CN105594158A

CN105594158A - 资源的配置方法和装置

Info

Publication number: CN105594158A
Application number: CN201480054859.9A
Authority: CN
Inventors: 谭巍
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: WO2015113298A1; CN105594158B

Abstract

本发明提供一种资源的配置方法和装置，其中方法包括：包括：集中控制网元SNC获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，并根据所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；然后根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，并向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量，本发明的技术方案实现了网络资源的合理利用，提高了网络资源的利用率，避免网络的拥塞，保证了用户业务的正常传输。

Description

资源的配置方法和装置

技术领域本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种资源的配置方法和装置。背景技术

软件定义网络（Software Defined Network, SDN ) , 是由美国斯坦福大学 clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构 ,通过 OpenFlow将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为网络及应用的创新提供了良好的平台。

现有技术中，将网络设备进行虚拟化，并置于统一虚拟化平台之上，网元的功能保持原有设计，网元之间的接口不发生变化。在网元的内部也会集成很多的数据面和控制面的功能，比如移动 IP、数据包过滤、通用分组无线服务技术中的隧道管理（ General Packet Radio Service Tunnel Protocol, GTP )、安全、计费等等，这些功能都以紧耦合的方式在一个物理盒子里实现，功能的数量按照产品的规格固定在物理盒子中进行配置。然而，现有技术会导致网元业务量较小时网络资源的浪费，网元业务量较大时，会造成网络拥塞。发明内容

本发明实施例提供一种资源的配置方法和装置，以解决网络资源的不合理利用导致网络拥塞的问题。

本发明第一方面提供了一种资源的配置方法。其中，

集中控制网元 SNC 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，然后， SNC根据所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；

所述 SNC根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；所述 SNC根据所述各种类型的业务总量，以及所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

在第一方面的第一种可能实现方式中，所述 SNC 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，还包括：

所述 SNC接收到网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；

所述 SNC根据所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述 SNC 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：

所述 SNC接收对应的所述功能节点发送的所述功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

结合第一方面、第一方面的第一种可能实现方式和第一方面的第二种可能实现方式中的任一项，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述 SNC根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：所述 SNC计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量；所述 SNC根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量；

所述 SNC根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述 SNC根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，具体包括：所述 SNC以 min z = b_jXj为目标函数，以 ^afl^xj c'G ¹'²'' "' 为约束 x ≥0( ' = l,2 .. ,") 条件，确定不同类型的业务流的数量；

其中， z为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 z最小；％( = 1,2— , ?77; = 1,2, ·..,«)表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ...,«)表示每类业务的单个流的时延； _Ci (i = 1, 2, )表示功能节点对每类业务的可用能力； ( = 1, 2,..., «)表示不同类型的业务流的数量。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述 SNC计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，具体包括：

所述 SNC根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的所述目标功能节点。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述 SNC根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述 SNC根据所述同种类型的业务总量除以所述目标功能节点对该类型的业务的能力获得所述目标功能节点数量。

本发明的第二方面提供了一种集中控制网元，包括：

获取模块，用于获得获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；

第一确定模块，用于根据获取模块所获得的所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；

第二确定模块，根据第一确定模块所确定的所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；

第一发送模块，根据所述各种类型的业务总量，以及第二确定模块所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

在第二方面的第一种可能实现方式中，所述集中控制网元还包括：接收模块，用于在所述获取模块获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，接收网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；

第二发送模块，用于将所述接收模块接收到的所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述获取模块获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：

所述获取模块接收对应的所述功能节点发送的所述功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

结合第二方面、第二方面的第一种可能实现方式和第二方面的第二种可能实现方式中的任一项，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述第二确定模块根据所述第一确定模块确定的时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述第二确定模块计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量；

所述第二确定模块根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量；

所述第二确定模块根据第一确定模块所确定的每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量。

结合第二方面的第三种可能实现方式，在第二方面的第四种可能实现方式中，所述第二确定模块根据所述第一确定模块确定的网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，具体包括：

所述第二确定模块以 _{min z =} ¾x为目标函数，以' ^:¹，²，… ) 为约束条件，确定不同类型的业流的数量； t χ,≥0υ - \,2, - , η) 其中， ζ为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 ζ最小；％( = 1,2— , ^; = 1,2, ·..,«)表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ...,«)表示每类业务的单个流的时延； _Ci(i = 1, 2, )表示功能节点对每类业务的可用能力； x ( = l, 2, ..., «)表示不同类型的业务流的数量。

