CN109644199B - 移动边缘计算中的虚拟网络状态管理 - Google Patents
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Abstract
在一实施例中,提供了一种用于使用网络处理上可用的网络节点来处理计算任务的方法。所述方法包括:所述网络节点执行处理计算任务的步骤,以及将与计算任务相关的状态数据的至少一个快照发送到与该计算任务相关联的UE。所述状态数据的至少一个快照使UE能够从状态数据表示的快照点恢复计算任务的处理。
Description
相关申请交叉引用
本专利申请要求2016年10月18日提交的申请号为15/296,797、名称为“移动边缘计算中的虚拟网络状态管理”的美国专利申请的优先权,该申请通过引用并入本文,如同其全部再现。
技术领域
本发明涉及电信领域。特别地,本申请涉及移动边缘计算,其中设备将计算卸载到所连接网络上的可用的计算资源。
背景技术
在无线网络中,移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)允许计算功能位于网络的无线电边缘附近。这允许减少请求用户设备(User Equipment,UE)与计算功能之间的通信的时延。减少时延在许多实时计算应用中很重要,包括计算或协助计算包括用户设备(UE)、自动驾驶车辆、无人驾驶飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)的移动设备的轨迹,以及计算或协助计算包括机器人、远程机器人和类似计算设备的所连接设备的控制信息。在一些实施例中,UE使用MEC将计算、数据处理或其他计算任务卸载到网络内的更鲁棒或更良好连接的计算功能。MEC通常在包括计算密集型任务和数据密集型任务的场景中十分有用。
UE可以连接到网络以访问MEC资源,以便与位于网络边缘(“边缘NF”)附近的网络节点处的网络功能(network function,NF),物理NF(非虚拟化)或虚拟化NF进行通信。边缘NF可以包括边缘应用功能,其可以位于云、云服务器、数据库、数据存储或上述的组合内。支持MEC资源的网络节点可以称为移动边缘计算节点(mobile edge computing node,MEC-N)。
在UE由移动网络支持并且在位置上不固定的情况下(例如,连接的车辆或UAV),MEC-N通常包括维持与UE的通信信道的功能,所述UE具有与那些最初配置的特征相类似的特征。通过将网络功能放置在无线电边缘附近,可以实现低时延,但是当UE移动通过网络时,网络功能也必须移动,以便它可以与UE保持相似的拓扑距离并保持通信时延足够低。这需要网络支持,用以将所述功能移动通过网络。这可以通过在网络中的不同位置使用多个网络功能来实现。当UE移动通过网络时,与UE相关联的NF被改变为网络中沿着UE的路径的下一个NF。NF可以通过表征NF的状态信息集合来建模。通过将与NF相关联的状态信息移动到第二NF,网络可以使第二NF有效地拾取原始NF中断的位置。这允许服务该UE的NF有效地与UE一起移动通过网络。在NF在网络中虚拟化的实施例中,网络可以沿着UE的预计路径进行虚拟化NF(virtualized NF,VNF)的实例化和配置。可以在激活VNF时将先前VNF的状态移动到实例化和配置的VNF。在NF不是虚拟的情况下,可以配置它们但是分配非活动模式,直到UE在限定的距离内,像虚拟化情况一样,此时它们可以被设置为活动模式并提供状态信息。
在一些情况下,例如当UE轨迹已知时,可以将服务UE的NF迁移以与下一个预期的AP拓扑位置相邻,或者甚至位于一处。
然而,在UE轨迹不确定的情况下,UE路径是不可预测的。例如,当UE具有脱离网络和MEC的自主(或半自主)运动时,轨迹可以是不确定的。在这些情况下,网络实体在预测NF的合适的下一个位置方面具有较低的确定性。
因此,需要一种鲁棒且不受现有技术中一个或多个限制的MEC解决方案。
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。不承认任何前述信息构成了对抗本发明的现有技术,也不应做此解读。
发明内容
在本发明的第一方面,提供了一种由用户设备执行的方法。所述方法包括通过与第一移动网络接入节点的无线连接,接收与第一网络功能相关联的第一状态数据;以及向第二移动网络接入节点发送根据所述第一状态数据确定的第二状态数据。
在第一方面的实施例中,所述UE处理所述第一状态数据以获得所述第二状态数据。在另一实施例中,所述第一状态数据由第一移动边缘计算(MEC)服务提供商发送,并经由所述第一移动网络接入节点接收,并且可选地,经由所述第二移动网络接入节点向第二MEC服务提供商发送所述第二状态数据。在另一实施例中,在接收所述第一状态数据的步骤之前,所述方法包括向移动边缘计算(MEC)服务提供商发送请求以将计算任务卸载到所述第一网络功能。在另一实施例中,所述第一移动网络接入节点和所述第二移动网络接入节点属于不同的移动网络。在另一实施例中,在从所述第一移动网络接入节点接收所述第一状态数据之前,所述UE可以向所述第一移动网络接入节点发送对状态数据的请求。在另一实施例中,所述第一状态数据包括从以下内容组成的列表中选择的信息:轨迹信息,当前状态信息,上下文信息,视频分析信息,对象识别信息,跟踪信息。在另一实施例中,所述UE包括自主移动设备。在另一实施例中,所述第一状态数据至少部分地由所述第一移动网络接入节点处理。
在本发明的第二方面,提供了一种UE,包括无线接入网络接口;处理器;和存储器。所述存储器存储指令,当所述处理器执行所述指令时使所述UE执行第一方面及其实施例的方法。
在本发明的第三方面,提供了一种用于在移动边缘计算服务提供商中的网络功能处处理计算任务的方法。所述方法包括处理所述计算任务;并且响应于接收到指令,向与所述计算任务相关联的UE发送状态数据,所述状态数据表示所述网络功能的状态并且与所述处理的计算任务相关联。
在第三方面的实施例中,所述方法还包括在处理所述计算任务之前,接收与所述UE相关联的请求以处理所述计算任务,所述请求包括第二状态数据,所述第二状态数据表示处理所述计算任务的另一网络功能的状态。在另一实施例中,接收的指令包括指示,所述指示指示UE离开由移动边缘计算服务提供商服务的网络区域。在另一实施例中,向所述UE发送状态数据包括向与所述UE相关联的移动网络内的节点发送所述状态数据。在另一实施例中,向所述UE发送状态数据包括经由移动网络接入节点向所述UE发送状态数据。
附图说明
通过下面的详细描述,并结合附图,本发明的其他特征和优点将变得显而易见,其中:
图1示出了示例网络框图。
图2A和2B是示出网络连接的实施例的简化框图,所述网络连接用于UE将计算任务卸载到网络上可用的MEC-N上。
图2C是示出UE将计算任务卸载到网络上可用的MEC-N上的实施例的信令图。
图3A是示出MEC系统架构的实施例的框图。
图3B是示出了基于图3A的系统架构的,使UE能够卸载计算任务的操作的实施例的信令图。
图4A是移动网络的图示。
图4B是示出了MEC组间转换的实施例的框图。
图4C是示出MEC节点之间的NF转换的示例的信令图。
图5A和5B是分别示出用于MEC组内转换和MEC组间转换的切换过程的实施例的信令图。
图6是示出NF状态管理的实施例的框图。
图7A和7B提供了UE和MEC-N之间的同步计算的实施例的示例。
图8A和8B提供了UE和MEC-N之间的同步计算的实施例的示例。
图9是示出了虚拟网络功能根据移动的UE,通过MEC资源的移动的框图。
图10是示出了根据UE通过多个网络运营商的移动,虚拟网络功能通过多个MEC资源的移动的框图。
图11是示出使用根据实施例的方法的状态转移的信令图。
图12是示出使用根据实施例的方法的状态转移的信令图。
图13是示出根据实施例的计算平台的框图。
应注意,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
在一种实现方式中,本申请提供了一种在移动网络的边缘提供计算服务的系统和方法。在一方面,计算服务可以服务于连接到网络的UE。在一方面,提供了一种系统和方法,其允许UE将计算任务卸载到由网络上可用的MEC-N支持的NF。
在一个实施例中,所述系统和方法提供用于状态信息从一个MEC资源移动到另一个MEC资源的机制,其不需要将状态信息直接从一个MEC资源控制实体传递到另一个MEC资源控制实体。这允许MEC资源控制实体实例化虚拟功能,或者在物理功能中分配资源,而不关心状态。这允许MEC资源控制实体将新创建或分配的功能视为无状态。通过将状态信息发送到UE来维护状态信息,然后将其发送回新功能。
在一方面,UE可以在从NF接收到状态信息之后继续处理,然后将更新的状态信息发送到NF。
在一方面,新的或后续的NF可以使用由UE提供的状态信息来接管卸载的计算任务。
在一种实现方式中,提供了一种用于用户设备(UE)将计算任务卸载到网络上可用的网络节点上的方法。所述方法包括UE:向网络节点发送网络功能(NF)图像和关联信息,所述NF图像由网络节点初始化,以执行卸载的计算任务;从所述网络节点接收包括NF的临时状态的至少一个临时响应,其中所述NF的临时状态可以用于从临时状态继续计算任务。在一方面,UE可以从临时状态继续计算任务。
在一方面,其中不同的网络节点可以从临时状态继续计算任务,并且其中所述方法还包括UE:将临时状态发送到不同的网络节点。
在一方面,网络节点包括移动边缘计算节点(MEC-N)。
在一方面,所述方法还包括UE:从网络节点接收最终响应,所述最终响应包括至少所述计算任务的最终结果。
