN切片相关联的RAN切片标识符。
在至少一些示例实施例中，描述的方法和系统可以促进无线接入网络中的网络切片，提供包括RAN资源的有效使用、具有不同业务的RAN内的隔离、RAN资源的虚拟化，以及所述RAN和所述核心网之间的虚拟化资源的协调的一个或多个好处。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
图1是适于实现本公开中描述的各种示例的通信系统的示例的示意图；
图2是示出了根据示例实施例的RAN切片管理器为服务特定的RAN切片实例定义的参数集的示例的示意图；
图3是示出了RAN中的基于切片的业务隔离的一个示例的示意图；
图4是示出了根据示例实施例的共用载波上的不同服务的动态切片分配的示意图；
图5是示出了RAN中的基于切片的业务隔离的又一个示例的示意图；
图6是示出了通过不同的接入技术连接到多个切片的UE的示意图；
图7是示出了根据示例实施例的使用切片实现的服务定制的虚拟网络的示意图；
图8是适于实现本公开中描述的各种示例的处理系统的示例的示意图；
图9是根据公开的实施例的将业务从核心网切片路由到RAN切片的架构的图示；
图10是示出了根据公开的实施例的将从核心网切片接收的下行链路业务路由到AP的方法的流程图；
图11是示出了根据公开的实施例的接入点执行的方法的流程图；
图12是根据公开的实施例的类似于图9的，将业务从核心网路由到RAN切片的架构的图示；以及
图13是示出了根据公开的实施例的网络控制器执行的方法的流程图。
具体实施方式
软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)已被用来实现物理核心网中的网络切片。网络切片包括分配资源，诸如计算、存储和连接性资源，以创建另外的隔离的虚拟网络。从切片内部的网络实体的角度来看，该切片是不同且独立的网络。第一切片上承载的业务对第二切片而言是不可见的，因为是第一切片内的任何处理需求。除了将网络彼此隔离，切片允许将每个切片创建为具有不同的网络配置。因此，可以将第一切片创建为具有可以以非常低的延迟响应的网络功能，而可以将第二切片创建为具有非常高的吞吐量的网络功能。这两个切片可以具有不同的特性，允许创建不同的切片，以服务于特定服务的需求。网络切片是具有服务特定的功能性的专用逻辑(也被称为虚拟)网络，并且可以与其它切片一起被托管于公用基础设施。与网络切片相关的服务特定的功能性可以，例如，管理地理覆盖范围、容量、速度、延迟、鲁棒性、安全性和可用性。传统上，鉴于难以在无线接入网络(RAN)中实现切片，因此网络切片限于核心网。然而现在将描述用于实现RAN切片的示例实施例。在至少一些示例中，协调RAN切片和网络核心切片以提供端到端切片，该端到端切片可以用于提供跨越整个核心网和RAN通信基础设施的服务特定的网络切片。
分配给RAN的无线资源通常是授权给网络运营商的无线网络权利集，该无线网络权利集可以包括例如一个或多个地理区域内的一个或多个指定的无线频率带宽。网络运营商通常和客户一起参与到服务级别协议(SLA)，该客户指定网络运营商必须提供的服务水平。网络运营商支持的服务可以落入一个类别范围内，该类别范围包括例如：基础移动宽带(basic mobile broadband，MBB)通信，诸如双向语音和视频通信；消息接发；流媒体内容递送；超可靠低延迟(ultra-reliable low latency，URLL)通信；微机器类通信(microMachine Type Communication，μMTC)；以及海量机器类通信(massive Machine TypeCommunication，mMTC)。这些类别中的每一类可以包括多种服务类型-例如智能交通系统和电子健康(eHealth)服务都可以被归类为URLL服务类。在一些示例中，可以将网络切片分配给用于一组客户(例如移动宽带的情况下的智能电话订阅者)的服务，并且在一些示例中，可以将网络切片分配给单个客户(例如正在提供智能业务系统的组织)。
图1是通信系统或网络100的示例的示意图，其中，可以实现本公开中描述的示例。通信网络100由一个或多个组织控制，并且包括物理核心网130和无线接入网络(RAN)125。在一些示例中，核心网130和RAN 125由共同的网络运营商控制，然而，在一些示例中，核心网130和RAN 125由不同的组织控制。在一些实施例中，可以将多个RAN 125(其中至少一些由不同的网络运营商控制)连接到核心网130，该核心网130由一个或多个网络运营商或由独立的组织控制。对核心网130进行切片，其示出为具有CN切片1 132、CN切片2 134、CN切片3 136和CN切片4 138。还应当理解的是，如将在下面更详细地讨论的，多个核心网可以利用相同的RAN资源。
提供核心网130和RAN 125之间的接口，以允许将来自CN 130的业务通过接入点(AP)105朝向UE 110引导，接入点(AP)105可以是基站，例如长期演进(LTE)标准的演进的节点B(eNB)、5G节点或任何其它合适的节点或接入点。接入点105，也被称为发送/接收点(TRP)，可以服务于通常被称为用户设备110的多个移动节点。如上所述，在本说明书中，接入点(AP)被用于表示网络的无线边缘节点。因此，接入点105提供RAN 125的无线边缘，RAN125可以例如是5G无线通信网络。UE 110可接收来自AP 105的通信，以及发送通信给AP105。从AP 105到UE 110的通信可以被称为下行链路(DL)通信，并且从UE 110到接入点105的通信可以被称为上行链路(UL)通信。
在图1所示的简化示例中，RAN 125内的网络实体可以包括资源分配管理器115、调度器120以及RAN切片管理器150，它们在一些实施例中可以受到RAN 125的网络运营商的控制。资源分配管理器115可以执行移动性相关的操作。例如，资源分配管理器115可以监控UE110的移动性状态，可以监管网络之间或网络内部的UE 110切换，并且可以强制实施UE漫游限制，以及其他功能。资源分配管理器115还可以包括空中接口配置功能。调度器120可以管理网络资源的使用和/或可以调度网络通信的时序(timing)，以及其他功能。RAN切片管理器150被配置用于实现RAN切片，如在下面更详细地描述的。应当理解的是，在一些实施例中，调度器120是切片特定调度器，并且特定于RAN切片，而不是RAN共用的。本领域技术人员将进一步理解的是，在一些实施例中，一些切片将具有切片特定调度器，而其它切片将使用共用RAN调度器。共用RAN调度器也可以用于在切片特定调度器之间进行协调，以便适当地调度共用RAN资源。
在示例实施例中，核心网130包括用于实现(和任选地管理)核心网切片的核心网切片管理器140。如图1所示，核心网130具有四个示出的切片，CN切片1 132、CN切片2 134、CN切片3 136和CN切片4 138。这些切片，在一些实施例中，对RAN而言可以是不同的核心网。UE 110可以包括任何客户端设备，并且还可以被称为例如移动站、移动终端、用户设备、客户端设备、订阅者设备、传感器设备和机器类型设备。
下一代无线网络(例如第五代，或所谓的5G网络)可能支持RAN 125中的灵活的空中接口，该灵活的空中接口允许使用不同的波形，以及每个波形的不同的传输参数(例如一些支持的波形中的不同参数配置)、不同的帧结构，以及不同的协议。类似地，利用大量AP105的优点，其可以采用在不同的频带中操作的宏小区和微微小区大小的发送点两种形式，可能的是，5G网络将对一系列AP 105进行分组以创建虚拟发送点(virtual transmissionpoint，vTP)。某些人可能将vTP的覆盖区域称为超小区。通过协调来自虚拟TP的AP 105的信号的传输，网络125可以提高容量和覆盖。类似地，可以形成接入点105的分组，以创建允许多点接收的虚拟接收点(vRP)。通过改变虚拟分组中的AP 105，网络100可以允许与UE 110相关联的虚拟TP和RP移动通过网络。
