ES3035261T3

ES3035261T3 - Application function in a network and control thereof

Info

Publication number: ES3035261T3
Application number: ES18758628T
Authority: ES
Inventors: Lucia D'acunto; Pieter Nooren; Toni Dimitrovski
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO; Koninklijke KPN NV
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO; Koninklijke KPN NV
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2025-09-01
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: WO2019042912A1; US20210344590A1; US20200186462A1; CN111279316B; FI3676705T3; CN111279316A; EP3676705A1; EP3676705B1; US11095554B2

Abstract

En una red de comunicación con planos de datos separados, que incluyen un plano de control y un plano de usuario, se proporciona una función de aplicación como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación (AF-CP) que opera en el plano de control de la red y una parte del plano de usuario de la función de aplicación (AF-UP) que opera en el plano de usuario de la red. La parte del plano de usuario de la función de aplicación puede configurarse para el procesamiento específico de la aplicación de datos de usuario y puede instanciarse varias veces. La parte del plano de control de la función de aplicación puede configurarse para permitir la selección de una instancia óptima de la parte del plano de usuario de la función de aplicación para un UE específico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Función de aplicación en una red y control de la misma

Campo de la invención

La invención se refiere a una red de comunicaciones que comprende una pluralidad de nodos de red y está configurada para proporcionar, como una de las funciones de red, una función de aplicación para soportar una aplicación ejecutada por el equipo de usuario. La invención se refiere además a un nodo de red o a un sistema distribuido de nodos de red para su uso en la red. La invención se refiere además a un método para proporcionar la función de aplicación en la red de comunicaciones, y a un programa informático que comprende instrucciones para hacer que un sistema de procesador realice el método.

Antecedentes de la técnica

Las arquitecturas de red de próxima generación, tales como el 5G, pueden separar las funciones de red de los recursos de hardware subyacentes, siendo en el caso de una red de telecomunicaciones los nodos de red de la red. Con ese propósito, se pueden usar las denominadas técnicas de Virtualización de Red (NV), y en particular las técnicas de Virtualización de Funciones de Red (NFV), que proporcionan funciones de red que son instanciables en software usando el hardware de uno o más de los nodos de red.

En lo siguiente, 'proporcionar' o 'establecer' una función de red puede comprender o referirse, de este modo, a la instanciación de la función de red en la red.

Tales arquitecturas de red de próxima generación pueden definir además planos de datos virtuales que separan el tráfico de datos en la red. Tales planos de datos virtuales, que se pueden establecer mediante una Red Definida por Software (SDN), pero también mediante otras técnicas, pueden incluir un plano de control para permitir la transmisión de datos de control en la red, y un plano de usuario para permitir la transmisión de datos de usuario hacia y/o desde el Equipo de Usuario (UE) conectado a la red. También se puede hacer referencia al plano de usuario como 'plano de datos'.

Además, se puede proporcionar un conjunto de funciones de red virtualizadas, que pueden ser instanciables usando uno o más de la pluralidad de nodos de red, y que comprenden funciones del plano de usuario que operan en el plano de usuario y funciones del plano de control que operan en el plano de control. Por ejemplo, tales funciones de plano de control pueden incluir una Función de Gestión de Sesiones (SMF) configurada para seleccionar una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario a ser usadas en una sesión de comunicación de datos que implica al UE.

Otro objetivo de diseño de las arquitecturas de red de próxima generación es proporcionar redes que se 'adaptarán' a los requisitos de las aplicaciones que usan la red. Tal 'adaptación' a un tipo específico de aplicación, por ejemplo, una aplicación de vídeo que se ejecuta en el UE, puede implicar que la red proporcione una o más Funciones de Aplicación (AF) que proporcionan funciones tales como la difusión en forma continua de contenido de vídeo, transcodificación de contenido de vídeo, almacenamiento de contenido de vídeo, sincronización del contenido de vídeo, etc. Efectivamente, una AF puede, cuando se instancia en la red, configurar un sistema distribuido de nodos de red para funcionar como un servidor de difusión en forma continua, un transcodificador, una memoria caché de red, un sincronizador de flujo, etc. Puede haber varias instanciaciones de tales AF, por ejemplo, para lograr una distribución geográfica.

Se observa que, aunque lo anterior se refiere a la virtualización de planos de datos y funciones de red, también se conoce establecer los planos de datos y las funciones de red que se describen en esta especificación sin técnicas de virtualización.

El 3GPP [1] (véanse las referencias al final de la sección) describe una arquitectura para una red móvil de próxima generación que incluye las AF. Esta arquitectura se muestra en la Fig. 1, donde se muestra la AF a ser instanciada como una función del plano de control que opera en el Plano de Control (CP) de la red. No obstante, la AF en esta arquitectura se puede ver meramente como que representa un marcador de posición de función para diferentes aplicaciones y que tienen solamente procedimientos definidos ampliamente sobre cómo las aplicaciones pueden influir en el tráfico de red.

Ericsson [2] propone proporcionar la AF en una Red de Entrega de Contenido (CDN), con la AF que se conecta a la UPF a través de la interfaz N6. Por ello, la AF es similar a una memoria caché intermediaria tradicional, excepto que ahora se sitúa en el borde móvil. Por consiguiente, la decisión de si el UE usará una cierta instancia de AF se puede hacer mediante la funcionalidad de 'enrutamiento de solicitudes' de la CDN, que típicamente se sitúa lejos de la Red de Acceso (AN) del UE. Esto puede tener una serie de desventajas:

- El enrutamiento de solicitudes puede introducir latencia. Por ejemplo, la primera solicitud del UE se puede enviar fuera de la red de acceso y central, dando como resultado en una latencia más alta que una solicitud que se envía directamente a una memoria caché de borde. De hecho, puede requerir que el UE envíe un mensaje adicional para recibir los datos solicitados, dado que el UE puede enviar primero la solicitud a la 'funcionalidad de enrutamiento de solicitudes' de la CDN central, que puede responder con la dirección de la AF que se va a usar en el mensaje de solicitud posterior.

- La selección de instancias de AF puede no ser óptima. Aunque la CDN también puede obtener información acerca de la movilidad del UE a través de la conexión de las AF a la Función de Exposición de Red (NEF), el nivel de exposición que se proporciona por la NEF a la información sobre la AF y otras funciones de red es menor que el que las funciones de red ofrecen por sí mismas: la NEF puede carecer de conocimiento, lo que puede dar como resultado que la CDN haga una selección subóptima. Por ejemplo, se puede seleccionar una AF que parezca más cercana al UE, pero que en realidad no lo esté debido a cómo se enrutan los datos de usuario.

- Más complejidad en la funcionalidad de 'enrutamiento de solicitudes' de la CDN. En un intento de obtener una selección de AF óptima, la CDN puede tener que tener en cuenta aspectos que pueden ser esencialmente internos a la red, tales como eventos de movilidad, eventos de degradación, etc. Esto no solamente puede hacer más complejo el enrutamiento de la CDN, sino que también este tipo de información puede generar discrepancias con la CDN que opera (principalmente) en la capa de aplicación.

Referencias:

[1] Proyecto de Asociación de Tercera Generación, Grupo de Especificaciones Técnicas, Servicios y Aspectos del Sistema, “System Architecture for the 5G System, Stage 2 (Release 15)”, TS 23.501 V1.0.0 (06-2017) como un servidor de difusión en forma continua, un transcodificador, una memoria caché de red, un sincronizador de flujo, etc. Puede haber varias instanciaciones de tal AF, por ejemplo, para lograr una distribución geográfica.

Se observa que, aunque lo anterior se refiere a la virtualización de planos de datos y funciones de red, también se conoce establecer los planos de datos y las funciones de red como se describe en esta especificación sin técnicas de virtualización.

El 3GPP [1] (véanse las referencias al final de la sección) describe una arquitectura para una red móvil de próxima generación que incluye las AF. Esta arquitectura se muestra en la Fig. 1, donde se muestra la AF a ser instanciada como una función de plano de control que opera en el Plano de Control (CP) de la red. No obstante, la AF en esta arquitectura se puede ver meramente como que representa un marcador de posición de función para diferentes aplicaciones y que tienen solamente procedimientos definidos ampliamente sobre cómo las aplicaciones pueden influir en el tráfico de red.

Ericsson [2] propone proporcionar la AF en una Red de Entrega de Contenido (CDN), con la AF que está conectada a la UPF a través de la interfaz N6. Por ello, la AF es similar a una memoria caché intermediaria tradicional, excepto que ahora se sitúa en el borde móvil. Por consiguiente, la decisión sobre si el UE usará una cierta instancia de AF se puede tomar mediante la funcionalidad de 'enrutamiento de solicitudes' de la CDN, que típicamente se sitúa lejos de la Red de Acceso (AN) del UE. Esto puede tener una serie de desventajas:

- El enrutamiento de solicitudes puede introducir latencia. Por ejemplo, la primera solicitud del UE se puede enviar fuera de la red de acceso y central, dando como resultado una latencia más alta que una solicitud que se envía directamente a una memoria caché de borde. De hecho, puede requerir que el UE envíe un mensaje adicional para recibir los datos solicitados, dado que el UE puede enviar primero la solicitud a la 'funcionalidad de enrutamiento de solicitud' de la CDN central, que puede responder con la dirección de la AF que se va a usar en el mensaje de solicitud posterior.