在一方面,所述方法还包括UE:基于接收的至少一个临时响应来处理NF图像,以产生进一步的临时响应和最终结果中的至少一个。
在一方面,UE在执行方法步骤时,通过第一接入点连接到网络,并且其中所述UE转换为通过第二目标接入点连接到网络,所述方法还包括UE:从所述第二目标接入点接收附加临时响应和计算任务的最终结果中的至少一个。可以由第二目标接入点代表网络节点转发附加临时响应和计算任务的最终结果中的至少一个。可以由第二目标接入点代表不同的网络节点转发附加临时响应和计算任务的最终结果中的至少一个。在一方面,所述方法还包括:UE基于从网络节点接收的至少一个临时响应,向不同的网络节点发送更新的NF图像和相关信息。
在一方面,更新的NF图像和相关信息可以对应于从网络节点接收的NF的临时状态。在一方面,在UE使用接收的临时状态进行进一步计算之后,更新的NF图像和相关联的信息可以对应于NF的更新的临时状态。
在一种实现方式中,可以提供一种用户设备(UE)。所述UE可操作以连接到网络并将计算任务卸载到网络上可用的网络节点上,所述UE包括UE可操作以用于:向网络节点发送网络功能(NF)图像和关联信息,所述NF图像由网络节点初始化,以执行卸载的计算任务;以及从所述网络节点接收包括NF的临时状态的至少一个临时响应,其中所述NF的临时状态可以用于从所述临时状态继续计算任务。
在一方面,UE可操作以从所述临时状态继续计算任务。在一方面,UE还可操作以将所述临时状态发送到不同的网络节点以继续计算任务。
在一方面,所述UE还可操作以从网络节点最终响应,所述最终响应包括至少所述计算任务的最终结果。
在一方面,所述UE还可操作用以基于接收的至少一个临时响应来处理NF图像,以产生进一步的临时响应和最终结果中的至少一个。
在一方面,所述UE还可操作以通过第一接入点连接到网络以发送MEC会话请求;转换为通过第二个目标接入点连接到网络;与第二目标接入点交换控制信令;并且,从第二目标接入点接收附加临时响应和计算任务的最终结果中的至少一个。
在一方面,UE进一步可操作以连接到第二接入点,以基于从网络节点接收的至少一个临时响应,向不同的网络节点发送更新的NF图像和相关信息。
在一方面,更新的NF图像和相关信息对应于从网络节点接收的NF的临时状态。
在一方面,UE可操作以通过从临时状态继续计算任务来产生更新的NF图像和相关信息。
在一种实现方式中,提供了一种用于从连接到网络的用户设备(UE)卸载计算任务的方法,所述方法包括网络上可用的网络节点:接收UE发送的为卸载的计算任务分配计算资源的请求;建立与分配计算资源的请求对应的计算资源;接收用于网络节点与UE之间通信路径的路径转发规则;从UE接收与所述计算任务对应的应用网络功能(NF)图像;以及向所述UE发送包括NF的临时状态的至少一个临时响应,其中所述NF的临时状态可以用于从所述临时状态继续计算任务。
在一方面,所述方法还包括网络节点:接收计算中断命令;冻结当前状态下的计算任务;并且,将当前状态数据发送到UE。
在一方面,在网络节点将当前状态数据发送到UE之前,所述方法还包括网络节点:接收用于网络节点与UE之间通信路径的路径转发规则;并且,其中,所述将当前状态数据发送到UE包括使用接收的路径转发规则将所述当前状态数据发送到所述UE。
在一方面,当执行上述方法的步骤时,网络节点经由第一接入点与UE通信,并且其中,所述接收的路径转发规则为网络节点提供经由第二目标接入点与UE通信的指令。
在一方面,所述方法还包括网络节点:与第二目标接入点交换路径转发规则。
在一方面,所述网络节点包括移动边缘计算节点(MEC-N)。
在一方面,所述方法还包括网络节点:向UE发送最终响应,所述最终响应包括至少所述计算任务的最终结果。
在一方面,由第二目标接入点代表网络节点转发附加临时响应和计算任务的最终结果中的至少一个。
在一方面,所述方法还包括网络节点:周期性存储当前NF状态的快照;并且,其中,所述向UE发送至少一个临时响应包括发送当前NF状态的周期性存储的快照。
在一方面,所述方法还包括网络节点:接收快照速率更新请求;并且,响应于所述快照速率更新请求,改变当前NF状况的周期性发送和存储的快照的周期。
参考图1,给出了示例性网络框图。在图1的示例中,网络105连接多个接入点(access point,AP)110。每个接入节点110支持至少一个覆盖区域111。AP的相邻覆盖区域111可以被分组在一起以形成跟踪区域(tracking area,TA),在图1中标识为TA1、TA2、TA3。被分组以服务单个TA的AP 110可以形成MEC组。MEC组边界112确定MEC组之间的分界。
在该示例中被描绘为智能手机的UE 100在其相应的覆盖区域111-1内连接到AP-1110-1,所述覆盖区域111-1形成第一跟踪区域TA1的一部分。如果UE 100移出覆盖区域111-1进入相邻覆盖区域111-2,则其在MEC组内转换中,从AP-1 110-1移动到AP-2 110-2。如果UE 100移出覆盖区域111-1进入到不同的TA(例如TA2、TA3),则它在MEC组间转换中移动,并且服务将由不同的MEC提供。最后,如果UE 100移出网络105提供的所有覆盖范围到第二网络提供的覆盖范围,则UE 100在网络间转换中移动。位置,拥塞,转换(不同的地理网络,不同的重叠网络(国内),不同的处理服务提供商,不同的通信提供商。
在图1中,移动性管理/会话管理实体(mobility management/sessionmanagement,MM/SM)120和软件定义网络控制器(software-defined network controller,SDN-C)130在网络105上运行。MM 120和SDN-C 130提供管理和控制功能以启用和支持NF,以及一个或多个网络节点,其在图1中标识为MEC节点(MEC-N)125。MM 120提供MEC-N管理和UE位置跟踪。SDN-C 130向用户平面(user plane,UP)中的节点发送指令以配置它们响应于UE100提交的会话请求在每个MEC-N与对应的AP 110之间创建UP路径。MEC-N 125每个都可操作以向连接着AP集合110中一个AP的UE提供处理服务。虽然图1示出了针对每个AP 110的单个MEC-N,但是在一些实现方式中,多个MEC-N可以取决于网络要求而服务重叠的一个或多个AP 110。
参考图2A,示出了网络连接的简化框图,所述网络连接用于UE 100将计算任务卸载到网络105上可用的MEC-N上。在时间t0,UE 100位于由AP-1 110-1服务的覆盖区域内。为了卸载计算任务,UE 100通过AP-1 110-1访问网络105以请求用服务参数集合来初始化MEC会话。根据服务参数,用位于网络105边缘并服务AP-1 110-1的MEC节点(即图2A的示例中的MEC-N1 125)初始化所述MEC会话。在MEC会话请求已被确认之后,UE 100可以与AP-1 110-1和MEC-N1 125交换控制信令。在交换控制信令之后,UE 100可以与MEC-N1 125上的NF相关联。在一方面,如下面进一步详细描述的,UE 100可以将NF的软件图像发送到MEC-N1 125以供执行。在这方面,NF的软件图像指的是由NF执行的应用或计算任务,其可以被暂停,以便携式格式被构造,可在不同的虚拟化或非虚拟化NF之间传输。在一方面,UE 100可以调用驻留在MEC-N1 125上的或MEC-N1 125可访问的NF。UE 100还可以发送在MEC-N1 125上NF运行所需的指令、参数、二进制文件、库、数据或其他信息,以将计算任务卸载到MEC-N1 125。在一些实施例中,MEC NF是专用于特定目的的物理NF。在其他实施例中,MEC会话的请求可以导致虚拟NF的实例化,虚拟NF可以使用所述网络可访问的定义VNF,或者它可以使用如上所述由UE 100提供的软件图像。
在UE 100已经将计算任务卸载到MEC-N1 125上之后,它可以移动位置时间t0时长,其中它现在在AP-2 110-2的覆盖区域内。因为AP-2 110-2也由MEC-N1 125服务,所以这是MEC组内转换,并且MEC-N1 125可以继续处理卸载的计算任务。UE 100确实需要与AP-2110-2和MEC-N1 125交换控制信令,这将在下文更详细地讨论。
为了便于UE 100的移动,MEC-N1 125与UE 100交换与当前NF状态有关的状态数据。在一方面,MEC-N1 125以规则的预定间隔与UE 100交换状态数据。在一方面,MEC-N1 125以规则的,例如预定间隔或预先计算的间隔与UE 100交换状态数据。在一方面,MEC-N1 125与UE 100交换状态数据,交换状态数据的间隔与NF完成特定计算任务相关。基于任务完成来交换状态数据可以是有用的,例如,其中计算任务是时间敏感的或位置特定的,从而一段时间之后,或在UE 100的位置改变之后结果可变得冗余。在一方面,MEC-N1 125与UE 100交换状态数据,交换状态数据的间隔与UE 100的当前位置状况有关。具体地,当UE 100接近或穿过覆盖边界时,MEC-N1 125可以与UE 100交换状态数据。覆盖边界可以包括例如AP之间的边界、网络MEC组之间的边界或网络之间的边界。
在一种实现方式中,交换的状态数据可以包括状态标识信息。在一方面,状态标识信息可以包括状态时序标识符和状态标识符中的至少一个。UE 100可以存储状态标识信息,并且如果必要,在一种实现方式中使用状态标识信息来继续或完成计算任务,而无需MEC-N1 125的进一步援助。在MEC组内转换的情况下,尽管可以在UE 100从先前AP转换到当前AP之前向UE 100发送状态标识信息,NF也可以保持驻留在MEC-N1 125上。在MEC组间或网络间转换的情况下,UE 100可以在新的MEC节点,例如MEC-N2 125处请求新NF的实例化,并将最新的状态标识信息提供给新的MEC节点。这允许将状态信息从一个MEC资源转移到另一个MEC资源。