从网络运营商的角度来看，部署网络基础设施可能是非常昂贵的。最大化部署的基础设施和无线资源的利用率对于允许网络运营商收回投资而言是很重要的。以下公开提供了系统和方法，以实现RAN 125的无线边缘处的网络切片，并促进RAN 125的无线边缘和核心网130的切片之间的业务路由，其中核心网130也可以被切片。在一些示例中，这可以实现端到端网络切片，然后允许网络运营商划分网络并提供单个网络基础设施内的无线连接中的服务隔离。
参照图2，在示例实施例中，RAN切片管理器150被配置以创建和管理RAN切片152。每个RAN切片152具有RAN资源的唯一分配。可供分配的RAN资源可以分类为：RAN接入资源，其包括
AP 105和UE 110；
无线资源，其包括：
无线网络频率和时间(f/t)资源158，以及
空间资源，其基于与切片相关联的AP 105的地理位置，并基于应用先进天线技术时传输的方向性；以及
无线空中接口配置160，其指定无线资源和接入资源彼此如何介接。
无线空中接口配置160可以，例如，指定以下类别中的一个或多个中的属性：将被用于切片的无线接入技术162(例如LTE、5G、WiFi等)；将使用的波形164的类型(例如正交频分多址(OFDMA)、码分多址(CDMA)、稀疏码多址(SCMA)等)；指定的波形的参数配置参数166(例如子载波间隔、发送时间间隔长度(TTI)、循环前缀(CP)长度等)；帧结构165(例如TDD系统的UL/DL分区配置)、可应用的多输入多输出(MIMO)参数168；多址接入参数170(例如授权/免授权调度)；编码参数172(例如错误/冗余编码方案的类型)；和AP和UE的功能性参数(例如管理AP切换、UE重传、UE状态转换等的参数)。应当理解的是，并非所有实施例可以包括如上所述的无线传输功能的整个列表，并且在一些情况下，上述的一些类别可能重叠-例如特定波形可以由指定的RAT固有地定义。
在示例实施例中，RAN切片管理器150管理特定RAN切片152的RAN资源的分配，并与资源分配管理器115和调度器120通信，以实现服务特定的RAN切片152并接收关于RAN资源可用性的信息。在示例实施例中，RAN切片管理器基于从核心网130(特别是核心网切片管理器140)接收的切片要求来定义RAN切片152的RAN资源。
每个RAN切片都是可以被设置并维持不同的持续时间，范围从可以被设置并无限期地保持的长期实例到可以仅暂时的持续以用于指定的功能的临时RAN切片实例。
在示例实施例中，配置RAN切片管理器150以实现RAN切片，从而产生以下功能中的一个或多个：载波内的业务隔离、考虑切片的动态无线资源分配、无线接入网络抽象化机制、基于每切片的小区关联、在物理层处的切换机制，以及每切片状态机。本领域技术人员将认识到的是，这个列表既不是穷尽的，也不是必须具有提供RAN切片的所有特征。现在将更详细地描述关于这些功能的RAN切片。
在至少一些实施例中，每个RAN 152切片都与特定的服务相关联。在另一个实施例中，RAN切片152中的任何一个或所有均可以承载与服务集相关联的业务。可以在单个切片上将要求RAN切片152具有类似的参数和特征的服务分组在一起，以减少创建不同切片的开销。与不同的服务相关联的业务可以通过使用服务标识符来区分，这将被很好地理解。如图2所示，RAN切片152将与AP 105节点集(AP集154)和接收UE 110集(UE集156)相关联，该AP105节点集(AP集154)和该接收UE 110集(UE集156)使用指定的空中接口配置160和无线频率/时间资源集158与彼此通信。UE集156内的UE 110通常是与切片152内的服务相关联的UE。通过创建切片，资源集被分配，并且业务被包含于切片中，从而使用RAN 125的不同服务可以彼此隔离。在这方面，在示例实施例中，隔离表明在各个同时发生的RAN切片中的通信将不会相互影响，并且可以在不影响现有RAN切片中发生的通信的情况下增加额外的RAN切片。如将在下面更详细地解释的，在一些示例实施例中，可以通过配置每个RAN切片152，使其使用不同的空中接口配置160(包括波形参数配置166)来实现隔离。通过基于切片的要求来选择空中接口配置160，可能可以提高切片的性能，或者减少对切片的资源使用的影响，这可以通过使用具有更好的频谱定位的波形来实现。例如，子带滤波/窗口化可以应用于接收器处，以减少应用不同的参数配置的相邻子频带之间的干扰。如将在下面进一步讨论的，不同的RAN切片152可以与不同的物理发送和接收节点集相关联。
因此，本领域的技术人员将理解的是，虽然切片可以通过由无线时间/频率资源158分配来区分，但是它们也可以通过分配的空中接口配置160来区分。例如，通过分配不同的基于码的资源172，不同的切片可以保持分离。在使用不同的层的接入技术中，诸如在稀疏码多址(SCMA)中，不同的层可以与不同的切片相关联。切片可以在时域、频域、码域、功率域或特定域(或上述的任意组合)中彼此分离。
在一些实施例中，向切片分配时间/频率资源配对集158允许通过专用无线资源来发送旨在切片的业务。在一些实施例中，这可以包括将整个频带以固定的时间间隔分配给切片，或者它可以包括在任何时候都将可用频率的专用子集分配给切片。这两者都可以提供服务隔离，但他们可能会有点低效。因为这种资源调度通常是预先定义的，资源的重新定义之间可能存在长时间周期，在此时间周期期间，分配的资源没有得到充分使用。如果存在长时间闲置的设备，或者这些设备将不得不频繁地重新连接到网络以获取该信息，则重新定义不能过于频繁。因此，在示例实施例中，通过共用载波(例如在相同的载波频率内)的服务隔离允许同一载波内的多个服务独立地共存。物理和其他资源可以在专用切片资源集内逐片专用。如上所述，在5G网络中，可以预料的是，可以支持若干不同的协议和波形，这些不同的协议和波形中的一些可能具有若干不同的参数配置。
在一些示例中，资源分配管理器115包括切片感知的空中接口配置管理器(slice-aware airinterface configuration manager，SAAICM)116，该切片感知的空中接口配置管理器116基于RAN切片管理器150对RAN切片152作出的空中接口配置分配来控制AP 105，从而允许波形和参数配置专用于切片152。然后网络调度器120基于RAN切片管理器150中的至少一个分配的网络的f/t资源参数集以及在AP资源154和UE资源156内传输的节点，向在切片中传输数据的所有节点(AP 105或UE 110)分配传输资源。这允许网络实体或实体，诸如RAN切片管理器150和资源分配管理器115，动态地调整资源分配，如下面更详细地讨论的。资源分配的动态调整允许给切片152提供最低水平的服务保证，而不需要用于提供这种服务水平的资源唯一地专用于该切片。这种动态调整允许根据其他需要分配原本将不使用的资源。物理资源的动态贡献可以允许网络运营商增加可用节点和无线资源的使用。网络实体或实体，诸如RAN切片管理器150和资源分配管理器115，可以基于该切片支持的服务的要求将参数分配给每个切片。除了上面讨论的服务隔离，在一些实施例中，特定于服务(或一类服务的)的切片的产生允许根据支持的服务定制RAN资源。可以给每个切片提供不同的接入协议，这允许，例如，在每个切片中采用不同的确认和重传方案。也可以给每个切片设置不同的前向纠错(Forward Error Correcting，FEC)参数集。一些切片可以支持免授权的传输，而其他切片将依赖于基于授权的上行链路传输。
因此，在一些示例实施例中，配置RAN切片管理器150以通过区分每个以服务为中心的RAN切片152的空中接口160配置来实现服务隔离。在至少一些示例中，区分RAN切片管理器150分配给不同RAN切片152的不同空中接口配置160的属性可以提供服务隔离，即使当其它RAN切片参数集(例如，AP集154、UE集156和网络f/t集158中的一个或多个)类似时。
