用于控制平面和数据平面中的虚拟化功能的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月1日提交的美国申请第62/169,243号、于2015年9月18日提交的美国申请第62/220,564号、于2015年9月18日提交的美国申请第62/220,643号以及于2016年5月31日提交的美国专利申请第15/169,444号的优先权。上述申请的全部内容通过引用合并到本文中。

技术领域

本发明涉及通信网络领域，并且特别地涉及用于提供控制平面和数据平面中的虚拟化功能且用于操作具有网络切片的通信网络的系统和方法。

背景技术

使用诸如网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)、网络切片和软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)的技术，可以管理通信网络使得可以创建不同的子网络，每个子网络被定制成解决来自不同客户的需求。网络切片允许将底层资源池分割为在业务和资源使用方面彼此隔离的专用网络。包括连接资源以及处理和存储资源的底层资源可以在许多不同的网络之间被划分。通过允许网络之间的业务和资源隔离，切片可以被充分隔离，使得对于切片内的任何实体，切片本身是完整的网络。通过使用NFV和其他虚拟化技术，可以将网络功能置于整个网络中并且可以定义虚拟实体之间的逻辑连接。改变或修改分配给网络功能的资源或功能之间的链路可以动态地完成，以使得实现动态拓扑以符合网络的需要。这些灵活的网络架构对于移动网络——核心网络以及可能地无线电接入网络二者——很有意义，并且正在被研究作为供下一代移动网络如所谓的第五代(fifth generation，5G)网络使用的候选架构。然而，在潜在大型网络规模上管理可变和竞争性需求是需要有效架构及其管理的复杂议题。

因此，需要用于操作具有网络切片的通信网络的系统和方法，该系统和方法消除或减轻现有技术的一个或更多个限制。

提供该背景信息以揭示申请人认为与本发明可能相关的信息。未必意在承认也不应该被解释为任何前述信息构成针对本发明的现有技术。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供用于提供控制平面和数据平面中的虚拟化功能且用于操作具有网络切片的通信网络的系统和方法。根据本发明的实施方式，提供了一种用于在具有多个网络切片的通信网络中管理移动装置附接请求的方法。该方法包括在通信网络中实例化全局连接和移动性管理(global connection and mobility management，G-CMM)功能，G-CMM功能被配置成跨多个网络切片进行操作。该方法包括利用G-CMM功能从多个网络切片中选择适当的网络切片。该方法包括将移动装置附接至适当的网络切片。可选地，通信网络包括接入节点，移动装置与接入节点相关联，并且G-CMM功能使用接入节点的扩展功能来确定适当的网络切片并且将移动装置附接至适当的网络切片。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理请求如客户服务请求的方法。该方法包括在通信网络中实例化全局连接和移动性管理(G-CMM)功能。该方法包括由G-CMM功能来接收请求。该方法包括确定使用通信网络中的多个预先存在的网络切片中的一个网络切片是否能够适应请求。该方法包括在使用多个预先存在的网络切片中的任何网络切片不能适应请求的情况下，实例化新的网络切片来适应请求。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于管理在与第一网络切片关联的第一覆盖区域和与第二网络切片关联的第二覆盖区域之间漫游的移动装置的方法。该方法包括当移动装置处于第一覆盖区域时将移动装置与第一网络切片相关联。该方法包括当移动装置处于第二覆盖区域时将移动装置与第二网络切片相关联。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理与第一网络切片关联的移动装置的方法。该方法包括在第一网络切片中实例化全局连接和移动性管理(G-CMM)功能。该方法包括利用G-CMM功能来确定移动装置是否处于第一网络切片的覆盖区域内。该方法包括当移动装置处于第一网络切片的覆盖区域之外时将移动装置分配给第二网络切片。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理一个或更多个网络切片的方法。该方法包括在至少一个网络切片内实例化连接和移动性管理(connection andmobility management，CMM)功能。该方法包括使用CMM功能来测量指示一个或更多个网络切片的性能的一个或更多个性能度量。该方法包括基于所测量的一个或更多个性能度量来缩放一个或更多个网络切片。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理移动装置连接的方法。该方法包括提供属于通信网络的网络切片。该方法包括将移动装置附接至网络切片。该方法包括在网络切片中实例化连接管理(connection management，CM)功能。该方法包括使用CM功能来确定用于移动装置的云候选集。该方法包括将移动装置在通信上耦接至云候选集。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信上耦接至通信网络的移动装置的节电方法。该方法包括提供属于通信网络的网络切片。该方法包括将移动装置附接至网络切片。该方法包括在网络切片中实例化连接管理(connection management，CM)功能。该方法包括使用CM功能来确定用于移动装置的节电操作参数。该方法包括根据节电操作参数来操作移动装置。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中的源节点与目的节点之间传送分组的方法。该方法包括将网络切片与源节点相关联。该方法包括在网络切片中实例化流管理(flow management，FM)功能。该方法包括在通信网络中实例化流量工程(trafficengineering，TE)功能。该方法包括使用TE功能来执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。该方法包括使用FM功能沿着所确定的路径来划分流。该方法包括沿着所确定的路径在源节点与目的节点之间传送分组。该方法包括使用FM功能使所确定的容量限制被遵循。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中的源节点与目的节点之间传送分组的方法，其中，源节点与网络切片相关联。该方法包括在通信网络中实例化流量工程(TE)功能。该方法包括使用TE功能来执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。该方法包括经由所确定的路径在源节点与目的节点之间路由分组。该方法包括使用TE功能使所确定的容量限制被遵循。

根据本发明的实施方式，提供了一种在具有多个网络切片的通信网络中的连接管理设备。该设备包括微处理器，微处理器在操作上耦接至网络接口。该设备被配置成响应于来自移动装置的附接请求来从多个网络切片中选择网络切片。该设备还被配置成经由网络接口向通信网络中的至少一个节点传送指令以将移动装置附接至网络切片。

根据本发明的实施方式，提供了一种在具有多个网络切片的通信网络中的连接管理设备。该设备被配置成响应于请求来确定使用通信网络中的多个预先存在的网络切片中的一个网络切片是否能够适应请求。该设备还被配置成在使用多个预先存在的网络切片中的任何网络切片不能适应请求的情况下实例化新的网络切片来适应请求。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于管理在与第一网络切片关联的第一覆盖区域和与第二网络切片关联的第二覆盖区域之间漫游的移动装置的设备。该设备被配置成当移动装置处于第一覆盖区域时将移动装置与第一网络切片相关联。该设备还被配置成当移动装置处于第二覆盖区域时将移动装置与第二网络切片相关联。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理与第一网络切片关联的移动装置的设备。该设备被配置成确定移动装置是否处于第一网络切片的覆盖区域内。该设备还被配置成当移动装置处于第一网络切片的覆盖区域之外时将移动装置分配给第二网络切片。该设备在第一网络切片中实例化为全局连接和移动性管理器(globalconnection and mobility management，G-CMM)。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理一个或更多个网络切片的设备。该设备被配置成测量指示一个或更多个网络切片的性能的一个或更多个性能度量。该设备还被配置成基于所测量的一个或更多个性能度量来缩放一个或更多个网络切片。对一个或更多个性能度量的测量由该设备的在一个或更多个网络切片中的至少一个网络切片中实例化的连接和移动性管理器部分来执行。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于在通信网络中管理移动装置连接的设备。该设备被配置成提供属于通信网络的网络切片。该设备还被配置成将移动装置附接至网络切片。该设备还被配置成在网络切片中实例化连接管理(connection management，CM)功能。该设备还被配置成使用CM功能来确定用于移动装置的云候选集。该设备还被配置成将移动装置在通信上耦接至云候选集。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于管理在通信上耦接至通信网络的移动装置的设备。该设备被配置成提供属于通信网络的网络切片。该设备还被配置成将移动装置附接至网络切片。该设备还被配置成在网络切片中实例化连接管理(connectionmanagement，CM)功能。该设备还被配置成使用CM功能来确定用于移动装置的节电操作参数。该设备还被配置成根据节电操作参数来操作移动装置。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于控制通信网络中的源节点与目的节点之间的分组传送的系统，其中，源节点与网络切片相关联。该系统包括通信网络中的流量工程(traffic engineering，TE)管理器，TE管理器被配置成执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。该系统还包括位于网络切片中的流管理器(flow management，FM)，FM包括在操作上耦接至第二网络接口的第二微处理器并且被配置成沿着所确定的路径划分流并且使所确定的容量限制被遵循。沿着所确定的路径在源节点与目的节点之间传送分组。TE管理器和FM包括在操作上耦接至网络接口的微处理器。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于控制通信网络中的源节点与目的节点之间的分组传送的流量工程(traffic engineering，TE)管理器，其中，源节点与网络切片相关联。TE管理器被配置成执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。TE管理器还被配置成使分组经由所确定的路径在源节点与目的节点之间路由。TE管理器还被配置成使所确定的容量限制被遵循。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述，本发明的另外的特征和优点将变得明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的根据用于提供网络连接管理的方法和设备的操作。

图2A示出了根据本发明的一些实施方式的在管理平面内的网络切片关联。

图2B示出了根据本发明的其他实施方式的在网络的边缘处的网络切片关联。

图3示出了根据本发明的一些实施方式的用于将装置连接至网络切片的过程。

图4示出了根据本发明的一些实施方式的用于将装置连接至网络切片的过程。

图5示出了根据本发明的实施方式的网络切片关联过程。

图6示出了根据本发明的另一实施方式的网络切片关联过程。

图7示出了根据本发明的一些实施方式的与附接请求关联的信令流。

图8A示出了根据本发明的实施方式的通信网络架构的概况。

图8B示出了根据本发明的实施方式的通信网络架构的概况。

图8C示出了根据本发明的实施方式的通信网络架构的概况。

图9示出了根据本发明的实施方式的网络切片。

图10示出了根据本发明的实施方式的网络切片实例化过程。

图11示出了根据本发明的另一实施方式的网络切片实例化。

图12示出了根据本发明的实施方式的基于包括的功能类型的多个网络切片类型。

图13示出了根据本发明的实施方式的多个网络切片和用于网络切片管理的管理平面。

图14A示出了根据本发明的实施方式的包括CM和CSM管理平面功能的实例化的网络切片配置。

图14B示出了根据本发明的实施方式的包括连接管理功能的实例化的网络切片配置。

图14C示出了根据本发明的实施方式的包括客户服务管理功能的实例化的网络切片配置。

图15示出了根据本发明的实施方式的用于管理支持多个网络切片并且由多个网络运营商和/或基础设施提供商支持的通信网络中的基础设施的方法。

图16示出了根据本发明的一些实施方式的说明基础设施管理的网络配置。

图17还示出了根据本发明的一些实施方式的说明基础设施管理的网络配置。

图18示出了根据本发明的实施方式的被配置成与频谱代理协商的v-s-IM的配置以及v-s-IM与其他功能的关系。

图19示出了根据本发明的另一实施方式的与其他功能相关的频谱协商器功能。

图20示出了根据本发明的实施方式的使用软件定义网络(Software DefinedNetworking，SDN)的端到端服务管理。

图21示出了根据本发明的实施方式的用于支持多个网络切片的具有SDN能力的通信网络中的端到端服务管理的方法。

图22示出了根据本发明的实施方式提供的设备。

将注意到，贯穿附图，相似的特征由相似的附图标记标识。

具体实施方式

如本文中使用的，“网络”或“通信网络”可以服务包括但未必限制于移动装置的各种装置。这样的网络可以包括无线电接入部分和回程部分。网络还可以包括各种虚拟化部件，这将在本文中变得容易看出。这样的网络的主要示例是例如下一代移动网络联盟定义的第五代移动网络，如下面所描述的，第五代移动网络可重构并且能够根据网络切片进行操作。

网络操作可以分类为管理平面操作、控制平面操作以及数据平面操作。控制平面执行诸如网络装置配置的操作，而数据平面通过经由控制平面配置的网络装置来处理数据分组。管理平面可以被认为是控制平面的一部分，可用于例如网络管理并且例如通过使运营商能够与网络交互来管理控制平面的配置。

