CN113039752B - 用于支持基于服务的架构的网络节点和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于支持包括多个网络节点的网络系统的基于服务的架构(SBA)的网络节点。网络节点配置为与多个网络节点连接，发现关于由至少一个其他网络节点提供的至少一个网络功能(NF)服务的相关信息，其中所述相关信息包括NF服务的路由信息，以及向至少一个其他网络节点提供所述相关信息。

Description

用于支持基于服务的架构的网络节点和方法

技术领域

本申请一般涉及网络系统的基于服务的架构(Service Based Architecture，SBA)领域。本申请具体提出了一种网络节点和相应的方法，用于支持包括多个网络节点的网络系统的 SBA。

背景技术

下一代移动网络，例如第五代(Fifth Generation，5G)，预计将支持来自私人和工业环境的诸如汽车、可穿戴设备、传感器、执行器等各种设备之间的许多新型连接，这种新型连接通常意味着在延迟、数据速率等方面非常不同的服务请求，这自然要求不同的处理，从而对5G网络的控制提出了挑战。

尤其是，支持各种新型服务可能对核心网络架构有深刻的影响。在传统的移动网络中，服务主要指的仅仅是人类手中的便携式设备对数据和语音服务的访问。基本上，核心网络可以遵循尽力而为原则对便携式设备应用相同的处理。因此，这些服务是可预测的，并且如何响应它们可以被很好地预先规划。然而，随着各种新的服务请求，服务模式变得相对多样化。因此，对5G网络的服务请求可能很难被预测。满足需求的合适的方法是以动态的方式灵活地响应传入的服务。

此外，有效地响应不同的和不可预测的服务请求并不是一件容易的事情。例如，管理上预先计划的使用静态网络部署的方法不起作用。最近，软件定义网络(Software-Defined Networking，SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)被认为是实现灵活和可编程网络基础设施的两个关键的促成因素。传统上，SDN将一切抽象为流，并将流处理的复杂性转移到逻辑上集中的元件，被称为SDN控制器(SDN Controller，SDNC)。因此，SDN将所有网络元件归纳到仅负责流处理的哑流处理设备。有了这些概念，SDN融合了SDNC上所有管理和控制平面(control plane，CP)智能。反过来，公共抽象和本地可用数据可以简化网络控制和管理应用的开发。

此外，NFV将现有的网络功能(例如，以前主要由专用和专门的硬件实现)转变为可以根据需要更容易地部署或移除的虚拟化功能模块。

有了这两种启动技术(即SDN和NFV)，响应新的服务请求可能比以前更容易。例如，任何网络功能(network function，NF)都可以按需部署或分配(NFV的特点)，它们的转发行为可以被远程编程(SDN的特点)，类似于安装和运行计算机程序。

由于多样化服务请求(例如，不限于人对人的移动通信)，下一代无线移动网络的架构(例如5G)旨在更加灵活、动态和敏捷。因此，3GPP SA2将5G网络的架构定义为基于服务的架构(Service-Based Architecture，SBA)，其中网络功能(NF)应该被模块化，并且每个服务应该通过结合所需的NF来组成。具体而言，NF可以提供不同的功能性，因此，NF也能够提供不同的服务。

此外，对于每个NF，NF提供的服务应该是独立的，独立于同一个NF提供的其他NF服务(例如，用于扩展、修复等)行动和管理。此外，多个NF可以一起形成一个NF链，并可以作为一个整体提供服务。

SBA的主要好处可以被总结如下：

·NF的模块化使单个NF更具弹性。如果NF失败，不会影响其他NF实体。

·多种NF服务的组合能力实现了更加灵活和动态的服务提供机制，尤其是虚拟化进一步增强了这一点，在虚拟化中，任何NF都可以快速实例化，例如在任何位置和任何时间。

·3GPP特定的NF(例如，交换信息的NF)之间的接口可以标准化，因此，每个供应商都遵循这些接口的相同定义，从而可以实现无缝集成。

根据3GPP SA2的定义，标准化接口被称为参考点，接口作为一个整体被称为基于服务的接口(service-based interface，SBI)。此外，在3GPP中还定义了两个NF通过SBI 的相互通信。

更具体地：

·HTTP/2被用作SBI上的传输协议。

·RESTful API是设计接口的原则。

·OpenAPI是实现API的编程语言。

·JSON格式被用作通过接口交换的数据格式。

虽然SBI的目标和要求已经清楚的建立。然而，只定义了可能在SBI上运行的协议。例如，使得系统中的网络节点能够形成这样一种有前途的架构的SBA/SBI的实现是未知的，特别是当网络节点分布在网络域中时。

此外，NF要求SBI层能够提供NF服务注册、NF服务发现，甚至是NF服务调度，这些功能的解决方案仍然缺失。

一般来说，已经提出了三种传统的解决方案，包括静态预配置设备、云中的虚拟化和自主网络，这将在下面讨论，

1.静态预配置设备

NFV技术势头强劲，受到电信运营商的广泛关注。例如，许多运营商对规划专用物理设备的替代产品感兴趣，同时使用虚拟化平台来运行他们的NF服务。然而，进展仍然缓慢，实际上，并不是每个运营商都完全接受了NFV技术。此外，从运营商的角度来看，升级到完全虚拟化的电信网络与许多因素有关，例如OPEX/CPEX、性能问题和可靠性问题。因此，在很大程度上，网络服务仍然由在物理位置(如服务器机房)作为物理节点运行的预配置设备提供。此外，许多供应商仍在销售这些专用设备，这种部署在运营商中仍很流行。

此外，用专用设备实现SBA也是可能的，例如，通过牺牲灵活性和敏捷性。在该技术中，通过参考标准，被定义具有通信的参考点将被直接连接，或者通过直接电缆或者通过连接到专用于控制平面通信的通信网络，该控制平面通信的路由策略也将被配置。这通常是供应商网络工程师目前的主要工作。他们在现场安装设备，并对这些设备进行大量配置，以便设备可以被调整以正常工作。之后，当预配置完成时，位置被确定，并且网络功能设备之间的连接的拓扑是固定的。

