CN114946164A - 用于mec网络的微服务的改进和与其相关的改进的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于将用于支持超过第四代(4G)系统的更高数据速率的第五代(5G)通信系统和用于物联网(IoT)的技术进行融合的通信方法和系统。本公开可以应用于基于5G通信技术和IoT相关技术的智能服务，诸如智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车、联网汽车、医疗保健、数字教育、智能零售、安全和安保服务。公开了一种在多接入边缘计算MEC网络中提供服务的方法，包括以下步骤：在边缘云节点中提供pod，其中pod包括用于提供向一个或多个订户提供服务的应用的软件容器；将与活动或注册订户相关的状态与pod相关联，其中活动订户当前正在与pod交互，而注册订户当前没有与pod交互，但是之前已经交互过；其中，假设该pod具有至少一个注册订户，则该pod被维持在边缘云节点中。

Description

用于MEC网络的微服务的改进和与其相关的改进的方法和 系统

技术领域

本发明涉及一种多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing，MEC)网络。

背景技术

为了满足自4G通信系统部署以来增加的对无线数据流量的需求，已经努力开发改进的5G或前5G通信系统。因此，5G或前5G通信系统也被称为“超越4G网络”或“后LTE系统”。5G通信系统被认为是在更高频率(毫米波)频带(例如，60GHz频带)中实现的，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。此外，在5G通信系统中，基于高级小小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等，正在进行系统网络改进的开发。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。

作为以人为中心的、人类在其中生成和消费信息的连接网络，互联网现在正在向物联网(IoT)发展，在物联网中，分布式实体(如事物)在没有人类干预的情况下交换和处理信息。物联网技术和大数据处理技术通过与云服务器连接相结合的万物互联(IoE)已经出现。随着IoT实施已经需要诸如“传感技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”的技术要素，近来已经研究了传感器网络、机器对机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这样的IoT环境可以提供智能互联网技术服务，其通过收集和分析互联物之间产生的数据，为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)和各种工业应用之间的融合和结合，IoT可以应用于各种领域，包括智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和先进的医疗服务。

与此相适应，人们已经进行了各种尝试，将5G通信系统应用于IoT网络。例如，诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器对机器(M2M)通信的技术可以通过波束成形、MIMO和阵列天线来实现。云无线电接入网络(RAN)作为上述大数据处理技术的应用也可以被认为是5G技术和IoT技术之间融合的示例。

多接入边缘计算(MEC)网络是这样一种网络，其中某些服务或功能在网络边缘提供，即在用户附近，或在客户端基础设施的本地，而不是在集中式(或甚至分散式)云中。

这种形式的网络架构允许云计算能力和IT服务环境在移动网络的边缘操作。这种架构具有许多显著的优点，诸如允许以大大减少的时延向最终用户提供服务。然而，这项技术的两个方面对网络运营商来说是有问题的。第一是资本支出(CAPEX)，即使对于没有明确投资回报用例的基本系统来说，这也可能是巨大的。第二是对于移动订户将服务从一个边缘网络迁移到另一个边缘网络的时延。任何由此产生的服务中断都会削弱在网络边缘部署服务的优势。

一个看似显而易见的解决方案是为所有订户将所有服务部署到所有边缘网络，即使他们没有在使用该服务，或者从未在安装了该服务的边缘网络上注册。这意味着移动运营商必须为其网络中每一个MEC的所有服务和所有订户确定其MEC的规模。这在实践中非常昂贵，因此不代表现实的解决方案。

此外，跨漫游的网络迁移服务和上下文(服务或应用的用户/订户特定的瞬时状态，即在与先前位置完全相同的情况下在新位置重建服务或应用所需的所有信息)的想法具有相同的问题。第一移动运营商(A)可能会拒绝允许第二移动运营商(B)在它们的MEC上部署所有服务、以使来自A的订户可以在网络B上漫游并使用该服务方面，。

MEC系统在本领域中是已知的，并且通常被提供来通过将某些资源物理地定位在网络的边缘，即远离中央核心或互联网，但是靠近消费者，来为消费者提供改进的性能。

图12示出了一般的MEC系统100以及它如何与系统中的其他实体相关。多个用户类型10能够连接到MEC系统100。这样的用户10可以经由例如固定有线方案、WiFi或蜂窝技术(诸如LTE或5G)来接入MEC系统100。

MEC系统100包括各种其他实体，包括本地托管的应用(app)，并且如果用户10请求访问这样的app，则MEC系统100能够向用户提供访问，而不求助于任何远程服务器或资源。

如果需要，这种远程资源可以经由核心网络110来访问，核心网络110能够利用集中式云120和/或互联网130中的资源。

MEC系统100必须是本地化的，并且特定资源对用户的可用性取决于该用户位于何处以及它可以访问哪个MEC系统。

MEC系统的一个问题是服务连续性，特别是当用户四处移动并访问由单个MEC系统内或跨不同MEC系统的不同MEC应用托管环境提供的服务时，或者当在云中提供的服务和MEC系统之间切换时。已经提出了不同的解决方案，由此不同的实体(例如，诸如应用客户端、边缘使能客户端(EEC)、边缘使能服务器(EES)或边缘应用服务器(EAS)的已知实体)可以确定应用用户上下文重定位的需要。

然而，当前提出的解决方案是被动的(reactive)，因为应用用户上下文重定位仅在替代的应用服务器实例被认为是优选的时才被发起。因此，在应用用户上下文重定位期间，将会出现服务中断。

发明内容

技术问题

本发明实施例的目的是在前述背景下提供无缝服务连续性。

本发明的实施例旨在解决现有技术中的缺点，无论本文是否提到。

技术方案

根据本发明，提供了一种如所附权利要求中阐述的装置和方法。从从属权利要求和随后的描述中，本发明的其他特征将变得显而易见。

根据本发明的第一方面，提供了一种在多接入边缘计算MEC网络中提供服务的方法，包括以下步骤：在边缘云节点中提供pod，其中该pod包括用于提供向一个或多个订户提供服务的应用的软件容器；将与活动订户或注册订户相关的状态与pod相关联，其中活动订户当前正在与pod交互，而注册订户当前没有与pod交互，但是之前已经交互过；其中，假设该pod具有至少一个注册订户，则该pod被维持在边缘云节点中。

在实施例中，特定订户保持在注册状态，直到以下条件中的一个或多个适用：可配置的时间段已经过去；该特定订户不再向该服务注册；或者该特定订户成为活动订户。

在实施例中，如果pod没有活动或注册订户，则pod被删除。

在实施例中，pod仅在可配置的时间段过去之后才被删除。

在实施例中，基于一个或多个订户的行为模式来确定可配置的时间段。

在实施例中，使与pod处的活动订户相关联的用户上下文对一个或多个其他pod可用。

在实施例中，通过可操作来在pod和一个或多个其他pod之间复制数据的大使模式，使得用户上下文可用。该一个或多个其他pod可以存在于与原始pod相同的边缘云节点中，或者可以存在于一个或多个其他边缘云节点中。

在实施例中，基于对订户行为的预测来执行确定一个或多个其他pod。

在实施例中，预测基于以下中的一个或多个：订户的先前移动；以及订户的当前位置和/或行进的速度和/或方向。

根据本发明的第二方面，提供了一种系统，包括边缘云节点和多个pod，可操作来执行第一方面的方法。

在实施例中，该系统包括与至少一个注册或活动订户相关联的至少一个pod。

在实施例中，还提供了一种集群网络管理器，其可操作来管理特定pod上可用的服务。

本发明的实施例采用大使模式(云计算系统的标准设计模式之一)的新颖使用来在边缘集群之间复制数据，以实现一致的持久上下文，这意味着订户的用户上下文被持续更新到所有持久卷声明(Persistent Volume Claim，PVC)。结果是无缝的服务迁移，因为当UE从一个边缘云节点转换到另一个边缘云节点时，不需要用户上下文更新，因为它已经被复制在目标节点。这意味着UE对服务的访问可以不间断地继续。

为了确保服务在所需的边缘网络位置可用，本发明的实施例引入了“静态”Pod的概念(其中Pod在Kubernetes术语中是服务提供商)。这种Pod能够即使在所有注册用户都不再活动之后也保留在边缘网络中，并且因此被保护免于终止。

