CN107003985B - 基于面向服务的网络自动创建提供定制化虚拟无线网络的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了***和方法实施例以提供基于SONAC的定制化虚拟网络。在一实施例中，一种用于提供定制化VN的网络管理实体包括计算设备执行的SONAC模块，所述计算设备连接到无线网络，所述SONAC模块用于从所述无线网络接收服务需求数据并根据所述服务需求数据创建服务定制化VN，所述服务需求数据描述一个或多个服务需求，其中，所述SONAC模块包括与以下组件交互的接口：SDT组件，所述SDT组件由所述SONAC模块用来确定服务定制化逻辑拓扑；SDRA组件，其将所述逻辑拓扑映射到所述无线网络内的物理网络资源；SDP组件，其确定端到端数据传输协议以通过所述无线网络进行第一设备与第二设备之间的通信。

Description

基于面向服务的网络自动创建提供定制化虚拟无线网络的系 统和方法
本申请要求2015年4月13日递交的发明名称为“用于接口参考模型的***和方法(System and Method for an Interface Reference Model)”的第62/146,865号美国临时专利申请的在先申请优先权，该在先申请要求2015年3月12日递交的发明名称为“用于接口参考模型的***和方法(System and Method for an Interface Reference Model)”的第62/132,320号美国临时申请的在先申请优先权，该在先申请要求2014年11月28日递交的发明名称为“基于面向服务的网络自动创建提供定制化虚拟无线网络的***和方法(Systemand Method of Providing Customized Virtual Wireless Networks Based on ServiceOriented Network Auto-Creation)”的第62/085,405号美国临时申请的在先申请优先权，这些在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。
技术领域
本发明涉及一种用于网络架构的***和方法，在具体实施例中涉及一种用于接口参考模型的***和方法和可定制化的面向服务的无线网络。
背景技术
第五代(Fifth Generation，5G)无线网络可以表示从早期无线网络转变来的主要范式。例如，5G无线网络可以利用高载波频率与大量天线，这些天线比传统部署在现有3G/4G网络中的多。此外，5G无线网络可以高度整合，从而使得所支持的5G空中接口转变到诸如LTE和WiFi之类的现有网络接口以提供高速率覆盖与无缝用户体验。5G无线网络还可以包括密集部署的异构无线接入网(radio access network，RAN)，这些RAN具有可以经由无线接入网状回程网络互联的宏基站和低功率微蜂窝、微微蜂窝和毫微微蜂窝。
发明内容
根据本发明一实施例，一种用于提供定制化虚拟无线网络的网络管理实体包括计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONAC)模块，所述计算设备连接到无线网络，所述SONAC模块用于从所述无线网络接收服务需求数据并且根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtualnetwork，VN)，所述服务需求数据描述一个或多个服务需求，其中，所述SONAC模块包括与以下组件交互的接口：软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)组件，所述SDT组件由所述SONAC模块用来确定服务定制化逻辑拓扑；软件定义资源分配(software-definedresource allocation，SDRA)组件，其将所述逻辑拓扑映射到所述无线网络内的物理网络资源；软件定义协议(software-defined protocol，SDP)组件，其确定端到端数据传输协议以经由所述无线网络进行第一设备与第二设备之间的通信。
根据本发明一实施例，一种在网络设备中的用于提供定制化虚拟无线网络的方法包括：计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtualnetworkauto-creation，SONAC)模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据，所述计算设备连接到无线网络；根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtualnetwork，VN)，其中，创建所述服务定制化VN包括确定服务定制化逻辑拓扑，将所述确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源以及根据所述物理网络资源的可用性确定端到端数据传输协议以供所述逻辑拓扑中的实体使用。
根据本发明一实施例，一种网络节点包括：处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括执行以下操作的指令：面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONAC)模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据；根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtual network，VN)，其中，所述创建所述服务定制化VN的指令包括执行以下操作的指令：确定服务定制化逻辑拓扑，将所述确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源和根据所述物理网络资源的有用性确定端到端数据传输协议以供所述逻辑拓扑中的实体使用。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1为无线通信网络的一实施例的方框图；
图2为GWNI的一实施例的方框图；
图3为MyNET架构的一实施例的图；
图4为SONAC和接口参考模型的分层架构的一实施例的图；
图5至图7所示为SONAC中组件的一实施例以及创建SCVN的操作步骤的一实施例；
图8为图示用于M2M服务VN的SCVN的一实施例的用例的图；
图9为图示用于移动VN迁移的SCVN的一实施例的用例的图；
图10为基础设施管理功能架构/拓扑的一实施例的图；
图11为CM功能架构的一实施例的图；
图12为一种具有SONAC的用于提供定制化虚拟网络的一实施例的示意描绘；
图13为实施例无线网络的控制和管理逻辑功能架构的示意描绘；
图14示意地描绘了为客户服务创建服务定制化虚拟网络的一实施例；
图15示意地描绘了为管理服务创建服务定制化虚拟网络的一实施例；
图16示意地描绘了定制化M2M网络的一实施例；
图17示意地描绘了移动设备的虚拟网络和移动虚拟网络迁移的一实施例；
图18示意地描绘了连接管理的可变架构的一实施例；
图19为概述一种提供定制化虚拟无线网络的方法的一实施例的流程图；
图20为执行SONAC模块以便提供定制化虚拟无线网络的计算设备的一实施例的示意描绘；
图21示出了逻辑接口参考模型；
图22示出了分层SONAC和管理架构；
图23示出了网络节点/服务器中的SONAC和云；
图24示出了抽象为一个支持NFV的NN的DC；
图25示出了下一代网络的逻辑接口参考模块的图；
图26示出了另一分层SONAC和管理架构；
图27示出了用于执行本文所描述的方法的实施例处理***的方框图，该***可以安装在主机设备中；
图28示出了适用于通过电信网络传输和接收信令的收发器的方框图。
具体实施方式
下文将详细论述实施例的结构、制作和使用。然而，应了解，本发明提供了可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
2015年3月5日递交的发明名称为“用于定制化第五代(Fifth Generation，5G)网络的***和方法(System and Method for a Customized Fifth Generation(5G)Network)”的第14/639,572号美国专利申请公开了下一代5G无线网络的一种逻辑功能架构，该申请的内容以引用的方式并入本文本中。逻辑功能架构包括数据平面、控制平面和管理平面。
本文公开的是未来5G无线网络(wireless network，WN)的一种以服务为中心、面向逻辑功能的网络架构，称为MyNET，以及一种关键使能技术，即软件定义网络应用控制(Software Defined Network Application Control，SONAC)实体。通过MyNET架构和SONAC，连接和网络服务可以通过服务定制虚拟网络(service-customized virtualnetwork，SCVN)提供。客户还可以在不依赖网络提供商技术人员的情况下主动定义、管理、甚至操作他们自己的虚拟网络。本发明的各种实施例还会导致网络架构、操作和管理的转型。
本发明的各方面提供了一种网内VN(分片)实体。可以为特定物理网络和/或特定虚拟网络(分片)配置一个SONAC层。在服务定制化虚拟网络(例如虚拟运营商的虚拟网络)中，虚拟网络资源可以进一步划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络为其客户定制。这可以由虚拟网内SONAC来提供。
本发明的各方面提供了一种服务VN定制化CSM。该服务VN定制化CSM可以包括一种垂直和水平客户服务管理(customer service management，CSM)实体。该CSM实体可以是面向服务的，而不是面向设备的，并且可以基于合作。CSM可以为与虚拟网络相关联的服务定制。CSM可以提供网络访问保护给JOINT多伙伴方案，伙伴包括第三方、服务客户、客户设备和无线网络运营商。CSM可以实现服务客户与特定无线网络运营商的解耦。CSM可以在v-s-SGW、M2M服务等服务的锚点处提供计费功能。CSM还可以提供运营商之间的基于云资源和带宽的计费、基于服务的QoS保证以及基于服务的协作式上下文维护。
本发明的各方面还提供了一种逻辑分层架构和拓扑。该逻辑分层架构和拓扑可以包括全局CSM/第三方，以监测服务注册上下文和在线统计服务/计费信息/关键资料。该逻辑分层架构和拓扑还可以包括域CMS或运营商CSM，以从全局/第三方CSM获取客户信息以及将更新(在线统计/计费)提供给全局/第三方CSM。该逻辑分层架构和拓扑可以包括所有层处的CSM，从而可以创建虚拟客户服务CSM(virtual customer service CSM，v-s-CSM)以对特定服务执行相关功能。v-s-CSM可以按需创建、迁移和终止。逻辑分层架构和拓扑还可以包括具有针对v-s-CSM的SONAC的CMS服务接口用于CSM服务VN更新。
本发明的各方面还提供了一种服务VN定制化连接管理(connectivitymanagement，CM)实体。该服务VN定制化CM实体可以具有一个分层结构。所有层都会存在一个服务VN定制化CM，以对特定服务执行功能。这些功能可以是为不同服务或服务类型(例如物联网、M2M、移动宽带服务等)定制的服务。服务VN定制化CM实体可以为不同服务和/或服务类型提供定制化设备/机器/移动位置跟踪。该服务VN定制化CM实体还可以提供定制化设备/机器/移动性MAC(操作)状态管理。本发明的各方面还提供了用户平面(或数据平面)内的控制平面-用户平面(control plane-user plane，C-U)接口，以与SONAC交互和触发其对应的VN更新。
为了实现服务定制化网络，扩展了现有3G/4G控制和管理功能，确定了新的控制和管理功能，并且提出了新的逻辑架构。这允许使用当前3G/4G架构，同时允许无缝迁移到新的网络装备和设备。
在一实施例中，支持网络功能虚拟化(network functions virtual ization，NFV)的网络节点(network node，NN)内的硬件-软件管理器(hardware-software manager，HSM)本地控制层包括：虚拟基础设置管理器(virtual infrastructure manager，VIM)和虚拟网络功能管理器(virtual network function manager，VNFM)，用于按照软件定义拓扑(software defined topology，SDT)和软件定义过程(software defined process，SDP)的指示控制本地云资源来实例化虚拟网络功能(virtualized network function，VNF)；数据过程管理器(data process manager，DPM)，用于按照SDP的指示基于过程链定义来控制数据处理；数据转发管理器(data forwarding manager，DFM)，用于基于由软件定义资源分配(software defined resource allocation，SDRA)确定的转发规则来控制数据转发。