静态预配置的主要缺点可以总结如下：

I.其明显限制了网络的灵活性

例如，某个NF的处理能力等于安装的设备的数量，一旦安装和配置完成，其就是确定的。如果需要更多能力，必须安装更多设备，并与现有部件一起再次进行配置。类似地，如果需要更少的能力(例如，由于绿色政策)，则必须移除相应的设备。所有这些过程都需要购买额外的设备和连接它们的材料。

II.其将网络服务的拓扑特征限制为基础设施的拓扑定义。

例如，超低延迟服务对端到端延迟有严格的要求。如果发生端到端延迟，例如，从一个NF的物理位置到服务点，则该要求已经失败，因此，服务不能被满足，并且实际上永远不会被满足。原因是，由于提供这种服务的位置是确定的和固定的，因此，难以将位置改变为更靠近服务点。换句话说，基础设施的结构定义了相应的服务拓扑。一种更好的技术是对两层解耦合，使得服务层不会受到物理拓扑的限制。这导致了将在下面讨论的虚拟化。

2.云中的虚拟化

为了克服使用专用物理设备构建网络的缺点，虚拟化向前迈出了一大步，其中可以运行NF，例如，作为COTS(commercially available off-the-shelf，市售现成的)上的一个软件。虚拟化还促进了数据中心的低部署。虚拟化提供的一个重要的新功能是，在需要时，可以轻松添加和/或删除NF。添加一个新的NF等于在机器中运行一个新的NF实例，而删除它就等于杀死程序，甚至状态都是从一个NF实例的处理逻辑中外化出来的，即无状态NF。因此，NF的灵活性大大提高。

然而，首先，这并不能完全解决安装专用物理设备所需的预配置工作被转换为数据中心的完整安装和配置的问题。到目前为止，还没有确定随着数据中心的引入，它是否会降低或增加成本，例如，与那些单个设备相比。其次，数据中心不能位于网络中的任何地方，但它们仍然位于网络中的几个集中位置。因此，需要多个数据中心之间的协调，这需要在管理层的更多努力。然而，在管理层，无缝跨数据中心的解决方案仍然很少。现实情况是，当前的编排和管理工具需要付出更多努力，才能正确操作一个或多个数据中心，例如开放网络自动化平台(Open Networking Automation Platform，ONAP)。例如，一旦数据中心的性能得到扩展，就应该小心地配置新的部分，使得它可以成功地使用，并且进一步对管理工具可见。此外，网络服务仍然必须由管理工具来配置，例如，哪些NF实例以及在什么位置应该连接到其他NF实例，应该如何提供它们之间的传输连接等等。这些决策应该在相对较高的层做出，这进一步降低了网络服务提供的敏捷性和性能。最后但不是最不重要的是，在当前的网络基础架构中，并非每个部分都支持虚拟化。因此，运营商面临着混合的网络基础设施，这也引发了另一个问题，即虚拟化部分如何能够与非虚拟化部分一起工作。

3.自主网络

如由互联网工程任务组自主网络集成模型和方法(Internet Engineering TaskForce Autonomic Networking Integrated Model and Approach，IETF ANIMA)工作组提出的，自主网络旨在定义一个完全自主的网络基础设施(Autonomous NetworkInfrastructure，ANI)和一个能够在基础设施上无缝运行的自主服务代理(AutonomicService Agent，ASA)，以便提供网络服务(用于控制平面和数据平面)。关键特征包括资源节点自动发现、控制平面自动引导、密钥身份基础设施引导等。

在移动电信网络中，ASA可以被看作形成网络服务的NF服务。然而，ANIMA-ANI 并未考虑用于提高对ASA的运行的支持的技术。例如，虽然建立了控制平面连接，但是 ASA不会被自动地，例如发现、注册，以及随后利用。换句话说，ANIMA更关注基础设施和资源层，而不是服务层。

主要的缺点和不足可以总结如下：

I.ANIMA并不专门为无线移动网络设计解决方案

一般来说，ANIMA不会专门为无线移动网络设计解决方案。因此，在ANI上运行ASA不能琐细地映射到为移动网络运行NF服务。例如，在3GPP中标准化的NF具有用于与其他NF通信的特定参考点(即，接口)，并且必须提供NF对之间的连通性。然而，ANI 并不考虑任何两个ASA(例如NF)之间的任何特定服务，而是提供一个通用的通信渠道，并让ASA在需要时定制它们的连接。

II.ANI更多地关注资源层

ANI更多地关注资源层，其中，控制平面可以自主地集成经过验证的新网络节点，或者删除退出网络的过时节点。然而，在更高层发生的扩大和缩小也没有被处理，特别是对于发现、注册等。因此，在任何需要的时候，ANI不能直接用于满足SBA的要求，其中 NF服务将是相关的。

III.ANIMA设计的ANI支持非常有限的通信模型

例如，到目前为止，单播模型和泛洪模型是受支持的。然而，NF的服务显然需要一对多(即类似多播的)、规定和订阅(即发布(Pub)/订阅(Sub))通信模式，而这是不支持的。

总之，尽管ANIMA远远超出了简单的网络虚拟化，但是它并没有解决本申请所针对的问题。

SBA的要求

基于现有技术的讨论，SBA应该满足的具体要求(根据来自3GPP的定义)可以概括如下：

I.自主资源装载

这个基本需求来自于资源层。例如，当有一个新的资源节点添加到网络中或从网络域中删除时，系统应该能够适应它。具体地，互连通性应该由系统自动完成，并且路由应该被更新(例如，建立、删减等)，使得网络中的每个节点都可以看到新添加的节点，以及断开与离开的节点的连接。

II.自主NF服务装载

自主NF服务装载类似于资源装载。然而，在自主NF服务装载中，运行在分布式网络节点上的NF服务应该能够被发现。这一要求对于未来的无线移动网络(例如5G)很重要，因为由不同的NF提供的服务构成了提供给用户的网络服务。到目前为止，如上所讨论的，这是通过预配置或与专用设备的物理连接对它们进行连接来显式完成的。

