CN109156044B - 用于在虚拟基站中路由数据分组的可编程系统架构 - Google Patents

用于在虚拟基站中路由数据分组的可编程系统架构 Download PDF

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Abstract

在一个示例实施例中，分布式平台包括至少一个节点，至少一个节点用于执行信号的基带处理，至少一个节点包括存储器和处理器。存储器具有被存储在其中的计算机可读指令。处理器被配置为执行计算机可读指令来实现多个无线电协议栈和多个回传协议栈的独立操作，多个无线电协议栈和多个回传协议栈用于执行多个基站的基带处理功能，多个基站中的每个基站被配置为服务于一个或多个用户设备。处理器被进一步配置为管理在多个无线电协议栈与多个回传协议栈之间的数据分组流。

Description

用于在虚拟基站中路由数据分组的可编程系统架构
背景技术
在长期演进(LTE)网络中，基站(例如，e-NodeB)基于专有的专门构建硬件被实现，这阻碍了这种网络适应快速变化的网络条件、需求、服务等。最近，作为朝向无线电接入网络(RAN)的网络功能虚拟化(以便解决上述缺点)趋势的一部分，这种e-NodeB的基带单元(BBU)被虚拟化并且实现在云环境上(作为虚拟化网络功能(VNF)的用例之一，运行在商用现货(COTS)服务器上)。在这种趋势下，灵活性和可控制性对于充分利用给定云环境的优势十分重要。
然而，根据现有技术的vBBU保持紧密耦合的无线电和回传协议栈，这使得难以在云环境中vBBU的无线电和回传(或者，边缘云)部分之间提供真正灵活和可控制的路径。例如，在具有分布式演进分组核心(EPC)的分布式云中，每个e-NodeB的vBBU需要被连接到去往EPC(或者，边缘云)的不同物理/逻辑回传链路(或者被其共享)。
此外，由于处理时间的要求，层2(L2)和层3(L3)处理通过通用处理器(GPP)而被虚拟化，而层1(L1)无线电通信运行在例如图形处理单元(GPU)阵列的专用硬件上。
尽管与硬件专有的专用构建e-NodeB相比，当前可用的上述方案提供了更好的灵活性，但是在vBBU内部嵌入回传协议栈阻止了无线电与回传资源之间的灵活映射，并且阻止了回传资源真正独立于无线电协议栈进行增减(即，回传协议栈的数目随着vBBU的数目而增减)。换句话说，vBBU的当前设计不允许定制的VNF被添加在eNB内，尤其是在无线电协议栈与回传协议栈之间。
发明内容
在一个示例实施例中，分布式平台包括至少一个节点，至少一个节点用于执行信号的基带处理，至少一个节点包括存储器和处理器。存储器具有被存储在其中的计算机可读指令。处理器被配置为执行计算机可读指令来实现多个无线电协议栈和多个回传协议栈的独立操作，多个无线电协议栈和多个回传协议栈用于执行多个基站的基带处理功能，多个基站中的每个基站被配置为服务于一个或多个用户设备。处理器被进一步配置为管理在多个无线电协议栈与多个回传协议栈之间的数据分组流。
在又一示例实施例中，处理器被配置为通过以下来管理数据分组流：将来自多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组路由到多个无线电协议栈中的任何一个其他无线电协议栈以及多个回传协议栈中的任何一个其他回传协议栈；以及将来自多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组路由到由处理器实现的一个或多个虚拟化网络功能。
在又一示例实施例中，处理器被进一步配置为执行计算机可读指令以：从至少一个服务提供商接收将分布式平台的切片提供给服务提供商的请求；以及将切片提供给至少一个服务提供商，切片将资源提供给至少一个服务提供商，以执行用于由至少一个服务提供商服务的一个或多个用户设备中的用户设备的信号的基带处理。
在又一示例实施例中，处理器被配置为利用被提供的切片并且执行计算机可读指令以：接收来自、或者去往、一个或多个用户设备中的用户设备的数据分组，执行对接收的数据分组的第一修改，通过将经第一修改的数据分组路由到多个无线电协议栈中的一个无线电协议栈或者多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来管理数据分组流，执行对被路由的数据分组的第二修改，以及将经第二修改的数据分组发送到预期的目的地。
在又一示例实施例中，处理器被配置为通过实现多个无线电协议栈中的第一无线电协议栈或者多个回传协议栈中的第一回传协议栈来执行第一修改。
在又一示例实施例中，处理器被配置为通过实现多个无线电协议栈中的第二无线电协议栈或者多个回传协议栈中的第二回传协议栈来执行第二修改。
在又一示例实施例中，处理器被配置为经由一个或多个远程无线电头来接收数据分组，远程无线电头相对于该平台被远程定位，并且与一个或多个用户设备中对应的多个用户设备进行通信。
在又一示例实施例中，分布式平台包括：包括至少一个节点的多个节点，至少一个节点被配置为：通过指示多个节点中的第一节点实现多个无线电协议栈中的至少一个无线电协议栈或者多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来执行第一修改，通过指示多个节点中的第二节点实现多个无线电协议栈中的至少另一无线电协议栈或者多个回传协议栈中的另一回传协议栈，来执行第二修改，以及管理在多个节点中的第一节点与多个节点中的第二节点之间的数据分组流，至少一个节点是多个节点中的任何一个节点，多个节点包括多个节点中的第一节点和多个节点中的第二节点。
在又一示例实施例中，多个基站是虚拟e-NodeB，每个虚拟e-NodeB具有由该分布式平台的至少一个节点实现的e-NodeB的功能，并且处理器被配置为同时服务于两个或多个服务提供商。
在一个示例实施例中，多个无线电协议栈的数目与多个回传协议栈的数目不同。
在一个示例实施例中，在分布式平台上执行信号的基带处理的方法包括：实现多个无线电协议栈和多个回传协议栈的独立操作，多个无线电协议栈和多个回传协议栈用于执行多个基站的基带处理功能，多个基站中的每个基站被配置为服务于一个或多个用户设备；以及管理在多个无线电协议栈与多个回传协议栈之间的数据分组流。
