ПРОГРАММНО ОПРЕДЕЛЯЕМАЯ СЕТЕВАЯ ИНФРАСТРУКТУРА С ВИРТУАЛЬНЫМИ РАСШИРИТЕЛЯМИ ДИАПАЗОНА
SOFTWARE DEFINED NETWORK INFRASTRUCTURE WITH VIRTUAL RANGE EXPANDERS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сетевой связи и, в отдельных вариантах осуществления, к программной сетевой инфраструктуре с виртуальными расширителями диапазона.
Уровень техники
В то время как стабильно увеличивается спрос на более высокую пропускную способность в беспроводных сетях (например, сетях 5G и более поздних), для удовлетворения этого спроса доступно сравнительно небольшое число механизмов. Один способ увеличения пропускной способности сети заключается в развертывании точек передачи с более высокой плотностью. Однако плотное размещение обычных точек передачи (например, базовых станций) может быть недопустимо дорогостоящим. Например, развертывание обычных точек передачи может влечь за собой капитальные затраты (например, затраты, связанные с арендой, конфигурацией линий передачи/питания и т.п.) и операционные затраты (например, затраты на отслеживание точек передачи, обеспечение безопасности точек передачи, техническое обслуживание, обеспечение энергией и т.п.). Таким образом, барьер затрат может препятствовать увеличению пропускной способности сети путем более плотного размещения обычных точек передачи. Более того, после установки обычные точки передачи имеют фиксированное местоположение, и их нельзя динамически переместить, чтобы учесть смещения в сетевой нагрузке и состоянии трафика.
Раскрытие сущности изобретения
С помощью предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, в которых предложена система и способ реализации адаптивной сети беспроводного доступа, эти и другие задачи, в целом, решены, или их удалось обойти, а также, в целом, получены технические преимущества.
В соответствии с вариантом осуществления, способ, осуществляемый устройством управления сетевой инфраструктуры в сети, включает в себя следующее: выбирают первое пользовательское оборудование (UE) в качестве UE назначения и выбирают второе UE в качестве ретрансляционного UE для UE назначения. Способ также включает в себя этапы, на которых: согласовывают установку виртуального расширителя диапазона (vREX) UE на UE назначения и согласовывают установку vREX агента передачи (FA) на ретрансляционном UE. vREX FA конфигурируют так, чтобы он действовал в качестве FA для vREX UE.
В соответствии с другим вариантом осуществления, способ, осуществляемый устройством управления пользовательского оборудования (UE), включает в себя этап, на котором принимают запрос на установку виртуального расширителя диапазона (vREX). vREX представляет собой одно из пары vREX агента передачи (FA) и vREX UE, и vREX FA выполнен с возможностью работать в качестве FA для vREX UE. Способ также включает в себя согласование установки vREX.
В соответствии с другим вариантом осуществления диспетчер сетевой инфраструктуры включает в себя процессор и машиночитаемый носитель информации, на котором хранится программа для выполнения процессором. Программа включает в себя команды для выбора первого пользовательского оборудования (UE) в сети в качестве UE назначения и для выбора второго UE в сети в качестве ретрансляционного UE для UE назначения. Программа также включает в себя команды для согласования установки виртуального расширителя диапазона (vREX) UE на UE назначения и согласования установки vREX агента передачи (FA) на ретрансляционном UE. vREX FA конфигурируют так, чтобы он действовал в качестве FA для vREX UE.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления сетевое устройство включает в себя процессор и машиночитаемый носитель информации, на котором хранится программа для выполнения процессором. Программа включает в себя команды для получения запроса на установку виртуального расширителя диапазона (vREX). vREX представляет собой одно из пар vREX агента передачи (FA) и vREX UE, и vREX FA выполнен с возможностью работать в качестве FA для vREX UE. Программа включает в себя дополнительные команды для согласования установки vREX.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ теперь будет сделана ссылка на последующее описание, взятое в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг. 1А-1С показаны блок-схемы сети во время фазы формирования топологии сети в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 2 показана блок-схема сети во время фазы инициализации виртуального расширителя диапазона в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 3 показана блок-схема сети во время фазы информирования уровня управления о топологии сети в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 4 показана блок-схема сети во время фазы конфигурации сетевого пути передачи в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 5 показана блок-схема сети во время фазы предоставления протокола в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 6А и 6В показаны блок-схемы пользовательского оборудования (UE), имеющего vREX, в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 7А и 7В показаны блок-схемы последовательности действий передачи vREX в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 8 показана блок-схема последовательности действий осуществляемой устройством управления сетевой инфраструктуры в соответствии с различными вариантами осуществления;
на фиг. 9 показана блок-схема последовательности действий UE в соответствии с различными вариантами осуществления; и
на фиг. 10 показана вычислительная платформа, которую можно использовать для реализации, например, устройств и способов, описанных в этом документе, в соответствии с различными вариантами осуществления.