III.用于运行在分布式资源节点上的NF服务的高级通信模型

对于在分布式资源节点上运行的NF服务，更高级的通信模型是必要的，例如，当NF实例需要以同步和异步方式(例如，Pub/Sub)与多个NF实例通信时。显然，简单的单播和泛洪是没有效率的。因此，应该支持更有效的方式，例如多播，而这不是资源节点独立支持的。

其他考虑因素包括可扩展性和对其他已定义特征的支持(例如，网络切片，其中，提供隔离的NF服务以向特定客户提供网络服务，并保证端到端SLA)。

而且，目前在部署网络时，作为运行NF服务的最终运动场的网络节点仍然被单独视为基本设备。为了使连接的网络节点在向用户实体提供特定网络服务时有意义，必须进行具有大量配置的定制。一方面，这给网络运营商带来了不必要的工作，其中，对于每个特定的服务，必须进行特定的配置或更新；另一方面，如此长的往返管理方式，仍然不能满足服务请求变得越来越快的需求，需要一个灵活的SBA。因此，很明显，通过SBA提供的NF服务与目前的网络节点部署和NF服务配置方案之间存在差距。

考虑到以上讨论的所有必要要求，缺少构建这种SBA/SBI的解决方案。

发明内容

鉴于上述问题和缺点，本申请旨在改进用于支持网络系统的基于服务的架构的传统设备和方法。

目标尤其是提供一种网络节点和方法，用于支持网络系统的SBA。网络系统可以分布在多个网络节点之间，并且网络节点应该支持SBA，从而实现未来网络(例如5G)的SBA。例如，可以在每个网络节点中提供SBI代理。SBI代理可以包括不同的模块，并且可以进一步配置为为本地NF建立SBI。此外，每个网络节点的SBI代理可以是到位于其他网络节点中的其他SBI代理的接口。

该目标通过根据所附独立权利要求中的本申请实施例提供的方案来实现。从属权利要求中进一步定义了实施例的有利实现。

该方案的主要优点和简要讨论，可总结如下：

1.简化NF的设计和实现

例如，使用网络节点(例如，网络节点中的SBI代理的扩展)，当NF必须发送/转发信息时，它不必考虑如何到达其他NF。相反，NF仅仅必须将发送/接收工作委托给网络节点(例如，网络节点中的SBI代理)，并通过由网络节点提供的信息(例如，该信息可以存储在位于网络节点上的网络功能实例服务路由表(network function instance Service RoutingTable，nfiSRT)中)访问其他NF服务。NF的设计只需要考虑它的处理逻辑。

2.提高网络控制的灵活性

例如，由于SBI代理将共同适应网络节点的动态，任何新添加的网络节点将被自动识别并装载到网络域。注意，本申请不限于网络节点的类型及其传输连接的类型，因此，即使环境是混合的，SBI代理(即，它的不同模块)也可以自动地扩大或缩小网络域，以及如果网络节点是可达的，网络节点连接的地方。

3.对资源节点的架构设计模块化，使得每个部分都是可调节的

例如，SBI代理可以被模块化。此外，不同的模块可以采用不同的方案或实现方式，使得用另一个协议替换一个模块不会影响其他模块。例如，SBI代理可能有一个路由模块。并且，路由模块可以使用任何路由协议，以便在网络节点之间建立路由层。不同的路由协议可能有完全不同的算法，并可能建立完全不同的路由覆盖。

当网络节点处于不同的场景时，这可以增强SBI代理的适用性。典型的情况是，网络节点可以是物联网(Internet of the Things，IoT)网络的节点，或者数据中心中的虚拟网络的节点。对于这两种类型的网络，其路由策略也应该是不同的，这是由于不同的约束条件，诸如能耗、拓扑特征等，其中利用模块化的特点，用户可以容易地改变具体的实现。

4.推进建立SBA的步骤

该特征符合3GPP对SBA的要求和定义，以及未来网络的明确趋势，在未来网络中，灵活性和敏捷性是关键特征。SBI代理一起可以被认为是SBI的分布式实现，其中，当需要时，可以任意访问和组合NF服务，以提供新的服务。因此，如何发现整个网络中现有的NF服务以及如何维护已识别的NF服务的可访问性是关键的挑战。随着每个网络节点上SBI代理的扩展，网络节点具有自主为NF建立SBI的功能性。因此，SBA的关键特征得以实现。

本申请的第一方面提供了一种用于支持包括多个网络节点的网络系统的SBA的网络节点，该网络节点配置为：与多个网络节点连接；发现关于由至少一个其他网络节点提供的至少一个网络功能(Network Function，NF)服务的相关信息，其中该相关信息包括NF 服务的路由信息；以及，向至少一个其他网络节点提供相关信息。

本申请的第一方面直接针对可能的混合、动态和分布式环境，并且旨在满足SBA的要求。本申请的第一方面提出了一种自治方案，该方案填补了通过SBA提供NF服务与可用的网络节点部署方案和NF服务配置方案之间的空白。

例如，网络节点(下文中网络节点和资源节点可互换使用)可以通过包括SBI代理而被扩展。网络系统中的每个网络节点可以包括SBI代理。所有网络节点上的所有SBI代理可以共同建立SBI层。SBI层可能会委托一些当前必须在管理过程中完成的关键工作。

具体地，第一方面的网络节点可以启用以下一个或多个：

·自主网络节点装载

·自主网络节点传输层配置

·网络节点路由服务

·NF服务路由

例如，网络节点可以具有不同的模块。每个模块可以有其到其他模块的接口，并且每个模块的具体方案或实现可以是可插接的。通过运行资源到资源协议，SBI代理可以一起为所选择的邻居建立连接性路由层，并且NF服务可以被动态地发现、注册并且可以进一步被其他NF访问。在此基础上，可以组成灵活的网络服务，从而提高网络的敏捷性。

在第一方面的实现形式中，至少一个NF服务和/或其相关信息被维护在存储于网络节点上的网络功能实例服务路由表(network function instance Service RoutingTable，nfiSRT) 中。

