CN112567687B - 朝向网络切片的可用性 - Google Patents

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Abstract

一种用于提供满足NSI的请求可用性的NS实例的方法和系统，包括：获得用于组成NS的VNF的至少一个VNFD，该VNFD与根据至少一个DF被保证的至少一个绝对可用性值相关联；获得在其上将要在其上部署VNF的NFVI的可用性值；确定用于NS的NS实例的最小可用性值；选择VNF DF和用于VNF DF的RM，使得考虑所选择的RM的VNF DF的绝对可用性值与NFVI的可用性值的乘积大于或等于用于NS实例的最小可用性值；以及通过根据至少一个所选择的VNF DF和对应的RM实例化至少一个VNF实例来实例化NS实例。

Description

朝向网络切片的可用性
根据35 U.S.C.S.119(E)和37 C.F.R.S.1.78的优先权声明
本非临时专利申请要求基于2018年8月8日以Toeroe的名义提交的申请号62/715913的题为“Towards network slice availability(朝向网络切片的可用性)”的美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本公开涉及网络功能虚拟化(NFV)和网络切片。
背景技术
网络切片是电信网络虚拟化的新范例。网络切片是一种端到端虚拟化网络，其根据一组潜在的严格服务质量参数(诸如时延和可用性)提供通信服务。可以将其部署在由ETSI-NFV规范定义的网络服务之上。即，可以将网络切片实例部署为嵌套和级联的网络服务实例的组成。
发明内容
提供了一种用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的方法，包括：获得至少一个虚拟网络功能(VNF)描述符(VNFD)，该VNFD包括根据用于NS实例的至少一个部署风格(DF)被保证的至少一个绝对可用性值；获得网络功能虚拟化基础架构(NFVI)的可用性值；基于至少一个VNF描述符的至少一个绝对可用性值和NFVI的可用性值，获得用于选择至少一个VNF并获得冗余模型的准则；基于准则选择用于提供NS实例的至少一个VNF；以及根据冗余模型，实例化包括与至少一个所选择的VNF对应的至少一个VNF实例的NS，从而提供NS实例。
NS实例可以是多个VNF实例的组成。
NS实例的可用性值可以被计算为冗余模型的可用性值和NFVI的可用性值的乘积。
NS实例的可用性值可大于NSI的请求可用性。
NSI可以是多个NS实例的组成。
NSI的可用性值可以被计算为NSI中的多个NS实例的可用性值的乘积。
VNFD可以包括用于DF的绝对可用性值AVNF-DF。
VNFD可以包括多个DF，并且对于每个DF，包括绝对可用性值AVNF-DF。
VNFD可以进一步包括关于VNF的哪些DF被设计用于VNF级别冗余的信息。
VNFD可以进一步包括针对VNF的每个DF的关于被设计用于VNF冗余的冗余能力的信息。
VNFD可以进一步包括关于冗余VNF实例的通信需求的信息。
如果满足
Figure BDA0002930905490000021
则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是VNFDF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
如果满足
Figure BDA0002930905490000022
则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
可以选择用于冗余模型的M和N值以满足
Figure BDA0002930905490000023
其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于VNF DF的可用性AVNF-DF计算与VNF DF一起使用的冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
提供了一种用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的系统，该系统包括处理电路和存储器，该存储器包含可由处理电路执行的指令，由此系统可操作以执行先前方法的任何步骤。
提供了一种非暂态计算机可读介质，其上存储有用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的指令，该指令包括先前方法的任何步骤。
在此提供的方法和系统提出了对现有NFV系统操作方式的改进。
附图说明
图1是1:1冗余模型的示意图。
图2是3:1冗余模型的示意图。
图3是单宿主链路冗余的示意图。
图4是双宿主链路冗余的示意图。
图5a和图5b是用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的方法的流程图。
图6是ETSI NFV参考架构框架及其主要组件的示意图。
图7是另一个虚拟化环境的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图描述各种特征和功能，以将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
将根据动作或功能的顺序来描述许多方面。应该认识到，一些功能或动作可以由专用电路，由一个或多个处理器执行的程序指令，或两者的组成来执行。
此外，一些功能可以以计算机可读载体或包含将使处理器执行在此所述的技术的计算机指令的适当集合的载波的形式部分地或完全地体现。
一些功能/动作可能不按动作序列的顺序发生或同时发生。此外，在一些图示中，一些框、功能或动作可以是可选的，并且可以执行或可以不执行；这些通常用虚线示出。