- La selección de instancias de AF puede no ser óptima. Aunque la CDN también puede obtener información acerca de la movilidad del UE a través de la conexión de las AF a la Función de Exposición de Red (NEF), el nivel de exposición que se proporciona por la NEF a la información sobre la AF y otras funciones de red es menor que el que ofrecen las funciones de red en sí mismas: la NEF puede carecer de conocimiento, lo que puede dar como resultado que la CDN haga una selección subóptima. Por ejemplo, se puede seleccionar una<a>F que parezca más cercana al Ue , pero que en realidad no lo esté debido a cómo se enrutan los datos de usuario.

- Más complejidad en la 'funcionalidad de enrutamiento de solicitud' de la CDN. En un intento por obtener una selección de AF óptima, la CDN puede tener que tener en cuenta aspectos que pueden ser esencialmente internos a la red, tales como eventos de movilidad, eventos de degradación, etc. Esto no solamente puede hacer el enrutamiento de la CDN más complejo, sino que también este tipo de información puede generar discrepancias con la CDN que opera (principalmente) en la capa de aplicación.

El documento EP 3056988 A1 describe un método, un aparato y un sistema para la virtualización de un dispositivo de gestión doméstica. El dispositivo es un registro de posición base HLR o un servidor de usuario doméstico HSS. El dispositivo de gestión doméstica virtualizado incluye al menos dos máquinas virtuales, donde cada máquina virtual implementa de manera correspondiente una función del dispositivo, y las VM están conectadas a través de una interfaz. Las realizaciones de la presente invención resuelven el problema de la relación bajo coste-rendimiento y la inflexibilidad que resulta del hecho de que una VM recién asignada se requiera para realizar las funciones de todo el dispositivo de gestión doméstica cuando una cierta función se enfrenta a un cuello de botella de rendimiento y necesita ser expandida.

El documento US2005/0251584 describe un sistema donde las solicitudes de servicio de red de programa de aplicación se traducen en acciones específicas que entonces se realizan a través del plano de gestión y/o del plano de control. Las traducciones y las acciones resultantes son en respuesta a políticas definidas previamente para la red de comunicaciones y pueden reflejar, además, el procesamiento de solicitudes de servicio previas realizadas por el mismo programa de aplicación o por otro. La cantidad de recursos disponibles para uso por un programa de aplicación dado se puede predefinir en base a una política de red definida globalmente. Cada solicitud de servicio obtenida a partir de un programa de aplicación se puede traducir en múltiples acciones realizadas usando diversos protocolos y/o interfaces específicos proporcionados o bien por el plano de gestión, el plano de control o bien los planos de gestión o de control.

Referencias:

[1] Proyecto de Asociación de 3a Generación, Grupo de Especificaciones Técnicas, Servicios y Aspectos del Sistema, “System Architecture for the 5G System, Stage 2 (Release 15)”, TS 23.501 V1.0.0 (06-2017).

[2] Ericsson LM, “Use-cases for 5G Media Distribution”, Tdoc SA-170569, 26-30 de junio de 2017.

Compendio de la invención

Sería deseable proporcionar una función de aplicación en una red de comunicaciones que aborde una o más de las desventajas de [1] o [2].

Los siguientes aspectos de la invención implican proporcionar una función de aplicación que se puede proporcionar como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación que opera en el plano de usuario. La parte del plano de usuario de la función de aplicación se puede configurar para el procesamiento específico de la aplicación de los datos de usuario asociados con la aplicación, e instanciar múltiples veces. Esta división de la función de aplicación puede abordar una o más de las desventajas de [1] o [2], dado que la parte de control se puede proporcionar en el plano de control de la red y, por ello, en el núcleo de la red, y configurar para soportar la selección de una instancia 'óptima' de la parte del plano de usuario para un UE particular.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se puede proporcionar una red de comunicaciones que puede comprender una pluralidad de nodos de red.

La red se puede configurar para proporcionar:

- un plano de control para permitir la transmisión de datos de control en la red;

- un plano de usuario para permitir la transmisión de datos de usuario hacia y/o desde el equipo de usuario que está conectado a la red; y

- un conjunto de funciones de red que puede comprender funciones del plano de usuario que operan en el plano de usuario y funciones del plano de control que operan en el plano de control.

Las funciones del plano de control pueden incluir una función de gestión de sesiones configurada para seleccionar y, opcionalmente, configurar una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario a ser usadas en una sesión de comunicación de datos que implica al equipo de usuario.

La red se puede configurar para proporcionar, como una de las funciones de red, una función de aplicación que soporta una aplicación ejecutada por el equipo de usuario, la función de aplicación que se proporciona como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación que opera en el plano de usuario y configurada para el procesamiento específico de la aplicación de datos de usuario asociados con la aplicación.

La parte del plano de usuario de la función de aplicación se puede seleccionar a partir de una pluralidad de instancias de partes del plano de usuario de la función de aplicación, cada una de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación que es accesible a través de una o más funciones del plano de usuario. La parte del plano de control de la función de aplicación se puede configurar con información de identificación que identifica la pluralidad de instancias de partes del plano de usuario de la función de aplicación, la información de identificación que comprende una o más de la dirección de red, ubicación y capacidades específicas de la aplicación de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación, para recibir información de ubicación relacionada con el equipo de usuario, seleccionar la instancia de la parte del plano de usuario de la función de aplicación en base a la información de identificación y la información de ubicación, y proporcionar datos a la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función seleccione la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario para establecer una trayectoria de red desde el equipo de usuario hasta dicha instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación, en donde dichos datos son indicativos de la parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada o indicativos de la trayectoria de red a ser establecida.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se puede proporcionar un método para proporcionar una función de aplicación en una red de comunicaciones. La red puede comprender una pluralidad de nodos de red y estar configurada para proporcionar:

- un conjunto de funciones de red que comprende funciones del plano de usuario que operan en el plano de usuario y funciones del plano de control que operan en el plano de control.

Las funciones del plano de control pueden incluir una función de gestión de sesiones configurada para seleccionar, y opcionalmente configurar, una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario a ser usadas en una sesión de comunicación de datos que implica al equipo de usuario.

El método puede comprender proporcionar, como una de las funciones de red, una función de aplicación que soporta una aplicación ejecutada por el equipo de usuario, la función de aplicación que se proporciona como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación que opera en el plano de usuario y configurada para el procesamiento específico de la aplicación de los datos de usuario asociados con la aplicación, en donde la parte del plano de usuario de la función de aplicación es una parte seleccionada de una pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación que son accesibles a través de una o más funciones del plano de usuario.

Proporcionar la función de aplicación puede comprender:

- configurar la parte del plano de control de la función de aplicación con información de identificación que identifica la pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación, la información de identificación que comprende una o más de la dirección de red, ubicación y capacidades específicas de la aplicación de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación;

- recibir información de ubicación relacionada con el equipo de usuario;

- seleccionar la instancia de la parte del plano de usuario de la función de aplicación a partir de la pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación, en base a la información de identificación y la información de ubicación; y

- proporcionar datos a la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función seleccione la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario para establecer una trayectoria de red desde el equipo de usuario hasta dicha parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada, en donde dichos datos son indicativos de la instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación o indicativos de la trayectoria de red a ser establecida; y

- establecer la trayectoria de red seleccionando la serie enlazada de funciones del plano de usuario desde el equipo de usuario hasta dicha parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada.

Las medidas anteriores se pueden basar en las siguientes consideraciones. Puede ser deseable permitir que una aplicación que se ejecuta en un UE use una instancia de AF 'óptima' entre las instancias de AF de una red. Aquí, 'óptimo' puede referirse a un óptimo global, pero también a un óptimo local, por ejemplo, que sea mejor que otra selección de AF. Tal 'optimalidad' puede ser cuantificable mediante una o una combinación de métricas de red, o en términos del cumplimiento de requisitos, tales como los requisitos de aplicación, etc. Se conciben igualmente otras diversas cuantificaciones de la 'optimalidad'. También puede ser deseable proporcionar la función de aplicación de una manera que sea transparente para la aplicación, por ejemplo, para evitar que los proveedores de CDN y/o los proveedores de servicios tengan que lidiar con detalles de nivel bajo de la capa de red.

