CN109417572B - 管理面功能对控制面功能进行策略配置的系统和方法 - Google Patents

管理面功能对控制面功能进行策略配置的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种管理面功能对控制面功能进行策略配置的系统和方法。在一个实施例中，管理面实体操作用于向策略控制功能(policy control function，PCF)发送策略，该策略与网络切片的网络切片操作相关并且与网络切片的总可用网络切片资源相关。策略控制功能(PCF)操作用于应用策略来配置该网络切片的控制面功能。

Description

管理面功能对控制面功能进行策略配置的系统和方法
相关申请交叉引用
本申请涉及于2016年10月31日提交的、序列号为62/415,044、题为“管理面对控制面功能进行策略配置的系统和方法”的美国临时专利申请；涉及于2017年1月5日提交的、序列号为62/442,830、题为“管理面功能对控制面功能进行策略配置的系统和方法”的美国临时专利申请；并且涉及于2017年10月24日提交的、序列号为15/792,331、题为“管理面对控制面功能进行策略配置的系统和方法”的美国专利申请，以上申请的全部内容通过引用整体合并于此，包括所有提交的附录。
技术领域
本发明属于无线网络通信领域，尤其涉及一种管理面对控制面功能(controlplane function，CPF)进行切片专用策略配置的方法和装置。
背景技术
在给定公共物理网络资源的情况下，网络切片针对具有不同服务质量(qualityof service，QoS)要求的不同服务提供定制服务。此外，长期演进(Long Term Evolution，LTE)无线通信标准的演进分组核心(Evolved Packet Core，EPC)内的网络功能可通过操作策略进行配置。这些策略是通过定义QoS、选通、流量路由、拥塞管理等规则来形成网络行为的条件、约束和设置的集合。
然而，网络切片中的关键问题涉及网络切片的行为的形成，使得一个切片支持的服务不受其他切片支持的服务的负面影响。
提供该背景信息是为了揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。不允许或不应解释任何前述信息构成对抗本发明的现有技术。
发明内容
根据本发明实施例，提供了一种管理面系统对控制面功能进行的策略配置，包括：至少一个管理组件，其被配置为对控制面功能的策略配置以及策略配置的监控和实施提供支持。策略配置可以应用于切片专用控制面功能或公共控制面功能。
在一个实施例中，一种方法是用于配置与网络上可用的网络切片相关联的控制面功能。该方法包括管理面实体：向策略控制功能(policy control function，PCF)发送与网络切片的网络切片操作相关并且与网络切片的总可用网络切片资源相关的策略，策略控制功能(PCF)操作用于应用策略来配置该网络切片的控制面功能。
在一种实现方式中，该方法还包括向PCF发送与相应的多个网络切片的网络操作相关的多个策略，该PCF还操作用于应用多个策略中的每个策略来配置多个网络切片中的一个相应网络切片的控制面功能。
在一种实现方式中，该方法还包括管理面实体：基于网络切片资源更新触发，向管理和编配(management and orchestration，MANO)组件发送请求以为网络切片预留资源；以及，向控制面功能发送资源分配更新。
在一种实现方式中，该方法还包括：管理面实体：接收网络切片资源使用监控结果；确定网络切片资源使用监控结果是否违反策略；以及，如果网络切片资源使用监控结果违反策略，则触发策略的更新。
在一种实施方式中，在发送之前，该方法还包括管理面实体：接收配置指令；并根据所接收的配置指令配置策略。
在一个实施例中，提供管理面功能，用于配置与网络上可用的网络切片相关联的控制面功能。管理面功能包括：网络接口，用于从连接到网络的网络功能接收数据和向连接到网络的网络功能发送数据；处理器；非暂时性存储器，用于存储指令，所述指令在由处理器执行时使得管理面功能被配置为：向策略控制功能(PCF)发送与网络切片的网络切片操作相关并且与网络切片的总可用网络切片资源相关的策略。策略控制功能(PCF)操作用于应用策略来为该网络切片配置控制面功能。
在一种实施方式中，管理面功能被配置为进一步向PCF发送与相应的多个网络切片的网络操作相关的多个策略，并且其中，PCF还操作用于应用每个导出的策略为多个网络切片中的相应一个网络切片配置控制面功能。
在一种实施方式中，管理面功能还操作用于：基于网络切片资源更新触发，向管理和编配(MANO)组件发送请求以为网络切片预留资源；以及，向与网络切片相关联的控制面功能发送资源分配更新。
在一种实施方式中，管理面实体还操作用于：接收网络切片资源使用监控结果；确定网络切片资源使用监控结果是否违反策略；以及，如果网络切片资源使用监控结果违反策略，则触发策略的更新。
在一种实施方式中，管理面实体还操作用于：接收配置指令；并根据所接收的配置指令配置策略。
在一种实施方式中，该策略还涉及多个网络切片的网络操作，并且其中，PCF还操作用于应用策略以配置多个网络切片的控制面功能。
在一种实施方式中，管理面实体基于网络切片资源使用结果生成触发。
在一种实施方式中，管理面实体从控制面功能接收触发，该控制面功能基于策略监控网络切片资源使用。
在一种实施方式中，所接收的触发包括资源分配更新请求。
在一种实施方式中，控制面功能包括以下之一：会话管理功能(sessionmanagement function，SMF)；以及接入和移动性管理功能(access and mobilitymanagement function，AMF)。
在一种实施方式中，管理面实体从在网络的管理面中可用的操作系统实体接收网络切片资源使用监控结果。
在一种实施方式中，所述管理面实体还操作用于基于网络切片资源使用结果生成所述触发。
在一种实施方式中，所述管理面实体还操作用于从基于所述策略监控网络切片资源使用的控制面功能接收所述触发。
本发明实施例的目的是提供一种管理面提供控制面功能(CPF)的公共/切片专用策略配置的方法和装置。本发明的其他特点和优点将通过以下结合附图的详细描述变得显而易见。