参考图2B,框图示出了用于UE 100将计算任务卸载到网络105上可用的MEC-N上的网络连接、数据交换和功能的实施例。图2B根据图2a的简化框图构建。
在图2B中,UE 100被示为从时间t0处的位置0转换到时间tend处的位置end。在位置0,UE 100连接到AP-1 110-1以请求与MEC-N1 125的MEC会话。MEC-N1 125位于网络边缘,并且配备有必要的计算和存储资源以支持MEC会话请求。如图所示,MEC-N1 125可以包括虚拟机或容器,其被分配有足够的处理、存储和IO资源以通过承担卸载的计算任务(例如,通过运行NF)来支持UE 100,从而服务MEC会话请求。
容器可以保存例如UE应用或NF以执行UE请求的功能,以及执行所述应用/NF的必需的二进制文件或库。容器还可以保存所述应用/NF使用的数据。在图2B的实施例中,MEC-N1125还包括QoS监视器,其监视MEC-N1 125的性能并且可以向网络105上的QoS实体提供QoS反馈。MEC-N1 125的一部分或与MEC-N1 125的通信是保留NF快照的状态数据存储。每个NF快照与对应的NF状态标识符相关联地存储,该NF状态标识符指示与该快照点处的该NF快照相关联的计算上下文(即,快照时的计算任务的状态)。可以基于以下内容捕获并存储NF快照及其对应的NF状态标识符:i)定时间隔;NF的状态;UE 100的位置或移动情况;和/或iv)其他网络/MEC要求。每个NF快照允许在另一节点处使用NF快照时的计算上下文恢复计算。
除了MEC会话请求之外,MEC-N1 125还可操作以从UE 100接收与MEC会话请求有关的输入。在图2B的实施例中,MEC-N1 125将以下作为输入:i)作为NF待执行的应用的图像(其可包括关联的二进制文件、库或指向MEC-N1 125可访问的二进制文件/库的指针);ii)以及与所述应用相关的数据。在图2B的示例中,数据被示为对于给定时间段t0至tend的时间或序列定义的业务流F[t0,tend]的函数,其可以通过AP-1 110-1上行链路由UE 100提供给MEC-N1 125。还如图所示,MEC-N1 125用对应于数据流段F[t0,tend]的状态信息更新状态数据存储。将理解,在一些方面,数据可以包括静态数据上载,或指向MEC-N 125可用数据的指针/指示符/地址。本申请描述了上行链路和信令,其假设NF利用数据流,作为较完整的解决方案,但这不是限制性的,并且单个数据上载实施例被考虑并包括在本发明中。
MEC-N1 125可以执行由NF图像定义的计算/处理任务,并且如上所述将NF快照和对应的NF状态标识符存储在状态数据存储中。MEC-N1 125在下行链路连接中将计算响应,即来自计算任务的结果或临时结果传送到UE 100。在计算响应是临时计算响应的情况下,MEC-N1125可以进一步向UE 100提供状态数据。UE 100可以使用所述状态数据来从UE 100、MEC-N1125或另一个MEC-Nn 125处的状态数据所表示的快照点恢复计算。
参考图2c,给出了信令图,其示出了上述实施例的基本操作。在发起MEC会话之后,在步骤200中,UE 100将一时间段的NF图像和流数据F[t0,tend],即数据段发送到MEC-N1125。在步骤210中,MEC-N1 125执行与所请求的NF功能和流数据F[t0,tend]相对应的计算/处理。在步骤212中,MEC-N1 125用状态信息作为计算/处理进度来更新NF状态数据存储。这可以以固定的时间间隔完成,或者在某些数据结果可用的情况下(例如,当完成离散任务时)完成。NF状态数据存储可以响应于从MEC-N1 125接收状态更新而返回确认。在步骤215中,MEC-N1 125将MEC响应[t0,tend]和对应的状态数据S[t0,tend]发送到UE 100。如上所述,MEC响应[t0,tend]可以包括计算的临时结果以及与直到临时结果的计算任务的状态有关的临时状态数据。UE 100可以使用状态数据来恢复计算(或初始化计算)而不使用MEC-N。
图3A是示出MEC系统架构的实施例的框图。UE 100包括UE硬件(UE hardware,UEHW)101,其支持处理元件、内存、存储器和IO功能,以便执行和支持计算任务(NF)102的控制面应用(CP App)103、用户面应用(user plane application,UP app)104、存储、以及可选地计算任务(NF)102的执行,以及待由NF使用的相关联的二进制文件和库106、UE状态数据存储107和主机操作系统(主机OS)105。
除了其主要网络操作功能之外,MM/SM 120还支持MEC功能管理实体121,其接收来自UE 100的MEC会话请求,并管理在MEC-N 125处的NF的初始化。在MEC-N 125处的NF是VNF的情况下,VNF的初始化可以包括建立/实例化和配置VNF。MM/SM 120还包括UE位置和往返时间(round-trip time,RTT)跟踪器122,用于跟踪UE 100相对于其连接的AP 110或锚点的位置,并跟踪MEC-N和UE 100之间的通信的往返时间(即时延)。MM/SM120与无线接入网络(Radio Access Network,RAN)108内的节点通信,以获得连接到RAN 108的UE 100的位置/RTT信息。MM/SM 120通过向MEC-N 125发送路径配置指令来对建立与NF的连接进行管理。取决于网络架构,MM/SM 120还可以与MEC管理和网络操作(management and networkoperations,MANO)实体217通信,以访问MEC协调器218,在NF被虚拟化的情况下访问MECVNF管理器(VNF manager,VNFM),以及访问虚拟化基础设施管理器(virtualizedinfrastructure manager,VIM)222以实例化在MEC-N 125上的VNF。如图所示,MEC VNFM219可以包括生命周期管理实体和故障、计费、核算、性能、安全性(fault,charging,accounting,performance,security,FCAPS)管理实体221以辅助虚拟化。在一方面,MM/SM120可经由支持MEC-N 125的操作支持系统(operational support system,OSS)216或其代理服务器与MEC MANO 217联系。
在一个实施例中,MEC-N 125由在网络105上可用的边缘服务器提供的资源组成。边缘服务器可以例如位于或邻近AP 110、区域数据中心、域数据中心、中央数据中心或在给定网络架构内可能方便的一些其他位置。为了支持MEC-N 125,提供了边缘服务器的足够资源,包括处理、内存、存储器、IO和必要的应用。可以通过分配专用NF的部分或者通过分配足够的资源来提供上述这些资源,以允许虚拟化足够鲁棒的VNF 133。所述支持可以包括例如由边缘服务器管理的数据存储(例如,数据库)。在其他方面,MEC-N 125可以负责其自己的数据存储。MEC-N 125提供足够的资源以使其能够执行UE 100请求的计算任务。例如,MEC-N125可以包括网络功能虚拟化基础设施(network functions virtualizationinfrastructure,NFVI)硬件131,或者访问由边缘服务器提供的这样的硬件。所述资源还可以包括用于执行NF的主机操作系统(主机OS)132,以及,用于创建VNF 133容器的功能,所述VNF 133容器用于保存应用、二进制文件/库134、和执行NF中用的数据。在一方面,容器还可包括为所述UE 100初始化NF所需的用户面应用(user plane application,UP App)135和控制面应用(control plane application,CP App)138。在一方面,UP App 135和CP App138可以在容器外部。MEC-N 125还可以包括服务质量(Quality of Service,QoS)元件139,以与MEC VNFM和MM/SM 120用接口连接,以提供所需的QoS等级。如上所述,MEC-N 125可以包括或可以访问数据存储,所述数据存储中存储与计算任务相关的数据。关于MEC会话请求,MEC-N 125可操作以将与MEC会话相关的状态数据存储在状态数据存储137(例如,状态数据库)中。
图3B是示出了基于图3A的系统架构的,使UE 100能够卸载计算任务到MEC-N 125的操作的实施例的信令图。步骤300至370对应于图2c中指示的控制信令。步骤380至385通常对应于图2c中的信令的其余部分。