在又一示例实施例中，管理数据分组流包括：将来自多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组路由到多个无线电协议栈中的任何一个其他无线电协议栈以及多个回传协议栈中的任何一个其他回传协议栈，以及将来自多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组路由到一个或多个虚拟化网络功能。
在又一示例实施例中，该方法进一步包括：从至少一个服务提供商接收将分布式平台的切片提供给服务提供商的请求，以及将切片提供给至少一个服务提供商，切片将资源提供给至少一个服务提供商，以执行用于一个或多个用户设备中的用户设备的信号的基带处理。
在又一示例实施例中，该方法进一步包括：利用平台的切片以：接收来自或者去往一个或多个用户设备中的用户设备的数据分组，执行对接收的数据分组的第一修改，通过将经第一修改的数据分组路由到多个无线电协议栈中的一个无线电协议栈或者多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来管理数据分组流，执行对被路由的数据分组的第二修改，以及将经第二修改的数据分组发送到预期的目的地。
在又一示例实施例中，执行第一修改通过实现多个无线电协议栈中的第一无线电协议栈或者多个回传协议栈中的第一回传协议栈来执行第一修改。
在又一示例实施例中，第一修改基于由至少一个服务提供商提供的网络业务条件和规范中的至少一个。
在又一示例实施例中，执行第二修改通过实现多个无线电协议栈中的第二无线电协议栈或者多个回传协议栈中的第二回传协议栈来执行第二修改。
在又一示例实施例中，第二修改基于由至少一个服务提供商提供的网络业务条件和规范中的至少一个。
在又一示例实施例中，执行第一修改通过指示分布式平台的多个节点中的第一节点以实现多个无线电协议栈中的至少一个或者多个回传协议栈中的至少一个，来执行第一修改。执行第二修改通过指示多个节点中的第二节点以实现多个无线电协议栈中的至少另一无线电协议栈或者多个回传协议栈中的另一回传协议栈，来执行第二修改。管理包括管理在多个节点中的第一节点与多个节点中的第二节点之间的数据分组流，至少一个节点是多个节点中的任何一个节点，多个节点包括多个节点中的第一节点和多个节点中的第二节点。
在又一示例实施例中，数据分组流包括在一个或多个用户设备与一个或多个服务提供商的一个或多个演进分组核心之间被发送的至少一个数据分组。
附图说明
根据本文以下给出的具体实施方式和参考附图，示例实施例将被更全面的理解，其中相同的元件由相同的附图标记表示，这只是以说明的方式给出，并且因此不是对本公开的限制，以及其中：
图1示出了根据示例实施例的包括虚拟基带单元的无线通信网络；
图2示出了根据示例实施例的图1的服务器的网络；以及
图3是根据示例实施例的操作无线通信系统的无线电接入网络的方法的流程图。
具体实施方式
各种实施例将参考附图而被更全面的描述。附图上相同的元件由相同的附图标记来标记。
详细的说明性实施例在本文中被公开。然而，本文公开的专门结构和功能细节仅是用于描述示例实施例的代表。然而，本发明可以以许多备选形式来体现，并且不应该被解释为仅限于本文所阐述的实施例。
相应地，尽管示例实施例能够具有各种修改和备选形式，但是这些实施例以示例的方式在附图中被示出，并且将在本文中被详细描述。然而，应当理解，并非旨在将示例实施例限制为公开的特定形式。与之相反，示例实施例将覆盖所有修改、等同物、以及落入在本公开的范围内的备选方案。相似的标号在整个附图的描述中指代相似的元件。
尽管第一、第二等术语在本文中可以被用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅被用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，以及类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的被列出项目中一个或多个项目的任何和所有组合。
当元件被称为被“连接”或者“耦合”到另一元件时，其可以被直接连接或耦合到其他元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接连接”或者“直接耦合”到另一元件时，则没有中间元件存在。被用于描述元件之间关系的其他词语应当以类似方式被解释(例如，“在…之间”与“直接地在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。
本文所使用的术语仅是用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。将进一步理解，术语“包括”，“包括了”，“包含”和/或“包含了”，在本文中被使用时，指定所声明特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但是并非排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。
还应当注意，在一些备选实施方式中，所述的功能/动作可以不按图中所示的顺序发生。例如，被连续示出的两个附图实际上可以基本上同时被执行，或者可以有时以相反顺序被执行，这取决于涉及的功能/动作。
在以下描述中具体细节被提供，以提供示例实施例的彻底理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，示例实施例可以在不需要这些具体细节的情况下而被实践。例如，系统可以以框图示出，以免不必要的细节模糊示例实施例。在其他实例中，公知的过程、结构和技术可以在没有不必要细节的情况下被示出，以便避免模糊示例实施例。
在以下描述中，说明性实施例将参考动作和操作的符号表示(例如，以流程图、流图、数据流图、结构图、框图等的形式)而被描述，该操作可以被实现为，执行特定任务或者实现特定抽象数据类型的程序模块，或者包括例程、程序、对象、组件、数据结构等的功能过程，并且可以在现有网络元件处使用现有硬件被实现。这种现有硬件可以包括一个或多个中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机或类似物。