Осуществление изобретения
Ниже подробно обсуждается выполнение и использование вариантов осуществления. Тем не менее, следует понимать, что в настоящем изобретении предложено множество применимых изобретательских концепций, которые можно реализовать в широком множестве определенных контекстов. Обсуждаемые отдельные варианты осуществления являются всего лишь иллюстративными для определенных способов выполнения и использования изобретения и не ограничивают объем изобретения.
Различные варианты осуществления описаны в определенном контексте, а именно, в программно определяемой сети (SDN). Однако различные варианты осуществления также можно применять к другим типам управляемых сетей, таким как сети центров обработки данных, сотовые сети, сенсорные сети, домашние системы развлечений, системы наблюдения, межмашинные сети и т.п.
В различных вариантах осуществления используют частные узлы инфраструктуры (например, пользовательское оборудование (UE)) в сети для эмуляции плотного развертывания точек передачи обычных сетей (например, инфраструктурных агентов передачи, такие как базовые станции). Сеть может включать в себя диспетчер сетевой инфраструктуры, который отслеживает состояние сети (например, топологию, доступную емкость UE, состояние сетевого трафика и т.п.) и идентифицирует доступное UE для задействования в качестве расширителей диапазона для другого UE. Диспетчер инфраструктуры может устанавливать программное обеспечение виртуализации на доступное UE, чтобы это UE (называемое ретрансляционным UE) могло перенаправлять пакетные передачи на другое UE (называемое UE назначения) в сети. Диспетчер инфраструктуры также может устанавливать программное обеспечение виртуализации на UE назначения, чтобы оно могло принимать пакеты от ретрансляционного UE. Контроллеры программно определяемой сети (SDN) и программно определяемого протокола (SDP) могут конфигурировать таблицы маршрутизации и предоставлять протоколы в сети на основе требований к сетевому трафику/качеству обслуживания (QoS), интегрируя ретрансляционное UE в качестве FA. Таким образом, могут быть удовлетворены требования к пропускной способности сети путем увеличения плотности FA без трат на развертывание множества обычных FA (например, базовых станций). Более того, плотность FA можно динамически регулировать на основе изменений условий сети для обеспечения гибкой сетевой инфраструктуры.
На фиг. 1А показана сеть 100 радио доступа во время фазы формирования топологии сети в соответствии с различными вариантами осуществления. Сеть 100 включает в себя базовую сеть 102, имеющую узлы 104 базовой сети, подключенные к шлюзам 106. Шлюзы 104 обеспечивают связность между узлами 104 базовой сети и транзитной сетью. Узлы 104 базовой сети могут включать в себя маршрутизатор третьего уровня, коммутатор второго уровня, сетевой элемент с программно определяемым протоколом и т.п. Сеть 100 также включает в себя участок 108 доступа, имеющий развернутые в сеть инфраструктурные FA 110 (например, базовые станции, eNode В стандарта LTE, точки доступа Wi-Fi и т.п.), соединенный с узлами 104 базовой сети.