在一实施例中，一种与支持网络功能虚拟化(network functionsvirtualization，NFV)的网络节点(network node，NN)或支持NFV的数据中心(datacenter，DC)交互的方法包括软件定义网络应用控制(software defined network applicationcontrol，SONAC)确定待创建的虚拟网络功能(virtual ized network function，VNF)。非传输功能可以由软件定义拓扑(software defined topology，SDT)确定，而传输功能可以由软件定义过程(software defined process，SDP)确定。为一个服务确定NN或DC内的数据过程链可以由SDP进行。为虚拟网络数据确定转发规则可以由软件定义资源分配(softwaredefined resource allocation，SDRA)进行。
在一实施例中，逻辑网络包括通用无线网络基础设施和经由I-M接口通信地耦合到通用无线网络基础设施的网络管理平面，其中，网络管理平面适用于通过I-M接口向通用无线网络基础设施发送基础设施配置指令以及通过I-M接口从通用无线网络基础设施接收基础设施行为日志消息。
在一实施例中，逻辑网络包括软件定义网络应用控制(software definednetwork application control，SONAC)控制平面和经由M-API接口耦合到SONAC控制平面的管理平面，其中，管理平面上的管理平面功能适用于经由M-API接口向SONAC控制平面传送具体需求，这些具体需求包括需求描述、延迟需求、能力需求和所需逻辑功能中的一个或组合。在一实施例中，SONAC控制平面包括与虚拟网络资源的子部分相关联的至少一个网内虚拟网络(virtual network，VN)分片。在一实施例中，逻辑网络还包括面向服务的客户服务管理(customer service management，CSM)实体，该CSM实体用于提供运营商之间的网络访问保护、计费、基于服务的QoS保证、基于服务的协作式上下文维护，或者它们的组合。在一实施例中，逻辑网络还包括连接管理(connectivity management，CM)实体，该CM实体适用于为不同服务或服务类型定制。
在一实施例中，一种用于提供定制化虚拟无线网络的***包括在计算平台上实例化的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONAC)实体以接收描述一个或多个服务需求的服务需求数据，该计算平台连接到无线网络，其中，SONAC模块包括：软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)组件，用以确定服务定制化逻辑拓扑；软件定义资源分配(software-defined resourceallocation，SDRA)组件，其将逻辑拓扑映射到物理网络资源；软件定义协议(software-definedprotocol，SDP)组件，其确定端到端数据传输协议。在一实施例中，SDT组件与NFV管理组件通信以请求创建逻辑功能。在一实施例中，SONAC模块用于实例化或终止SGW等虚拟和服务特定网关以响应M2M服务的服务需求数据。在一实施例中，SONAC模块用于关联虚拟UE特定SGW以响应注册UE的服务需求数据。在一实施例中，SONAC模块用于为UE创建虚拟用户连接管理器以响应该UE的服务需求数据。
在一实施例中，一种提供定制化虚拟无线网络的方法包括：在计算平台上实例化的面向服务的虚拟网络自动创建(service-orientedvirtual network auto-creation，SONAC)实体接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据，该计算平台连接到无线网络；使用SONAC模块中的软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)组件确定服务定制化逻辑拓扑；使用SONAC模块中的软件定义资源分配(software-defined resourceallocation，SDRA)组件将逻辑拓扑映射到物理网络资源；使用软件定义协议(software-defined protocol，SDP)确定端到端数据传输协议。在一实施例中，确定服务定制化逻辑拓扑包括与NFV管理组件通信以请求创建逻辑功能。在一实施例中，该方法包括实例化或终止虚拟和服务特定SGW以响应接收M2M服务的服务需求数据。在一实施例中，该方法包括关联虚拟UE特定SGW以响应接收注册UE的服务需求数据。在一实施例中，该方法包括为UE创建虚拟用户连接管理器以响应接收该UE的服务需求数据。
在一实施例中，非瞬时性计算机可读介质包括代码，当代码存储在存储器中并且由计算设备中的处理器执行时，该代码使得计算设备通过执行以下操作提供定制化虚拟无线网络：计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtualnetwork auto-creation，SONAC)模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据，该计算设备连接到无线网络；使用SONAC模块中的软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)组件确定服务定制化逻辑拓扑；使用SONAC模块中的软件定义资源分配(software-defined resource allocation，SDRA)组件将逻辑拓扑映射到物理网络资源；使用软件定义协议(software-defined protocol，SDP)确定端到端数据传输协议。在一实施例中，用于确定服务定制化逻辑拓扑的代码包括使得设备与NFV管理组件通信以请求创建逻辑功能的代码。在一实施例中，非瞬时性计算机可读介质包括使得设备实例化或终止虚拟和服务特定SGW以响应接收M2M服务的服务需求数据的代码。在一实施例中，计算机可读介质包括使得设备关联虚拟UE特定SGW以响应接收注册UE的服务需求数据的代码。在一实施例中，计算机可读介质包括使得设备为UE创建虚拟用户连接管理器以响应接收该UE的服务需求数据的代码。
无线电信行业正面临着网络容量需求的日益增长，以便支持大量要求不间断连接的设备和需要例如低延迟和高峰数据速率等严格需求的应用。另外，未来无线网络(wireless network，WN)中的服务在服务需求和服务特性方面具有明显的多样性。还出现了一种需要无线电信行业开放性的新兴趋势，以便通过建立适当的合作伙伴关系来利用第三方资源和服务。
从网络资源的角度来看，未来5G WN模型应该智能地集成来自多个资源拥有者的各种网络资源，包括移动网络和有线网络基础设施、频谱资源和数据中心，以便最大化资源利用率并且满足业务负荷需求。从网络传送的服务的角度来看，未来WN应该提供服务定制化虚拟网络(service-customized virtual network，SCVN)以满足多样化业务需要和需求。从网络操作的角度来看，要求网络服务提供和网络控制/管理的全自动以实现快速的服务发放和灵活的网络操作。另外，未来WN将具备完全开放的市场和合作伙伴之间的广泛合作。我们预期由于市场开放性将有越来越多类型的厂商被引进到该行业中。一种类型的厂商是基础设施提供商，包括电信网络基础设施(网络节点(network node，NN)、物理连接链路等)提供商、频谱提供商和数据中心(data center，DC)提供商。另一种类型的厂商是物理网络运营商，诸如控制和管理WN的无线网络运营商(wireless network operator，WNO)。在未来由于这种开放性可以设想更多的WNO。
第三种类型的厂商是虚拟网络运营商(virtual network operator，VNO)，其使用从提供或不提供物理基础设施的其他网络运营商获得的服务为其客户提供网络服务。此外，存在OTT(over-the-top，OTT)客户和终端客户。前者是应用服务提供商，其使用无线网络资源将应用服务提供给他们的用户；后者是终端客户，其使用无线网络资源发送或接收数据业务。
本文公开的是无线网络架构。假设网络功能虚拟化(network functionsvirtualization，NFV)和软件定义网络(software defined networking，SDN)提供的网络可编程性可用，公开了5G无线网络架构，即MyNET。所公开的架构有助于提供SCVN并重定义无线网络控制/管理功能。
无线网络中的IT应用可以基于以下范例来实施：(1)网络云。通过将虚拟机器概念引入到网络节点设计中，IT行业中的云计算技术正应用于电信行业。未来无线网络因此具有“网络云”的本质；(2)云网络。控制平面和数据平面的分离导致控制平面上的计算复杂度增加，这种分离在一些情况下可以在数据中心里实施。这可以视为“云网络”；(3)无线网络联盟。在将来，预计包括大型和小型无线网络、共置或离散网络等多个无线网络有利于提供全球性一致客户体验的统一无线网络。这要求无线网络运营商进行更深层次的合作，相比于在目前3G/4G网络中发现的合作。
支持网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)和不支持NFV的网络节点可以同时存在。在未来无线网络中，为了提供足够灵活性以实现定制化网络和灵活的控制/管理架构，选定的网络节点应该设计为支持NFV的节点。支持NFV的网络节点可以视为可以按需配置的功能元件的容器。
无线网络可以实施分层网络控制和管理架构。
在MyNET中，控制和数据平面都确定了基本逻辑功能。这些基本功能包括现有网络功能以及新的网络功能，其中，现有网络功能中的一些得到增强或扩展。在一实施例中，MyNET中的关键技术之一，即面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtualnetwork auto-creation，SONAC)，选择和部署这些功能的子集以提供定制化网络服务。SCVN提供是完全自动的，包含SCVN的实例化、自适应、迁移和终止。SONAC和所有管理功能/服务赋有某种程度的拓扑分层结构以实现运营商之间的协作、分布计算复杂度以及通过将SONAC和其它管理功能元件推送到网络边缘来减小控制信令延迟。
5G无线网络的愿景
在一实施例中，无线网络资源可以集成在通用网络中作为来自多个资源拥有者的各种网络资源，包括无线和有线基础设施、频谱资源和数据中心，以便最大化资源利用率和满足对增加业务负荷的需要。从网络传送的服务的角度来看，无线网络能够提供服务定制化(虚拟)网络以满足不同的业务需要和需求。在一实施例中，从网络操作的角度来看，面向服务的虚拟网络自动创建(Service Oriented virtual Network Auto-Creation，SONAC)可以用于实现多个虚拟网络以服务多个共存服务来有效地共享公共网络资源池。从无线网络市场的角度来看，无线网络市场应该对尽可能多地用户开放。
已经发现，各种各样的客户服务共存，而且无线网络应该能够支持各种各样的服务。这些服务在服务水平拓扑、业务特性、体验需求、数据过程需求、服务生命周期等方面呈现出巨大不同的业务需要和需求。
进一步发现，多个无线接入网部署场景共存。未来无线网络中预测多个部署场景共存以符合不同地理区域的不同业务负荷期望。密集部署和高密集部署场景可以成为重要的部署场景。