如本文中使用的，为了清楚起见，使用术语“用户设备”(User Equipment，UE)。然而，UE可以指经由无线通信与接入节点通信的各种设备中之一，如移动装置、固定或移动机器类型的装置等。本领域技术人员将理解，移动装置是被设计成连接至移动网络的装置。该连接通常利用至接入节点的无线连接。虽然移动网络被设计成支持移动性，但是移动装置本身不需要是移动的。诸如计量装置(例如，智能仪表)的一些移动装置可能不能移动，但是仍然利用移动网络。

网络切片是指用于分离可以在可重构网络架构如采用网络功能虚拟化(NetworkFunction Virtualization，NFV)的网络中使用的不同类型的网络业务的技术。网络切片(如在标题为“Study on New Services and Markets Technology Enablers”，发行14，版本1.2.0，2016年1月20日的3GPP TR 22.891中定义的)由支持特定使用情况的通信服务要求的逻辑网络功能的集合组成。网络切片的一个用途是在核心网络中。通过使用网络切片，不同的服务提供商可以具有在同一组物理网络和计算资源上运行的不同的核心网络。这也可以用于创建专用于特定类型的网络业务的虚拟网络。应当理解，该讨论不意在排除网络切片的应用，这是因为网络切片适用于无线电接入网络(Radio Access Network，RAN)的无线电接入边缘，无线电接入网络可以需要特定功能来支持多个网络切片或者用于不同网络切片的资源划分。为了提供性能保证，网络切片可以彼此隔离，使得一个切片不对其他切片产生负面影响。隔离不限于不同类型的服务，而是还允许运营商部署同一网络分区的多个实例。

与使所有移动装置通过由网络基础设施部件(例如，基站、接入点、eNB)确定的移动性管理实体(mobility management Entity，MME)与网络连接的情况对比，网络切片允许分别针对不同的网络服务的分离网络切片的实例化。这使得能够实现不同类型的业务的分离，不同类型的业务潜在地具有不同的分组处理要求和QoS要求。网络切片可以对应于池资源的分配，以向不同的客户或客户组提供不同的服务，使得不同的服务由不同的定制虚拟网络支持，其中，从客户角度来看，不同的定制虚拟网络彼此基本上分离。池资源可以是能够通过诸如NFV的虚拟化方法配置以支持用于支持网络切片的操作的各种网络功能的商用成品硬件部件。

根据本发明的实施方式，通信网络架构基于虚拟网络元件和链路的使用。这可以通过网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)框架以及软件定义的资源分配的使用来实现。可以使用NFV框架来定义多个虚拟网络功能(virtual networkfunction，VNF)，每个虚拟网络功能可以对应于使得能够实现通信网络的操作的功能。例如，VNF可以提供路由器、交换机、网关、防火墙、负载均衡器、服务器等的功能。功能在以下程度上被虚拟化：虽然它在物理资源上实例化，但是功能完全驻留在网络中。在虚拟化领域中，减少或没有对某些物理节点例如网关的需要。相反，可以采用计算平台来实例化物理节点的功能如虚拟网关功能。这些功能使用虚拟资源如计算、存储和网络资源。这提供了利用专用硬件资源的替选方案。对于网络中的其他实体，虚拟化实体看起来与真实实体难以区分。同样地，可以根据需要使用真实的和虚拟的可用资源来实例化VNF。例如，在以下文献中描述了NFV和虚拟网络功能架构：2013年10月标题为“network function virtualization(NFV)；Use Cases”的ETSI GS NFV 001和2013年10月标题为“network functionvirtualization(NFV)；Architectural Framework”的ETSI GS NFV 002。

可以使用NFV管理和编排(management and orchestration，MANO)实体来实例化必要的功能网络部件以确保可以提供由网络服务(network service，NS)请求标识的服务。可以通过虚拟网络功能转发图(virtual network function forwarding graph，VNFFG)来描述(用于处理网络服务请求的)网络功能的实例化，虚拟网络功能转发图定义提供请求的服务所需的一组网络功能。VNFFG包括网络转发路径(network forwarding path，NFP)，网络转发路径定义要例如由VNF的集合执行以提供请求的服务的动作的顺序。

为了提供上下文以帮助理解网络切片和网络切片的概念，理解以下有帮助：在异构网络中除了覆盖不同位置的多个不同类型的节点之外，不同的基础设施提供商可以拥有被认为是接入网络的网络的不同部分(或者甚至核心网络的部分)。还被称为网络运营商(network operator，NO)或服务提供商(service provider，SP)的电信服务提供商(Telecommunications Service Provider，TCSP)向虚拟网络运营商(Virtual NetworkOperator，VNO)提供网络服务。这些VNO的一些示例包括M2M服务提供商(M2M ServiceProvider，M2M SP)、移动虚拟网络运营商(Mobile Virtual Network Operator，MVNO)或其他虚拟服务提供商。这些VNO获得具有虚拟功能和连接的网络的形式的网络服务，以允许VNO向客户提供服务。TCSP可以从其网络资源池创建所需的虚拟网络作为网络切片。M2M SP具有由通常被布置成形成具有由M2M SP指定的特征的拓扑的节点和链路组成的VN。然而，VN资源(节点和链路二者)需要映射至物理基础设施。VN可能仅使用物理节点的子集，VN使用的每个物理节点可能不会被该VN充分使用。还应当理解，M2M SP可以利用多于一个的TCSP，从而允许M2M SP创建跨不同网络的网络切片，有效地具有作为单个TCSP的资源的超集的网络切片(或者根据具体情况，由多个TCSP的资源的子集的组合组成的网络切片)。如果针对每个逻辑链路设置某些带宽要求，则分配物理链路的百分比来创建虚拟链路。这还可以包括聚合物理链路以创建与单个物理链路相比可以具有更大容量的逻辑链路。网络切片是在可能是不同网络中的资源的分配的集合。从基础设施提供商的角度来看，网络切片可能仅包括基础设施提供商网络中的资源。从M2M SP的角度来看，网络切片是M2M SP使用的所有网络切片的基本无缝聚合，这类似于VN。TCSP处理基础设施提供商资源的不同网络切片以及来自TCSP资源的网络切片的无缝连接，以创建M2M VN。应当理解，在各个时间点处，用于不同资源的网络切片的总分配可能不会总计达100％。如果该值小于100％，则这意味着资源没有被充分利用。如果该值超过100％，则这可能是网络设计选择，因为知道所有客户会同时使用资源的可能性非常低。应当理解，由于新资源上线或由于现有资源被重新分配，不同网络切片的大小和性质可能随时间而变化。M2M SP通常可能不知道基础设施的变化。

通信网络资源的一部分可以被分配供网络切片使用。这些资源可以包括无线电接入通信资源、节点至节点通信资源、计算资源以及存储器资源。资源还可以包括网络基础设施资源，如管理平面资源、控制平面资源以及数据平面资源。资源可以包括硬件资源如计算机处理功能的部分或通信资源如按照时间、频率、扩展码划分的通信链路的部分或前述的组合。同一网络切片中的节点可以通过逻辑连接来连接，就像物理网络中的物理节点通过物理连接来连接一样。

网络切片关联

本发明的实施方式提供了通信网络中的网络切片关联，用于将移动装置(UserEquipment，UE)与通信网络支持的若干网络切片中的一个网络切片相关联。连接管理器被配置成确定UE与网络切片中的一个网络切片之间的关联。连接管理器可以位于与若干个网络切片分离的管理平面中如连接管理平面中。可以使用网络中的一个或更多个具有NFV功能的节点来实例化连接管理器，或者更一般地使用网络中的计算装置来实例化连接管理器。在一些实施方式中，在与网络的边缘对应的一个或更多个位置处实例化连接管理器。连接管理器可以被称为全局连接管理器，以将其与服务特定的局部连接管理器区分开。全局连接管理器用于进行与网络切片的关联，而服务特定的局部连接管理器各自对应于特定的网络切片并且处理针对该网络切片的连接操作。

网络切片关联包括由至少连接管理器处理移动装置的连接请求或网络附接请求。参照图1，连接管理器的操作包括接收110移动装置要与通信网络相关联的指示。该指示可以是由移动装置传送的附接请求，附接请求从移动装置直接或间接地传送至连接管理器。操作还可以包括从多个网络切片中确定120移动装置要关联的网络切片。操作还包括向通信网络中的至少一个节点传送130指令以及/或者至少部分地由连接管理器执行所述指令。指令在被执行时使移动装置与网络切片相关联。

在一些实施方式中，连接管理器在管理平面中例如在驻留在通信网络的核心中的一组全局功能中实例化。在一些实施方式中，连接管理器在与网络的边缘对应的一个或更多个位置处如与移动装置通信的接入节点处实例化。在一些实施方式中，连接管理器可以在诸如多个接入节点的多个位置处实例化。可以使用分布式连接管理器来处理通过多个接入节点接收的连接请求。连接管理器可以被称为全局连接管理器，如全局连接和移动性管理器(global connection and mobility manager，G-CMM)。连接管理器还可以被称为连接管理功能。

图2A示出了根据本发明的一些实施方式的在管理平面225内发生的网络切片关联。管理平面225可以是支持用于管理各种网络切片的各种全局功能的网络切片。在本实施方式中，通过管理平面(management plane，MP)连接管理(connection management，CM)功能220进行网络切片关联操作。CM功能可以是在与接入节点215分离的网络基础设施内的潜在任意位置处实例化的单独VNF。此外，CM功能可以在网络内的多个位置中实例化。如图2A所示，示例网络切片包括一个或更多个移动宽带(Mobile Broadband，MBB)切片230、一个或更多个机器类型通信(Machine Type Communication，MTC)切片235以及一个或更多个关键机器类型通信(Machine Type Communication，MTC)切片240。UE 205向网络的接入节点215发送附接请求210。附接请求被转发至CM功能220。

图2B示出了根据本发明的一些实施方式的由在网络的边缘处实例化的CM执行的网络切片关联操作。网络的边缘例如包括接入节点215，并且网络切片关联操作由与接入节点215共位的CM功能220执行。UE 205向网络的接入节点215发送附接请求210。附接请求可以包括在UE发送的非接入层(Non Access Stratum，NAS)消息中。附接请求由CM功能220处理。

在一些实施方式中，CM功能可以位于通信网络中的经由无线通信与移动装置直接通信的一些基站或所有基站或接入点类型的实体处。这些实体可以是云无线电接入网络(Cloud Radio Access Network，C-RAN)配置中的eNB和/或基带单元(Baseband Unit，BBU)。可替选地，CM功能可以位于与基站或接入点类型的实体关联的另一实体处。多个位置处的CM功能可以被全部复制在每个位置处，或以分布式方式跨位置实例化。

在各种实施方式中，由连接管理器传送的指令包括移动装置要与多个网络切片中的指定的网络切片相关联的指示。该指示可以通过转发由移动装置最初传送的附接请求——可能通过将附接请求封装在另一控制消息中——来提供。附接请求被转发至与指定的网络切片对应的局部连接管理器或服务特定的连接管理器。

在一些实施方式中，移动装置要与通信网络相关联的指示包括指示特定网络切片或与特定网络切片相关的标识符。在接收到指示时，连接管理器基于标识符来确定特定网络切片。正因如此，可以在指示内明确地或隐含地定义对网络切片的选择。因此，移动装置可以明确地请求与特定网络切片的关联。例如，移动装置可以传送包括明确指示移动装置要关联的网络切片的网络切片标识符的附接请求。作为另一示例，移动装置可以传送包括经由存储在查找表中的预先布置的对应关系与移动装置要关联的特定网络切片进行关联的移动装置标识符的附接请求。

将网络切片与移动装置相关联可以包括例如由服务特定的连接管理器执行的管理平面操作和控制平面操作。例如，关联可以包括认证移动装置、针对移动装置认证网络切片、确认移动装置的授权、允许移动装置接入网络切片、针对移动装置建立信令和数据承载、建立支持移动装置的网络转发规则以及向移动装置传送指示关联已经被执行的附接响应。