这是有益的，因为通过创建nfiSRT，NF可以容易地到达其他NF服务。并且，符合3GPP对SBA的要求和定义。此外，网络节点可以是灵活的、敏捷的等。

在第一方面的另一实现形式中，网络节点还配置为收集提供NF服务的网络节点；并且在nfiSRT中生成朋友列表，该朋友列表指示提供NF服务的网络节点的列表。

例如，朋友列表可以包括被选择为“朋友”的其他网络节点。该过程可以是这样的，最初，选择网络节点，之后可以在那些被选择的网络节点(即，朋友)之间建立路由，并且最后可以向被选择的节点提供(或从被选择的节点获得)NF服务。

在第一方面的另一种实现形式中，NF服务的相关信息包括网络节点和/或至少一个其他网络节点用于获取NF服务的接口。

这是有益的，因为它简化了NF的设计和实现，而无需考虑处理流量转发。例如，NF可能能够将发送或接收工作委托给网络节点(例如，委托给可能位于网络节点中的SBI代理)，并且可以通过使用nfiSRT中的信息来进一步访问其他NF服务。

在第一方面的另一实现形式中，在动态过程中向至少一个其他网络节点提供，尤其是传输，与NF服务相关的数据。

这是有益的，因为NF服务是被动态发现、注册的，并且可以进一步是其他NF可访问的。此外，它提高了网络的敏捷性。

在第一方面的另一实现形式中，网络节点还配置为当网络节点连接到网络系统或从网络系统断开时，向至少一个其他网络节点提供通知。

例如，网络节点可以具有不同的模块。此外，网络节点的不同模块可以在所选节点之间建立路由层。因此，可以在网络节点之间交换不同信息，诸如通知。在一些实施例中，新添加到网络系统的网络节点可以自动添加到网络系统。例如，当附加网络节点连接到网络系统时，每个网络节点可以配置为连接到该附加网络节点。此外，每个网络节点可以发现关于由附加网络节点提供的至少一个NF服务的相关信息。此外，网络系统中的每个网络节点可以向至少一个其他网络节点提供由附加网络节点提供的至少一个NF服务的相关信息。

在第一方面的另一实现形式中，所传输的与NF服务相关的数据包括以下一个或多个：

·NF服务的当前类型

·NF服务的当前负载

·每个NF的功能配置

这是有益的，因为可以发现NF服务，它们的相关信息可以被提供给其他网络节点或 NF。此外，每个网络节点可以在动态过程中交换关于本地运行的NF服务的信息。

在第一方面的另一实现形式中，网络节点还配置为基于预定义的标准将附加的NF服务及其相关信息添加到nfiSRT。

这是有益的，因为每个网络节点可能能够确定哪些NF服务应该包括在它的本地nfiSRT中。此外，简化了资源节点的架构设计，使得每个部分都是可调整的。

在第一方面的另一实现形式中，预定义的标准基于以下至少一项：

·位于网络节点上的NF的分布

·位于网络节点上的NF的当前负载

·网络节点对NF服务的可能的使用

这是有益的，因为它能够在NF服务可以容易地到达另外的NF服务的位置构建nfiSRT。

在第一方面的进一步实现形式中，网络系统基于分布式网络系统。

这是有益的，因为可以提供网络系统的分布式设计，以实现未来网络系统(如5G)的 SBA。

在第一方面的另一实现形式中，网络节点进一步配置用于以下一个或多个：

·物理设备

·服务器

·虚拟机

这是有益的，因为SBI代理可以预先安装在每个资源节点上，该资源节点可以是物理设备、服务器、虚拟机，不将本公开限制于特定类型的网络系统。此外，可以支持包括不同设备(例如，物理设备、服务器和虚拟机)的大范围网络系统的SBA。

本申请的第二方面提供了一种用于支持包括多个网络节点的网络系统的基于服务的架构的方法，该方法包括：连接到多个网络节点；发现关于由至少一个其他网络节点提供的至少一个网络功能(Network Function，NF)服务的相关信息，其中该相关信息包括NF服务的路由信息；以及，向至少一个其他网络节点提供相关信息。

在第二方面的实现形式中，至少一个NF服务和/或其相关信息被维护在存储于网络节点上的nfiSRT中。

在第二方面的另一实现形式中，该方法还包括收集提供NF服务的网络节点；以及，在nfiSRT中生成朋友列表，该朋友列表指示提供NF服务的网络节点的列表。

在第二方面的另一实现形式中，NF服务的相关信息包括由所述网络节点和/或至少一个其他网络节点用于获得NF服务的接口。

在第二方面的另一实现形式中，在动态过程中向至少一个其他网络节点提供，尤其是传输，与NF服务相关的数据。

在第二方面的另一实现形式中，该方法还包括当网络节点连接到网络系统或从网络系统断开时，向至少一个其他网络节点提供通知。

在第二方面的另一实现形式中，所传输的与NF服务相关的数据包括以下一个或多个：

·当前NF服务的类型

·每个NF的当前负载

·每个NF的功能配置

在第二方面的另一实现形式中，该方法还包括基于预定义的标准将附加的NF服务及其相关信息添加到nfiSRT。

在第二方面的另一实现形式中，预定义标准基于以下至少一个：

·位于网络节点上的NF的分布

·位于网络节点上的NF的当前负载

·网络节点对附加NF服务的可能的使用

在第二方面的进一步实现形式中，网络系统基于分布式网络系统。

在第二方面的进一步实现形式中，该方法用于以下一个或多个：

·物理设备

·服务器

·虚拟机

必须注意的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。由本申请中描述的各种实体执行的所有步骤以及被描述为由各种实体执行的功能旨在意味着相应的实体适于或配置为执行相应的步骤和功能。即使在特定实施例的以下描述中，要由外部实体执行的特定功能或步骤没有反映在执行该特定步骤或功能的实体的特定详细元素的描述中，对于本领域技术人员来说，应该清楚的是，这些方法和功能可以在相应的软件或硬件元素中实现，或者以它们的任何种类的组合来实现。