图1为无线通信网络100的一实施例的方框图。网络100包括网络云102、云网络104和互联网106。网络云102被划分为若干域，标记为域A、域B和域C。网络云可以包括各种传输点(transmit point，TP)、路由器和用于相互通信的其它设备。无线通信网络100还包括移动临时网络108和移动中网络和车辆临时网络110。网络100还可以提供各种服务。逻辑功能元件可以在位于网络100中心或分布在网络100之中的一个或多个逻辑功能容器116中实施。这些服务包括超高数据速率服务124、高速高数据服务118和超可靠服务(电子医疗)112。网络100还可以促进“泛在物体”通信(例如机器到机器(machine-to-machine，M2M)、机器到互联网(machine-to-internet，M2I)、设备到设备(device-to-device，D2D)和设备到互联网(device-to-internet，D2I))。在一实施例中，域C可以经由网关(gateway，GW)连接到互联网106，并且OTT(over-the-top，OTT)服务可以由OTT服务服务器提供。云网络可以包括多个域控制器120，每个域控制器控制网络云102中的相应一个域(域A、域B、域C)。云网络还可以包括全局控制器122。在一实施例中，5G可以具有以下属性。
各种各样的客户服务共存：在一实施例中，无线网络应该能够支持各种各样的服务。这些服务在服务水平拓扑、业务特性、体验需求、数据处理需求、服务生命周期等方面呈现出极大不同的业务需要和需求。
多个无线接入网部署场景共存：在一实施例中，多个部署场景共存可以在无线网络中建模以符合不同地理区域的不同业务负荷期望。密集部署和高密集部署场景可以成为重要的部署场景。
无线网络中的IT技术：
网络云：通过将虚拟机器概念引入到网络节点设计中，信息技术(informationtechnology，IT)行业中的云计算技术正应用于电信行业。在一实施例中，无线网络因此具有“网络云”的本质。
云网络：控制平面和数据平面的分离导致计算复杂度增加。计算要求高的算法在一些实施例中可以在数据中心中实施。这可以视为“云网络”。
通用无线网络基础设施：在一实施例中，通用无线网络基础设施(generalizedwireless network infrastructure，GWNI)资源池集成了包括支持NFV的网络节点(接入节点、无线回程节点、交换机)的电信网络资源以及支持NFV的数据中心资源。这些支持NFV的网络实体(network entity，NE)可以视为用来保存逻辑功能元件的容器。
无线网络联盟：在一实施例中，预计包括大型和小型无线网络、共置或离散网络等多个无线网络有利于提供全球性一致客户体验的统一无线网络。在一实施例中，这可能需要无线网络运营商进行更深层次的合作，相比于在3G/4G中发现的合作。
分层网络控制/管理架构：在一实施例中，为了使网络控制和管理可扩展，网络被划分为域、地区、区域等。在这点上，网络控制和管理的拓扑因此变得有层次，如图1所示。在一实施例中，无线网络联盟同样需要分层架构。域内的一部分GWNI抽象为全局控制/管理功能元件。全局层面上的功能元件对端到端服务需求具有全局观并且能够协调功能元件一个低层的操作。类似假设在域和地区层等之间有效。全局层面上的功能元件可以由第三方运行以协调多个WNO的操作。
面向逻辑功能的设计原则：面向逻辑功能的设计意味着按需在网络中确定和放置基本逻辑功能。这种原则适用于用户和控制/管理平面。如图1所示，可以在功能元件的多个容器之间定义和分布多个逻辑控制/管理功能。
5G研究中的行业活动
在一实施例中，NFV的关键优势之一是基础设施具有对新网络功能容量扩展和部署的弹性。在2012年，在欧洲电信标准化协会(European Telecommunications StandardsInstitute，ETSI)的主办下创办了网络功能虚拟化行业规范组(Network FunctionVirtualization Industry Specification Group，NFV ISG)。NFV ISG定义和研发了NFV管理和编排(management and orchestration，MANO)，以便提供虚拟网络功能提供、配置和性能测试所需的高级自动化。虚拟化资源的管理和编排包含提供虚拟网络功能(virtualnetwork function，VNF)和网络服务所需的所有功能，网络服务具有它们需要以便正常执行的资源。MANO利用虚拟化基础设施管理器(virtualized infrastructure manager，VIM)和虚拟网络功能管理器(virtual network function manager，VNFM)来监控、实例化、更新和终止VNF元件。
SDN是一种已经设计用来实现更敏捷的成本效益网络的新架构。开放网络基金会(Open Networking Foundation，ONF)在SDN标准中起带头作用并且已经定义了SDN架构模型。ONF/SDN架构由可通过开放应用编程接口(application programming interface，API)接入的三个不同层组成。应用层由使用SDN通信服务的终端用户业务应用组成。控制层提供通过开放接口监督网络转发行为的逻辑上集中的控制功能。基础设施层由提供分组交换和转发的网络元件和设备组成。
下一代移动网络(Next Generation Mobile Network，NGMN)联盟是由世界领先的移动网络运营商建立的开放论坛。NGMN设想了一种架构，其利用硬件和软件的结构分离以及SDN和NFV提供的可编程性。NGMS提出的架构包括三个层和端到端(end-to-end，E2E)MANO功能。基础设施资源层包含固定移动融合网络的物理资源，包括接入节点、云节点、5G设备、网络节点和关联链路。业务应用层包括利用5G网络的运营商、企业、车辆和第三方的特定应用和服务。融合网络内需要以模块化架构构建块为形式的所有功能库，这些模块化架构构建块构成业务能力层。E2E MANO在这三层架构中发挥重要作用并且有能力管理这种虚拟化网络E2E。它定义了给定应用场景下的网络分片，链接相关模块化网络功能，分配相关性能配置，并且最后将所有这些映射到基础设施资源上。
未来5G无线网络的使命
未来5G WN的使命是创建多维连接，从而使人、物和信息内容连结。在一实施例中，5G WN应该能够最佳支持不同类型的客户，每种客户都可能具有特定服务相关需求。
服务需求中的多样性和可变性不包括一体适用方案并且需要灵活设计以提供服务定制化方案。在一实施例中，面向服务的5G模型被设计为解决以下问题中的一个或多个：
确保满足客户服务水平期望
提供到达和来自无线设备的业务流的专用处理
使客户能够配置特殊业务过程
在一实施例中，这种需求多样性将通过指定不同SCVN在5G无线网络中得到满足，所有SCVN共享公共资源池(参考图2)中的无线资源。能够提供这些SCVN的网络称为MyNET，因为它们为各个或行业服务定制以便最佳符合服务模型和需求。
图2为GWNI 200的一实施例的方框图。如图2所示，GWNI 200包括云无线接入网(cloud radio access network，C-RAN)202和分布式无线接入网(distributed radioaccess network，DRAN)集群204以及链接这些集群的高容量传输网206。GWNI 200还包括与DC相关联的云资源和支持NFV的网络节点。除此之外，每个虚拟网络的服务特定功能元件208可以在支持选定NFV的NE中实施。这是为了根据服务需求调整网络操作，因此满足服务的感知体验(quality of experience，QoE)需求。SCVN/分片可以为一类服务创建，该类服务例如大量机器到机器(machine-to-machine，M2M)服务、关键M2M服务和移动宽带(mobilebroadband，MBB)服务。在SCVN中，可以引入一个或多个虚拟服务特定服务网关(virtual service-specific serving gateway，v-s-SGW)。这些v-s-SGW中的一些在逻辑上与边缘NN相关联并且定义为边缘v-s-SGW。还可以为定义v-u-SGW的单个用户创建SCVN。单个用户的VN可以直接从GWNI或从MBB分片中创建。这些v-s-SGW和v-u-SGW是SCVN中的主要组件。这些边缘v-s-SGW和v-u-SGW将SCVN划分为虚拟接入和核心段。
在v-s-SGW/v-u-SGW中实施的功能可包括但不限于运营商定义的功能：将设备/手机链接到SCVN的GW、移动锚点功能、数据聚合、协议转换和接入链路规范融合；客户定义的功能包括应用特定处理。v-s-SGW可以放置在WN的边缘处或在DC中，但是它必须是服务特定的，因为不同的服务需要不同的用户平面功能。
v-s-SGW/v-u-SGW的一个更重要的作用是使无线网络支持极大不同的服务，但是由于融合和转换能力仍然有助于简单的网络设计和操作。
MyNET：一种重定义的网络架构
多个因素影响5G WN架构的设计原则。灵活和快速的服务提供需要全自动技术。市场开放性需要WNO之间进行更广泛和更深入的合作，相比于3G/4G中发现的合作。物联网(Internet of Things，IoT)/M2M型垂直服务需要以服务为中心的架构设计而不是以设备/手机为中心的架构设计。另外，内容友好设计必须通过未来网络架构提供。
图3为MyNET架构300的一实施例的图。图4为SONAC和接口参考模型的分层架构400的一实施例的图。基于这些考虑，未来WN架构必须重新设计以解决这些新挑战。确定的MyNET关键控制/管理功能和逻辑架构在图3至图4中突出显示。
在图3中，仅示出了关键接口，并且尽管SONAC本身的逻辑架构和拓扑可以是分层的，但是假设了单个集中式SONAC，如图1和图4所示。这种假设使我们能够关注于关键功能和接口之间的描述。
参考图3和图4，在MyNET架构300中，确定了控制和数据平面的基本逻辑功能。这些基本功能包括现有网络功能以及新的网络功能，其中现有网络功能中的一些得到增强或扩展。在这种架构中，SONAC 302被引入并且分类为控制平面功能，专用于提供SCVN。所有其它网络操作相关功能均被分类为管理平面功能304。有关服务认证、授权、计费和QoE保证的功能元件被分类为客户服务管理(customer service management，CSM)功能306。有关设备/手机可达性的功能元件被分类为连接管理(connectivity management，CM)功能308。CSM306和CM 308以及一部分SONAC 302是现有MME/策略控制和计费规则功能(policy controland charging rule function，PCRF)功能的扩展以能够有效支持新类型的服务，而且应该为不同服务定制。有关GWNI的资源池大小的管理的功能元件被分类为基础设施管理(infrastructure management，InfM)功能310，其管理活动网络拓扑，包括云资源和网络资源的配置和集成。InfM 310可以视为现有自组织网络(self-organizing network，SON)功能的扩展。新功能，即缓存和转发管理(cache and forwarding management，CFM)312和数据分析管理(data analytics management，DAM)314，被引入以通过CFM 312实现互联网和移动网络的集成和通过DAM 314实现按需实时信息提取。这种分类的目的是为了实现对称设计和不同管理服务的不同拓扑。
在MyNET架构中，SONAC 302经由API和M-API接口与客户服务/运营商服务316、318和管理功能服务304连接以获得服务描述和需求。此外，它经由控制平面-基础设施平面(control plane-infrastructure plane，C-I)接口与GWNI 320连接以指示将VN嵌入到GWNI 320中。用户平面功能322之间的接口表示为U-U接口。需要强调的是，管理功能服务自身需要虚拟网络资源。这些VN的逻辑拓扑是分层的并且可以经由控制平面-管理平面(control plane-management plane，C-M)接口自动更新。管理服务之间的通信通过管理平面-管理平面(management plane-management plane，M-M)接口来促进。客户服务VN可以经由C-U接口由例如用户平面中的v-s-SGW等自动更新。对于SONAC 302的分层逻辑拓扑，信息经由控制平面-控制平面(control plane-control plane，C-C)接口在分层结构的不同层之间以及SONAC中的三个组件之间交换。在图4中，假设SONAC 302的分层架构，示出了SONAC302的接口参考模型以及管理功能服务。硬件和软件管理器(hardware and softwaremanager，HSM)326与单个支持NFV的NE相关联并位于其内。
与NGMN的比较
MyNET和NGMN均为SDN/NFV本地架构。MyNET定义了GWNI，该GWNI类似于NGMN定义的基础设施层。MyNET支持SCVN，该SCVN类似于NGMN定义的分片；然而，MyNET引入了新颖的v-s-SGW概念，v-s-SGW是SCVN的关键组件。MyNET还定义了分层结构的SONAC。此外，MyNET定义了新的管理功能集合和新的逻辑架构以及接口参考模型。在下文中，我们分别详述了SONAC技术和MyNET的管理功能。