图3示出了载波内的服务隔离的示例。特别地，在图3的示例中，RAN切片管理器150给三个服务S1、S2和S3中的每个都分配各自的RAN切片152(S1)、152(S2)和152(S3)，以在共同的频率范围分配(共用载波)内使用，在该共同的频率范围分配中，已经给RAN切片分配了RAN 125中的相邻频率子带。在图3的示例中，分配给该三个服务S1、S2和S3的RAN切片152(S1)、152(S2)和152(S3)都包括关于AP集154和UE集156的相同的分配，并且具有带有相邻子带分配的类似的网络f/t资源158。然而，区分分配给三个服务S1、S2和S3的空中接口配置160，以便提供服务隔离，即使服务旨在使用类似的载波频率资源(即，网络f/t资源158中指定的相邻子带)进行操作。在图示的示例中，在波形164和参数配置参数166分配中的一个或两者中提供区分。参数配置参数定义指定的波形的参数。例如，在OFDMA波形的情况下，参数配置参数包括子载波间隔、循环前缀的长度、OFDM符号的长度、调度的传输持续时间的持续时间和包含在调度的传输持续时间中的符号的数量。
具体地说，在图3的示例中，RAN切片152(S1)和RAN切片152(S2)每个都已经分配有相同的波形函数(OFDMA)，但每个都分配有不同的参数配置参数(分别是参数配置A和参数配置B)以应用波形函数。例如，参数配置A和参数配置B可以为各自的OFDMA波形指定不同的TTI长度和子载波间隔。第三RAN切片152(S3)已经分配有不同的多址接入功能170(例如SCMA)，和适用于与不同的多址接入功能(参数配置C)相关联的波形的参数配置参数集。
在一些示例中，分配给不同RAN切片的不同传输功能160参数可以充分地区别不同服务，从而可以在重叠的时间在重叠的频率实现RAN切片。然而，在一些实施例中，可能还需要时间区分，这可以例如由调度器120实现。
在一些示例实施例中，服务隔离也可以通过区分分配给不同RAN切片的接入资源来实现。例如，分配给不同的RAN切片152的AP集154可以足够不同，以使地理隔离发生。同样的，如上面提到的，不同的无线频率/时间资源158可被用于分离不同的RAN切片。
在示例实施例中，RAN切片实例的参数集可以基于实时网络需求和可用资源动态地改变。特别地，在示例实施例中，配置RAN切片管理器150以监控跨RAN 125和RAN切片152的实时需求和可用资源，并且基于监控的信息和为特定服务定义的性能要求(例如，SLA中所列的性能要求)，RAN管理器150可以重新定义它已针对切片作出的分配。
图3进一步示出了RAN 125中存在AP2 105。AP2 105服务于与示出的AP 105服务的UE不同的UE 110，并且支持切片1 152(S1)(其是AP 105支持的切片之一)和切片4 152(S4)中的服务。切片4 152(S4)的参数未示出，但这些参数应当被理解为与切片1 152(S1)的参数不同。连接到切片1 152(S1)的UE 110因此可以由AP 105和AP2 105中的任意一个或两者来服务。还应当理解的是，并非单个RAN中的所有AP都需要支持相同的切片集。
图4示意性地示出了与共用载波(例如RAN 125)相关联的RAN资源集，并且，尤其是无线频率/时间(f/t)资源。在图4的示例中，资源分配管理器115根据从RAN切片管理器150接收的指令给切片152(S4)、152(S5)和152(S6)分配f/t资源，切片152(S4)、152(S5)和152(S6)每个分别与特定的服务S4、S5和S6相关联。向可以被朝向超低延迟可靠通信(ULLRC)设备引导的服务S4分配与ULLRC切片152(S4)相关联的资源，向用于移动宽带(MBB)的服务S5分配与MBB切片152(S5)相关联的资源，并且向用于海量机器类通信(MMTC)的服务S6分配与mMTC切片152(S6)相关联的资源。如图4所示，分配可以是动态的，因为从时刻T1到时刻T2，共用载波RAN资源200内的相对频率资源的分配可以改变。此外，在时间T1和T2之间，可以通过为每个切片设置不同的无线空中接口配置160来为每个切片152分配不同的资源，无线空中接口配置160包括参数配置、波形和协议中的一个或多个。在时间T1和T2之间，也可以将其他RAN切片资源参数，包括例如物理接入资源(AP集154和UE集156)，不同地分配给不同切片。虽然频率资源在图4中示出为是连续的，分配给各个切片的频率子带不需要是连续的，并且在每个切片152内，分配的频率子带资源可以是不连续的。虽然图4示出了一个MBB切片152(S5)，可以有多个MBB切片，以及额外的非MBB切片。如将从上述描述中理解的，通过针对不同切片152(S4)、152(S5)和152(S6)使用不同的参数配置、不同波形和不同协议，来自每个切片152(S4)、152(S5)和152(S6)的业务被有效地隔离。每个切片中的功能和节点(例如，支持与切片相关联的服务的设备(UE110)或实体(AP105))仅知道自己的参数配置，并且这允许他们的业务隔离。在示例实施例中，为了减少分配给具有不同的参数配置的不同切片的信道频率资源之间的干扰，在接收AP105或UE 110处应用子带滤波或窗口化，以进一步加强具有不同参数配置的波形的定位。在示例实施例中，为了适应在AP 105和UE 110处不同级别的功能性，RAN切片管理器可以给每个RAN切片152分配替代的空中接口配置集160，其中资源分配管理器115或AP 105在传输时选择适当的传输功能。
无线f/t资源可以被看作是资源网格中的两个维度。在图4中，块的不同物理尺寸表示服务S4、S5和S6在RAN 125中的无线资源的相对使用，如由RAN切片管理器150进行的并由资源分配管理器115和调度器120实现的切片分配所指示的那样。通过使用允许网格分配的变化和在网格中的不同资源块中传输不同波形的调度方法，可以执行资源的动态分配。灵活的网格与分配不同传输功能资源(例如具有不同参数设置的不同波形)的能力相结合，提供了额外的控制维度。无线f/t资源分配可以根据不同切片的负载的变化而动态地变化。
本领域技术人员将理解的是，可以将资源分配给切片152以考虑不同切片可能具有的非常不同的业务配置文件。例如，移动宽带(MBB)连接是分散的，但体积非常大，而机器类通信(MTC)设备通常产生具有以固定间隔传送或响应于事件传送少量数据的大量设备的业务配置文件，并且连接到URLLC服务的设备生成大体积业务，这些大体积业务可在它们活动的有限时间周期内相当一致，并且可能由于需要低延迟和可靠性，因此可能需要大量资源。不是将资源投入到ULLRC部署或海量MTC部署中(这在不生成业务时导致未使用的资源)，而是当URLLC和mMTC服务不消耗它们的资源分配时，可以增加分配给其他服务(诸如MBB)的资源。分配的这种变化的示例示出在图2中，其中分配给MBB切片152(S5)的资源200的一部分相对于时间T1在时间T2增加，而分配给ULLRC切片152(S4)和MMTC切片152(S6)的资源200的部分相对于时间T1在时间T2减少。可以为不同类型的连接选择不同的波形，并且单个波形的不同参数配置可以用于区分服务于类似的连接类型的两个切片(例如，两个MTC服务可以都使用相同的波形，但具有不同的参数配置)，以保持服务隔离和频谱资源的有效利用。
在至少一些示例中，RAN切片可用于从物理AP 105解耦UE 110和提供无线接入网络抽象层。例如，可以给不同的RAN切片152分配不同的AP集154，从而UE 110可以使用第一RAN切片152(S1)保持与第一AP 105的第一服务的第一会话，并且还使用第二RAN切片152(S2)保持与第二AP 105的第二服务的第二会话。这样的配置允许使用最适用于特定服务的AP。应当理解的是，可以将AP集分组在一起以形成虚拟接入点。可以将虚拟接入点的服务区域表示为组成AP的服务区域的联合。可以给vAP分配AP识别符。vAP可以是专用的，从而它是发送或接收点(vTP、vRP)。多个不同的vAP可以具有重叠的组员关系，从而每个vAP由多个不同的物理AP构成，其中一些物理AP是不同的vAP的一部分。一些vAP可以与其他vAP具有相同的组员关系。
