TWI644537B - System and method for integrating VIM and VNFM network functions - Google Patents

System and method for integrating VIM and VNFM network functions Download PDF

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本發明提供一種VIM(Virtualized Infrastructure Manager)與VNFM(Virtual Network Function Manager)網路功能整合之系統與方法，該系統中提供一整合性的NFV MANO(Network Function Virtualization Management and Orchestration)架構。當使用者透過OSS(Operations support systems)或BSS(Business support systems)系統申請底層基礎網路資源或NFV服務等需求並進入Orchestrator後，會由Orchestrator提供對應服務之供裝，並到VIM層建立基礎資源與服務，提供一在VIM網路資源與服務供裝介接模組以plugin介接之方式將底層基礎網路資訊和NFV服務之設定與供裝直接同步通知至VNFM軟體網路服務通用框架模組之方法，可節省需透過Orchestrator間接傳遞資訊之成本，並有效避免各模組間資訊不同步的錯誤狀態，使該系統保有ETSI(European Telecommunication Standards Institute)MANO標準架構的優點、彈性介接network function services。

Description

VIM與VNFM網路功能整合之系統與方法
本發明係關於一種VIM與VNFM網路功能整合之系統與方法，該系統中提供一整合性的NFV MANO(Network Function Virtualization Management and Orchestration)架構。
目前現有技術中，常採用ETSI(European Telecommunications Standards Institute)標準的NFV MANO框架進行實作的雲端管理系統，在模組通訊的流程中總是需將供裝完成後的資訊，先傳遞回Orchestrator之後才能再將資料同步予VNFM，且供装NFV服務時並未使用到VIM所帶來的優點。如此不僅增加了Orchestrator的通訊成本，更有機會造成各模組間的資訊不同步之錯誤狀況以及供装服務時缺乏彈性。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種VIM與VNFM網路功能整合之系統與方法，可節省需透過Orchestrator間接傳遞資訊之成本，並有效避免各模組間資訊不同步的錯誤 狀態，使該系統保有ETSI(European Telecommunication Standards Institute)MANO標準架構的優點以及讓管理系統在供裝基礎網路資源與NFV services時更具有彈性介接之效益。
本發明提供一種VIM與VNFM網路功能整合之系統，係包含一VNFM軟體網路服務通用框架模組及一VIM網路資源與服務供裝介接模組；其中該VNFM軟體網路服務通用框架模組，更進一步包含：一北向API介面模組提供一通用的API框架以供Orchestrator與VIM層呼叫，設定NFV相關資源服務或同步供裝後的資源與狀態；一南向通用介面模組，設有通用的介面提供該VNFM軟體網路服務通用框架模組針對不同的VNF進行NFV服務供裝；一服務資源共用模組則將該北向API介面模組接受的服務供裝參數，配合該VNFM軟體網路服務通用框架模組之該南向通用介面模組介接的外部裝置，合成與設定該南向通用介面模組參數，以統一服務層之供裝功能，當供裝成功後，該VNFM軟體網路服務通用框架模組會將該筆資源或服務供裝資料存進一資料儲存模組中，以保持該VNFM軟體網路服務通用框架模組與Orchestrator與VIM層等資料之一致性；其中該VIM網路資源與服務供裝介接模組，更進一步包含：一網路核心Plugin模組提供底層Infrastructure網路資源供裝；一網路服務Plugin模組則提供處理NFV服務的功能設定與組態；以及一北向API擴充介面模組會接受到Orchestrator送來的資源與服務供裝範本，並將資料送往對應的該網路核心Plugin模組或該網路服務Plugin模組進行後續的服務與資源設定處理，最後再將供裝後的資源與狀態同步寫回一資料儲存模組中，並與該VNFM軟體網路服務通用框架模組保持服務和資源的一致 性。