面向服务的虚拟网络自动创建
在一实施例中，SONAC的主要任务之一是提供SCVN。SONAC可以使用的资源池是GWNI中的资源池。出于SONAC操作目的，包括网络节点、服务器和DC等每个支持NFV的实体被抽象为单个支持NFV的NE。
SONAC技术
图5至图7示出了SONAC 500中的组件的一实施例以及创建SCVN的操作步骤的一实施例。为了使说明更清晰，这些图中使用了两端通信。然而，SONAC 500可以支持所有类型的服务。在一实施例中，SONAC 500由三个基本功能组件504、506、508组成。它们共同实现了SCVN的全自动创建并且为客户和运营商提供了真正的定制化虚拟网络。
软件定义拓扑：对于每个服务、行业服务或单独移动服务，假如给定了服务水平图描述和服务需求，软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)504确定v-s-SGW的服务特定数据处理功能、VN图512、SCVN的逻辑拓扑。
SCVN的VN图512描述了v-s-SGW与其之外的网络功能元件之间的互联以进行数据处理，以及描述了终端设备/手机与v-s-SGW之间的逻辑关联。v-s-SGW之外的这些网络功能元件(例如图5中的F1)可以包括由多个网络分片共享的网络功能。VN逻辑拓扑514定义了这些逻辑功能元件到支持物理NFV的NE的映射、这些功能元件之间的逻辑链路、逻辑链路上的服务质量(quality of service，QoS)需求。在一实施例中，VN图512和逻辑拓扑514的定义必须将终端设备分布和移动性统计、服务QoE和网络拓扑考虑进去。在一些情况下，SDT算法将基于服务描述和需求直接确定VN逻辑拓扑514。在一实施例中，该步骤的全自动是必需的，因为静态VN创建和按需VN自适应均应该避免人工参与。SDT504可以视为3G/4G中MME的逻辑连接管理的扩展。
软件定义资源分配：对于给定的服务逻辑拓扑，软件定义资源分配(softwaredefined resource allocation，SDRA)506将逻辑拓扑514映射到物理WN资源。所得的VN称为VN物理拓扑516。该过程针对QoE保证服务执行。SDRA 506执行类似于SDN 504的功能，但是将资源分配扩展到有线网络段和无线接入网段。另外，它支持基于流和基于服务的资源分配。在基于服务的SDRA中，基于服务业务统计和设备分布在没有区分各个流的情况下为服务(例如M2M服务)分配资源。
软件定义协议：对于如由SDT 504创建的给定服务逻辑拓扑或者对于由SDRA 506定义的给定物理资源映射，软件定义协议(software defined protocol，SDP)508确定服务定制化E2E用户平面传输协议518。SDP 508可以为仅一部分VN定义定制化协议。例如，在图5中，定制化协议可以仅为该VN的虚拟接入段(U1<->U1的v-u-SGW和U2<->U2的v-s-SGW)定义，而且公共协议可以在该VN(两个v-s-SGW之间)的虚拟核心段中使用。
SONAC 500可以在分层结构中实施，如图1和图4所示，以平衡复杂度和减少控制信令延迟。考虑到SONAC的分层拓扑，这三个组件都可以选择性地在分层结构中的不同层处实现。这些组件可以在不同时间刻度上运行并且由不同事件触发。例如，SDRA在无线接入域中比SDT运行地频繁，这是因为业务负荷改变更频繁，而服务逻辑拓扑没有改变。
对于服务多个客户服务的VN，该VN内的SONAC可以用来提供各个客户的SCVN。
服务定制化虚拟网络(服务分片/服务实例)和SCVN创建
在一实施例中，面向服务的虚拟网络/分片具备以下特征：功能图、逻辑拓扑(云资源)、链路BW资源和传输协议。SCVN可能有多个格式，如表1所示。
Figure BDA0001299792870000151
表1
格式E和D为基于中心策略和本地配置的格式。
·功能图
-功能定义：待实施的功能，可包括客户定义的功能和运营商定义的网络功能
·由中心/远程实体(SDT)确定
-功能之间的互联：功能之间的连接
·由中心/远程实体(SDT)静态或半静态确定
·或者由本地实体基于远程实体(SDT)确定的策略来动态定义。使服务流进入不同功能
·功能图下的逻辑拓扑
-每个功能的PoP：选择用来实例化功能的DC或任何支持NFV的网络节点
·由中心实体(SDT)确定
-功能之间的互联：PoP之间的逻辑连接以及每个逻辑连接的容量需求
·由中心/远程实体(SDT)静态/半静态确定
·或者由本地实体基于远程实体(SDT)确定的策略来动态确定。
·逻辑连接的带宽资源
-逻辑：由SDRA-TE确定的逻辑连接定义(逻辑连接的目的地)
-物理：由SDRA进行的逻辑连接的物理资源映射
·传输协议
-服务特定协议：服务特定传输协议由远程实体(SDP)定义或者由中心-远程SDP基于策略在本地确定，或者是默认(通用)的。
基于服务描述(设备分布、业务属性等)和服务质量需求，SONAC定义SCVN并且与GWNI交互以进行功能实例化、进行链路BW分配和进行传输协议配置。之后，SCVN为业务数据传输做好准备。注意，在一实施例中，DC和支持NFV的NN都抽象为单个支持NFV的NN。SONAC将使用NFV作为一种实例化选定支持NFV的NN中的所需功能的工具。
SCVN针对一个服务而创建并且可以直接从GWNI中创建。然而，为了进一步缩短SCVN的实现时间，SCVN还可以从网络分片中创建，该网络分片为共享相同功能图的一组服务而形成。从GWNI中创建网络分片的过程与SCVN的相同，除了“服务”描述和需求基于“聚合”的待送达服务。当SCVN从网络分片中创建时，可以避免图定义、PoP确定和功能实例化等步骤。然而，由于服务的设备分布等不同服务属性，SCVN的逻辑拓扑可以在需要时由SONAC确定。
在一实施例中，网络分片的又一个格式可以仅包括在某个选定网络位置(PoP)中实例化的一些公共网络功能。为了创建SCVN，SONAC仍然需要确定图和逻辑拓扑，但是可以避免确定功能PoP的步骤。
SONAC技术可以用于从GWNI或从网络分片中创建SCVN，而且还用于从GWNI中创建任意格式的网络分片。
SONAC和支持NFV的NE
图6和图7示出了SONAC 500分别与支持NFV的网络节点530和DC云540的交互。在图6中，SONAC 500确定需要创建哪些VNF、给定服务在NE内的数据过程链以及VN数据的转发规则。对于SONAC与DC云之间的交互(图7)，操作步骤类似于SONAC与支持NFV的NE之间的交互。在一实施例中，唯一区别在于服务器之间的互连可能需要DC内的SDN。
SONAC、MANO和SDN之间的关系
如在MANO中一样，SONAC可能需要预定义虚拟功能的存储库。然而，与MANO不同，SONAC可以根据客户/运营商请求使服务VN拓扑创建完全自动化，无需任何人工参与。该请求包括设备(手机)分布、移动性统计、服务业务统计、服务QoE需求、服务特定功能等等。SONAC本身是一个分层逻辑拓扑，用以平衡复杂度和减少控制信令延迟。SONAC定义了一种端到端传输协议以适应客户服务类型和业务特征。SONAC不仅管理如SDN中的业务流的E2E资源分配，还管理ToT/M2M服务等行业服务的E2E资源分配。SONAC关注SCVN设计中的决策，而不涉及将描述的SCVN嵌入到支持NFV的基础设施中。SONAC依赖于VIM和VNFM进行支持NFV的NE内的VNF实例化、监控和管理。ETSI NFV ISG做了大量工作来规定虚拟基础设施环境中的VNF实例化和维护，而且这些由MyNET中的SONAC使用。
MyNET中的网络管理功能
管理平面中的这些功能包括现有核心网功能以及新的网络功能，其中现有核心网功能中的一些功能得到增强或扩展。
基础设施管理：该功能的关键任务是管理基础设施资源池。基础设施管理(infrastructure management，InfM)提供在由单个或多个基础设施提供商提供的已部署基础设施之上的活动基础设施层，以确保能够按需有效地使用已部署网络基础设施资源。InfM经由C-M与SONAC交互，用于基础设施拓扑改变(例如DC或私有网的集成)。
连接管理：在一实施例中，连接管理(connectivity management，CM)的一个关键任务是实现用户设备(user equipment，UE)/设备的充分可达性以及提供无处不在的本地能力。无处不在的本地服务意味着用户/UE注册到第三方，无需永久与任何特定运营商(归属网络)耦合。该服务将需要WNO之间的合作以实现用户/UE的全球可达性。UE/设备的位置跟踪在分层结构中管理。分层结构包括全局或第三方CM、本地CM和每个虚拟UE/设备CM(virtual per UE/device CM，v-u-CM)，该v-u-CM处于分层结构的最低层。CM经由C-M接口与SONAC通信以进行客户服务VN更新。不同服务(例如IoT服务和MBB服务)的连接管理需要不同方案。CM必须重新设计并且应该为不同服务定制。
客户服务管理：客户服务管理(customer service management，CSM)的任务是提供IoT/M2M服务和传统的各个相关服务管理。CSM可以视为3G/4G中MME和PCRF的扩展。在一实施例中，CSM可以相对于3G/4G重新设计并且是服务定制化的，因为不同服务类型需要不同的CSM功能。例如，在一实施例中，新兴IoT/M2M服务的CSM必须是面向服务的，相对于3G/4G中发现的面向设备的CSM。
缓存和转发管理(cache and forwarding management，CFM)：在一实施例中，WN架构是内容友好的。一种实现这点的方法是运营商在GWNI上创建内容缓存和转发虚拟网络(cache and forwarding virtual network，CF VN)。缓存和转发管理(cache andforwarding management，CFM)是为此目的而设计的。CF VN的一个示例是包括执行CCN协议的虚拟CCN服务器的CCN VN。ICN VN对终端设备/手机透明。v-s-SGW/v-u-SGW将执行协议转换。
数据分析管理：SONA的操作和各种管理功能很大程度上取决于足够准确的网络状态信息的可用性以及客户的实时体验。数据分析技术旨在通过分析大量记录数据来提供所需信息。可配置的按需数据记录和智能数据分析是数据分析管理(data analyticsmanagement，DAM)的主要任务。
一项实施例中的每个网络管理功能/服务的关键功能在表2中总结。
Figure BDA0001299792870000181
表2
MyNET的用例：客户服务
虚拟服务特定SGW和定制化M2M虚拟网络—弹性边缘VN：诸如公共设施抄表等一些M2M服务可以被当作单个服务，虽然这些服务可能涉及大量设备。由于M2M服务的机器分布、业务特性和数据过程需求的多样性，针对需要特定数据处理的M2M服务设计SCVN有必要使用服务特定SGW。在创建服务特定用户平面逻辑拓扑的过程中，SDT确定这些v-s-SGW之间的逻辑连接以及v-s-SGW在基础设施中的放置。对于一些M2M服务，v-s-SGW可以包括以下功能：从机器收集信息、分析该信息以及可能基于分析结果做出反应以控制机制。在这种情况下，对反应延迟的需求通常很关键。这些v-s-SGW应该基于反应延迟需求和边缘处的云资源负载推动到WN边缘以及从WN边缘拉回，从而产生弹性边缘VN。
图8所示为网络800中的M2M服务的服务定制化VN的示例。网络800包括客户A的M2M服务802、客户B的M2M服务804、客户A的多个虚拟服务特定SGW 806、客户B的多个虚拟服务特定SGW 808、多个域810、GW 814和互联网812。网关814将域810连接到互联网812。
图9所示为网络900中用于移动VN迁移的SCVN的用例的示例。网络900包括经由GW906连接到互联网908的多个域910、多个v-u-SGW 902以及UE 904。UE 904在运动中并且在移动通过网络900时连接到各种TP和AP。
虚拟UE特定SGW和定制化移动用户虚拟网络—VN迁移：这是虚拟网络针对用户设计的一种情况。对于UE，入网之后，定义一个v-u-SGW。v-u-SGW是虚拟的并且与UE相关联，直到UE注销。v-u-SGW用于执行某些UE/用户特定功能并与UE一起迁移。从UE的角度来看，v-u-SGW是一个默认GW，而从网络的角度来看，v-u-SGW是一个虚拟UE(参考图9)。v-u-SGW中的功能可以由运营商和用户配置。除了用作移动锚点，v-u-SGW还可以用作不同接入链路规范的汇聚点、UE网络接入关键材料的拥有者等等。在本示例中，VN由运营商从GWNI为用户创建。这种VN还可以使用MBB VN内的SONAC在MBB VN内创建。
MyNET的用例：管理功能服务