UE 112 в сети 100 могут быть подключены к инфраструктурным FA 110 через каналы 113а доступа к сети. UE 112 может принимать нисходящие/передавать восходящие пакеты с помощью инфраструктурных FA 110 через каналы 113а доступа к сети, используя любую подходящую схему осуществления связи (например, LTE, Wi-Fi и т.п.). UE 112 может включать в себя узлы не развернутой в сети инфраструктуры, такие как сотовые телефоны, ноутбуки, планшетные устройства, фемтосоты/пикосоты и т.п. UE 112 может представлять собой UE с поддержкой SDN и может включать в себя одну или несколько виртуальных машин для осуществления связи с инфраструктурными FA 110. Более того, в дополнение к сети 100, UE 112 может быть или не быть подключенным к другим сетям (например, локальной домашней/офисной сети или к сети другого оператора). Каналы 113а доступа могут представлять собой беспроводные каналы в соответствии с одним или несколькими техническими стандартами (например, LTE или IEEE 802.11 (Wi-Fi)) и/или проводные каналы (например, цифровая абонентская линия (DSL) или кабельное подключение).
Функциональность управления в сети 100 может обеспечиваться уровнем 114 управления, который может включать в себя контроллер 116 SDN и контроллер 118 SDP. Контроллер 116 SDN может динамически выделять сетевые ресурсы (например, конфигурируя базы данных о маршрутизации (FIB) сетевых устройств) в соответствии с состоянием трафика/нагрузкой на сеть 100. Контроллер 118 SDP может обеспечивать инициализацию протокола (например, конфигурируя базы данных о протоколах (PIB) сетевых устройств) для пакетов, передаваемых в сети 100.
Сеть 100 также может включать в себя устройство 120 управления инфраструктуры. Устройство 120 управления инфраструктуры может быть реализовано в виде отдельного контроллера, в контроллере программно-определяемой топологии (SDT), в узле базовой сети 102, в инфраструктурном FA и т.п. Более того, хотя на фиг. 1А показано только одно устройство 120 управления инфраструктуры, сеть 100 может включать в себя множество устройств 120 управления инфраструктуры, управляющих, например, различными географическими областями.
Устройство 120 управления инфраструктуры осуществляет формирование топологии сети для всей сети 100 или для участка сети 100. Как часть формирования топологии сети устройство 120 управления инфраструктуры может отслеживать состояние сети (как показано стрелкой 122). Отслеживаемое состояние сети 100 может включать в себя текущую топологию сети (например, хранящуюся в базе данных топологии сети), динамические условия в сети (например, отношения соседнего UE 112, информацию о показателе качества канала (CQI) от UE 112, ожидаемые отношения сигнал-шум (SINR) UE 112 и/или использование сетевой полосы пропускания инфраструктурными FA 110, обслуживающими UE 112), исторические данные о состоянии сети (например, исторические данные о трафике или данные о географическом местоположении пользователя), историю решений, принятых устройством управления инфраструктуры, и/или т.п. На основе отслеживаемого состояния сети устройство 120 управления инфраструктуры определяет, когда на UE можно установить виртуальные расширители диапазона (vREX), чтобы внедрить ретрансляционное UE/UE назначения в сеть 100. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может выбрать определенное UE 112 (например, испытывающее плохое состояние канала) в качестве UE назначения. Устройство 120 управления инфраструктуры также может выбрать одну или более единиц UE в качестве UE назначения. Ретрансляционное UE, выбранное для некоторого UE назначения, может быть определено на основе возможностей (например, диапазона передачи), окрестных условий (например, ожидаемого качества сигнала) и/или требований к качеству обслуживания (QoS) UE назначения. Хотя на фиг. 1А показана определенная конфигурация и некоторое число элементов сети (например, UE 112, инфраструктурные FA110, узлы 104 базовой сети и шлюзы 106), другие варианты осуществления могут включать в себя сеть, имеющую другие конфигурации и/или другое число сетевых элементов каждого вида.