尽管流程图可能将操作描述为顺序的过程，但是操作中的很多操作可以被并行、同时或者并发的被执行。另外，操作的顺序可以被重新布置。过程可以在其操作被完成时被终止，但是也可以具有不被包括在附图中的附加步骤。过程可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。当过程与功能对应时，其终止可以对应于函数向调用函数或者主函数的返回值。
如本文所公开的，术语“存储介质”或者“计算机可读存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁RAM、核芯存储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备和/或用于存储信息的其他暂时性机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于：便携式或固定存储设备、光存储设备、和能够存储、包含或者承载(多个)指令和/或数据的各种其他介质。
此外，示例实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述性语言、或者其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件、或者微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或者代码段被存储在机器或计算机可读介质中，诸如，计算机可读存储介质。当以软件实现时，一个或多个处理器将执行必要的任务。
代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或者存储器内容而被耦合到另一代码段或者硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由任何合适的部件而被传递、转发、或者发送，包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络发送等。
示例实施例可以结合RAN而被使用，RAN诸如为：通用移动电信系统(UMTS)；全球移动通信系统(GSM)；先进的移动电话服务(AMPS)系统；窄带AMPS系统(NAMPS)；全面访问通信系统(TACS)；个人数字蜂窝(PDC)系统；美国数字蜂窝(USDC)系统；EIA/TIA IS-95中描述的码分多址(CDMA)系统；高速分组数据(HRPD)系统，全球微波接入互操作性(WiMAX)；超移动宽带(UMB)；和第三代合作伙伴计划LTE(3GPP LTE)。
除了在当前部署的无线通信网络上使用的很多新类型的用户设备和应用之外，移动业务量的快速增长以及其日益动态的特性，使得运营商难以预测这些用户设备对网络资源的需求水平。作为结果，大多数运营商正在寻找解决当前和预期的移动数据业务挑战的方法。例如，网络运营商正在搜寻，最具成本效益地在其网络中增加灵活性的方法，以在未来演进期间更加动态地支持用户需求，并且保护他们的网络投资。过去五年中LTE的出现使得RAN架构的显著变化显然可以协助网络运营商解决这些挑战。
针对基站(例如，e-NodeB)的虚拟化的若干主要RAN演进已经被开发，以支持IP日益增长的重要性以及从基于地面的无线电模块到塔上安装远程无线电头(RRH)的加速过渡。但是，VNF作为跨无线通信网络所有域(诸如，演进分组核心(EPC)和/或IP多媒体子系统(IMS))的全球趋势，实现更激进的变化，将给未来设计RAN网络的方式带来真正的破坏。
网络虚拟化提供了利用新的并且更强大的通用处理器(GPP)的选项，将现有的和新的功能移动到这种GPP上，并且在网络中最优的可行位置处运行RAN的功能(例如，在可由请求供应商远程访问的云环境上)。例如，通过利用GPP，可以在被安装在中心位置处的IT服务器上运行BBU的基带处理功能，而不是使所有这种基带处理在定制硬件上(例如，在每个e-NodeB处)、在每个小区站点处被执行。
这样做实现了优异的可扩展性和池化，并且更容易在无线电资源之间进行协调。此外，这种基带处理的中心化，改善了在(多个)中央位置处必要硬件设备的部署的速度和便利，并且简化了操作。
无虚拟化的BBU的中心化取得了这些上述益处中的一些益处，但是可以被进一步改善。例如，并且如在背景技术中所描述的，根据现有技术的vBBU，保持紧密耦合的无线电和回传协议栈，这使得难以在云环境中vBBU的无线电与回传(或者，边缘云)部分之间提供真正灵活和可控制的路径。例如，在具有分布式演进分组核心(EPC)的分布式云中，每个e-NodeB的vBBU需要被连接到去往EPC(或者，边缘云)的不同物理/逻辑回传链路(或者被其共享)。
无线电协议栈与回传协议栈的解耦，将允许EPC与无线电协议栈真正分离，因此可以独立于vBBU的无线电协议栈而进行增减，以实现EPC核心中的“无线”资源概念。下文中，示例实施例将被描述，其用于实现所提到的无线电协议栈与回传协议栈的解耦以及管理它们之间的通信。
图1示出了根据示例实施例的、包括虚拟基带单元的无线通信网络。
无线通信系统100(下文中被称为系统100)包括：三个用户设备102、两个远程无线电头(RRH)104、服务器网络106(由服务器106-1至106-5形成)以及两个EPC 108。尽管系统100已经被示出为，具有三个用户设备102、两个RRH104、五个服务器106-1至106-5以及两个EPC 108，但是示例实施例不限于此，并且系统100可以包括任何数目的终端用户设备、RRH、服务器和EPC。另外并且尽管未示出，如本领域技术人员所知的，系统100可以包括针对其操作必要的任何其他组件。
用户设备102可以是以下中的任何一种，但不限于：移动电话、平板电脑、具有无线通信功能的小工具(例如，心率监测器)、膝上型电脑等。RRH 102可以是任何已知的、或者将被开发的RRH，并且可以安装在由特定无线服务提供商确定的各个位置的塔上(例如，在宏小区基站、小小区基站当前被定位的位置处)。
本文所述的示例实施例将基于系统100是基于LTE无线通信系统的假设。然而，示例实施例不限于此，并且可以包括用于无线通信系统的任何其他技术。例如，本发明概念可以被应用于使用具有无线电和回传协议栈的基站的概念的、基于3GPP规范进行操作的任何系统，