以上已经结合本发明的各方面描述了实施例，可以在本发明的基础上实现这些实施例。本领域技术人员将理解，实施例可以结合描述它们的方面来实现，但是也可以使用该方面的其他实施例来实现。当实施例互相排斥或彼此不相容时，对于本领域技术人员来说是显而易见的。一些实施例可以关于一个方面来描述，但是也可以适用于其他方面，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1是本发明的公共控制程序功能的实施例的示意图；
图2是本发明的切片专用控制程序功能的实施例的示意图；
图3是本发明的管理组件的实施例的示意图，其中策略是切片专用的并且具有公共的控制程序功能；
图4是本发明的系统的管理组件的实施例的示意图，其中策略是切片专用的并且具有切片专用控制程序功能；
图5是本发明的系统的管理组件的实施例的示意图，其中策略对于一个以上的切片是公共的；
图6是本发明的管理组件的实施例的流程图；
图7是本发明的监控/实施组件的实施例的示意图，其中触发取决于策略阈值；
图8是图7中所示的本发明的监控/实施组件的实施例的流程图；
图9A示出了本发明的管理系统的实施例，使监控/实施组件根据策略阈值被触发；
图9B示出了本发明的管理系统的实施例，使监控/实施组件根据策略阈值被触发；
图10是本发明的监控/实施组件的另一实施例的流程图，其中在控制程序功能级实施触发；以及
图11A示出了本发明的管理系统的实施例，使监控/实施组件在控制面功能级别被触发；
图11B示出了本发明的管理系统的实施例，使监控/实施组件在控制面功能级别被触发；
图12是本发明的管理系统的另一实施例的流程图；
图13示出了根据本发明的装置的配置；
图14A是示意性地示出可以实现网络切片的架构的框图；
图14B是从单个切片的角度示出图14A中讨论的架构的框图；
图15是示出网络的管理面、控制面和用户面之间的交互实施例的示意图。
具体实施方式
本申请提供了一种网络内的管理系统对网络切片进行策略配置的方法、装置和系统。在实施例中，本申请涉及多个网络切片的策略配置的方法、装置和系统，可以避免对由这些网络切片中的每一个提供的服务产生负面影响。
控制面中的网络功能配置有运营商的策略，其定义例如网络相关QoS、选通、流量路由、拥塞管理、移动性、漫游等的实施。在存在网络切片的情况下，例如，策略可以用于形成网络切片的行为，使得一个切片实例支持的服务不受由其他网络切片实例支持的服务的负面影响。如下面更详细的描述，策略可以是切片专用的或非切片专用的。
负责确定和管理策略中的至少一个的管理功能在本文中称为策略管理功能(policy management function，PMF)。控制面中的相关核心网功能(例如，策略控制功能(PCF))可以配置有由PMF发送的切片专用/非切片专用策略，以实现网络切片实例的期望操作。
例如，在已经实施某些先决条件的情况下，用于策略配置的管理支持的方法和系统是有用的。在一个实施例中，网络管理系统将确定有必要创建新的网络切片实例以促进服务，并且还将标识需要被配置为创建和支持该网络切片实例的新网络功能，以及可能需要重新配置以创建和支持此网络切片实例的公共网络功能。
策略管理功能(PMF)根据服务要求和总可用网络切片资源导出与用于网络切片操作的核心网控制面功能相关的适当策略。然后，PMF直接或通过中间节点发送配置指令，该配置指令可以用于为PCF配置切片专用/非切片专用策略，该切片专用/非切片专用策略可以由与PCF连接的某些其他核心网控制面功能使用以获取相应的策略，这些其他核心网控制面功能例如为会话管理功能(session management function，SMF)和接入以及接入和移动性管理功能(access and mobility management function，AMF)。针对SMF的切片专用策略的示例，例如为以下限制：属于指定切片的进入/离开网络节点的总流量＜x比特每秒。
另外，上述策略可以伴随有应用这种速率限制的网络节点/时间的列表。此外，上述策略可能附有额外信息，这些额外信息表明如果超过速率限制需要采取什么行动。此外，控制面网络功能(CPF)(例如，SMF或AMF)可以在由PMF设置的相应策略中描述的约束下操作，以便形成适当的网络行为。
如本发明所考虑的，策略是形成网络行为的条件、约束和设置的集合。这些策略(也称为规则)可适用于特定切片或多个切片。这些策略的示例可以包括逻辑链路约束，例如，逻辑链路A上的总切片流量＜x bps；节点约束，例如进入用户面功能(User PlaneFunction，UPF)节点的总切片数据流量j＜T1bps，离开UPF节点的总切片数据流量i＜T2bps，进入控制面功能(CPF)节点的总切片信令流量k＜T3bps，离开控制面功能(CPF)节点的总切片信令流量k＜T4bps，网络功能(Network Function，NF)的总切片计算资源使用x＜A核心，NF的总切片存储资源使用y＜M字节；根据规则j决定切片i的流量路由以及如何访问哪个网络选择。
本发明的控制面功能(CPF)的操作的实施例受制于相应的策略或规则中概述的约束。CPF是执行功能的逻辑实体。这些功能可以被认为是切片专用的，即适用于单个切片，或者是公共的，即适用于多个切片。例如，参见图1和图2。在给定管理系统设置的策略的情况下，公共或切片专用CPF执行其工作。在切片专用CPF的情况下，切片专用CPF仅处理相应切片内的流量/服务而不考虑来自其他切片的流量。
图1是示出根据本发明实施例的系统的示例的框图，其中有跨多个网络切片共享的公共CPF 110。该示例中的公共CPF 110操作用于为多个网络切片中的每一个应用不同的策略。这些策略最初由PCF配置。在其他实施例中，CPF110可操作用于将相同的策略应用于多个网络切片中的一个或多个。CPF的示例包括例如会话管理功能(SMF)(也称为会话管理器(session manager，SM))或接入和移动性功能(AMF)。
在图1的实施例中，多个网络切片包括两个网络切片，网络切片#1 102和网络切片#2 104，它们受制于与网络切片#1 102相关联的策略#1 106和与网络切片#2 104相关联的策略#2 108中概述的约束。公共CPF 110与网络切片#1 102的用户面功能(UPF)112和网络切片#2 104的UPF 114连通。策略#1 106和策略#2 108是通过PCF实施的策略(图1和图2中未示出)。
图2是示出根据系统的实施例的系统的示例的框图，该系统包含切片专用CPF210。在该示例中，网络切片202包括切片专用CPF 210，切片专用CPF 210受制于与网络切片#1 202相关联的策略206中概况的约束，并且与网络切片#1 202的UPF 212连通。