基础设施管理功能服务：基础设施管理功能架构/拓扑1000的一个示例在图10中示出。
全局/第三方InfM 1002将无线资源配置给由不同运营商操作但是共置在某个区域中的网络节点。InfM还负责其无线回程网络的长期无线资源管理。基于需求，InfM管理私有DC资源和私有网络资源的集成。在全局InfM 1002、本地InfM 1004和网络节点之间传输的配置消息由M-M接口承载。
定制化连接管理功能服务：图11所示为CM功能架构1100的一实施例。为了支持UE/设备1102的完全可达性以及为了实现无处不在的局部特征，对于每个UE/设备1102，第三方CM 1104维护当前服务UE/设备1102的对应网络ID。在每个网络中以及对于每个UE/设备1102，一个本地CM 1106维护UE/设备1102的v-u-SGW的信息，包括托管v-u-SGW的NE的网络地址。v-u-CM可以创建和用于跟踪UE/设备的位置(相对于网络)。v-u-CM的功能是为了通过定制化位置跟踪方案测量、估计和预测UE/设备的位置以及为了与SONAC通信以在需要时决定DL转发路径的权限集。本地CM 1106可以触发v-u-SGW的迁移。该方案用于所有手机或MBBVN内的手机经由MBB VN内的CM的连接管理。
图12至图21示出了SONAC***和示例使用的替代性实施例。为了使网络控制和管理可扩展，一个网络可以划分为地区或区域或其它地理实体。网络控制和管理的架构1000因此是一个分层架构，如图1举例所示和上文所描述。
图12为一种具有SONAC的用于提供定制化虚拟网络的***1200的一实施例的示意描述。本文公开的***和方法实施一种面向逻辑功能的设计。面向逻辑功能的设计意味着确定基本逻辑功能并基于需要将它们放入网络中。该原则同时适用于数据平面和控制/管理平面。如图12举例所示，可以定义多个逻辑控制/管理功能并且将它们放入和分布在功能元件的多个容器中。
服务需求中的多样性和可变性将不包括“一体适用”方案并且因此需要一种灵活设计以提供服务定制化方案。本文公开的***提供了一种面向服务的网络。这种网络的面向服务模型被设计为解决以下问题中的一个或多个：(1)确保满足客户服务水平期望；(2)提供到达和来自无线设备的业务流的特殊处理；(3)使客户能够配置特殊业务处理。
这可以通过利用网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)和软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)的原则来完成以创建可以通过公共网络基础设施得到支持的多个虚拟网络，其中，每个虚拟网络针对一个服务具体定义以便最佳符合服务模型和需求。
该技术因此将在创建能够同时支持不同类型的客户的未来5G无线网络中有用，每种类型的客户具有特定的服务需求。例如，网络可以支持具有各种能力和QoE需求的无线设备用户以进行涉及客户和企业客户的人类通信以及进行支持行业、商业和个人使用的机器类通信。网络还可以支持具有对他们客户具有特定QoE需求的OTT(over-the-top，OTT)应用提供商。网络还可以利用支持客户群所必要的功能、容量和QoE需求支持虚拟移动网络运营商(virtual mobile network operator，VMNO)。
这种需求多变性可以通过覆盖移动网络运营商(如图12中的示例所示)的物理基础设施的一组服务定制化虚拟网络在5G无线网络中得到满足。在一些实施例中，SONAC等控制平面功能实现服务定制化网络。
传统上，服务特定业务过程功能已经存放在专用网络元件或OTT应用服务器中。然而，为了处理5G无线网络中的无线设备和服务的多样性，可以利用网内处理，以便优化使用无线和网络资源。
5G无线网络将基于增强型SDN和NFV的原则以支持5G需求。新的服务功能可以在需要时定义并且通过管理工具集集成到网络的合适分组转发路径中，从而避免对专用功能网络元件的需要。服务特定功能可以更易于集成到网络中并且位于它们提供最大成本和性能利益的任何地方。
服务功能可以与特定服务相关联并且可以根据该服务的特定需求来调整。流量工程路径用来实施数据包流通过提供所需服务功能的网络元件集合转发的定制化虚拟网络，无论这些功能是否实例化为虚拟机(例如在云服务器上)还是实例化为专用网络家电节点。
在图12举例图示的的实施例中，每个虚拟网络的服务特定功能元件可以在选定的网络节点中实施以调整网络操作以便提供服务所需的体验质量。
无线网络控制和管理逻辑功能架构
图13为实施例无线网络1300的控制和管理逻辑功能架构的示意描绘。为了实现定制化虚拟网络，关键网络管理逻辑功能可以分为控制平面(或SONAC)功能、管理平面功能和NFV管理功能，如图13举例所示。客户/客户应用和管理平面功能1302与SONAC 1304交互以获得用于通过数据平面1308的用户业务和管理消息传输的网络资源。SONAC 1304与数据平面1308交互以便为每个服务/应用提供有关资源分配和端到端数据平面1308过程的指令。NFV管理组件1306将NFV服务提供给SONAC 1304。
控制平面功能-面向服务的(虚拟的)网络自动创建器(Service OrientedNetwork Auto-Creator，SONAC)
SONAC等控制平面1304的任务是为需要专用业务处理或具有严格的QoE需求的服务提供服务定制化虚拟网络。控制平面1304经由API与服务/应用连接以对服务需求进行协商并与数据平面连接以提供对服务的虚拟网络创建的指令。SONAC包括三个基本功能组件：
(1)软件定义拓扑(Software Defined Topology，SDT)1310
对于每个服务，SDT 1310定义服务特定数据处理功能以确定这些定义的逻辑功能元件在网络中的放置以及定义这些逻辑功能的逻辑拓扑。SDT 1310还与NFV管理组件通信以请求创建逻辑功能。
(2)软件定义资源分配(Software Defined Resource Allocation，SDRA)1312
对于给定的服务定制化逻辑拓扑，SDRA 1312将逻辑拓扑映射到物理无线网络资源。
(3)软件定义协议(Software Defined Protocol，SDP)1314
对于给定的服务定制化物理资源映射，SDP 1314确定端到端数据平面传输过程。SDP1314技术包括：打破协议边界；重定义基本逻辑功能单元；以及，对于每个服务，确定用于端到端数据传输的基本单元集合。
在一实施例中，这三个功能(统称为SONAC技术)是提供真正的按需和定制化虚拟网络的关键。
管理平面逻辑功能1302：
基础设施管理1316：
基础设施管理1316管理无线接入网络基础设施配置和集成。其主要任务是在部署好的基础设施上提供‘灵动’基础设施以确保部署好的网络基础设施资源能够按需有效地使用。这种管理包括以下方面：(1)基础设施到业务负荷的适应，考虑到网络节点能力、实时业务负荷或预测的业务负荷迁移的信息；(2)多个运营商/私有运营商的基础设施和客户设备的按需集成。基础设施管理组件与SONAC 1304通信以提供所需信息，例如‘灵动’基础设施。
用户/手机/设备/机器连接管理1318：
在未来无线网络中，由于在手机移动时需要不间断连接，以及由于密集RAN基础设施的引进，所以连接管理成为一个关键挑战。连接管理1318包括以下方面：(1)使用用户特定和自适应位置跟踪方案来执行用户定制化位置跟踪/预测；(2)将手机的位置信息提供给SONAC 1304以进行资源映射和逻辑拓扑确定以适应手机的新位置。
客户服务管理1320：
客户服务管理1320是为了管理客户上下文和维护策略以保证服务交付的所需QoE。主要功能包括客户服务相关功能，例如服务授权、客户上下文维护、服务协商、QoE保证、计费等。
数据分析1322：
控制平面功能和各种管理平面功能很大程度上取决于足够准确的网络状态信息的可用性以及客户的实时体验。数据分析1322技术通过分析大量记录数据来提供所需信息。按需和可配置数据记录和智能数据分析是数据分析的主要任务。
内容服务管理1324：
内容服务管理1324是为了管理无线网络内的内容缓存和分布以提高客户体验。主要功能包括内容热度分析、内容新鲜度维护等。
NFV管理1306：
基于虚拟功能和放置的描述，NFV管理1306在所指示的地方创建所需虚拟功能。可以实施集中式NFV管理1306。在某一情况下，分布式和集中式NFV管理1306可以在一组支持NFV的网络节点或者甚至每个支持NFV的网络节点可以具有一个NFV管理的情况下实施。
如何创建服务定制化网络
图14和图15描绘了SONAC如何创建定制化虚拟网络。图14示出了一种用于SONAC1402为客户创建服务定制化网络的方法1400的一实施例。SONAC 1402接收客户服务的描述和QoE需求。SDT 1404确定服务定制化逻辑拓扑，包括服务定制化逻辑功能、这些逻辑功能在数据平面上的放置以及这些逻辑功能之间的逻辑链路的容量需求。NFV管理器实例化对应网络节点中的所需虚拟网络功能(virtual network function，VFN)。SDRA 1406然后将逻辑拓扑映射到物理网络资源。SDP 1408确定端到端数据平面过程。
管理平面上的网络管理组件通常需要网络资源进行它们的操作。例如，基础设施管理组件需要配置网络节点，客户服务管理组件可能需要获得客户的QoE，连接管理组件需要获取移动位置信息，内容管理组件需要将内容填充到网络中，数据分析组件需要从网络节点中记录数据。如果这些操作具有严格的QoS需求和需要一些特定数据处理，则管理平面组件需要定制化虚拟网络进行它们的操作。因此，它们可以视为特殊服务。管理组件可以参与定义其逻辑功能元件并提出管理服务虚拟网络的逻辑功能拓扑。
在这种情况下，支持自定义管理架构。图15描绘了如何创建自定义管理服务虚拟网络的实施例方法1500。
按需数据分析1508示出为管理服务的一项示例。数据分析组件1508可以按需记录网络状态，例如周期性地记录业务负荷状态。数据分析组件1508需要确定记录内容和记录位置。这可以视为数据分析组件的内置SDT 1504。SONAC 1502然后创建对应的虚拟网络以用于数据分析服务的业务负荷记录和分析目的。
为了使网络控制和管理可扩展，一个网络可以在地理上划分为地区或区域或其它地理实体。SONAC和其它管理平面组件的架构因此是一个分层架构，如图1举例所示。为了资源管理目的，在SONAC的分层结构中，低层是抽象的，而且详细内容对高层隐藏。
现在描述各种示例性用例，以便展示一些可能的技术应用和使用。
示例用例#1：虚拟服务特定SGW和定制化M2M网络架构—弹性边缘VN
对于大多数机器对机器(machine-to-machine，M2M)类型的服务，例如抄表服务、车辆监控服务、远程医疗监控服务，尽管这些服务需要大量设备，但是这些服务可以在聚合意义上建模为单个服务。由于M2M服务的机器分布、业务特性和数据处理需求存在巨大多样性，所以当为需要具体数据处理的M2M服务设计服务定制化虚拟网络时，引进了服务特定SGW。这些服务网关(serving gateway，SGW)是虚拟服务特定SGW(service specific SGW，v-s-SGW)并且可以动态实例化和终止，从而适应M2M服务业务动态。这些v-s-SGW之间的逻辑连接以及每个机器到v-s-SGW的逻辑连接创建由SDT确定的服务特定数据平面逻辑拓扑。v-s-SGW中的逻辑功能可以由运营商或M2M服务客户定义以满足客户特定需求。对于从机器收集信息、分析信息并基于分析出的信息作出反应来控制机器行为的一些M2M服务，最小化反应延迟是非常可取的。这些v-s-SGW应该基于反应延迟和数据处理需求推送到无线网络以及从无线网络拉回。这提出了服务的弹性边缘VN。图16示意性地描绘了定制化M2M网络1600的一实施例并且示出了M2M应用的服务定制化虚拟网络的示例。
在该场景下，一组机器类通信设备(Machine-Type Communications Device，MTCD)周期性地将信息报告给托管在无线网络之外的服务器上的M2M应用。针对M2M应用提供商(A)定义的v-s-SGW功能可以包括以下服务功能：
(1)信息过滤：M2M应用确认应用特定信息过滤器应用到每个MTCD数据包，以确保应用只接收其感兴趣的信息。
(2)信息分类：M2M应用确认应用特定分类方案应用到每个MTCD数据包，以确定信息的相关重要性。不同类别与不同QoS规范相关联。
(3)数据包聚合和封装MTCF可能是不包括完整互联网协议(internet protocol，IP)栈的低成本通用设备。从多个MTCD接收的小数据包可以聚合在一起并封装以传送给M2M应用。
另一M2M应用提供商(B)可能根据应用的需求和其MTCD的能力具备不同的虚拟网络覆盖，包含不同的服务功能集合。