在ETSI-NFV内，存在有关如何基于组成的网络服务及其组成元件的可用性特征来确保网络切片的可用性的讨论。当前的技术是基于分类的，这并不充分。
在此提供的方法和系统基于网络切片实例(NSI)是网络服务(NS)实例的组成的观点。可以将这些NS实例递归分解为可以被冗余部署的虚拟网络功能(VNF)的级联。
非冗余实例的组成/级联意味着总可用性是作为单个实例的可用性乘积计算的。由于使用零到一的比例时可用性值小于1，因此乘法意味着每个单独可用性都必须大于请求的总数。
假设用于构建NS的VNF提供了其部署风格被保证的绝对可用性，并且网络提供者知道其NFV基础架构(NFVI)的可用性，则可以提供用于选择VNF及其冗余模型的准则。
这需要对当前标准(特别是VNF描述符)进行修改，以提供绝对可用性值和一些附加特征。
有利地，利用在此提供的方法和系统，VNF不需要向网络运营商提供其所有内部细节，但是网络运营商可以构建适合于网络服务的请求可用性以及进而适合于网络切片的网络服务。
设计网络切片以用于一定的可用性
总体考虑
由于网络切片实例(NSI)作为一个或多个网络服务(NS)实例的级联被部署在NFV环境中[参见Network Functions Virtualisation(NFV)–Network OperatorPerspectives on NFV priorities for 5G,February 21st,2017,http://portal.etsi.org/NFV/NFV_White_Paper_5G.pdf]，我们可以说NSI可用性取决于这些NS实例的可用性，其中任何一个NS实例都可以是嵌套实例。请注意，如果两个NS实例是冗余的并且互相备份，则可以将它们视为嵌套的NS实例。
因此，当所有NS实例可用时，NSI可用，该NSI可以被公式化为NS实例的可用性(ANSi)的乘积。
ANSI＝ANS1*ANS2*…*ANSn  (1)
由于通常NS实例的可用性小于100％或ANSi<1，因此方程式(1)中的乘法意味着每个NS实例的可用性至少需要大于NSI的目标可用性，即
Figure BDA0002930905490000051
NS实例中的每个NS实例本身都是VNF实例和嵌套的NS实例的组成。展开嵌套的NS实例，NS实例成为VNF的级联，其中的一些或全部可能与冗余实例一起部署。
如果考虑将每个给定的VNF的冗余实例作为NS，则可以说此类NS实例的可用性取决于冗余VNF实例的可用性(每个都具有AVNF的可用性)和在其上部署冗余VNF实例的NFVI的可用性(ANFVI)。因此，NS实例的可用性(ANS)为：
ANS＝ANFVI*RM(AVNF)  (2)
可以将NFVI可用性视为一个整体，或可以视为托管不同VNF实例的其不同子集或组件。
冗余模型(RM)函数的方程式(2)取决于与VNF实例一起使用的冗余模型，但通常RM(AVNF)≥AVNF。也就是说，使用一些冗余改善了各个VNF实例的可用性，即，RM(AVNF)>AVNF，而没有使用冗余RM(AVNF)＝AVNF。
考虑到(1)和(2)，为了实现网络切片实例的给定可用性(ANSI)，很显然由于
Figure BDA0002930905490000052
需要满足ANFVIi>ANSi>ANSI和RM(AVNFi)>ANSi>ANSI的条件。这意味着组成网络切片实例的所有NS的可用性必须大于用于网络切片实例的目标可用性。此外，ANFVIi指示在其上构建第i个NS的NFVI的可用性，而AVNFi是组成第i个NS的VNF的可用性。
在表1中，提出了三种不同的配置以实现由NS弹性类别表示的不同弹性级别。每行提出选择NFVI组件以及VNF和虚拟链路(VL)的冗余模型，以实现给定的NS弹性类别。然而，以上考虑表明该方法可能不令人满意，并且因此有必要知道VNF可以提供的绝对可用性值。
表1：网络服务弹性配置的示例
Figure BDA0002930905490000061
关于表1，仅考虑两个不同的弹性类别，并用等于或大于99.999％的可用性定义弹性类别“高”，并且如果可用性低于99.999％则为“低”。这意味着，如果将该分类分别应用于列中表示的不同NFVI资源，并且如果每个资源的可用性等于99.999％(或A＝0.99999)，则将它们每个视为表格的第一行所示的“高”类别。如果这些不同的资源用于组成NS，则需要将资源的可用性相乘以计算组成的NS的可用性。由于所有组成资源具有可用性A＝0.99999，因此任何乘法都将导致低于A＝0.99999(例如0.99999*0.99999＝0.9999800001)的可用性，根据定义，该可用性落入“低”类别。NS所需的此类资源越多，则落入低于“高”类别预期的可用性的总体可用性越多。
考虑关于(2)的冗余模型，它们可以提高各个VNF实例的可用性。
考虑VNF内部冗余
对于NFV管理和编排(MANO)(NFV-MANO)而言，VNF关于其内部冗余是一个黑匣子。NFV-MANO不管理也不知道被应用于VNF组件(VNFC)实例的冗余。取而代之，NFV-MANO根据所选的部署风格(DF)实例化VNF，并遵循与DF相关联的实例化级别和缩放策略。
缩放策略和实例化级别规定了NFV-MANO应该针对每个VNFC实例化的VNFC实例的数量。由于冗余反映在VNFC实例的数量中，因此可以安全地假设VNF的DF的缩放级别反映了针对每个VNFC在VNF内使用的冗余模型。注意，不同的VNFC可以在同一VNF内利用不同的冗余模型，并且可以不同地缩放。给定的VNFC有可能在同一VNF的不同DF中与不同的冗余模型一起使用，并且因此，在不同的DF中可能不同地缩放。也就是说，与DF相关联的缩放策略考虑了DF中使用的每个VNFC的性能和冗余要求二者。