La función de aplicación que se proporciona mediante las medidas anteriores, puede representar una división en dos partes: una parte que realiza el procesamiento específico de la aplicación real de los datos de usuario, a la que se puede hacer referencia como Plano de Usuario de Función de Aplicación (AF-UP), y una parte que controla el uso de la función de aplicación, a la que se puede hacer referencia como Plano de Control de Función de Aplicación (AF-CP). El AF-CP se puede proporcionar en el plano de control de la red y, por ello, en el núcleo de la red de comunicaciones, en lugar de fuera de la red central, por ejemplo, en una red de datos tal como la CDN. Puede haber varias instancias de AF-UP, por ejemplo, que representan diferentes memorias caché de borde, con cada una de estas instancias de AF-UP que está conectada a la red central a través de una o más UPF. Las UPF pueden transmitir y procesar datos de usuario de una manera no específica de la aplicación y se pueden seleccionar y configurar opcionalmente por la SMF cuando se establece una sesión de comunicación de datos que implica al UE.

El AF-CP puede ser consciente de estos AF-UP, por ejemplo, en términos de su dirección de red, ubicación, capacidades específicas de la aplicación, etc., por medio de la información de identificación almacenada por el AF-<c>P. Con esta información de identificación, el AF-CP puede soportar la SMF al seleccionar una o más UPF que representan una trayectoria de red óptima hacia un AF-UP deseado, por ejemplo, enviando datos a la SMF indicativos del AF-UP o de la trayectoria de red que se va a establecer hacia el AF-UP. Esta AF-UP deseada se puede seleccionar directamente por el AF-CP. Alternativamente, la SMF puede seleccionar una o más UPF que conduzcan a, y por ello seleccionar esencialmente, un AF-UP particular.

Por ejemplo, en algunas realizaciones, el AF-UP se puede seleccionar para ser situado cerca o lo más cerca del UE, con el fin de ahorrar ancho de banda de red y disminuir la latencia. Esto puede habilitar nuevos servicios de red, por ejemplo, cuando se pueda requerir una latencia ultrabaja, tal como Realidad Virtual (VR) o Realidad Aumentada (A<r>), y puede mejorar el rendimiento de los servicios existentes, por ejemplo, la difusión en forma continua de vídeo en un entorno altamente móvil.

En línea con el 3GPP [1], se prevé que el AF-CP pueda ser 'interno' o 'externo' al núcleo de la red. En el primer caso, el AF-CP se puede conectar directamente a un bus de servicio del plano de control. En el último caso, el AF-CP se puede conectar a la NEF e interactuar con otras funciones de control a través de la NEF.

En una realización, la parte del plano de control de la función de aplicación se puede configurar para seleccionar la parte del plano de usuario de la función de aplicación, y proporcionar datos indicativos de la parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada, o indicativos de la trayectoria de red que se va a establecer, a la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función seleccione la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario a la parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada. De este modo, el AF-CP puede seleccionar el AF-UP y puede 'dirigir' la SMF para establecer una trayectoria de red adecuada al AF-UP, proporcionando datos a la SMF que son indicativos del AF-UP seleccionado, por ejemplo, de su ubicación exacta o aproximada, o datos que son indicativos de la trayectoria de red a ser establecida al AF-UP seleccionado.

Por ejemplo, los datos proporcionados a la función de gestión de sesiones pueden comprender información a nivel de red, incluyendo, pero no limitada a, uno o más de:

- un identificador indicativo de la parte del plano de usuario de la función de aplicación, por ejemplo, un identificador de código de asignación de tipo;

- una ubicación de la parte del plano de usuario de la función de aplicación, por ejemplo, como se indica por un identificador de celda;

- un identificador del equipo de usuario;

- un identificador o un área de servicio de una o más de la una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario seleccionadas; y

- un nombre de red de datos de la red de datos que comprende la parte del plano de usuario de la función de aplicación.

En otro ejemplo, los datos proporcionados a la función de gestión de sesiones pueden comprender información a nivel de aplicación, incluyendo, pero no limitada a, uno o más de:

- un identificador de la aplicación; y

- un identificador del procesamiento específico de la aplicación a ser realizado por la parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada.

En una realización, la parte del plano de control de la función de aplicación se puede configurar para identificar un subconjunto de la pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación, y proporcionar datos indicativos del subconjunto de partes del plano de usuario de la función de aplicación, o datos indicativos de la trayectoria de red que se va a establecer hacia uno o más del subconjunto, a la función de gestión de sesiones. La función de gestión de sesiones se puede configurar para seleccionar la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario en base a dichos datos. En lugar de seleccionar directamente un AF-UP en particular, el AF-CP puede influir en su lugar en que la SMF seleccione de un subconjunto de los AF-UP. Por ejemplo, el AF-CP puede identificar un subconjunto de los AF-UP adecuados, por ejemplo, que cumplan todos ciertos requisitos de la aplicación, e identificar estos AF-UP a la SMF, por ejemplo, en forma de la información a nivel de red o a nivel de aplicación, como se describió anteriormente. Una ventaja de esta realización es que la SMF también puede tener en cuenta otras consideraciones, tales como las condiciones de red, la carga, la topología, etc., lo que puede representar un planteamiento más 'holístico' para la selección del AF-UP que la selección directa del AF-UP por el AF-CP.

En una realización, la función de gestión de sesiones se puede configurar para, cuando se selecciona una serie enlazada de funciones del plano de usuario, seleccionar una función del plano de usuario de acceso que está conectada a una red de acceso, a través de la cual el equipo de usuario se conecta a la red, sobre la base de que la función del plano de usuario de acceso tenga al menos una de: un área de servicio que incluya el equipo de usuario y una ubicación más cercana al equipo de usuario según una métrica de distancia. De este modo, la SMF puede seleccionar la serie de UPF para que tengan una UPF de acceso cercana a la red de acceso del UE. Esto puede proporcionar una menor latencia y/o un ancho de banda más alto entre el UE y el AF-UP.

En una realización, las funciones del plano de control de la red pueden incluir además una función de políticas que realiza el control de políticas para la calidad de servicio en la red, y la función de gestión de sesiones se puede configurar para seleccionar la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario además en base a los datos de políticas proporcionados por la función de políticas. En una realización, la parte del plano de usuario de la función de aplicación se puede seleccionar además en base a los datos de políticas. Teniendo en cuenta los datos de políticas, se pueden seleccionar las UPF y/o el AF-UP para lograr una mejor calidad de servicio.

En una realización, las funciones del plano de control de la red pueden incluir además una función de gestión de acceso para autenticar y autorizar equipos de usuario, para permitir que el equipo de usuario se registre en la red, y la parte del plano de control de la función de aplicación se puede configurar para suscribirse a la función de gestión de acceso con una lista de identificadores de equipos de usuario para ser informada cuando el equipo de usuario identificado en la lista se registre en la red. Esto puede permitir que el AF-CP inicie la selección de un AF-UP y la o las UPF asociadas cuando un UE, que se puede conocer para ejecutar una aplicación, se registre en la red.

En una realización, la función de gestión de acceso se puede configurar además para gestionar la movilidad del equipo de usuario y señalar a la parte del plano de control de la función de aplicación cuándo el equipo de usuario cambia de ubicación.

En una realización específica que ilustra además las ventajas de varias de las medidas anteriores, un UE puede solicitar una sesión de Unidad de Datos de Protocolo (PDU) con una red de 3GPP/5G para una aplicación específica. La SMF puede usar información de localidad de una Función de Gestión de Acceso y Movilidad (AMF), datos de políticas de una Función de Políticas (PCF) e información a nivel de aplicación y/o a nivel de red del AF-CP para seleccionar la o las UPF óptimas y crear una sesión de PDU para el UE a un AF-UP seleccionado.

En una realización más específica, el AF-UP se puede seleccionar en el momento del establecimiento de la sesión de PDU del UE. Por consiguiente, se puede evitar que se gaste tiempo innecesariamente para establecer una primera sesión de PDU con una función de enrutamiento de solicitudes de CDN fuera de la red de 3GPP/5G y, entonces, establecer una segunda sesión de PDU con una AF local. La SMF también puede conocer la topología y las condiciones de tráfico de la red, lo que puede contribuir además a la optimalidad de la o las UPF seleccionadas. En una realización más específica, la SMF puede volver a enrutar dinámicamente la sesión de PDU a otra UPF durante una sesión de PDU, por ejemplo, si cambian las condiciones de red, la carga, la topología o los requisitos de la aplicación. Esto puede permitir un control más granular de los recursos de la AF.

En una realización, la red de comunicaciones puede ser una red de telecomunicaciones. En una realización, la red de comunicaciones puede comprender una red central, por ejemplo, una red móvil. En una realización, la red de comunicaciones puede ser una red que se ajusta uno o más estándares del 3GPP.

En una realización, la función de aplicación puede ser una función multimedia, y el procesamiento específico de la aplicación realizado por la parte del plano de usuario de la función de aplicación puede ser un procesamiento de contenido multimedia, incluyendo, pero no limitado a, uno o más de:

- una difusión de forma continua del contenido multimedia;

- una transcodificación del contenido multimedia;

- un almacenamiento del contenido multimedia; y

- una sincronización del contenido multimedia.