本發明提供一種VIM與VNFM網路功能整合之方法，其步驟包含：使用者登入OSS/BSS系統使用的Infrastructure網路資源，OSS/BSS系統會將請求新增至資源訂單中並初始化服務資源進入Orchestrator進行資源與服務配置與供裝；Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的資源供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組；將Orchestrator建立之資源供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組之北向介面，由VIM網路資源與服務供裝介接模組所含蓋的雲端管理系統進行統一的資源供裝處理；VIM網路資源與服務供裝介接模組收到資源供裝範本資訊後，由網路核心plugin模組依照不同的虛擬化技術類別對底層虛擬化網路資源進行實際資源配置與組態；當供裝範本資訊對底層虛擬化網路資源進行實際資源配置與組態完成設定後回報成功完成供裝之資訊回VIM網路資源與服務供裝介接模組，VIM網路資源與服務供裝介接模組會將資料寫回其上資料之資料儲存模組；當VIM網路資源與服務供裝介接模組接受到底層虛擬化網路資源成功完成供裝之資訊後，再繼續由網路核心plugin模組將供裝後之網路資源狀態同步予VNFM軟體網路服務通用框架模組；以及 VNFM軟體網路服務通用框架模組由北向API介面模組接受到VIM網路資源與服務供裝介接模組同步之供裝後之網路資源狀態後，會將資訊儲存於VNFM軟體網路服務通用框架模組中的資料儲存模組，並保持資料與VIM網路資源與服務供裝介接模組、Orchestrator等模組的一致性
本發明提供一種VIM與VNFM網路功能整合之方法，其步驟包含：使用者登入OSS/BSS系統進行申租設定的NFV服務資源，OSS/BSS系統會將請求新增至服務資源訂單中並初始化服務資源，接著再將訂單帶至Orchestrator進行服務與相關資源配置的供裝；Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的服務供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組；將Orchestrator建立之服務供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組之北向介面，由VIM網路資源與服務供裝介接模組所含蓋的雲端管理系統進行統一的資源供裝處理；VIM網路資源與服務供裝介接模組處理好系統服務設定後，再將接收到的服務供裝範本資訊，由網路服務plugin模組對VNFM軟體網路服務通用框架模組進行NFV服務資源之設定與組態；VNFM軟體網路服務通用框架模組上的服務資源共用模組將不同廠牌之功能與參數進行統合與整理，透過通用的南向介面模組對不同廠牌VNF對應的EMS(Element Management System)進行NFV網路服務供裝設定； EMS模組透過API對指定之VNF進行NFV網路服務供裝設定，並將供裝後之狀態同步回VNFM軟體網路服務通用框架模組；以及VNFM軟體網路服務通用框架模組收到EMS同步回來的NFV網路服務供裝結果資訊後，透過資料儲存模組進行資源儲存並保持資源一致性。。
承上所述，依本發明之VIM與VNFM網路功能整合之系統及其方法，相較於現有技術具有下列優點：
1.本發明提供一綜合性的NFV MANO(Management and Orchestration)系統架構，可使該系統保有ETSI MANO架構之優點，並可降低模組間的通訊成本。
2.本發明提供一VIM網路資源與服務供裝介接模組與VNFM軟體網路服務通用框架模組間透過plugin介接的方法，來有效避免原先須交由Orchestrator負責處理各模組通訊以及傳遞資源參數等發生不同步之問題。
3.本發明可配合VIM網路資源與服務供裝介接模組上的network function services進行擴充，透過plugin的方式使該系統之介接增加彈性，並可配合VIM網路資源與服務供裝介接模組上network function services之功能來擴充設定NFV服務。
4.本發明提供彈性支援Orchestrator或VIM網路資源與服務供裝介接模組直接通知VNFM軟體網路服務通用框架模組同步網路與服務資源之方法，並以此共用框架提供NFV MANO系統之彈性架構與整合。
5.本發明在VIM網路資源與服務供裝介接模組與VNFM軟體網路服務通用框架模組均建立底層網路資源與服務之資料庫模組，以利反應Orchestrator供裝基礎網路資源與NFV服務之異動時，也能讓VIM網路資 源與服務供裝介接模組與VNFM軟體網路服務通用框架模組保持資料的一致性。
11‧‧‧使用者
12‧‧‧OSS/BSS系統
13‧‧‧Orchestrator
14‧‧‧VNFM軟體網路服務通用框架模組
15‧‧‧VIM網路資源與服務供裝介接模組
16‧‧‧NFVI
17‧‧‧EMS