为了管理分布式Pod的可用性，本发明的实施例引入了集中式集群网络管理器(CNM)。在ETSI MEC架构中，这样的实体可以与MEC编排器(在网络功能虚拟化部署中称为MEC应用编排器)并置。

本发明的实施例为网络提供了一种以软件容器的形式将服务部署到用户通常注册的MEC网络的方式(例如，用户注册的公共周一至周五小区将仅具有对该用户或用户组唯一的那些服务)。以这种方式，部署到MEC的活动服务的数量将只针对驻留在该MEC内的那些小区站点上的一般用户。

本发明的实施例将可能显著降低一般MEC部署所需的CAPEX。此外，在服务被迁移的解决方案中，或者在服务仅跟随用户并需要跨MEC网络不断删除和创建的解决方案中，它们将消除服务迁移中的时延。

根据本发明的第三方面，提供了一种管理用户设备UE对电信网络中特定应用的访问的方法，包括以下步骤：网络从第一应用服务器实例服务UE；网络检测UE在第一应用服务器的覆盖区域和第二应用服务器的覆盖区域之间的覆盖的重叠区域内的存在；作为检测的结果，网络在第二应用服务器实例处建立UE的应用用户上下文的副本。

在实施例中，第一和第二应用服务器之一与MEC网络相关联。

在实施例中，第一和第二应用服务器各自与不同的MEC网络相关联。

在实施例中，用于检测进入重叠区域的阈值不同于用于检测离开重叠区域的阈值。

在实施例中，检测重叠覆盖区域内UE的存在的步骤是基于UE的位置的，该位置由以下中的一个或多个确定：由UE提供的位置信息；UE的地理位置；由UE或与服务小区和相邻小区相关的电信网络提供的RF信号相关信息；与UE相关联的定时提前；和服务小区信息。

在实施例中，调用流量(traffic)规则，由此数据流量被导向第一和第二应用服务器，使得UE的应用用户上下文可以在第一应用服务器实例和第二应用服务器实例处被维持。

在实施例中，比较来自第一和第二应用服务器实例的响应，以检查是否同步被维持。

在实施例中，如果同步没有被维持，则发起同步恢复过程。

在实施例中，覆盖的重叠区域是静态的或动态的。

在实施例中，覆盖的重叠区域是动态的，它是基于网络中的资源可用性和UE特定的特性中的一个或多个来定义的。

在实施例中，UE特定的特性是以下之一：行人状态；车辆状态；和速度。

在实施例中，在第二应用服务器实例处的UE的应用用户上下文的副本被维持，直到UE返回到第一应用服务器的覆盖区域或者变得由第二应用服务器实例服务。

在实施例中，如果UE变得由第二应用服务器实例服务并且仍然在重叠区域中，则在第一应用服务器实例处维持UE的应用用户上下文的副本，并且如果UE不在重叠区域中，则删除第一应用服务器实例处的UE的应用用户上下文的副本。

根据本发明的第四方面，提供了可操作来执行第三方面的方法的系统。

本发明的实施例提供了优于现有技术的明显优势

本发明的实施例提供了两个或更多个应用服务器的服务区域之间的重叠区域定义，其中应用服务器中的一个或多个由MEC系统托管。

本发明的实施例规定，重叠区域定义包括UE特定特性，例如速度、车辆状态(潜在地与特定道路相关联)、行人用户状态。此外，相同的重叠区域定义可以应用于具有相似特性的UE。

本发明的实施例规定为进入和离开重叠区域定义单独的标准(例如，不同的边界位置)以引入滞后，从而有助于防止在被考虑进和出重叠区域之间的UE乒乓(或快速进入和离开)。

本发明的实施例规定可以根据边缘数据网络(EDN)资源可用性来动态调整重叠区域定义(例如，如果资源当前稀缺，则重叠区域可以缩小)。

本发明的实施例规定具有跨网络的可见性的EDN配置服务器(EDNCS)维持并与网络中的分布式EES共享重叠区域定义，或者每个EES维持其自己的重叠区域定义。默认重叠区域定义可以根据应用特性和UE特性进行微调。后者由EES评估。此外，重叠区域定义可以根据EDN资源可用性的变化进行动态调整。

本发明的实施例规定网络中的EES使用地理定位算法来确定UE是否已经进入或离开重叠区域。此外，由进入和离开重叠区域引起的动作在网络内发起，特别是在EES内发起。地理定位算法可以获取用户平面管理信息(包括服务小区信息、定时提前、UE服务/相邻小区信号质量/强度测量信息)和来自UE本身的输入。

本发明的实施例规定可以存在与当前托管在云中的应用实例相关联的集中式EES，其将受益于向边缘的移动，以检测UE进入与边缘的重叠区域。

本发明的实施例规定，与每个EDN相关联的EES负责检测UE进入/离开重叠区域，但是在替代实施例中，该检测可以以集中的方式执行。

本发明的实施例规定，对等EES实体负责调用数据平面中的流量规则，以确保当UE在重叠区域内时，应用层流量被路由到复制的应用服务器实例。与服务应用实例服务器相关联的EES也具有应用服务器实例同步管理能力，例如，以调用对来自每个应用服务器实例的响应的比较(在数据平面内，或者通过单独的比较实体)，以检查同步是否被维持。如果检测到同步丢失，EES可以发起同步恢复过程。

通过在网络中而不是在UE中提供智能，可以实现更高效和更响应式的控制，从而确保最适合做出这种决定的网络实体(即网络)这样做。

尽管已经示出和描述了本发明的几个优选实施例，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

附图说明

为了更好地理解本发明，并示出如何实现本发明的实施例，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：

图1示出了根据被访问的无线电小区节点的一般用户的表示；

图2示出了一般的现有技术的基于云的系统架构；

图3示出了根据本发明实施例的包括静态pod的架构；

图4示出了根据本发明实施例的集群部署；

图5示出了根据本发明实施例的集群网络管理器；

图6示出了根据本发明实施例的系统中的大使模式；

图7示出了根据现有技术的一般MEC系统参考架构；

图8示出了说明根据本发明实施例的监视的事件通知的消息流；

图9示出了说明根据本发明实施例的应用实例化的消息流；

图10示出了说明根据本发明的实施例的MEP向MEO请求实例化应用的消息流；

图11示出了根据本发明的实施例的说明由MEO通知应用实例位置/地址变化的消息流；

图12示出了已知的MEC系统及其相关实体；

图13示出了用于启用边缘应用的应用架构；

图14示出了EDN之间的重叠区域或同等应用服务区域的概念；

图15a和15b示出了根据本发明实施例的应用移动性流程；

图16示出了根据本发明实施例的EAS复制；和

图17示出了根据本发明实施例的切换后的EAS复制。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种优化MEC网络上的云计算基础设施的方式，使得它仅具有针对通常迁移到并使用(或已经使用)该特定边缘网络的用户的部署的服务容器和用户上下文。

以下描述使用了云计算环境中常用的术语——特别是来自Kubernetes系统的术语——但同样适用于任何基于云的系统。基于云的网络通常描述网络如何自动管理连接、容器化工作负载、生命周期管理和服务，这有助于声明式配置和自动化。这意味着应用开发人员不必考虑或在他们的系统中构建：网络弹性；部署；负载均衡；系统的尺寸确定(Dimensioning)(即系统水平地缩放)；以及管理和记录(健康检查和活力报告)。

通过这种方式，系统负责应用状态、响应性和可缩放性。它确保“工作者(worker)”被产生、实例化并为最终用户提供服务。整个生命周期管理由云计算基础设施执行。在本文呈现的示例情况中，使用“Kubernetes”作为示例，但是技术人员将认识到其他系统或解决方案同样适用。它使用容器系统来产生和管理部署到其节点计算集群的服务。如上所述，它提供可缩放性(即在需要时启动工作者以及负载均衡)、扩展数据库和持久性的后端服务、允许动态路由、管理和记录的服务的IP映射。