结合第二方面的第三种可能实现方式，在第二方面的第五种可能实现方式中，所述第二确定模块计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，具体包括：

所述第二确定模块根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的所述目标功能节点。

结合第二方面的第三种可能实现方式，在第二方面的第六种可能实现方式中，所述第二确定模块根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述第二确定模块根据所述同种类型的业务总量除以所述目标功能节点对该类型的业务的能力获得所述目标功能节点数量。

本发明的第三方面提供了一种资源配置集中控制网元，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于运行所述存储器中存储的指令以执行如第一方面、第一方面的第一种可能实现方式至第六种可能实现方式中任一种可能实现的方式。

本发明第四方面提供了一种资源配置网络，包括如第二方面、第二方面第一种可能实现方式至第二方面第六种可能实现方式中的任一种可能实现方式，还包括多个功能节点；

所述功能节点，用于接收所述集中控制网元下发的配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量，并根据所述配置信息执行相应的业务转发操作和 /或业务处理操作。附图说明

实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明一个实施例提供的基于软件定义的网络架构示意图；图 2为本发明资源配置方法实施例一的流程图；

图 3为本发明资源配置方法实施例二的初始化流程的示意图；

图 4为本发明资源配置方法实施例二的预配置流程的示意图；

图 5为本发明一个实施例提供的集中控制网元的结构示意图一；图 6为本发明一个实施例提供的集中控制网元的结构示意图二；图 7为本发明一个实施例中资源配置集中控制网元的示意图；图 8为本发明一个实施例提供的资源配置网络的架构图一；

图 9为本发明一个实施例提供的资源配置网络的架构图二。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图 1为本发明一个实施例提供的基于软件定义的网络架构示意图，如图 1所示，网络由集中控制网元（SNC ) 10、分发实体（Distributor ) 11、数据规则匹配实体（Entry ) 12 与由一系列的功能节点组成的功能节点网络 (Function Nodes Network) 13、空中节点（ Radio Node ) 14及与其他域网络之间的接口（NAT ) 15组成。各部分具体的描述见下：

其中，集中控制网元（ SNC ) 10,具备移动管理实体（ Mobile Managenment Entity , MME )、服务网关（ Service Gateway , S-GW )以及分组数据网关（ Packet Data Network Gateway, P-GW )等网元的控制面功能。

进行数据规则匹配的实体 ( Entry ) 12, 用于接收集中控制网元 SNC下发的规则，并将接收到的规则分发给功能节点网络 (Function Nodes Network) 13 中的功能节点执行。

分发实体 ( Distributor ) 11 , 用于当进行数据规则匹配的实体（ Entry ) 12 有多个时，将集中控制网元（SNC ) 10下发的规则分发给不同的进行数据规则匹配的实体（Entry ) 12, 可选的，分发实体（Distributor ) 11 也可以为多个，本范例实施例不对其限制。

一系列的功能节点组成的功能节点网络 (Function Nodes Network) 13 , 其中的功能节点是通过将现有网络中的 S-GW、 P-GW等网元中的数据处理方面的功能和控制方面的功能从原有的物理设备中拆分出来，并且按照功能粒度，部署在功能节点网络（ Function Nodes Network ) 13中。

其中，每个功能节点具有计算和存储能力，可以用于执行路由器或交换机的数据转发操作，还可以执行数据处理操作，功能节点之间可以直接连接，或者经过一个 IP 网络来连接， IP 网络内部的数据转发可以使用自防御网络 ( Self -Defending Network, SDN ) 的方式，也可以使用传统的自治方式。每个功能节点在数据的处理上，可以具有相同的处理策略，也可以具有不同的处理策略。功能节点可以获取由集中控制网元（SNC ) 10预配置或者下发的处理策略。