18‧‧‧VNF
141‧‧‧北向API介面模組
142‧‧‧服務資源共用模組
143‧‧‧資料儲存模組
144‧‧‧南向通用介面模組
151‧‧‧網路核心Plugin模組
152‧‧‧網路服務Plugin模組
153‧‧‧北向API擴充介面模組
154‧‧‧資料儲存模組
S201~S207‧‧‧步驟流程
S301~S307‧‧‧步驟流程
圖1係為本發明之供裝基礎網路資源之模組流程架構圖。
圖2係為本發明之供裝NFV網路服務與資源之模組流程架構圖。
圖3係為本發明之VIM與VNFM網路功能整合之系統模組圖。
圖4係為本發明之供裝基礎網路資源之模組流程步驟圖。
圖5係為本發明之供裝NFV網路服務與資源之模組流程步驟圖。
為利 貴審查委員了解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
本發明之目的在於提供一種VIM與VNFM網路功能整合之系統與方法，本系統設計是基於ETSI MANO之標準架構來設立各環境模組，並在模組中設計通用框架與plugin介接模組，提供較佳的模組溝通與介接方法來增加NFV MANO系統之架構彈性與可擴充性。
本發明提出一種VIM網路資源與服務供裝介接模組與VNFM軟體網路服務通用框架模組網路功能整合之系統，如圖1所示。包括使用者11、OSS/BSS系統12、Orchestrator 13、VNFM軟體網路服務通用框架模組14、VIM網路資源與服務供裝介接模組15、NFVI16(NFV Infrastructure)、EMS17(Element Management System)、VNF18。其中如圖3所示，VNFM軟體網路服務通用框架模組14包含北向API介面模組141、服務資源共用模組142、資料儲存模組143與南向通用介面模組144，負責處理VNF相關服務與資源的處理。而VIM網路資源與服務供裝介接模組15包含網路核心Plugin模組151、網路服務Plugin模組152、北向API擴充介面模組153以及資料儲存模組154，其負責針對不同的虛擬化平台上的NFV相關基礎資源進行管控。
參閱圖1所示為系統架構圖、圖2為系統模組圖。其中VIM網路資源與服務供裝介接模組15以OpenStack開源專案來作為雲端管理系統，其上的網路核心Plugin模組151採用OpenStack其上網路Neutron模組之core plugin並加以擴充介接VNFM軟體網路服務通用框架模組14，而網路服務模組152則採用OpenStack Neutron模組之service plugin並加以擴充介接VNFM軟體網路服務通用框架模組14。北向API擴充介面模組153則是擴充Neutron的resful API來介接系統所擴充之網路 核心Plugin模組151和網路服務模組152。並在NFVI16上搭配不同的hypervisors，舉例來說包含VMware vSphere/NSX,KVM,Xen/XenServer等不同的虛擬化底層技術。而資料儲存模組154則是將VIM上的供裝與服務資源進行儲存的資料庫。
本發明提出一種VIM與VNFM網路功能整合之方法，如圖1、圖2以及圖4、圖5所示。其中圖1為供裝基礎網路資源之模組流程架構圖，詳細步驟則如圖4所示。由使用者11透過雲端OSS/BSS系統12申請建立Infrastructure網路資源請求，並在系統初始化服務後將資料帶往Orchestrator13。Orchestrator13將請求所輸入之資源參數進行配置後產生資源或服務範本，產生訂單與相關編號後再進入流程控制處理。接著接續將供裝資源範本帶往VIM網路資源與服務供裝介接模組15，VIM網路資源與服務供裝介接模組15再針對請求對應的底層虛擬化網路資源到NFVI16進行組態設定與供裝處理。將供裝後的資源與服務狀態回報同步予VIM網路資源與服務供裝介接模組15與VNFM軟體網路服務通用框架模組14，最後步驟207由VNFM軟體網路服務通用框架模組14收到VIM網路資源與服務供裝介接模組15同步的資訊後，進行資源儲存並保持資源一致性。此方法之優點在於可以減少需由VIM網路資源與服務供裝介接模組15同步回Orchestrator13後再通知VNFM軟體網路服務通用框架模組14的通訊成本，且可有效避免資訊不同步的情況。