Se apreciará por los expertos en la técnica que dos o más de las realizaciones, implementaciones y/o aspectos de la invención mencionados anteriormente se pueden combinar de cualquier forma considerada útil.

Las modificaciones y variaciones de cualquiera de los nodos de red, el método y/o los programas informáticos, que correspondan a las modificaciones y variaciones descritas de la red de comunicaciones, se pueden llevar a cabo por un experto en la técnica sobre la base de la presente descripción.

Breve descripción de los dibujos

Estos y otros aspectos de la invención son evidentes y se dilucidarán con referencia a las realizaciones descritas de aquí en adelante. En los dibujos,

la Fig. 1 muestra una red de telecomunicaciones de la técnica anterior en la que una AF se proporciona como una función del plano de control que opera en el plano de control de la red;

la Fig. 2 muestra una red de telecomunicaciones en la que una AF se proporciona como una combinación de una parte del plano de control (AF-CP) y una parte del plano de usuario (AF-UP);

la Fig. 3 muestra la red de telecomunicaciones de la Fig. 2 con múltiples instancias de AF-UP, cada una que está conectada a una función del plano de usuario (UPF) respectiva;

la Fig. 4 ilustra el intercambio de mensajes durante la configuración de la AF, con el AF-CP que se registra con varias funciones de red para eventos que implican a los UE seleccionados;

la Fig. 5 ilustra un intercambio de mensajes adicional durante la configuración de la AF, con el AF-CP que es informado de la información de ubicación relacionada con el UE;

la Fig. 6 ilustra un intercambio de mensajes en el establecimiento de una sesión de PDU, mostrando los mensajes desde la solicitud del UE inicial hasta la notificación de la SMF;

la Fig. 7 ilustra un intercambio de mensajes adicional en el establecimiento de la sesión de PDU, que implica la selección de las UPF por la SMF;

la Fig. 8 ilustra un intercambio de mensajes adicional en el establecimiento de la sesión de PDU, que implica a la PCF, la AMF y el UE que son informados de los detalles de la sesión de PDU;

la Fig. 9 ilustra un flujo de tráfico durante la sesión de PDU establecida;

la Fig. 10 ilustra un intercambio de mensajes que sigue a un cambio de ubicación del UE;

la Fig. 11 muestra un nodo de red que implementa un AF-CP;

la Fig. 12 muestra un nodo de red que implementa un AF-UP;

la Fig. 13 muestra un método para proporcionar una función de aplicación;

la Fig. 14 muestra un medio legible por ordenador que comprende datos no transitorios que comprenden instrucciones para hacer que un sistema de procesador realice el método; y

la Fig. 15 muestra un sistema de procesamiento de datos ejemplar.

Se debería señalar que los artículos que tienen los mismos números de referencia en diferentes figuras, tienen las mismas características estructurales y las mismas funciones, o son las mismas señales. Cuando se ha explicado la función y/o la estructura de tal artículo, no hay necesidad de una explicación repetida del mismo en la descripción detallada.

Lista de referencias y abreviaturas

La siguiente lista de referencias y abreviaturas se proporciona para facilitar la interpretación de los dibujos y no se interpretará como que limita las reivindicaciones.

N1-N6 interfaces

AF función de aplicación

AF-CP parte del plano de control de la función de aplicación

AF-UP parte del plano de usuario de la función de aplicación

AMF función de gestión de acceso

CDN red de entrega de contenido

CP plano de control

DN red de datos

DNN nombre de la red de datos

NEF función de exposición de red

PCF función de políticas

PDU unidad de datos de protocolo

(R)AN red de acceso (radio)

SMF función de gestión de sesiones

SUPI identificador permanente de abonado

UE equipo de usuario

UP plano de usuario

UPF función del plano de usuario

0', 0” solicitud de notificación (lista de SUPI, eventos de movilidad)

0''' solicitud de notificación (lista de SUPI)

1 registro

2, 2' notificación (UE registrado, ubicación)

3 solicitud de establecimiento de sesión de PDU (DNN de CDN, segmento) 4 selección de SMF en segmento

5 solicitud de establecimiento de sesión de PDU (DNN de CDN)

6 solicitud de notificación (cambio de ubicación)

7, 7', 7” mensajes de establecimiento de sesión de PDU

8, 9 respuesta de establecimiento de sesión de PDU

10, 10', 10” solicitud de notificación (cambio de dirección IP)

11, 11', 11” notificación (dirección IP del UE)

12 flujo de tráfico

13 notificación (cambio de ubicación del UE)

14 UPF de acceso al cambio

15, 15', 15” solicitud de información de AF-UP

100 red configurada para proporcionar la función de aplicación

110 bus de servicio

200 nodo de red configurado como AF-CP

210 interfaz de red

220 procesador

230 almacenamiento

300 nodo de red configurado como AF-UP

310 interfaz de red

320 procesador

400 método para proporcionar la función de aplicación

410 proporcionar la función de aplicación como una combinación de partes 420 configurar la parte del plano de control de la función de la aplicación 430 seleccionar la parte del plano de usuario de la función de la aplicación 440 seleccionar las funciones del plano de usuario

500 medio legible por ordenador

510 datos no transitorios

1000 sistema de procesamiento de datos ejemplar

1002 procesador

1004 elemento de memoria

1006 bus del sistema

1008 memoria local

1010 dispositivo de almacenamiento masivo

1012 dispositivo de entrada

1014 dispositivo de salida

1016 adaptador de red

1018 aplicación

Descripción detallada de las realizaciones

Las siguientes realizaciones se describen en el contexto de una red de telecomunicaciones que se ajusta a uno o más estándares de 5G de 3GPP, tales como [1]. En estas realizaciones, las funciones de red reivindicadas se pueden explicar aún más de acuerdo con el siguiente glosario. No obstante, este glosario no está destinado a limitar la interpretación de las reivindicaciones. Esto es, los conceptos descritos en las siguientes realizaciones pueden aplicarse igualmente, cambiando lo que se deba de cambiar, a cualquier otro tipo de red de comunicaciones que tenga planos de usuario y de control separados, y una función de red capaz de realizar las funciones que se definen mediante la redacción de las reivindicaciones.

Por ejemplo, el AF-CP/AF-UP 'dividido' se puede usar en una red de comunicaciones en el dominio de los Sistemas de Transporte Inteligentes, la movilidad, los vehículos autónomos, etc. Ejemplos de funciones de AF-UP para la movilidad pueden incluir, pero no se limitan a:

- un servidor de seguridad vial, que proporciona, por ejemplo, aplicaciones para avisos de vehículos de emergencia, avisos de colisión en intersecciones y avisos de conducción en sentido contrario;

- un servidor de eficiencia del tráfico, que proporciona, por ejemplo, aplicaciones para notificaciones de límites de velocidad y guiado de ruta; y

- un servidor que proporciona soporte adicional para las aplicaciones, por ejemplo, proporcionando un mapa dinámico local.

Glosario de términos

AMF - Función de Gestión de Acceso y Movilidad: puede proporcionar autenticación, autorización y gestión de movilidad basadas en el UE. La AMF puede ser el primer elemento al que se conecta un UE cuando desea usar una red de 5G.

DN - Red de Datos: puede representar una red fuera de la red de 5G. Esta puede estar todavía dentro de la red del operador, o puede estar fuera, con acceso a Internet.

NEF - Función de Exposición de Red: puede exponer las funciones de red y las capacidades de la red de 5G a terceros, por ejemplo, no afiliados al operador.

PCF - Función de Políticas: puede ser responsable del control de políticas con el fin de permitir la gestión de la Calidad de Servicio (QoS).

PDU - Unidad de Datos de Protocolo: este término puede referirse a un paquete o trama intercambiada entre un UE y una entidad en la Red de Datos.

Sesión de PDU: una asociación entre el UE y una Red de Datos (DN) que proporciona un servicio de conectividad de PDU. El tipo de asociación puede ser IP, Ethernet o no estructurada. A través de una sesión de PDU, el UE puede intercambiar datos con la DN correspondiente.

(R)AN - Red de Acceso (Radio): parte de la red que conecta el UE con la red de 5G central (por ejemplo, AMF, PCF, NEF, SMF, UPF pueden estar en el núcleo).

SMF - Función de Gestión de Sesiones: puede ser responsable de la gestión de sesiones y puede asignar direcciones IP a los UE; también puede seleccionar y controlar las UPF para la transferencia de datos; la SMF se puede ver como un controlador de red SDN.

UE - Equipo de Usuario: puede representar un dispositivo de usuario final (por ejemplo, teléfono móvil, tableta, reloj inteligente, gafas de VR, televisor, decodificador, ordenador portátil, etc.).

UPF - Función del Plano de Usuario: puede enrutar las sesiones de PDU de los UE a través de la red de 5G; se puede ver como un enrutador, conmutador o reenviador de red.