RRH 104中的每个RRH可以是任何已知或者将被开发的RRH。在一个示例实施例中，RRH 104中的每个RRH经由专用物理线路连接110(诸如，光纤电缆、或者用于将RRH 104和服务器106物理连接的任何其他已知或将被开发的部件)被连接到服务器106(在每个RRH 104与服务器106之间的这种连接也可以被称为前传连接或无线电连接)。
服务器网络106中的服务器106-1至106-5中的每个服务器可以包括：处理器、存储器、交换机和路由器、以及其他已知或将被开发的组件。服务器106-1至106-2 107-2中每个服务器的存储器可以具有，被存储在其中的计算机可读指令集，以及其他类型的数据，当计算机可读指令集被对应的处理器执行时，将对应的处理器转换成专用处理器，以用于实现服务用户设备102的多个e-NodeB的功能，包括但不限于在服务器106-1至106-5中的一个或多个处被接收的信号的基带处理(例如，L1-L3的信号处理)。在一个示例实施例中，服务器106-1至106-5中的每个服务器的对应处理器，由可商购的若干个通用处理器(GPP)形成。服务器网络106将参考图2详细描述。
在一个示例实施例中，服务器106-1至106-5中的每个服务器可以被定位在与RRH104中的任一RRH可以被定位的地理位置不同的地理位置处。此外，如图1中所示，并非所有的服务器106-1至106-5直接与RRH 104进行通信。例如，如图1中所示，仅服务器106-1和服务器106-2可以被直接连接，并且尽管被定位在不同的地理位置，但是服务器106-1和106-2可以经由在RRH 104与服务器106之间的有线/物理连接而被连接(例如，服务器106-1和106-2与RRH 104可以彼此间距几千米/英里，其中它们之间的确切间隔可以基于网络服务要求和/或各种网络部署情景)。
在一个示例实施例中，在服务器106-1和/或服务器106-2与RRH 104中任一RRH之间的间隔可能足够大，使得不能使用电缆和线路建立在RRH 104与服务器106-1和/或106-2之间的连接。在这种情况下，在RRH 104与服务器106-1和/或服务器106-2之间的通信可以是无线地，并且基于任何已知或将被开发的无线通信标准/技术。
在一个示例实施例中，在服务器106-1和106-2被直接连接到RRH 104的同时(经由如上文所述的有线和/或无线连接)，剩余服务器106-3至106-5经由服务器106-1和106-2被间接连接到RRH 104。在服务器106-1至106-5之间的通信可以是有线的、无线的和/或两者的组合。此外，在服务器106-1至106-5中的任何两个服务器之间的通信可以是直接的，或者间接的、经由服务器106-1至106-5中的另一服务器。相应地，服务器网络106可以被称为构成了用于基带信号处理的分布式平台和/或分布式vBBU。
在一个示例实施例中，服务器网络106中的服务器106-1至106-5中的一个或多个服务器，可以经由专用物理线路/连接112(诸如，光纤电缆、或者用于将服务器106和EPC108物理连接的任何其他已知或将被开发的部件)被连接到一个或多个EPC 108。例如，并且如图1中所示，从服务器106-1至106-5之中，仅服务器106-4和106-5被直接连接到EPC 108，而剩余的服务器106-1至106-3经由服务器106-4和106-5中的一个或多个被间接连接到EPC108。应当注意，尽管在对应于图1的示例实施例中，服务器106-1至106-5中有相等数目的服务器被直接连接到RRH 104和EPC 108，但是示例实施例不限于此。例如，服务器106-1至106-5之中可以是单个服务器被直接连接到EPC，并且同时，服务器106-1至106-5之中可以有三个服务器被直接连接到RRH 104，或反之亦然。
在服务器网络106的服务器106-1至106-5中，服务器106-3可以起交换控制器的功能，这将在下文中被进一步描述。然而，示例实施例不限于此，以及服务器106-1至106-5中的任一服务器可以起交换控制器的功能，如将被进一步描述的。
图2示出了根据示例实施例的图1的服务器网络。应当注意，尽管图2将服务器网络106示出为具有环状拓扑，但是示例实施例不限于此，并且任何拓扑可以被用于形成服务器网络106。在一个示例实施例中，服务器网络106的拓扑可以由服务器106-1至106-5中实现RAN SD i-交换控制器功能的一个服务器来确定，这将在下文中被进一步描述。
如图2中所示以及如参考图1简要描述的，图1的服务器网络106中的服务器106-1至106-5中的每个服务器包括处理器200-1、存储器200-2和交换机/路由器200-3。此外，服务器106-1至106-5中的每个服务器也可以被称为服务器网络106的节点或者计算节点。
在一个示例实施例中，处理器200-1可以由一个或多个GPP形成。在一个实施例中，在处理器200-1由两个或多个GPP形成的情况下，两个或多个GPP可以经由交换机(未示出)而被耦合在一起(池化在一起)。(多个)GPP和/或交换机可以是任何已知的和/或将被开发的GPP和交换机。在一个示例实施例中，用于处理器200-1的GPP的数目根据网络容量要求和/或无线网络服务提供商而变化(被确定)。
存储器200-2可以是任何已知的或者将被开发的存储设备，用于存储计算机可读指令以及其他类型的数据和信息，计算机可读指令(例如，软件代码)用于由对应的处理器200-1执行信号的基带处理。在一个示例实施例中，服务器106-1至106-5中的每个服务器可以不在本地存储所述计算机可读指令，而是可以从服务器106-1至106-5中的另一服务器和/或从经由云可访问的另一存储设施访问所述计算机可读指令。
交换机/路由器200-3可以是任何已知或者将被开发的交换机/路由器，其可以用于从服务器106-1至106-5中的一个服务器向服务器106-1至106-5中的另一服务器传送经处理的(或未经处理的)数据分组。交换机/路由器200-3也可以被用于根据服务器106-1至106-5中每个服务器的性能能力以及负载/处理能力，将服务器106-1至106-5中的一个服务器的功能切换到服务器106-1至106-5中的另一服务器。尽管在图2中，每个服务器106-1至106-5的交换机和路由器被示出为组合的单个单元200-3，但是示例实施例不限于此，而是交换机和路由器可以被体现为在服务器106-1至106-5中的每个服务器内的两个不同组件。