因此，最好了解VNF DF提供的绝对可用性，而不是该DF针对VNFC使用的冗余模型。然而，就此而言，期望在VNF描述符(VNFD)中提供DF的不同实例化级别及其关联的缩放策略，使得在考虑100％可靠NFVI，即ANFVI＝1的情况下，在每个实例化级别处保证对于DF所指示的可用性。因此，对于在理想条件下使用给定DF部署VNF实例时的情况，根据(2)给出AVNF-DF。
ANS＝1*AVNF-DF
当该DF被部署在不太理想的NFVI上时，如果没有VNF级别的冗余，则可实现的NS可用性可被计算为：
ANS＝ANFVI*AVNF-DF
或者，可以根据目标NS可用性和可用的NFVI可用性将VNF DF选择为：
Figure BDA0002930905490000071
取决于可用的NFVI资源和VNF，该可用性对于NS可能不足，在这种情况下，需要冗余地部署VNF实例。在地理冗余配置中(即当需要灾难恢复时)，总是需要进行VNF实例的冗余部署。
对于1+1和1:1冗余模型的可用性估计
在1+1和1:1冗余模型中，每个VNF实例具有冗余VNF实例作为保护。保护性VNF实例也可以处于活动中，在这种情况下，两个VNF共享实际的工作负载。可替代地，保护VNF实例可以是第一/活动的VNF实例的备用。
1+1冗余模型是活动-活动冗余模型，其中两个实例都提供服务并互相备用。1:1指示活动-备用冗余(参见图1)，其中一个实例提供服务，另一个不提供服务，它仅在第一实例失败的情况下充当第一实例的备份/备用。
文件ETSI GS NFV-REL 003V1.1.2(2016-07)Network FunctionsVirtualisation(NFV)；Reliability；Report on Models and Features for End-to-EndReliability https://docbox.etsi.org/ISG/NFV/Open/Publications_pdf/Specs-Reports/NF V-REL％20003v1.1.2％20-％20GS％20-％20E2E％20reliability％20models％20report.pdf提供了有关在此讨论的冗余模型的更多信息。
在任一情况下，NFV-MANO都不管理VNF实例的活动/备用角色分配，也不知道这些角色。
NFV-MANO仅负责提供足够容量的虚拟化资源，从而为VNF实例对所处理的整个工作负载提供全面保护，使得在实例中的一个失败的情况下不存在服务劣化。因此，对于两个冗余模型二者的可用性估计是相同的，并且反映了有关由NFV系统提供的资源的可用性。
图1描绘了由一个VNF组成的简单网络服务(NS)的实例的示例。在NS实例中，VNF具有活动(VNFa)和备用(VNFb)实例。它们被托管在同一NFVI上，但它们形成反亲和(anti-affinity)组，并且因此依赖NFVI内的不同物理资源。
为了计算该情况下的总体可用性，假设当NFVI和至少一个VNF实例可用时，NS实例可用。因此，如果NFVI实例失败或两个VNF实例均失败，则NS实例不可用，并且：
Figure BDA0002930905490000081
其中，FVNF＝1-AVNF
Figure BDA0002930905490000082
如果使用相同的DF部署VNFa和VNFb，则它为所有实例化级别提供相同的可用性，则：
Figure BDA0002930905490000091
因此，NS实例的可用性变为：
Figure BDA0002930905490000092
Figure BDA0002930905490000093
其可以改写为：
Figure BDA0002930905490000094
方程式(4)为1+1和1:1冗余模型提供了RM函数。
N+M和N:M冗余模型的可用性估计
与之前的情况一样，NFV-MANO既不管理也不了解VNF实例的活动/备用角色。它仅根据实例处理的工作负载量来管理VNF实例的数量。因此，从NFV-MANO的角度来看，这些模型指示了在没有保护的情况下服务于工作负载所需的VNF实例数(N)，以及在发生任何工作负载劣化之前可能失败的VNF实例数(M)；即，M个实例为N个实例的工作负载容量提供了保护。因此，从NFV的角度来看，仅可以考虑资源级别的可用性，即M个冗余实例中的任何一个都可以替换N个实例中的任何一个。
假设我们有具有一个VNF的简单NS的实例，其具有4个实例，如图2所示。VNF实例使用3:1冗余模型，这意味着在这四个实例中，三个是活动的VNF实例(例如VNFa、VNFb和VNFc)，并且其中一个备用(VNFd)。所有这些都被部署在相同的NFVI上，但是形成了反亲和组，这意味着它们依赖于不同的物理资源。
由于只有一个冗余VNF实例(M＝1)，如果多于一个的(通常是多于M个)VNF实例失败，则将无法满足总体可用性目标，即服务会劣化或完全失败。为了避免这种情况，VNF实例的最小数量N必须可用，其在这种情况下为3。结果，NS实例的可用性为：
ANS＝ANFVI*(具有至少三个可用VNF实例的概率)
Figure BDA0002930905490000101
假设所有VNF实例都采用相同的VNF DF部署，则：
Figure BDA0002930905490000102
因此，NS实例的可用性为：
Figure BDA0002930905490000103
因此，为了保持NS实例可用，NFVI必须可用，并且此外，从四个VNF实例中选择的三个VNF实例，或者从四个VNF实例中选择的四个VNF实例必须可用。这意味着以上内容可以重写为：
Figure BDA0002930905490000104
该方程式可以概括为：
Figure BDA0002930905490000105
其中N>0且M≥0  (5)
方程式(5)为N+M和N:M冗余模型提供了RM函数。
单宿主和双宿主链路冗余的可用性估计
NS实例的可用性还取决于互连不同VNF实例的虚拟链路(VL)的可用性。为了估计虚拟链路的可用性，考虑了单宿主和双宿主。