附图说明

本申请的上述方面和实现形式将在下面结合附图对具体实施例的描述中进行解释，其中

图1示意性地示出了根据本申请实施例的用于支持网络系统的SBA的网络节点。

图2示意性地示出了根据本申请实施例的包括用于支持网络系统的SBA的SBI代理的网络节点。

图3示意性地示出了根据本申请实施例的包括用于支持网络系统的SBA的SBI代理的不同模块的网络节点。

图4示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点，该网络节点示例性地是支持数据中心的网络的SBA的数据中心。

图5示意性地示出了根据本申请的实施例网络节点，该网络节点示例性地是回程分层数据中心内的数据中心并支持SBA。

图6示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点，该网络节点示例性地是支持SBA 的移动边缘计算设备。

图7示意性地示出了根据本申请实施例的用于支持网络系统的SBA的方法。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本申请实施例的用于支持网络系统1的SBA的网络节点100。网络系统1包括多个网络节点110和120。

网络节点100配置为与多个网络节点110和120连接。

例如，网络系统1包括一组网络节点110、120和网络链路。网络节点(也称为资源节点)的规模可以从虚拟机(virtual machine，VM)、商用现成(Commercial Off-The-Shelf，COTS)服务器、COTS服务器机架到数据中心。网络节点可能有网络接口(能力)和存储，后面的能力是可选的。网络链路(例如113)是指链接两个资源节点(例如110和120) 的连接，其中网络链路113可以是无线、光纤、电缆和/或虚拟连接(例如VPN链路)中的任何一种。每个网络节点运行资源控制对等栈(例如，利用其计算环境)，并且至少一个网络接口可以由控制对等栈(即，操作系统级)使用。每个网络节点不是孤立的，而是，至少有一个接口连接到有更多网络节点的环境。

网络节点100还配置为发现关于由至少一个其他网络节点110、120提供的至少一个 NF服务111、121的相关信息112、122，其中，相关信息112、122包括NF服务的路由信息。

例如，形成多个网络节点110、120的每个网络节点可以分别提供网络功能服务111和121。此外，网络节点100可以分别发现NF服务111和121的相关信息112、122。例如，相关信息可以是路由信息、要使用的接口、网络内的NF服务的位置、服务的类型、提供服务的网络节点的数量和/或标识信息、NF服务的路由信息、度量信息等。

此外，网络节点100还配置为向至少一个其他网络节点120、110提供相关信息112、122。例如，网络节点100可以发现网络节点120的NF服务121的相关信息122。相关信息可以是NF服务121的路由信息。此外，网络节点100可以向网络节点110提供所发现的网络节点120的NF服务121的相关信息122。

图2示意性地示出了根据本申请实施例的包括用于支持网络系统1的SBA的SBI代理202的网络节点100。

网络节点100包括几个NF 201、SBI代理202(例如，用于发现NF服务)、计算单元203、转发逻辑单元204、NF服务路由表205和存储206。

网络节点110包括几个NF 211、SBI代理212(例如，用于发现NF服务)、计算单元213、转发逻辑单元214、NF服务路由表215和存储216。

网络节点100通过几个链路连接到网络节点110，链路包括网络系统1中基于R2R协议组(路由到路由协议组)的链路216和链路217。

为了满足SBA/SBI的关键要求，在资源节点100上提供扩展，使得分布在网络域1中的所有资源节点110、120形成便于上层NF 201、211提供网络服务的分布式系统。具体地，引入称为SBI代理202、212的资源代理，以便为本地运行的NF 201、211建立SBI，并且它也是到其他代理的接口，其中所有资源作为分布式系统一起工作，其中可以创建跨所有资源节点100、110的SBI。在资源代理100、110之间以及在接口上，采用了几个控制对等协议。图2中示出了扩展资源节点110以及到其他资源节点的接口的架构视图。

引入SBI代理202、212的目的是在每个资源节点100、110上建立NF实例服务路由表(NF instance service routing table，nfiSRT)205、215。下表1显示了nfiSRT的示例。本地nfiSRT 205、215帮助本地运行的NF 201、211将它们处理的分组转发给可能位于不同资源节点的其他NF。注意，基于传统的设备和方法，不可能发现其他节点上的NF服务。

表1 NF实例服务路由表(nfiSRT)的示例

图3示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点100，其包括用于支持网络系统1 的SBA的SBI代理202的不同模块301、302、302、304。

SBI代理202包括四个主要组件(例如，对应的特定协议模块)，如图3所示。

SBI代理202包括资源节点(或代理)发现模块(R2R/D)301。该模块(R2R/D 301) 是可选的，因为它取决于信任域的配置和边界，其中该域中的所有网络节点都由SBI代理 202配备，并且将相互协作。换句话说，这种信任域可以通过任何方式预先配置，这是众所周知的。

例如，来自同一供应商的资源节点100、110(设备)可以烧有SBI代理逻辑，并且可以一起工作。另一个例子是，运营商的管理员完全控制资源节点，并且通过假设每个资源节点都将提供计算资源，管理员可以将这些资源节点配置为具有SBI代理，因此，它们可以彼此认识，并且可以默认地彼此合作。

SBI代理202还包括资源节点(或代理)传输模块(R2R/T)302。R2R/T模块302为 SBI代理提供到其他节点(即，SBI代理)的连接。与发现模块类似，该模块也是可选的，因为传输层可能是什么样的，也取决于部署资源节点的环境。

例如，传输层可能处于完全物理连接中，其中资源节点100、110、120位于相同的位置，并且通过有线电缆连接到网络接口。然而，资源节点100、110、120可能位于完全不同的位置，其中它们之间的连接可以是虚拟链路(例如，隧道、VPN等)。此外，在某种情况下，这两种可能性可以结合。因此，假设基础设施层可以预先完成，并且SBI代理202 可以利用点对点连接，不管该连接是如何实现的。注意，该假设并不意味着每个资源节点100、110、120都可以访问其他资源节点并与之通信(即，经由多跳的流量路由)。相反，流量路由可以例如通过以下强制模块来完成。