根据本发明实施例，提供了一种在切片网络中由管理面提供控制面功能(CPF)的策略配置的系统，该系统包括：至少一个管理组件，被配置为对控制面功能的策略配置以及策略配置的监控和实施提供支持。在该系统的示例中，策略配置是切片专用的。在该系统的其他示例中，策略配置在网络切片中是公共的。
以下描述说明了本发明实施例，其中PMF导出并发送与网络切片或多个网络切片的资源分配相关的策略。应当理解，本方法和系统不限于这种与资源相关的策略，并且提供以下描述作为一个示例。
本发明的网络管理系统的实施例能够根据服务级别协议和可用网络资源来分配资源。该系统能够在每个切片上或多个切片上分配资源。通过配置特定策略来执行此分配。这样，管理系统可以为所有网络切片集中分配资源，以便从多个切片的多路复用增益中受益。例如，如图3和图4所示，管理系统通过发送与分别与网络切片#1和网络切片#2相关联的策略#1和策略#2相关的配置指令，在两个网络切片上分配资源。另外，如图5所示，管理系统可以为跨多个切片的公共策略提供配置指令。
在一些实施例中，管理系统操作用于监控网络切片资源使用，并基于所监控的网络使用来检查对与网络切片相关联的一个或多个策略的遵守情况。切片资源使用情况监控可以例如由管理系统来进行，所述管理系统监控可以在一个或多个策略中指定的各网络功能节点和/或网络逻辑链路。可以基于一个或多个策略来评估被监控位置处的资源消耗，以确定是否已经超过一个或多个策略中定义的资源阈值。例如，可以将资源使用监控的结果提供给操作用于实现可能影响网络切片的流量调整的CPF。在一些实施例中，可以将资源使用监控的结果提供给CPF，以基于CPF可用的相应策略进行评估。CPF可以进一步操作以基于所接收的资源使用监控结果来触发网络切片资源分配或网络切片资源(重)配置。在一些实施例中，CPF可操作用于基于所接收的资源使用监控结果指示违反管理该网络切片的策略的确定来触发网络切片分配/(重)配置。例如，违反可以是确定超过切片专用策略中设置的阈值。
参考图3，在一个实施例中，管理系统300跨两个网络切片(网络切片#1 302和网络切片#2 304)分配资源。管理系统300发送与网络切片#1 302的策略#1 306相关的配置指令。例如，管理系统300内的PMF可以配置策略#1 306。策略#1 306为公共CPF 310设置关于其在网络切片#1 302中的功能的约束，例如，其与UPF 312的通信。管理系统300还发送与网络切片#2 304的策略#2 308相关的单独的一组配置指令。例如，管理系统300内的PMF可以配置策略#2 308。策略#2 308还为CPF 310设置关于其在网络切片#2 304中的功能的约束，例如其与UPF 314的通信。
参考图4，其中管理系统400跨两个网络切片(网络切片#1 402和网络切片#2 404)分配资源的实施例的另一示例。管理系统400发送与网络切片#1 402的策略#1 406相关的配置指令。策略#1 406为切片专用CPF 410设置关于其在网络切片#1 402中的功能的约束，例如其与UPF 412的通信。管理系统400还发送与网络切片#2 404的策略#2 408相关的单独的一组配置指令。策略#2 408还为切片专用CPF 411设置关于其在网络切片404中的功能的约束，例如其与UPF 414的通信。
参考图5，其中管理系统500跨两个网络切片(网络切片#1 502和网络切片#2 504)分配资源的实施例的另一示例。管理系统500发送与公共策略506相关的配置指令，公共策略506涉及网络切片#1 502和网络切片#2504的资源分配。公共策略506为公共CPF 510设置关于其在网络切片502和504中的功能的约束，例如其与UPF 512和UPF 513的通信。
图6是示出可以由例如本发明的管理系统的实施例的策略管理功能的节点或功能执行的方法的流程图。在该图示中，公开了一种方法，该方法可以由例如管理系统内的策略管理功能(PMF)的功能来执行，该功能在步骤600处允许为网络切片内的服务分配资源。
然后，在步骤610，策略管理功能(PMF)或管理面内的其他实体可以为每个切片导出与资源相关的策略，并且在步骤620，相应地向相关联的CPF提供配置指令或配置信息。策略管理功能(PMF)或其他此类节点能够根据网络的需要调整资源。如果分配给一个切片的资源是有负担的(taxed)或者不足以满足需求，则管理系统可以将资源从另一个负担较低或可能是无负担(non-taxed)的切片重定向到纳税切片。
如图6中所示，步骤600还可以涉及网络切片内服务的资源分配的更新，其中网络切片正被重配或更新。
在步骤610，策略管理功能(PMF)或管理面内的其他实体可以导出每个切片的策略，并且在步骤620，向相关联的CPF提供配置指令或配置信息，以便相应地配置相关联的CPF。在一些实施例中，策略可以包括与资源相关的策略。
本发明的管理系统的另一个实施例涉及策略的监控和实施。管理系统基于每个切片监控资源使用情况并检查是否遵守适用的策略。这涉及监控策略中指定的各个网络帧(Network Frame，NF)节点/逻辑链路。这些监控的结果可供相关联的CPF使用，以便进行流量调整。可以从多种机制中的一种机制引发(也称为触发)资源分配或配置，例如：在管理系统内通过操作系统(Operations System，OS)根据策略违反触发，例如违反切片专用策略中设置的阈值或CPF的触发，策略违反例如由“3GPP TS 32.401性能管理(PerformanceManagement，PM)；概念和要求(第13版)”定义。
图7是根据策略违反的用于资源分配更新的方法的实施例的图示。管理面中的OS可以在其中包括策略违反检测逻辑700。它从多个网络元件(network element，NE)730、732、734接收切片专用策略710和切片专用测量报告720、722、724。如果存在违反一个或多个策略，则它发送指令(例如，触发740)以通过管理系统的策略管理功能(PMF)发起资源分配更新以解决违反。参见图8，更详细地说，当操作系统确定存在违反并触发更新时，它可以向管理系统内的网络切片管理器(network slice manager，NSM)发送更新请求，该网络切片管理器又与管理和编排(MANO)组件通信。MANO确认通信。然后，NSM可以向OS确认该请求，并向负责执行该策略的网络功能或节点发送更新。策略实施实体又可以更新元件管理系统(element management system，EMS)，元件管理系统是管理系统和CPF之间的接口。然后，EMS可以向CPF提供更新，通过本实施例中的示例，CPF就是会话管理器(SM)，如图9所示。