关联操作中的网络切片可以是新实例化的、当前处于被实例化的处理中的或预先存在的。

在一些实施方式中，网络内的实体可以将UE分配给特定网络切片。例如，当UE没有请求特定网络切片关联时，或者当所请求的网络切片关联被实体覆盖时，实体可以将UE分配给特定网络切片。

网络切片关联可以包括选择多个网络切片中的哪个网络切片要与给定移动装置相关联并且与给定UE可能属于一个或更多个实例化网络切片的可能性相关地发生。切片关联确定指示UE要附接的哪个网络切片。关联的网络切片对应于通信网络的将承载朝向和来自移动装置的语音和/或数据业务以及在必要时处理所述业务的部分。关联的网络切片可以提供通信网络的至少一些或基本上所有的功能和服务，这是因为功能和服务适用于移动装置。由于不同的网络切片可以具有不同的功能，因此网络切片关联可以包括选择能够通过接入通信网络资源的足够部分来满足移动装置的当前通信要求的网络切片。

在一些实施方式中，网络切片的细节可以通过网络服务描述符(network serviceDescriptor，NSD)来描述。例如，在一些实施方式中，NSD包括网络切片标识符(networkslice identifier，NS ID)，该网络切片标识符一旦例如通过从广播信道或者通过另一方法获得NS ID而被确定，则可以包括在上行链路(uplink，UL)分组的头部以指示与该分组相关联的适当网络切片。

在一些实施方式中，NS ID可以由移动装置经由单播或多播通信来获得。例如，移动装置可以传送诸如网络附接请求的初始消息，并且网络接入节点可以响应于初始消息而向移动装置发送回指示NS ID的消息。然后，移动装置可以将NS ID包括在网络切片关联消息中。在一些实施方式中，可以向移动装置发送多个NS ID，并且移动装置可以选择一个NSID用于包括在网络切片关联消息中。

在一些实施方式中，在由CM进行的初始网络切片关联确定之后，控制平面分组由CM转发至服务特定的局部连接管理器，该服务特定的局部连接管理器特定于进行附接的网络切片。初始网络切片关联可以指示网络切片与UE之间的初始关联。在一些实施方式中，初始切片关联可以随后被CM或另一实体改变或覆盖。

在初始网络切片关联之后，可以将控制平面分组转发至服务特定的连接管理器(CM)或客户服务管理器(customer service manager，CSM)或者转发至传统的或服务特定的MME。可以将数据平面分组转发至服务特定的SGW(service specific SGW，v-s-SGW)。可以由负责分组处理的实体如核心网络和无线电接入网络的边缘处的基站或接入点类型的实体来执行转发。其他节点将在网络拓扑中的不同点处服务这些转发和管理功能。

网络切片关联细节

本发明的实施方式涉及用于建立UE与选择的网络切片之间的连接的方法、设备和系统。如上所述，连接管理器可以位于与UE直接通信的基站或接入点类型的实体处，或者位于网络基础设施中的另一位置处。下面描述与本发明的各种实施方式对应的特定连接建立过程。

根据一些实施方式，UE向服务接入节点(access node，AN)传送与要由网络切片适应的给定服务请求关联的附接请求。UE可以针对每个服务请求发送单独的附接请求。AN可以是基站或接入点类型的实体。附接请求可以包括网络切片ID(network slice ID，NSID)——如果已知的话。每个网络切片与可以明确地标识该网络切片的网络切片ID(NS ID)相关联。NS ID可以由UE例如经由接收网络传送并且指示可用NS ID的消息来获得。在一些实施方式中，指示可用NS ID的信息可以包括在现有或专用的系统信息块(SystemInformationBlock，SIB)中。用于获得NS ID的机制包括经由客户预配置或者经由广播消息、单播消息或多播消息来接收NS ID。作为替选方案，UE可以传送另一ID，另一ID通过网络内的实体例如经由表查找操作与NS ID相关。

在一些实施方式中，当UE可以附接至多个网络切片中的一个网络切片时，或者当UE被允许同时附接至多个网络切片中的两个或更多个网络切片时，UE可以选择与要进行附接的网络切片对应的NS ID。然后，UE通过在其传送的附接请求中包括相应的NS ID来指示附接请求涉及哪个网络切片。

在一些实施方式中，UE被配置成在附接请求中包括从多种类型中选择的网络切片的类型的标识。例如，网络切片的类型可以包括MBB切片、MTC切片以及关键MTC切片。UE可以通过传送诸如网络服务描述参数的参数作为附接请求或其他消息的一部分来标识网络切片的类型。在一些实施方式中，UE被配置成在附接请求中指示其网络服务要求。例如，要求可以包括延迟和带宽要求、QoS要求、网络资源要求以及成本要求。例如全局连接管理器的网络切片关联功能可以被配置成至少部分地基于网络切片的类型的标识或指示的要求来确定选择哪个切片用于与UE相关联。

在一些实施方式中，针对已经被实例化的每个网络切片定义相应的系统信息块类型(SIB类型)。每个SIB类型可以传送与其相应的网络切片有关的信息，如NS ID和描述信息。

在一些实施方式中，可以定义单个SIB类型并且使用单个SIB类型来描述例如特定区域中已经被实例化的多个且可能所有的网络切片。常见SIB类型可以传送与多个相应的网络切片有关的信息，如NS ID和描述信息。

在一些实施方式中，可用于每个UE的适当网络切片的NS ID可以存储在归属订户服务器(Home Subscriber Server，HSS)中。在对UE认证之后，HSS可以编译并且传送UE可以请求附接的NS ID的列表。

在一些实施方式中，当(全局)连接管理器位于接入节点(access node，AN)处并且因此在AN处执行网络切片关联时，AN通过选择由包含在附接请求中的NS ID指示的网络切片的服务特定的CM来执行NAS节点选择功能。然后，AN将附接请求转发至所选择的服务特定的CM。

在一些实施方式中，当(全局)连接管理器位于网络基础设施中例如作为与AN分离的网络中的VNF时，AN将附接请求转发至单独的连接管理器。然后，连接管理器确定要与UE相关联的网络切片并且选择所确定的网络切片的服务特定的CM。然后，连接管理器将附接请求转发至所选择的服务特定的CM。可替选地，连接管理器可以向AN传送网络切片关联操作，然后，AN选择所确定的网络切片的服务特定的CM并且将附接请求转发至所选择的服务特定的CM。传送至AN的网络切片关联操作可以包括包含所确定的网络切片的NS ID的消息。

在各种实施方式中，服务特定的CM与服务特定的认证、授权和计费(Authentication,Authorization and Accounting，AAA)服务器和/或HSS关联地发起认证过程。如果确定UE被授权，则服务特定的CM发送指示UE被允许的附接响应。附接响应可以包括NS特定参数如NS特定UE ID。

在一些实施方式中，UE可以在无需读取广播信道以确定NS ID的情况下发送附接请求。在这种情况下，NS ID可以预先与UE ID相关联，例如通过客户预配置将NS ID预编程到UE中。然后，附接请求可以被配置成包括UE ID和NS ID二者。在一些实施方式中，网络服务可以与网络切片类型相关联，网络切片类型可以与NS ID相关联。例如，当UE仅能够或被授权附接至某个预定义的网络切片时，例如当UE是附接至MTC服务器的MTC装置时，可以使用该方法。

在一些实施方式中，(全局)CM被配置成基于UE ID来确定NS ID。在这种情况下，UE不需要例如通过读取广播信道来获得NS ID。相反，UE ID和NS ID是预先关联的并且可以由CM确定。在这种情况下，附接请求包括UE ID，但是不包括NS ID。当UE仅能够或被授权附接至某个预定义的网络切片时，也可以使用该方法。

更详细地并且关于以上所述，图3示出了根据本发明的一些实施方式的连接建立过程。在这样的实施方式中，全局连接和移动性管理器(Global Connection and MobilityManager，G-CMM)位于网络基础设施中并且执行网络切片关联。UE 305向AN 310传送附接请求345，AN 310将附接请求转发至G-CMM 315。附接请求345包括NS ID。G-CMM基于附接请求345中指示的NS ID来确定特定于适当网络切片的服务特定的CM 320。

图4示出了根据本发明的另一实施方式的连接建立和/或附接过程。在这种情况下，G-CMM至少部分地位于接入节点(access node，AN)处并且执行网络切片关联。UE 405向AN 410传送附接请求440。附接请求440包括NS ID。AN基于附接请求440中指示的NS ID来确定445特定于适当网络切片的CM 415。该确定可以由集成在AN 410中的G-CMM来执行。

进一步考虑图3和图4，附接请求被转发352、447至服务特定的CM 320、415，并且服务特定的CM 320、415与AA 325、420之间的认证过程355、450被执行。在成功认证之后，服务特定的CM 320、415向FM 330、425传送流配置请求357、452。FM执行路径计算操作360、455，然后FM与应用服务器(application server，AS)335、430和SDN-C 340、435结合来执行路径配置操作362、457。

另外，FM 330、425向服务特定的CM 320、415传送流配置确认消息365、460。另外的附接响应消息367、368、369、460、465、467通过G-CMM和AN传播至UE。随后可以是控制平面消息传递370、470和数据平面消息传递375、475。可替选地，控制平面消息传递和数据平面消息传递可以不被立即执行，而是可以被延迟直到接收到服务请求和/或存在网络业务之后。

在各种实施方式中，如果在认证期间确定UE被授权附接至网络切片，则服务特定的CM被配置成发送指示UE被允许接入网络切片的附接响应。附接响应可以包括NS特定的参数，如标识网络切片的NS特定的UE ID。

在各种实施方式中，为了促进在网络中进行的网络切片关联确定操作，可以采用类似于“Architecture Enhancements for Dedicated Core Networks；Stage 2”V.13.0.0，2014年12月17日3GPP文档TR 23.707中提出的解决方案的解决方案。第一种这样的解决方案对应于更新位置过程之后的重定向，例如在TR 23.707的5.2.1.1.1.2.1节中所确定的。第二种解决方案对应于NAS安全设置之前的重新路由，例如在TR 23.707的5.2.1.1.1.2.2节中所确定的。第三种解决方案对应于基于“空-NRI”/“空-MMEGI”的重定向，例如在TR 23.707的5.2.1.1.1.2.3节中所确定的。第四种解决方案对应于MME触发的切换，例如在TR 23.707的5.2.1.1.1.2.4节中所确定的。可以实现这些解决方案以分配专用MME。

在各种实施方式中，例如与上述连接管理操作中的一些操作或所有操作相关联，由UE提供的附接请求被重定向至与附接请求中标识的网络切片相关联的专用MME。

图5示出了根据本发明的一些实施方式的网络切片关联过程。参照图5，G-CMM 515选择适当的服务特定的CMM 520，并且将NS ID和所选择的CMM的标识符二者转发至接入节点510。这被执行以将UE的附接请求重定向至所选择的服务特定的CMM。更详细地，UE 505向AN 510传送附接请求525。AN 510将附接请求转发至驻留在网络中的G-CMM 515。然后，G-CMM进行网络切片关联操作535，这对应于UE要附接至哪个切片的确定535。这样的确定可以例如在附接请求中未标识特定网络切片时执行。另外，G-CMM可以可选地选择与所确定的网络切片关联的服务特定的CMM 520。然后，G-CMM向AN 510传送指示所确定的网络切片的NSID的消息540以及所选择的服务特定的CMM的指示(如果适用)。如果未向AN提供选择的服务特定的CMM的指示或者如果该指示无效，则AN 510可以可选地例如基于NS ID来选择545服务特定的CMM。然后，AN将附接请求消息550转发至所选择的服务特定的CMM 520。服务特定的CMM或更具体地其CM部分发起附接过程，并且向AN 510传送附接响应消息555。AN将附接响应消息560转发至UE 505。

可替选地，在一些实施方式中，G-CMM在确定网络切片关联之后直接将附接请求转发至服务特定的CM。在这种情况下，AN将附接请求转发至G-CMM。G-CMM执行网络切片关联操作，并且将附接请求转发至所选择的CMM。该请求指定服务AN。然后，CMM向G-CMM发送附接响应，然后G-CMM将该响应转发至服务AN。