在一些实施例中，RAN切片管理器150可以被配置为向RAN切片152分配逻辑接入资源和物理接入资源两者。例如，参照图5，存在若干AP 105。取代每个AP 105独立地操作，可以如上面所讨论的，使用AP来创建虚拟AP。可以将虚拟TP 176和虚拟RP178创建为具有不同，但重叠的AP集。可以为每个切片创建不同的vTP和vRP。除了给切片分配不同的物理资源之外，RAN切片管理器150可以给每个切片分配逻辑资源，诸如vTP 176和vRP 178。通过引用的方式并入本文的公开号为US2015/0141002A1，题为“非蜂窝无线接入的系统和方法”的美国专利，公开号为US2014/0113643A1，题为“无线接入虚拟化的系统和方法”的美国专利，和公开号为US2014/0073287A1，题为“虚拟无线接入网络中的以用户设备为中心的统一系统接入的系统和方法”的美国专利中描述了UE与虚拟TP和RP相关联的无线网络。在示例实施例中，可以相对于RAN切片来执行在这些专利出版物中公开的虚拟化和抽象方法论的各方面，以实现如下所述的切片特定的虚拟化和抽象。
在一些实施例中，连接到无线网络(RAN 125)的各种设备(UE的110)部将各自参与一个或多个不同的服务(例如ULLRC服务S4、MBB服务S5、mMTC服务S6)，并且可以给每个服务分配不同的RAN切片152。资源分配管理器115可以将不同的切片分配给每个虚拟TP 176或RP 178，以随需求一起调整。例如，支持多个服务(诸如MBB服务和用于诸如由心率监控服务生成的中继信息的ULLRC服务)的UE 110可以在不同的切片上发送与这些服务中的每个相关联的数据。可以给每个切片分配不同的编码格式，并且可以使用不同的虚拟RP 178将该不同的编码格式发送到相应的切片。当有数据要发送时，UE 110可以向RAN切片125提供正被使用的切片152的指示。
随着UE 110移动，其可以保持连接到同一虚拟发送点/接收点TP/RP 176、178，但虚拟接入点TP/RP176、178中的物理接入点(AP 105)将改变。此外，随着UE 110移动更大的距离，可能的是，最初使用的物理AP或无线t/f资源对于RAN 125而言不再可用。这可能发生在当UE 110移动得足够远，以致载波分配给切片的频谱不再可用时，或者如果网络运营商利用一个区域中另一实体拥有的基础设施，但不能接入另一实体中的同一资源时。在后一种情况下，它也可以是分配给切片152以供UE 110使用的特定波形在通过RAN 125发送时不再可用。在这种情况下，资源分配管理器115可以通知UE 110传输参数将在某一地理点改变。在一些实施例中，这可以作为切换过程的一部分来执行。还应当理解的是，当虚拟TP/RP176、178，或其它vAP与UE 110在每切片的基础上相关联时，可能存在这样的场景：切换发生在一个切片上，而不发生在另一个切片上。这可以发生在若干不同的场景下，包括其中UE110连接到第一服务供应商以用于在定义的切片中的第一服务，并连接到第二服务供应商以用于在另一定义的切片中的第二服务的场景。在这样的场景下，很可能的是，AP或vAP之间的边界将在服务提供商之间变化。在服务通过相同的供应商提供(或者相同提供商至少提供接入服务)的场景下，切片特定的AP之间的边界可能不对齐，这将导致每切片切换。
在一些示例中，当将UE 110切换到在不同频带中操作的不同的TP 170(或以其他方式由在不同频带中操作的不同的TP 170服务)时，可以改变波形参数164。RAN切片152可以具有分配给它以服务于UE 110的两个可替换的TP 176，其中一个TP 176以高频带(如毫米波段)操作，而另一个TP 176以较低频率操作。不同频带之间的切换和用于服务切片152的UE 110的AP之间的相应切换可以是动态的，这取决于在调度器120处作出并由资源分配管理器115实现的调度决策。
通过使UE 110连接到虚拟接入点TP/RP 176、178，UE 110可以在逻辑上与实际的物理基础设施解耦。这可以减轻与蜂窝切换以及小区边缘干扰相关联的问题。可以将不同的物理接入点集105分配给虚拟TP 176和虚拟RP 178，从而不同的切片可以由不同的硬件资源组服务。这可以使网络运营商将昂贵且高容量的接入点投入到诸如MBB等的服务，以及将更低成本的AP 105投入到诸如MTC等的服务。此外，分配TP 176和RP 178作为单独的逻辑实体可以用于解耦上行链路和下行链路数据路径，其在一些情况下可以允许更好地使用网络基础设施。如果给定的RAN切片152专用于在固定的时间间隔产生上行链路业务，但很少发送任何下行链路业务的MTC设备，切片可以由被设计为比虚拟TP 176更鲁棒的虚拟RP集178服务。这允许资源分配，以满足对分配给RAN切片152的服务的需求，其粒度级别比以整体分配AP时可能的粒度级别更细(如将在传统LTE网络中要求的那样，即其中eNodeB将被分配并且将提供双向服务)。
虚拟TP 176和RP 178的创建也可以被称为超小区的生成。超小区允许多个物理AP105一起工作以服务于UE 110。该超小区可以与UE 110和RAN切片152两者相关联。这允许UE110在每个切片与不同的超小区通信。然后，可以针对与每个超小区相关联的切片的特定需求配置每个超小区。例如，UE 110可以与就一个以第一服务为中心的RAN切片152(S4)与第一超小区(TRP)通信，以及就以第二服务为中心的RAN切片152(S5)与第二超小区通信。可以将承载与MTC服务相关联的业务的切片引导到服务静止MTC设备(在UE 110是MTC设备的情况下)。可以将专用于固定MTC设备的切片设计为组员关系稳定且相对不变。可以将其他切片，诸如那些专用于移动MTC设备，诸如智能交通系统设备，以及其它这样的移动服务，配置为适应更大的移动性。也可以将支持静止MTC设备的切片设计为具有移动性管理功能(例如移动性管理实体)中的有限功能，因为支持的设备的有限的移动性。应当理解的是，尽管超小区的使用允许减少切换次数，但可能不能完全消除切换。当分配给超小区中的切片的波形和参数配置不可用于或不支持在沿移动UE的路径中的所有点处时，切换可能发生。通过要求切换到新的超小区，网络可能能够确保将新的切片特定信息发送给UE 110。
如上所述，当不同的超小区被用于服务不同的切片时，UE 110可以在第一RAN切片152经历切换，而不必在另一个RAN切片152经历切换。在一些示例中，RAN 125可以包含在多个网络运营商之间分配的网络资源，其中该不同的网络运营商中的每个支持不同的超小区。因为它们由不同的超小区服务，不同的网络运营商可以给不同的基于服务的RAN切片152提供对同一UE 110的服务支持。这允许网络运营商提供不同的服务，并且对于客户(用户或服务运营商)基于成本、覆盖范围、服务质量和其他因素为不同的RAN切片152选择不同的网络运营商。因此，在一些示例中，UE 110使用第一网络运营商支持的第一RAN切片152接入第一服务，并且该同一UE 110然后可以使用第二网络运营商支持的第二RAN切片152接入第二服务。
现在将参照图6描述给不同的切片152分配不同的接入资源的另一示例。如上面所讨论的，并且如图6所示，诸如UE 110的单个UE可以连接到不同的接入点(物理和虚拟两者)，以用于不同的服务。虽然将AP602、604和606示出为物理接入点，但是应当理解的是，它们也可以表示具有几个组成AP的虚拟AP。在一些示例中，RAN 125是异构网络，该异构网络具有不同类型的AP，并且可能支持不同的RAT。AP 602是接入点，也被称为宏小区，该接入点可以提供宽的覆盖区域，并且通常在较低频带提供接入服务。AP 602通常将直接连接到核心网130并支持RAT集(例如HSPA、LTE、5G)。接入点604和606可以是AP，该AP被引导以提供更小的覆盖区域，并且常常被称为小小区、微微小区和/或毫微微小区。AP 604和606可以间接地(例如，通过互联网、通过充当中继设备的UE，或通过到AP 602的固定无线连接)连接到核心网130。在一些实现方式中，AP 604和606可以直接连接到核心网。AP 604和606可以以较高频带，诸如毫米波，提供服务，和/或它们可以支持不同的RAT集(例如WiFi或专用于较高频率AP的接入技术)。如图6所示，在异构网络可用的情况下，可以使用不同的接入技术或不同的波形，并结合不同的接入点，以访问不同的切片。当在AP 604的服务范围时，UE 110可以依赖于AP 604到MBB切片152(S1)。