SBI代理202还包括资源节点(或代理)服务模块(R2R/S)303。R2R/R模块303是强制性的。如果一个代理想要向其他代理发送信息，该模块帮助SBI代理202联系其他SBI 代理(例如212)。服务模块303将引导路由层，并且路由信息将在本地侧维护，使得无论何时流量(来自代理本身或其他部分，如上层NF)都可以正确地到达其目的地。R2R/S 模块303提供连接的资源层，其中如果在网络域1中添加了新的资源节点，则其将被自动包括。类似地，如果有资源节点退出网络域1，则R2R/S模块303将在网络域1上得到更新，并且每个其它资源节点将观察到该事件。

SBI代理202还包括一个NF服务路由模块(R2R/R)304。R2R/R模块304也是强制性的。除了基本路由层之外，NF服务路由是建立SBI的关键，因为每当NF 201想要将分组转发到其他NF(例如，211)以进行进一步处理时，这是每个NF 201需要的信息。

具体地，服务模块(R2R/S模块303)首先尝试发现在其他资源节点110上运行的现有的NF服务(例如，121)。所选的网络信息服务121及其路由信息122将由SBI代理存储到nfiSRT 205。这里的选择规则取决于策略的配置。例如，以积极的方式，SBI代理202 可以广播它们自己的本地NF服务201，并且其他网络节点110、120可以简单地存储该信息(这可能是低效的)。另一个可能的策略是，参考3GPP中的定义，SBI代理202可以保存与服务链相关的那些NF服务的路由信息，其中一个NF 201肯定会将其处理后的分组转发给下一个特定的NF 211，而其他NF不感兴趣，因此不需要它们的路由信息。这个模块提供了很大的空间以灵活地引入各种服务路由算法，即使是一个调度功能，因此它非常开放地适应任何现有的或新的方案。

在一些实施例中，某些信息可以在任意两个网络节点100、110之间的接口上交换，例如，为了在每个网络节点100、110上建立nfiSRT 205、215。例如，每个网络节点100、 110可以具有SBI代理202、212，此外，相关信息112、122可以在任何两个SBI代理202、 212之间的接口上交换，等等。

可以交换的第一组信息是资源节点信息。SBI代理202将利用R2R/D 301产生“朋友”列表，其中列表中的资源节点100、110是可信的，并且将彼此一起工作。此后，SBI代理202不必存储所有的朋友信息，而另一方面，可以应用邻居选择过程，因此，朋友的子集将被保留，并且那些资源节点100、110成为SBI代理202的“邻居”。注意，这样的过程确定了资源节点100、110(例如，它们的SBI代理202、212)之间的连通性的拓扑特征，因为，如果资源节点100被许多其他节点110、120选择，它自然地成为几个其他节点的中枢(考虑到它变得比一些其他节点程度更高)。此外，一旦确定了邻居，就可以例如根据传输介质的特性进行点对点传输层(例如，这可以由R2R/T模块302来完成)。

给定所选择的邻居，它们之间的路由可以由R2R/R模块304建立，使得没有被一些其他资源节点选择的资源节点仍然可达。R2R/R模块304运行路由协议，该协议可以利用现有的协议或者是新的协议。其他资源节点的路由信息可以维护在路由表中，指示网络节点100或SBI代理202可以通过哪个接口到达其他资源节点110、120或SBI代理212。服务模块303可以利用该路由信息。

基于由R2R/R模块304提供或维护的路由信息，R2R/S模块303可以构建nfiSRT205，并且可以指示在哪些接口上可以找到NF服务。具体地，每个节点上的SBI代理202的R2R/S 模块303在动态过程中保持交换关于本地运行的NF服务的信息。

交换的信息可能包含这些NF服务的信息。例如，该信息可以是NF服务的当前类型、每个NF的当前负载、每个NF的能力配置等。

基于接收到的，例如来自其他SBI代理的，NF服务的信息，代理基于预定义的标准决定哪些NF服务将被包括在本地nfiSRT中。例如，该标准可以考虑本地NF的分布及它们的当前负载，甚至可以考虑对使用其他节点上其他NF服务的可能性的一些预测，以便做出更好的决策。在这个过程之后，建立了nfiSRT 205，并且本地NF服务可以在它们自己的处理之后转发它们的分组。

在下面呈现基于具有不同规模的三个典型场景的三个实施例，其中由SBI代理建立服务路由表(即，网络服务列表)，但本公开不限于特定的网络节点或网络系统。

图4示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点100，示例性地，该网络节点是支持数据中心100、110的网络1的SBA的数据中心。

如所讨论的，在一些实施例中，服务路由可以在多个数据中心之间。数据中心100(数据中心A)包括SBI代理202、数据中心控制器401、位于单元402中的NF1 201和NF3。此外，数据中心A 100还包括位于c2 403、c3 404和c4 405中的若干其他NF。

数据中心110(数据中心B)包括SBI代理212、数据中心控制器411、位于单元412 中的NF1 211和NF4。此外，数据中心B 110还包括位于c2 413、c3 414和c4 415中的几个其他NF。

例如，NF服务201、211可以在不同的数据中心100、110中运行，并且同一NF服务可能有多个实例。一个数据中心100中的NF实例201必须知道由运行在另一个数据中心 110中的其他NF实例211提供的其他服务的信息。

在一些实施例中，运营商可以将NF实例分布在不同的位置以提供网络服务，以便实现负载平衡和/或改善响应时间。

此外，当优化全局系统性能时，运营商可以跨不同的数据中心100、110动态地迁移NF实例201、211。结果，需要不时更新NF实例201、211，以便可以知道一致的关于NF 服务的信息。尽管这可以，例如每次和每当发生这样的改变时，通过由管理平面执行的重新配置来完成，但是这是非常低效的。相反，如果资源节点100、110本身能够适应本地运行的NFC服务/实例的变化，并且在分布式过程中动态地传播这种更新的信息，这极大地提高了网络的灵活性和可扩展性。