作为又一替选方案，在一个实施方式中，如图6所示，服务特定的CMM直接从G-CMM接收附接请求。更详细地，UE 605向诸如eNB的接入节点(access node，AN)610传送附接请求625。AN 610将附接请求转发至驻留在网络中的G-CMM 615。然后，G-CMM执行网络切片关联操作635，这对应于UE要附接至哪个切片的确定635。另外，G-CMM选择与所确定的网络切片关联的服务特定的CMM 620。然后，G-CMM向所选择的服务特定的CMM 620传送附接请求消息650。服务特定的CMM发起附接过程并且向AN 610传送附接响应消息655。AN将附接响应消息转发至UE 605。

由于AN基于包括附接请求的NAS消息的内容来确定网络切片关联，因此连接建立过程被配置成包括网络切片关联功能。在针对UE选择特定的局部(服务特定的)CMM的NAS节点选择功能之前执行网络切片关联功能。

在一些实施方式中，各种UE装置如MTC装置的可以与服务ID(Service ID，SID)如MTC SID相关联。服务AN被配置成基于UE装置的基本唯一的ID如其MTC ID来确定关联的SID。例如，服务AN可以在对本地或远程查找表执行的查找操作中指定UE装置ID，查找操作返回与UE装置ID对应的SID。然后，服务AN被配置成将MTC业务转发至与映射至NS ID的MTCSID对应的IP地址。

图7示出了根据本发明的实施方式的与附接请求关联的信令流。如所示出的，附接请求从UE通过控制和管理平面700和服务特定的控制平面702传播。在服务特定的控制平面内发起认证和授权。与基于云的核心网络(cloud-based core network，C-Core)704的SDN-C关联地建立转发规则。附接响应被传播回至UE。

更详细地，图7所示的处理包括由UE 705从广播信道获取NS ID或者检索客户预先定义的NS ID。该处理还包括在RAT-A接入节点710处从UE接收与服务请求关联的附接请求730。在一些实施方式中，附接请求包括网络切片标识符(network slice identifier，NSID)。在其他实施方式中，附接请求不包括NS ID。该处理还包括由CM功能712确定735与特定网络切片对应的服务特定的控制平面702中的服务特定的连接管理(connectionmanagement，CM)功能715。当附接请求包括NS ID时，网络切片可以是NS ID指示的网络切片。该处理还包括将附接请求转发至服务特定的连接管理(connection management，CM)功能715。该过程还包括由CM功能执行指示UE是否被授权接入网络切片的认证和/或授权过程740。该处理可以包括服务特定的CM功能715、HSS 717与AAA服务器720之间的交互。该处理还可以包括由服务特定的CM功能建立745信令和数据承载，以及建立转发规则750，二者都支持UE至网络切片的附接。该过程还包括当UE被授权接入网络切片时向UE发送指示UE被允许的附接响应755。还示出了数据平面中的PHY-A节点722和C-Core 704中的SDN-C 724，其中SDN-C接收转发规则750。

当附接请求不包括NS ID时，可以由CM功能712确定735NS和CM二者。例如，由UE提供的附接请求可以包括UE标识符(UE identifier，UE ID)或其他信息，并且CM功能可以基于该提供的信息来确定NS ID。

网络架构

本发明的实施方式提供了一般地用于支持网络操作并且特别地用于支持网络切片操作的通信网络控制平面功能和/或数据平面功能。数据平面功能可以用于促进网络切片的操作。控制平面功能包括以下中的一个或更多个：连接管理功能，如全局连接和移动性管理(G-CMM)功能；例如驻留在特定网络切片中的局部或服务特定的连接管理(connectionmanagement，CM)功能或者连接和移动性管理(connection and mobility management，CMM)功能；流管理(flow management，FM)功能和流量工程(traffic engineering，TE)功能；认证和授权(authentication and authorization，AA)功能；全局客户服务管理(global customer service management，G-CSM)功能；以及例如驻留在特定网络切片中的局部或服务特定的客户服务管理(customer service management，CSM)功能。数据平面功能包括以下中的一者或两者：数据分析(data analytics，DA)管理器功能；以及缓存和转发(caching and forwarding，CF)管理器功能。贯穿本公开内容，可以用连接管理(connection management，CM)功能和移动性管理(mobility management，MM)功能中的一者或两者来替换CMM功能。

在各种实施方式中，全局功能被配置成与相同类型的一个或更多个局部或服务特定的功能协调地操作。例如，G-CMM可以与一个或更多个服务特定的CMM(或CM和/或MM)协调地操作，以及/或者G-CSM可以与一个或更多个服务特定的CSM协调地操作。协调操作可以包括功能之间的消息传递。局部或服务特定的功能可以至少部分地在相应全局功能的引导下操作。例如，全局功能可以配置局部功能的操作参数。在一些实施方式中，全局功能可以处理片间范围的操作，而局部功能可以处理片内或服务特定的范围的操作。全局功能和局部功能可以提供具有分支结构的分布式整体功能，其中全局功能作为根节点并且局部功能作为分支节点。

图8A示出了根据本发明的实施方式的通信网络架构的概况。网络功能虚拟化管理和编排(Network Function Virtualization Management and Orchestration，NFV-MANO)实体835包括编排器功能840、虚拟网络功能管理器(virtual network function manager，VNFM)功能845以及虚拟基础设施管理器(virtual infrastructure manager，VIM)功能850。根据一些实施方式，例如，编排器功能840、VNFM功能845和VIM功能850的功能可以如ETSI GS NFV 001和ETSI GS NFV 002中定义的。应当理解，如图8A所示的NFV-MANO提供了在概念上和/或功能上组织网络操作的一种方式，然而也可以使用组织网络操作的其他方式。

根据实施方式，VIM功能850被配置成管理可以包括NFV环境中的物理基础设施、虚拟资源和软件资源的网络功能虚拟基础设施(network function virtualinfrastructure，NFVI)805。例如，物理基础设施可以包括服务器、存储装置网络接口等。虚拟资源可以包括虚拟计算机。根据实施方式，在特定NFV架构内可以存在多个VIM功能，其中每个VIM功能负责其相应NFVI的管理。

根据实施方式，VNFM功能845可以被配置成管理虚拟网络功能(virtual networkfunction，VNF)并且可以管理VNF的生命周期。例如，VNFM功能845可以创建、维护和终止可以安装在由VIM功能850创建和管理的虚拟机上的VNF实例。VNFM功能845还可以被配置成提供对VNF的故障管理、配置、计费、性能和安全管理(fault management,configuration,accounting,performance and security management，FCAP)。另外，VNFM功能845可以被配置成扩充和缩减VNF中的一个或更多个VNF，这可以导致对提供用于实现VNF的计算能力的一个或更多个中央处理器的使用的扩充和缩减。在一些实施方式中，每个VNFM功能管理单独的VNF或者单个VNFM功能管理多个VNF。

根据一些实施方式，编排器功能840被配置成通过与VIM功能850交互来协调、授权、释放和占用NFVI资源。编排器功能840还可以被配置成通过与VNFM功能845交互来支持不同VNF之间的端到端服务创建。

图8A还示出了多个网络切片和用于网络切片管理的全局控制平面810。全局控制平面810控制跨通信网络的多个和潜在的所有网络切片的功能。在一些实施方式中，全局控制平面810可以被视为单独的网络切片。所示出的网络切片包括至少一个移动宽带(MobileBroadband，MBB)网络切片820和至少一个机器类型通信(Machine Type Communication，MTC)网络切片815；然而可以提供其他类型的网络切片。

在一些实施方式中，全局控制平面功能和服务特定的控制平面功能二者都由NFV-MANO实体在网络中的期望位置处实例化，以提供跨多个或所有网络切片的连接管理。这些功能的位置可以取决于性能标准，如正在提供的不同网络服务的延迟要求。

在全局控制平面810内配置的功能可以包括连接管理器如全局连接和移动性管理(global connection and mobility management，G-CMM)功能882、基础设施管理(infrastructure management，IM)功能，基础设施管理功能可以包含用于获得核心网络功能的计算、存储和网络资源的代理功能和协商器功能。在一些实施方式中，IM功能包含被配置成获取频谱资源的频谱代理(spectrum broker，IM-SB)功能860。数据分析(DataAnalytics，DA)功能865和缓存和转发(cache and forwarding，CF)功能870可以在全局控制平面810内实例化。在一些实施方式中，DA 865可以在控制平面810内实例化，但是具有监视数据平面内的业务的能力，而在其他实施方式中，DA 865可以在数据平面内实例化(可能具有在控制平面810内的第二实例化)。

更详细地，G-CMM功能882被配置成维护实例化的网络切片和与每个网络切片关联的参数的列表。参数可以包括例如运营商ID和服务类型。G-CMM功能882还被配置成维护连接和移动性管理(connection and mobility management，CMM)功能池，其中，每个CMM功能被实例化为与特定网络切片对应的局部服务特定的功能。G-CMM功能882还被配置成执行如前所述的UE至网络切片的初始关联。

G-CMM功能882可以跨涉及多个切片的连接和移动性管理的多个网络切片进行操作。在某些实施方式中，G-CMM功能882可以执行附加功能。例如，G-CMM功能882可以响应于附接请求来确定用户设备(User Equipment，UE)应该附接至哪个网络切片。这可以包括确定哪个网络切片处理附接请求的部分。可替选地，G-CMM功能882可以使用接入节点800的扩展功能来执行网络切片关联。G-CMM功能882还可以在漫游期间管理每个网络切片。例如，G-CMM功能可以处理运营商内片间漫游和/或运营商间漫游。在处理运营商间漫游时，G-CMM功能882可以向G-CSM发送运营商间切换请求，或者向目标G-CMM发送运营商间切换请求。当确定UE已经漫游在网络切片的覆盖区域之外时，G-CMM功能882还可以将当前与接入节点800关联的UE分配给不同的网络切片。这可以帮助提供无缝或接近无缝的切片切换。G-CMM功能882还可以跟踪UE与一个或更多个网络切片的关联。

考虑以上所述，提供了根据本发明的实施方式的用于在具有多个网络切片的通信网络中管理移动装置附接请求的方法。该方法包括在通信网络中实例化全局连接和移动性管理(global connection and mobility management，G-CMM)功能。G-CMM功能被配置成跨多个网络切片进行操作。该方法包括利用G-CMM功能从多个网络切片中选择适当的网络切片。该方法还包括将移动装置附接至适当的网络切片。在一些实施方式中，通信网络包括与移动装置关联的接入节点，并且该方法还包括由G-CMM功能使用接入节点的扩展功能来确定适当的网络切片并且将移动装置附接至适当的网络切片。

进一步考虑以上所述，提供了用于执行从第一运营商基础设施到第二运营商基础设施的网络切片切换的方法。该方法包括接收来自与第一运营商基础设施关联的网络切片的切换请求。该方法还包括将切换请求传送至在第二运营商基础设施中实例化的全局客户服务管理(global customer service management，G-CSM)功能和全局连接和移动性管理功能(global connection and mobility management，G-CMM)中的至少一个。

进一步考虑以上所述，提供了用于管理在与第一网络切片关联的第一覆盖区域和与第二网络切片关联的第二覆盖区域之间漫游的移动装置的方法。该方法包括当移动装置处于第一覆盖区域时将移动装置与第一网络切片相关联。该方法还包括当移动装置处于第二覆盖区域时将移动装置与第二网络切片相关联。

进一步考虑以上所述，提供了用于管理与通信网络中的第一网络切片关联的移动装置的方法。该方法包括在第一网络切片中实例化全局连接和移动性管理(globalconnection and mobility management，G-CMM)。该方法还包括利用G-CMM功能确定移动装置是否处于第一网络切片的覆盖区域中。该方法还包括当移动装置处于第一网络切片的覆盖区域之外时将移动装置分配给第二网络切片。

将要理解，移动UE可以从与第一运营商关联的切片移动至与第二运营商关联的切片。这对应于现有无线标准中描述的运营商到运营商切换的具有切片功能的版本。另外，可以由UE运营商如第一运营商明确地触发UE从第一运营商的切片至第二运营商的切片的移动。这使得UE运营商能够出于各种原因例如特定位置的服务的成本和可靠性来切换服务提供商。