Red de la técnica anterior

La Fig. 1 muestra una red de telecomunicaciones de la técnica anterior, como se describe en [1], en la que se proporciona una AF como función del plano de control que opera en el plano de control CP de la red. Se puede ver que la AF está conectada a un bus de servicio 110 en el plano de control CP. La Fig. 1 ilustra además el plano de usuario UP y las interfaces N1, N2 y N4, que se pueden usar por el plano de control para configurar trayectorias de datos en el plano de usuario.

Red con AF dividida

La Fig. 2 muestra una red de telecomunicaciones 100 en la que se proporciona una AF como una combinación de una parte del plano de control AF-CP, que está conectada al bus de servicio 110, y una parte del plano de usuario AF-UP, que está conectada a una UPF a través de una interfaz N6. La Fig. 3 es similar a la Fig. 2, excepto que muestra múltiples instancias de los AF-UP, por ejemplo, AF-UP<1>, AF-UP<2>y AF-UP<3>, cada uno que está conectado a las respectivas UPF, por ejemplo, UPF<1>, UPF<2>y UPF<3>. También se muestra una Red de Entrega de Contenido conectada a la DN. Un ejemplo de la red de telecomunicaciones 100 es una red de operador móvil que puede contener funciones centrales de 3GPP, pero también un servidor de correo, un transcodificador, etc.

Las Figs. 2 y 3 ilustran, de este modo, una AF 'dividida', es decir, dividida en AF-CP y AF-UP, dentro del contexto de una red de 3GPP/5G. En comparación con la red de 5G de la técnica anterior de la Fig. 1, el AF-CP sustituye a la AF en el plano de control, mientras que el AF-UP está recién añadido. El AF-UP se puede situar fuera de la red de 3GPP/5G. Una razón para esto es que la red de 3GPP/5G se puede mantener agnóstica de la aplicación según la filosofía de 5G, especialmente en el plano de usuario, con las UPF en la parte inferior de la figura. La división entre AF-CP y AF-UP se ajusta a esta filosofía. Sin embargo, el AF-UP puede estar dentro de la red del operador móvil, en la medida que puede proporcionar los medios prácticos para que el operador mejore la entrega de aplicaciones multimedia, por ejemplo, con funciones locales distribuidas adaptativamente en su red y, de este modo, se puede situar en el 'borde móvil'. También se muestra la CDN externa, que no puede tener la misma integración profunda en la red de 5G.

En las siguientes secciones, describimos el intercambio de información entre las funciones de red durante o para la configuración de una AF, durante el establecimiento de una sesión de PDU, la trayectoria de transferencia de datos durante la sesión de PDU y otros aspectos tales como la movilidad del UE. Aquí, se proporcionan signos de referencia para los mensajes representados por flechas en las respectivas figuras; por ejemplo, con (1) haciendo referencia a una flecha etiquetada como '1'.

Configuración de la AF

La Fig. 4 ilustra el intercambio de mensajes durante la configuración de la AF, con el AF-CP que se registra con varias funciones de red para eventos que implican a los UE seleccionados. Tal configuración puede, en un primer paso, comprender el AF-CP que se configura de modo que sea informado cuando un UE se registre o tenga un cambio de estado que requiera una acción de la combinación AF-CP/AF-UP. Para cada UE que pueda usar la aplicación (por ejemplo, debido a que un usuario tiene una suscripción a un servicio multimedia), el AF-CP puede conocer un identificador único, por ejemplo, el SUPI (Identificador Permanente de Abonado) o la IMSI (Identidad Internacional de Abonado Móvil). Puede recibir estos identificadores de la CDN o del proveedor de aplicaciones en un proceso no mostrado aquí. El AF-CP puede suscribirse a notificaciones relacionadas con los UE implicados comunicando la lista de los SUPI y los eventos en los que está interesado a las funciones pertinentes, incluyendo, pero no limitado a:

- PCF (0'), para eventos relacionados con el control de políticas de QoS.

- SMF (0'''), para eventos relacionados con la gestión de sesiones, incluyendo la selección de las UPF y la asignación de direcciones IP a los UE.

- AMF (0”), para eventos relacionados con la autenticación y movilidad basadas en UE.

La suscripción del AF-CP se puede enviar directamente a la función de red, pero también indirectamente: por ejemplo, la suscripción a la AMF se puede enviar a través de la PCF, en la medida que la arquitectura basada en servicios de 5G con su bus de servicio permita esto. Otra ruta indirecta que puede ser relevante es a través de la NEF. Esta ruta puede ser apropiada cuando el AF-CP está, en cierto grado, fuera del dominio del operador móvil. En caso de que se usen múltiples segmentos de red, el AF-CP puede abonarse a todas las PCF y SMF en el segmento en el que está, y a todas las AMF que sirven al segmento.

Después de la configuración de la AF, se puede informar al AF-CP de eventos en la red de 5G que se relacionan con los UE y las aplicaciones que necesita para dirigir el uso de los AF-UP, por ejemplo, sobre la base de la comunicación de AF-CP con las SMF.

Registro del UE

La Fig. 5 ilustra un intercambio de mensajes adicional durante la configuración de la AF, con el AF-CP al que se informa de la información de ubicación relacionada con el UE. Esto es, como siguiente paso, cuando un UE se registra con la AMF y se autentica (1) por ello, se puede notificar al AF-CP. La notificación puede tomar diferentes rutas: directamente de la AMF al AF-CP, véase la línea continua (2), a través de la PCF, véanse las líneas de puntos (2), (2'), o a través de la NEF (no mostrada en la imagen).

Establecimiento de sesión de PDU

La Fig. 6 ilustra un intercambio de mensajes en el establecimiento de una sesión de PDU, que comprende mensajes desde la solicitud de UE inicial hasta la notificación de la SMF. Una vez que el UE ha recibido la información necesaria durante el registro, puede estar listo para iniciar una sesión de PDU con la red para el servicio particular que el UE pretende usar. Por lo tanto, el UE puede emitir una solicitud de establecimiento de Sesión de PDU (3) a la AMF, al tiempo que se proporciona la información recibida durante el registro, tal como el DNN de la CDN y el ID del segmento. La AMF puede seleccionar (4) una de las SMF del segmento que el UE considera usar y, entonces, puede reenviar (5) la solicitud de establecimiento de sesión de PDU a la SMF seleccionada (5). La SMF puede abonarse (6) a la AMF para un cambio de la ubicación de este UE, en caso de que tal cambio requiera cambiar las trayectorias de tráfico de este UE. Esto puede corresponder al procedimiento estándar en una red de telecomunicaciones de 3GPP/5G.

La Fig. 7 ilustra un intercambio de mensajes adicional en el establecimiento de la sesión de PDU, pero que ahora implica a la selección de las UPF por la SMF. Esto es, en este punto, la SMF puede seleccionar la cadena de UPF para este UE. Para hacerlo así, la SMF puede obtener información del AF-CP, por ejemplo, asociado con el AF-UP para enrutar la sesión de PDU hacia, y opcionalmente desde la PCF, por ejemplo, con respecto a los requisitos de QoS de este UE. Para obtener esta información, existen varias posibilidades de mensajería, incluyendo:

1. La SMF puede solicitar a la PCF y al AF-CP esta información individualmente, véanse las líneas continuas (7) y (7').

2. La SMF puede solicitar a la PCF información tanto de políticas como de AF-UP; la PCF, a su vez, puede solicitar al AF-CP información de AF-UP y, una vez obtenida, enviar ambos tipos de información de vuelta a la SMF, véanse las líneas de puntos (7) y (7').

3. La SMF puede solicitar a la PCF información tanto de políticas como de AF-UP; la PCF, a su vez, puede enviar la información de políticas al AF-CP junto con la solicitud de información de AF-UP; el AF-UP puede contactar con la SMF y proporcionar información tanto de políticas como de AF-UP, véanse las líneas de puntos y rayas (7), (7') y (7”).

4. La SMF puede solicitar al AF-CP información tanto de políticas como de AF-UP; el AF-CP, a su vez, puede solicitar a la PCF información de políticas y, una vez obtenida, enviar ambos tipos de información de vuelta a la SMF (no mostrada en la Fig. 7).

5. La SMF puede solicitar al AF-CP información tanto de políticas como de AF-UP; el AF-CP, a su vez, puede enviar la información de AF-UP a la PCF junto con la solicitud de información de políticas; la PCF puede contactar con la SPF y proporcionar información tanto de políticas como de AF-UP (no mostrada en la Fig. 7).

Alternativamente, de la misma manera que en el punto 5 anterior, solamente los mensajes hacia y desde el AF-CP se pueden enrutar a través de la NEF (no mostrada en la Fig. 7).

Con respecto al tipo de información que la SMF recibirá del AF-CP para la selección del AF-UP, existen varias posibilidades, incluyendo, pero no limitadas a:

1. El AF-CP puede seleccionar cuáles de las instancias de AF-UP se van a usar y pasar información que, directa o indirectamente, representa esta selección a la SMF.

a. Esta información puede ser información a nivel de red, por ejemplo, ID de TAC, ID de celda, ID de UPF, área de servicio de UPF, DNN de dónde está situado el AF-UP designado, y/o

b. Esta información puede ser información a nivel de aplicación, por ejemplo, “memoria caché de Netflix”, “transcodificador de Facebook”, “sincronizador de difusión de forma continua de YouTube”.