空中节点（Radio Node ) 14, 可以是射频（ Radio Frequency, RF )发射机、也可以是基站，用于无线信号的传输。

与其他域网络之间的接口（NAT ) 15 , 此接口用于当基于软件定义的网络与其他域网络进行通信时使用。

另外，网络中功能节点和业务存在多对多的对应关系，一类业务可以由一个或多个功能节点处理，一个功能节点可以用于处理一类或多类业务。一般情况下，对于一类业务，一个功能节点可以作为该类业务处理过程中的某一环节。比如，网络中存在语音、数据、视频流三类业务，则上述三类业务在数据传输过程中所需要经过功能节点包括：深度报文检测（Deep Packet Inspection, DPI )功能节点、视频压缩功能节点、 L2层功能节点、 L3层功能节点等，也就是说，一类业务一般需要多个功能节点来进行业务处理。本发明实施例提供的基于软件定义的网络架构图，通过将现有网络中的

S-GW、 P-GW等网元中的数据处理方面的功能和控制方面的功能从原有的物理设备解耦，拆分成不同的功能节点，并将解耦的网元中的控制面的功能与 MME合并成集中的控制网元，可以有效的根据用户业务的特点和性能需要动态的扩展功能节点，有效提高了网络资源的利用率。

图 2为本发明资源配置方法实施例一的流程图，如图 2所示，该方法包括：

步骤 101 : 集中控制网元 SNC获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；

集中控制网元 SNC可以获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体的：可以将用户需要进行处理的业务划分成不同的业务流，以需要进行计算的业务流为例，资源消耗信息可以为具有计算能力的功能节点处理用户上传的需要进行计算处理的单个业务流所消耗的计算能力功能节点的资源。所述用户需要进行处理的业务可以包括：存储业务、计算业务、转码业务、编码业务、译码业务等，本发明不对其限制。各个功能节点计算各自处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之后，可以上报给 SNC。

步骤 102: 集中控制网元 SNC根据所获得的资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；

集中控制网元 SNC可以从各功能节点接收上报的处理每种类型单个业务流的资源消耗信息，并综合所获得的每种类型的业务总量以及各种业务的时延特征，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息。其中，所述时延特征可以是每种类型业务的单个业务流通过功能节点所对应的时延信息，所述单个业务流的时延可以包括：存储业务的时延、计算业务的时延、转码业务的时延、编码业务的时延、译码业务的时延等，本发明不对其限制。

步骤 103: 集中控制网元 SNC根据所确定的时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；集中控制网元 SNC根据所确定的每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息，确定所需要的目标功能节点的类型，然后利用时延限制下的线性规划方法，计算出满足整网最小时延的各类业务的数量，即获得同种类型功能节点所需处理的业务的数量，然后集中控制网元 SNC根据所计算出的同种类型的功能节点所需处理的业务的数量除以所获得的此种类型的目标功能节点对该类型的业务处理的能力，就可以确定每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量。

步骤 104: 集中控制网元 SNC根据所获得的各种类型的业务总量，以及所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向目标功能节点发送配置信息，配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

集中控制网元 SNC根据所确定的目标功能节点的类型以及每种类型功能节点所对应的目标功能节点的数量，向功能节点网络发送配置信息，用以配置功能节点网络所包含的功能节点类型以及每种类型功能节点的数量。所述配置信息可以为初始静态配置，也可以为动态配置，此处不对其限制。

本实施例中，利用时延限制下的线性规划方法来确定每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量具体为：

假设网络中存在种功能节点⁷ ^(^¹，²，… ）， "类业务 ' ^{= 1}，²，'''，"），每类业务的数量为 ^ ^ ¹，²，…，"），每类业务的单个流的时延为 ¾( ' = ι，²，···，"）， ^^ ¹，²，… )表示功能节点对每类业务的可用能力，每种业务所消耗的功能节点能力矩阵为矩阵元素为表示每种业务单个流的消耗，具体参见表 1 :

表 1 业务与节点类型的时延消耗对照关系

目标函数为整网的时延 z , 即不同业务的所有业务流的时延总和，以 z达到最小为目标，贝' J : 才艮据不同类型的功能节点可用能力有以下约束条件： ∑«Λ^≤c' ('' ^{= 1}，²，"'，^w)

≥0(j' = l,2"..，"）（2-2 ) 可以以（2-1 )为目标函数，并以（2-2 )为约束条件，可以得到在不同功能节点能力为 ^^¹，²，…^) , 满足整网最小时延的各种业务的数量 ·( ' ^{= 1}，²，···，")。其中，功能节点的数量可以通过所需功能节点能力除以单个功能节点的能力，并取入一位的整数获得。