在一些实施方式中并且在某些情况下，如果第一切片和第二切片由同一运营商提供或管理，则UE运营商可以将UE从第一切片移动至第二切片。可以出于各种原因来执行这样的移动。例如，在UE运营商使用许多不同的基础设施或电信服务提供商的情况下，不同的切片可能具有不同的成本结构，并且UE运营商可以基于运营成本来选择将UE移动至的不同切片。在不同的时间，将UE或UE组从一个切片移动至另一切片例如以降低成本可能是有利的。还可以执行在切片之间移动UE以实现负荷平衡，或者将UE从具有基于业务的可变成本结构的切片移动至具有固定基本费用的另一切片。

在一些实施方式中，由VNFM功能845来执行G-CMM功能882的生命周期管理。生命周期管理涉及虚拟基础设施的实例化、终止、扩充/缩减以及向内扩展/向外扩展。向外扩展可以包括在与网络中的另一VNF相同的位置处或新的位置处实例化新的VNF。向内扩展可以包括终止VNF。基础设施的扩充可以包括向现有VNF分配新的资源。通过向现有VNF提供附加处理能力、附加存储器和附加带宽分配的可变组合(或者通过通常增加VNF可用的资源)，可以使现有VNF更加鲁棒并且能够处理更多业务。基础设施的缩减可以包括减少分配给关联的VNF的资源。G-CMM功能882可以由VNFM功能845和/或VIM功能850实例化。G-CMM功能882还可以由NFV-MANO实体835根据需要——例如在新的网络切片被实例化或终止时——向内扩展或向外扩展。

数据分析(data analytics，DA)功能865被配置成跨多个且潜在地所有网络切片来收集统计信息。可以使用由数据分析功能收集的信息来优化网络切片的性能。可以使用DA数据来帮助修改CF规则，以及修改软件定义拓扑环境中的切片的拓扑。

缓存和转发(cache and forward，CF)功能870被配置成跨多个且潜在地所有网络切片来管理缓存的内容。内容的缓存可以涉及存储更接近预期或频繁用户的数据内容。

在一些实施方式中网络架构还包括全局客户服务管理(global customerservice management，G-CSM)功能887，全局客户服务管理功能887被配置成接收网络服务(network service，NS)请求830，并且与NFV-MANO实体835的编排器功能840协作来对NS请求进行响应。G-CSM功能887被配置成维护客户服务管理(customer service management，CSM)功能池。每个CSM功能被实例化为与特定网络切片对应的局部服务特定的功能。例如，服务特定的CSM功能可以包括计费、QoE控制以及与计费和QoE有关的UE上下文管理。G-CSM功能887还被配置成跨多个或潜在地所有网络切片来跟踪和/或执行计费操作，例如客户计费操作。G-CSM功能887可以被配置成监视网络切片并且向编排器功能840提供指示网络切片的性能的反馈。可以使用反馈来执行对如由VNFM功能845和VIM功能850管理的网络及其计算资源的微调。

用于在通信网络中管理客户服务请求的另一方法描述如下。该方法包括在通信网络中实例化610全局连接和移动性管理(global connection and mobility management，G-CMM)功能。该方法还包括由G-CMM功能来接收620客户服务请求。该方法还包括确定630使用现有网络切片是否能够适应客户服务请求。该方法还包括当使用现有网络切片不能适应客户服务请求时实例化640新的网络切片来适应客户服务请求。

根据一些实施方式，G-CSM功能887可以在功能上集成在运营支撑系统/业务支撑系统(Operational Support System/Business Support System，OSS/BSS)825内。OSS可以被配置成支撑帮助运营通信网络的后台活动。OSS可以被配置成供应和维护客户服务。BSS可以包括支撑面向客户的活动，例如计费订单管理、客户关系管理以及呼叫中心自动化。在一些实施方式中，G-CSM功能887使用OS-MA-NFVO接口与编排器功能840通信，OS-MA-NFVO接口提供OSS/BSS 825与编排器功能840之间的通信。

根据一些实施方式，G-CSM功能887可以在网络内但是在OSS/BSS 825外部实例化。在该配置中，未必在本NFV框架内定义的另一接口被配置成提供G-CSM功能887与编排器功能840之间的通信。

在一些实施方式中，G-CSM功能887被配置成处理运营商间漫游。这可以包括将UE的附接状态从第一运营商的网络切片改变至第二运营商的网络切片，或者对改变其附接状态的UE做出响应。

进一步参照图8A，各种网络切片例如MBB切片820和MTC切片815可以各自包括它们自己的服务特定的连接和移动性管理(connection and mobility management，CMM)功能881、880和/或它们自己的服务特定的客户服务管理(customer service management，CSM)功能886、885。服务特定的CMM功能881、880可以由在全局控制平面810内操作的G-CMM功能882调用并且至少部分地控制。每个网络切片还可以包括可以被配置成通过动态地分析、预测和调节通过该网络切片传送的数据的行为来调整网络切片的性能的流管理(flowmanagement，FM)和/或流量工程(traffic engineering，TE)功能876、875。此外，每个网络切片还可以包括认证和授权(authentication and authorization，AA)功能。

CMM功能880、881可以是服务特定的VNF，并且功能可以执行连接管理(connectionmanagement，CM)功能和移动性管理(mobility management，MM)功能。MM功能可以根据网络切片“基于需要”实例化。

如对本领域技术人员将明显的，连接管理功能可以包括：处理UE至网络切片的附接；包括域名服务(Domain Name Service，DNS)功能、动态主机配置协议(Dynamic HostConfiguration Protocol，DHCP)功能的传统支持功能；确定用于UE的云候选集(例如，UE可以需要接入的可能的云服务集或者可以用于服务UE要求的可能的云服务集)；以及确定节电操作参数。传统支持功能可以包括承载管理、分组数据网络网关(Packet Data NetworkGateway，PDN GW)选择以及SGW选择。DNS功能可以包括将演进分组核心(Evolved PacketCore，EPC)节点的逻辑名称解析为互联网协议(Internet Protocol，IP)地址。DHCP功能可以包括向/对UE递送IP配置信息。节电操作参数可以包括可以基于节电策略处于连接或空闲模式下的不连续接收(discontinuous reception，DRX)周期。

根据本发明的实施方式的用于在通信网络中执行连接管理(connectionmanagement，CM)的方法描述如下。该方法包括提供网络切片。该方法还包括将移动装置附接至网络切片。该方法还包括在网络切片中实例化CM功能。该方法还包括使用CM功能来确定用于移动装置的云候选集。该方法还包括将移动装置通信地耦接至云候选集。

用于通信地耦接至通信网络的移动装置的节电方法描述如下。该方法包括提供网络切片。该方法还包括将移动装置附接至网络切片。该方法还包括在网络切片中实例化连接管理(connection management，CM)功能。该方法还包括利用CM功能来确定节电操作参数。该方法还包括根据节电操作参数来管理移动装置的电力。

移动性管理功能可以包括以下中的一个或更多个：演进分组系统连接管理(Evolved Packet system connection management，ECM)空闲UE可达性功能、跟踪UE位置、跟踪区域列表管理或寻呼(例如，当不使用上行链路信标时)以及漫游。也可以在网络服务需要时可选地配置MM功能。跟踪UE位置可以包括使用上行链路信标的UE位置跟踪和UE位置预测功能。

在某些实施方式中，CM功能和MM功能可以组合成具有组件CM功能和MM功能的单个CMM VNF。在这种情况下，MM组件功能可以在网络切片需要时被配置。在其他实施方式中，CM功能和MM功能可以包括单独的VNF。MM VNF可以基于需要被实例化。

CMM功能880、881的生命周期管理可以由VNFM功能845执行。CMM功能880、881可以包括可以处于CMM功能880、881内部或与CMM功能880、881分离的元件管理器(elementmanager，EM)功能(未示出)。在某些实施方式中，CMM功能880、881可以向EM或VNFM功能845传送性能度量。作为响应，EM或VNFM可以触发向内扩展或向外扩展操作，例如在VNF被实例化或终止时。

在一些实施方式中，每个网络切片还包括包含频谱协商器功能(spectrumnegotiator function，IM-SN)891、890的服务特定的基础设施管理功能。在一些实施方式中，IM-SN功能处于其关联的网络切片的外部，例如驻留在一组云无线电接入网络(CloudRadio Access Network，C-RAN)功能内。

在一些实施方式中，提供了用于在通信网络中缩放网络切片的方法。该方法包括在至少一个网络切片内实例化连接和移动性管理(connection and mobilitymanagement，CMM)功能。该方法还包括使用CMM功能来确定性能度量。该方法还包括根据由CMM功能确定的性能度量来缩放网络切片。

尽管为了清楚起见在图8A中示出并且以“塔图标”说明仅单个接入节点800，但是将容易理解，也支持多个接入节点。在实施方式中，贯穿各个附图，接入节点可以对应于在操作上耦接至一个或更多个基带单元(Baseband Unit，BBU)等的一个或更多个远程无线电单元(Remote Radio Unit，RRU)。

根据本发明的实施方式，NFV-MANO实体835还包括NFV管理平面功能，NFV管理平面功能被配置成：针对网络服务(network service，NS)请求来定义网络拓扑；确定要跨链路使用的传输协议；以及确定由网络服务使用的不同网络功能之间的物理链路。在一些实施方式中，NFV管理平面功能集成在编排器功能840内，并且NFV管理平面功能包括软件定义拓扑(software defined topology，SDT)功能897、软件定义协议(software definedprotocol，SDP)功能896以及软件定义资源分配(software defined resourceallocation，SDRA)功能。

根据实施方式，SDT功能897被实例化为编排器功能840的一部分。SDT功能840被配置成确定在由G-CSM功能887提供的VNF转发图(virtual network function forwardinggraph，VNFFG)中的每个VNF的入网点(Point of Presence，PoP)。SDT功能840还被配置成确定VNFFG中的VNF之间的逻辑链路。

根据实施方式，SDRA功能被配置成选择物理链路以支持在VNFFG中定义的每个逻辑链路。SDRA功能包括两个功能部件，即SDN控制器(SDN Controller，SDN-C)功能893和流量工程(traffic engineering，TE)功能895。SDN-C功能893在每个VIM功能850内实例化，并且SDN-C功能893被配置成提供转发规则以供转发交换机例如物理网络架构内的路由器等使用。TE功能895在编排器功能840内实例化，并且TE功能895被配置成执行路径计算以确定要在网络中的源节点与目的节点之间使用的数据通信路径。计算的路径可以被选择并且被配置成提供足够高的性能。该计算可以包括动态地分析、预测和调节数据传送的行为。在一个实施方式中，TE功能执行仅每个流的源节点与目的节点之间的路径计算。然后，使用OR-VI接口(编排器至虚拟基础设施)经由VIM功能将转发规则传送至SDN-C功能。在另一实施方式中，TE功能执行路径计算并且还确定一些或所有网络切片的一些或所有物理链路的容量限制。容量限制被发送至每个网络切片中的流管理(flow management，FM)功能，流管理功能执行分流以限制或避免违反容量限制。容量限制经由OR-VI接口传送至VIM功能。然后，VIM功能确定转发规则并且将转发规则传送至SDN-C功能和FM功能。通常，流量工程和流管理计算可以以不同方式分配在TE功能与FM功能之间。使用OR-VI接口将TE功能与FM功能之间交换的信息从编排器功能传送至VIM功能。VIM功能将规则传送至SDN-C功能，SDN-C功能将信息传送至FM功能用于流管理相关的计算。本领域技术人员将理解，在TE功能与FM功能之间的功能分配的任一极端情况下，实体中的一个实体可以被分配所有责任，而另一实体不被分配责任。应当注意，可以支持这两种极端情况以及两种情况之间的混合。

在本发明的一些实施方式中，以至少三种不同方式在图8A至图8C的网络架构中的TE功能与FM功能之间分配流量工程操作。首先，TE功能可以执行路径计算以确定每个网络切片的每个物理链路的容量限制。然后，FM功能可以沿着预定路径划分流同时试图遵循每个切片的容量限制。第二，TE功能可以跨多个或所有链路和网络切片来执行路径计算和流管理二者，从而排除了针对某些网络切片实例化FM功能的需要。第三，TE功能可以执行路径计算并且确定每个网络切片的每个物理链路的容量限制。这些计算可以基于每个服务而不是基于每个流来完成。由于计算不考虑流，因此这可以允许排除针对某些网络切片实例化FM功能的需要。