2. El AF-CP puede enviar una lista de instancias de AF-UP a la SMF que se pueden usar, por ejemplo, en forma de la misma información que anteriormente, y la SMF puede hacer la selección de la o las UPF relacionadas con el más apropiado.

En general, el AF-CP puede seleccionar uno o más AF-UP en base a las funciones necesitadas por la aplicación, que son, por ejemplo, almacenamiento en caché, transcodificación, etc. La función también puede ser altamente específica de la aplicación, por ejemplo, una memoria caché de 'Netflix'. El AF-CP puede ser consciente de los AF-UP y, por ello, las funciones disponibles, o, en algunas realizaciones, se puede configurar para establecer un nuevo AF-UP que realice la función deseada. Al seleccionar uno o más de los AF-UP, se puede usar información geográfica, que se puede representar mediante información a nivel de red. El AF-CP puede proporcionar datos a la SMF que pueden ser indicativos de los AF-UP seleccionados, tales como puertos de salida de las UPF, ubicaciones, ID que indican claramente a la SMF cómo enrutar a los AF-UP, etc. Por ejemplo, el AF-CP puede señalar a la SMF datos tales como 'interfaz XYZ en UPF en la ubicación ABC/con el identificador FEG'. La SMF puede combinar estos datos del AF-CP con otra información que tiene sobre la arquitectura general de red para seleccionar la cadena de UPF.

En cualquier caso, la UPF de acceso (o entrada), que se refiere a la primera UPF que atraviesa el tráfico desde el UE a la instancia de AF-UP o CDN, se puede seleccionar por la SMF usando información de red (por ejemplo, la ubicación del usuario), que puede ser un procedimiento estándar de 3GPP. No obstante, a diferencia del procedimiento estándar, la UPF de anclaje (o salida), que se refiere a la última UPF atravesada por el tráfico desde el UE a la instancia de AF-UP o CDN, puede o bien seleccionarse por el AF-CP (opción 1 anterior) o bien seleccionarse por la SMF (opción 2 anterior en combinación con el procedimiento estándar) en base a la información del AF-CP.

La Fig. 8 ilustra un intercambio de mensajes adicional en el establecimiento de la sesión de PDU, que implica que se notifiquen los detalles de la sesión de PDU a la PCF, la AMF y el UE. Esto es, después de que el AF-CP haya proporcionado información a la SMF, puede abonarse a la SMF con el fin de ser informado de la dirección IP que la SMF puede asignar al UE siguiendo la selección de la cadena de UPF. Esta suscripción se puede emitir por el AF-CP directamente a la SMF, véase la línea continua (10), o a través de la PCF, véanse las líneas de puntos (10'), (10”), o a través de la NEF (no mostrada en esta figura). Una vez que la SMF ha seleccionado la cadena de UPF para la sesión de PDU del UE particular, la SMF puede notificar al AF-CP la dirección IP asignada al UE. Esta notificación se puede enviar directamente por la SMF al AF-CP, véanse las líneas continuas (11'), (11”), o a través de la NEF (no mostrada en esta figura). Además, la SMF puede informar a la AMF que el establecimiento de sesión de PDU se acepta a través de un mensaje (8) a la AMF. La AMF, a su vez, puede informar al UE a través de un mensaje (9).

Sesión de PDU

La Fig. 9 ilustra un flujo de tráfico a través de la sesión de PDU establecida. Una vez que el UE ha recibido la confirmación de que la sesión de PDU está establecida, el UE puede comenzar a enviar datos a través de la red. En el ejemplo de la Fig. 9, el AF-UP que maneja el tráfico del UE puede ser una 'caché de borde' que almacena en caché un flujo de vídeo, y la red, en base a los mecanismos introducidos en la sección anterior, puede haber seleccionado la instancia AF-UP<2>y, por ello, la UPF<2>. El UE, de este modo, puede usar la sesión de PDU para conectarse al AF-UP<2>, solicitar el flujo de vídeo y luego recibirlo del AF-UP<2>, véase (12) en la Fig. 9.

Cambio de ubicación de UE

La Fig. 10 ilustra un intercambio de mensajes que siguen a un cambio de ubicación de UE. Esto es, a medida que se mueve el UE, puede caer fuera del área de servicio de la UPF de acceso que está usando actualmente. La nueva<ubicación de>U<e>se puede comunicar (13) por la AMF a la SMF y al AF-CP. Este último tipo de comunicación, aunque no se muestra en la Fig. 10, puede implicar a la SMF que desencadena el AF-CP, por ejemplo, en base a una entrada de políticas previa de la PCF o del AF-CP, o el AF-CP que recibe una notificación de la AMF sobre la movilidad de UE y que emite una solicitud a la SMF para cambiar la UP de anclaje. Esto a su vez puede dar como resultado que la<s>M<f>cambie la UPF de anclaje (14). La SMF puede solicitar entonces al AF-CP de nuevo la información de AF-CP, o bien directamente, véase la línea continua (15'), o bien indirectamente a través de la PCF, véanse las líneas de puntos y rayas (15), (15'), (15”), en la que la solicitud se envía a través de la PCF pero el AF-CP responde directamente a la SMF o las líneas de puntos (15), (15'), (15”), en la que el AF-CP responde a través de la PCF, o a través de la NEF (no mostrada en la figura).

Esto puede ser esencialmente una repetición de partes de los pasos/mensajes como se muestra en la Fig. 7 en el establecimiento de la sesión de PDU, con la diferencia que es que puede no ser necesaria de nuevo solicitar información de políticas de la PCF. El resultado de este paso puede ser una nueva cadena de UPF de la sesión de PDU del UE, en la que ha cambiado la UPF de acceso y posiblemente la UPF de anclaje también, por ejemplo, a una UPF más cercana (por ejemplo, UPF<3>). Una vez que se ha establecido la nueva UPF de anclaje, se puede notificar al AF-CP la nueva dirección IP asignada al UE, si la dirección IP realmente ha cambiado.

Cambios en los AF-UP

Después de que se haya establecido una sesión de PDU, puede ocurrir que se desplieguen en la red nuevas instancias de AF-UP, o que se retengan las instancias actuales (por ejemplo, se apaguen o lleguen a estar indisponibles). Cuando esto ocurre, se puede informar al AF-CP usando un mecanismo conocido y puede desencadenar la SMF para volver a determinar la cadena de UPF, como se describe en la sección anterior, para al menos todos los UE que se han servido por un AF-UP que ha sido retenido, y/o para al menos todos los UE que se pueden ver afectados por una nueva instancia de AF-UP siendo introducidos, por ejemplo, los UE en la proximidad de la nueva instancia de AF-UP.

Terminación de la sesión de PDU

Se observa que la división de la función AF no afecta los mecanismos de terminación de la sesión de PDU. Se puede notificar al AF-CP que el UE ha terminado la sesión de PDU, por ejemplo, a través de una suscripción con la AMF.

La Fig. 11 muestra una visión más detallada del AF-CP 200, que en este ejemplo se materializa mediante un único nodo de red. Se puede ver que el AF-CP 200 puede comprender una interfaz de red 210 para comunicarse con otros nodos de red en la red. La interfaz de red 210 puede adoptar cualquier forma adecuada, incluyendo, pero no limitada a, una interfaz de red cableada basada en Ethernet o fibra óptica o interfaz de red inalámbrica. La Fig. 11 muestra además el AF-CP 200 que comprende un almacenamiento 230, tal como un disco duro, una unidad de estado sólido, una matriz del mismo, que puede comprender la información de identificación que identifica uno o más AF-UP proporcionados en la red.

El AF-CP 200 puede comprender además un procesador 220 que se puede configurar, por ejemplo, mediante diseño de hardware o software, para realizar las operaciones descritas con referencia a la Fig. 2-10 en lo que respecta al AF-CP. Por ejemplo, el procesador 220 se puede materializar mediante una sola Unidad de Procesamiento Central (CPU), pero también mediante una combinación o sistema de tales CPU y/u otros tipos de unidades de procesamiento.

En general, el AF-CP 200 se puede materializar mediante un (solo) dispositivo o aparato. Por ejemplo, el AF-CP 200 se puede materializar mediante un solo nodo de red, por ejemplo, un servidor de red. El<a>F-CP 200 también se puede materializar mediante un sistema distribuido de tales dispositivos o aparatos. Un ejemplo de este último puede ser la funcionalidad del AF-CP 200 que se distribuye sobre diferentes nodos de red de una red.