首先，在具有两个VNF的NS中，考虑了VL冗余的两种简单情况：
·NS1将单宿主用作VNF1和VNF2的实例之间的VL的冗余，如图3中所示。
·相反，NS2使用双宿主，如图4中所示。
假设冗余VL形成反亲和组，并且因此依赖于不同的物理资源。
为了计算这些NS实例的可用性，假设：
Figure BDA0002930905490000111
和
Figure BDA0002930905490000112
Figure BDA0002930905490000113
然后，如果NFVI可用，则NS1可用，并且：
I.VNF1a和VNF2a以及VLa和VLb中的至少一个可用；或
II.VNF1b和VNF2b以及VLc和VLd中的至少一个可用；或
以上两个条件都满足。
因此：
Figure BDA0002930905490000114
ANS1＝ANFVI*(1-FI*FII)
Figure BDA0002930905490000115
如果VNF1a和VNF1b中的至少一个可用，并且VNF2a和VNF2b中的一个可用，并且一对可用VNF之间的至少一个链路可用，则NS2可用。AI和FI指示情况I的可用性和失败(即不可用性)，并且AII和FII指示情况II的可用性和失败。
结果是：
Figure BDA0002930905490000116
请注意，关于互连VNFC实例的链路的冗余和可用性，VNF内适用相同的逻辑。
服务弹性配置示例的分析
在为不同的冗余配置确定RM(AVNF)函数之后，可以进一步分析表1的弹性配置。问题是，是否可以使用不同的VNF实例和VL冗余模型，取决于不同的VNF或VNF DF提供的可用性(AVNF)和NFVI提供的可用性(ANFVI)。
实际上，方程式(2)和(3)提出，如果针对ANS期望给定值，则提供者可以通过构造具有较高可用性的RM(AVNF)来选择具有较低可用性的NFVI并提供相同的NS可用性。可替代地，可以利用更可靠的NFVI或冗余来补偿较低的AVNF。可以在以下基于(4)、(5)、(6)和(7)的示例中，通过部署不同的VNF(或VNF的不同DF)来实现一定的可用性而证明这一点。
假设VNF可以提供的最小绝对可用性反映在VNF的DF中，每个DF根据VNF供应商已知的一些VNF内部冗余模型定义。也就是说，DF的不同实例化级别及其关联的缩放策略在VNFD中以这样的方式定义：它们都保证了在100％可靠NFVI(即ANFVI＝1)上为DF指示的可用性。
示例1：VNF可用性补偿较弱的冗余模型
假设需要具有四个9可用性的NS(ANS＝0.9999)。NFVI的可用性为ANFVI＝0.99999。
可以以不同方式构建NS，即使用来自不同供应商的VNF或使用同一VNF的不同DF。假设VNF的DF1为VNF实例提供两个9可用性，即AVNF1＝0.99，而VNF的DF2为VNF实例提供三个9可用性，即AVNF2＝0.999。由于AVNF1<AVNF2，NS1由1+1冗余模型中使用DF1的两个冗余VNF实例组成，而NS2由具有用于NS2的2+1冗余模型的DF2的三个VNF实例组成。
使用对于NS1的方程式(4)，估计可用性为：
Figure BDA0002930905490000121
使用对于NS2的方程式(5)，其估计可用性为：
Figure BDA0002930905490000122
因此，尽管NS2中使用了较弱的冗余模型，但由于DF2所提供的明显更高的可用性，它仍满足预期的四个9的可用性。另一方面，即使具有更强大的冗余模型，NS1也无法用于满足期望。
该示例说明，取决于VNF实例的可用性，可以采用通常被认为是弱的冗余模型(即，表1第三行中的较低可用性)实现更好的可用性(例如，四个9相比三个9)。因此，冗余模型本身并不表征可实现的可用性。具有较高可用性的VNF可以补偿冗余模型的较低功能。此外，使用具有此类VNF的更强冗余模型导致较低的资源利用率。
关于VNFC实例的冗余和可用性，在VNF内适用相同的逻辑。这强化了先前提出的观点，即通过用于VNFC实例的冗余模型来表征VNF不足以表征VNF或其DF可以提供的总体可用性。
示例2：NFVI可用性补偿VNF可用性
考虑上一个示例的NS，并将它们部署在具有六个9的可用性(ANFVI＝0.999999)的NFVI上，如果所有其它条件保持不变，则计算结果为：
Figure BDA0002930905490000131
Figure BDA0002930905490000132
因此，在两种情况下，NS的可用性均增加，这指示NFVI可用性可以在一定程度上补偿VNF的不足。在采用N+M冗余模型部署NS2的情况下，对NFVI可用性的此类改进甚至导致实现五个9的可用性。然而，对于采用1+1冗余模型部署的NS1，仍不足以提供目标的四个9。
这些结果与先前的结果一起示出如何考虑NFVI、VNF可用性和冗余模型的组合。
示例3：VNF可用性补偿VL冗余
为了比较与不同的VNF和不同的VL冗余模型一起使用时的NS的可用性，考虑了图3和图4中所示的情况。
这里，NS由两个互连的VNF：VNF1和VNF2来构建。同样，使用具有提供不同可用性的不同DF的VNF实例，并通过具有不同冗余的链路进行互连。也就是说，NS1使用单宿主作为VNF1和VNF2实例之间的VL的冗余，而NS2则使用双宿主。进一步假设以下内容：
对于所有情况，AVL＝0.9999和ANFVI＝0.99999
对于NS1，AVNF1＝AVNF2＝0.999
对于NS2，AVNF1＝AVNF2＝0.99
然后，分别使用方程式(6)和(7)估计NS实例的可用性为：
Figure BDA0002930905490000141
Figure BDA0002930905490000142