用于在通信网络中的源节点与目的节点之间传送分组的方法描述如下。该方法包括将网络切片与源节点相关联。该方法还包括在网络切片中实例化流管理(flowmanagement，FM)功能。该方法还包括在通信网络中实例化流量工程(trafficengineering，TE)功能。该方法还包括使用TE功能来执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。该方法还包括使用FM功能沿着所确定的路径来划分流。该方法还包括沿着所确定的路径在源节点与目的节点之间传送分组。该方法还包括使用FM功能来管理流以试图确保遵循所确定的容量限制。

用于在通信网络中的源节点与目的节点之间传送分组的方法描述如下。源节点与网络切片相关联。该方法包括在通信网络中实例化流量工程(traffic engineering，TE)功能。该方法还包括使用TE功能来执行路径计算以确定网络切片的源节点与目的节点之间的路径以及链路的容量限制。该方法还包括根据所确定的路径在源节点与目的节点之间传送分组。该方法还包括使用TE功能来管理流量以试图确保遵循所确定的容量限制。

根据实施方式，SDP功能896被实例化为编排器功能840的一部分。SDP功能896被配置成确定在VNFFG中定义的每个逻辑链路的传输协议栈。

在本发明的一些实施方式中，认证和授权(authentication and authorization，AA)功能被提供并且被配置成执行以下功能，所述功能包括：UE身份检查、位置更新以及认证。例如，可以针对每个网络切片来实例化AA VNF。AA VNF可以与CM通信，使得CM可以在附接请求期间获得UE的认证信息。AA VNF还可以在通信上连接至其他网络切片的AA VNF以提供或获得AA相关的服务。

图8B示出了根据本发明的另一实施方式的通信网络架构的概况。所示出的架构与图8A的架构类似，除了控制各个网络切片的服务特定的CMM功能的G-CMM功能882从全局控制平面810中移除并且与接入节点800集成。在该实施方式中，IM-SB功能860也可以与G-CMM功能882一起与接入节点800集成。

图8C示出了根据本发明的另一实施方式的通信网络架构的概况。所示出的架构与图8A的架构类似，除了还提供了包括G-CMM功能882和IM-SB功能860的切片管理控制平面855。切片管理控制平面855在RAN处或网络架构内的另一位置处实例化，同时与接入节点800和全局控制平面810分离。

网络切片实例化

本发明的实施方式涉及用于执行网络切片实例化的方法、设备和系统。可以响应于需要或对这样的需要的预期来动态地实例化网络切片。可以以各种方式并且利用各种特征和配置来实例化网络切片。

在一些实施方式中，提供第一类型的网络切片。通信网络的一些或所有网络切片可以是第一类型。第一类型的网络切片包括控制平面功能，但未必包括网络切片的操作所需的所有数据平面功能。相反，一些或所有数据平面功能可以驻留在网络切片之外，并且可以在多个网络切片之间共享。网络切片的控制平面由NFV-MANO实体单独实例化。此外，第一类型的网络切片的控制平面功能与其他网络切片隔离。包括在网络切片中的功能使用分配给该网络切片的资源如通信、计算和存储器资源来执行其操作。

在一些实施方式中，实例化的网络切片被配置成包括供网络切片专用的控制平面功能。

此外，对于第一类型的网络切片，可以基于需要在切片内或外部实例化数据平面功能。不需要的数据平面功能不需要被实例化。

可以例如通过在能够由多个切片访问的一组公共网络资源内提供数据平面功能来使数据平面功能在网络切片之间共享。该组公共网络资源本身可以驻留在网络切片内。

在一些实施方式中，提供第二类型的网络切片。通信网络中的一些或所有网络切片可以是第二类型。第二类型的网络切片被配置成包括控制平面功能和数据平面功能二者。可以提供一些或所有数据平面功能供网络切片专用。

在各种实施方式中，对实例化第二类型的网络切片的请求包含VNFFG。如果需要，VNFFG可以包含控制平面功能和数据平面功能二者。在一些实施方式中，VNFFG中的一些或所有功能由MANO实体实例化。

在各种实施方式中，属于第二类型的网络切片的数据平面功能可以在多个网络切片之间共享。因此，网络切片可以不包括或共享要由该网络切片使用的至少一个数据平面功能。

在一些实施方式中，当第二类型的网络切片被实例化时，SDT功能确定利用切片创建的新功能的PoP，并且确定新功能之间以及新功能与现有功能之间的逻辑链路。在一些实施方式中，当针对网络服务请求在VNFFG中指定数据平面功能时，数据平面功能被实例化，网络服务请求用作网络切片实例化的触发器。

此外，对于第二类型的网络切片，网络切片内的控制平面功能与其他切片隔离。可以通过分配专用的一组资源以提供控制平面功能来实现隔离，该组资源与用于提供其他网络切片的功能的资源分离。该组资源可以包括处理资源、存储器资源以及通信资源，如通信媒体和路由设施。

图9示出了根据本发明的实施方式的可以是第一类型或第二类型的网络切片的方面。在非切片网络中，业务可以解耦到数据平面和控制平面中。控制平面是使得功能与节点之间的控制消息能够与节点之间传送的数据被不同地处理的逻辑结构。如图9所示，可以在切片内使用类似的逻辑结构。可以在控制平面内管理对切片内的功能的控制。数据平面内的节点将控制信息和统计信息传送至控制实体如CM。CM是控制平面的一部分，控制平面管理数据平面中的业务的动作和控制。控制平面和数据平面二者都可以包括由SDN控制器实例化的功能。

参照图10，本发明的实施方式提供了网络切片实例化过程。实例化过程可以用于实例化第一类型或第二类型的网络切片。实例化过程包括在G-CSM 1010处从服务运营商1005接收客户和/或网络服务请求1035。服务请求指示客户具有要由网络切片满足的具体要求。响应于服务请求，G-CSM确定1040是选择现有网络切片(network slice，NS)来适应服务请求，还是创建新的网络切片来适应服务请求。

在各种实施方式中，服务请求未必指示需要新的切片。相反，服务请求可以包含服务的性能要求如QoS要求、网络资源要求和/或带宽要求。G-CSM接收要求并且基于该要求来确定是否需要新的切片。

在一些实施方式中，如果现有网络切片具有足够的容量并且适合用于适应网络服务请求，则可以选择现有网络切片供使用。例如，当支持服务请求所需要的服务功能已经存在于切片中和/或可以在切片中实例化时，以及当与网络服务对应的新业务的准入可以与网络切片的现有要求一起被适应时，可以选择现有网络切片。当选择现有网络切片时，可以实例化切片中不存在的所需的网络功能，并且可以进行支持新的网络服务请求所需的网络功能定制。支持新服务的功能可以链接至切片中潜在已经存在的其他网络功能。在一些实施方式中，可以向现有网络切片添加附加的资源以增加其容量。

如果要创建新的网络切片，则G-CSM向NFV-MANO实体的编排器1015传送网络服务(network service，NS)请求1045。NS请求可以包括要由新的网络切片实现的VNFFG的指示。作为响应，编排器被配置成使用其关联的SDT功能来确定1050VNFFG的VNF的入网点(PoP)以及VNFFG的VNF之间的逻辑链路。编排器还被配置成使用其关联的SDP功能来确定1055一个或更多个传输协议以供VNFFG的VNF之间的逻辑链路使用。

一旦进行了PoP、逻辑链路和传输协议的确定，则例如根据现有MANO过程进行切片实例化。如所示出的，编排器1015向VIM功能1025传送指令1060以分配资源供新的网络切片使用。VIM功能1025执行资源分配和确认1062指令。然后，编排器1015向VNFM功能1020传送指令1065以在新的网络切片内实例化由VNFFG指定的VNF。指令可以指定信息如确定的要被实例化的VNF的PoP。VNFM功能1020相应地使实例化操作被执行并且确认1067指令。

随后，执行路径配置1070。路径配置可能涉及例如编排器内的流量工程功能的操作。路径配置可能涉及编排器1015与SDN功能1030之间的交互以配置路径。可以与SDN-C相关联的SDN功能可以提供转发规则供转发交换机使用，以提供实例化的VNF与和网络切片相关联的其他实体之间的数据路径。

随后，编排器向G-CSM传送指示网络切片实例化完成的确认1075，并且G-CSM向服务运营商1005传送同样指示网络切片实例化完成的确认1080。

如上所述的与网络切片实例化有关的各种细节是示例，并且在实施方式之间可以变化。

在一些实施方式中，除了实例化其自己的网络切片之外，运营商还可以实例化NFV-MANO功能以及MVNO的全局功能或公共MBB切片。例如，如图11所示，运营商A实例化其自己的NS请求和MVNO B的公共切片(包含全局功能)。MVNO B使用其自己的MANO来实例化其自己的NS请求。NS请求被发送至相应的G-CSM。

图12示出了第一类型的两个网络切片1210、1220，网络切片1210、1220包括它们自己的控制平面功能1215、1225但是共享两个网络切片外部的数据平面功能1230。图12还示出了第二类型的网络切片1240，网络切片1240包括其自己的控制平面功能1245及其自己的数据平面功能1250。数据平面功能1250中的一些或所有功能可以与另一切片1260共享。

网络切片管理

本发明的实施方式提供了用于管理网络切片的方法和设备。例如，本发明的实施方式提供了用于管理通信网络中的实例化的网络切片的一个或更多个方面的管理平面功能。

本发明的实施方式涉及与多个网络切片分离的一个或更多个管理平面，管理平面被配置成至少部分地管理多个网络切片中的每个网络切片。诸如全局连接和移动性管理(global connection and mobility management，G-CMM)功能和全局客户服务管理(global customer service management，G-CSM)功能的全局功能可以驻留在与多个网络切片分离的这样的管理平面内。多个网络切片中的一些或所有网络切片可以提供与全局功能对应的服务特定的功能。例如，网络切片可以包括服务特定的连接管理和服务特定的客户服务管理。每个服务特定的功能可以专门支持与其相关联的网络切片或切片。

鉴于以上所述，本发明的实施方式提供了用于管理通信网络中的多个网络切片的方法。该方法包括提供与多个网络切片分开设置的一个或更多个管理平面，管理平面被配置成至少部分地管理多个网络切片中的每个网络切片。该方法还可选地包括配置管理平面以提供连接管理和客户服务管理中的一者或两者。该方法还可选地包括配置网络切片以进一步提供服务特定的连接管理和服务特定的客户服务管理。

在各种实施方式中，管理平面功能和控制平面功能二者都可以由管理和编排(management and orchestration，MANO)实体在网络中的基本任意位置处实例化，以提供跨多个或所有网络切片的连接管理。这些功能的位置可以取决于性能因素如正在提供的不同网络服务的延迟要求。此外，本发明的其他实施方式涉及管理平面功能和/或控制平面功能在网络内的特定布置。为了明确，MANO可以对应于由欧洲电信标准协会(EuropeanTelecommunications Standards Institute，ETSI)MANO工作组定义的那种实体。

图13示出了根据本发明的实施方式的多个网络切片1310、1320和用于网络切片管理的管理平面1330。管理平面1330可以是单独的网络切片。示出的示例网络切片包括移动宽带(Mobile Broadband，MBB)网络切片1310和机器类型通信(Machine TypeCommunication，MTC)切片1320，然而可以提供其他类型的网络切片。MBB切片和MTC切片可以各自包括它们自己的服务特定的连接管理(service-specific connectionmanagement，CM)功能1312、1322和服务特定的客户服务管理(service-specific customerservice management，CSM)功能1314、1324。服务特定的功能可以由管理平面内的相应功能来管理。每个切片内的服务特定的CM和服务特定的CSM功能可以被称为控制平面功能。虽然为了清楚起见仅示出了单个UE 1300和基站/接入点/eNB 1305，但是将容易理解，支持多个UE和接入点。在各种实施方式中，基站/接入点/eNB 1305可以对应于在操作上耦接至一个或更多个基带单元(Baseband Unit，BBU)的一个或更多个远程无线电单元(Remote RadioUnit，RRU)。