需要说明的是，上述过程即可以适用于网络中的初始资源配置过程，又可以周期性的或由事件触发等方式来执行上述的资源配置过程。

本实施例提供的资源配置方法，通过集中控制网元 SNC获得获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息，然后利用时延限制下的线性规划方法，根据目标功能节点类型的数量以及不同类型的业务流的数量，确定每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量，并将所确定的目标功能节点类型和每种类型功能节点数量作为配置消息发送给功能节点网络。实现了网络资源的合理利用，提高了网络资源的利用率，避免网络的拥塞，保证了用户业务的正常传输。

图 3为本发明资源配置方法实施例二的初始化流程的示意图，如图 3所示，本实施例提供了功能节点向 SNC注册的过程，该方法包括：

步骤 201 : 集中控制网元 SNC和各功能节点分别启动，处于使能状态。步骤 202: 功能节点向集中控制网元 SNC发送注册请求。

处于使能状态的网络中的功能节点向集中控制网元 SNC发起注册，注册时可以携带功能节点类型、节点标识、能力信息等参数，使得集中控制网元 SNC可以识别各功能节点处理业务类型的种类以及处理具体业务的能力。

步骤 203：集中控制网元 SNC下发网络业务类型和数量。当集中控制网元 SNC获得功能节点网络中的功能节点的注册请求后，集中控制网元 SNC会根据节点类型、节点标识和能力信息，向对应的功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的功能节点根据业务类型信息和业务参数信息，计算得到处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

步骤 204: 功能节点计算每个业务流的消耗，并且将计算结果上报给集中控制网元 SNC。

功能节点网络中的功能节点接收到集中控制网元 SNC下发的用户进行传输的业务类型以及各种类型业务的相关参数后，通过预配置的计算处理方法，计算处理每种业务单个业务流的消耗，也就是业务与功能节点类型的时延消耗关系对照关系矩阵中的，并将计算结果上报给集中控制网元 SNC。

其中，上述的消耗可以为功能节点计算能力的消耗、存储空间的消耗等，本实施例对此不加以限制。

步骤 205: 集中控制网元 SNC保存上述业务与功能节点类型的时延消耗关系对照关系矩阵，功能节点网络中的功能节点完成注册。

当集中控制网元 SNC接收到功能节点网络上传的功能节点处理每种业务单个业务流的消耗参数，将消耗参数保存在预配置的业务与节点类型的时延消耗对照关系矩阵中，用于进行下一步的流程操作。

本实施例提供的初始化方法中，主要完成功能节点的注册，以及能力和消耗参数的上报，通过集中控制网元收集全局信息，高效的调度和分配网络资源，并通过线性规划的方法，获得保证整网最小时延时功能节点的数量和处理的业务流的数量，实现了网络资源的合理利用，提高了网络资源的利用率。

图 4为本发明资源配置方法实施例二的预配置流程的示意图，如图 4所示，本实施例提供了 SNC进行网络资源配置，并向功能节点发送配置信息的过程。该方法包括：

步骤 301 : 集中控制网元 SNC获得业务模型和业务特征。

集中控制网元 SNC获得用户待进行传输的业务特征，包括用户待传输的业务的类型、各类业务的总量以及各类业务的时延特性。

步骤 302: 集中控制网元 SNC根据功能节点能力估算不同业务经过功能节点网络的时延。集中控制网元 SNC根据功能节点的能力估算同一种业务完整的经过功能节点网络的时延。