La Fig. 12 muestra una vista más detallada del AF-UP 300, que en este ejemplo se materializa mediante un solo nodo de red. Se puede ver que el AF-UP 300 puede comprender una interfaz de red 310 para recibir y enviar datos tales como datos de usuario (procesados). La interfaz de red 310 puede adoptar cualquier forma adecuada, incluyendo, pero no limitada a, las descritas con referencia a la interfaz de red 210 del AF-CP 200 de la Fig. 11. El AF-UP 300 puede comprender además un procesador 320 que puede estar configurado, por ejemplo, por diseño de hardware o software, para realizar las operaciones descritas con referencia a la Fig. 2-10 y otras en lo que respecta al AF-UP. Por ejemplo, el procesador 320 se puede materializar mediante una sola Unidad de Procesamiento Central (CPU), pero también mediante un sistema de tales CPU y/u otros tipos de unidades de procesamiento. Aunque no se muestra en la Fig. 12, el AF-UP 300 puede comprender además un almacenamiento, por ejemplo, para su uso en el almacenamiento en caché de las funciones de almacenamiento. El almacenamiento puede ser del mismo tipo o similar que el almacenamiento del AF-CP 200 que se describió anteriormente con referencia a la Fig. 12.

En general, el AF-UP 300 se puede materializar mediante un (solo) dispositivo o aparato. Por ejemplo, el AF-UP 300 se puede materializar mediante un solo nodo de red, por ejemplo, un servidor de red. El<a>F-UP 300 también se puede materializar mediante un sistema distribuido de tales dispositivos o aparatos. Un ejemplo de este último puede ser la funcionalidad del AF-UP 300 que se distribuye sobre diferentes nodos de red de una red. El AF-UP 300 puede ser un servidor de difusión en forma continua, transcodificador, servidor de almacenamiento, sincronizador de flujo, etc.

Aunque se describe con referencia al AF-UP, el nodo de red 300 mostrado en la Fig. 12 también puede, en términos de arquitectura, representar una SMF. En este caso, la interfaz de red 310 se puede configurar para recibir datos del AF-CP, que son indicativos de uno o más AF-UP, o indicativos de la trayectoria de red que se va a establecer, y el procesador 320 se puede configurar para, a través de la interfaz de red 310, seleccionar y configurar opcionalmente<la una o la serie enlazada de UPF a ser usadas en la sesión de comunicación de datos que implica al>U<e>, en donde dicha selección se basa en los datos recibidos del AF-CP. La SMF puede comprender un almacenamiento, por ejemplo, para mantener la información de estado en la red y las sesiones de red. El almacenamiento puede ser del mismo tipo o similar que el almacenamiento del AF-CP 200 que se describió anteriormente con referencia a la Fig.

12. La SMF se puede materializar mediante un solo nodo de red pero también mediante un sistema distribuido de nodos de red, como también se describió anteriormente para el AF-UP.

En general, el AF-CP 200 de la Fig. 11 y el AF-UP 300 de la Fig. 12 o la SMF se pueden materializar, cada uno, como, o en, un dispositivo o aparato. El dispositivo o aparato puede comprender uno o más (micro)procesadores que ejecutan el software apropiado. Los procesadores de cualquier sistema se pueden materializar mediante uno o más de estos (micro)procesadores. El software que implementa la funcionalidad de cualquier sistema se puede haber descargado y/o almacenado en una memoria o memorias correspondientes, por ejemplo, en memoria volátil tal como RAM o en memoria no volátil tal como memoria rápida. Alternativamente, los procesadores de cualquier sistema se pueden implementar en el dispositivo o aparato en forma de lógica programable, por ejemplo, como una Matriz de Puertas Programable de Campo (FPGA). Cualquier interfaz de entrada y/o salida se puede implementar mediante interfaces respectivas del dispositivo o aparato, tal como una interfaz de red. En general, cada unidad de cualquiera de los sistemas se puede implementar en forma de un circuito. Se observa que cualquier sistema también se puede implementar de una manera distribuida, por ejemplo, implicando a diferentes dispositivos.

La Fig. 13 muestra un método 400 para proporcionar una función de aplicación. El método 400 puede corresponder a una operación de la red, o uno o más nodos de red de la misma, descrita con referencia a las Figs. 2-12. No obstante, esta no es una limitación, en el sentido de que el método 400 también se puede realizar por otra entidad o sistema distribuido de entidades. El método 400 puede comprender, en una operación 410 titulada 'Proporcionar la función de aplicación como una combinación de partes', que proporciona, como una de las funciones de red, una función de aplicación que soporta una aplicación ejecutada por el equipo de usuario, la función de aplicación que se proporciona como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación que opera en el plano de usuario y configurada para el procesamiento específico de la aplicación de los datos de usuario asociados con la aplicación, en donde la parte del plano de usuario de la función de aplicación es una seleccionada de una pluralidad de las partes del plano de usuario de la función de aplicación que son accesibles a través de una o más funciones del plano de usuario.

La provisión 410 de la función de aplicación puede comprender, en una operación titulada 'Configurar la parte del plano de control de la función de aplicación', la configuración 410 de la parte del plano de control de la función de aplicación con información de identificación que identifica la pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación. La provisión 410 de la función de aplicación puede comprender además, en una operación titulada 'Seleccionar la parte del plano de usuario de la función de aplicación', la selección 420 de la parte del plano de usuario de la función de aplicación a partir de la pluralidad de partes del plano de usuario de la función de aplicación. La provisión 410 puede comprender además, en una operación titulada 'Seleccionar funciones del plano de usuario', el establecimiento de comunicación entre la parte del plano de control de la función de aplicación y la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función seleccione 430 la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario para establecer una trayectoria de red desde el equipo de usuario hasta dicha parte del plano de usuario de la función de aplicación seleccionada.

Se apreciará que las operaciones anteriores se pueden realizar en cualquier orden adecuado, por ejemplo, consecutivamente, simultáneamente o una combinación de los mismos, sujeto, cuando sea aplicable, a un orden particular que se necesite, por ejemplo, por las relaciones de entrada/salida.

El método 400 se puede implementar en un sistema de procesador, por ejemplo, en un ordenador, como un método implementado por ordenador, como hardware dedicado o como una combinación de ambos. La Fig. 14 muestra un medio legible por ordenador 500. Por ejemplo, las instrucciones para el sistema de procesador, por ejemplo, el código ejecutable, se pueden almacenar en el medio legible por ordenador 500, por ejemplo, en forma de una serie 510 de marcas físicas legibles por máquina y/o como una serie de elementos que tienen diferentes propiedades o valores eléctricos, por ejemplo, magnéticos u ópticos. El código ejecutable se puede almacenar como datos transitorios o no transitorios. Ejemplos de medios legibles por ordenador incluyen dispositivos de memoria, dispositivos de almacenamiento óptico, circuitos integrados, software en línea, etc.

La Fig. 15 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de procesamiento de datos ejemplar que se puede usar en las realizaciones descritas en esta especificación. Tales sistemas de procesamiento de datos incluyen las entidades de procesamiento de datos descritas en esta especificación, incluyendo, pero no limitadas a, el AF-CP, el AF-UP y la SMF.

El sistema de procesamiento de datos 1000 puede incluir al menos un procesador 1002 acoplado a los elementos de memoria 1004 a través de un bus de sistema 1006. Como tal, el sistema de procesamiento de datos puede almacenar código de programa dentro de los elementos de memoria 1004. Además, el procesador 1002 puede ejecutar el código de programa al que se accede desde los elementos de memoria 1004 a través del bus de sistema 1006. En un aspecto, el sistema de procesamiento de datos se puede implementar como un ordenador que es adecuado para almacenar y/o ejecutar código de programa. No obstante, se debería apreciar que el sistema de procesamiento de datos 1000 se puede implementar en forma de cualquier sistema que incluya un procesador y una memoria que sea capaz de realizar las funciones descritas dentro de esta especificación.

Los elementos de memoria 1004 pueden incluir uno o más dispositivos de memoria física, tales como, por ejemplo, la memoria local 1008 y uno o más dispositivos de almacenamiento masivo 1010. La memoria local puede referirse a una memoria de acceso aleatorio u otro dispositivo o dispositivos de memoria no persistente usados generalmente durante la ejecución real del código del programa. Un dispositivo de almacenamiento masivo se puede implementar como un disco duro, un disco de estado sólido u otro dispositivo de almacenamiento de datos persistente. El sistema de procesamiento 1000 también puede incluir una o más memorias caché (no mostradas) que proporcionan almacenamiento temporal de al menos algún código del programa con el fin de reducir el número de veces que se debe recuperar el código de programa del dispositivo de almacenamiento masivo 1010 durante la ejecución.