如本领域技术人员已知的，由LTE e-NodeB进行的信号基带处理涉及重新配置数据分组(例如，重新配置报头信息、源的IP地址、目的地等)，该数据分组接收自/将被发送到在e-NodeB的无线电(前传)侧的e-NodeB处的终端用户设备。这种重新配置和处理可以经由所谓的无线电协议栈完成。因此，可以说e-NodeB包括无线电协议单元(RPU)，以用于承载接收自/将被发送到用户设备的数据分组的重新配置和处理。
类似地，信号的基带处理也包括数据分组的重新配置和处理(例如，重新配置报头信息、源的IP地址、目的地等)，该数据分组接收自/将被发送到在e-NodeB的回传侧的e-NodeB处的核心网络元件(例如，EPC 108)。这种重新配置和处理可以经由所谓的回传协议栈完成。因此，可以说e-NodeB包括回传协议单元(BPU)，以用于承载接收自/将被发送到核心网络元件的数据分组的重新配置和处理。
如本申请的背景技术部分所述，用于vBBU的当前方案将无线电协议栈和回传协议栈嵌入在e-NodeB协议栈内，因此提供了无线电协议栈与回传协议栈的紧密耦合。如上文所述，在vBBU内嵌入回传协议栈，限制EPC资源独立于网络无线电资源的可扩展性。
为了解决上文所述的当前vBBU的限制，本文所述的示例实施例能够将e-NodeB协议栈分离为单独的软件定义命令集，单独的软件定义命令集与用于处理数据分组的无线电和回传协议栈中的每个协议栈相对应，然后，单独的软件定义命令集中的每个软件定义命令集经由RAN软件定义中间交换机(也被称为RAN SD i-交换控制器)被连接。RAN SD i-交换控制器将在下文中被进一步的描述。下文中以及在描述示例实施例中，可能会参考各种类型的控制器、代理、交换机、单元等。然而应当理解，被参考的控制器、代理、交换机等的功能，由一个或多个处理器(诸如，服务器网络106的服务器106-1至106-5中的一个或多个处理器200-1)通过执行被存储在存储器上(诸如，存储器200-2中的一个或多个存储器)的计算机可读指令(软件定义指令)/命令来实现。根据示例实施例，vBBU的软件定义功能如下。
在一个示例实施例中，服务器网络106中的服务器106-1至106-5中的每个服务器，可以被用于实现无线电协议栈和/或回传协议栈的处理功能。例如，当来自用户设备102的数据分组经由RRH 104中的一个RRH而被接收时，服务器106-1可以执行无线电协议栈的软件定义命令，来对接收的数据分组执行前端/无线电处理。此后，经处理的数据分组可以被路由到(经由RAN软件定义网络(SDN)i-交换控制器)服务器106-1至106-5中的另一服务器，以用于回传处理。在一个示例实施例中，执行数据分组的前端/无线电处理的每个服务器，可以被称为用于无线电协议栈的中继代理，而执行数据分组的回传处理的每个服务器可以被称为用于回传协议栈的中继代理。
因此，示例实施例提供了数据分组的回传和前传处理的分离/解耦(通过经由服务器106-1至106-5中的不同服务器的回传协议栈和无线电协议栈的软件定义实现)。
尽管示例实施例使用服务器网络106中的不同的多个服务器来使能回传和前传处理的分离实现，但是服务器106中的单个服务器可以根据路由/交换决策而被用于执行数据分组的前传和回传处理两者，该路由/交换决策由例如RAN SDN i-交换控制器提供，这将在下文中被详细描述。
在一个示例实施例中，无线电协议栈和回传协议栈中的每个协议栈具有内部软件定义网络(SDN)交换机，以控制e-NodeB内部的数据分组的交换/路由。例如，Open vSwitch(开源虚拟交换机，OVS)被附接到每个无线电协议栈和回传协议栈。关于回传协议栈，SDN交换机可以实现L1/L2和/或其他层功能，例如，回传协议栈的UDP/IP/GTP-U。在一个示例实施例中，如上所述，无线电协议栈和回传协议栈中的每个协议栈可以被称为具有应用程序接口(API)的SD中继代理，以在分离的无线电协议栈与回传协议栈之间动态地建立中继和隧道信息。
在一个示例实施例中，SD中继代理(对应于无线电协议栈)其本地SDN控制器的功能(除了执行通常由传统e-NodeB中的中继代理执行的功能之外)。用于无线电协议栈的本地SDN控制器也可以被称为SD设备控制器。
更具体地，本地SDN控制器与RAN SD i-交换控制器进行通信，以用于动态配置在无线电协议栈与回传协议栈之间的正确中继信息。在一个示例实施例中，如果本地SDN控制器不具有如何处理数据分组的信息(软件定义规则)，该数据分组从/将从服务器106-1(假设服务器106-1负责实现无线电协议栈的前传处理)和RRH 104中对应的RRH被发送，则本地SDN控制器可以根据默认的软件定义规则集(例如，将数据分组转发向默认的回传协议栈，和/或与根据SDN设计思想(软件定义指令集)的RAN SD i-交换控制器进行通信)来处理数据分组。
此外，本地SDN控制器可以经由与RAN SD i-交换控制器的协调，用作针对网络切片的无线电资源切片的代理。在一个示例实施例中，本地SDN交换机经由服务质量(QoS)计量为每个网络切片提供QoS。另外，本地SDN控制器可以进一步包括用于本地决策的智能(例如，基于分析的无线电资源优化)，以实现vRAN的更高效操作。
在一个示例实施例中，本地SDN控制器(被附接到实现无线电协议栈的每个服务器)接收来自用户设备102中的一个或多个用户设备的数据分组，并且搜索本地转发表。如果匹配在内部转发表中被找到，则本地SDN控制器根据在本地转发表中被找到的匹配执行处理(例如，通过实现无线电协议栈或回传协议栈来执行处理，如在下文中将描述的)。
例如，如果IP/数据分组以EPC 108中的一个EPC(例如，图1中所示的上部EPC，下文中被称为EPC1)作为目的地，则IP/数据分组的处理将会修改IP/数据分组信息以指示“匹配的源/目的地IP：(向EPC1SGW1)推送VLAN1”。作为另一示例，如果任何匹配条目在用于将接收的IP/数据分组转发向边缘云的本地转发表中被找到，则IP/数据分组的处理将会修改IP/数据分组信息，以指示“匹配的源/目的地IP：转发边缘云1”，并且因此IP/数据分组可以被直接转发到与EPC 108中的一个或多个EPC相对的边缘云。