参考图8，基于所监控的资源使用来监控和更新网络切片资源分配的网络切片资源使用的方法的实施例。在步骤800，管理系统中的操作系统(OS)持续监控网络切片资源使用以遵守(即符合)规定的策略。例如，监控可以包括监控切片专用策略或公共策略中定义的资源消耗或流量性能。结合监控，如果在确定步骤810，OS确定存在策略违反的情况，例如当前资源不足以使网络切片提供满足策略约束的服务，则在步骤820，OS触发网络切片的资源分配更新，以确保符合策略。在一些实施例中，触发可以由CPF执行，例如AMF或SMF(也称为会话管理器(SM))，并且触发可以由CPF发送给管理系统。在这些实施例中，CPF可以进一步操作以从管理系统接收触发响应。在一些实施例中，触发响应可以包括配置信息以改变切片的资源分配。
图9A是示出更新网络切片资源分配的实施例的信号流程图，例如通过更新管理分配给该网络切片的资源的策略来更新网络切片资源分配。在图9的实施例中，在步骤920，管理系统的OS 906触发策略更新。注意，图11示出了另一个实施例，其中CPF(例如SM 1100)触发更新。例如，触发可以是由于确定网络切片资源使用违反了管理该网络切片的操作的策略而导致的。在步骤930，OS 906向管理系统内的网络切片管理器(NSM)908发送资源分配更新请求。在步骤940，NSM 908将请求发送给管理和编排(MANO)组件910以预留资源供切片使用。在该说明中，假设切片资源使用监控已经指示没有足够的资源来满足切片资源需求并遵守该策略。MANO 910预留所请求的资源，并在步骤950向NSM 908发送确认，确认所请求资源的预留。在MANO 910不能预留所请求的资源的情况下，MANO 910可操作用于向NSM 908发送否定确认，该否定确认确认接收到请求但指示所请求的资源不是/不能由MANO 910预留。该否定确认操作未在图9A中示出。
在步骤960，NSM 908向OS 906发送对资源分配更新请求的确认。在步骤970，NSM908将资源更新发送给负责实施策略的网络功能或节点，在该示例中，即为策略管理功能(PMF)904。在步骤980中，PMF 904经由元件管理系统(EMS)902向CPF发送资源分配更新。EMS902可操作用作管理系统和CPF之间的接口。在步骤990，EMS 902向CPF发送资源分配更新，通过本实施例中的示例，CPF就是会话管理器(SM)900。
图9B是示出更新网络切片资源分配的实施例的信号流程图，例如通过更新管理分配给该网络切片的资源的策略更新网络切片资源分配。在图9的实施例中，在步骤920，管理系统的OS 906触发策略更新。注意，图11A和图11B示出了替代实施例，其中CPF(例如SMF或AMF)触发更新。例如，触发可以是由于确定网络切片资源使用违反了管理该网络切片的操作的策略而导致的。在步骤930，OS 906向管理系统内的网络切片管理器(NSM)908发送资源分配更新请求。在步骤940，NSM 908将请求发送给管理和编排(MANO)组件910以预留资源供切片使用。在该说明中，假设切片资源使用监控已经指示没有足够的资源来满足切片资源需求并遵守该策略。MANO 910预留所请求的资源，并在步骤950向NSM 908发送确认，确认所请求资源的预留。在MANO 910不能预留所请求的资源的情况下，MANO 910可操作用于向NSM908发送否定确认，该否定确认确认接收到请求但指示所请求的资源不是/不能由MANO 910预留。该否定确认操作未在图9B中示出。
在步骤960，NSM 908向OS 906发送对资源分配更新请求的确认。在步骤970中，NSM908将资源更新发送给负责实施策略的网络功能或节点，在该示例中，即为策略管理功能(PMF)904。在步骤982中，PMF 904通过PCF 903向CPF发送资源分配更新。PCF 903操作用作管理系统和CPF之间的接口。在步骤992，PCF 903将资源分配更新发送给CPF 901。
图10是示出根据CPF触发资源分配更新的方法的实施例的流程图。在该示出的实施例中，在步骤1000，管理系统内的功能可以监控和测量切片内的资源使用。然后可以将切片专用测量报告提供给CPF。当CPF确定存在拥塞或其他流量问题时，CPF可以在步骤1010调整其操作。如果在步骤1020，确定由于调整，拥塞没有解决办法，或者如果改善不足，则CPF可以在步骤1030触发资源分配更新。
更详细地，当CPF在步骤1030中确定存在违反并触发更新时，CPF可以向EMS发送请求，EMS又可以向NSM发送请求。NSM可以与管理和编排(MANO)组件进行通信。MANO可以确认收到NSM通信。NSM可以向OS确认收到请求并向策略发送更新。然后，该策略更新元件管理系统(EMS)，元件管理系统是管理系统和CPF之间的接口。然后，EMS向CPF提供更新，在该实施例中，CPF是会话管理器(SM)。
图10的示例使用拥塞作为可以由CPF(例如，会话管理器(SM)/会话管理功能(SMF)，或者接入和移动性功能(AMF))监控和评估的度量的示例。在其他实施例中，CPF可以使用业务流速率或其他度量。在一些实施例中，CPF可操作用于在步骤1010调整其操作以影响网络流量以确保符合策略。在这些实施例中，CPF可以进一步操作以迭代地调整其操作并评估资源使用监控结果以确定CPF操作改变是否已经解决了策略违反。如果CPF操作调整不能解决策略违反，例如拥塞超过策略定义的阈值，则CPF可以触发网络切片资源分配更新(步骤1030)，例如通过向管理系统发送网络切片资源分配更新请求。
图11A是信号流程图，其提供了当CPF(在该示例中，CPF是SM1100)基于网络切片资源使用监控结果已确定存在策略违反时(例如，参见图10)，更新策略的过程的实施例的细节。使用SM 1100作为CPF的示例，在步骤1120中，SM 1100触发网络切片资源分配更新。在步骤1130中，SM 1100将资源分配请求发送给管理系统。在该示例中，资源分配请求被发送给管理系统的EMS 1102。在步骤1140，EMS 1102向NSM 1108发送请求。在步骤1150，NSM 1108向管理和编排(MANO)组件1110发送预留请求以预留用于分配给网络切片的资源。在步骤1160，MANO 1110向NSM 1106发送预留请求的确认，确认所请求资源的预留。在MANO 1108不能预留所请求的资源的情况下，MANO 1108可操作用于向NSM 1106发送否定确认，该否定确认确认接收到该请求但指示所请求的资源不是/不能由MANO 1108预留。该否定确认操作未在图11A中示出。