这示出采用单宿主(较弱的链路冗余)部署但是采用更高可用性的实例构建的NS1可以提供目标的四个9的可用性。另一方面，由于使用的VNF实例的较低可用性，因此采用双宿主部署的NS2无法提供预期的四个9，即NS1中使用的VNF的可用性补偿了VL冗余的差异。这再次示出，使用更好的链路冗余模型本身并不一定提供更好的可用性。需要将其与NS的其它组成元素及其冗余一起考虑。
分析与结论
这些示例表明，在进行NS设计时，有必要了解可用于组成NS的不同元素所提供的绝对可用性。利用该信息，可以选择适当的组合，并根据VNF和VL实例的需要使用适当的冗余模型进行组合。
在VNF的情况下，必要的信息包括VNFD中指示的每个DF可以提供的最小绝对可用性。每个DF需要以这样的方式设计：在根据VNFD中同样描述的适用缩放策略进行缩放时，在针对DF描述的所有不同实例化级别上都保持该绝对可用性。
由于VNF的冗余部署反映在NS描述符(NSD)中，因此VNFD需要包括足够的信息，提供者可以基于该信息来设计用于期望可用性的NS。为此所需的信息包括：
·指示被设计用于VNF级别冗余的VNF的DF。
·就可以一起使用的VNF实例的N和M比率而言，此类DF的冗余能力(如果有的话)。
·冗余VNF实例的通信需求(如果有)。
请注意，由于NFV-MANO无法管理并且不了解VNF实例的活动/备用角色，因此N和M比率仅提供在NFV系统提供的资源冗余容量方面的信息。
考虑(1)，根据(1)需要满足
Figure BDA0002930905490000153
也就是说，用于NSI的任何NS实例的可用性都需要提供大于NSI可用性的可用性。这意味着NSI所需的可用性为NS设计提供了较低的可用性界限。
考虑到NFVI的可用性以及不同的VNF DF，可以确定每个适用的VNF DF是否需要VNF冗余。如果满足以下条件(8)，则从可用性角度而言，对于给定的VNF DF，不需要VNF冗余。ANFVI是要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性。ANSI是考虑了VNF实例的NSI的可用性。
Figure BDA0002930905490000151
如果不是这种情况，仍然有可能在冗余配置中使用VNF。为此，考虑的VNF DF需要支持冗余配置。如果是这样，则可以使用N和M值来确定是否可以满足条件(9)。
Figure BDA0002930905490000152
请注意，(1)中的乘法意味着对组成NSI的每个NSi满足(9)并不意味着满足了总体NSI可用性要求，正如已经在弹性配置中所示。(8)和(9)只是提供设计起点的必要条件。
要求
应该可以在VNFD中指示由VNF的部署风格提供的最小绝对可用性值。
应该指示VNF部署风格的最小绝对可用性值，就像以100％可用性将VNF部署在NFVI上一样。
给定VNF部署风格的每个实例化级别和相关联的缩放策略应该保证为部署风格指定的最小绝对可用性值。
应该可以指示VNF的部署风格是否被设计用于VNF实例的冗余部署以及就冗余容量而言用于适用的冗余能力。
应该可以指示VNF的冗余部署是否需要VNF实例及其特征之间的互连。
参考图5a，提供了一种用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的方法500，该方法包括：步骤505，获得至少一个虚拟网络功能(VNF)描述符(VNFD)，该虚拟网络功能描述符包括根据用于NS实例的至少一个部署风格(DF)被保证的至少一个绝对可用性值；步骤510，获得网络功能虚拟化基础架构(NFVI)的可用性值；步骤515，基于至少一个VNF描述符的至少一个绝对可用性值和NFVI的可用性值，获得用于选择至少一个VNF并获得冗余模型的准则；步骤520，基于准则选择用于提供NS实例的至少一个VNF；以及步骤525，根据冗余模型，实例化包括与至少一个所选择的VNF对应的至少一个VNF实例的NS，从而提供NS实例。
NS实例可以是多个VNF实例的组成。
NS实例的可用性值可以被计算为冗余模型的可用性值和NFVI的可用性值的乘积。
NS实例的可用性值可大于NSI的请求可用性。
NSI可以是多个NS实例的组成。
NSI的可用性值可以被计算为NSI中的多个NS实例的可用性值的乘积。
VNFD可以包括用于DF的绝对可用性值AVNF-DF。
VNFD可以包括多个DF，并且对于每个DF，包括绝对可用性值AVNF-DF。
VNFD可以进一步包括关于VNF的哪些DF被设计用于VNF级别冗余的信息。
VNFD可以进一步包括针对VNF的每个DF的关于被设计用于VNF冗余的冗余能力的信息。
VNFD可以进一步包括关于冗余VNF实例的通信需求的信息。
如果满足
Figure BDA0002930905490000171
则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是VNFDF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
如果满足
Figure BDA0002930905490000172
则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
可以选择用于冗余模型的M和N值以满足
Figure BDA0002930905490000173
其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于VNF DF的可用性AVNF-DF计算与VNF DF一起使用的冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