此外，针对在实现无线电协议栈的服务器106-1至106-5中的一个或多个服务器与实现回传协议栈的服务器106-1至106-5中的一个或多个服务器之间路由IP/数据分组(例如，管理数据分组流，将在下文中被进一步描述)，VLAN(L2解决方案)、IP-in-IP封装、Q-in-Q封装、IP报头配置(例如，网络地址转换(NAT))中的任何一个可以被利用。
在一个示例实施例中，SD中继代理(与回传协议栈相对应)起本地SDN控制器的功能(除了执行通常由传统e-NodeB中的中继代理执行的功能以外)。用于回传协议栈的本地SDN控制器也可以被称为SD设备控制器。
更具体地，回传协议栈的本地SDN控制器与RAN SD i-交换控制器进行通信，以动态配置回传协议栈与无线电协议栈之间的正确中继信息。在一个示例实施例中，如果本地SDN控制器不具有如何处理数据分组的信息(软件定义规则)，该数据分组从/将从服务器106-4(假设服务器106-4负责实现回传协议栈的回传处理)被发送，则本地SDN控制器可以根据默认的软件定义规则集(例如，将数据分组转发向默认的回传协议栈，和/或与根据SDN设计思想(软件定义指令集)的RAN SD i-交换控制器进行通信)处理该数据分组。此外本地SDN控制器可以经由与RAN SD i-交换控制器的协调，用作用于指向网络切片的无线电资源切片的代表。在一个示例实施例中，本地SDN交换机经由服务质量(QoS)计量为每个网络切片提供QoS。
至此，上文所述的示例实施例使服务器网络106的服务器中的一个服务器(例如，服务器106-1)能够通过无线电协议栈来实现数据分组的前传处理，以及使服务器网络106的服务器中的另一服务器(例如，服务器106-4)能够通过回传协议栈来实现数据分组的回传处理。此外，在一个示例实施例中，服务器中的另一服务器(例如，服务器106-3)实现RANSD i-交换控制器。
因此，服务器网络106的服务器106-1至106-5中的不同服务器可以被用于实现数据分组的各种基带处理(例如，vBBU功能)，以及提供RAN SD i-交换控制器的功能，其中RANSD i-交换控制器管理在服务器网络106的各个服务器之间的经处理数据分组的路由。应当注意，尽管每个基带处理功能可以由来自服务器网络106的服务器之中的不同服务器执行，但是每个基带处理功能以及RAN SD i-交换功能可以全部由服务器网络106中的服务器中的一个服务器来执行。此外，服务器网络106可以同时被用于实现两个或更多个e-NodeB的信号的基带处理(即，vBBU功能)。
因此，示例实施例根据使用服务器网络106的服务提供商的数目、服务器网络106的服务器的业务/负载状态和处理容量等，通过服务器网络106提供对vBBU的动态管理。
在一个示例实施例中，上文所述的RAN SD i-交换控制器在无线电协议栈与回传协议栈之间协调(管理)交换/路由数据分组。在一个示例实施例中，经由服务器网络106的服务器106-3而实现的RAN SD i-交换控制器管理在其控制下的所有RAN网络资源。例如，RAN SD i-交换控制器建立在无线电协议栈与回传协议栈之间的通信路径(例如，在执行无线电协议栈的前传处理的服务器106-1与执行回传协议栈的回传处理的服务器106-4之间的通信路径，如上文中示例实施例所述)，在不同的无线电协议栈之间的通信路径(例如，服务器106-1与服务器106-2均执行无线电协议栈的前传处理)，在不同的回传协议栈之间的通信路径(例如，服务器106-4与服务器106-5均执行无线电协议栈的回传处理)，或者在无线电协议栈与其他VNF之间的通信路径。
在一个示例实施例中，RAN SD i-交换控制器具有/开发了必要的智能，诸如无线电协议栈与回传协议栈之间的负载平衡、无线电协议栈之后的业务卸载、在网络切片情况下的资源隔离等。例如，RAN SD i-交换控制器可以具有用于如何在无线电协议栈与回传协议栈之间交换数据分组的表(经由软件定义规则和指令被提供)。相应地，基于该表，RAN SDi-交换控制器确定如何将由无线电协议栈(例如，在服务器106-1上)处理的数据分组交换到服务器网络的服务器中执行回传协议栈(例如，在服务器106-4或106-5上)的回传处理的另一服务器。
尽管在上文的示例实施例中，服务器网络106中的某些服务器已经被指定负责实现无线电协议栈、回传协议栈以及RAN SD i-交换，但是在一个示例实施例中，这种指定可以动态改变。例如，尽管服务器106-1可以被用于执行无线电协议栈的前传处理，但是在一个时间点并且接收到来自RRH 104的数据分组时，RAN SD i-交换控制器可以确定服务器106-1过载，并且可以改为将接收的数据分组路由到具有相对更轻负载的另一服务器(例如，服务器106-5)以执行无线电协议栈的前传处理。相同方式可以被应用于其他的功能，使得服务器网络106的服务器中的、用于执行无线电、回传和交换功能的被指定的服务器可以动态地改变。
图3是根据示例实施例的、操作无线通信系统的无线电接入网络的方法的流程图。图3的方法从服务器网络106的角度被实现，并且更具体地，从服务器网络106的服务器中的实现RAN SD i-交换控制器的功能的服务器的角度被实现，其中对应的处理器200-1执行合适的计算机可读指令。计算机可读指令可以容易地被(服务器供应商404、网络服务提供商的运营商等)修改、更新、重新配置、调整，因此提供上文所述的灵活性并且易于适配/网络切片划分。
在一个示例实施例中，在由服务器网络106的服务器执行基带处理之前，无线服务提供商可以请求RAN SD i-交换控制器(例如，由服务器106-3所实现)为该无线服务提供商提供网络106的切片，以用于执行基带处理(例如，将服务器网络106的网络资源的切片提供给无线服务提供商)。相应地，RAN SD i-交换控制器根据已知或将被开发的切片方法对网络106进行切片划分。