数据中心之间的连接可以在基础设施层建立。例如，带宽和延迟是有保证的，因此用于连接的资源可以被完全供应。SBI代理202、212可以充当数据中心100、110之间的接口。这里，SBI代理202、212可以负责收集并与其他数据中心内的其他SBI代理202、212 交换NF实例/服务。

对于状态集合，可以通过由数据中心管理工具提供的管理程序层(例如，数据中心控制器401、411)来收集在数据中心中运行的NF实例/服务的状态及它们的位置。注意，SBI代理202、212可以观察到数据中心100、110中发生的NF服务/实例的任何变化。利用收集的/监控的NF实例/服务的信息，两个SBI代理202、212可以开始向其他代理交换它们的NF服务信息。注意，SBI代理202、212不必琐细地交换它们拥有的所有信息，但是这里可以引入战略策略，从而可以优化交换的信息。例如，SBI代理202、212可以为本地 NF订阅它们感兴趣的NF服务信息，使得一旦特定的NF服务准备好或被更新，就可以通知订阅的SBI代理。

在该实施例中，SBI代理202的R2R/S模块303被激活，因为节点发现、传输层和路由是由基础设施直接提供的。

在一些实施例中，可以仅激活SBI代理202的R2R/S模块303，但本公开不限于SBI代理的任何特定结构。

图5示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点100，示例性地，该网络节点是回程分层数据中心网络1内的数据中心，支持SBA。

在一些实施例中，可能有多个数据中心，包括彼此一起工作的数据中心A 100、数据中心B 110和数据中心C 120，并且可以建立服务路由。此外，多个数据中心100、110、120可以具有分层组织，其中位于网络相对边缘的几个数据中心必须与核心网络处的中心数据中心相关联。

数据中心100(数据中心A)包括SBI代理202、数据中心控制器401、位于单元402 中的NF1 201和NF3。

数据中心110(数据中心B)包括SBI代理212、数据中心控制器411、位于单元412 中的NF1 211和NF3。此外，数据中心B 110还包括位于c2 413中的几个其他NF。

数据中心120(数据中心C)包括SBI代理502、数据中心控制器511、位于单元512 中的NF1 501和NF4。此外，数据中心C 120还包括位于c2 513中的几个其他NF。

例如，主要区别在于多个租户可以在那些数据中心100、110、120中部署他们的服务，尽管数据中心的所有者可以是相同的。这可以映射到多个虚拟移动运营商可以从运营商租赁基础设施资源以提供他们自己的服务的商业模型。结果，来自不同租户的服务可以被放入那些数据中心100、110、120。在这种情况下，基础架构的所有者(即更大的运营商)没有责任管理NF实例/服务以及它们应该如何连接。因此，每个租户都必须弄清楚如何自己组织这些NF实例/服务。

例如，在两个数据中心100和110之间，可以提供通用网络连接(例如，TCP/IP)。对于每个租户，其在每个数据中心中运行的SBI代理可能必须发现在另一个数据中心处运行的邻居SBI代理。具体地，每个SBI代理202、212、502可以通过连接显示其出现，并且可以与在线的其他SBI代理202、212、502交换身份。这样，边缘部分的SBI代理212、 502将识别负责中心数据中心100的SBI代理202，并建立与中心数据中心100的关联。一旦所有在线SBI代理被识别，类似于在基于数据中心的情况下引入的过程，SBI代理202、 212、502开始在它们之间共享它们的NF服务/实例信息，其中本地更新可以被同步(主要与中心SBI代理同步)，并且每个SBI代理获得NF服务/实例信息，并且可以进一步创建本地服务路由表(即，nfiSRT)。

在该实施例中，SBI代理202的R2R/R模块304和R2R/S模块303可以被激活。

图6示意性地示出了根据本申请实施例的网络节点100，示例性地，该网络节点是支持SBA的移动边缘计算设备。

资源节点100包括SBI代理202、NF3 201和本地资源601。资源节点110包括SBI 代理212、NF2 211、NF 5和本地资源611。资源节点120包括SBI代理502、NF1 501、 NF 4和本地资源621。

例如，NF实例/服务可以跨整个网络域1部署，其中NF实例可以在基站(basestation，BS)处、在MEC节点处和/或在数据中心中运行。这可以映射到提供具有超低延迟要求的服务的用例，因此NF必须尽可能靠近用户设备(equipment，UE)，以避免传输层和基础设施层自然引入的延迟。此外，不同资源节点100、110、120之间的链路可能遭受不良质量，没有服务质量(quality of service，QoS)保证，甚至高网络动态(例如，资源节点启动/关闭(up/down))。还可以进一步假设，任何资源节点一旦加入网络，就不是孤立的。这种场景与以前的场景的主要区别是网络是完全动态的。因此，主要的挑战是，如果所有的NF服务管理都由例如管理层完成，其中网络动态被报告给控制器，然后相应的配置更新被应用到资源层，这可能不足以满足服务需求。此外，另一个挑战是向管理层报告信息也可能引入可扩展性问题，因为中心控制器成为瓶颈。换句话说，由于潜在的高网络动态性，受网络变化影响的NF服务必须尽快处理。

这里，租户的SBI代理202、212、502预先安装在每个资源节点100、110、120上，资源节点100、110、120，其可以是物理设备、服务器或纯虚拟机。首先，SBI代理202、 212、502可能必须适应资源节点动态。具体地，每当资源节点被添加到网络时(例如，100)，其本地SBI代理202将向任何相邻的资源节点110、120显示其出现，其中，如果需要，它们的SBI代理212、502将能够在特定的认证过程之后注册新的SBI代理202。此后，SBI 代理202、212、502将选择其他几个SBI代理202、212、502，并在传输层创建连接(例如，如果可能，建立从一个资源节点到另一个资源节点的VPN连接)。一旦传输层形成， SBI代理202、212、502将开始在资源节点100、110、120之间(即，在它们的SBI代理之间)建立路由层。类似于创建服务路由的过程，本地NF实例/服务信息可以不断地交换 (考虑到一些更新策略)。结果，SBI代理202、212、502分别合作建立它们都感兴趣的服务路由。