再次參閱圖4所示為供裝基礎網路資源之模組流程圖，其步驟如下：步驟S201：使用者透過OSS/BSS進入系統進行基礎網路資源申租，如 Network,Subnet,Port等網路資源需求申請。經過服務參數初始化後，產生相關訂單紀錄後再將供裝資源與參數送往Orchestrator；步驟S202：Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的資源供裝範本，如TOSCA/Heat templates等開源標準服務範本，送往VIM(OpenStack)中的OpenStack開源供裝Heat模組；步驟S203：Orchestrator建立之資源供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組OpenStack開源供裝Heat模組後，再轉送呼叫至VIM網路資源與服務供裝介接模組的Neutron模組由網路核心Plugin模組來進行網路資源供裝處理；步驟S204：VIM層的網路核心Plugin模組針對請求對應的底層虛擬化網路資源到NFVI進行網路資源的組態設定；步驟S205：NFVI完成組態設定後回報予VIM網路資源與服務供裝介接模組；步驟S206：VIM網路資源與服務供裝介接模組再將網路資源的組態結果與狀態由VNFM軟體網路服務通用框架模組之北向API介面模組同步予VNFM軟體網路服務通用框架模組；以及步驟S207：VNFM軟體網路服務通用框架模組收到VIM網路資源與服務供裝介接模組同步的資訊後，透過資料儲存模組來進行資源儲存並保持資源之一致性。
而圖2則為供裝NFV網路服務與資源之模組流程架構圖，詳細步驟則如圖5所示。由使用者透過11雲端OSS/BSS系統12申請建立NFV服務請求，並由該系統初始化服務後將資料帶往Orchestrator13。Orchestrator13接收雲端OSS/BSS系統12送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送，之後再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的服務供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組15。將NFV服務之供裝資源送往VIM網路資源與服務供裝介接模組15進行服務設定，VIM網路資源與服務供裝介接模組15中的網路服務Plugin模組152介接VNFM軟體網路服務通用框架模組14並同步供裝資源予VNFM軟體網路服務通用框架模組14進行服務供裝設定。通知VNFM軟體網路服務通用框架模組14，由EMS17對其上的VNF18進行NFV服務之組態與供裝，完成此次使用者之服務請求。將EMS17同步回來的資源狀態儲存至VNFM軟體網路服務通用框架模組14上的資料儲存模組143。此方法之優點在於可以讓VIM網路資源與服務供裝介接模組15以plugin的方式來彈性介接VNFM軟體網路服務通用框架模組14，讓VIM網路資源與服務供裝介接模組15的服務供裝邏輯可以有效配合VNFM軟體網路服務通用框架模組14上的VNF18服務供裝流程，以達到較彈性的供裝並可適用於共用框架。
參閱圖5所示為供裝NFV網路服務與資源之模組流程圖，其步驟如下：步驟S301：使用者透過OSS/BSS進入系統進行NFV網路服務與相關資源申租，如VPC(Virtual Private Cloud),Firewall,SLB等網路服務與 資源需求申請，經過服務參數初始化後，產生相關訂單紀錄後再將供裝資源與參數送往Orchestrator；步驟S302：Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的服務供裝範本，如TOSCA/Heat templates送往VIM網路資源與服務供裝介接模組(OpenStack)的OpenStack開源供裝Heat模組；步驟S303：Orchestrator建立之資源供裝範本送往VIM層OpenStack開源供裝Heat模組後，再轉送呼叫至VIM網路資源與服務供裝介接模組的Neutron模組由網路服務模組來進行NFV網路服務資源供裝；步驟S304：Neutron模組的網路服務模組會先針對OpenStack對應的NFV內部網路服務進行設定，接著再透過plugin的機制呼叫VNFM軟體網路服務通用框架模組；步驟S305：VNFM軟體網路服務通用框架模組上的服務資源共用模組會將不同VNF廠牌之功能與參數進行統合與整理，透過通用的南向介面模組對不同廠牌VNF對應的EMS(Element Management System)進行NFV網路服務供裝設定；步驟S306：EMS模組透過API對指定之VNF進行NFV服務供裝設定；以及步驟S307：EMS模組將供裝後之狀態同步回VNFM軟體網路服務通用框架模組，再經由其上之資料儲存模組進行網路服務資源之紀 錄，保持資源的一致性。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (3)