NSM 1108可以将从MANO 1108接收的确认发送给管理系统的OS(图11A中未示出)。在步骤1170中，NSM 1108基于从MANO 1108接收的资源预留确认将策略更新发送给PMF1104。例如，策略更新可以指示资源分配中的变化和网络切片的相关策略约束。在步骤1180，PMF 1104向元件管理系统(EMS)1102发送预留请求响应，元件管理系统(EMS)1102是管理系统和CPF(例如SM 1100)之间的接口。在步骤1190，EMS 1102向CPF发送预留请求响应，在该实施例中，CPF是SM 1100。
图11B是信号流程图，其提供了当CPF 1101基于网络切片资源使用监控结果确定存在策略违反时(例如，参见图10)，提供更新策略的过程的实施例的细节。在步骤1121中，CPF 1101触发网络切片资源分配更新。在步骤1131，CPF1101向PCF 1103发送资源分配请求。在步骤1141，PCF 1103向NSM 1108发送请求。在步骤1150，NSM 1108向管理和编排(MANO)组件1110发送预留请求以预留用于分配给网络切片的资源。在步骤1160，MANO 1110向NSM 1106发送预留请求的确认，确认所请求资源的预留。在MANO 1108不能预留所请求的资源的情况下，MANO 1108可操作用于向NSM 1106发送否定确认，该否定确认确认接收到该请求但指示所请求的资源不是/不能由MANO 1108预留。该否定确认操作未在图11B中示出。
NSM 1108可以将从MANO 1108接收的确认发送给管理系统的OS(图11B中未示出)。在步骤1170中，NSM 1108基于从MANO 1108接收的资源预留确认将策略更新发送给PMF1104。例如，策略更新可以指示资源分配中的变化和网络切片的相关策略约束。在步骤1181中，PMF 1104向PCF 1103发送预留请求响应，PCF 1103是管理系统和CPF 1101之间的接口。在步骤1191中，PCF 1103向CPF 1101发送预留请求响应。
如图12所示，本发明的另一实施例涉及管理系统进行策略配置。控制面中的网络功配置有运营商的策略，该策略定义了与网络相关QoS、选通、流量路由、拥塞管理、移动性、漫游等的实施。在存在网络切片的情况下，可以使用策略来形成网络切片的行为，使得一个切片实例支持的服务不会受到其他网络切片实例支持的服务的负面影响。策略可以是切片专用的或非切片专用的。可以通过给定网络切片实例的会话管理功能(SMF)进行PDU会话建立/修改/终止的策略来示出切片专用策略的示例。另外，一些UE相关的策略(例如，移动性管理策略或网络选择策略)可以是非切片专用的。
负责确定和管理策略中的至少一个的管理功能被称为策略管理功能(PMF)。控制面中的相关核心网功能(例如，策略控制功能(PCF))可以配置有切片专用/非切片专用策略，以实现网络切片实例的期望操作。
策略管理功能(PMF)根据服务要求和总可用网络切片资源导出与用于网络切片操作的核心网控制面功能相关的适当策略。PMF直接或通过中间节点发送配置指令，该配置指令可以用于为PCF配置切片专用/非切片专用策略，该切片专用/非切片专用策略可以由与PCF连接的某些其他核心网控制面功能使用以获取相应的策略，这些其他核心网控制面功能例如为SMF和接入和移动性管理功能(AMF)。针对SMF的切片专用策略的示例如下：
-属于指定切片的进入/离开网络节点的总流量＜x比特/秒。
另外，上述策略可以伴随有应用这种速率限制的网络节点/时间的列表。此外，上述策略可能附有关于超过速率限制时需要做什么的信息。此外，控制面网络功能(例如，SMF或AMF)可以在由PMF设置的相应策略中描述的约束下操作，以便形成适当的网络行为。
当网络管理系统决定创建新的网络切片实例以促进服务，以及标识需要重新配置以便创建新网络切片的新网络功能和公共网络功能时，可以发生该实施例。此外，一旦创建了适当的策略，就可以在核心网控制面功能上配置和实施这些策略，以确保网络切片实例的正确操作。
参加图12，示出了用于管理系统支持网络切片策略配置的过程的实施例的流程图。在一些实施例中，如图12所示，管理系统还可以包括策略管理功能(PMF)和/或策略控制功能(PCF)。在一些实施例中，PMF和/或PCF可以不被视为管理系统的一部分，而是与管理系统互操作以支持网络切片策略配置。
在实现用于策略配置的管理支持的本方法和系统之前，可以实施某些先决条件。特别地，假设网络管理系统已经确定创建新的网络切片实例以促进服务。此外，网络管理系统已经标识需要被实例化和/或被配置以创建该网络切片实例的网络功能，以及需要被重新配置以创建和/或支持该网络切片实例的公共网络功能。
在步骤1200中，管理系统已经确定有必要创建新的网络切片实例以促进服务。管理服务继续创建新的网络切片实例，例如，通过向MANO发送分配网络资源的请求。在步骤1210中，管理系统标识待被配置以创建和支持新网络切片实例的新网络功能。在步骤1220中，管理系统标识可能需要被重新配置以创建和/或支持新网络切片实例的公共网络功能。在步骤1230中，策略管理功能(PMF)根据服务要求和总可用分配的网络切片资源，导出与用于网络切片操作的核心网控制面功能相关的适当网络切片策略。在步骤1240中，PMF将配置指令发送给策略控制功能(PCF)。配置指令包括例如与新网络切片实例相关联的策略约束。
当管理相关联的网络切片时，PMF负责生成和维护供核心网控制面功能使用的策略。为了满足服务要求，PMF可操作用于更新策略，以在作用于相关网络切片时改变核心网控制面功能的行为。
图13示出了可用于执行上述方法和消息交换的通用计算平台的实施例。管理面和控制面内的实体可以通过专用硬件或通过执行存储在存储器中的指令的通用硬件来实现。当执行存储的指令时，处理平台可以充当专用网络功能。如上所述，这样的平台可用于提供网络的管理面或控制面(或用户/数据面)内的实体的功能。