在步骤300中,UE 100将MEC会话请求发送到MM/SM 120。在一方面,MEC会话请求可以包括例如估计的工作负载、所需资源和用于计算大小的缓冲大小。MM/SM 120接收MEC会话请求,并且在步骤310中,MM/SM 120向MEC-N 125发送资源请求以初始化资源分配,以设置对应于MEC会话请求的NF。所述资源请求可以包括指定的NF状态快照速率,以由MEC-N125定义过程快照速率。依赖于网络实现,并参考图3A,步骤310资源请求占用MEC MANO,所述MEC MAMO确定并指示MEC-N 125分配对应于MEC会话请求的NF资源。例如,可以通过OSS实现与MEC MANO的合作,或者取决于网络实现,可以通过另一网络实体来实现与MEC MANO的合作。MEC MANO可以帮助MM/SM 120基于网络条件选择特定的MEC-N 125,以及选择可用于承载NF并满足该计算任务的RTT要求的MEC-N125。响应于接收所述资源请求,在步骤320中,MEC-N 125评估所述资源请求并设置所需计算资源以支持所述NF。如上所述,计算资源可以包括例如内存、存储器和处理分配。在一方面,MEC-N 125可以进一步提供维护MEC-N上下文的MEC代理,并且将来自于UE 100的上行链路传输以数据结构或格式进行定制以便于与MEC-N接口连接。在步骤330中,MEC-N 125向MM/SS120返回对所述资源请求的确认。在一方面,MEC-N 125可包括计算任务的估计计算时间。在步骤340中,MM/SM 120将路径设置请求发送到SDN-C 130。响应于接收到所述路径设置请求,在步骤345,SDN-C 130通过配置和发送路径转发规则到MEC-N125和AP 110来建立MEC-N 125和连接到UE 100的AP 110之间的UP路径。为了完成步骤345,SDN-C 130还可以向MM/SM 120发送路径建立请求响应以确认路径配置,以及通过RAN在UE 100和MEC-N 125之间估计的时延或传输时间。在要使用MEC代理的可选步骤347中,MEC-N 125将对应于MEC会话请求的MEC代理发送至MM/SM 120。
在步骤350中,MM/SM 120确定跟踪区域列表(TAL),其列出接近UE 100的当前位置的一些AP 110,以及基于所接收的对计算时间和传输时间的估计确定跟踪区域更新(tracking area update,TAU)周期性定时器。在步骤360中,MM/SM 120发送MEC会话请求响应,其识别分配给所述MEC会话请求的MEC-N 125。所述响应可以包括MEC会话建立确认、TAL、TAU以及完成UE配置所需的任何附加UE配置信息。
在步骤370中,UE 100评估UE配置信息和可选的MEC代理信息,并将它们合并到其未来的NF操作中。在一方面,UE 100可使用所述UE配置信息来设置数据上行链路的格式(即,周期性,时间段的大小,数据段的大小等)。在一方面,UE 100可以使用所述UE配置信息来设置待由MEC-N 125接收的NF状态数据的格式。在步骤380中,UE 100经由AP 110将应用图像形式的NF连同诸如二进制文件、库和数据的相关信息一起发送到MEC-N 125,以进行实例化。所述数据可以是如上所述的单个数据上行链路的形式,或者可以是具有初始数据段,然后是(周期性地以预定的数据段,或者依UE 100的需要)发送到MEC-N 125的后续数据段的数据流(数据F[t0,tend])的形式。在步骤385中,MEC-N 125激活NF并使用上行链路数据执行指示的计算以执行计算任务。在数据流的情况下,MEC-N 125可以将接收到的后续数据上行链路合并到NF操作中。随着计算任务的进行,MEC-N 125在下行链路路径中向UE-100发送至少一个更新的NF状态数据形式的临时响应,其指示NF的临时状态。随着计算任务的完成,MEC-N 125发送合并了NF计算任务的最终结果的最终响应。在一些方面,当MEC-N 125接收任务完成触发时,可以触发计算任务的完成。在一些方面,响应于UE-100移出AP 110的覆盖区域,任务完成触发可以由MM/SM 120发送到MEC-N 125。在一些方面,任务完成触发可以由UE 100发送到MEC-N 125。
参考图4A,在该实现方式中,当UE 100沿着所识别的路径开始时,计算任务由在MEC-N11251处的NF承担并且沿着所描绘的路径转换。计算任务可以由UE 100卸载,或者可以由另一个元件分配。
当UE 100穿过MEC组1D1时,它穿过多个AP 110的连续多个覆盖区域111。在MEC组内转换区域A中,UE 100将连接从当前AP 110转换到新AP 110以在下一个覆盖区域111中提供覆盖。在MEC组1D1中,MEC-N1 1251可操作以继续处理NF,而不管UE 100的位置如何。在MEC组内转换区域A中,UE 100用MM/SM 120进行传统的切换过程,以被授权并连接到下一个AP110。在一方面,MM/SM 120可操作以将切换传送到MEC-N1 1251并向MEC-N1 1251提供更新的UP路径。在一方面,UE 100可以通过向MM/SM 120发送UP更新请求来初始化UP更新,以触发对MEC-N1 1251进行的切换和UP更新的通信。在任一情况下,UP更新被传送到MEC-N1 1251以使MEC-N1 1251能够根据需要将状态数据和/或计算任务的结果发送到UE 100,而不管MEC组D1内的哪个当前AP 110正在为UE 100服务。
当UE 100在MEC组之间,即在MEC组D1和MEC组D2之间转换时,在MEC组间转换区域B中,UE 100用MM/SM 120来进行传统MEC组间切换过程,以被授权并连接到下一个AP 110。在一些方面,MEC组间切换过程可以进一步将UE 100传递到负责新MEC组D2的新MM/SM 120。在一些方面,网络拓扑中的重新布置可产生MEC组间转换,在这种情况下,当前AP 110被分配给新的MEC-N2 1252。在任一情况下,MEC组间转换包括:从当前的第一MEC-N1 1251切换到新的第二MEC-N1 1251。类似地,对于正在网络之间转换的UE100,可以在新网络中分配新的MEC-Nn 125n。
在图4B中,在MEC/管理组1和MEC/管理组2之间的MEC组间转换中示出UE 100。如上所述,UE 100将计算任务以NF的形式卸载到MEC-N1 1251上。一旦卸载了任务,UE 100可以遍历MEC/管理MEC组1内的多个AP 110的覆盖区域,而不影响MEC-N1 1251对计算任务的处理。在该时段期间,UE 100可以或可以不连续地附连到服务于MEC/管理组1的一个或多个AP110。MEC-N1 1251向UE 100转发NF状态更新和/或计算任务的最终结果。当UE 100到达MEC组之间的转换点B时,UE 100在时间t1从MEC-N1 1251接收最终NF状态更新。然后,UE 100用MM/SM 120进行切换过程以在时间tk与新的MEC-N2 1252连接。如上所述,在一些方面,UE 100可以在时间t1和时间tk之间根据最终NF状态更新继续计算任务。在这些方面,时间tk的状态将包括由UE 100执行的附加处理,因此时间tk的状态将不同于如由MEC-N1 1251报告的时间t1的状态。如图4B的示例中所示,MEC-N2 1252在时间tk+1向UE 100报告最终计算结果和NF的对应最终状态。
参考图4C,给出了信令图,其示出了MEC节点MEC-N1 1251和MEC-N2 1252之间的NF转换的示例。在步骤400中,在UE 100、AP1 110和MEC-N1 1251之间交换控制信令,以使MEC-N1 1251准备好以接收NF图像。例如,在上文更详细描述的图3B中提供了更详细的控制信令步骤的示例。在步骤402中,UE 100将应用NF图像和关联数据发送到MEC-N1 1251。在步骤405a.中MEC-N1 1251实例化NF图像并执行计算。在步骤405b.中,MEC-N1 1251在步骤415之前可以周期性地发送临时NF状态数据。在一些方面,UE离开指示可以在第一预定NF状态数据传输之前到达,这种情况下临时步骤405b.不会发生。在一方面,如上所述,MEC-N1 1251还可以从UE 100接收临时数据更新。在步骤410中,MEC-N1 1251接收UE离开指示,其指示UE100将要离开MEC-N1 1251的MEC组。响应于接收到UE离开指示,MEC-N1 1251结束其对NF的计算,并且在步骤415中向UE 100发送UE离开响应,所述UE离开响应包括最终状态数据,其对应于接收到UE离开信息所触发的计算的终止点。UE 100接收最终状态数据。在一方面,最终状态数据可以包括直到所述终止点的计算所产生的计算结果。在一方面,所述最终状态数据可以包括对应于终止点处的计算任务的状态的状态数据。在可选步骤420中,UE 100可以使用所接收的最终应用状态数据从终止点继续计算。或者,UE 100可以保留最终的NF状态。在步骤422中,UE 100已选择将当前状态下的计算任务卸载到新的MEC-N2 1252。类似于上文在步骤400和图3B中描述的控制信令可被AP2 110和MEC-N2 1252进行交换以使MEC-N2 1252准备好接收当前状态下的NF图像。当前状态可以与从MEC-N1 1251接收的最终NF状态相同,或者可以是在对MEC-N2 1252进行新的卸载之前、由UE 100进行一些临时处理之后的状态。最后,在步骤425中,在当前状态,UE 100将应用NF图像和关联数据发送到MEC-N2 1252。在一方面,可以通过将对应于当前状态的状态数据发送到MEC-N2 1252来指示当前状态。在一方面,当前状态可由UE 100准备与当前状态对应的当前应用NF图像来指示。在一方面,当前状态可由发送到MEC-N2 1252的相关数据指示。
图5A和5B是分别示出用于MEC组内转换和MEC组间转换的切换过程的实施例的信令图。如上所述,有两种主要的切换的实现方式。在第一实现方式中,UE 100联系当前AP11101以请求切换到新目标AP2 1102。在第二实现方式中,UE 100可能已经丢失了与当前AP 110的连接,并且可以将切换请求直接提交给当前覆盖区域内的新AP 110。图5A说明了第一实现方式,图5B说明了第二实现方式。然而,取决于情况,任一实现方式都可以用于MEC组内和MEC组间转换。在一方面中,可以提供一种系统和方法,其中UE 100可以通过向当前AP1 1001发送切换请求以便由MEC-N1 1251接收,或者通过向新的目标AP2 1002发送切换请求以便由MEC-N1 1251接收,由此来请求NF功能的切换。所述方面允许UE 100在其离开AP11001服务的覆盖区域之前或之后请求切换,而不管到新目标AP2 1002的转换是MEC组内转换还是MEC组间转换。