本发明的实施例减少了MEC部署一般所需的足迹，并且改进了向部署的MEC网络动态添加和移除服务的方式。MEC网络的一般解决方案是部署可以支持该网络上的所有订户的“容器”(包含运行服务所需的操作系统(OS)和软件的轻量级可部署软件包)，即使没有订户实际使用该服务，或者用户不再使用该边缘网络上的服务。

边缘的基础设施的成本非常昂贵。它应该能够为存在于该移动网络上的用户产生服务。与构建在核心网络(CN)中的一般电信服务相比，在边缘网络上产生服务不是即时或实时的。这意味着，为了减少激活服务的时间，理论上，网络可以为所有边缘网络上的所有用户部署所有服务。这意味着所有边缘点必须能够在任何时候支持所有用户的所有服务。这将导致部署的边缘网络的CAPEX大幅增加。

此外，当用户从一个边缘网络迁移到另一个边缘网络时，在需要时迁移服务会增加延迟/时延、网络流量并降低用户体验。这可以通过考虑游戏边缘服务来说明，其中从一个小区位置移动到另一个小区位置导致游戏由于时延而挂起。

本发明的实施例提供了一种方法来解决和减轻这些和其他问题，即，消除将用户服务从一个边缘点迁移到另一个边缘点的延迟，并减少可以支持移动网络上所有服务的所有用户的MEC网络所需的CAPEX。

使用Ubuntu作为容器主机OS的最小开发容器在服务被部署前约为100MB。

对于生产系统，可以将服务部署在“Alpine Linux”容器上，该容器在部署任何服务之前大约为5-10MB。

可以理解的是，如果由于用户移动而不断地部署和移除容器，这将对MEC网络产生重大影响。替代的考虑是对具有从未被使用但消耗计算资源的服务的MEC网络的影响。

存在用户将每天在相同的小区站点之间移动的情况，这种使用模式的改变很少发生。例如，从事相同工作的人可能会从周一到周五在相同的小区站点之间移动。在3G、4G和5G网络中，小区站点分别被称为NodeB、eNodeB或gNodeB，但是在本申请的上下文中，它们都被简称为NB。图1示出了两个用户——用户A和用户B——采取的一般路径。

当利用移动网络提供的服务(例如互联网连接)时，用户A将基于他们的一般行为每天附接到NB-3、NB-1和NB-5。同样，用户B在一天中通常只附接NB-4、NB-1和NB-6。当这些用户通过核心网络使用集中式云服务时，他们通过不同的(间距相对较近的)NB附接到移动网络的事实对服务云服务器的理想物理位置几乎没有影响。然而，在MEC部署中，通过本地化的边缘数据网络(可能仅与有限数量的NB相关联)在哪里提供“类似云”的服务，以及每个服务器提供什么服务，可能变得至关重要。

例如，如果存在与每个NB相关联的边缘数据网络，则当用户附接到特定NB时，相关联的边缘数据网络可能将会最适合服务于该用户。为了支持这一点，本发明的实施例解决了确保所需服务在被需要时在每个边缘点都可用的问题，而不需要在所有边缘点部署所有服务，从而解决了CAPEX和时延问题。

在本申请的上下文中，服务的部署和管理在本文中被称为微服务的增强移动性。使用术语微服务是因为提供部署在基于云的系统中的服务的应用通常采用基于微服务的设计模式。通过这种方法，应用被提供为松散耦合的微服务的集合，而不是单一的整体应用。每个微服务可能有专注于特定任务的更窄的范围。这样的微服务然后在彼此之间通信，以便提供整体服务，诸如Netflix或BBC I-Player应用服务。然后可以使用容器来打包、部署和运行该应用。

最初，根据本发明的实施例，利用这种用于微服务的增强移动性方案，当用户从一个边缘网络移动到另一个边缘网络时，部署服务。如果确定用户可能移动到新的边缘网络的服务区域中，这可以以抢先方式执行。这涉及到根据用户的一般行为构建服务使用图画(picture)。这是为了制定未来的服务部署决策，并为这些部署确定合适的保留时间段。这在本文被定义为“配置时间段”。

例如，基于用户的日常惯例，如果他们通常在附接到NB-3时在晚上7点到11点之间的几个小时使用Netflix服务，则系统将(尽可能地，给定其他资源约束)确保Netflix服务在与该时间重叠的时间段内在与该NB有关联的边缘网络中可用。

给定随着时间推移为每个服务构建的图画(其可以包括用户粒度，即服务的特定用户使用)，根据实施例的用于微服务的增强移动性将在边缘点保留特定服务，即使用户没有正在主动使用它。如果用户在“配置时间段”内在该边缘点上是活动的，则该服务在与该特定NB关联的边缘数据网络中保持活动。如果“配置时间段”已期满，则该服务被从群集中删除，从而为其他服务释放资源。

利用特定的用户知识(即，特定用户可能在特定位置使用服务的预测时间)，根据本发明实施例的用于微服务的增强移动性方案确保了与在预期用户可能(经由附接到与边缘数据网络相关联的NB)连接到的边缘点处的特定服务的使用相关联的上下文的可用性。这种用户上下文可以与正在进行的服务(例如，游戏进行中)相关联，或者与恢复服务(例如，在特定点、级别、分数、媒体内容等恢复游戏)相关联。为了实现这一点，实施例对基于容器的分布式系统采用云计算“大使”设计模式的新颖使用，以在边缘集群之间复制数据。

本发明的实施例采用两个主要组件：第一个涉及具有服务容器(包含OS和运行服务所需的所有软件库的软件包)的pod的物理部署的管理；以及第二个涉及如何为已经活动的容器管理用户上下文。

根据实施例的用于微服务系统的增强移动性引入了“pod”分类，其中“pod”在Kubernetes术语中被定义为提供单一功能或服务的相关紧密耦合容器的集合。在本发明的实施例的上下文中，当“pod”具有在所有注册用户不再使用该pod之后被保留在边缘网络中的能力并且因此被保护免于终止时，该“pod”被分类为“静态的”。如果pod不支持用于微服务功能的增强移动性能力，则被归类为“传统”。利用现有技术的容器编排方法，pod默认保持消耗资源，直到被明确终止，而不考虑用户的注册状态。如果“pod”与用户一起迁移(这也是可能的)，那么它也有一个缺点，即如果用户希望再次使用pod提供的服务，则在重新建立pod的过程中存在滞后。对于在一个云节点中使用服务并移动到另一个云节点并希望在那里使用服务的用户来说，这种滞后甚至会更成问题。这种情况尤其随着边缘计算的引入而出现，其中云节点在物理上是分离的(边缘云节点)，并且期望用户连接到地理上最接近他们的边缘云节点。

基于Kubernetes技术，一般的基于云的系统，具有与图2所示类似的架构。在这样的系统中，包含软件容器的“pod”将在其整个生命周期中被维持。云计算平台(边缘云节点)经由虚拟以太网适配器(虚拟以太网01和02)和网桥(网桥0)在pod之间提供动态路由。它还能够在需要时经由复制来扩展服务。

根据本发明的实施例，在增强型移动性系统中，被标记为“静态”的pod被给予保留在边缘云节点上的能力。在图3中，静态Pod 1具有标记为“静态”的元数据，并且具有注册订户和活动订户。在本申请的所有附图中，注册订户用圆圈中的R

表示，活动订户用圆圈中的A

表示。

这里，活动订户表示在该MEC节点上为所讨论的特定服务注册、并且当前正利用相关的信息交换在与该服务交互的订户。注册订户表示在该MEC节点上为所讨论的特定服务(如果这适用于该服务)注册并且在过去某个时刻处于活动状态的订户。用户被保持在“注册”状态，直到出现以下情况之一：

A)“可配置时间段”已经过去

B)他们实际上已被取消该服务的注册(例如，不再是Netflix服务的Netflix客户)

C)订户切换到与边缘云节点相关联的NB，并通过与服务交互而过渡到“活动”状态。

系统可以选择用户进行抢先移除，以便释放边缘云节点资源，例如来允许创建其他pod。

当静态pod上没有注册或活动订户时，它将从节点中被删除。

图3示出了两个pod。在pod 1中，有注册订户和活动订户。在pod 2中有活动订户。如果Pod 2中的活动订户移动到不同边缘网络的不同小区站点，则订户状态将变为“注册”。维持订户何时进入小区并在小区上注册的记录允许高效地管理pod。如果pod只有“注册”订户，则在“可配置的时间段”过去后，它将被从集群中删除。