图13是可用于实现本文公开的设备和方法的计算系统的框图。特别地，每个网络节点可以包括一个或多个计算系统。可以通过在一个或多个计算系统上执行来实例化上述网络功能。在一些方面，可以跨多个地理位置跨多个计算系统来实例化网络功能。上述UE可以包括适于执行本文描述的方法的计算系统。
特定设备可以利用所示的所有组件或仅利用组件的子集，并且集成度可以随设备而变化。此外，设备可以包含组件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。计算系统包括处理单元1300。处理单元1300通常包括中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)1310、总线和存储器1320，并且可选地还可以包括大容量存储设备1330、视频适配器1340和I/O接口1360(每个以虚线示出以表示它们是可选的)。计算系统还可以包括一个或多个用于将计算系统连接到通信网络1355的网络接口1350。
CPU可以包括任何类型的电子数据处理器，并且可以包括一个或多个核或处理元件。存储器可以包括任何类型的非暂时性系统存储器，例如静态随机存取存储器(staticrandom access memory，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)或其组合。在一个实施例中，存储器可以包括启动时使用的ROM，以及用于在执行程序时使用的程序和数据存储的DRAM。总线可以是任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或视频总线。
大容量存储器可以包括任何类型的非暂时性存储设备，其被配置为存储数据、程序和其他信息，并使数据、程序和其他信息可通过总线访问。大容量存储器可以包括例如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器或光盘驱动器中的一个或多个。
视频适配器1340和I/O接口1360提供可选接口以将外部输入和输出设备耦合到处理单元。输入和输出设备的示例包括耦合到视频适配器1340和I/O设备1380的显示器1370，例如耦合到I/O接口1360的触摸屏。其他设备可以耦合到处理单元，并且可以使用额外或者更少的接口。例如，如通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)(未示出)的串行接口可用于为外部设备提供接口。或者，计算系统可以依赖于网络接口来连接到网络上可用的可用大容量存储器、视频适配器和I/O接口。
图14A示出了架构1430，其连接多个连接、计算和存储资源，并支持网络切片。在下文中，资源通过连接资源1434、1438、1440、1444和1448连接到其他离散资源。应当理解，既然网络功能在资源内被实例化，它们可以通过虚拟连接彼此连接，在一些实施例中，它们不依赖于所示的物理连接资源，而是可以通过虚拟连接彼此连接，虚拟连接也将被视为连接资源。资源1 1432通过连接资源1434连接到资源2 1436。资源2 1436通过连接资源1438连接到未示出的资源，并且还通过连接资源1440连接到资源3 1442。资源4 1446通过连接资源1444连接到资源3 1442，还通过连接资源1448连接到资源1 1432。资源1 1432、资源21436、资源3 1442和资源4 1446应被理解为表示计算和存储资源，但是也可以包括专用功能。在一些实施例中，专用网络功能可以由资源1 1432、资源2 1436、资源3 1442和资源41446中的任何一个或全部表示，在这种情况下，它可以是被切片的网络功能的能力或容量。对于以下讨论，连接资源1434、1438、1440、1444和1448可以被认为是两点之间(例如，在两个数据中心之间)的逻辑链路，并且可以基于物理连接的集合。
划分资源1 1432以将资源分配给切片A 1432A和切片B 1432B。资源1 1432可用的资源的一部分1432U保持未分配。本领域技术人员将理解，在将网络资源分配给不同的切片时，所分配的资源彼此隔离。计算和存储资源中的这种隔离确保一个切片中的进程不会与其他切片的进程和功能交互或干扰。此隔离也可以扩展到连接资源。连接资源1434被划分以提供到切片A 1434A和切片B 1434B的连接，并且还预留一些未分配的带宽1434U。应当理解，在任何具有未分配资源或已被划分以支持多个资源的资源中，可以改变或调整资源量(例如，分配的带宽，存储器或处理器周期数)以允许更改每个切片的容量。在一些实施例中，切片能够支持“呼吸”，这允许分配给切片的资源随着任何可用资源、所需资源、预期资源需求或其他此类因素单独或相互结合地一起增加和减少。在一些实施例中，资源的分配可以是软切片的形式，其中不提交固定分配，但是提供的资源量可以是灵活的。在一些实施例中，软分配可以在给定时间窗口上分配要提供的资源的百分比，例如在时间窗口上连接的带宽的50％。这可能伴随着最低保证分配。始终接收连接资源的50％容量的保证可以提供与在10秒窗口内接收连接资源的50％容量非常不同的服务特性。
对资源2 1436进行划分以支持向切片A 1436A、切片C 1436C和切片B 1436B分配可用计算和存储资源。因为在连接资源1434中没有资源分配给切片C，所以在一些实施例中，资源2 1436可以不向切片C 1436C提供与连接资源1434交互的网络接口。资源2 1436可以根据连接资源1438支持的切片提供到不同切片的接口。连接资源1440被分配给具有一定未分配容量1440U的切片A 1440A和切片C 1440C。连接资源1440连接资源2 1436与资源31442。
资源3 1442提供专门分配给切片C 1442C的计算和存储资源，并且还连接到连接资源1444，连接资源1444除了未分配部分1444U之外还包括连接资源1444A到切片A的分配。应该注意的是，从切片A内的功能或过程的角度来看，资源3 1442可能不可见。连接资源1444提供资源3 1442和资源4 1446之间的连接，其资源完全分配给切片A 1446A。资源41446通过连接资源1448连接到资源1 1432，其具有分配给切片A 1448A的连接的一部分，而资源1448U的余额(balance)未分配。