步骤 303: 集中控制网元 SNC计算满足业务模型的不同功能节点类型的数量。

集中控制网元 SNC根据经过功能节点网络的时延计算满足用户待传输的业务模型所需要的不同功能节点类型的数量。

步骤 304: 集中控制网元 SNC利用线性规划方法计算最小时延时不同业务流数量。

集中控制网元 SNC根据实施例一中的线性规划的方法计算网络时延最小目标下的不同业务流的数量。

步骤 305：集中控制网元 SNC计算所需不同功能节点的数量。

通过集中控制网元 SNC所获得的用户待传输的同种类型的业务总量除以单个功能节点的能力，并取入一位的整数获得所需不同功能节点的数量。

步骤 306: 集中控制网元 SNC下发规则至需要的功能节点。

集中控制网元 SNC将待处理的业务配置按照一定的下发规则下发到所选择的功能节点，然后进行用户业务的传输。

本实施例提供的预配置方法中，主要完成业务类型和模型的输入，并使用线性规划的算法以最小化网络时延为目标计算出传输用户业务需要的功能节点的数量，以及整个网络时延最小时不同业务的数量，通过预配置方法根据消耗参数矩阵预先计算出网络的最优配置，并将结果下发至功能节点网络，解决了因用户业务量的实时变化造成网络资源的不合理利用，保证了在整个网络时延相同的条件下，高效灵活的分配和使用网络中的资源。

在本发明资源配置方法实施例二的动态配置流程中，当集中控制网元 SNC监测到功能节点网络的各类业务流的数量超出通过线性规划的方法计算出的数量时候，就启动动态配置流程，通过集中控制网元 SNC实时的监测到的通过功能节点网络的各类业务流的数量，以及时延参数，重新根据线性规划的方法，将收集到的参数带入目标函数重新计算，已获得可以满足当前业务流的不同类型功能节点的数量，而计算的时机和策略，本发明不做特殊限定。

本实施例提供的动态资源配置方法，通过集中控制网元对用户业务通过功能节点网络的时延以及用户业务数量的变化进行实时的监控，动态调整功能节点的配置。当业务流的数量超过线性规划方法计算的数值时，集中控制网元可以立即调整功能节点的配置，解决了因等待计算结果而造成的时延的增加，实现了网络资源的合理利用，提高了网络资源的利用率，保证了用户业务的正常传输。

图 5为本发明一个实施例提供的集中控制网元的结构示意图，如图 5 所示，该装置包括：获取模块 1 1、第一确定模块 12、第二确定模块 13以及第一发送模块 14 , 其中获取模块 11用于获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；第一确定模块 12, 用于根据获取模块 1 1 所获得的所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；第二确定模块 13 , 根据第一确定模块 12所确定的所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；第一发送模块 14, 根据所述各种类型的业务总量，以及第二确定模块 13 所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

具体的，获取模块 1 1可以获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体的：可以将用户需要进行处理的业务划分成不同的业务流，以需要进行计算的业务流为例，资源消耗信息可以为具有计算能力的功能节点处理用户上传的需要进行计算处理的单个业务流所消耗的计算能力功能节点的资源。所述用户需要进行处理的业务可以包括：存储业务、计算业务、转码业务、编码业务、译码业务等，本发明不对其限制。各个功能节点计算各自处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之后，可以上报给第一确定模块 12。

第一确定模块 12获得获取模块 11上报的处理每种类型单个业务流的资源消耗信息 ,并综合所获得的每种类型的业务总量以及各种业务的时延特征，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息。其中，所述时延特征可以是每种类型业务的单个业务流通过功能节点所对应的时延信息，所述单个业务流的时延可以包括：存储业务的时延、计算业务的时延、转码业务的时延、编码业务的时延、译码业务的时延等，本发明对此不做限定。

第二确定模块 13 根据第一确定模块确定的每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息，确定所需要的目标功能节点的类型，然后利用时延限制下的线性规划方法，以网络时延最小为最优目标，计算出满足整网最小时延时的各类业务的数量，即获得同种类型功能节点所需处理的业务的数量，然后第二确定模块 13根据所计算出的同种类型的功能节点所需处理的业务的数量除以所获得的此种类型的目标功能节点对该类型的业务的能力，就可以确定每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量。

第一发送模块 14接收到第二确定模块 13所确定的每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量，然后向功能节点发送配置信息，用以配置功能节点网络所包含的功能节点类型以及每种类型功能节点的数量。配置信息可以为初始静态配置，也可以为动态配置，此处不对其限制。

另外，如图 6所示，对于上述的集中控制网元，其还可以进一步包括：接收模块 15和第二发送模块 16 , 其中，接收模块 15用于在获取模块 1 1 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，接收网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；第二发送模块 16用于将接收模块 15接收到的所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