根据之前定义的配置时段超时，每个pod都被赋予“生存时间”。该时间段可以在逐个pod的基础上进行配置，或者可以是针对网络的默认值。在Kubernetes的情况下，这可以通过以与此类系统中通常使用的健康和活力检查相同的方式查询管理系统(将为每个pod维持适当的配置时段超时)来获得。因此，对于一般的服务，存在对于健康、活力和生存时间的REST端点。生存时间时段将始终从最后一个用户将其状态转换为“注册”时开始计算。

部署在边缘网络上的增强型移动性功能的架构完全对应于图2的一般的基于云的系统架构，并包括图3所示的静态pod概念。

图4示出了根据本发明实施例的扩展部署，其中针对图1中首次呈现的场景，为小区站点NB-3部署了边缘云节点集群(边缘云节点1和2)。与小区站点NB-3相关联的是由总共支持4个pod的2个边缘云节点组成的部署的边缘网络。在4个pod中，3个pod是静态的(pod1-3)，一个pod(pod4)是根据本发明实施例的增强型移动性功能不适用的传统的“pod”。基于订户在边缘网络中的状态，小区站点被显示为具有活动订户和注册订户。在边缘网络内，如果活动用户从小区站点移动，并且在这些资产中的每一个上的本地配置时间段已经到期，则Pod 1、2和4将被移除。

根据现有技术的过程，动态路由是在“集群网络”逻辑块内执行的。因此，任何映射到URL的服务都会被路由到正确的Pod。如果Pod 1的流量很大，并且活力端点出现故障，则Kubernetes将实例化复制该Pod的另一个pod，并将自动在这些pod之间进行负载均衡。

根据本发明实施例的新元素是集群网络管理器(CNM)。为了理解这一点，考虑有两个小区站点的情况(NB-3和NB-1，其首先在图1中示出)。

在这个场景中，每个小区站点具有包含若干Kubernetes节点和pod的部署的边缘网络。这在图5中更详细地示出。节点NB-3和NB-1简单地使用pod的活动订户和生存时间的度量来处理pod的删除。然而，需要决定在每个MEC集群网络中针对什么订户部署什么服务。

经由核心网络(CN)或用户手机上的应用通知订户。此时，向CNM发出请求，如图5所示。CNM负责跨移动网络的所有MEC集群网络。

例如，当‘用户A’希望使用例如BBC I-Player服务并经由NB-1附接到移动网络时，CNM负责确保BBC I-Player pod可用(在这种情况下，在具有pod编号1的集群1上)。CNM将通知NB-1处的边缘网络为用户A创建服务(pod)，如果它们不存在的话。CNM知道为哪个用户注册什么服务。

在现有技术的ETSI MEC架构中，MEC编排器(MEO)或基于网络功能虚拟化(NFV)的部署中的MEC应用编排器(MEAO)负责服务实例化。然而，对服务实例化的请求仅经由操作支持系统(OSS)做出，因此MEO当前不知道为哪个订户注册了什么服务。因此，根据本发明的实施例，需要对现有技术的MEO进行增强，以使其能够履行CNM的角色。

当第三方提供服务时，它向CNM注册其自身，提供UserID、MSISDN号或第三方和移动运营商同意的另一唯一身份。然后，CNM管理网络上的服务的部署和生命周期。

如果“用户A”在配置时段超时到期之前移回NB-3，则BBC I-Player pod仍将可用并且该用户将能够以最小延时(lag)访问该pod提供的所有边缘服务，因此服务中断最少。

通常，在现有技术系统中，集群路由由图5所示的“集群网络”管理。这将分组路由到服务、以及在服务之间，管理集群内的边缘云(Kubernetes)节点之间的虚拟IP(VIP)地址。

根据本发明的实施例，在用于微服务的增强型移动性设置中，可以将集群部署到单个边缘。到活动服务器的路由不会改变，因为用户设备(UE)和服务之间的分组仍然直接在活动边缘节点和设备之间流动。

一旦UE附接到节点(NB)，相关联的边缘云节点中的pod应用进行PersistentVolumeClaims(PVC)，这是由用户请求块存储的Kubernetes机制。例如，在图5中，UE附接到NB-1，这将触发pod 1更新其状态，即活动用户和注册用户，加上相关联的用户上下文。通过PVC，对于传统Kubernetes系统的节点上的所有复制的容器，数据被动态地持久化到块存储设备，但是对于不同边缘网络(具有其自己的集群)上的PVC，则不是这样。

为了实现一致的持久化的上下文，用于微服务的增强型移动性中的服务新颖地使用了云系统大使设计模式来在边缘集群之间复制数据。这意味着当UE从一个“静态”边缘节点迁移到另一个“静态”边缘节点时，不需要用户上下文更新。这是因为用户上下文不断更新到该订户的所有PVC。这将在下面更详细地描述，这涉及云计算系统的一般设计模式。

基于容器的分布式系统有三种主要的设计模式。这些代表了在pod中将容器打包在一起的一些最常见的用例。简而言之，它们是：

1.Sidecar：在这种模式中，辅容器扩展并增强主容器的核心功能。这种模式涉及在单独的容器中执行非标准的或实用的功能。例如，转发日志或监视更新的配置值的容器可以增强pod的功能，而不会显著改变其主要关注点。

2.大使：大使模式使用补充容器来为主容器对远程资源进行抽象。主容器直接连接到大使容器，大使容器又连接到潜在的复杂外部资源池并对其进行抽象，就像分布式Redis(https://redis.io/)集群一样。主容器不必知道实际的部署环境就可以连接到外部服务。

3.适配器：适配器模式用于转变主容器的数据、协议或接口，以符合外部各方期望的标准。适配器容器支持对集中式服务的统一访问，即使它们所服务的应用可能本来只支持不兼容的接口。

根据本发明的实施例，用于微服务的增强型移动性实现了“大使”模式，该模式用于将上下文同步到不属于同一集群网络(即，另一边缘云节点或漫游的边缘网络)的其他复制的服务。这在图6中示出，其中以下步骤(标号为1，2，3)适用。

步骤1：活动的用户A更新他们的上下文(即，与服务交互)，并且数据经由NB-1的集群网络流向Netflix“Pod”。位于集群网络NB-1的边缘云节点2中的Netflix pod被示为具有活动用户。

步骤2：用于增强型移动性的应用能够利用大使模式来向CNM核实哪些其他集群网络具有针对该用户的Netflix服务(以确定上下文是否需要与其他pod一起变化)。可替换地，使用大使模式的应用将由CNM指示要执行上下文同步。这可以在pod被部署时进行，也可以在pod的整个生命期间进行改变。上下文更新被复制到CNM。

步骤3：CNM识别具有Netflix服务的任何其他集群网络，该集群网络是“静态”并且具有的用户是“注册”的或者被预测在未来是“活动”的(例如基于历史数据，或者用户的当前方向和速度)。然后，CNM将该消息(即，包含所需上下文更新的消息，或者是现有上下文的增量，或者是完全替换)路由到该边缘网络的那些集群网络。因此，消息被自动路由到在边缘云节点1上运行的Netflix“Pod”，Pod 1，其中用户被显示为“注册”。

可替换地，CNM可以控制路由，但是将促进集群网络之间的直接通信以传递上下文，从而避免需要上下文遍历CNM。

只要在其他集群网络中提供Netflix服务的pod在用户的上下文被传递到那里时保持在“静态”状态，就不必在每次更新用户上下文时重复步骤2和步骤3。这可以通过响应于订户的用户上下文被复制到那些其他集群网络而在那些其他集群网络处将订户的状态设置为“注册”以及还通过在拷贝时段期间不对相关联的pod应用“可配置时间段”来实现。

上述消息流不必实时发生。因为只要服务经由“Pod”持续或直接到该边缘网络的PVC而持续，NB之间的切换就不是瞬时的。对于运行用户的服务的边缘云节点，用户上下文总是同步的。