在该实施例中，可以激活SBI代理202的所有模块(301、302、303和304)。

请注意，这里没有详尽地列出可能的实现和场景。其变体可能存在，实现的细节也可能不同。

图7示意性地示出了根据本申请实施例的用于支持网络系统1的SBA的方法700。如上所述，该方法可以由网络节点100、110和120执行。

方法700包括连接到多个网络节点110、120的第一步骤701。

方法700还包括发现关于由至少一个其他网络节点110、120提供的至少一个NF服务 111、121的相关信息112、122的步骤702，其中，相关信息包括NF服务的路由信息。

方法700还包括向至少一个其他网络节点110、120提供相关信息112、122的另一步骤703。

本申请已经结合各种实施例作为示例以及实施方式进行了描述。然而，根据对附图、本公开和独立权利要求的研究，实践所要求保护的发明的本领域技术人员可以理解和实现其他变化。在权利要求以及说明书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中列举的几个实体或项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能用于有利的实现。

Claims (20)

1.一种网络节点(100)，所述网络节点用于支持包括多个网络节点(110，120)的网络系统(1)的基于服务的架构SBA，所述网络节点(100)配置为：

与所述多个网络节点(110，120)连接；

发现关于由至少一个其他网络节点(110，120)提供的至少一个网络功能NF(111，121)服务的相关信息(112，122)，其中所述相关信息(112，122)包括所述NF服务的路由信息，

向至少一个其他网络节点(120，110)提供所述相关信息(112，122)；

当新网络节点被添加到所述网络系统(1)中时，自动识别并连接到所述新网络节点；

发现关于由所述新网络节点提供的至少一个NF服务的相关信息；以及

向至少一个其他网络节点(110，120)提供由所述新网络节点提供的所述至少一个NF服务的所述相关信息。

2.根据权利要求1所述的网络节点(100)，其特征在于，

所述至少一个NF服务(111，121)和/或所述至少一个NF服务(111，121)的相关信息(112，122)被维护在存储于所述网络节点(100)上的网络功能实例服务路由表nfiSRT(205)中。

3.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，还配置为

收集提供NF服务(111，121)的网络节点(110，120)；以及

在所述nfiSRT(205)中生成朋友列表，所述朋友列表指示提供NF服务(111，121)的网络节点(110，120)的列表。

4.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，其特征在于，

所述NF服务的所述相关信息(112，122)包括由所述网络节点(100)和/或至少一个其他网络节点(110，120)用于获得所述NF服务(111，121)的接口。

5.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，还配置为

在动态过程中，向至少一个其他网络节点(110，120)传输与所述NF服务相关的数据。

6.根据权利要求5所述的网络节点(100)，其特征在于，

所述传输的与所述NF服务相关的数据包括以下一项或多项：

-所述NF服务的当前类型；

-每个NF的当前负载；

-每个NF的功能配置。

7.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，还配置为

基于预定义的标准将附加的NF服务及其相关信息添加到所述nfiSRT(205)。

8.根据权利要求7所述的网络节点(100)，其特征在于

所述预定义的标准基于以下至少一项：

-位于所述网络节点(100)上的所述NF的分布；

-位于所述网络节点(100)上的所述NF的当前负载；

-所述网络节点(100)对所述附加的NF服务的使用。

9.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，其特征在于

所述网络系统(1)基于分布式网络系统。

10.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，进一步配置用于

以下一项或多项：

-物理设备；

-服务器；

-虚拟机。

11.一种应用于网络节点(100)的用于支持包括多个网络节点(110，120)的网络系统(1)的基于服务的架构SBA的方法(700)，所述方法(700)包括：

连接(701)到所述多个网络节点(110，120)；

发现(702)关于由至少一个其他网络节点(110，120)提供的至少一个网络功能NF服务(111，121)的相关信息(112，122)，其中所述相关信息(112，122)包括所述NF服务的路由信息；

向至少一个其他网络节点(110，120)提供(703)所述相关信息(112，122)；

当新网络节点被添加到所述网络系统(1)中时，自动识别并连接到所述新网络节点；

发现关于由所述新网络节点提供的至少一个NF服务的相关信息；以及

向至少一个其他网络节点(110，120)提供由所述新网络节点提供的所述至少一个NF服务的所述相关信息。

12.根据权利要求11所述的方法(700)，其特征在于，

所述至少一个NF服务(111，121)和/或所述至少一个NF服务(111，121)的相关信息(112，122)被维护在存储于网络节点(100)上的网络功能实例服务路由表nfiSRT(205)中。

13.根据权利要求11或12所述的方法(700)，还包括

收集提供NF服务(111，121)的网络节点(110，120)；以及

在所述nfiSRT(205)中生成朋友列表，所述朋友列表指示提供NF服务(111，121)的网络节点(110，120)的列表。

14.根据权利要求11或12所述的方法(700)，其特征在于

所述NF服务的所述相关信息(112，122)包括由所述网络节点(100)和/或至少一个其他网络节点(110，120)用于获得所述NF服务(111，121)的接口。

15.根据权利要求11或12所述的方法(700)，还包括

在动态过程中，向至少一个其他网络节点(110，120)传输与所述NF服务相关的数据。

16.根据权利要求15所述的方法(700)，其特征在于

所述传输的与所述NF服务相关的数据包括以下一项或多项：

-所述NF服务的当前类型；

-每个NF的当前负载；

-每个NF的功能配置。

17.根据权利要求11或12所述的方法(700)，还包括

基于预定义的标准将附加的NF服务及其相关信息添加到所述nfiSRT(205)。

18.根据权利要求17所述的方法(700)，其特征在于

所述预定义的标准基于以下至少一项：

-位于所述网络节点(100)上的所述NF的分布；

-位于所述网络节点(100)上的所述NF的当前负载；

-所述网络节点(100)对所述附加的NF服务的使用。

19.根据权利要求11或12所述的方法(700)，其特征在于

所述网络系统(1)基于分布式网络系统。

20.根据权利要求11或12所述的方法(700)，其特征在于，所述网络节点(100)进一步配置用于以下一项或多项：

-物理设备；

-服务器；

-虚拟机。

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