图5A示出了MEC组内转换的实施例,其中UE 100正在转换以离开第一当前AP1 1101的服务区域但是保持在由MEC-N1 1251服务的MEC组内。在一方面,UE 100可以转换到第二目标AP2 1102的覆盖范围,如上文关于图4A在MEC组内转换区域A中的描述。
如图所示,在步骤500中,如上所述,UE 100已经将NF卸载到MEC-N1 1251上。在该示例中,在步骤505中,UE 100将数据,例如,流数据的数据段以上行链路传送到MEC-N1 1251。在步骤506中,MEC-N1 1251将上行链路传送的数据段合并到其NF计算中。在步骤507中,MEC-N1 1251向UE发送临时状态数据,以用NF计算的当前状态更新UE 100。数据上行链路步骤505,计算步骤506和状态数据下行链路步骤507可以重复多次,但是为了清楚起见,在图5A中仅示出了一个循环。
当在步骤510中由UE 100识别出切换触发时,MEC组内转换步骤在事件C处开始。切换触发可以基于UE 100的位置、正在被识别的新覆盖区域,或者基于从网络105接收的外部触发。在切换触发之后,在步骤515中,UE 100向AP1 1101发送切换(hand-off,HO)请求以转发到MM/SM 120。在步骤520中,MM/SM 120识别新目标AP2 1102,并基于所接收的HO请求与AP2 1002交换资源设置信息。在步骤525中,MM/SM 120将路径设置请求发送到SDN-C 130。在接收到路径设置请求之后,在步骤530中,SDN-C 130将设置信息发送到目标AP2 1102和MEC-N1 1251以建立转发规则并配置UP路径。在配置UP路径之后,在步骤532中,SDN-C 130将路径设置确认发送到MM/SM 130。在配置UP路径之后,在步骤535中,MM/SM 1201经由新目标AP21102向UE 100发送HO请求响应。在该实现方式中,HO请求响应可以包括UE 100与MEC-N11251通信所需的任何路径信息。在UE 100已经接收到HO请求响应之后,在步骤542中,UE100能够将流数据发送到MEC-N1 1251,MEC-N1 1251可以在步骤543中使用所述流数据以继续进行NF计算。在步骤544中,MEC-N1 1251将状态数据发送到UE 100。
图5B示出了MEC组间转换的实施例,其中UE 100正在转换以离开第一当前AP1 1101的服务区域,且离开由MEC-N1 1251服务的MEC组。在一方面,UE 100可以转换到第二目标AP21102的覆盖范围,如上文关于图4A在MEC组间转换区域B中的描述。如将理解的,SDN-C可操作以便于MEC组间切换,如上文关于图5A的描述。
如图所示,如上所述,UE 100已经在步骤500中将NF卸载到MEC-N1 1251上。在该示例中,数据上行链路步骤505、计算步骤506和状态数据下行链路步骤507是与上文参考图5A描述的过程相同的过程。
当在步骤550中由UE 100识别出切换触发时,MEC组间转换步骤在事件D处开始。切换触发可以基于UE 100的位置、正在被识别的新覆盖区域、或者基于从网络105接收的外部触发。在切换触发之后,在步骤555中,UE 100向AP1 1101发送切换(hand-off,HO)请求以转发到当前MM/SM 120。在步骤560中,MM/SM 120识别新目标AP2 1102,并确定当前MEC组内UE100的逗留时间t_sojn。如果必要,在步骤562中,MM/SM 120可以进一步向MEC-N1 1251查询剩余计算时间的估计以完成计算任务t_comp,和/或可以通过无线接入网络(RAN)t_DL向网络QoS监视器查询下行链路传输时间的估计。在步骤565中,MM/SM 120可以通过评估所获得的t_comp、t_DL和t_sojn来确定是否中断MEC-N1 1251操作。
在一方面,MM/SM 120可以通过将计算时间和下行链路传输时间的总和(t_comp+t_DL=t_net)与逗留时间(t_sojn)进行比较来执行评估,以确定是否剩余足够的时间在UE100离开MEC组之前完成计算并且报告结果。如果总和大于预定阈值(即t_net+Δt>t_sojn,其中Δt是三个时间值中的误差的估计),则在UE 100离开MEC组之前可能没有足够的时间来完成计算任务。
响应于确定在计算任务完成之前UE 100可能会离开MEC组,在步骤567中,MM/SM120将计算中断命令发送到MEC-N1 1251。在可选步骤568中,MM/SM 120向UE 100发送暂停命令,指示UE 100暂停向MEC-N1 1251进行新数据的上行链路传输。在步骤570中,MEC-N11251实现其中断处理以冻结在其当前状态下的计算任务,制作在其当前状态下的NF的快照,并且收集直至该点的任何相关数据或结果。在步骤572中,MEC-N1 1251向UE 100发送当前状态数据、NF快照以及包括数据、结果和/或计算日志的任何相关信息。在可选步骤575中,UE100可以基于所接收的当前状态数据、NF快照和相关信息来恢复计算。或者,UE 100可以基于所接收的当前状态数据、NF快照和相关信息将MEC会话请求发送到新目标MEC-N21252。
图6是示出MEC-N 125处的NF状态管理的框图。上排表示在每个时间步骤处改变的MEC-N 125NF状态。下排表示UE 100的缓冲器状态,包括在每个时间步骤要上载到MEC-N125的流数据。通过具有由时间间隔或通过检测事件驱动的状态同步策略,可以保持两个节点处的状态的同步。
图7A和图7B提供了UE 100和MEC-N 125之间的同步计算的示例。图8A和图8B提供了UE 100和MEC-N 125执行的异步计算的示例。
参考图7A,信令图示出了为了同步计算应用而进行的UE 100和MEC-N 125之间的简化数据交换的实施例。在同步计算应用中,UE 100和MEC-N 125在每个实体执行其计算或数据收集任务之后顺序地交换数据。在图7A的示例中,UE 100以数据段的形式发送数据流。数据段可以对应于UE 100收集的数据,或者可以是UE 100基于收集的数据和/或MEC-N 125提供的先前响应而执行的计算的结果。在一方面,在采取由MEC-N 125提供的先前响应所针对的一些动作之后,UE 100可以收集数据。在一方面,由MEC-N 125提供的响应可包括基于UE 100发送的先前数据段的临时结果。信令图开始于UE 100在步骤705中将来自数据流的第一数据段发送到MEC-N 125。在步骤706中,MEC-N 125接收第一数据段并将其合并到NF计算中。在步骤707中,MEC-N 125以中间结果和/或状态数据的形式向UE 100发送响应。在图7A的实施例中,在步骤708中,UE 100将响应合并到UE 100处执行的UE计算中。在步骤709中,UE 100基于UE计算将第二数据段发送到MEC-N 125。在步骤710中,MEC-N125接收第二数据段并将其合并到NF计算中。在步骤711中,MEC-N 125以第二中间结果和/或状态数据的形式向UE 100发送第二响应。图7A中所示的操作序列可以继续,直到确定最终结果,或者直到UE 100选择停止同步计算操作。
例如,在自主车辆/机器人应用中,UE 100可以正在发送数据更新,并且可以以MEC-N 125发送的响应的形式正在接收导航或模式识别信息。UE 100可以基于这些响应采取导航动作,因此数据更新反映在基于先前响应进行动作之后得到的新信息。
图7B是示出同步计算应用的示例中UE 100、MM/SM 120和MEC-N 125之间的信令的实施例的详细信令图。信令图在步骤500之后开始,其中NF已被卸载到MEC-N 125上,如上所述。在步骤720中,UE 100缓冲数据流F[B,E]。在步骤722中,UE 100将缓冲状况发送到MM/SM120。MM/SM 120可以使用所述缓冲状况来调整MEC-N 125处的快照速率和/或UE 100处的缓冲速率。在步骤724中,UE 100将缓冲的数据段F[B,E]发送到MEC-N 125。缓冲的数据段F[B,E]可以更一般地被称为UE 100发送的数据更新。在步骤725中,MEC-N 125使用所述数据更新来执行计算。如上文更详细描述的,MEC-N 125执行周期性NF快照并将当前状态数据发送到UE 100。在图7B的示例中,在步骤726中,MEC-N 125将NF的当前快照以及伴随的状态数据发送到NF状态数据存储。在步骤727中利用当前快照更新NF状态数据存储,并且可以向MEC-N 125返回NF状态更新的确认。在步骤728中,MEC-N 125将计算状况更新发送到MM/SM 120。MM/SM 120可以使用计算状况更新来评估,并且如果必要的话,校准和调整MEC-N 125处的快照速率和/或UE 100处的缓冲速率。在步骤730中,MEC-N 125向UE 100发送数据更新确认。在一方面,确认可包括对应于快照和计算状况更新的更新的状态数据。在一方面,周期性确认可包括更新的状态数据。在一方面,每个确认可包括更新的状态数据。在可选步骤732中,UE 100可以基于所接收的数据更新确认来清空或部分清空缓冲器。在一方面,UE100可以进一步基于所接收的、包括在数据更新确认中的状态数据来更新本地状态数据存储。