在一个示例实施例中，网络资源(通过对服务器网络106进行切片划分而被提供给无线服务提供商)，使无线服务器提供商能够将vBBU服务(例如，信号的基带处理)同时提供给多个服务提供商。
假设网络切片已经被提供给请求的服务提供商，图3的方法将在下文中被描述。
在S300处，源自和/或去往终端设备(物联网(IoTa)设备、移动设备等)和/或核心网络元件的IP/数据分组，在服务器网络106处被接收。
在S310处，根据接收的数据分组的源和目的地，RAN SD i-交换控制器指定在服务器网络106内的服务器中的一个服务器(例如，106-1)来执行对接收的IP/数据分组的第一修改(取决于在服务器网络106处被接收的IP/数据分组是来自RRH 104还是来自EPC 108)。
此后，被指定的服务器(例如，服务器106-1)，经由实现无线电协议栈和回传协议栈中的适当的一个协议栈，对接收的数据分组执行第一修改。例如，当来自用户设备102中的一个用户设备的IP/数据分组，经由RRH 104中的一个RRH而在服务器网络106处被接收时，服务器106-1通过执行与无线电协议栈相对应的计算机可读指令来执行第一修改。另一方面，当来自网络的EPC 108侧的IP/数据分组在服务器106-1处被接收时，服务器106-1通过执行与回传协议栈相对应的计算机可读指令来执行第一修改。
在一个示例实施例中，由回传协议栈或者无线电协议栈执行的对IP/数据分组的修改，如上文所述被执行，并且可以进一步基于服务提供商的规范和指南。
此后，在S320处，RAN SD i-交换控制器在服务器网络106的服务器中的适当多个服务器之间路由(管理)经第一修改的IP/数据分组(例如，在实现无线电协议栈的服务器中的适当多个服务器之间，在实现无线电和回传协议栈的服务器中的适当多个服务器之间，在实现回传协议栈的服务器中的适当多个服务器之间，在实现无线电/回传协议栈的服务器中的适当多个服务器与其他VNF之间等)。如上文所述并且根据一个示例实施例，RAN SDi-交换控制器根据负载条件、业务条件、服务提供商规范、软件定义路由指令(例如，上文所述的软件定义表)等，来路由(管理)经第一修改的IP/数据分组。
在将经第一修改的IP/数据分组路由到无线电和回传协议栈中的适当多个协议栈之后，并且在将被路由的数据分组发送到(多个)预期目的地之前，在S330，RAN SD i-交换控制器指示服务器网络106中的服务器中的、经第一修改的IP/数据分组被发送到的适当一个服务器，执行对IP/数据分组的第二修改(例如，如上文所述，对已经首先经历第一修改的(多个)IP/数据分组执行第二修改)。执行第一和第二修改的服务器可以是相同服务器或是不同的服务器。此外，执行第一和/或第二修改的服务器可以与实现RAN SD i-切换控制器功能的服务器相同。
例如，如果第一修改由服务器106-1通过执行与无线电协议栈相对应的计算机可读指令而被执行，然后将经第一修改的IP/数据分组路由到实现回传协议栈的另一服务器(例如，服务器106-4)，则RAN SD i-切换控制器指示服务器106-4，通过执行与回传协议栈或不同的无线电协议栈(在数据分组从一个无线电协议栈被发送到另一无线电协议栈的情况下)相对应的计算机可读指令来执行第二修改。
此外，如果第一修改由服务器106-4通过执行与回传协议栈相对应的计算机可读指令而被执行，然后将经第一修改的IP/数据分组路由到实现无线电协议栈的另一服务器(例如，服务器106-1)，则RAN SD i-交换控制器指示服务器106-1，通过执行与无线电协议栈或不同的回传协议栈(在数据分组从一个回传协议栈被发送到另一回传协议栈的情况下)相对应的计算机可读指令来执行第二修改。
相应地，示例实施例使无线电协议栈(例如，根据上文所述的第一修改的IP/数据分组的处理)和回传协议栈(例如，根据上文所述的第二修改的IP/数据分组的处理)的独立操作能够由不同(或相同)的服务器执行。
此后，在S340，RAN SD i-交换控制器指示执行第二修改的服务器(例如，服务器106-1或者服务器106-4)将经第二修改的IP/数据分组发送到预期目的地。然后，服务器106-1或者服务器106-4可以将经第二修改的分组直接(如果服务器106-1或者服务器106-4被直接连接到预期目的地(例如，RRH 104中的一个或多个RRH，或者EPC 108中的一个或多个EPC))或经由服务器网络106中服务器的另一服务器间接地发送到预期目的地。
用于分离无线电协议栈与回传协议栈、并且经由RAN SD i-交换控制器管理其之间通信的上文所述的实施例提供了若干优势。第一个优势是提供了高灵活度平台，以实现用于未来移动网络的不同特性。例如，借助软件定义网络，网络切片可以被创建为VNF基础设施(VNFI)，使得RAN共享可以在不需要显著努力的情况下被实现，并且其管理性可以被改善以实现可编程的RAN共享。相应地，物联网(IoT)网络切片可以被专门用于第三代IoT服务提供商。例如，e-NodeB的无线电协议栈与回传协议栈的紧密耦合(经讨论为当前可用方案的缺点)可以被消除，使得由服务器106实现的无线电协议栈与回传协议栈的数目可以不再相同，并且可以是不同的，允许EPC核心资源独立于网络100的无线电资源而进行增减。
第二个优势是任何动态的本地中断机制可以以更高效的方式被实现，例如，边缘云处的超低延迟IoT服务。取决于QoS/体验质量(QoE)或者移动性，本文所述的示例实施例的网络可以被容易地适配。
第三个优势是，在发生灾难的情况下，根据本文所述的示例实施例的网络也可以被应用于用于公共安全的透明公共安全LTE隔离操作(PS-LTE IOPS)服务。在这种情况下，SDN能力立刻将EPC连接卸载到本地PS-LTE EPC，并且动态地提供任何特定服务(例如，用于第一响应者)。
示例实施例的变型不应被视为脱离示例实施例的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的是，旨在将所有这些变型包括在本公开的范围内。

Claims (7)

1.一种分布式平台，包括：
至少一个节点(106)，所述至少一个节点用于执行信号的基带处理，所述至少一个节点包括：
存储器(200-2)，所述存储器具有被存储在其中的计算机可读指令，以及
处理器(200-1)，所述处理器被配置为执行所述计算机可读指令以，