假设网络中存在种功能节点⁷ ^(^¹，²，… ）， "类业务 ' ^{= 1}，²，'''，"），每类业务的数量为 ^ ^ ¹，²，…，"），每类业务的单个流的时延为 ¾( ' = 1，²，···，"）， ς·( = 1，²，··· )表示功能节点对每类业务的可用能力，每种业务所消耗的功能节点能力矩阵为矩阵元素为表示每种业务单个流的消耗，具体参见表 1 : 表 1 业务与节点类型的时延消耗对照关系

目标函数为整网的时延 z , 即不同业务的所有业务流的时延总和，以 Z达到最小为目贝' J :

才艮据不同类型的功能节点可用能力有以下约束条件：

可以以（2-1 )为目标函数，并以（2-2 )为约束条件，可以得到在不同功能节点能力为 Α·('' = 1，²，···，《) , 满足整网最小时延时的各种业务的数量 ·( ' ^{= 1}，²，···，")。其中，功能节点的数量可以通过所需功能节点能力除以单个功能节点的能力，并取入一位的整数获得。

本实施例提供的集中控制网元，为本发明实施例提供的资源配置方法的执行设备，其执行资源配置方法的具体过程可参见图 2、图 3和图 4所示的方法实施例中的相关描述，在此不再贅述。

本发明实施例提供的集中控制网元，通过根据所获得的各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息以及时延特性，并利用线性规划的方法，确定每种类型目标功能节点所对应的目标功能节点的数量，并将确定的功能节点的类型以及数量发送给目标功能节点，配置成功后就可进行用户业务的传输，实现了网络资源的合理利用，提高了网络资源的利用率，避免网络的拥塞，保证了用户业务的正常传输。

图 7为本发明一个实施例中资源配置集中控制网元的示意图，如图 7 所示，本实施例提供的资源配置集中控制网元包括：处理器 21 和存储器 22。存储器 22存储执行指令，当控制网元运行时，处理器 21与存储器 22 之间通信，处理器 21调用存储器 22中的执行指令，用于执行以下操作：获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；

根据所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；

根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；

根据所述各种类型的业务总量，以及所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

可选的，处理器 21 在获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，还可以执行：

接收到网络中的功能节点发送的注册消息，注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；

根据节点类型、节点标识和能力信息，向对应的功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

可选的，处理器 21 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：

接收对应的功能节点发送的功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

可选的，处理器 21 根据时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

计算每种类型的业务所需的目标功能节点类型的数量；根据网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量；

根据所述每种类型的业务所需的目标功能节点类型的数量，以及不同类型的业务流的数量，确定每种目标功能节点类型所对应的目标功能节点可选的，处理器 21 根据网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，具体包括：

^ _ίχ _≤ς'( = 1，₂，'''，为约束条件，确定以 min z = bjXj为目标函数，以

χ,·≥0( · = 1,2 ..，"）

不同类型的业务流的数量；

其中， _ζ为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 ζ最小；％( = 1,2... ; = 1,2, · .. ,")表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ...,«)表示每类业务的单个流的时延； _Ci (i = 1, 2, w)表示功能节点对每类业务的可用能力； x ( = l,2,...,«)表示不同类型的业务流的数量。

可选的，处理器 21 计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，具体包括：

根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的目标功能节点。

可选的，处理器 21 根据每种类型的业务所需的目标功能节点类型的数量，以及不同类型的业务流的数量，确定每种目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

根据同种类型的业务总量除以目标功能节点对该类型的业务的能力获得目标功能节点数量。

本发明实施例提供的资源控制集中控制网元，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再贅述。

图 8为本发明一个实施例提供的资源配置网络的架构图，如图 8所示，该网络包括集中控制网元（SNC ) 30和多个功能节点 31 ;

其中，集中控制网元（SNC ) 30 , 用于获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；根据所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；根据所述各种类型的业务总量，以及所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。

多个功能节点 31 , 用于接收所述集中控制网元（SNC ) 30下发的配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量，并根据所述配置信息执行相应的业务转发操作和 /或业务处理操作。

可选的，集中控制网元（SNC ) 30 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，还可以：接收到网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；并根据所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

集中控制网元（SNC ) 30获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：接收对应的所述功能节点发送的所述功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。

集中控制网元（SNC ) 30根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：集中控制网元（SNC ) 30计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，并结合所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，然后根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量。