На фиг. 1В показана блок-схема примера осуществления формирования топологии сети устройством 120 управления инфраструктуры, исходя из динамических условий сети. Например, базовая сеть 102/участок 108 доступа может предоставлять устройству 120 управления инфраструктуры информацию о состоянии сети, как показано стрелкой 122а. Информация о сетевой топологии может включать в себя число UE 112 в сети, географическое расположение UE и т.п. UE 112 также могут сообщать сведения о качестве канала/сигнала (например, информацию обратной связи о CQI) устройству 120 управления инфраструктуры, как показано стрелкой 122b. Устройство 120 управления инфраструктуры может сохранять эту информацию в базе 124 данных о состоянии сети. На основе отслеживаемой топологии сети и информации о качестве канала/сигнала в базе 124 данных о состоянии сети устройство 120 управления инфраструктуры может в долгосрочной перспективе оценивать SINR для UE 112 и выбирать UE 112 (например, для которого имеет место низкая оценка SINR) в качестве UE назначения. Затем, устройство 120 управления инфраструктуры может выбрать ретрансляционное UE, исходя из окрестных условий UE назначения. Например, ретрансляционное UE может быть выбрано из пула UE в пределах диапазона передачи каждой единицы UE назначения. При выборе ретрансляционного UE устройство 120 управления инфраструктуры может отдавать приоритет формированию наиболее коротких путей через ретрансляционное UE к UE назначения, исходя из величины, обратной доступной пропускной способности. Для выбора и идентификации ретрансляционного UE и UE назначения также можно применять другие показатели качества сигнала/состояния сети. Когда устройство 120 управления инфраструктуры обнаруживает изменение качества сигнала (например, исходя из принятой информации обратной связи), выбор ретрансляционного UE и/или UE назначения может быть динамически реконфигурирован и обновлен.
На фиг. 1С показана блок-схема примера осуществления формирования топологии сети устройством 120 управления инфраструктуры, исходя из исторических данных об условиях сети. Например, базовая сеть 102/участок 108 доступа может предоставлять устройству 120 управления инфраструктуры информацию о топологии сети, как показано стрелкой 122а. Информация о сетевой топологии может включать в себя число UE 112 в сети, географическое расположение UE и т.п. Тем не менее, в показанном на фиг. 1С варианте осуществления устройство 120 управления инфраструктуры может не получать от UE 112 динамическую обратную связь о качестве канала/сигнала. Вместо этого устройство 120 управления инфраструктуры может получать информацию (например, от базы 126 географических данных) об истории состояния сети 100. В различных вариантах осуществления данные об истории состояния сети могут учитывать и предсказывать состояние сети (например, ожидаемое SIRN, CQI, исторические данные о спектральной эффективности, пиковые скорости передачи данных, низкие скорости передачи данных, задержки и т.п.), исходя из географических данных, числа единиц UE в сети, времени дня, дней недели, особых случаев, графиков нагрузки (например, графиков прохождения/графиков светофоров) и/или т.п.
Исходя из географической информации о состоянии сети и данных об истории состояния сети, устройство 120 управления инфраструктуры может генерировать карту 128 сот. Карта 128 сот географически разделяет сеть 100 на соты 128'. Карта 128 сот также разделяет по меньшей мере часть сот 128' на доступные соты 130 или заблокированные соты 132. UE 112, расположенное в доступных сотах, может использоваться в качестве ретрансляционного UE (например, вследствие предсказанного хорошего качества сигнала), в то время как UE 112, расположенное в заблокированных сотах, может быть недоступно в качестве ретрансляционного UE (например, вследствие предсказанного плохого качества сигнала). В качестве альтернативы, соты 128' могут быть разделены так, чтобы отражать различные уровни приоритета доступности для выбора ретрансляционного UE. Силу/качество сигнала UE в сети 100 можно предсказать на основе его географического местоположения в соответствующей соте 128'. Устройство 120 управления инфраструктуры может идентифицировать UE 112а назначения, например, исходя из местоположения UE 112 в некоторой соте. Устройство 120 управления инфраструктуры может также выбрать ретрансляционное UE путем идентификации потенциального UE 112, расположенного в доступной соте 130 в пределах диапазона передачи (например, показанного окружностью 115) UE 112а назначения. Устройство 120 управления инфраструктуры не может выбрать в качестве ретрансляционного UE пользовательское оборудование 112, расположенное в заблокированных сотах 132, даже если такое UE 112 находится в пределах диапазона передачи UE 112а назначения. Так как UE 112 перемещается географически, попадая в соты 128' и выходя из них, выбор UE назначения и ретрансляционного UE также может соответственно меняться.