在到目前为止的描述中，已经参考了一般形式的网络。下面的描述更具体地涉及ETSI·MEC，并提供该特定配置的更多细节。这不是为了限制，而是为了提供具体的实施例，用与ETSI·MEC配置相关的术语来描述。

本发明的实施提供了一种基于预测的用户行为在特定位置(在MEC主机上)实例化服务提供应用服务器的部件以便最小化将这些服务投入运行所需的时间。使用这种方案，应用服务器就能够以受控的方式被移除。这是因为如果用户先前已经与服务交互过，则希望当用户重新连接到应用服务器时，当前用户特定的上下文立即可用，以避免服务中断。这与服务是通过原始应用服务器提供还是通过替代应用服务器(如果用户移动了位置)提供无关。

在ETSI MEC系统架构中，如图7所示，集中的MEC编排器(MEO)是负责向每个MEC平台管理器(MEPM)发出应用服务器实例化请求并且具有MEC系统范围的可见性(即MEC主机可用性的知识)的实体。在此基础上，MEO是前面描述的集群网络管理器(CNM)功能的首选位置。

在ETSI MEC系统架构中，MEC平台(MEP)提供对边缘服务的访问，并且可以通过监视功能收集服务相关的使用统计。MEP连同支持虚拟化基础设施一起被包含在MEC主机中。整个MEC系统可以由许多MEC主机组成，这些主机分布在不同的地理位置，以便为最终用户提供服务。因此，MEC主机被认为类似于前面描述的分布式边缘云节点。

为了支持对用户行为的预测，本发明的实施例支持与集中式MEO共享MEP收集的服务利用(例如，服务API统计)的机制，因为在当前的ETSI MEC规范中，没有机制可以使MEO知道用户正在利用什么服务以及通过哪些应用服务器。这种机制可以是基于订阅的，并且允许在特定服务被活跃地使用时通知MEO，潜在地具有用户级粒度。这如图8所示。

参考图8，可以直接建立从MEP到MEO的通知信道(而不是必须通过MEPM)。订阅可以在MEO最初向MEPM发出应用实例化请求时建立(参见图9)，也可以有单独的请求。个人用户身份可以被匿名化，使用“标签”来代表用户，这是ETSI MEC已经提出的概念。MEO然后拥有必要的信息来开发统计系统范围的模型，以便预测特定位置何时可能需要服务。该预测可用于做出关于应用实例化的用户特定决策，通过使用大使设计模式在边缘集群之间复制数据来确保一致的持久化的应用用户上下文。

如果用户特定信息不可用，那么应用服务器使用信息在做出应用实例化决策时仍然是相关的。然而，MEO将不可能直接触发使用户特定的上下文可用的过程作为实例化过程的一部分。因此，当特定用户的用户特定状态在应用服务器上可用时，为特定用户重建服务可能会有延迟。

如果用户特定信息可用，该信息也可用于影响MEO是否在其他位置实例化应用实例。例如，如果预测指示用户可能在某个时间连接到特定NB，但是它已经连接到别处，则MEO可能不会在该时间在预测的位置实例化该实例。

在替代实施例中，MEP可以开发其自己的分布式应用服务器利用模型，该模型可以是用户特定的。此类模型可以每个MEP单独开发。然而，支持MEP之间的通信信道以在彼此之间共享应用服务器实例信息和那些实例的潜在用户特定利用可能是有利的。ETSI·MEC已经定义了MEP之间的Mp3参考点，但是目前还没有为该参考点规定信息交换和API。通过使用这样的信道，信息可以在系统范围内共享，而不必涉及MEO，尽管在当前的体系结构中，MEO将必须被请求实例化应用服务器(这样的请求当前没有被规定)，如图10所示。MEO最适于与每个MEP共享感兴趣的实例位于哪个其他MEC主机的应用服务器，因为应用实例实例化请求源自MEO。因此，在本发明的实施例中，当做出每个应用实例化请求时，MEO能够与特定MEP共享其他主机上所有其他相关应用实例的位置和/或地址(参见图7)。

此外，如果应用实例位置/地址发生变化，则通过通知机制提供更新的信息，如图11所示，图11示出了可替换地，通知可以直接从MEO发送到MEP，而不是经由MEPM。在现有的MEC规范中，从OSS发送到MEO的应用实例化请求消息为应用服务器放置提供位置约束，但是只有MEO知道所有实例化的应用服务实例的位置。因此，现有的机制是不够的。利用本发明的实施例，通过提供关于其他主机的相关应用实例信息，每个MEP然后知道与哪些其他MEP共享相关的监视相关信息，例如，某个用户已经连接到某个应用实例以及将用户上下文信息拷贝到哪里。可替换地，每个MEP可以向MEO查询其他相关应用实例的地址/位置。

由MEP收集并传递给MEO和/或其他MEP的监视信息可以具有比仅仅服务利用更广的范围。例如，它可以包括一般的API日志记录信息，如API调用的数量、调用的方法、此类请求的成功率、请求响应时间。这种信息也可以馈入MEO的应用实例化决策制定过程，因为如果某个主机被认为提供较差的性能，则MEO可以决定不在该主机上实例化，而是将用户导向备用主机。

在ETSI MEC内，应用移动性服务(AMS)已经被规定。这使得服务消费者(例如应用实例)能够向服务注册，然后受益于MEC辅助的应用移动性，例如在不同MEC主机上的应用实例之间传递用户上下文的过程中。AMS向应用实例提供需要用户上下文传递的指示以及应用实例应该将上下文发送到的目标地址。应用实例被期望通知AMS关于连接的用户(客户端应用)，例如到应用实例的新连接、以及应用上下文传递的状态，例如当传递已经成功完成时。这使得AMS能够监视相关的用户特定事件，诸如与切换相关的事件。为支持应用移动性，应用描述符(包含实例化应用实例的必要信息)已得到增强，以提供应用支持用户上下文传递能力的指示。

当前的AMS是反应性的，因为仅在用户(UE)已经从与源应用实例相关联的NB切换到与目标应用实例相关联的NB之后，才发起用户上下文传递。本发明的实施例处理启用抢先措施以避免服务中断，这涉及使用大使应用在MEO提供增强的AMS和CNM能力。

作为初始步骤，应用描述符被增强以包括指示所描述的应用支持“用户上下文拷贝能力”的属性。这暗示相关联的应用实例具有将用户上下文以及对该上下文的任何后续更新(或者作为完整拷贝，或者只是增量)拷贝到给定位置(例如潜在目标MEC主机上的存储位置)的部件。这是经由所提出的大使应用。此外，这种应用的应用实例能够在用户转换到该实例并且以这种方式继续他们的会话而不中断(例如继续观看他们的Netflix电影)的情况下在目标应用实例处利用该用户特定的上下文。结果是这种应用的实例能够在用户从应用实例断开连接、并在稍后重新连接的情况下，利用存储的用户上下文。这有助于从先前描述的“注册”状态到“活动”状态的快速过渡，因为与“活动”状态相关的用户上下文将是容易获得的。

用于指示源应用实例应该将用户上下文拷贝到、然后随后更新到哪些应用实例位置的方法在前面已经描述过，即通过包括关于其他相关应用实例的信息作为应用实例化过程的一部分，这意味着信息在MEC主机上是可用的。在本发明的实施例的上下文中，这暗示CNM使得该信息对与应用实例相关联的大使应用可用。

在替代实施例中，大使应用可以查询CNM，以便在用户连接时向他们提供该信息。也有可能基于用户特定的特性，例如基于历史行为的模型，或基于诸如用户的当前行进速度和方向的当前18行为，为特定用户选择相关应用实例的子集。因为这种信息本质上是动态的，所以大使应用是维持和提供关于在哪里拷贝用户上下文的最新信息的合适方式。

与所提议的增强型AMS的使用相关联的步骤有：

1.与有状态应用相关联的应用实例在当前边缘主机上向增强型AMS注册。

2.如果应用实例提供其支持“用户上下文拷贝能力”的指示，则AMS提供用户上下文应该被拷贝到的位置的默认列表(与不同主机上的应用的其他实例相关)。与应用实例相关联的大使算法将使用该列表。