  1. 一種VIM與VNFM網路功能整合之系統，係包含Orchestrator、一VNFM軟體網路服務通用框架模組、一VIM網路資源與服務供裝介接模組、NVFI、EMS及VNF；其中該VNFM軟體網路服務通用框架模組，更進一步包含：一北向API介面模組提供一通用的API框架以供該Orchestrator與VIM層呼叫，設定NFV相關資源服務或同步供裝後的資源與狀態；一南向通用介面模組，設有通用的介面提供該VNFM軟體網路服務通用框架模組針對不同的VNF進行NFV服務供裝，其中通過該VNFM軟體網路服務通用框架模組所介接之EMS對不同的VNF進行NFV網路服務供裝設定，並將供裝後之狀態同步回VNFM軟體網路服務通用框架模組；一服務資源共用模組則將該北向API介面模組接受的服務供裝參數，配合該VNFM軟體網路服務通用框架模組之該南向通用介面模組介接的外部裝置，合成與設定該南向通用介面模組參數，以統一服務層之供裝功能，當供裝成功後，該VNFM軟體網路服務通用框架模組會將該筆資源或服務供裝資料存進該VNFM軟體網路服務通用框架模組的一資料儲存模組中，以保持該VNFM軟體網路服務通用框架模組與該Orchestrator與VIM層等資料之一致性；其中該VIM網路資源與服務供裝介接模組，更進一步包含： 一網路核心Plugin模組提供底層Infrastructure網路資源供裝；一網路服務Plugin模組則提供處理NFV服務的功能設定與組態，其中該VIM網路資源與服務供裝介接模組至NFVI進行組態設定及供裝處理；以及一北向API擴充介面模組會接受到該Orchestrator送來的資源與服務供裝範本，並將資料送往對應的該網路核心Plugin模組或該網路服務Plugin模組進行後續的服務與資源設定處理，最後再將供裝後的資源與狀態同步予該VNFM軟體網路服務通用框架模組，該VNFM軟體網路服務通用框架模組寫回該資料儲存模組中，並與該VNFM軟體網路服務通用框架模組保持服務和資源的一致性。
  2. 一種VIM與VNFM網路功能整合之方法，其步驟包含：使用者登入OSS/BSS系統使用的Infrastructure網路資源，OSS/BSS系統會將請求新增至資源訂單中並初始化服務資源進入Orchestrator進行資源與服務配置與供裝；Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的資源供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組；將Orchestrator建立之資源供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組之北向介面，由VIM網路資源與服務供裝介接模組所含蓋的雲端管理系統進行統一的資源供裝處理；VIM網路資源與服務供裝介接模組收到資源供裝範本資訊後，由網路核 心plugin模組依照不同的虛擬化技術類別對底層虛擬化網路資源進行實際資源配置與組態；當供裝範本資訊對底層虛擬化網路資源進行實際資源配置與組態完成設定後回報成功完成供裝之資訊回VIM網路資源與服務供裝介接模組，VIM網路資源與服務供裝介接模組會將資料寫回其上資料之資料儲存模組；當VIM網路資源與服務供裝介接模組接受到底層虛擬化網路資源成功完成供裝之資訊後，再繼續由網路核心plugin模組將供裝後之網路資源狀態同步予VNFM軟體網路服務通用框架模組；以及VNFM軟體網路服務通用框架模組由北向API介面模組接受到VIM網路資源與服務供裝介接模組同步之供裝後之網路資源狀態後，會將資訊儲存於VNFM軟體網路服務通用框架模組中的資料儲存模組，並保持資料與VIM網路資源與服務供裝介接模組、Orchestrator等模組的一致性。
  3. 一種VIM與VNFM網路功能整合之方法，其步驟包含：使用者登入OSS/BSS系統進行申租設定的NFV服務資源，OSS/BSS系統會將請求新增至服務資源訂單中並初始化服務資源，接著再將訂單帶至Orchestrator進行服務與相關資源配置的供裝；Orchestrator接收OSS/BSS系統送至的訂單請求，並將其中的服務資源與使用者參數送往當中的流程控制模組進行配送轉發，再將服務資源進行供裝參數設定並產生出對應的服務供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接模組；將Orchestrator建立之服務供裝範本送往VIM網路資源與服務供裝介接 模組之北向介面，由VIM網路資源與服務供裝介接模組所含蓋的雲端管理系統進行統一的資源供裝處理；VIM網路資源與服務供裝介接模組處理好系統服務設定後，再將接收到的服務供裝範本資訊，由網路服務plugin模組對VNFM軟體網路服務通用框架模組進行NFV服務資源之設定與組態；VNFM軟體網路服務通用框架模組上的服務資源共用模組將不同廠牌之功能與參數進行統合與整理，透過通用的南向介面模組對不同廠牌VNF對應的EMS(Element Management System)進行NFV網路服務供裝設定；EMS模組透過API對指定之VNF進行NFV網路服務供裝設定，並將供裝後之狀態同步回VNFM軟體網路服務通用框架模組；以及VNFM軟體網路服務通用框架模組收到EMS同步回來的NFV網路服務供裝結果資訊後，透過資料儲存模組進行資源儲存並保持資源一致性。
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