示例用例#2：虚拟UE特定SGW和定制化移动用户虚拟网络—VN迁移
对于UE(用户装备或移动设备)，入网之后，定义虚拟UE特定SGW(virtual UEspecific SGW，v-u-SGW)。v-u-SGW是虚拟的并且携带软件定义功能，这些功能与注册UE相关联，该v-u-SGW可以与UE一起迁移。
图17示意地描绘了移动设备的虚拟网络1700和移动虚拟网络迁移的一实施例。v-u-SGW是一个UE特定锚点，而且v-u-SGW的功能完全为UE定制。从UE的角度来看，v-u-SGW是一个默认GW，而从网络的角度来看，v-u-SGW是一个如图17举例描绘的‘虚拟UE’。V-u-SGW的功能可以由运营商和用户来配置。除了作为锚点，v-s-SGW可以用作不同接入链路规范的汇聚点、UE网络接入关键材料拥有者、喷泉编解码等等。除了v-u-SGW之外，还定义了虚拟UE特定连接管理器(virtual UE specific connectivity manager，v-u-CM)。如在以下部分详细阐述的那样，v-u-CM执行定制化UE位置跟踪并触发重新放置v-u-SGW，后者可以视为虚拟网络迁移。
示例用例#3：定制化连接管理架构
该用例示出了自定义管理服务。移动连接管理的目的是为了确保移动设备的位置在任何时间的可用性，以便有效地将数据传送给移动设备。
由于无线网络部署的多样性、手机移动环境的多样性(公路或地方)、移动设备能力的多样性、运行在移动设备上的应用的QoE需求的多样性，所以移动定制化位置跟踪是有利的，而且引入了虚拟用户连接管理器(virtual user connectivity manager，v-u-CM)。v-u-CM是一个虚拟和软件定义功能并且为特定移动用户或移动设备定制。v-u-CM的主要功能包括以下方面：(1)位置跟踪，即跟踪移动设备等UE到网络的相对位置(RelativeLocation，RL)，RL可以表示为潜在地可以服务UE的网络节点集合；(2)与SDRA的交互，SDRA管理用户/手机的v-u-SGW与用户/手机之间的资源映射；(3)与连接管理架构的分层结构内的其它连接控制实体的交互。网络中的v-u-CM的物理位置可以取决于许多因素，例如网络拓扑、移动设备的速度、移动设备的操作模式和传送给用户的QoE。
图18示意地描绘了连接管理的可变架构1800的一实施例。在如图18举例所示的连接管理的分层结构中，v-u-CM位于该分层结构的最低层。因为v-u-CM与移动设备一起移动，定制化移动连接管理的架构不再是一个固定架构，但是一个可变架构。连接管理组件在某些情况下可以为移动设备的v-u-CM作出放置决策。
总而言之，无线网络利用SDN和NFV技术将服务定制化网络提供给各种不同类型的服务和/或客户。不同类型的客户可以享有由定制化虚拟网络提供的所需连接和网络服务，并且还可以主动定义、管理、甚至操作他们自己的虚拟网络。这在无线网络中赋予很大好处，包括带给终端用户(客户)、OTT客户、虚拟网络运营商和无线网络运营商的好处。本发明实施例将涉及网络架构、运营和管理的重大转型。这可以通过服务定制化虚拟网络的自动创建，即SONAC，来实施。
在SONAC技术之中，SDT技术需要确定端到端服务定制化逻辑拓扑，使得服务所需数据传输和处理可以得到有效满足。为了作出这样的决策，SDT需要将服务(即M2M服务)的设备分布、服务业务特性、服务QoE需求、网络拓扑和无线网络资源可用性考虑进去。由于SDT为通过可能具有不同需求和考虑的各个服务创建定制化虚拟网络架构，所以显然不存在一体适用SDT方案。不同服务期望不同的SDT技术。由于存在如此多的可能性，初始SDT实施可能需要创建服务分类。合适的服务分类将大大减少SDT用例并且简化SDT实施。对于每个服务类，确定典型需求和约束，使得可以开发特殊定制的SDT方案。SDT方案一旦应用就应该不会经常改变以避免不必要的开销。在这种情况下，他们必须足够稳健才能容忍短时网络动态和服务动态。SDT问题是带有多个目的和交织约束的复杂优化问题，但是可以解决这些问题以满足不同的服务需求。最后，SDT方案可以无缝地与无线网络***中的其它组件集成并且部署在实际应用中。
SDRA技术确定物理网络资源分配，这需要确保满足服务QoE并且最有效地利用无线网络资源。资源分配在无线接入网络(radio access network，RAN)中相比于有线网络是不同的，因为无线接入网中的无线链路容量不固定。因此，例如5G无线网络等无线网络中的SDRA需要合理准确的无线链路抽象或与无线接入链路调度器的一些交互。一个良好的SDRA算法应该能够捕获无线接入链路中的动态并同时简化实施。
SDP技术用于配置最合适的端到端数据传输协议。这涉及定义基本数据处理单元集和确定为特定服务定制的处理单元的子集。一个良好的SDP策略是使无线网络灵活以实现服务定制化数据过程同时简化网络操作。
图19呈现了描绘一种提供定制化虚拟无线网络的方法1900的流程图。该方法包括计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual networkauto-creation，SONAC)模块接收(1910)表述一个或多个服务需求的服务需求数据，该计算设备连接到无线网络；使用SONAC模块中的软件定义拓扑(software-defined topology，SDT)组件确定(1920)服务定制化逻辑拓扑；使用SONAC模块中的软件定义资源分配(software-defined resource allocation，SDRA)组件将逻辑拓扑映射(1930)到物理网络资源；使用软件定义协议(software-defined protocol，SDP)确定(1940)端到端数据传输协议。在一种实施方式中，该方法还包括：确定(1925)服务定制化逻辑拓扑包括与NFV管理组件通信以请求创建逻辑功能。NFV管理组件可以是集中式或分布式NFV管理架构的一部分。在一种实施方式中，单个数据中心(data center，DC)可以抽象为一个支持NFV的网络节点。一个支持NFC的网络节点可以具有本地NFV管理器。
图20示意地描绘了计算设备2000的一实施例，计算设备2000包括经由数据总线2030可操作地耦合到存储器2020的处理器2010。计算设备还包括输入/输出(input/output，I/O)设备2040(例如键盘、鼠标、显示屏等)和调制解调器(或通信端口、网络适配器、收发器等)2050。存储器2020存储SONAC模块2060，该SONAC模块包括SDT组件2070、SDRA组件2080和SDP组件2090。组件2070、2080、2090都包括可由处理器2010执行的以提供上文描述的功能的软件代码。服务需求数据可以由调制解调器140接收或通过I/O设备2040直接输入。执行SONAC模块2060的计算设备2000可以设置在如图1举例所示的局域网控制控制中心或全局控制器处。可选地，SONAC模块可以设置在控制平面上的另一节点处。SONAC模块中的组件2070、2080、2090可以存储在单个计算设备上并且由其执行或者它们可以存储在独立的计算设备上并且由其执行。
图21至图27示出了接口参考模型的***和方法。如上所论述，控制平面包括：软件定义拓扑(software defined topology，SDT)逻辑实体，用于为服务建立虚拟数据平面逻辑拓扑；软件定义资源分配(software defined resource allocation，SDRA)逻辑实体，用于将虚拟数据平面拓扑映射到物理数据平面以通过无线网络传输服务相关业务；软件定义服务定制化数据平面过程(software defined per-service customized dataplaneprocess，SDP)逻辑实体，用于选择传输协议以通过无线网络的物理数据平面传输服务相关业务。
管理平面可以包括用于执行各种管理相关任务的实体。例如，管理平面可以包括适用于管理不同无线接入网(radio access network，RAN)和/或不同无线网络(例如不同运营商维护的无线网络)之间的频谱共享的基础设施管理实体。管理平面还可以包括数据和分析实体、客户服务管理实体、连接管理实体和内容服务管理实体中的一个或多个。
虚拟服务特定服务网关(virtual service specific serving gateway，v-s-SGW)专门分配给由一组支持无线功能的设备提供的服务并且负责聚合通过该组支持无线功能的设备传送的服务相关业务。
一种实施例软件定义网络应用控制(software defined network applicationcontrol，SONAC)层是一种提供软件控制虚拟网络(software controlled virtualnetwork，SCVN)的控制平面功能。定义管理平面功能来实现操作无线网络(wirelessnetwork，WN)并且提供SONAC所需的信息。SONAC经由应用编程接口(applicationprogramming interface，API)与客户服务、管理功能服务和运营商服务连接以进行虚拟网络初始化。
实施例SONAC经由控制平面-基础设施平面(control plane-infrastructureplane，C-I)接口与GWNI连接以实现GWNI内的虚拟网络(virtual network，VN)。管理功能服务自身需要虚拟网络资源，这些VN的逻辑拓扑是分层的并且可以经由控制平面-管理平面(control plane-management plane，C-M)接口自动更新。管理服务VN内以及管理服务VN之间的通信经过管理平面-管理平面(management plane-management plane，M-M)接口。
客户服务VN可以经由控制平面-用户平面(control plane-user plane，C-U)接口通过用户平面上的虚拟服务特定服务网关(virtual service specific servinggateway，v-s-SGW)等自动更新。对于SONAC的分层逻辑拓扑，信息经由控制平面-控制平面(control plane-controlplane，C-C)接口在分层结构的不同层以及SONAC中的三个组件之间交换。
硬件和软件管理器(hardware and software manager，HSM)与单个支持网络功能虚拟化(network functions virtualization，NFV)的网络元件(network element，NE)相关联并且位于支持NFV的NE内。
支持NFV的网络节点(network node，NN)内的HSM本地控制层包括虚拟基础设施管理器(virtual infrastructure manager，VIM)、虚拟网络功能管理器(virtual networkfunction manager，VNFM)、数据过程管理器(data process manager，DPM)和数据转发管理器(data forwarding manager，DFM)。VIM和VNFM控制本地云资源以按照软件定义拓扑(software defined topology，SDT)和软件定义过程(software defined process，SDP)的指示来实例化所需虚拟网络功能(virtualized network function，VNF)。DPM按照SDP的指示基于过程链定义来控制数据处理。SFM基于由软件定义资源分配(software definedresource allocation，SDRA)确定的转发规则来控制数据转发。
对于SONAC与支持NFV的NN之间的交互，SONAC确定待创建的VNF(SDT确定的非传输功能和SDP确定的传输功能)、由SDP进行的一个服务的NN内的数据过程链以及由SDRA进行的VN数据的转发规则。对于SONAC与数据中心(datacenter，DC)云之间的交互，操作步骤类似于针对支持NFV的NN的操作步骤。主要区别在于DC内的SDN可以用于服务器之间的互联。
图21示出了逻辑接口参考模型2100的一实施例。逻辑接口参考模型2100包括客户/运营商服务虚拟网络2102、运营商服务虚拟网络2104和经由各种接口连接到SONAC2108的通用无线网络基础设施2106。逻辑接口参考模型2100还包括通过各种API连接到SONAC2108的管理平面服务2110。逻辑接口参考模型2100提供以下接口：
API接口实现VN初始化；
C-I、C-M、C-U接口实现完全自动化(按需VN更新)；
M-M接口实现网络操作服务的操作(管理平面)；
用户平面-用户平面(user plane-user plane，U-U)接口实现客户数据传输。