具体的，集中控制网元（SNC ) 30根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，包括： ^^_≤^ = 1，2，'"，为约束条件，确定 min z = J bjXj为目标函数，以

χ,. > 0(7 - 1,2,· · ·,«)

不同类型的业务流的数量；

其中， ζ为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 ζ最小；％( = 1,2... ; = 1,2, · .. ,")表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ...,«)表示每类业务的单个流的时延； _Ci (i = 1, 2, w)表示功能节点对每类业务的可用能力； ⁽ ' ^{= 1}，²，···，")表示不同类型的业务流的数量。

集中控制网元（SNC ) 30根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的所述目标功能节点。

可选的，集中控制网元（SNC ) 30根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体为：根据所述同种类型的业务总量除以所述目标功能节点对该类型的业务的能力获得所述目标功能节点数量。

如图 9所示，在图 8所示的网络架构基础上，可选的，该资源配置网络中还可以包括：分发实体（Distributor ) 33、数据规则匹配实体（Entry ) 32 与由一系列的功能节点组成的功能节点网络 (Function Nodes Network)31、空中节点（Radio Node ) 34及与其他域网络之间的接口（NAT ) 35组成。各部分具体的描述见下：

其中，集中控制网元（ SNC ) 30, 具备移动管理实体 MME、服务网关

S-GW以及分组数据网关 P-GW等网元的控制面功能。

进行数据规则匹配的实体 ( Entry ) 32, 用于接收集中控制网元 SNC下发的规则，并将接收到的规则分发给功能节点网络 (Function Nodes Network)33 中的功能节点执行。

分发实体（ Distributor ) 33 , 用于当进行数据规则匹配的实体（ Entry ) 32 有多个时，将集中控制网元（SNC ) 10下发的规则分发给不同的进行数据规则匹配的实体（Entry ) 32, 可选的，分发实体（Distributor ) 33 也可以为多个，本范例实施例不对其限制。

一系列的功能节点组成的功能节点网络 (Function Nodes Network)31 , 其中的功能节点，用于接收所述集中控制网元下发的配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量，并根据所述配置信息执行相应的业务转发操作和 /或业务处理操作。

空中节点（Radio Node ) 34, 可以是射频（Radio Frequency, RF )发射机、也可以是基站，用于无线信号的传输。

与其他域网络之间的接口（NAT ) 35 , 此接口用于当基于软件定义的网络与其他域网络进行通信时使用。

另外，网络中功能节点和业务存在多对多的对应关系，一类业务可以由一个或多个功能节点处理，一个功能节点可以用于处理一类或多类业务。一般情况下，对于一类业务，一个功能节点可以作为该类业务处理过程中的某一环节。比如，网络中存在语音、数据、视频流三类业务，则上述三类业务在数据传输过程中所需要经过功能节点包括：深度报文检测（Deep Packet Inspection, DPI )功能节点、视频压缩功能节点、 L2层功能节点、 L3层功能节点等，也就是说，一类业务一般需要多个功能节点来进行业务处理

本发明实施例提供的基于软件定义的资源配置网络的架构图，通过将现有网络中的 S-GW、 P-GW等网元中的数据处理方面的功能和控制方面的功能从原有的物理设备解耦，拆分成不同的功能节点，并将解耦的网元中的控制面的功能与 MME合并成集中的控制网元，可以有效的根据用户业务的特点和性能需要动态的扩展功能节点，有效提高了网络资源的利用率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括： ROM、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权利要求书

1、一种资源的配置方法，其特征在于，包括：

集中控制网元 SNC 获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；

所述 SNC根据所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；所述 SNC根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；所述 SNC根据所述各种类型的业务总量，以及所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。
2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述 SNC获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，还包括：所述 SNC接收到网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；

所述 SNC根据所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。
3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述 SNC获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：

所述 SNC接收对应的所述功能节点发送的所述功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。
4、根据权利要求 1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述 SNC根据所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述 SNC计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量；所述 SNC根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量；所述 SNC根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量。
5、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述 SNC根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，具体包括：所述 SNC以 min Z = bjXj为目标函数，以 ('· = i'2' · · ·， w)为约束