На фиг. 2 показана сеть 100 во время фазы установки программного обеспечения в соответствии с различными вариантами осуществления. Исходя из результатов формирования топологии сети, описанного на фиг. 1А-1С, устройство 120 управления инфраструктуры может образовать пары UE 112а назначения/ретрансляционное UE 112b в сети 100. Устройство 120 управления инфраструктуры может согласовать установку виртуальных расширителей диапазона (vREX) на ретрансляционном UE 112b (например, vREX FA 136) и на UE 112а назначения (например, vREX UE 138), как показано стрелкой 134. Каждое ретрансляционное UE 112b может обслуживать одну или более единиц UE 112а назначения с помощью виртуальных каналов 113b доступа. В различных вариантах осуществления виртуальные каналы 113b доступа представляют собой виртуальные магистральные линии связи до ретрансляционного UE 112b. Аналогично, каждое UE 112а назначения может обслуживаться одной или более единицами ретрансляционного UE 112b. Другое UE 112 в сети 100 может не иметь установленного vREX и может не быть сконфигурировано в качестве UE 112а назначения или ретрансляционного UE 112b.
В различных вариантах осуществления vREX представляет собой виртуальный элемент с поддержкой SDP, установленный на соответствующее UE 112. vREX позволяет ретрансляционному UE 112b повышать качество обслуживания/качество восприятия (QoS/QoE) UE 112а назначения путем обеспечения дополнительных/улучшенных каналов доступа к UE 112а назначения. vREX FA 136 позволяет ретрансляционному UE 112b работать в качестве FA, обслуживающего vREX UE 138. Для нисходящих передач vREX FA 136 может принимать и пересылать пакеты на vREX UE 138, установленный на UE назначения, через виртуальный канал 113b доступа. Во время восходящих передач vREX FA 136 принимает пакеты от vREX UE 138 и пересылает эти пакеты на инфраструктурные FA 110. vREX FA 136 может использовать имеющееся беспроводное аппаратное обеспечение ретрансляционного UE 112b, чтобы принимать и передавать пакеты, адресованные UE 112а назначения, обслуживаемому ретрансляционным UE 112b. Принимающее аппаратное обеспечение и передающее аппаратное обеспечение для пары UE назначения/ретрансляционного UE 112а/112b может быть одним и тем же либо различным. Более того, виртуальные каналы 113b доступа могут быть основаны на беспроводных технологиях (например, 3G, 4G, LTE, LTE-A, связь между устройствами (D2D), 802.11, 802.16 и/или 802.15) или на проводных технологиях (например, Ethernet и/или 802.3).