3.应用实例通知AMS用户应用客户端正在与它通信。订户现在将被视为处于“活动”状态，如先前描述的步骤1中那样。如果该订户有可用的用户上下文，则该用户上下文将被用于与客户端应用的会话。对于处于“注册”状态的订户，应用实例可能已经知道所存储的上下文的位置，否则AMS可以提供该位置。应用实例还可以通知任何后端组件，例如整个应用的云组件。

4.如果被请求，AMS将向应用实例提供用户上下文的存储位置，如果它可用的话。AMS还可以提供与用户上下文应该被拷贝到的应用实例相关联的位置的用户特定列表(整个列表在MEO处由CNM维持)，链接到上述步骤2。该列表覆盖上述(2.)的默认列表。

5.应用实例，例如利用先前描述的大使应用，然后将当前上下文和任何后续更新拷贝到所提供的位置，链接到上述步骤3。位置可以包括与用户应用客户端先前连接的应用实例相关联的位置。

6.接下来，如果用户执行到与新的边缘主机相关联的NB的切换，则它将与该主机处的应用实例通信。与前一个应用实例的通信将停止，用户将从“活动”状态过渡到“注册”状态。然后，该过程从步骤3开始重复。

图13示出了与本发明实施例相关的一般场景和某些网络元件或实体。

用户设备200与无线蜂窝网络210通信。在该示例中，示出了3GPP网络，但是适用于一个或多个其他标准的其他形式的网络也是适用的。电信网络210与边缘数据网络(或MEC)220通信。示出了各种其他实体以及某些通信路径，这些将根据需要进行更详细的描述。

本发明的实施例解决的问题可以概括为当UE切换到新位置时，不同的应用服务器实例可以更适合于服务UE的应用客户端。这种应用服务器实例可以被托管在云中或边缘数据网络中。当在应用服务器实例之间进行转换时，期望的是没有服务中断。本发明的实施例解决了无缝服务连续性的问题。

如前所述，现有的方法是反应式的。其中一些如3GPP标准中所定义的。利用这样的方法，只有当替代的应用服务器实例被认为是优选的时，才发起应用用户上下文重定位。因此，在应用用户上下文重定位期间，将会出现服务中断。

根据本发明的实施例，描述了许多替代方案。

首先，无缝服务连续性动作由网络管理，而不是由UE管理。这包括通过网络托管的地理定位算法来检测UE在应用服务器区的重叠覆盖区内域的存在，该算法能够使用用户平面(UP)管理信息和来自UE的信息作为输入。此外，UE特定的特性被包括在重叠区域定义中，并且为进入和离开重叠区域定义了单独的标准，以防止在被考虑进和出重叠区域之间的UE“乒乓”。这可以被认为是一种形式的滞后。此外，网络负责调用数据平面中的流量规则，以确保应用层流量被路由向服务于重叠区域的复制的应用服务器实例。此外，提供了一种机制来比较来自复制的应用服务器实例的响应，以确保维持同步，如果没有同步，则触发再同步流程。

根据本发明实施例的无缝服务连续性的方案假设在边缘数据网络(EDN或MEC)之间(以及在每个EDN/MEC和云之间，注意可能存在未被EDN覆盖的地理区域)定义了重叠区(地理区域)，以及一旦特定UE进入重叠区(假设它正被EDN之一托管的EAS实例服务)，就为其触发无缝服务连续性措施。

EDN覆盖区域可以被划分成一个或多个应用服务区域，在这种情况下，重叠区域被定义在应用服务区域之间。这种方法是在假设EES管理无缝服务连续性测量的基础上描述的，但是也有可能EAS可以更直接地参与。

EDN配置服务器(EDNSC)可用于维护重叠区域定义(包括哪些EDN与每个重叠区域相关联)，并向每个EES提供必要的信息，以允许其管理所需的无缝服务连续性动作。然而，也有可能EES本身维护重叠区域定义(同样，每个都有其相关联的EDN)。为了支持云与EDN之间的过渡，可以存在与云中托管的应用实例相关联的EES。与重叠区域相关联的信息将包括其地理区域，例如特定坐标和与其相关联的EDN(或应用服务区域)。如果重叠区域定义被集中地维护，则每个EES将向EDNCS提供反馈信息，以允许进一步微调定义(例如，在客户端应用需要相邻EDN中的资源之前，这些资源被保留多长时间)。

可能需要微调来优化重叠区域的大小，这可能被配置为正在进行的过程。如果太大，则相邻EDN中的额外资源更有可能被不必要地预留。如果太小，则在所需的EAS实例在相邻EDN中可用之前，UE可能切换到与不同EDN相关联的新小区。

重叠区域的大小也可以根据UE特性来调整。例如，与移动更慢的UE(例如，行人)相比，由于UE速度的原因，被识别为在火车上或主干道上的UE可能需要覆盖重叠的EDN中的EAS实例被更早地建立。因此，与低移动性UE相比，可以为高移动性UE建立更大的重叠区域。

也可以根据UE是进入还是离开重叠区域来不同地规定所定义的边界(以防止在被认为进和出重叠区域之间的乒乓)。这是类似于滞后(hysteresis)的概念，为进入或离开该区域定义了不同的阈值。因此，每EDN可以有多个重叠区域定义，其可以例如是应用服务区域特定的，或者甚至可以是UE特定的，或者适用于具有相似特性的UE组，或者甚至是每UE和应用特定的。

此外，可以基于边缘数据网络资源可用性的变化来决定扩大或缩小重叠区域的大小。例如，在重负载期间，其中活动应用实例正在消耗大部分可用资源，可能希望缩小重叠区域以减少相邻EDN中保留的资源量。要是做出这样的决定，如果不同的实体负责重叠区域定义，则应该让它知道，例如EES通知EDNCS。

假设重叠区域已经对服务EAS实例的EES可用，那么，如果UE位置可以被提供给EES(具有足够的准确度和精确度)，则EES能够直接使用地理边界来确定UE是否在那些边界内。然而，很可能还需要UE位置的辅间接来源，因为UE位置可能不总是直接可用的(例如，GPS往往在室内不工作)。因此，UE在重叠区域内的存在可以借由EES内的地理定位能力通过信息元素的组合来确定，例如：

●RF信息(服务和相邻小区RF相关的测量)已经被用于做出小区改变决定，例如，如果相邻小区变得比服务小区更好，通常基于阈值。可以使用不同的阈值集合来提供在切换被触发之前UE已经移动到重叠区域的指示。

●定时提前(TA)提供到服务小区的距离的指示(它是基站和UE之间的往返时间的度量)，因此某个TA可以被用作指示UE已经移动到重叠区域的阈值。注意，TA仅提供到服务小区的距离，而不提供到服务小区的角度，因此不能指示到服务小区的方向。

●当EDN与一个以上的小区或基站相关联时，UE服务小区信息(3GPP小区标识)可能足以定义重叠区域。如果EES知道小区位置，则当检查UE是否在重叠区域的地理边界内时，可以将UE的服务小区位置假定为其位置。

确定这一点所需的信息可以通过订阅来自3GPP网络的相关用户平面管理通知(例如，通过3GPP能力暴露功能，或者经由专有接口)或者来自UE本身的信息来获得。这样的通知信息可以包括那些先前标识的信息，诸如：UE位置；RF信息；移动性/切换事件(包括服务小区改变)；和UE定时提前。

作为地理定位过程的一部分，可能需要过滤用作输入的信息元素以引入滞后，并确保单个虚假测量不会不必要地触发无缝服务连续性动作。这些附加信息元素的适当触发阈值可以用信号通知给EES，或者由EES自己确定。

在下文中，针对UE的应用客户端由第一EDN(EDN-A)内的EAS实例服务的场景，描述了根据本发明实施例的事件流。然后，UE移动到重叠区域，并且它切换到与第二EDN(EDN-B)相关联的覆盖区域。然后它最终移出重叠区域。该流程突出了在这些过渡期间保持服务连续性所必需的步骤。首先描述前提条件，然后给出完整的流程。