这可以给UE 110提供较高的速度或较低的成本连接性，并且它可以益处来自较大AP，诸如AP 602，的高带宽连接。UE 110还可以连接到IoT服务，以用于MTC功能。MTC连接可以由通过AP 602(其提供宏小区覆盖)接入的IoT切片152(S2)服务。宏小区覆盖往往是更加普遍，并且在给定时间可以比较小的AP，诸如AP 604，更好地支持更大数量的设备。相较于较小的接入点604，这种增加的覆盖和支持更大数量的设备的能力可能以较低的数据速率为代价来实现。由于MTC设备通常需要低带宽连接，可以在IoT服务切片152(S2)中通过到AP 602的连接为它们中的大多数服务。UE 110还可以参与需要URLLC连接的服务，该URLLC连接由URLLC服务切片152(S4)支持。充当TP的AP606可以在高频带中发送URLLC切片152(S4)中的下行链路业务。然而，为了确保上行链路业务可靠传递，而不会在大量覆盖区域较小的AP之间切换，可以将在该切片中的上行链路业务引导到AP602。应当理解的是，每个AP可以通过每个切片内的虚拟表示来表示，从而将切片152(S4)中的上行链路业务和切片152(S2)中的上行链路业务发送到不同的逻辑vRP，该不同的逻辑vRP中的每个都表示同一物理AP。在3G/4G网络中，UE 110通常每次连接到一个RAN接入点，并且所有服务都通过相同的连接路由。通过支持到不同接入点(真实和虚拟两者)的同时连接，不同的切片可以跨共用接入介质而被隔离。本领域的技术人员将理解到的是，不同的切片可以使用不同的波形(例如，一个切片可以使用正交频分多址(OFDMA)波形，而第二切片使用另一波形，诸如稀疏码多址(SCMA)波形)，或者两个切片可以使用具有不同参数配置的相同类型的波形(例如，两者都可以使用OFDMA，但是具有不同的频谱掩膜、不同的资源块大小等)。还将理解的是，每个切片的TTI可以是不同的，但在一些实施例将是基础TTI值的倍数。
在示例实施例中，RAN切片管理器150将分配一个AP集(或TP/RP集)和相应的RAT或RAT集给第一RAN切片152，并且将分配不同的AP集(或TP/RP集)和相应的RAT或RAT集给第二RAN切片。在一些示例中，可以将重叠的物理或虚拟接入点集分配给每个RAN切片，但具有不同的使用优先级。例如将给MBB服务切片152(S1)分配接入点604作为主RAN接入，宏接入点602作为候补；相反地，将仅给IoT服务切片152(S2)分配宏接入点602以用于其RAN接入。
如上所述，在至少一些示例中，每个RAN切片152将作为独特的虚拟网络有效地操作，从物理网络到大部分网络节点无法区分。在一些实施例中，每个RAN切片152可以根据其内操作的服务的需求提供网络资源。这可以包括在网络100中提供数据面和控制面两者。每个切片可以提供有可以作为状态机操作的若干网络功能。调度器可以表示为切片内的状态机，以在基于授权的和免授权的传输环境中提供调度。在切片中，可以确定的是，基于授权的传输将被用于传输(例如，支持MBB的切片)，而另一切片可以允许免授权的传输(例如，支持MTC或物联网(IoT)设备的切片)。切片还可能适应免授权的(或基于争用的)和调度的上行链路传输。在一些实现方式中，调度器上的不同需求可能导致切片之间的调度器上需求完全不同，从而它可能有利于使每个切片具有其自己的调度功能(或功能集)。这可以由在每个切片内表示为逻辑调度状态机的单个调度器提供。本领域技术人员将理解的是，访问参数、波形、参数配置和其他切片特定的参数可以由与切片相关联的UE或网络实体中的不同的状态机管理。因此，连接到多个切片的UE可以充当多个状态机的平台。
连接到不同切片的UE 110可以支持不同的状态机集，以用于其连接到的每个切片。这些状态机将优选地同时运行，并且可以存在仲裁器，以确保处理UE中到物理资源的接入的争用。UE中的不同的状态机可能会导致执行免授权的和基于调度的传输的UE。UE内还可以有用于协调多个状态机的操作的功能。
在通过引用并入本文的公开号为US2015/0195788A1，题为“无线通信系统中的永远在线连接的系统和方法”的美国专利，公开号为US2016/0227481A1，题为“无线设备在生态状态下接收数据的装置和方法”的美国专利，和序列号为15/165,985，题为“以UE为中心的无线接入过程的系统和方法”美国专利申请中描述了状态机使能的UE 110和支持网络的示例。在示例实施例中，在上述文献中描述的状态机相关的功能性在UE 110和网络处以逐切片为基础，而不以设备级别为基础实现。通过示例，在一个实施例中，配置RAN 125和UE110以针对每个RAN切片152(S1)和152(S2)支持UE 110的不同操作状态，其中每个操作状态支持不同的UE功能性。特别地，在一个示例中，配置UE 110以实现针对每个RAN切片152(S1)和152(S2)在两个不同的状态之间转变的状态机，即第一“活动”状态和第二节能“ECO”状态。在示例实施例中，与活动状态相比，在ECO状态支持减少的无线接入功能集。在两种状态下支持到RAN125的至少一定程度的连接性，以使得UE 104针对RAN切片152(S1)和第二RAN切片152(S2)保持到RAN 125的始终连接。在一些实施例中，配置UE 110以在“活动”状态接收基于免授权的和基于授权的传输，但在“ECO”状态仅接收“免授权的”传输，并且相对于ECO状态，UE 110在活动状态更频繁地上行链接状态信息并且在不同信道上。
因此，支持每切片状态机的UE可以在RAN切片152(S1)和152(S2)的相同状态(例如，两个切片都处于活动状态或两个切片都处于ECO状态)下，或不同状态(例如一个切片处于活动状态，其他切片处于ECO状态)下同时操作。在示例实施例中，可以支持不同RAN切片152的多个状态或不同数量的状态。在示例实施例中，在AP/UE功能性参数集174(参见图2)中指定定义切片中是否支持状态和支持哪个状态的信息。
在另一实施例中，UE连接到不同的RAN切片。第一切片可以支持诸如eMBB的服务，而第二个切片支持不一定需要相同级别的连接可靠性的服务，诸如MTC服务。虽然在第一切片内，UE可以处于活动或空闲状态中的一个状态，在MTC切片内，UE可以是处于活动、空闲或ECO状态中的任意状态。通常地，MTC设备可以执行来自ECO状态的一些免授权或基于争用的传输，并且当在被调度的传输窗，或预调度的下行链路传输时仅进入活动状态。物理UE可以允许MTC切片执行传输，而不需要转变出空闲状态，如果它在eMBB切片内处于活动状态。这可以允许UE内的MTC切片或处理利用UE的另一部分的活动状态。
应当理解的是，虽然上面的讨论已参考每个服务具有切片，但对于网络来说提供有限数量的切片可能更实际，其中每个切片服务具有足够相似的特性的若干不同服务。在一个示例中，各种不同的内容递送网络可以共存于单个RAN切片中。
在核心网中，可能给每个网络支持的服务提供它们自己的切片，并使这个切片与相应的RAN切片相关联，从而可以在切片管理器130的控制下执行端到端切片管理。在这方面，图7示意性示出了服务定制的虚拟网络(Service Customized Virtual Network，SCVN)的实现方式，其中切片1-切片5每个都实现为延伸通过核心网130和RAN 125的虚拟网络。在示例实施例中，切片管理器130与核心切片管理器140及RAN切片管理器150都交换信息，以创建端到端的以服务为中心的切片1-切片5。切片1-切片5中的每个都包括定义了相关联的核心网切片的核心网的资源集，和定义了相关联的RAN切片125的资源集。
在核心和RAN切片都发生的实施例中，资源分配管理器115(在来自切片管理器130的指令下)可以确保将切片接收的来自RAN 152的业务提供给连接到核心网130中的对应切片的虚拟化解码器。这确保了当从UE 110设备接收数据时，会保持隔离，因为解码可发生在适当的网络切片内，而不发生在共用无线接入点处。