参考图5b，提供了一种用于提供满足网络切片的请求可用性的网络服务(NS)的方法550。该方法包括：步骤555，获得用于组成NS的VNF的至少一个虚拟网络功能(VNF)描述符(VNFD)，该VNFD与根据至少一个部署风格(DF)被保证的至少一个绝对可用性值相关联；步骤560，获得将要在其上部署VNF的网络功能虚拟化基础架构(NFVI)的可用性值；步骤565，确定用于NS的NS实例的最小可用性值；步骤570，选择VNF DF和用于VNF DF的冗余模型(RM)，使得VNF DF的绝对可用性值(考虑所选择的RM)与NFVI的可用性值的乘积大于或等于用于NS实例的最小可用性值；以及步骤575，通过根据至少一个所选择的VNF DF和对应的RM实例化至少一个VNF实例，来实例化NS实例。
在该上下文中，考虑到100％的NFVI可用性，绝对可用性对应于VNF可用性。即在给定所有所需资源时，VNF本身可以实现的可用性。通常，VNF和NFVI的可用性低于100％，并且测量的VNF的可用性包括NFVI的可用性，并且因此与NFVI的可用性相关。实际上，由于每个NFVI可具有不同的可用性，因此很难提出单个VNF可用性值。因此，使用100％的理论NFVI可用性消除该问题。实际上，没有这种100％的NFVI可用性，并且在该假设下需要计算VNF的可用性，目前还没有针对此的标准计算方法。
网络切片实例(NSI)可以是一个或多个NS实例的级联。NS实例可以是多个VNF实例的组成。NS实例的可用性值可能大于NSI的请求可用性。NSI的可用性值可以被计算为NSI中的多个NS实例的可用性值的乘积。VNFD可以包括多个DF，并且关于绝对可用性值AVNF-DF的信息可以与每个DF相关联。VNFD可以包括多个DF，并且关于VNF的哪个DF被设计用于VNF级别冗余的信息可以与每个DF相关联。可以将与被设计用于VNF冗余的VNF的每个DF的冗余能力有关的信息与每个DF相关联。关于冗余VNF实例的通信需求的信息可以与每个DF相关联。该信息可以从VNF乘积特征描述符获得。可替代地，该信息可以被存储在VNFD内。
如果满足
Figure BDA0002930905490000181
则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是VNFDF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。如果满足
Figure BDA0002930905490000182
则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。可以选择用于冗余模型的M和N值以满足
Figure BDA0002930905490000183
其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于VNF DF的可用性AVNF-DF计算与VNF DF一起使用的冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
图6呈现ETSI NFV参考架构框架及其主要组件，可以在其中执行在此描述的步骤。
类似于图6，图7是示出其中可以实现在此描述的功能的虚拟化环境700的示意框图。
在一些实施例中，在此描述的功能中的一些或全部可以被实现为由在由硬件节点730中的一个或多个托管的一个或多个虚拟环境700中实现的一个或多个虚拟机或容器执行的虚拟组件。
该功能可以由可操作以实现根据一些实施例的一些方法的步骤的一个或多个应用720(其可以可替代地被称为软件实例、虚拟设备、网络功能、虚拟节点、虚拟网络功能等)来实现。应用720在虚拟化环境700中运行，该虚拟化环境700提供包括处理电路760和存储器790的硬件730。存储器790包含可由处理电路760执行的指令795，由此应用720可操作以提供在此公开的任何相关特征、益处和/或功能。
虚拟化环境700包括通用或专用网络硬件设备730，该通用或专用网络硬件设备730包括一组一个或多个处理器或处理电路760，它们可以是商用的现成(COTS)处理器、专用的专用集成电路(ASIC)、或包括数字或模拟硬件组件或专用处理器任何其它类型的处理电路。每个硬件设备可以包括存储器790-1，该存储器790-1可以是用于临时存储由处理电路760执行的指令795或软件的非持久存储器。每个硬件设备可以包括一个或多个网络接口控制器770(NIC)(也称为网络接口卡)，其包括物理网络接口780。每个硬件设备还可以包括其中存储了软件795和/或可由处理电路760执行的指令的非暂态持久性机器可读存储介质790-2。软件795可以包括任何类型的软件，该软件包括用于实例化一个或多个虚拟化层750的软件(也称为管理程序)，用于执行虚拟机740或容器的软件，以及允许执行与在此所述的一些实施例相关的功能的软件。
虚拟机740或容器包括虚拟处理、虚拟存储器、虚拟联网或接口以及虚拟存储装置，并且可以由对应的虚拟化层750或管理程序运行。虚拟设备720的实例的不同实施例可以在虚拟机740或容器中的一个或多个上实现，并且可以以不同的方式来实现。
在操作期间，处理电路760执行软件795以实例化管理程序或虚拟化层750(其有时可以被称为虚拟机监视器(VMM))。虚拟化层750可以向虚拟机740或容器呈现像联网硬件一样的虚拟操作平台。
如图7中所示，硬件730可以是具有通用或专用组件的独立网络节点。硬件730可以包括天线7225，并且可以经由虚拟化来实现一些功能。可替代地，硬件730可以是较大的硬件集群的一部分(例如，诸如在数据中心或客户驻地设备(CPE)中)，在该较大的硬件集群中，许多硬件节点一起工作并且经由管理和编排(MANO)7100进行管理，除其它方面之外，该管理和编排(MANO)7100监督应用720的生命周期管理。
在一些上下文中，硬件的虚拟化被称为网络功能虚拟化(NFV)。NFV可用于将许多网络设备类型整合到行业标准的大容量服务器硬件、物理交换机和物理存储装置中，它们可位于数据中心和客户驻地设备中。