前提条件是：

●EAS实例1(EAS ins1)托管在EDN-A中，EAS实例2(EAS ins2)托管在EDN-B中。两者都是同一EAS的实例。

●已经调用了流量规则来建立应用客户端和EAS ins1之间的应用流量路径。

●EAS在EDN-A和EDN-B中可用，每个EDN中的EES都知道这一点

○在替代实施例中，一旦检测到UE处于重叠区域中，EES可以调用流程来在EDN-B中建立适当的EAS实例。这种实例化流程将确保由应用实例消费的服务，例如由底层传输网络提供的服务是可用的。

●EDNCS和EES-A之间存在交互，以建立可以动态更新的必要重叠区域。

○最大的重叠区域是相对于EDN的覆盖区域定义的，即与其相关联的无线电接入网络小区。然而，基于EAS服务区域，EDN覆盖区域可以被分成更小的区域

○重叠区域的进入点和离开点可以不同，以引入滞后，从而防止UE在被考虑进和出重叠区域之间乒乓。图14说明了这一点，它显示了重叠进入点和离开点不同。它还说明了EDN-A和EDN-B之间重叠的本质，以及何时EDN-A和EDN-B中的每一个被认为提供主要覆盖。进入和离开点可以根据UE特性进行微调，例如速度、车辆状态(潜在地与特定道路相关)、行人状态。

■特别地，该图显示了如何存在EDN-B被认为与EDN-A重叠的重叠区域以及EDN-A被认为与EDN-B重叠的重叠区域。

○重叠区域可以根据EDN资源可用性进行动态调整

图15a和15b中详细示出的流包括以下步骤或消息：

1.应用客户端由EAS ins1提供服务。应用流量经由数据平面路由，这由3GPP基于服务的架构(SBA)中的用户平面功能(UPF)实现

2.EES-A检测到UE(托管应用客户端)已经移动到重叠区域，其中EDN-B被认为与EDN-A重叠

●检测可以通过利用用户平面管理信息(例如，小区ID、TA、测量报告)来进行

●在替代实施例中，对UE进入重叠区域的检测可以由集中式实体(无论是与每个分布式EES交互的集中式EES、还是EDNCS)来执行。在这种情况下，诸如下一步骤中的流程由集中式EES而不是EES-A发起。如在分布式检测情况下，集中式实体将仍然需要被提供对与检测UE的位置相关的信息的访问(无论它使用这样的信息来自己确定位置，还是被直接提供UE的位置)。在这个上下文中的位置不限于地理坐标，并且可以简单地是UE的无线电接入服务小区标识符。

●在应用客户端当前由云中托管的应用实例提供服务的情况下，EES-A将指与云应用(而不是特定的EDN)相关联的EES。其假设是，尽管应用客户端可以令人满意地继续经由云提供服务，但重定位到边缘将提供额外的优势，包括更低的时延。

3.EES-A向EES-B发起EEC注册(直接地，或者潜在地通过编排层)。注册指示存在活动的EAS实例(即EAS ins1)。可替换地，EES-A可以向EEC发送请求，用于它发起向EES-B的注册

4.通过与EDNCS的交互，在EES-B建立了EDN-A被认为与EDN-B重叠的重叠区域(这可以是UE和EAS特定的)。

5.为EAS ins2建立流量规则。

6.确认被发送至EES-A

7.EES-A现在更新其流量规则。这3个步骤后产生的流量流在图16中突出显示，稍后将对此进行更详细的描述。

●在数据平面中建立的将流量导向服务EAS、并且将相同的流量导向复制的EAS(一旦它出现并运行)的流量规则(术语路由和导向也在该上下文中使用)流程，将确保应用用户上下文同步被维持。这是因为复制的EAS实例将认为它正在服务于应用客户端，并相应地做出响应(例如，考虑视频传送应用，两个应用实例将同时服务于相同的视频帧)。来自复制的EAS实例的响应不会被转发到客户端应用。然而，可以将该响应与来自服务应用实例的响应进行比较(不一定需要检查应用层内容)，以确保复制的EAS实例中用户状态的一致。如果检测到差异，则应该调用重新同步步骤，例如重新拷贝应用用户上下文的有状态组件。由于两个EDN之间的时差，预计来自EAS ins2的响应将落后于来自EAS ins1的响应，因此在比较中必须考虑这种偏移。

●如果EAS实例具有后端连接，例如与云中的伙伴应用实体的连接，则与该连接相关联的流量规则也必须被更新，以确保源自该实体的流量也在EAS ins2中得到反映。

8.当UE处于重叠区域时，两个应用实例之间的应用用户上下文同步现在将是连续的过程(如前一步骤中所强调的)。

●为了实现初始同步，可能需要将源应用实例的快照复制到目标EDN(EDN-B)，并在那里恢复(例如，在EDN-B托管EAS ins2时EASins1的Docker容器检查点和Docker容器开始)。然后，EAS ins2处于运行状态的确认将经由EES-B发送到EES-A。一旦接收到实例正在运行的确认，在初始同步过程期间，来自应用客户端的以EAS ins1为目标的任何流量都应该被转发到EAS ins2。重要的是要注意，EASins1不需要停止或暂停，同时与复制的应用实例实现同步。

●如果EAS正在消费EDN特定服务(示例服务可以包括UE位置，其可以源自底层网络，例如3GPP接入网络)，则这些服务将必须作为同步过程的一部分被重建。在一些情况下，当应用客户端与EAS ins1交互时，那些服务将必须经由源EDN来提供，并且一旦应用客户端转换到与EAS ins2交互，则仅转换到被提供目标EDN。

●某些应用的行为可能意味着不适合同时拥有多个实例。在这种情况下，EDN-B中的应用实例将被同步到EAS ins1的最新可用状态，然后UE切换后EAS ins2将以EAS ins1的最新近的状态开始，以便最小化服务中断，尽管在这种情况下，当EAS ins2被转换到运行状态时可能会有短暂的中断。

9.EES-A通知EEC该UE处于重叠区域。

10.来自EES-A的通知向EEC提供EAS ins2地址，以促进切换后应用实例之间的无缝过渡。

11.如果UE继续移动，则在与EDN-A相关联的小区和与EDN-B相关联的小区之间会有UE切换。这是用于转换服务EAS实例的触发(因为EAS ins2现在被认为是优选的服务器，例如，它更好地满足应用KPI要求)。UE现在将处于重叠区域中，其中EDN-A被认为与EDN-B重叠

12.在成功切换之后，应用客户端将与EAS ins2通信，EAS ins2具有与EAS ins1相同的应用用户上下文，因此实现了无缝服务连续性。

●可以有明确的信令来触发应用客户端转换到EAS ins2，例如EEC到应用客户端的交互。转换可能会延迟，直到EES-A&B都更新了它们的流量规则，并且对其的确认已经向EEC信号通知。

●对于只有应用用户上下文被同步但不会重复运行的应用，来自应用客户端的通信将作为基于最新可用上下文将EAS ins2转换到运行状态的触发器。

13.两个EES都将被通知切换，例如通过订阅相关的接入网络通知。

14.EES B更新其流量规则。该更新可以被发信号通知给EES-A，以触发EES-A更新其流量规则。

15.EES-A更新其流量规则。这两个步骤后产生的流量流在图17中突出显示，稍后将对此进行更详细的描述。

16.随着UE继续移动，它移出了EDN-A被认为与EDN-B覆盖区域重叠的区域。

17.如果发生这种情况，那么EES-B通知EEC它已经移出重叠区域，因此它将不再向EES-A注册

18.EES-B向EES-A发出信号，取消注册EEC。

19.EES-A然后删除(去激活)与应用客户端相关联的流量规则。

20.EES-A对EES-B响应，以确认取消注册

21.EES-B更新其流量规则，使得流量不再被转发到EAS ins1。

在上述步骤21之后，UE被认为处于非重叠区域中，并且仅由EAS ins2服务。

在替代实施例中，在应用的多个实例不同时运行、但是仍然维持应用用户上下文同步的情况下，步骤5、7、14和15将不适用。在这种情况下，EDN-B中可用的应用用户上下文保持与EDN-A中的最新的用户上下文一致。结果是，当应用客户端连接到EAS ins2时，最新的应用状态信息已经可用，而不必从EDN-A获取它。