在UE 100和MEC-N 125之间的计算变为去同步的情况下,在步骤735中,UE 100可以经历缓冲器事件B。所述缓冲器事件B可以缘于在MEC-N 125处理其相应数据集合时滞后于或领先于UE 100的情况下,数据到缓冲器的溢出或下溢而引起。图7B的实施例包括缓冲器事件处理,用以减轻缓冲器事件。在步骤737中,当发生缓冲器事件时,UE 100将缓冲器事件触发发送到MM/SM 120。缓冲器事件触发指示缓冲器事件是下溢还是溢出状况。在一方面,缓冲器事件触发还包括缓冲器事件信息,其提供缓冲器事件的量化测量。在步骤740,响应于接收到缓冲器事件触发,MM/SM 120评估当前MEC快照速率,并将其与缓冲器事件触发进行比较,以确定是否应该更新快照速率。在应该更新快照速率的情况下,在步骤742,MM/SM120将快照速率更新请求发送到MEC-N 125。响应于接收到快照速率更新请求,在步骤745,MEC-N 125更新快照速率并继续使用新快照速率进行计算以更新NF状态数据存储(步骤747),发送计算状况(步骤746)到MM/SM 120,并如上所述将数据更新确认发送到UE 100(步骤749),直到完成计算任务(或者如果相关的话,直到接收到MEC的中断)。在步骤755中完成计算任务后,在步骤756中,MEC-N 125将最终计算状况发送到MM/SM 120。在步骤759中,MEC-N 125将最终结果、数据和NF快照发送到UE 100。在步骤757中,MEC-N125释放NF状态存储,并且可以在步骤758中接收已经释放/清空NF状态数据存储的确认。在步骤765中,MEC-N 125释放为该NF保存的计算资源。如所指示的,UE 100可以在步骤760中清空其缓冲器,并且在步骤762中合并最终计算的响应,或针对最终计算的响应进行动作。
参考图8A,信令图示出了为了异步计算应用而进行的UE 100和MEC-N 125之间的简化数据交换的实施例。在异步计算应用中,UE 100和MEC-N 125并行地执行计算并以非顺序方式交换数据。在一些情况下,诸如UE 100的一个请求实体将向计算实体,例如MEC-N125提供单个工作负载,并且将执行其他任务而不将附加数据或结果发送到计算实体。在其他情况下,请求实体将在更新的数据或结果可用时向计算实体提供更新的数据或结果,并且当更新的数据或结果a)变得必要或b)变得可用时,计算实体将它们合并入其工作负载中。
在图8A的示例中,当数据段可用时,UE 100正在以数据段的形式发送数据流。数据段可以对应于UE 100收集的数据,或者可以是UE 100基于收集的数据和/或MEC-N 125提供的先前响应而执行的计算的结果。在一方面,在采取由MEC-N 125提供的先前响应所针对的一些动作之后,UE 100可以收集数据。在一方面,由MEC-N 125提供的响应可包括基于UE100发送的先前数据段的中间结果。
在步骤805中,UE 100将来自数据流的第一数据段发送到MEC-N 125。在步骤807中,MEC-N 125接收第一数据段并将其合并到NF计算中。与MEC-N 125的计算并行地,在步骤808中,UE 100对不同的数据段执行计算。在步骤809中,UE 100将其计算结果发送到MEC-N125。在步骤810中,MEC-N 125利用所接收的UE计算结果更新其计算。在步骤811中,MEC-N125继续其计算,所述计算包括接收的结果。在步骤812中,MEC-N 125以中间结果和/或状态数据的形式向UE 100发送响应。在图8A的实施例中,在步骤815中,UE 100将响应合并到UE100处执行的UE计算中。后续步骤中可以继续由UE 100和MEC-N 125执行的异步计算。
图8B是示出异步计算应用的特定示例的信令图。在图8B的示例中,UE 100能够利用由MEC-N 125基于UE 100的调度而提供的临时或部分响应。如上所述,信令图在步骤500之后开始,其中NF已被卸载到MEC-N 125上。在步骤820中,UE 100缓冲数据流F[B,E]。在步骤822中,UE 100将缓冲状况发送到MM/SM 120。在步骤824中,UE 100将缓冲的数据段F[B,E]发送到MEC-N 125。缓冲的数据段F[B,E]可以更一般地被称为UE 100发送的数据更新。在步骤825中,MEC-N 125使用所述数据更新来执行计算。如上文更详细描述的,MEC-N 125执行周期性NF快照并将当前状态数据发送到UE 100。在图8B的示例中,在步骤826中,MEC-N125将NF的当前快照以及伴随的状态数据发送到NF状态数据存储。在步骤827中利用当前快照更新NF状态数据存储,并且可以向MEC-N 125返回NF状态更新的确认。在步骤828中,MEC-N 125将计算状况更新发送到MM/SM 120。在步骤830中,MEC-N 125向UE 100发送数据更新确认。在一方面,确认可包括对应于快照和计算状况更新的更新的状态数据。在一方面,周期性确认可包括更新的状态数据。在一个方面,每个确认可包括更新的状态数据。在可选步骤832中,UE 100可以基于所接收的数据更新确认来清空或部分清空缓冲器。在一方面,UE100可以进一步基于所接收的,包括在数据更新确认中的状态数据来更新本地状态数据存储。
在步骤835,UE 100接收或确定更新事件。更新事件可以是例如接收数据、UE 100执行的计算结果或外部触发的结果。响应于更新事件,在步骤836中,UE 100将对当前NF快照和临时结果的请求发送到MEC-N 125。MEC-N 125从NF状态数据存储获得当前快照,并且在步骤837,将当前快照和相关信息返回给UE 100。在步骤840,UE 100然后可以使用当前快照以及诸如接收的数据等任何更新事件信息来恢复计算。并行地,在步骤842中,MEC-N125可以使用先前数据段继续计算任务,并继续将计算状况发送到MM/SM 120(步骤844),将其包括临时结果和更新的状态数据的快照发送到UE 100(步骤846),并如前所述将快照发送到NF状态数据存储以用于存储(步骤847)。
在从MEC-N 125接收到更新时,在步骤850中,UE 100可以基于更新事件将接收的结果与其本地计算的结果进行比较。如果接收的结果是优选的,则UE 100可以丢弃本地计算的结果。如果本地计算结果是优选的,则UE 100可以重置MEC-N 125以使用更新的信息。可以在步骤855中通过UE 100向MEC-N 125发送中断命令来重置MEC-N 125。在图8B的实施例中,在步骤855中,计算更新触发被发送到MM/SM 120,以在步骤857中作为计算中断转发到MEC-N 125。在一方面,在步骤858中,如果与更新事件相关,则MM/SM 120可以在接收到计算更新触发时更新其往返延迟时间(round-trip delay time,RTT)跟踪。响应于在步骤860中接收到计算中断,MEC-N 125暂停其计算任务。在步骤862中UE 100基于其本地计算的结果提供更新的NF状态。更新的NF状态可以包括更新的NF图像、数据或使MEC-N125获得UE100的本地计算结果所需的其他信息。在接收到更新的NF状态时,在步骤863中,MEC-N 125更新NF状态数据存储,并且在步骤865中,使用更新的NF状态恢复计算。虽然为了简洁在图8B中不包括临时结果/状态报告,但是为了恢复的计算,还要有临时结果/状态报告,类似于上述过程。在步骤870中,MEC-N 125完成计算。在步骤871中,MEC-N125将最后的计算状况报告发送到MM/SM 120。在步骤873中,MEC-N 125向UE 100发送针对初始MEC会话请求的最终响应,包括最终计算的结果、最终数据和/或最终NF状态。MEC-N 125还可以通过在步骤872中将释放存储指令发送到NF状态数据库来清理资源。在一方面,NF状态数据存储可在步骤874中返回释放存储指令的确认。在步骤877中,MEC-N125释放分配给MEC会话请求的计算资源。在步骤875中,UE 100可以清空其流数据的缓冲器,以及潜在的状态数据。在步骤880中,UE 100对所接收的最终结果进行动作,或将其合并到进一步的计算中。
图9是示出系统900的实施例的框图,其中网络服务提供商利用连接到接入网络(Access Network,AN)中的接入点904、906、908的MEC资源902。AN节点可以利用MEC 902以处理接收的传输并调度和准备用于传输的数据。还示出了UE 910沿着路径912移动通过AN的覆盖区域。当UE 910沿着路径912移动时,基于UE 910在AN内的位置和其他需求,UE910将由不同的AP服务。可以在MEC 902中实例化虚拟网络功能914以服务UE 910的需要。在一个示例中,VNF 914可以是用户特定的网关功能,其可以被建模为状态机。当UE 910沿路径912移动时,VNF 914也可以被移动到MEC资源902内的不同位置。如果MEC 902是分布式计算资源,则它可以由不同数据中心处的资源组成。可以完成将VNF 914移动到914'和914”以减少MEC间网络流量或确保通信时延低于阈值。应该理解,AP 904 906和908是移动网络运营商(mobile network operator,MNO)916的一部分。MEC 902也可以是由MNO916操作的资源,并且其资源专用于MNO 916提供的服务。