在NFV的上下文中，虚拟机740或容器是物理机的软件实现方式，该物理机运行程序，就好像它们在物理的非虚拟机上执行一样。每个虚拟机740或容器以及执行该虚拟机的硬件730的那部分(无论是专用于该虚拟机的硬件和/或该虚拟机与其它虚拟机740或容器共享的硬件)形成单独的虚拟网络元素(VNE)。
仍然在NFV的上下文中，虚拟网络功能(VNF)负责处理在硬件联网基础架构730之上的一个或多个虚拟机740或容器中运行并且与图7中的应用720对应的特定网络功能。
在一些实施例中，各自包括一个或多个发射机7220和一个或多个接收机7210的一个或多个无线电单元7200可以被耦合到一个或多个天线7225。无线电单元7200可以经由一个或多个适当的网络接口直接与硬件节点730通信，并且可以与虚拟组件结合使用以向虚拟节点(诸如无线电接入节点或基站)提供无线电能力。
在一些实施例中，可以使用控制系统7230来实现一些信令，该控制系统可以可替代地用于硬件节点730和无线电单元7200之间的通信。
提供了用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的系统600、700，该系统包括处理电路和存储器。存储器包含可由处理电路执行的指令，由此系统可操作地获得用于组成NS的VNF的至少一个虚拟网络功能(VNF)描述符(VNFD)，该VNFD与根据至少一个部署风格(DF)被保证的至少一个绝对可用性值相关联；获得将要在其上部署VNF的网络功能虚拟化基础架构(NFVI)的可用性值；确定用于NS的NS实例的最小可用性值；选择VNF DF和用于VNF DF的冗余模型(RM)，使得VNF DF的绝对可用性值(考虑所选择的RM)与NFVI的可用性值的乘积大于或等于NS实例的最小可用性值；以及通过根据至少一个所选择的VNF DF和对应的RM实例化至少一个VNF实例，来实例化NS实例。
网络切片实例(NSI)可以是一个或多个NS实例的级联。NS实例可以是多个VNF实例的组成。NS实例的可用性值可大于NSI的请求可用性。NSI的可用性值可以被计算为NSI中的多个NS实例的可用性值的乘积。VNFD可以包括多个DF，并且关于绝对可用性值AVNF-DF的信息可以与每个DF相关联。VNFD可以包括多个DF，并且关于VNF的哪个DF被设计用于VNF级别冗余的信息可以与每个DF相关联。针对VNF的每个DF的关于被设计用于VNF冗余的冗余能力的信息可以与每个DF相关联。关于冗余VNF实例的通信需求的信息可以与每个DF相关联。该信息可以从VNF乘积特征描述符获得。可替代地，该信息可以被存储在VNFD内。
如果满足
Figure BDA0002930905490000211
则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是VNFDF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。如果满足
Figure BDA0002930905490000212
则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。可以选择用于冗余模型的M和N值以满足
Figure BDA0002930905490000221
其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于VNF DF的可用性AVNF-DF计算与VNF DF一起使用的冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署VNF实例的NFVI的可用性，并且ANSI是NSI的可用性。
提供了一种非暂态计算机可读介质790-2，其上存储有用于提供满足网络切片实例(NSI)的请求可用性的网络服务(NS)实例的指令，该指令包括在此所述的任何步骤。
受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到修改和其它实施例。因此，应理解，修改和其它实施例，诸如除了上述实施例的那些形式之外的特定形式，都旨在被包括在本公开的范围内。所描述的实施例仅是说明性的，不应以任何方式被认为是限制性的。

Claims (29)

1.一种用于提供满足网络切片的请求可用性的网络服务NS的方法，所述方法包括：
-获得用于组成所述NS的虚拟网络功能VNF的至少一个VNF描述符VNFD，所述VNFD与根据至少一个部署风格DF被保证的至少一个绝对可用性值相关联；
-获得将要在其上部署所述VNF的网络功能虚拟化基础架构NFVI的可用性值；
-确定用于所述NS的NS实例的最小可用性值；
-选择VNF DF和用于所述VNF DF的冗余模型RM，以使得考虑所选择的RM的所述VNF DF的所述绝对可用性值与所述NFVI的可用性值的乘积大于或等于用于所述NS实例的所述最小可用性值；以及
-通过根据所述至少一个所选择的VNF DF和对应的RM实例化至少一个VNF实例来实例化所述NS实例。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，网络切片实例NSI是一个或多个NS实例的级联。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述NS实例是多个VNF实例的组成。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述NS实例的可用性值大于所述NSI的请求可用性。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述NSI的可用性值被计算为所述NSI中的所述多个NS实例的可用性值的乘积。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VNFD包括多个DF，以及其中，关于绝对可用性值AVNF-DF的信息与每个DF相关联。