图8是简化的处理系统400的示例的示意图，该处理系统可以用于实现本文公开的方法和系统，以及下面描述的方法的示例。可以使用处理系统400的示例，或处理系统400的变型来实现UE 110、AP 105、资源分配管理器、调度器120、切片管理器130、核心网切片管理器140和/或RAN切片管理器。处理系统400可以是服务器或移动设备，例如，或任何合适的处理系统。可以使用适于实现本公开中描述示例的其他处理系统，其可以包括与下面讨论的不同的组件。虽然图8示出了每个组件的单个实例，处理系统400中的每个组件可以有多个实例。
该处理系统400可以包括一个或多个处理设备405，诸如处理器、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还可以包括一个或多个可选的输入/输出(I/O)接口410，该输入/输出(I/O)接口410可以实现与一个或多个适当的输入设备435和/或输出设备440的接合。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)或其他节点有线或无线通信的一个或多个网络接口415。网络接口415可以包括到有线网络和无线网络的一个或多个接口。有线网络可以使用有线链路(例如，以太网电缆)，而无线网络，在它们被使用时，可以使用通过天线，诸如天线445，发送的无线连接。网络接口415可经由一个或多个发射器或发射天线和一个或多个接收器或接收天线提供无线通信，例如。在这个示例中，示出了单个天线445，其可以用作为发射器和接收器。然而，在其他实施例中，可以有用于发射和接收的单独天线。在其中处理系统是网络控制器，诸如SDN控制器，的实施例中，可以没有无线接口，并且天线445可以不存在于所有实施例中。处理系统400还可以包括一个或多个存储单元420，该一个或多个存储单元420可以包括大容量存储单元，诸如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器和/或光盘驱动器。
处理系统400可以包括一个或多个存储器425，该一个或多个存储器425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(random access memory，RAM)和/或只读存储器(read-only memory，ROM))。非瞬时性存储器425(以及存储设备420)可以存储处理设备405执行的指令，以诸如执行方法，诸如那些在本公开中描述的。存储器425可以包括其它的软件指令，诸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有线或无线通信的外部驱动器)提供，或者可以由暂时或非暂时性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(erasable programmable ROM，EPROM)、电可擦除可编程ROM(electrically erasable programmable ROM，EEPROM)、闪存、CD-ROM或其它便携式存储器存储设备。
可以有提供处理系统400的组件之间的通信的总线430。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。可选的输入设备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)示出为在处理系统400外部，并连接到可选的I/O接口410。在其它示例中，输入设备435和/或输出设备440中的一个或多个可被包括作为处理系统400的组件。处理系统400是网络控制器的实施例中可以缺少物理I/O接口410，相反可以是所谓的无外设服务器，对于该无外设服务器，所有交互通过到网络接口415的连接执行。
在示例实施例中，配置为实现RAN切片管理器150的处理系统400可被配置为维护信息，该信息指定在存储器425或存储设备420或其组合中每个RAN切片152的资源分配。
图9示出了架构900，其中切片的RAN与多个核心网切片交互。RAN切片管理器902建立业务路由，并且可以用于至少基于CN切片的标识，并且在一些情况下根据与切片承载的业务相关联的服务ID，将业务从CN切片引导到适当的TP。CN1 904已被切片以创建4个切片，切片1-1 906、切片1-2 908、切片1-3 910和切片1-4 912。CN1 904的每个切片承载业务，并且切片1-1 906被示出为承载与服务1 914和服务2 916相关联的业务。CN2 918具有3个切片，CN 2-1 920、CN 2-2 922和CN 2-3 924。每个切片承载业务，并且切片2-2 922被示为承载用于服务1 926和服务2 928的业务。应当理解的是，服务1 914和服务1 926不一定是相同的服务。如果它们都承载相同的服务ID，可以基于切片或甚至是它们到达的CN来区分它们。为了便于说明，RSM 902在图中被示出为离散元件。如对于本领域技术人员而言将显而易见的是，描述的功能可以结合到其它元件中，诸如由SDN控制器给出路由指令的路由器集。
无线接入节点，诸如基站等，通常都不执行无线接口的切片。至多，基于时间或频率的静态分区的资源已被用来创建虚拟信道。如上所示，RAN的切片也可以通过使用不同的波形、参数配置和传输参数来完成。在RAN中，多个AP可以提供重叠的覆盖区域。一些AP可以与所有切片相关联，其他AP可以与单个切片相关联，并且又一些AP可以与切片的子集相关联。图9示出了RAN内的3个AP，AP1 930、AP2 932和AP3 934。如将认识到的是，不同类型的AP可以被用于不同的目的。AP1 930支持4个不同的RAN切片，RAN切片1 936、RAN切片2 938、RAN切片3 940和RAN切片4 942。AP2 932支持该四个RAN切片中的两个，RAN切片1 936和RAN切片4 942。AP 3 934支持RAN切片1 936和RAN切片3 940。
当在RAN内接收来自两个CN的业务时，RAN切片管理器902在CN、CN切片和服务的基础上将业务引导到各自的RAN切片。如图所示，切片1-1 906内的服务1 914被引导到RAN切片1 936。因此，来自该服务的业务可以被发送到所有三个AP1 930、AP2 932和AP3 934。来自服务2 916的业务，它也是来自切片1-1 906的业务，通过RAN切片3 940被发送，所以RAN切片管理器902将该业务引导到AP1 930和AP 3 934。本领域技术人员将理解的是，如先前讨论的，如果不同的服务在不同的CN切片内，则不同的服务可以承载相同的服务ID。这可以是不同的服务提供商不知道其他切片中使用的服务ID值的结果。由于切片ID，甚至在某些情况下核心网ID可以与业务相关联，RAN切片管理器可以确保切片2-2 922内承载的服务1926可以被路由到RAN切片3 940。作为辅助视觉区分的方式，来自CN 1 904的业务被示出为横跨实线所指示的路径，而来自CN2 918的业务被示出为横跨虚线所指示的路径。
来自切片1-2 908的业务由RAN切片2 938承载；来自切片1-3 910的业务由RAN切片2 938承载；来自切片1-4 912的业务由RAN切片4 942承载。来自切片2-1 920的业务由RAN切片2 938承载；来自切片2-2 922内的服务926和928两者的业务由RAN切片3 940承载，并且来自切片2-3 924的业务承载在RAN切片2 938中。