³ ^≥ 0( · = 1,2,…,"）条件，确定不同类型的业务流的数量; 其中， z为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 _Z最小；％( = 1,2〜 ; ' = 1,2, ... ,«)表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ...,«)表示每类业务的单个流的时延； _Ci(i = 1, 2, w)表示功能节点对每类业务的可用能力； ( = 1,2,...,«)表示不同类型的业务流的数量。
6、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述 SNC计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，具体包括：

所述 SNC根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的所述目标功能节点。
7、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述 SNC根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述 SNC根据所述同种类型的业务总量除以所述目标功能节点对该类型的业务的能力获得所述目标功能节点数量。
8、一种集中控制网元，其特征在于，包括：

获取模块，用于获得获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息；

第一确定模块，用于根据获取模块所获得的所述资源消耗信息，以及各种类型的业务总量及其时延特性，确定每种类型业务的单个业务流通过功能节点对应的时延信息；

第二确定模块，根据第一确定模块所确定的所述时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量；

第一发送模块，根据所述各种类型的业务总量，以及第二确定模块所确定的每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，向所述目标功能节点发送配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量。
9、根据权利要求 8所述的集中控制网元，其特征在于，还包括：接收模块，用于在所述获取模块获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息之前，接收网络中的功能节点发送的注册消息，所述注册消息中携带所述功能节点的节点类型、节点标识和能力信息；

第二发送模块，用于将所述接收模块接收到的所述节点类型、所述节点标识和所述能力信息，向对应的所述功能节点发送业务类型信息和业务参数信息，以使对应的所述功能节点根据所述业务类型信息和业务参数信息，计算得到的处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。
10、根据权利要求 9所述的集中控制网元，其特征在于，所述获取模块获取网络中各功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息，具体为：

所述获取模块接收对应的所述功能节点发送的所述功能节点处理每种类型业务单个业务流的资源消耗信息。
1 1、根据权利要求 8- 10任一项所述的集中控制网元，其特征在于，所述第二确定模块根据所述第一确定模块确定的时延信息，确定每种类型的业务对应的目标功能节点类型以及每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述第二确定模块计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量；

所述第二确定模块根据所述网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量；所述第二确定模块根据第一确定模块所确定的每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量。
12、根据权利要求 11 所述的集中控制网元，其特征在于，所述第二确定模块根据所述第一确定模块确定的网络中各功能节点的能力集合，以网络时延最小为优化目标，确定不同类型的业务流的数量，具体包括：

^ α_βχ』 < c. ( = 1,2,… , m) 所述第二确定模块以 mi_{n z} = A为目标函数，以

1 ^≥ 0( · = 1,2, · . . , ") 为约束条件，确定不同类型的业务流的数量; 其中， z为整个网络的时延，即不同业务的所有业务流的时延总和，并希望 _Z最小；％( = 1,2〜 ; ' = 1,2, . . . , «)表示每种业务单个流的消耗； = 1, 2, ..., «)表示每类业务的单个流的时延； _Ci(i = 1, 2, w)表示功能节点对每类业务的可用能力； ( = 1, 2, ..., «)表示不同类型的业务流的数量。
13、根据权利要求 11所述的集中控制网元，其特征在于，所述第二确定模块计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，具体包括：

所述第二确定模块根据获得的各种类型的业务总量，计算每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，其中同种类型的业务对应一种类型的所述目标功能节点。
14、根据权利要求 11所述的集中控制网元，其特征在于，所述第二确定模块根据所述每种类型的业务所需的所述目标功能节点类型的数量，以及所述不同类型的业务流的数量，确定每种所述目标功能节点类型所对应的目标功能节点数量，具体包括：

所述第二确定模块根据所述同种类型的业务总量除以所述目标功能节点对该类型的业务的能力获得所述目标功能节点数量。
15、一种资源配置集中控制网元，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于运行所述存储器中存储的指令以执行如权利要求 1-7任一项所述的资源的配置方法。
16、一种资源配置网络，其特征在于，包括如权利要求 8-15任一项所述的集中控制网元，还包括多个功能节点；

所述功能节点，用于接收所述集中控制网元下发的配置信息，所述配置信息用于指示所处理的业务类型及业务量，并根据所述配置信息执行相应的业务转发操作和 /或业务处理操作。