实现多个无线电协议栈和多个回传协议栈的独立操作，所述多个无线电协议栈和所述多个回传协议栈用于执行多个基站的所述基带处理功能，所述多个基站中的每个基站被配置为服务于一个或多个用户设备，以及
管理在所述多个无线电协议栈与所述多个回传协议栈之间的数据分组流，其中，
所述处理器被配置为使用所提供的切片并且执行所述计算机可读指令以，
接收来自或者去往所述一个或多个用户设备中的所述用户设备的数据分组，
执行对接收的所述数据分组的第一修改，
通过将经第一修改的所述数据分组路由到所述多个无线电协议栈中的一个无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来管理所述数据分组流，
执行对被路由的所述数据分组的第二修改，以及
将经第二修改的所述数据分组发送到预期的目的地，
其中所述分布式平台包括：
多个节点，所述多个节点包括所述至少一个节点，所述至少一个节点被配置为，
通过指示所述多个节点中的第一节点实现所述多个无线电协议栈中的至少一个无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来执行所述第一修改，
通过指示所述多个节点中的第二节点实现所述多个无线电协议栈中的至少另一无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的另一回传协议栈，来执行所述第二修改，以及
管理在所述多个节点中的所述第一节点与所述多个节点中的所述第二节点之间的所述数据分组流，所述至少一个节点是所述多个节点中的任何一个节点，所述多个节点包括所述多个节点中的所述第一节点和所述多个节点中的所述第二节点。
2.根据权利要求1所述的分布式平台，其中所述处理器被配置为通过以下来管理所述数据分组流：
将来自所述多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者所述多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组，路由到所述多个无线电协议栈中的任何一个其他无线电协议栈以及所述多个回传协议栈中的任何一个其他回传协议栈，以及
将来自所述多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者所述多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组，路由到由所述处理器实现的一个或多个虚拟化网络功能。
3.根据权利要求1所述的分布式平台，其中所述处理器被进一步配置为执行所述计算机可读指令以，
从至少一个服务提供商接收将所述分布式平台的切片提供给所述服务提供商的请求，以及
将所述切片提供给所述至少一个服务提供商，所述切片将资源提供给所述至少一个服务提供商，以执行用于由所述至少一个服务提供商服务的所述一个或多个用户设备中的用户设备的信号的基带处理。
4.根据权利要求1所述的分布式平台，其中所述处理器被配置为通过实现以下来执行所述第一修改，
所述多个无线电协议栈中的第一无线电协议栈，或者
所述多个回传协议栈中的第一回传协议栈；并且
其中所述处理器被配置为通过实现以下来执行所述第二修改，
所述多个无线电协议栈中的第二无线电协议栈，或者
所述多个回传协议栈中的第二回传协议栈。
5.一种在分布式平台上执行信号的基带处理的方法，所述方法包括：
实现多个无线电协议栈和多个回传协议栈的独立操作，所述多个无线电协议栈和所述多个回传协议栈用于执行多个基站的所述基带处理功能，所述多个基站中的每个基站被配置为服务于一个或多个用户设备；以及
管理在所述多个无线电协议栈与所述多个回传协议栈之间的数据分组流，以及
利用所述平台的切片以，
接收来自或者去往所述一个或多个用户设备中的所述用户设备的数据分组，
执行对接收的所述数据分组的第一修改，
通过将经第一修改的所述数据分组路由到所述多个无线电协议栈中的一个无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来管理所述数据分组流；执行对被路由的所述数据分组的第二修改，以及
将经第二修改的所述数据分组发送到预期的目的地，
其中
所述第一修改的所述执行通过指示所述分布式平台的多个节点中的第一节点实现所述多个无线电协议栈中的至少一个无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的一个回传协议栈，来执行所述第一修改，
所述第二修改的所述执行通过指示所述多个节点中的第二节点实现所述多个无线电协议栈中的至少另一无线电协议栈或者所述多个回传协议栈中的另一回传协议栈，来执行所述第二修改，以及
所述管理对所述多个节点中的所述第一节点与所述多个节点中的所述第二节点之间的所述数据分组流进行管理，所述至少一个节点是所述多个节点中的任何一个节点，所述多个节点包括所述多个节点中的所述第一节点和所述多个节点中的所述第二节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中管理所述数据分组流包括：
将来自所述多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者所述多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组，路由到所述多个无线电协议栈中的任何一个其他无线电协议栈以及所述多个回传协议栈中的任何一个其他回传协议栈，以及
将来自所述多个无线电协议栈中的任何一个无线电协议栈的或者所述多个回传协议栈中的任何一个回传协议栈的一个或多个数据分组，路由到一个或多个虚拟化网络功能。
7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：
从至少一个服务提供商接收将所述分布式平台的切片提供给所述服务提供商的请求，以及
将所述切片提供给所述至少一个服务提供商，所述切片将资源提供给所述至少一个服务提供商，以执行用于所述一个或多个用户设备中的用户设备的信号的基带处理。
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