图14B示出了从切片A的角度看到的图14A的架构1436的视图。这可以被理解为跨所示网段分配给切片A 1450的资源的视图。从切片A 1450中，仅可以看到已分配给切片A1450的资源部分。因此，不是能够看到资源1 1432的全部容量和能力，而是可以获得分配给切片A的部分1432A的能力和容量。类似地，不是能够看到资源2 1436的容量和能力，而是仅可以获得分配给切片A的部分1436A的能力和容量。因为资源3 1442中没有任何内容被分配给切片A 1450，所以资源3 1442不存在于切片A 1450的拓扑内。资源4 1446的所有容量和能力被分配给切片A 1446，并且因此存在于切片1450内。资源1 1432的切片A 1432A通过逻辑链路1452连接到资源2 1436的切片A 1436A。逻辑链路1452可以对应于分配给切片A的连接资源1434的部分1434A。切片A 1436A连接到逻辑链路1454(代表分配给切片A的连接资源1438的部分150)，并且通过逻辑链路1456连接到片A 1446A。逻辑链路1456代表连接资源1440的部分和已经分配给片A的连接资源1444(分别为部分1440A和部分1444A)。应当理解，由于缺少来自切片A 1450的资源3 1442，由切片A 1436A发送给连接资源1440A的任何流量将被递送到资源4 1446，并且类似地，从切片1446A发送给连接资源1444A的任何流量将被递送到切片1436A。这样，在切片A1450内，连接资源1440A和1444A可以被建模为单个逻辑链路1456。逻辑链路1458表示分配给切片A的连接资源1448的部分1448A。
应当理解，在图14A和图14B所示的存储和计算资源内，可以使用包括网络功能虚拟化(network function virtualization，NFV)在内的许多已知技术中的任何一种来实例化网络功能，以创建虚拟网络功能(Virtual Network Function，VNF)。虽然传统的电信网络，包括所谓的第三代和第四代(3G/4G)网络，可以在其核心网中使用虚拟化功能来实现，但预期下一代网络，包括所谓的第五代(5G)网络，使用NFV和其他相关技术作为新核心网(Core Network，CN)和无线接入网(Radio Access Network，RAN)设计的基本构建模块。通过使用NFV和例如软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)的技术，CN中的功能可以在网络中基于网络需求确定的位置处被实例化。应当理解，如果创建网络切片，则在不同数据中心处的资源分配允许在特定地理位置处或附近实现功能的实例化，甚至在资源已被抽象的切片内。这允许虚拟化功能在物理意义上“接近”它们被使用的位置。这可能是有用的，并且可以与拓扑接近感相结合以选择实例化功能的逻辑位置，使得其在地理上或拓扑上接近所选择的物理或网络位置。
图15示出了网络架构1500，其中运营商网络1502的资源被划分为一组逻辑平面、用户面(UP)1504、控制面(CP)1506和管理面(MP)1508。UP 1504通常专注于分组传输，但某些功能(包括分组过滤和流量整形)可以在UP 1504中执行，尽管这通常是根据来自CP 1506中网络功能的指令执行的。MP 1508中的功能从客户域1510内的网络功能接收关于应由控制面1506中的网络控制功能强制执行的策略的输入。如果运营商网络1502支持网络切片，则MP 1508内的功能可负责切片设计和创建。应当理解，单个MP 1508可以用于为多个网络切片提供管理功能，每个网络切片具有不同的控制和用户面。MP 1508内的功能可以彼此通信，以确保可能的多个客户的不同策略在适当的指令集中被组合在一起。
UP 1502还可以称为数据面。它承载ED 1552与外部数据网络(未示出)或运营商网络内的功能之间的流量。UP 1502通常由用户面功能(UPF)1514组成。在一些实例中，UPF1514可以专用于特定UE，它可以专用于特定服务(在一些实施例中，它可以是用户和服务专用的)，在其他情况下，它可以是服务于多个用户和服务的通用功能。UPF 1514彼此连接以允许发送数据面流量。
控制面1506可以由控制面功能(CPF)1516组成。在3GPP兼容网络中，一些控制面功能1516A具有由标准定义的功能，而其他控制面功能1516B可以在相关标准的规范之外。这可以有效地导致控制面1506被划分为标准兼容控制面段1506A和非标准兼容的控制面段1506B。在3GPP兼容控制面段1506A中，可以存在例如AMF、SMF、NEF、AUSF等的网络功能1516A，并且在一些实施例中，可以存在任何或所有功能的不止一个实例。在非标准兼容控制面段1508B中，可以实例化例如SDN控制器的网络功能1516B或包括SONAC-Ops控制器的其他这样的控制器。控制面功能1516可以连接到其他CPF，如功能1516A所示，但是这不是必需的，如CPF 1516B可以看到的。ED 52还可以与CPF通信。
可以在标准兼容部分1508A和非标准兼容部分1508B之间划分管理面1508，就像划分CP 1506一样。在MP 1508内，网络功能和节点1518可以彼此通信，并且可以与客户域1510内的网络功能或节点1512通信。管理面实体1518A(在标准化部分1508A内)和1518B(在非标准兼容部分内1508B)可以用于基于从客户1512(以及可能多个不同的客户)接收的可用资源和要求来建立策略以及实施策略的机制。网络管理功能(NMF)1518可以负责账目和计费功能，对于元件管理，它们可以提供操作支持系统(Operation Support System，OSS)和业务支持子系统(Business Support Subsystem，BSS)所需的服务。在标准化功能之外，非标准化网络功能1518B可以包括NFV-MANO系统和SONAC-Com控制器。
NMF 1518可以从客户节点1512接收外部输入，并且可以彼此通信。NMF 1518还可以通过任何MP-CP连接1520与CPF 1516通信，以提供关于由CPF 1516强制执行的策略的指令。网络1502下面的资源的变化也由NMF 1518传送到CPF 1516。在CP 1506中，CPF彼此通信，并与ED 1552通信。CPF 1516也与UPF 1514通信，并且通过该通信，它们可以接收例如链路上的流量负载和网络功能处的处理负载之类的信息。结合从NMF 1518接收的策略信息，CPF 1516可以通过CP-UP(也称为UP-CP)连接1522向UPF 1514发送指令，以管理UPF 1514的行为。UPF 1514从CPF 1518接收配置信息，并根据接收的配置信息处理UP流量。加载信息(其可以包括处理和网络连接(或链路)加载)可以由UPF 1514收集并提供给CPF 1516。