本发明的实施方式提供了被配置成提供跨所有网络切片的管理功能的管理平面1330。管理平面功能可以包括：连接管理(connection management，CM)1332；客户服务管理(customer service management，CSM)1334；基础设施管理(infrastructure management，IM)1336；数据分析(data analytics，DA)1338；以及缓存和转发(Caching andForwarding，CF)1340。

在各种实施方式中，管理平面功能与控制平面功能不同。管理平面执行跨所有网络切片的功能，而相应的控制平面功能执行针对特定网络切片的功能。每个网络切片可以具有定制的控制平面功能。

更详细地，管理平面1330中的连接管理(connection management，CM)功能1332被配置成维护实例化的网络切片和与网络切片相关联的参数(例如，运营商ID、服务类型等)的列表。CM功能还被配置成维护在每个网络切片内实例化的服务特定的CM 1312、1322池。CM功能1334还被配置成执行UE 1300至网络切片1310、1320的初始关联。

管理平面1330中的客户服务管理(customer service management，CSM)功能1334被配置成维护在每个网络切片内实例化的服务特定的CSM 1314、1324池。CSM功能还被配置成跨所有网络切片跟踪计费。

基础设施管理(infrastructure management，IM)1336功能被配置成执行基础设施共享如使用频谱代理共享频谱。

数据分析(data analytics，DA)功能1338被配置成跨多个网络切片收集统计信息。

缓存和转发(Caching and Forwarding，CF)功能1340被配置成跨所有网络切片管理缓存的内容。

图14A示出了根据本发明的实施方式的包括管理平面CM功能1410和管理平面CSM功能1415的实例化的网络切片配置。管理平面CM功能和CSM功能被实例化为单独的管理平面1411、1416以及/或者在单独的管理平面1411、1416内实例化。不同的网络切片可以与不同的运营商相关联。第一运营商即运营商A可以与第一组网络切片1420相关联，并且第二运营商即运营商B可以与第二组网络切片1430相关联。不同的UE 1440、1442、1444可以与一个或更多个不同的网络切片相关联。

图14A至图14C示出了根据本发明的不同实施方式的不同网络架构。对于每个网络架构，示出了可以如何建立MANO实体来服务网络切片的三个不同的选项。在选项1 1450中，对于图14A至图14C中的每个图，针对每个不同的运营商建立不同的MANO实体1452、1454，并且针对管理平面建立另一MANO实体1456。在选项2 1460中，每个运营商由唯一的MANO实体1462、1464服务，并且MANO实体中与运营商关联的MANO实体1464还服务管理平面。在选项31470中，所有运营商和管理平面由单个MANO实体1472服务。图14A至图14C示出的架构的差异涉及不同运营商的资源彼此可以如何互连以及与CSM管理平面如何互连。可以建立一个或更多个MANO实体，每个MANO实体支持包括管理平面网络切片的网络切片中的一个或更多个网络切片。在各种实施方式中，每个网络切片由单个MANO实体支持。

在各种实施方式中，每个MANO实体负责在其管理域内实例化的网络服务的生命周期管理。

图14B示出了特别示出连接管理功能的实例化的网络切片配置，连接管理功能包括驻留在管理平面1480中的可以如下所述地操作的管理平面连接管理(management-planeconnection management，MP-CM)功能1482。

MP-CM功能1482可以处理跨多个网络切片的连接管理。单独的服务特定的CM虚拟网络功能(virtual network function，VNF)1422、1424、1432可以在每个网络切片内实例化以处理服务特定的连接管理。全局连接管理方面可以由MP-CM功能1482处理，而服务特定的连接管理方面可以由网络切片内的服务特定的CM 1422、1424、1432处理。

在各种实施方式中，管理平面功能的生命周期管理可以由例如基础设施提供商或运营商拥有的MANO处理。运营商可以允许虚拟网络运营商如移动虚拟网络运营商(MobileVirtual Network Operator，MVNO)利用其自己的MANO来管理其自己的网络切片。可替选地，运营商可以自己管理MVNO网络切片。

在一些实施方式中，可以使用移动宽带(Mobile Broadband，MBB)网络切片而不是管理平面来处理所有装置的初始接入。

图14B还示出了UE 1440、1442、1444与网络切片之间的关联的各种示例。UE 1440、1444可以与多个网络切片相关联。

在本发明的实施方式中，MP-CM功能可以是在管理平面内实例化的VNF。可替选地，MP-CM功能可以是被实例化为单独的网络切片的单独的连接管理层。MP-CM的生命周期管理可以由管理和编排(management and orchestration，MANO)实体来执行。例如，MP-CM可以由MANO实例化并且可以由MANO根据需要——例如在新的网络切片被实例化或终止时——向内扩展/向外扩展。

在一些实施方式中，MP-CM可以执行以下功能中的一个或更多个：确定向哪里转发附接请求；保持跟踪已经被实例化的网络切片；可以能够与多个运营商相关联的机器类型通信(Machine-Type-Communication，MTC)和/或物联网(Internet of Things，IoT)装置的订阅管理；以及在漫游期间对于每个网络切片的连接管理。当UE漫游在网络切片的覆盖区域之外时，连接管理可以包括将UE分配给不同的网络切片。

在一些实施方式中，MP-CM可以被配置成保持跟踪UE与网络切片之间的关联。每个网络切片内的服务特定的CM可以是服务特定的VNF，如虚拟的服务特定的连接管理器(virtual service-specific connection manager，v-s-CM)。

MP-CM和一组服务特定的CM可以被配置成通过适当的任务划分协作地或独立地提供对各种网络切片的连接管理。

在一些实施方式中，v-s-CM VNF被配置成保持跟踪UE的相对位置。例如，如果UE处于连接模式，则UE的相对位置可以是服务eNB，如果UE处于空闲模式，则UE的相对位置可以是跟踪区域。v-s-CM VNF可以被配置成利用HSS来执行认证过程，HSS可以是包含被授权使用关联的网络切片(network slice，NS)的UE的ID列表的服务特定的HSS。v-s-CM VNF可以被配置成例如经由服务eNB将附接响应消息连同安全和加密选项一起发送至装置。

在一些实施方式中，CM VNF的生命周期管理由VNF管理器(VNF Manager，VNFM)执行。

在一些实施方式中，CM包括如在各种3GPP规范中定义的元件管理器(elementmanager，EM)，元件管理器可以是VNF的一部分或者作为单独的功能提供。如本领域技术人员将容易理解的，EM可以被配置用于管理网络元件。

在一些实施方式中，CM可以向EM或VNFM传送性能度量。可以使用性能度量来触发生命周期管理操作，如支持与服务有关的虚拟基础设施的向内扩展/向外扩展。

图14C示出了与图14B类似的网络切片配置，除了明确示出了客户服务管理(customer service management，CSM)功能。特别地，管理平面1480包括MP-CM 1482和MP-CSM 1486二者，并且各种网络切片1420、1430还包括服务特定的CSM功能1426、1428、1436。CSM功能可以如下所述地操作。

通常，MP-CSM 1486跨多个网络切片管理计费和QoS要求。此外，服务特定的CSM功能1426、1428、1436可以在每个相应的网络切片内实例化，以针对该网络切片来处理计费和QoS。MP-CSM 1486可以是可以在管理平面层1480内实例化的VNF。可替选地，管理平面客户服务管理(customer service management，CSM)层可以由MANO实例化为单独的网络切片。

MP-CSM或CSM层的生命周期管理可以由管理和编排(management andorchestration，MANO)实体执行。MP-CSM或CSM层可以由MANO实例化，并且可以由MANO根据需要——例如在新的网络切片被实例化或终止时——向内扩展/向外扩展。

MP-CSM的各种功能如下。将容易理解，可以存在其他功能。MP-CSM可以被配置成跨所有网络切片处理各种装置的计费。MP-CSM可以被配置成与服务特定的CSM功能通信，以确定在MTC/IoT的情况下每个装置或装置组的总计费。MP-CSM可以被配置成确保例如在每网络切片的每个UE被允许之前确保该UE可以满足QoE。MP-CSM可以被配置成与CM功能通信以建立对组合网络切片的每个用户计费的管理。MP-CSM可以被配置成提供对可以能够与多个运营商关联的MTC/IoT装置的订阅管理。可替选地，订阅管理可以由MP-CM执行。

在各种实施方式中，给定网络切片内的服务特定的CSM功能可以是服务特定的VNF，如虚拟的服务特定的客户服务管理器(virtual service-specific customerservice manager，v-s-CSM)。注意，不同的网络切片可以具有不同的服务特定的CSM。

在各种实施方式中，每个v-s-CSM被配置成处理例如与给定网络切片关联的一个或更多个指定UE的服务特定的计费。计费可以取决于各种因素。例如，计费可以取决于UE请求的QoS、网络中的负载、一天中的时间或前述的组合。在一些实施方式中，v-s-CSM可以与服务特定的SGW(service specific SGW，v-s-SGW)通信，以确定由主体UE发送和/或接收的业务量。在一些实施方式中，v-s-CSM可以与其他实体通信，以更新用于评估向UE提供服务的成本的参数。例如，如果网络中的负载增加，则成本可能增加。

在一些实施方式中，CSM VNF的生命周期管理由VNF管理器(VNF Manager，VNFM)执行。

在一些实施方式中，CSM还可以具有元件管理器(Element Manager，EM)，元件管理器可以是VNF的一部分或者作为单独的功能提供。

在一些实施方式中，CSM可以向EM或VNFM发送性能度量。性能度量可以用于触发生命周期管理操作，如支持与服务有关的虚拟基础设施的向内扩展/向外扩展。

鉴于以上所述将容易理解，MP-CSM和一组服务特定的CSM可以被配置成通过适当的任务划分来协作地或独立地提供对各种网络切片的客户服务管理。

基础设施管理

本发明的实施方式涉及如下所述的支持多个网络切片的通信网络中的基础设施管理。

在包括基础设施管理的各种实施方式中，频谱代理管理与通信网络中的无线电接入网络部分关联的多个网络运营商之间的频谱共享。频谱共享包括频谱代理与多个网络运营商之间的协商。频谱代理可以向多个网络运营商或多个网络切片分配资源。可以提供频谱协商器功能并且将其被配置成与频谱代理协商以例如代表网络运营商或需要资源的其他实体来请求频谱资源的分配。

鉴于以上所述，参照图15，本发明的实施方式提供用于管理支持多个网络切片并且由多个网络运营商和/或基础设施提供商支持的通信网络中的基础设施的方法。该方法包括提供1510频谱代理，频谱代理被配置成促进与通信网络中的无线电接入网络部分关联的多个网络运营商之间的频谱共享。频谱共享包括频谱代理与网络运营商之间的协商。该方法还可选地包括配置1520频谱代理以向网络运营商或网络切片分配资源。该方法还可选地包括提供1530至少一个频谱协商器功能，频谱协商器功能被配置成与频谱代理协商以请求频谱资源的分配。

图16示出了根据本发明的一些实施方式的包括基础设施管理的网络配置。UE1605可以能够在多个载波和/或多个无线电接入技术(Radio Access Technologies，RAT)1615上通信。载波可以被不同的运营商拥有。此外，各个网络切片可以跨多个基础设施提供商。管理平面530中的连接管理器(connection manager，CM)532被提供并且被配置成保持跟踪UE的订阅偏好和/或向服务该UE的网络切片中的CM提供转发策略。

在一些实施方式中，可以实例化频谱代理(spectrum broker，SB)1636以使得能够由多个运营商例如择机地使用频谱。频谱代理可以是例如位于管理平面1630中的基础设施管理(infrastructure management，IM)实体1634的一部分。

更详细地，如图16所示，UE可以与耦接至支持多个RAT 1615的给定基带单元(Baseband Unit，BBU)1610的一个或更多个远程无线电单元(Remote Radio Unit，RRU)1607通信。RAT又可以在操作上耦接至多个网络切片，例如属于不同运营商和/或与管理平面1630相关联的网络切片1640、1650。本领域技术人员将理解，在一些情况下，单个单元将具有RRU和BBU二者，而在其他情况下，RRU与BBU分离。上下文足以使本领域技术人员做出这样的确定。