VNF,例如VNF 914通过MEC资源或通过其他计算资源池的移动在本领域中是已知的。可以应用向外扩展、向内扩展、按比例放大和按比例缩小的标准技术来管理这种虚拟功能的移动。在不采用虚拟化的环境中,可以使专用网络功能在网络的无线电边缘附近的位置处可用。可以将专用功能内的资源分配给特定UE,并且在一些实施例中,将其与其他目的的分配分离。通过在专用功能之间发送状态信息,可以将与UE相关联的专用功能的状态从一个专用功能通过MEC资源902移动到另一个专用功能。这允许专用于UE 910的功能914移动到其他位置914'和914”。
如果状态信息正由单个MNO使用,并且保存在单个MEC资源池中,则对状态信息如何移动几乎没有限制。然而,在UE移动穿过不同MEC资源或不同网络运营商之间的边界的环境中,状态信息的移动可能受到更多限制。在未来的异构网络中,MEC资源可能不与MNO唯一关联,并且将解决关于如何允许UE特定功能向不同MEC服务提供商的迁移以及UE特定功能在不同MNO之间迁移的问题。
图10示出了类似于图9的系统1000,但是其中存在多个不同的MEC服务提供商和多个不同的MNO。MEC资源MEC1 1002、MEC2 1004、MEC3 1006、MEC4 1008各自支持不同的MNO。MNO A 1010显示为完全由MEC1 1002支持,它也支持MNO B 1012的部分需求。MEC1 1002和MEC2 1004支持MNO B 1012。MNO C 1014利用MEC2 1004和MEC3 1006的资源。MEC4 1008是MNO D 1016的专用资源,其不利用其他MEC提供商的资源。如将理解的,每个MNO具有地理覆盖区域,并且如图所示,由每个MNO获得的MEC资源基于地理(或拓扑)分配。MNO A 1010具有AP 1018和AP 1020,两者都连接到MEC1 1002的MEC资源。MNO B 1012具有使用MEC1 1002的资源的AP 1022,以及使用MEC2 1004的资源的AP 1024。MNO C 1014具有AP 1026,其使用MEC2 1004的资源,以及使用MEC3 1006的资源的AP 1028和1030。MNO D 1016具有使用MEC41008的资源的AP 1032和1034。应当注意,如图所示,MEC3 1006的资源专用于MNO C 1014,但MNO C 1014并不仅仅依赖于MEC31006的资源。MEC4 1008和MNO D 1016之间存在独占关系。
被示为远程控制的飞行器的UE 1036可以与轨迹控制功能(trajectorycontrolling function,TCF)1038通信,所述TCF驻留在通过无线接入网络访问的MEC服务内。TCF 1038可以是虚拟功能,或者它可以是可以将资源分配给单独UE的专用功能(或者在其他实例中,其专用于特定服务、服务类或UE类)。TCF 1038具有关联状态,可用于通过MEC向其他MEC服务提供商的迁移功能。在时间t=0,UE 1036处于位置1042,并且从AP 1018和AP 1020中的至少一个接收移动网络接入服务。当UE 1036在时间t=1(位置1044)移出MNOA 1010的覆盖范围并进入MNO B 1012的覆盖区域时,TCF 1038的状态信息可能需要被移动到MEC11002内的如1038(1)所示的不同资源或位置。MEC1 1002与MNO A 1010和MNO B 1012都签订了协议。当UE 1036在MNO之间移动时,确定状态信息是否可以迁移到MEC1 1002内的新功能是与MNO的既定协议的功能。在所示实施例中,与MNO的协议不允许MEC1 1002将与第一MNO相关联的功能的状态转移到与第二MNO相关联的功能,如图7A所示,MEC11002可以将TCF1038的状态转移到UE。应当理解,在该示例中,功能的初始化不需要以UE 1036向MEC服务发送请求开始,因为计算或管理轨迹的请求可以来自管理车辆的第三方。状态信息从TCF1038到UE 1036的转移可以类似于图7A中的消息707的传输。UE 1036可以在其被切换到MNOB 1012时执行其自己的TCF操作,其类似于图7A中的过程708,但这是可选的。当UE 1036进入MNO B 1012的服务时,它连接到AP 1022,并且可以将状态信息发送回MEC1 1002,使得可以继续在TCF 1038(1)中处理状态信息。这种状态信息的传递类似于图7A中的消息709,但是其中MEC节点是不同的。这也可以被理解为类似于图4C中所示的过程,其中MEC-N1 1251在消息415中将状态信息转移到UE 100,并且在连接到AP2 1102之后,UE在消息425中将数据发送到MEC-N2 1252。应当理解,在图4C指示消息425包括应用VNF图像的情况下,在该实施例中不是严格必需的。
当UE 1036在时间t=2移动到区域1046时,它从AP 1022的服务区域移动到AP1024的服务区域。当AP 1024连接到MEC2 1004时,需要转移状态信息。虽然UE 1036尚未离开MNO B 1012的服务区域,但是MNO B 1012的不同节点由不同的MEC服务提供商支持。为了避免必须在每个MEC服务提供商之间创建信任关系,当UE接近表示到MEC1 1002的连接边缘的节点时,可以向UE 1036发送TCF 1038(1)的状态。由于UE 1036没有离开MNO B1012的服务区域,因此存在两种可能性。在第一实施例中,如上所述,可以将状态信息发送到UE 1036。或者,MNO B 1012内的MM/SM功能可识别需要转移状态信息,并请求或指示另一节点请求从MEC2 1004转移状态信息。在这样的实施例中,状态信息可以由MNO B 1012内的节点获得,然后转移到MEC2 1004。这可以减少与状态信息的转移相关联的一些时延。本领域技术人员将理解,在这样的实施例中,诸如MM/SM功能的功能可以代表UE 1036而进行作用。
在已经转移状态信息之后,TCF 1038(2)可以恢复轨迹控制(如本领域技术人员将理解的,将包括与UE的消息传递;该轨迹控制信息可以作为用户平面数据被发送)。在区域1046中,UE 1036进行从MNO B 1012的服务区域到MNO C 1014的服务区域的转换。如上所述,当UE 1036从一个MNO切换到另一个MNO时,状态被转移的方式可能受到MEC SP和MNO之间的协议的影响。出于说明的目的,MEC2可以与两个MNO具有协议,允许在不使用UE作为渠道的情况下在TCF 1038(2)和TCP 1038(3)之间发生状态信息的迁移。就其本身而言,状态信息可以通过使用在计算资源中迁移状态信息的其他传统技术来发送。
当UE 1036移动使得在时间t=3时它处于区域1048中,必须发生再一次状态转移。在该示例中,状态信息被发送到UE 1036,使得它可以通过AP 1028转发回并转入MEC31006,在那里它将由TCF 1038(4)使用。当UE 1036移出MNO C 1014的服务区域并进入MNO D1016的服务区域时,存在MNO和MEC SP的转换。TCF 1038(4)的状态被发送到UE 1036,UE1036然后可以通过AP 1032将状态信息发送到MEC4,其中它在TCF 1038(5)中使用。
本领域技术人员将理解,如参考图10所讨论的,存在5个不同的状态转移。TCF1038和TCP 1038(1)之间的第一状态转移遵循路径1050,其中它通过MNO A 1010发送到UE1036,然后通过MNO B 1012返回。第二状态转移在TCF 1038(1)和TCF 1038(2)之间,其遵循从MEC11002到MNO B 1012然后到MEC2 1004的路径1052。第三状态转移在TCF 1038(2)和TCF1038(3)之间,其遵循通过MEC2的路径1054。TCF 1038(3)和TCF 1038(4)之间的下一状态转移遵循路径1056,其通过MNO C 1014到UE 1036并且从MNO C 1014回到MEC3 1006。最终状态转移在TCF 1038(4)和TCF 1038(5)之间,其遵循路径1058,通过MNO C 1014到UE 1036并且通过MNO D 1016返回到MEC4 1008。
本领域技术人员将理解,尽管UE 1036经历不同网络和不同接入点之间的切换,并且正是这些切换导致需要转移状态信息,但是不需要UE的物理移动。UE必须相对于其所连接的网络的拓扑具有移动。例如,UE 1036可以连接到AP 1022,并且MNO B 1012可以出于多个不同原因中的任何一个,包括加载问题初始化到AP 1024的切换。UE 1036从AP 1022到AP1024的移动可能不涉及物理移动,但仍可能导致状态信息转移。