图10是示出了在RSM处路由下行链路业务的方法1000的流程图。本领域技术人员将理解的是，这种功能性可以由具有RAN的路由器在控制器(诸如软件定义的网络控制器)的指令下执行。如图所示，在步骤1002，接收业务以传输到UE。该业务接收自核心网，并且可以与CN切片和服务中的一个或两者相关联。在步骤1004识别与接收的业务相关联的CN和可选CN切片中的任意一个。在步骤1006，可以可选地识别与业务相关联的服务ID。如将理解的，在图9的网络中，来自切片1-1 906的业务的服务ID必须被识别，以便它可以被不同地路由，而不必要求来自切片2-2 922的业务的服务ID，因为来自这两个切片的业务被路由到相同的RAN切片。在步骤1008，选择与识别的CN、CN切片和服务ID(根据需要)相关联的RAN切片。在步骤1010，然后根据识别的RAN切片将传输给UE的数据路由到适当的TP(其可以是AP)。RAN切片ID可以与业务相关联，从而帮助TP选择传输参数。在其它实施例中，可以保留TP以确定业务应通过其支持的哪个RAN切片传输。如本领域的技术人员将很好地理解的，移动网络通常被设计成允许连接的UE的移动性。因此，在选择了RAN切片后将数据路由到适当的TP可包括基于移动性管理功能提供的信息选择TP，该移动性管理功能追踪UE相对于网络的拓扑的位置。在另一个实施例中，TP可以是由变化的物理AP集组成的逻辑实体，选择该物理AP集来追踪UE的位置。在这样的实施例中，TP可以唯一地与UE相关联，并且将数据转发给TP可以是选择与UE相关联的TP以及确定当前与TP相关联的AP集的功能。然后可以将数据(使用包括多播传输的任意数量的技术)发送给选择的TP内的组成AP。
图11是示出了在AP(可选地，TP)处处理下行链路业务的方法1100的流程图。在1102，在AP处接收传输给UE的业务。可选地，在1104，将接收的业务与AP支持的RAN切片相关联。这可以先前在RAN中已执行，在这种情况下不需要重做。与RAN切片的关联可以根据任意数量的不同标识符来执行，该不同标识符包括核心网ID、核心网切片ID、服务ID或如将在图12中讨论的隧道ID或网关地址。在步骤1106，AP可以根据RAN切片来选择RAN传输参数。如果AP仅支持单个切片，此步骤不需要执行，如果参数被以其他方式提供给AP，该步骤也不需要执行。在步骤1108，使用与RAN切片相关联的参数来将数据发送给UE，RAN切片与该数据相关联。如参考上面的讨论将理解的是，这些参数可以包括f/t资源、波形选择、参数配置参数和其它这样的传输特性的说明。
图12，示出了与图9中示出的网络相关联的架构1200。为了便于解释，仅示出单个CN，并且仅示出单个AP。CN1 904示出为连接到AP1 930。如先前在图9中讨论的，对RAN进行切片以提供RAN切片1-4。应当理解的是，在CN切片1-1 906内有网关功能1202。该网关1202是切片1-1 906和RAN之间的连接点。这意味着，将通过GW 1202将来自切片1-1 906的所有业务，包括与服务1 914和服务2 916两者相关联的业务，发送给RAN。类似地，将通过GW1204发送来自切片1-2 908的业务，将通过GW 1206发送来自切片1-3 910的业务以及将通过GW 1208发送来自切片1-4 912的业务。在与当前LTE网络相关联的术语中，使用GPRS隧道协议(GTP)隧道来将来自网关的业务发送给AP1 930，在此情况下为GTP-U隧道(由于是用户面业务)。此GTP-U隧道具有与其相关联的标识符。GTP-U隧道或其在未来网络中的模拟可以被设计为将业务路由到支持RAN切片的AP，CN切片和业务被引导到该RAN切片。隧道的这种设置可以由诸如SDN控制器1210之类的控制器来执行，并通过将指令发送给RAN内的路由功能来付诸实施。类似地，SDN控制器1210可以提供指令给AP1 930，以允许AP1 930至少根据与接收业务的隧道相关联的隧道ID和接收业务的网关地址，来选择接收业务的合适的RAN切片。当GW或隧道与支持被路由到不同的切片的服务的CN切片相关联时，可以基于CN切片和服务ID指示AP与业务相关联(如在图11的步骤1104所示)。
在上行链路中，将理解的是，诸如UE 110的UE可以具有多个不同的虚拟机，这些虚拟机中的每个都用于与不同的RAN切片相关联的服务。这允许UE与每个切片的不同vAP相关联，并且还允许切换在每切片的基础上发生。诸如AP1 930的AP将接收与RAN切片相关联的业务。该业务还将承载与它相关联的CN或CN切片的指示，并且还可以包括与它相关联的CN服务的指示。AP可以使用该信息来选择业务被发送到的隧道、业务被发送到的GW，以及业务被发送到的CN或CN切片中的任意一个。根据该目的地信息，AP可以将接收的数据发送给相关联的CN切片。应当理解的是，在RAN切片和CN切片之间有一对一映射的情况下，AP可以在业务接收的RAN切片的基础上将业务引导到CN切片。当RAN切片支持来自多个不同的CN切片的业务时，可以使用诸如CN切片ID或唯一服务ID之类的其他信息来进行确定。
本领域的技术人员将理解的是，在本发明的实施例中，存在图13所示的方法1300。该方法针对在RAN中创建可以应用于无线通信的多个RAN切片。可以给每个RAN切片分配RAN资源的唯一分配。该唯一分配提供与其他RAN切片中的传输的隔离。这种资源分配可以包括唯一的传输参数集。该方法可以在控制器，诸如SDN控制器1202，处执行。在步骤1302，将指令发送给AP以在RAN的无线边缘创建多个切片。在1304接收关于将核心网和由RAN切片服务的可能的核心网切片的信息。该信息可以包括网关的识别，业务从该网关接收，并且还可以包括承载在核心网中的业务的标识。该信息还可以包括关于核心网中的业务的性质的信息。可选地，在步骤1306，该信息用于确定传输要求(例如无线传输要求)。在1308中，核心网或核心网切片中的每个与RAN的无线边缘的至少一个切片相关联。应当理解的是，如果核心网或核心网切片内承载了多个不同的服务，可以存在与该核心网或核心网切片相关联的RAN无线边缘的多个切片。在1310，将基于核心网或核心网切片到RAN切片的关联的路由指令发送到无线接入网络中的节点。可以将该信息发送到AP，AP是无线边缘切片和RAN的未切片部分之间的界面。还可以将路由信息发送给RAN内的路由功能。还可以将这些指令发送给在核心网(或核心网切片)和所述RAN的边缘处的网关功能。路由指令可以包含可用于建立网关和AP之间的逻辑隧道的信息。这可以实现网络的操作，从而将来自核心网或核心网切片的业务引导到与分配给核心网业务的无线边缘切片相关联的AP。
在可选实施例中，接收与改变核心网(或切片)或无线边缘切片的业务需求或要求相关联的信息。在可选的步骤1312中接收的该信息可以表明在无线边缘切片中存在过剩的容量或者存在对容量的剩余需求。该信息可以被用于确定无线边缘切片的新的资源分配，该新的资源分配可以被发送到各自的节点。在一些实施例中，可以仅将该指令发送给AP，或者AP的子集。在其它实施例中，修改可以创建新的无线边缘切片，或移除现有的无线边缘切片，在这种情况下，可以将修改消息(可能与发送给AP的不是相同的修改消息)发送给RAN中的其他节点，从而可以创建或移除逻辑连接。
在上述方法的一些实施例中，RAN资源可以包括以下中的任何一个或全部：将RAN连接到物理核心网的网络接入资源；RAN的无线频率和时间资源；以及空中接口配置，其指定网络接入资源如何与RAN的无线频率资源接合。可选地，至少一些RAN切片可以具有网络接入资源和相邻无线频率资源的共同分配，其中区分被分配给至少一些RAN切片中的每个的空中接口配置，以使至少一些RAN切片的无线通信彼此隔离。空中接口配置可以指定RAN切片的波形和应用到波形的参数配置。多个RAN切片可以包括第一和第二RAN切片，空中接口配置给第一和第二RAN切片指定相同的波形，但不同的参数配置。以这种方式，参数配置可以允许切片之间的一定程度的隔离，因为，归因于不同的传输参数配置，与第一切片相关联的接收器将不能够正确地解码在第二切片中发送的数据。在一个这样的示例中，共用波形可以是OFDMA波形，并且与每个切片相关联的参数配置可以具有以下中的一个或多个的不同组合：子载波间隔、循环前缀长度、符号长度、调度的传输持续时间的持续时间和包含在调度的传输持续时间中的符号的数量。
在另一个实施例中，可以将不同的网络接入资源和时间与无线频率资源的不同组合分配给RAN切片以提供隔离。
本领域技术人员将理解的是，该方法允许RAN切片与各自的核心网切片(或核心网切片内的服务)的关联，以使与服务相关联的通信使用RAN切片及其相关联的核心切片。