图17示出了根据本发明的实施方式的包括基础设施管理的网络配置。在该实施方式中，基础设施可以被第三方拥有，并且数据平面可以利用机会性载波。

关于图17，IM实体可以用于促进频谱共享，例如经由时分复用(Time-DivisionMultiplexing，TDM)或频分复用(Frequency-Division Multiplexing，FDM)或相关的多址频谱共享。为此目的，在C-RAN 1710中提供基础设施管理频谱代理(infrastructuremanagement spectrum broker，IM-SB)实体1715。每个运营商具有其自己的可以用于控制平面的锚定载波。此外，通过与频谱代理协商获得的机会性载波可以用于数据平面。在一些实施方式中，频谱代理是不属于任何VIM而是由第三方基础设施提供商拥有的基础设施管理功能。

此外，关于图17，每个运营商针对C-RAN 1710和C-Core 1750二者来实例化其自己的VNF。此外，基础设施管理器(infrastructure management，IM)1755可以包括在核心网络功能(C-Core)的云中以获得用于核心网络功能的新资源。图17所示的两个路径1770、1775对应于供不同的网络切片使用的两个不同的连接路由。来自不同UE的数据将遵循由UE正在使用的网络切片定义的路径。稀疏点的块对应于一个运营商或一组运营商和/或基础设施提供商的无线电接入和核心资源和/或对应于与第一网络切片关联的无线电接入和核心资源。密集点的块对应于另一运营商或一组运营商和/或基础设施提供商的无线电接入和核心资源和/或对应于与第二网络切片关联的无线电接入和核心资源。对于利用同一物理资源的两个网络切片，可以对资源进行划分，以确保每个切片被提供足够的资源库。对于诸如无线电链路的中度到高度受限的资源，可以通过使用诸如TDM或FDM技术的复用来分配网络切片。

更详细地，在时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)频谱共享中，全部载波可以在由频谱代理分配的持续时间内被同一运营商使用。在频分复用(FrequencyDivision Multiplexing，FDM)频谱共享中，载波可以被细分，其中每个运营商被分配载波的一部分，并且代理被配置成动态地改变分配给不同运营商的资源的量。

在一些实施方式中，频谱代理1715可以被配置成向不同的网络切片而不是不同的运营商分配资源。

在一些实施方式中，虚拟的服务特定的基础设施管理(virtual service-specific infrastructure management，v-s-IM)VNF可以在多个网络切片内实例化。然后，给定网络切片内的IM如v-s-IM可以被配置成与频谱代理协商。

图18示出了根据本发明的实施方式的被配置成与频谱代理1832协商的v-s-IM1810的配置以及v-s-IM与其他功能的关系。

考虑图18，所示出的v-s-IM VNF 1810包括频谱协商器功能1812和可选地资源请求策略功能1814。频谱协商器功能1812被配置成从驻留在管理平面基础设施管理功能1830中的频谱代理1832请求频谱资源。当资源请求事件被资源事件触发器1842、1852触发时，频谱协商器可以响应来自虚拟的服务特定的服务网关(virtual service-specific ServingGateway，v-s-SGW)1840或无线电节点1850的对更多频谱的请求。当虚拟基础设施管理器(virtual infrastructure manager，VIM)由于缺乏资源而不能再执行扩充或向外扩展操作时，资源请求事件可以被启用。本领域技术人员将理解，VIM可以被设计成满足ETSI NFV结构中指定的要求。频谱协商器可以被配置成咨询资源请求策略功能——在提供有资源请求策略功能的情况下。资源请求策略功能可以是频谱协商器的一部分或v-s-IM内的单独的功能。可替选地，资源请求策略功能可以被提供为单独的VNF。

图19示出了根据本发明的替选实施方式的与其他功能相关的频谱协商器功能1912、1922。在图19的实施方式中，频谱协商器1912、1922可以是v-s-SGW 1910和/或无线电节点1920的功能，而不是被提供为网络切片的单独的IM实体。在操作中，资源事件触发器1914、1924被传送至频谱协商器。这两个功能可以共位于同一NFVI节点上，或者它们可以在单独的网络节点上实例化作为组件功能。在与图19的配置对应的一些实施方式中，不同的网络节点可以使用不同的资源请求策略来执行协商功能，协商功能可以在每个网络节点的内部或者作为单独的VNF。协商包括与管理平面IM VNF 1930中的频谱代理1932通信。

端到端服务管理

与网络切片关联可能分开或关联，本发明的实施方式提供如下所述的端到端服务管理。

图20示出了根据本发明的实施方式的使用软件定义网络(software definednetworking，SDN)的端到端服务管理。如所示出的，可以在C-RAN 2010和/或C-Core 2030中实例化SDN控制器。SDN控制器被表示为C-RAN中的RAN-C 2012和C-Core中的SDN-C 2032。RAN-C提供用于RAN功能的转发规则。不同的RAN功能可以包括在不同的网络切片中。另外，在网络切片被MANO实例化之前，SDP可以确定每个网络切片的接入协议栈。SDN-C 2032是核心网络元件的SDN控制器。在实施方式中，不同的网络切片可以具有不同的网络功能。

图20还示出了在C-RAN控制和管理平面(MP-CM)的CM 2014与C-Core控制平面(CP-CM)的CM 2034之间定义的CM-CM接口2050。

关于图20更详细地，示出了与MBB网络切片对应的数据平面2060和与MTC网络切片对应的数据平面2070。C-RAN 2010中的RAN-C SDN控制器2012管理这些切片2060、2070中的每个切片中的无线电接入相关功能，如物理层功能2062、2072、MAC层功能2064、2074等。C-Core 2030中的SDN-C SDN控制器2032管理这些切片中的每个切片中的核心相关功能，如服务网关2082、2092和分组网关2084、2094功能。例如，这些功能中的每个功能可以包括虚拟网络功能。

鉴于以上所述，并且参照图21，本发明的实施方式提供支持多个网络切片的具有SDN功能的通信网络中的端到端服务管理的方法。该方法包括在网络的C-RAN中实例化2110第一SDN控制器。该方法还包括在网络的C-Core中实例化2120第二SDN控制器。该方法还包括配置2130第一SDN控制器以提供用于C-RAN中的RAN功能的转发规则。该方法还包括配置2140第二SDN控制器以控制C-Core中的网络元件。该方法还包括提供2150C-RAN中的第一连接管理器与C-Core中的第二连接管理器之间的接口，第一连接管理器在操作上耦接至第一SDN控制器并且第二连接管理器在操作上耦接至第二SDN控制器。

在本发明的实施方式中，软件定义网络(software defined networking，SDN)对应于用于创建智能可编程网络的架构框架，其中，控制平面和数据平面被解耦，网络智能和状态在逻辑上集中，并且底层网络基础设施从应用中抽象出来。在本发明的实施方式中，编排器功能可以使用客户信息并且提供信息以形成例如经由软件定义拓扑(softwaredefined topology，SDT)功能创建的网络逻辑拓扑。SDT功能可以与SDN和软件定义协议(software defined protocol，SDP)功能组合以创建定制的虚拟网络，其中，虚拟网络是针对特定服务虚拟化的资源的集合。

在一些实施方式中，SDN允许通过对较低水平的功能的抽象来管理网络服务。控制功能可以例如通过从控制元件控制转发节点来与转发功能分离。NFV可以促进全部类别网络节点功能的虚拟化。VNF可以包括运行在相对通用的服务器或计算设备上的一个或更多个虚拟机或可以对所述一个或更多个虚拟机进行操作，如与用于给定功能的专用硬件相反的能够被配置成提供各种功能的商用成品硬件。

可以使用例如关于上述网络切片关联处理的本发明的各种实施方式来提供管理平面功能和控制平面的实例化的灵活性。在一些实施方式中，并且受可能出现的其他限制的影响，管理平面功能和控制平面二者可以由管理和编排(management andorchestration，MANO)实体在网络中的基本上任何地方实例化，以跨所有网络切片管理连接管理。在一些实施方式中，确定功能的位置可以取决于不同网络服务的延迟要求。在一些实施方式中，全局连接管理功能和/或服务特定的连接管理功能可以位于网络边缘处至少在存在需要快速接入的装置的位置中。

硬件和实现

使用能够与网络基础设施中的其他装置高速通信的计算装置如服务器或服务器集合来实现本发明的一些实施方式。这样的计算装置可以对应于通信网络中的基础设施装置。计算装置可以专用于特定功能，或者提供用于支持虚拟化功能的平台。图22示出了根据本发明的实施方式提供的标准服务器2210、数据存储单元2220以及诸如网络接口和/或交换机的网络通信部件2230的集合。部件可以是共位的、地理上分布的或者前述的组合。在操作上耦接至存储器如服务器存储器和/或数据存储单元存储器的计算装置的微处理器和网络通信部件可以被配置成如本文中所描述地实例化并且执行各种功能、模块、其间的交互等。功能可以在适当的网络和/或地理位置处实例化并且可以根据需要被移动。根据本发明的实施方式的设备可以包括被配置成执行如本文所述的一个或更多个功能的微处理器、存储器以及网络通信部件。

将容易理解，贯穿前述讨论，上述网络功能和操作可以对应于用于支持诸如第五代无线通信网络的通信网络的操作的方法。该方法可以涉及计算机实现的功能，即由网络基础设施的一个或更多个计算装置、通信装置和/或存储器装置实现的功能。此外，将容易理解，本发明的实施方式涉及被配置成执行上述网络功能和操作的通信网络系统或与其关联的设备。另外，该系统或设备可以包括网络基础设施的一个或更多个计算装置、通信装置和/或存储器装置。

可以使用被配置成通过虚拟化技术提供所需功能的特定服务器或通用计算装置、通信装置和/或存储器装置来实现本发明的实施方式。装置可以包括其他硬件如专用集成电路、微控制器和数字逻辑电路。该方法可以涉及一个或更多个网络部件的操作以改善网络的操作。同样地，在将通信网络视为设备的情况下，本发明的实施方式可以涉及改善通信网络的内部操作。

可以使用一个或更多个实际或虚拟计算装置如通信网络控制平面内的装置、在数据平面中操作的装置或前述的组合来实现本发明的实施方式。用于实现方法操作的计算装置可以包括在操作上耦接至存储器的处理器，所述存储器提供用于由处理器执行以执行如本文所述的方法的指令。

计算装置在硬件级可以利用在操作上耦接至相应一组存储器部件的一组一个或更多个微处理器，所述一组存储器部件包括用于由微处理器执行的存储的程序指令。计算装置可以用于提供在一个或更多个虚拟化级的虚拟计算资源。例如，可以使用一个或更多个给定的通用计算机硬件平台来提供一个或更多个虚拟计算机。计算装置如处理器资源、存储器等也可以被虚拟化以提供构建另外的虚拟计算机的资源。可分配用于提供各种计算资源且各种计算资源又用于实现系统的各种计算部件的一组计算装置可以被认为提供分布式计算系统，分布式计算系统的内部架构可以以各种方式配置。

通过对前述实施方式的描述，本发明可以通过使用仅硬件或者通过使用软件和必要的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式来实施。软件产品可以存储在非易失性或非暂态存储介质中，非易失性或非暂态存储介质可以是致密盘只读存储器(compact disk read-only memory，CD-ROM)、USB闪存盘或可移除硬盘。软件产品包括使计算机装置(个人计算机、服务器或网络装置)能够执行本发明的实施方式中提供的方法的许多指令。例如，这样的执行可以对应于如本文所述的逻辑操作的模拟。软件产品可以另外或可替选地包括使计算机装置能够执行根据本发明的实施方式的用于配置或编程数字逻辑设备的操作的许多指令。

尽管已经参照具体特征和实施方式描述了本发明，但是明显的是，在不背离本发明的情况下，可以对本发明进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被简单地视为对由所附权利要求书限定的本发明的说明，并且被设想涵盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同物。