在一些实施例中，客户网络功能1512可以具有到CFP 1516的连接。与客户网络功能1512通信的该CPF可以是3GPP兼容的CPF 1516A或非3GPP兼容的CPF 1516B。在备选实施例中，客户网络功能1512可以利用管理面1508内的功能将消息中继到控制面1506中的功能。在客户域1510内，可以存在具有客户控制面功能的1526和1528的可选控制面1524。当存在这样的客户控制面1524时，功能1526和1528可以具有与ED 1552和客户网络功能1512中的任一个或两者的逻辑通信链路。客户控制面功能1526和1528可以具有到控制面1506(3GPP兼容功能1516A或非3GPP兼容功能1516B)内的功能的连接。
尽管已经参考本发明的具体特征和实施例描述了本发明，但显然可以在不脱离本发明的情况下对其进行各种修改和组合。因此，说明书和附图应简单地视为由所附权利要求限定的本发明的说明，并且预期涵盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变形、组合或等同物。

Claims (20)

1.一种配置与网络上可用的网络切片相关联的控制面功能的方法，所述方法包括：
管理面实体向控制面中的策略控制功能PCF发送与网络切片的网络切片操作相关并且与所述网络切片的总可用网络切片资源相关的策略，所述PCF操作用于应用所述策略来配置控制该网络切片的控制面功能；
所述管理面实体还操作用于：
接收网络切片资源使用监控结果；
确定所述网络切片资源使用监控结果是否违反所述策略；以及，
如果所述网络切片资源使用监控结果违反了所述策略，触发所述策略的更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述策略还涉及多个网络切片的网络操作，并且其中，所述PCF还操作用于应用所述策略来配置所述多个网络切片的控制面功能。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括向所述PCF发送与相应的多个网络切片的网络操作相关的多个策略，所述PCF还操作用于应用所述多个策略中的每个策略来配置所述多个网络切片中的一个相应网络切片的控制面功能。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括所述管理面实体：
基于网络切片资源更新触发，向管理和编排MANO组件发送请求以为所述网络切片预留资源；以及，
向所述控制面功能发送资源分配更新。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述管理面实体基于网络切片资源使用结果生成所述触发。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述管理面实体从基于所述策略监控网络切片资源使用的控制面功能接收所述触发。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所接收的触发包括资源分配更新请求。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制面功能包括下列中的一个：
会话管理功能SMF；以及，
接入和移动性管理功能AMF。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管理面实体从在所述网络的管理面中可用的操作系统实体接收所述网络切片资源使用监控结果。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述发送前，所述方法还包括所述管理面实体：
接收配置指令；以及，
根据所接收的配置指令配置所述策略。
11.一种管理面实体，用于配置与网络上可用的网络切片相关联的控制面功能，所述管理面实体包括：
网络接口，用于从连接到所述网络的网络功能接收数据和向所述网络的网络功能发送数据；
处理器；以及
用于存储指令的非暂时性存储器，当所述处理器执行该指令时，使得所述管理面实体被配置为：
向控制面中的策略控制功能PCF发送与网络切片的网络切片操作相关并且与所述网络切片的总可用网络切片资源相关的策略，所述策略控制功能PCF操作用于应用所述策略来为该网络切片配置控制面功能；
其中，所述管理面实体还操作用于：
接收网络切片资源使用监控结果；
确定所述网络切片资源使用监控结果是否违反所述策略；以及，
如果所述网络切片资源使用监控结果违反所述策略，则触发所述策略的更新。
12.根据权利要求11所述的管理面实体，其中，所述策略还涉及多个网络切片的网络操作，并且其中，所述PCF还操作用于应用所述策略来配置所述多个网络切片的控制面功能。
13.根据权利要求11所述的管理面实体，其中，所述管理面功能被配置为进一步向所述PCF发送与相应的多个网络切片的网络操作相关的多个策略，并且其中，所述PCF还操作用于应用每个所导出的策略来配置所述多个网络切片中的一个相应网络切片的控制面功能。
14.根据权利要求11所述的管理面实体，还操作用于：
基于网络切片资源更新触发，向管理和编排MANO组件发送请求以为所述网络切片预留资源；以及，
向与所述网络切片相关联的控制面功能发送资源分配更新。
15.根据权利要求14所述的管理面实体，其中，所述管理面实体还操作用于基于网络切片资源使用结果生成所述触发。
16.根据权利要求14所述的管理面实体，其中，所述管理面实体还操作用于从基于所述策略监控网络切片资源使用的控制面功能接收所述触发。
17.根据权利要求16所述的管理面实体，其中，所接收的触发包括资源分配更新请求。
18.根据权利要求11所述的管理面实体，其中，所述控制面功能包括下列中的一个：
会话管理功能SMF；以及，
接入和移动性管理功能AMF。
19.根据权利要求11所述的管理面实体，其中，所述管理面实体从在所述网络的管理面中可用的操作系统实体接收所述网络切片资源使用监控结果。
20.根据权利要求11所述的管理面实体，其中，所述管理面实体还操作用于：
接收配置指令；以及，
根据所接收的配置指令配置所述策略。
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