图16示出了针对重叠区域中的UE的应用客户端和边缘应用的服务边缘应用服务器(EAS)实例1(粗双端箭头)之间的应用级别流量，该边缘应用的服务EAS实例1被复制到边缘应用服务器实例2(粗双端箭头)。应用级别流量经由数据平面(细箭头)传输。在边缘数据网络A(EDN-A)中，边缘使能服务器A(EES_a)配置数据平面，以使用流量规则在应用客户端和其服务EAS实例(EAS-A_instance-1)之间路由流量。数据平面还被配置为经由EDN-B中的数据平面(细虚线箭头)将流量从应用客户端转发到EDN-B中托管的复制的EAS实例(EAS-A_instance-2)。

前提条件是：与应用客户端相关联的应用用户上下文已经在EDN-B中可用以确保在流量被转发给EAS-A_instance-2之前EAS-A_instance-2与EAS-A_instance-1同步；以及EAS-A_instance-2出现并运行。从EDN-A中的EAS-A_instance-2接收的流量(细虚线箭头)不被转发到应用客户端，但是可以与从EAS-A_instance-1接收的流量进行比较，以检查两个EAS实例是否同步。仅当EDN-B中的数据平面已配置为将流量从EAS-A_instance-2转发到EDN-A时，才会出现这种情况。如果边缘应用具有(后端)云组件，则将采取步骤来确保与云组件的任何通信在EAS-A_instance-2得到反映。虽然在两个应用实例之间保持这种复制，但是这两个实例将保持同步，使得应用用户上下文将在两个实例之间保持一致。

图17显示了当应用客户端连接的实例从EAS-A_instance-1转换到EAS-A_instance-2时的更新的场景。这种转换的触发可以是底层传输网络中的UE切换，结果是由于UE的位置和它连接到传输网络所通过的接入点，EAS-A_instance-2成为优选的服务器。现在，应用客户端和边缘应用的服务边缘应用服务器(EAS)实例2(粗双端箭头)之间的应用级别流量被复制到边缘应用服务器实例1(粗双端箭头)。在边缘数据网络B(EDN-B)中，边缘使能服务器B(EES_b)配置数据平面，以使用流量规则在应用客户端和其服务EAS实例(EAS-A_实例-2)之间路由流量。数据平面还被配置为经由EDN-A中的数据平面(细虚线箭头)将流量从应用客户端转发到EDN-A中托管的复制的EAS实例(EAS-A_instance-1)。由于应用客户端先前由EAS-A_instance-1服务，所以与应用客户端相关联的应用用户上下文将已经在EDN-A中可用，因此在流量被转发给它之前，EAS-A_instance-1将已经与EAS-A_instance-2同步。

从EDN-A中的EAS-A_instance-1接收的流量(细虚线箭头)不被转发到应用客户端，但是可以与从EAS-A_instance-2接收的流量进行比较，以检查两个EAS实例维持同步。仅当EDN-A中的数据平面已被配置为将流量从EAS-A_instance-1转发到EDN-B时，才会出现这种情况。当该复制在两个应用实例之间被维持时，这两个实例将维持同步，从而应用用户上下文将在两个实例之间保持一致。

图15a和15b中示出的示例信号流仅仅是示例性的，本领域技术人员将会理解，可以进行某些修改，而仍然落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

本文描述的示例实施例中的至少一些可以部分或全部使用专用硬件来构建。本文使用的诸如“组件”、“模块”或“单元”的术语可以包括但不限于硬件设备，诸如分立或集成组件形式的电路、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，其执行特定任务或提供相关联的功能。在一些实施例中，所描述的元件可以被配置为驻留在有形的、持久的、可寻址的存储介质上，并且可以被配置为在一个或多个处理器上执行。在一些实施例中，这些功能元件可以包括例如组件，诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、进程、功能、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、数组和变量。尽管已经参考本文讨论的组件、模块和单元描述了示例实施例，但是这些功能元件可以被组合成更少的元件或者被分离成额外的元件。本文已经描述了可选特征的各种组合，并且将理解，所描述的特征可以以任何合适的组合进行组合。特别地，任何一个示例实施例的特征可以适当地与任何其他实施例的特征相结合，除非这种结合是互斥的。在整个说明书中，术语“包括”或包含是指包括指定的组件，但不排除其他组件的存在。

请注意与本申请相关的本说明书同时提交或先于本说明书提交的所有论文和文件，这些论文和文件与本说明书一起对公众公开，所有这些论文和文件的内容通过引用结合于此。

本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征，和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合。

除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何附带的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由用于相同、等同或类似目的的替代特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅仅是一系列等效或相似特征的一个示例。

本发明不限于前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或者延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (15)

1.一种在多接入边缘计算MEC网络中提供服务的方法，包括以下步骤：

在边缘云节点中提供pod，其中所述pod包括用于提供向一个或多个订户提供服务的应用的软件容器；

将与活动订户或注册订户相关的状态与所述pod相关联，其中活动订户当前正在与所述pod交互，以及注册订户当前没有与所述pod交互，但是之前已经交互过；

其中，假设所述pod具有至少一个注册订户，则所述pod被维持在边缘云节点中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中特定订户保持在注册状态，直到下列条件中的一个或多个适用：可配置的时间段已经过去；所述特定订户不再向所述服务注册；或者所述特定订户成为活动订户，

其中所述可配置的时间段基于一个或多个订户的行为模式来确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述pod没有活动订户或注册订户，则所述pod被删除。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使得所述pod处的与活动订户相关联的用户上下文可用于一个或多个其他pod，以及

其中通过可操作来在所述pod和一个或多个其他pod之间复制数据的大使模式来使得所述用户上下文可用。

5.根据权利要求4所述的方法，其中确定一个或多个其他pod是基于对订户行为的预测来执行的，并且

其中所述预测基于以下中的一项或多项：订户的先前移动；以及订户的当前位置和/或行进的速度和/或方向。

6.一种包括边缘云节点和多个pod的系统，可操作来执行权利要求1至5中任一项的方法，以及

其中所述系统包括与至少一个注册订户或活动订户相关联的至少一个pod，以及

其中所述系统包括集群网络管理器，其可操作来管理特定pod上可用的服务。

7.一种管理用户设备UE对电信网络中特定应用的访问的方法，包括以下步骤：

从第一应用服务器实例服务所述UE；

检测所述UE在所述第一应用服务器实例的覆盖区域和第二应用服务器实例的覆盖区域之间的覆盖的重叠区域内的存在；

作为检测的结果，在第二应用服务器实例处建立UE的应用用户上下文的副本。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一应用服务器实例和第二应用服务器实例之一与MEC网络相关联，并且

其中第一应用服务器实例和第二应用服务器实例各自与不同的MEC网络相关联。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，其中，用于检测进入重叠区域的阈值不同于用于检测离开重叠区域的阈值。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，检测覆盖的重叠区域内的UE存在的步骤基于UE的位置，所述位置通过以下中的一项或多项确定：由UE提供的位置信息；UE的地理位置；由UE或与服务小区和相邻小区相关的电信网络提供的RF信号相关信息；与UE相关联的定时提前；和服务小区信息。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，流量规则被调用，从而将数据流量导向第一应用服务器实例和第二应用服务器实例，使得UE的应用用户上下文可以在第一应用服务器实例和第二应用服务器实例处维持。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，来自第一应用服务器实例和第二应用服务器实例的响应被比较，以检查同步是否被维持，

其中如果同步没有被维持，则发起同步恢复流程。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中所述覆盖的重叠区域是静态的或动态的，

其中所述覆盖的重叠区域是动态的，它是基于以下中的一个或多个定义的：网络中的资源可用性；和UE特定的特征，以及

其中所述UE特定的特征是以下之一：行人状态；车辆状态；和速度。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中，在所述第二应用服务器实例处维持所述UE的应用用户上下文的副本，直到所述UE返回到所述第一应用服务器实例的覆盖区域或者变成由所述第二应用服务器实例服务，并且

其中，如果UE变成由第二应用服务器实例服务并且仍然在重叠区域中，则在第一应用服务器实例处维持UE的应用用户上下文的副本，并且如果UE不在重叠区域中，则删除第一应用服务器实例处的UE的应用用户上下文的副本。

15.一种可操作来执行权利要求7至14中任一项的方法的系统。

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