在其它实施例中，对于至少一个RAN切片，网络接入资源包括下行链路通信的至少一个逻辑发送点和上行链路通信的至少一个逻辑接收点。TP和RP可以基于不同的物理接入点集。在一些实施例中，逻辑TP和RP内的物理接入点的组员关系之间可以存在重叠。在其它实施例中，可以不存在重叠。即使物理AP的组员关系相同，给与切片相关联的TP和RP分配不同的逻辑标识符创建UE的逻辑区别。可能的是，分配给一个切片中的TP或RP的物理AP集也可以不同于分配给另一个切片中的TP或RP的物理AP集。任何切片中的TP或RP的组员关系可以变化，而不通知UE，只要保持了逻辑TP或RP标识符。UE可以与两个不同的切片中的相同物理AP集通信，而不需要意识到该重叠。
在建立了切片，并定义了每个切片内的逻辑TP和RP之后，可以接收目的地为连接到多个切片的UE的业务，并且将其路由到AP，该AP与CN、CN切片或和业务相关联的服务相关联。然后可以使用与RAN切片相关联的传输参数来将业务发送给UE。不同的逻辑TP可以将与不同的切片相关联的业务发送给UE，该不同的逻辑TP可以或可以不具有相同的物理AP。
当UE有业务要发送时，其可以将业务发送给与和各自的服务相关联的切片相关联的RP。基于UE的标识、接收到业务的RP、与传输相关联的服务标识符和目的地地址中的任意一个或所有，可以将接收的业务路由到适当的核心网或核心网切片。
虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，但是并不应当以限制性的方式来解释该描述。参考该描述，说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，旨在使本发明涵盖任何这种修改或实施例。

Claims (23)

1.一种无线接入网络RAN内的接入点AP执行的方法，所述方法包括：
接收传输给用户设备UE的数据，以及
使用与RAN切片相关联的传输参数集向所述UE无线传输所述接收的数据，所述RAN切片与所述接收的数据相关联；
其中根据核心网标识符、核心网切片标识符和与所述接收的数据相关联的服务标识符中的一个来选择所述传输参数集。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述AP支持的RAN切片集中选择与所述接收的数据相关联的所述RAN切片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据与所述接收的数据相关联的RAN切片标识符来选择所述RAN切片。
4.根据权利要求2或3所述的方法，还包括根据所述选择的RAN切片来选择所述传输参数集中的传输参数。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述RAN和核心网之间的网关的地址来选择所述传输参数集。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从列表中选择所述传输参数集中的至少一个参数，所述列表包括：
无线频率/时间资源；
无线接入技术；
传输波形；
帧长度；和
参数配置。
7.一种在无线接入网络RAN中通过无线信道将数据发送给用户设备UE的网络接入点AP，包括：
网络接口，从无线接入网络接收数据；
无线网络接口，将数据发送给所述UE；
处理器；以及
非瞬时性存储器，存储指令，在由所述处理器执行时，所述指令使得所述网络接入点：
响应于通过所述网络接口接收传输给所述UE的数据，使用与RAN切片相关联的传输参数集通过所述无线网络接口将所述数据发送给所述UE；
其中所述非瞬时性存储器还存储指令以根据核心网标识符、核心网切片标识符和与所述数据相关联的服务标识符中的一个在所述传输参数集中选择至少一个传输参数。
8.根据权利要求7所述的网络接入点，其特征在于，所述非瞬时性存储器还存储指令以根据接收到所述数据的网关的地址来选择所述传输参数集中的传输参数。
9.根据权利要求7或8所述的网络接入点，其特征在于，所述非瞬时性存储器还存储指令以根据与所述数据相关联的RAN切片标识符来在所述传输参数集中选择至少一个传输参数。
10.根据权利要求7或8所述的网络接入点，其特征在于，从列表中选择所述传输参数集中的至少一个参数，所述列表包括：
无线频率/时间资源；
无线接入技术；
传输波形；
帧长度；和
参数配置。
11.一种无线接入网络RAN中由路由功能执行的方法：
从核心网接收发往用户设备UE的业务数据；
将所述接收的业务数据发送给选出的与所述接收的业务数据相关联的RAN切片内的发送点；
根据以下中的一个来选择与所述接收的业务数据相关联的所述RAN切片：
与所述核心网相关联的标识符；
与所述核心网的切片相关联的标识符，所述核心网的切片与所述接收的数据相关联；以及
与所述接收的数据相关联的服务标识符。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，与所述核心网和所述核心网的所述切片中的一个相关联的所述标识符是核心网网关功能的地址和隧道标识符中的一个。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，接收所述业务数据包括从所述核心网内的网关功能接收所述业务数据。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，接收所述业务数据包括从核心网切片接收所述业务数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述RAN切片与所述核心网切片预先关联。
16.根据权利要求11或12所述的方法，还包括根据所述UE相对于网络拓扑的位置信息来选择所述RAN切片内的所述发送点。
17.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：
选择与所述UE唯一相关联的发送点；以及
确定与所述发送点相关联的由多个接入点组成的接入点集；
其中发送所述接收的数据包括将所述接收的数据发送给所述由多个接入点组成的接入点集。
18.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述发送步骤包括在将所述数据发送给所述发送点之前，修改所述接收的数据以包括与所述选择的RAN切片相关联的RAN切片标识符。
19.一种在无线接入网络RAN中使用的路由器，包括：
接收和发送数据的网络接口；
处理器；以及
非瞬时性存储器，存储指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器：
响应于通过所述网络接口接收的发往用户设备UE的业务数据，通过所述网络接口将所述业务数据发送给与所述RAN内选出的RAN切片相关联的发送点；
其中所述非瞬时性存储器还包含指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器根据下述中的一个选择所述RAN切片：
与核心网相关联的标识符；
与所述核心网的切片相关联的标识符，所述核心网的切片和所述接收的数据相关联；以及，
与所述接收的数据相关联的服务标识符。
20.根据权利要求19所述的路由器，其特征在于，与所述核心网和所述核心网的所述切片中的一个相关联的所述标识符是核心网网关功能的地址和隧道标识符中的一个。
21.根据权利要求19或20所述的路由器，其特征在于，所述非瞬时性存储器还包含指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器根据所述UE相对于网络拓扑的位置信息来选择所述发送点。
22.根据权利要求19或20所述的路由器，其特征在于，所述非瞬时性存储器还包含指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器
选择与所述UE唯一相关联的发送点；
确定与所述选择的发送点相关联的由多个接入点组成的接入点集；以及
通过将所述数据发送给所述由多个接入点组成的接入点集来将所述数据发送给所述发送点。
23.根据权利要求19或20所述的路由器，其特征在于，所述非瞬时性存储器还包含指令，当由所述处理器执行时，所述指令使得所述路由器在将所述接收的数据传输给所述发送点之前，修改所述接收的数据以包括与所述选择的RAN切片相关联的RAN切片标识符。
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