Los dispositivos de entrada/salida (I/O), representados como el dispositivo de entrada 1012 y el dispositivo de salida 1014, se pueden acoplar opcionalmente al sistema de procesamiento de datos. Ejemplos de dispositivos de entrada pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo, un micrófono, un teclado, un dispositivo de apuntamiento tal como un ratón, un controlador de juegos, un controlador Bluetooth, un controlador de VR y un dispositivo de entrada basado en gestos, o similares. Ejemplos de dispositivos de salida pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo, un monitor o visualizador, altavoces, o similares. El dispositivo de entrada y/o el dispositivo de salida se pueden acoplar al sistema de procesamiento de datos o bien directamente o bien a través de controladores de I/O intermedios. Un adaptador de red 1016 también se puede acoplar al sistema de procesamiento de datos para permitirle llegar a ser acoplado a otros sistemas, sistemas informáticos, dispositivos de red remotos y/o dispositivos de almacenamiento remotos a través de redes privadas o públicas intermedias. El adaptador de red puede comprender un receptor de datos para recibir los datos que se transmiten por dichos sistemas, dispositivos y/o redes para dichos datos, y un transmisor de datos para transmitir los datos a dichos sistemas, dispositivos o redes. Módems, módems de cable y tarjetas Ethernet son ejemplos de diferentes tipos de adaptadores de red que se pueden usar con el sistema de procesamiento de datos 1000.

Como se muestra en la Fig. 15, los elementos de memoria 1004 pueden almacenar una aplicación 1018. Se debería apreciar que el sistema de procesamiento de datos 1000 puede ejecutar además un sistema operativo (no mostrado) que puede facilitar la ejecución de la aplicación. La aplicación, que se implementa en forma de código de programa ejecutable, se puede ejecutar por el sistema de procesamiento de datos 1000, por ejemplo, por el procesador 1002. En respuesta a ejecutar la aplicación, el sistema de procesamiento de datos se puede configurar para realizar una o más operaciones a ser descritas con más detalle en la presente memoria.

En un aspecto, por ejemplo, el sistema de procesamiento de datos 1000 puede representar el AF-CP. En ese caso, la aplicación 1018 puede representar una aplicación que, cuando se ejecuta, configura el sistema de procesamiento de datos 1000 para realizar las funciones descritas en la presente memoria con referencia al AF-CP. En otro aspecto, el sistema de procesamiento de datos 1000 puede representar el AF-UP. En ese caso, la aplicación 1018 puede representar una aplicación que, cuando se ejecuta, configura el sistema de procesamiento de datos 1000 para realizar las funciones descritas en la presente memoria con referencia al AF-UP. En otro aspecto, el sistema de procesamiento de datos 1000 puede representar la SMF. En ese caso, la aplicación 1018 puede representar una aplicación que, cuando se ejecuta, configura el sistema de procesamiento de datos 1000 para realizar las funciones descritas en la presente memoria con referencia a la SMF.

En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia colocado entre paréntesis no se interpretará como que limita la reivindicación. El uso del verbo “comprender” y sus conjugaciones no excluye la presencia de elementos o pasos distintos a los indicados en una reivindicación. El artículo “un” o “una” que precede un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos. La invención se puede implementar por medio de hardware que comprende varios elementos distintos y por medio de un ordenador adecuadamente programado. En la reivindicación del dispositivo que enumera varios medios, varios de estos medios se pueden materializar mediante un mismo elemento de hardware. El mero hecho de que ciertas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que no se pueda usar ventajosamente una combinación de estas medidas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una red de comunicaciones (100) que comprende una pluralidad de nodos de red y está configurada para proporcionar:

- un plano de control (CP) para permitir la transmisión de datos de control en la red;

- un plano de usuario (UP) para permitir la transmisión de datos de usuario hacia y/o desde el equipo de usuario (UE) que está conectado a la red; y

- un conjunto de funciones de red que comprende funciones del plano de usuario que operan en el plano de usuario y funciones del plano de control que operan en el plano de control,

en donde las funciones del plano de control incluyen una función de gestión de sesiones (SMF) configurada para seleccionar una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario a ser usadas en una sesión de comunicación de datos que implica al equipo de usuario;

en donde la red está configurada para proporcionar, como una de las funciones de red, una función de aplicación (AF) que soporta una aplicación ejecutada por el equipo de usuario,

caracterizada por que la función de aplicación se proporciona como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación (AP-CP) que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación (A-UP) que opera en el plano de usuario y configurada para el procesamiento específico de la aplicación de los datos de usuario asociados con la aplicación, en donde:

- la parte del plano de usuario de la función de aplicación se selecciona a partir de una pluralidad de instancias de partes del plano de usuario de la función de aplicación (AF-UP1, 2, 3), cada una de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación que es accesible a través de una o más funciones del plano de usuario (UPF1,2, 3); y

- la parte del plano de control de la función de aplicación está configurada

- con información de identificación que identifica la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación, la información de identificación que comprende una o más de una dirección de red, una ubicación y capacidades específicas de la aplicación de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación,

- para recibir información de ubicación relacionada con el equipo de usuario;

- para seleccionar la instancia de la parte del plano de usuario de la función de aplicación en base a la información de identificación y la información de ubicación, y

- para proporcionar datos a la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función de gestión de sesiones seleccione la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario para establecer una trayectoria de red desde el equipo de usuario hasta la instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación, en donde dichos datos son indicativos de la instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación o indicativos de la trayectoria de red a ser establecida.

2. La red de comunicaciones según cualquiera de las reivindicaciones 1, en donde los datos proporcionados a la función de gestión de sesiones comprenden información a nivel de red, que incluye, pero no se limita a, uno o más de:

- un identificador indicativo de una parte del plano de usuario de la función de aplicación;

- una ubicación de una parte del plano de usuario de la función de aplicación;

- un identificador del equipo de usuario;

- un identificador o un área de servicio de una o más de la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario seleccionadas; y

- un nombre de red de datos que comprende una parte del plano de usuario de la función de aplicación.

3. La red de comunicaciones según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde los datos proporcionados a la función de gestión de sesiones comprenden información a nivel de aplicación, que incluye, pero no se limita a, uno o más de:

- un identificador de la aplicación; y

- un identificador del procesamiento específico de la aplicación a ser realizado por una parte del plano de usuario de la función de aplicación.

4. La red de comunicaciones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las funciones del plano de control de la red incluyen además una función de políticas que realiza el control de políticas para la calidad de servicio en la red, y en donde la función de gestión de sesiones está configurada para seleccionar la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario en base además a los datos de políticas proporcionados por la función de políticas.

5. La red de comunicaciones según la reivindicación 4, en donde la parte del plano de usuario de la función de aplicación se selecciona además en base a los datos de políticas.

6. La red de comunicaciones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde las funciones del plano de control de la red incluyen además una función de gestión de acceso para autenticar y autorizar equipos de usuario, para permitir que el equipo de usuario se registre en la red, y en donde la parte del plano de control de la función de aplicación está configurada para suscribirse a la función de gestión de acceso con una lista de identificadores de equipos de usuario para ser notificada cuando el equipo de usuario identificado en la lista se registre en la red.

7. La red de comunicaciones según la reivindicación 6, en donde la función de gestión de acceso está configurada además para:

- gestionar la movilidad del equipo de usuario; y

- señalar a la parte del plano de control de la función de aplicación cuándo el equipo de usuario cambia de ubicación.

8. Un método (400) para proporcionar una función de aplicación en una red de comunicaciones, en donde la red comprende una pluralidad de nodos de red y está configurada para proporcionar:

en donde las funciones del plano de control incluyen una función de gestión de sesiones configurada para seleccionar una o una serie enlazada de funciones del plano de usuario a ser usadas en una sesión de comunicación de datos que implica al equipo de usuario;

el método caracterizado por que comprende proporcionar (410), como una de las funciones de red, una función de aplicación que soporta una aplicación ejecutada por el equipo de usuario, la función de aplicación que se proporciona como una combinación de una parte del plano de control de la función de aplicación que opera en el plano de control y una parte del plano de usuario de la función de aplicación que opera en el plano de usuario y configurada para el procesamiento específico de la aplicación de los datos de usuario asociados a la aplicación, en donde la parte del plano de usuario de la función de aplicación es una seleccionada de una pluralidad de instancias de partes del plano de usuario de la función de aplicación que son accesibles a través de una o más funciones del plano de usuario;

en donde dicha provisión de la función de aplicación comprende:

- configurar (420) la parte del plano de control de la función de aplicación con información de identificación que identifica la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación, la información de identificación que comprende una o más de una dirección de red, una ubicación y capacidades específicas de la aplicación de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación;

- recibir información de ubicación relacionada con el equipo de usuario;

- seleccionar (430) la instancia de la parte del plano de usuario de la función de aplicación de la pluralidad de instancias de las partes del plano de usuario de la función de aplicación en base a la información de identificación y la información de ubicación;

- proporcionar datos a la función de gestión de sesiones para permitir que dicha función de gestión de sesiones seleccione (440) la una o la serie enlazada de funciones del plano de usuario para establecer una trayectoria de red desde el equipo de usuario hasta dicha instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación, en donde dichos datos son indicativos de la instancia seleccionada de la parte del plano de usuario de la función de aplicación o indicativos de la trayectoria de red a ser establecida; y

9. Un medio legible por ordenador transitorio o no transitorio (500) que comprende un programa informático, el programa informático que comprende instrucciones para hacer que un sistema de procesador realice el método según la reivindicación 8.