图22示出了分层SONAC和管理架构2200的一实施例。架构2200包括管理平面2202、用户平面2204、控制平面-SONAC层2206和支持NFV的基础设施层2208。
图23示出了SONAC和网络节点/服务器中的云的实施例***2300。对于SONAC 2302和支持NFV的NN 2304，SONAC创建和配置云资源。这涉及确定需要待创建的NFV(例如用于非传输功能的SDT 2306、用于传输功能的SDP 2308等)以及确定针对一个服务的NN2304内的数据处理链。
SDRA 2310创建的远程网络资源包括转发资源、接入链路资源和回程链路资源。转发规则针对每个VN的数据来定义。针对终端设备的接入链路(access link，AL)资源(T/F/C/P/S)分配可以基于上层SDRA的指令给出的服务流转发和QoE/QoS需求。针对邻居的回程(backhaul，BH)链路资源(T/F/C/P/S)分配可以基于上层SDRA的指令给出的服务流转发和QoE/QoS需求。
NN 2304包括HWM-NN/服务器本地控制层2312、NN本地数据层2314和NN本地云资源2316。NN 2304处的本地控制包括数据处理管理器(data process manager，DPM)2318、数据转发管理器(data forwarding manager，DFM)2320和接入链路控制信道管理器(accesslink control channel manager，AL CSM)2322。DPM 2318接收数据并基于该服务的处理链处理该数据。DFM 2320接收数据并基于SDRA 2310确定的转发规则转发数据。AL客户服务管理(customer service management，CSM)是AL控制信道管理器2322。
图24示出了抽象为一个支持NFV的NN的数据中心(data center，DC)2400的一实施例。对于SONAC 2402和支持NFV的DC 2406，由SONAC 2402创建和配置云资源2404。这包括SDT确定待创建的NFV和用于DC云2404内的一个服务的非传输功能链。这还涉及SDP 2408确定传输协议功能(仅用于入端口和出端口)。
SDRA 2410创建的远程网络资源(仅用于入端口和出端口)可以定义用于每个VN的数据的转发规则(用于入端口和出端口)。
DC 2406处的本地控制可以包括DPM 2412和DFM 2414。DPM 2412接收数据并基于该服务的过程链处理该数据。DFM 2414接收数据并基于SDRA 2410确定的转发规则来转发数据。对于边缘NN，DFM 2414接收数据并基于SDRA 2410的服务流QoE/QoS需求来分配接入链路资源。
SONAC 2402层是专用于SCVN提供的控制平面功能。管理平面功能可以定义来实现WN的操作并将信息(所需或其它信息)提供给SONAC 2402层。
图25示出了下一代网络的逻辑接口参考模块2500的一实施例的图。SONAC 2502层可以使用SONAC 2502接口来与管理平面2504上的服务通信，这些服务包括客户服务、管理功能服务和运营商服务。SONAC 2502接口可以包括适用于虚拟网络初始化的应用可编程接口(application programmable interface，API)。
SONAC 2502层还可以使用SONAC 2502接口与GWNI 2506、网络管理服务虚拟网络和客户/运营商服务虚拟网络通信。例如，SONAC 2502层可以使用C-I接口来实施GWNI 2506内的VN。管理功能服务自身会需要虚拟网络资源，这些VN的逻辑拓扑是分层的并且可以经由C-M接口自动更新。SONAC 2502层可以使用C-M接口来与管理服务VN 2508通信。管理服务VN之间的通信可通过M-M接口发生。客户服务VN 2510可以经由C-U接口通过例如用户平面中的v-s-SGW自动更新。
对于SONAC 2502的分层逻辑拓扑，信息经由C-C接口在分层结构的不同层以及SONAC2502中的组件之间交换。硬件和软件管理器(Hardware and Software Manager，HSM)可以与位于支持NFV的NE内的单个支持NFV的NE相关联。
在一实施例中，硬件-软件管理器(Hardware-Software Manager，HSM)可以是支持NFV的NN内的本地控制层。HSM可以包括VIM和VNFM用于控制本地云资源和按照SDT和/或SDP指示实例化VNF。HSM还可以包括数据过程管理器(data process manager，DPM)用于基于过程链定义控制数据处理。过程链定义可以按照SDP的指示传送。HSM还可以包括数据转发管理器(data forwarding manager，DFM)用于基于从SDRA传送的转发规则来控制数据转发。
在SONAC与支持NFV的NN之间的交互期间，SONAC可以确定待创建的VNF(例如SDT确定的非传输功能、SDP确定的传输功能)、由SDP进行的一个服务的NN内的数据过程链以及由SDRA进行的VN数据的转发规则。
对于SONAC与DC云之间的交互，操作步骤类似于支持NFV的NN的操作步骤。一个区别在于DC内的SDN可以用于服务器之间的互联。
如图25所示，I-M接口可以允许管理平面功能与GWNI 2506通信。I-M接口可以承载基础设施配置消息/指令以及基础设施行为记录消息。
图26示出了分层SONAC和管理架构2600的另一实施例。如图所示，分层SONAC和管理架构2600包括软件定义网络应用控制(software defined network applicationcontrol，SONAC)控制平面2602与管理平面2604之间的M-API接口。管理平面2604包括各种管理平面实体，包括客户服务管理(Customer Service management，CSM)实体和定制化连接管理(Connectivity Management，CM)实体。CSM实体和CM实体可以为服务定制。管理平面功能适用于通过M-API接口将具体需求传送给SONAC控制平面2602。一些需求可以包括需求描述、延迟需求、容量需求和一个或多个需要的逻辑功能。
图27示出了用于执行本文所描述的方法的实施例处理***2700的方框图，该***可以安装在主机设备中。如图所示，处理***2700包括处理器2704、存储器2706和接口2710至2714，它们可以(或可以不)如图27所示排列。处理器2704可以是适用于执行计算和/或其它处理相关任务的任何组件或组件集合，存储器2706可以是适用于存储程序和/或指令以由处理器2704执行的任何组件或组件集合。在一实施例中，存储器2706包括非瞬时性计算机可读介质。接口2710、2712、2714可以为允许处理设备2700与其它设备/组件和/或用户通信的任何部件或组件集合。例如，接口2710、2712、2714中的一个或多个可适用于将来自处理器2704的数据、控制或管理消息传送到安装在主机设备和/或远程设备上的应用。又例如，接口2710、2712、2714中的一个或多个可以适用于允许用户或用户设备(例如个人计算机(personal computer，PC)等)与处理***2700交互/通信。处理***2700可以包括未在图27中描绘的额外组件，诸如长期存储器(例如非易失性存储器等)。
在一些实施例中，处理***2700包含在正在访问电信网络或是其一部分的网络设备内。在一项示例中，处理***2700位于无线或有线电信网络中的网络侧设备中，网络侧设备包括基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器或电信网络中的任何其它设备。在其它实施例中，处理***2700位于接入无线或有线电信网络的用户侧设备中，该用户侧设备包括移动台、用户设备(user equipment，UE)、个人计算机(personal computer，PC)、平板电脑、可穿戴通信设备(例如智能表等)或适用于接入电信网络的任何其它设备。
在一些实施例中，接口2710、2712、2714中的一个或多个将处理***2700连接到适用于通过电信网络传输和接收信令的收发器。
图28示出了适用于通过电信网络传输和接收信令的收发器2800的方框图。收发器2800可以安装在主机设备中。如图所示，收发器2800包括网络侧接口2802、耦合器2804、发射器2806、接收器2808、信号处理器2810和设备侧接口2812。网络侧接口2802可以包括适用于通过无线或有线电信网络传输或接收信令的任何组件或组件集合。耦合器2804可以包括适用于通过网络侧接口2802促进双向通信的任何组件或组件集合。发射器2806可以包括适用于将基带信号转换为适合于通过网络侧接口2802进行通信的调制载波信号的任何组件或组件(例如上变频器、功率放大器等)集合。接收器2808可以包括适用于将通过网络侧接口2802接收的载波信号转换为基带信号的任何组件和组件(例如下变频器、低噪声放大器等)集合。信号处理器2810可以包括适用于将基带信号转换为适合于通过设备侧接口2812进行通信的数据信号(反之亦然)的任何组件或组件集合。设备侧接口2812可以包括适用于在信号处理器2810与主机设备内的组件(例如处理***2700、局域网(local areanetwork，LAN)端口等)之间传送数据信号的任何组件或组件集合。
收发器2800可以通过任何类型的通信介质传输和接收信令。在一些实施例中，收发器2800通过无线介质传输和接收信令。例如，收发器2800可以是适用于根据无线电信协议通信的无线收发器，该无线电信协议例如蜂窝协议(例如长期演进(long-termevolution，LTE)等)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)协议(例如Wi-Fi等)或任何其它类型的无线协议(例如蓝牙、近场通信(near field communication，NFC)等)。在这类实施例中，网络侧接口2802包括一个或多个天线/辐射元件。例如，网络侧接口2802可以包括单个天线、多个独立天线或用于单输入多输出(single input multipleoutput，SIMO)、多输入单输出(multiple input single output，MISO)、多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)等多层通信的多天线阵列。在其它实施例中，收发器2800通过双绞线电缆、同轴电缆、光纤等有线介质传输和接收信令。特定处理***和/或收发器可以利用所示的所有组件或者组件的仅一子集，设备之间的集成程度可能不同。在各种实施例中，SONAC架构可以是分层的或者可以是自定义并且可以视为控制分片。在一实施例中，SONAC通过API与服务和/或应用连接以基于客户需求启动或更新SCVN。所公开方法和***的实施例包括用户平面内的功能之间的用户平面-用户平面(user plane–userplane，U-U)接口以进行用户平面业务转发。所公开方法和***的实施例包括管理服务分片之间的M-M接口。示例包括CM-CSM、CSM-InfM、InfM-DAM、CSM-DAM等以用于管理分片间通信。所公开方法和***的实施例还包括管理平面内的接口，例如CM-MM、CSM-MM、InfM-MM、DAM-MM、CFM-MM，以用于管理服务分片内通信。C-C接口提供SONAC分片内的功能之间的接口。C-I接口提供SONAC分片内的功能之间的接口。C-I接口提供SONAC机制以配置基础设施。C-M接口提供SONAC与管理平面服务之间的接口以进行管理服务与SONAC之间的通信。C-U接口提供SONAC与用户平面之间的接口以进行按需SCVN/分片更新。