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VNFD包括多个DF，以及其中，关于所述VNF的哪些DF被设计用于VNF级别冗余的信息与每个DF相关联。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，针对所述VNF的每个DF的关于被设计用于VNF冗余的冗余能力的信息与每个DF相关联。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，关于冗余VNF实例的通信需求的信息与每个DF相关联。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，所述信息从VNF乘积特征描述符获得。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，所述信息被存储在所述VNFD内。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，如果满足则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是所述VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，如果满足则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是所述VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，选择用于冗余模型的M和N值以满足其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于所述VNF DF的可用性AVNF-DF计算与所述VNF DF一起使用的所述冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
15.一种用于提供满足网络切片实例NSI的请求可用性的网络服务NS实例的系统，所述系统包括处理电路和存储器，所述存储器包含能够由所述处理电路执行的指令，由此所述系统被操作为：
-获得用于组成所述NS的虚拟网络功能VNF的至少一个VNF描述符VNFD，所述VNFD与根据至少一个部署风格DF被保证的至少一个绝对可用性值相关联；
-获得将要在其上部署所述VNF的网络功能虚拟化基础架构NFVI的可用性值；
-确定用于所述NS的NS实例的最小可用性值；
-选择VNF DF和用于所述VNF DF的冗余模型RM，以使得考虑所选择的RM的所述VNF DF的所述绝对可用性值与所述NFVI的可用性值的乘积大于或等于用于所述NS实例的所述最小可用性值；以及
-通过根据所述至少一个所选择的VNF DF和对应的RM实例化至少一个VNF实例来实例化所述NS实例。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，网络切片实例NSI是一个或多个NS实例的级联。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述NS实例是多个VNF实例的组成。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述NS实例的可用性值大于所述NSI的请求可用性。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述NSI的可用性值被计算为所述NSI中的所述多个NS实例的可用性值的乘积。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述VNFD包括多个DF，以及其中，关于绝对可用性值AVNF-DF的信息与每个DF相关联。
21.根据权利要求15所述的系统，其中，所述VNFD包括多个DF，以及其中，关于所述VNF的哪些DF被设计用于VNF级别冗余的信息与每个DF相关联。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，针对所述VNF的每个DF的关于被设计用于VNF冗余的冗余能力的信息与每个DF相关联。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，关于冗余VNF实例的通信需求的信息与每个DF相关联。
24.根据权利要求20至23中的任一项所述的系统，其中，所述信息从VNF乘积特征描述符获得。
25.根据权利要求20至23中任一项所述的系统，其中，所述信息被存储在所述VNFD内。
26.根据权利要求15所述的系统，其中，如果满足则对于VNF DF不需要VNF冗余，其中，AVNF-DF是所述VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
27.根据权利要求15所述的系统，其中，如果满足则对于VNF DF需要VNF冗余，其中AVNF-DF是所述VNF DF的可用性，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，选择用于冗余模型的M和N值以满足其中，N是VNF实例的数量，M是冗余VNF实例的数量，以及其中RM(AVNF-DF)是基于所述VNF DF的可用性AVNF-DF计算与所述VNF DF一起使用的所述冗余模型的可用性值的函数，ANFVI是将要在其上部署所述VNF实例的所述NFVI的可用性，并且ANSI是所述NSI的可用性。
29.一种非暂态计算机可读介质，其上存储有用于提供满足网络切片实例NSI的请求可用性的网络服务NS实例的指令，所述指令包括权利要求1至14之一的先前方法中的任何步骤。
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