图11是示出根据实施例的示例性方法1100的信令图。如上面关于图10所述,第三方1102可以负责初始化对轨迹控制功能的请求。在自主车辆的管理车队中(其中每个自主车辆对于网络来说作为一个UE 1036出现),诸如车队管理实体的中央管理实体可以进行作用以发送对于待分配给UE 1036的TCF的请求1106。该请求可以被发送到服务于UE 1036的网络的控制平面中的实体。在图11所示的实施例中,实体被示出为MM/SM1 1104,但是应该理解,其他实体可以承担与该节点相关联的一些或全部责任。在接收到请求1106时,MM/SM11104向MEC服务提供商MEC1 1002发送类似的请求。如将理解的,MEC11002内的节点可以随着不同的实现方式而变化。一旦接收到请求1106,MEC1 1002就用命令1108实例化TCF 1038的实例。MEC1发出确认响应1110,其可以包括指示第三方1102或MM/SM11104如何与TCF1038交互或到达TCF 1038的信息。然后,第三方1102可以向TCF 1038发送1112初始轨迹,TCF 1038可以使用所接收的轨迹信息(以及诸如UE 1036的位置的其他信息)来生成轨迹控制信息,该轨迹控制信息作为轨迹控制消息1114被发送到UE 1036。当UE 1036沿着轨迹移动时,MM/SM1 1104可以向MEC1 1002提供位置更新信息1116。该位置信息可以是绝对地理参考,或者是相对于移动网络的拓扑的位置。响应于接收位置更新1116,MEC1 1002可以确定TCF应被移动。新的TCF 1038(1)可以被实例化1118。可以将用于状态信息的请求1120发送到TCF1038,TCF 1038可以响应地发送当前状态信息1122。接收到的状态信息可以被转发1124到TCF 1038(1)。本领域技术人员将理解,在其他实施例中,状态信息1122也可以由两个TCF直接交换。可选地,轨迹更新消息1126可以从第三方1102发送,并且在被MEC1 1002接收时,可以被转发到当前活动的TCF 1038(1)。从TCF 1038(1)到UE 1036的轨迹控制1128将继续向UE1036提供控制信息。以上描述可以被理解为详细描述了如何在MEC服务提供商内迁移轨迹控制信息的实施例。在1130,UE开始移动到第一网络提供商的覆盖区域之外,并且进入(由MM/SMx 1132表示的)第二网络提供商的服务区域。因为在该示例中,轨迹是预先已知的,所以切换过程可以在UE 1036仍然在第一网络的服务区域内时开始。响应于切换1130的开始,MM/SM1 1104可以发送用于表示活动TCF 1038(1)的状态信息的请求1132。状态信息1134可以从TCF 1038(1)发送到UE 1036,并且在一些实施例中可以通过MEC1 1002和MM/SM1 1104。
UE 1036可以向第二网络的MM/SMx 1132发送用于TCF服务的请求1136。本领域技术人员将理解,包括第三方的其他节点可以响应于确定轨迹将UE 1036带到第一网络的服务区域之外而初始化该请求。请求1136可以用作MECx 1142发出指令1138以在其网络内实例化TCF 1140的推动力。本领域技术人员将理解,并不严格要求MECx 1142与MEC1 1002不同;如图10中的MNO A 1010和MNO B 1012之间的转换所示。
MECx 1142发送ACK 1142,其可以被中继回UE 1036。ACK 1142的接收可以用作UE1036将状态信息1146发送到实例化的TCF 1140的触发。还示出了可选步骤1144,其中UE1036继续处理其接收的状态信息1134。如果UE 1036继续处理轨迹,则发送更新的状态信息1146。利用状态信息1146,TCF 1140可以在其他TCF功能停止的地方恢复,并向UE 1036发出轨迹控制1148。
图12示出了信令调用流程1200,其中状态信息从第一MEC提供商处的TCF转移到第二MEC提供商处的TCF,同时保持着相同的网络运营商。所述方法以与图11中提供的相同的流开始,具备对TCF服务的请求1106、实例化1108TCF功能的指令(TCF 1038)的指令,所有这些都导致发布轨迹控制1114。当UE 1036移动通过网络时,根据分配的轨迹1112,MM/SM11104可以确定1202TCF应被移动到不同的MEC服务提供商,这种情况下为MECx1202。应当理解,实例化功能的过程可能是耗时的,因此可以在UE 1036到达MECx 1202支持的移动网络的部分之前发出来自第二MEC提供商MECx 1202的对TCF服务的请求1206。请求1206被发送到MECx 1202,并且作为响应,MECx 1202发出指令以实例化1208轨迹控制功能TCF 1210。
MM/SM1 1104向活动的TCF 1038发出对当前状态信息的请求1212,状态信息1214作为回应。状态信息可以被发送到MM/SM1 1104,或者它可以被向下发送到UE 1036。如果由UE1036接收,则可以如图11所示进一步处理状态信息,但是这里未示出。在从MECx 1202接收到TCF 1210为活动的确认1216时,状态信息1218被发送到TCF 1210。该状态信息允许TCF1210在RCF 1038停止的地方恢复,并且向UE 1036发布轨迹控制消息1220。
图13是示出可用于实现上述方法的计算设备1300的框图。可以使用该计算设备1300的变体来实现上文讨论的节点。设备1300包括存储器1302和处理器1304。处理器1304执行存储在存储器1302中的指令以执行上文公开的方法。软件指令和包括状态信息的其他信息,也可以存储在大容量存储器1306中,其应该理解为包括非暂时性存储能力。输入/输出接口1308允许直接从用户接收指令并向用户显示信息。在设备1300是UE的实施例中,I/O接口1308可以提供到触摸屏或其他这样的接口的接口。可选网络接口1310允许诸如有线和无线网络连接(例如,以太网和WiFi连接)的连接,而发送器/接收器1312(在一些实施例中是收发器,而在其他实施例中,单独的发送器和接收器)是无线接入网连接的接口,其可以包括到天线的接口。在设备1300是UE的实施例中,存在Tx/Rx 1312以允许连接到RAN。在其他实施例中,例如设备1300是实现虚拟网络功能的网络的一部分的实施例中,网络接口1310可能是必需的,并且可以采用有线网络连接的形式,例如以太网网络接口。
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,并且预期涵盖落入权利要求范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。
Claims (14)
1.一种用户设备UE执行的方法,所述方法包括:
将计算任务卸载到在与第一移动边缘计算MEC组相关联的第一MEC节点处的第一网络功能上;
经由第一移动网络接入节点从所述第一MEC节点,接收表示所述第一网络功能的状态并且与所述计算任务相关联的第一状态数据;以及
经由第二移动网络接入节点向与第二MEC组相关联的第二MEC节点发送根据所述第一状态数据确定的第二状态数据;
其中所述UE将所述计算任务以网络功能NF的形式卸载到所述第一MEC节点处的第一网络功能上,一旦卸载了所述计算任务,所述UE遍历所述第一MEC组内的多个移动网络接入节点的覆盖区域,而不影响所述第一MEC节点对所述计算任务的处理;
其中所述UE周期性地从所述第一MEC节点接收并存储所述第一状态数据。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
通过所述UE处理所述第一状态数据以获得所述第二状态数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法,还包括:在卸载之前,向所述MEC节点发送请求以将所述计算任务卸载到所述第一网络功能。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述第一移动网络接入节点和所述第二移动网络接入节点属于不同的移动网络。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述方法还包括,在从所述第一MEC节点接收所述第一状态数据之前,向所述第一MEC节点发送对所述状态数据的请求。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述第一状态数据包括从以下内容组成的列表中选择的信息:轨迹信息,当前状态信息,上下文信息,视频分析信息,对象识别信息,跟踪信息。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述第一状态数据至少部分地由所述第一MEC节点处理。
8.一种用户设备UE,包括:
无线接入网络接口;
处理器;和
存储器,用于存储指令,当所述指令被所述处理器执行时,使得所述UE执行根据权利要求1到7中任一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的UE,其中所述UE包括自主移动设备。
10.一种用于在与移动边缘计算MEC服务提供商相关联的MEC节点中的网络功能处处理计算任务的方法,所述方法包括:
从用户设备UE接收所述计算任务;
处理所述计算任务;和
响应于接收到指令,向与所述计算任务相关联的所述UE发送状态数据,所述状态数据表示所述网络功能的状态并且与所述处理的计算任务相关联;
其中所述计算任务以网络功能NF的形式被所述UE卸载到所述MEC节点处的网络功能上,一旦卸载了所述计算任务,所述UE遍历MEC组内的多个移动网络接入节点的覆盖区域,而不影响所述MEC节点对所述计算任务的处理;
其中所述MEC节点周期性地向所述UE发送所述状态数据。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括:
在处理所述计算任务之前,接收与所述UE相关联的请求以处理所述计算任务,所述请求包括第二状态数据,所述第二状态数据表示处理所述计算任务的另一网络功能的状态。
12.根据权利要求10或11所述的方法,其中所述接收的指令包括指示,所述指示指示所述UE离开由所述MEC服务提供商服务的网络区域。
13.根据权利要求10或11所述的方法,其中向所述UE发送状态数据包括向与所述UE相关联的移动网络内的节点发送所述状态数据。
14.根据权利要求10或11所述的方法,其中向所述UE发送状态数据包括经由移动网络接入节点向所述UE发送所述状态数据。
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