一种用于提供定制化虚拟无线网络的网络管理实体包括：计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONAC)模块，该计算设备连接到无线网络，该SONAC模块用于从无线网络接收服务需求数据并根据服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtual network，VN)，服务需求数据描述一个或多个服务需求，其中，SONAC模块包括与以下项交互的接口：软件定义拓扑(software-definedtopology，SDT)组件，该SDT组件由SONAC模块用来确定服务定制化逻辑拓扑；软件定义资源分配(software-defined resourceallocation，SDRA)组件，其将逻辑拓扑映射到无线网络内的物理网络资源；软件定义协议(software-defined protocol，SDP)组件，其确定端到端数据传输协议以经由无线网络进行第一设备与第二设备之间的通信。在一实施例中，网络管理实体包括SDT、SDRA和SDP组件。在一实施例中，SONAC模块用于经由应用编程接口(application programming interface，API)与服务和应用中的至少一个连接以根据客户需求启动或更新服务定制化虚拟网络(service-customized virtual network，SCVN)。在一实施例中，SONAC模块用于经由控制平面-用户平面(control plane-user plane，C-U)接口自动更新服务定制化VN。在一实施例中，服务定制化VN经由C-U接口通过用户平面中的虚拟服务特定服务网关(virtual service specific serving gateway，v-s-SGW)更新。在一实施例中，SONAC模块经由管理平面应用编程接口(management plane applicationprogramming interface，M-API)耦合到管理平面，其中，SONAC模块定义管理平面服务拓扑。在一实施例中，管理平面执行连接管理、客户服务管理、基础设施管理、内容和转发管理以及数据分析管理中的至少一个。在一实施例中，网络管理实体还包括用户平面-用户平面(user plane-user plane，U-U)接口，其提供用户平面内的功能之间的接口以用于用户平面业务转发。在一实施例中，网络管理实体还包括管理平面-管理平面(management plane-management plane，M-M)接口，其提供管理服务分配之间的接口以进行管理分片间通信。在一实施例中，网络管理实体还包括控制平面-控制平面(controlplane-control plane，C-C)接口，其提供SONAC分片内的功能之间的接口。在一实施例中，网络管理实体还包括控制平面-基础设施平面(control plane-infrastructure plane，C-I)接口，其提供用于SONAC的接口以配置基础设施。在一实施例中，网络管理实体还包括控制平面-管理平面(controlplane-management plane，C-M)接口，其提供SONAC模块与管理平面服务之间的接口以用于管理服务与SONAC模块之间的通信。在一实施例中，网络管理实体还包括SONAC模块与用户平面之间的控制平面-用户平面(control plane-user plane，C-U)接口，用于按需服务定制化虚拟网络(service-customized virtual network，SCVN)/分片更新。在一实施例中，SONAC模块用于关联虚拟用户装备(user equipment，UE)特定服务网关(serving gateway，SGW)以响应注册UE的服务需求数据。在一实施例中，SONAC模块用于为用户设备(userequipment，UE)创建虚拟用户连接管理器以响应该UE的服务需求数据。在一实施例中，SONAC模块用于经由控制平面-用户平面(control plane-user plane，C-U)接口与用户平面接收对VN更新的触发。在一实施例中，SONAC模块用于经由M-API接口耦合到管理平面。在一实施例中，管理平面上的管理平面功能用于经由M-API接口将需求传送给SONAC模块，其中需求包括需求描述、延迟需求、容量需求和逻辑功能中的至少一个。在一实施例中，管理平面功能包括连接管理、客户服务管理、基础设施管理、内容和转发管理以及数据分析管理中的至少一个。在一实施例中，SONAC模块用于经由控制平面-基础设施平面(controlplane-infrastructure plane，C-I)接口与通用无线网络基础设施(generalizedwireless network infrastructure，GWNI)连接以实施GWNI内的VN。在一实施例中，SONAC模块用于经由应用编程接口(application programming interface，API)与运营商服务和客户服务连接。
网络设备中用于提供定制化虚拟无线网络的一实施例方法包括：计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONA)模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据，该计算设备连接到无线网络；根据该服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtual network，VN)，其中创建服务定制化VN包括确定服务定制化逻辑拓扑、将所确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源以及根据物理网络资源的可用性确定端到端数据传输协议以供逻辑拓扑中的实体使用。在一实施例中，确定服务定制化逻辑拓扑包括与支持网络功能虚拟化(network functionsvirtualization，NFV)网络节点(network node，NN)管理组件通信以请求创建逻辑功能。在一实施例中，该方法还包括实例化或终止虚拟和服务特定服务网关(serving gateway，SGW)以响应接收M2M服务的服务需求数据。在一实施例中，该方法还包括关联虚拟用户设备(user equipment，UE)特定服务网关(serving gateway，SGW)以响应接收注册UE的服务需求数据。在一实施例中，该方法包括为用户设备(user equipment，UE)创建虚拟用户连接管理器以响应接收该UE的服务需求数据。
一实施例网络节点包括处理器和存储由处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，该程序包括执行以下操作的指令：面向服务的虚拟网络自动创建(service-oriented virtual network auto-creation，SONAC)模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据；根据服务需求数据创建服务定制化虚拟网络(virtual network，VN)，其中，创建服务定制化VN的指令包括执行以下操作的指令：确定服务定制化逻辑拓扑，将所确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源以及根据物理网络资源的可用性确定端到端数据传输协议以供逻辑拓扑中的实体使用。在一实施例中，确定服务定制化逻辑拓扑的指令包括与支持网络功能虚拟化(network functions virtual ization，NFV)的网络节点(networknode，NN)管理组件通信以请求创建逻辑功能的指令。在一实施例中，该程序还包括实例化或终止虚拟和服务特定服务网关(serving gateway，SGW)以响应接收机器对机器(machine-to-machine，M2M)服务的服务需求数据的指令。在一实施例中，该程序还包括关联虚拟用户设备(user equipment，UE)特定服务网关(serving gateway，SGW)以响应接收注册UE的服务需求数据的指令。在一实施例中，该程序包括为用户设备(user equipment，UE)创建虚拟用户连接管理器以响应接收该UE的服务需求数据的指令。
以下参考与本申请的主题相关。每个参考文件以全文引入的方式并入本文中。
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[24]Zhang于2015年3月5日递交的发明名称为“用于定制化第五代(FifthGeneration，5G)网络的***和方法(System and Method for a Customized FifthGeneration(5G)Network)”的第14/639,572号美国专利申请。
虽然已参考说明性实施例描述了本发明，但此描述并不意图限制本发明。所属领域的技术人员在参考该描述后，将会明白说明性实施例的各种修改和组合，以及本发明其它实施例。因此，所附权利要求书意图涵盖任何此类修改或实施例。

Claims (10)

1.一种用于提供定制化虚拟无线网络的网络管理实体，其特征在于，包括：
计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建SONAC模块，所述计算设备连接到无线网络，所述SONAC模块用于从所述无线网络接收服务需求数据并且根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络VN，所述服务需求数据描述一个或多个服务需求；
其中，所述SONAC模块包括与以下组件交互的接口：
软件定义拓扑SDT组件，所述SDT组件由所述SONAC模块用来确定服务定制化逻辑拓扑；
软件定义资源分配SDRA组件，其将所述逻辑拓扑映射到所述无线网络内的物理网络资源；
软件定义协议SDP组件，其确定端到端数据传输协议以经由所述无线网络进行第一设备与第二设备之间的通信；
所述SONAC模块经由管理平面应用编程接口M-AP I耦合到管理平面，其中，所述SONAC实体定义一个管理平面服务拓扑；所述管理平面执行连接管理、客户服务管理、基础设施管理、内容和转发管理以及数据分析管理中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的网络管理实体，其特征在于，所述SONAC模块用于经由应用编程接口API与服务和应用中的至少一个连接以根据客户需求启动或更新服务定制化虚拟网络SCVN。
3.根据权利要求1所述的网络管理实体，其特征在于，所述SONAC模块用于经由控制平面到用户平面C-U自动更新所述服务定制VN。
4.根据权利要求3所述的网络管理实体，其特征在于，所述服务定制化VN经由所述C-U接口通过用户平面中的虚拟服务特定服务网关v-s-SGW更新。
5.一种在网络设备中的用于提供定制化虚拟无线网络的方法，其特征在于，所述方法包括：
计算设备执行的面向服务的虚拟网络自动创建SONAC模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据，所述计算设备连接到无线网络；
根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络VN，其中，创建所述服务定制化VN包括确定服务定制化逻辑拓扑，将所述确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源，以及根据所述物理网络资源的可用性确定端到端传输协议以供所述逻辑拓扑中的实体使用；
其中，所述SONAC模块经由管理平面应用编程接口M-AP I耦合到管理平面，其中，所述SONAC实体定义一个管理平面服务拓扑；所述管理平面执行连接管理、客户服务管理、基础设施管理、内容和转发管理以及数据分析管理中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述服务定制化逻辑拓扑包括与支持网络功能虚拟化NFV的网络节点NN管理组件通信以请求创建所述逻辑功能。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括实例化或终止虚拟和服务特定服务网关SGW以响应接收机器对机器M2M服务的服务需求数据。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括关联虚拟用户设备UE特定服务网关SGW以响应接收注册UE的服务需求数据。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括为用户设备UE创建虚拟用户连接管理器以响应接收所述UE的服务需求数据。
10.一种网络节点，其特征在于，包括：
处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括执行以下操作的指令：
从面向服务的虚拟网络自动创建SONAC模块接收表述一个或多个服务需求的服务需求数据；
根据所述服务需求数据创建服务定制化虚拟网络VN，其中，所述创建所述服务定制化VN的指令包括执行以下操作的指令：确定服务定制化逻辑拓扑，将所述确定的逻辑拓扑映射到物理网络资源，以及根据所述物理网络资源的可用性确定端到端数据传输协议以供逻辑拓扑中的实体使用；
其中，所述SONAC模块经由管理平面应用编程接口M-API耦合到管理平面，其中，所述SONAC实体定义一个管理平面服务拓扑；所述管理平面执行连接管理、客户服务管理、基础设施管理、内容和转发管理以及数据分析管理中的至少一个。
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