vREX FA 136 могут быть реализованы в виде виртуальных машин на ретрансляционном UE 112b. vREX FA 136 могут допускать двустороннюю конфиденциальность, безопасность и разделение ресурсов между ретрансляционным UE 112b и UE назначения 112а. Установка vREX FA 136 может включать в себя установку базы данных о маршрутизации (FIB) на ретрансляционном UE 112b. Ретрансляционное UE 112b может распознавать пакеты, предназначенные для установленного vREX FA 136, например, на основе записей в FIB, сконфигурированных контроллером 116 SDN. Когда ретрансляционное UE 112b обнаруживает пакет, предназначенный для vREX FA 136, пакет может быть направлен к vREX FA 136. vREX FA 136 может обработать пакет (например, добавляя применимые для пакета заголовки протокола туннелирования) и преобразовать пакет в пакет транспортного протокола vREX для передачи по виртуальному каналу 113b доступа. Применяемые транспортные протоколы vREX могут основываться на требованиях QoS UE назначения (например, на желаемом уровне безопасности/шифрования). Применяемые протоколы могут быть сконфигурированы в базе данных о протоколах (PIB), сконфигурированной контроллером 118 SDP. Затем, пакеты транспортного протокола vREX могут быть возвращены в операционную систему (ОС) ретрансляционного UE 112b для передачи. Как вариант, пакеты транспортного протокола vREX могут быть направлены непосредственно передающему аппаратному обеспечению ретрансляционного UE 112b для передачи. Взаимодействие между vREX FA 136 и ОС/аппаратным обеспечением ретрансляционного UE 112b может зависеть от применяемых реализаций и полномочий, полученных во время установки vREX FA 136. Каждая единица ретрансляционного UE 112b может иметь один или более vREX FA 136 для передачи пакетов на одну или более единиц UE 112а назначения. Хотя каждый vREX FA 136 описан как обслуживающий единственное vREX UE 138, в различных альтернативных вариантах осуществления единственный vREX FA 136 может обслуживать множество vREX UE 138, например, для одиночных или многоадресных передач. vREX UE 138 может быть реализовано в виде виртуальных машин на UE 112а назначения. vREX UE 138 представляет собой конечный пункт для пакетных передач пары vREX FA 136/vREX UE 138. vREX UE 138 принимает пакетные передачи от vREXFA 136, используя протоколы, сконфигурированные контроллером 116 SDN и контроллером 118 SDP. Во время приема vREX UE 138 может извлекать пассажирские пакеты данных (например, читаемые данные) из принятых пакетов транспортного протокола vREX, например, удаляя/извлекая применимые протоколы. Затем, vREX UE 138 может передать пассажирские пакеты данных в ОС UE 112а назначения. Во время передачи (например, восходящей) vREX UE 138 может преобразовать пассажирские пакеты данных в пакеты транспортного протокола vREX, например, вставляя/добавляя к пассажирским пакетам данных один или несколько протоколов. Затем, vREX UE 138 может передать пакеты транспортного протокола в операционную систему или передающее аппаратное обеспечение UE 112а назначения для передачи на vREX FA 136. На одном UE 112а назначения могут сосуществовать несколько vREX UE 138 для приема пакетов от нескольких парных vREX FA 136 на различном ретрансляционном UE 112b. UE 112а назначения могут осуществлять балансировку нагрузки восходящего трафика между пакетами ОС и пакетами от одного или более установленных vREX UE 138 в соответствии с командами контроллера 116 SDN. Хотя каждая единица vREX UE 138 описана как обслуживаемая единственным vREX FA 136, в различных альтернативных вариантах осуществления единственное vREX UE 138 может обслуживаться несколькими vREX FA 136, например, для одиночных или многоадресных передач.
Устройство 120 управления инфраструктуры может согласовывать установку vREX на ретрансляционном UE 112b и UE 112а назначения. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может предлагать ретрансляционному UE 112b стимулы для принятия установки vREX FA 136. Стимулы могут включать в себя сниженную цену беспроводного доступа к сети, более высокий приоритет для трафика ретрансляционного UE 112b и т.п. Более того, устройство 120 управления инфраструктуры может иметь доступ к базе данных о возможностях UE, которая содержит возможности различного UE 112 в сети 100. На основе базы данных о возможностях UE устройство 120 управления инфраструктуры может устанавливать vREX (например, либо vREX FA, либо vREX UE) на определенное UE 112. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может установить vREX только на UE 112, обладающее программным/аппаратным обеспечением (например, ЦП/возможностями передачи), имеющим возможности, превосходящие задаваемый порог.
Когда UE 112 принимает запросы от устройства 120 управления инфраструктуры для установки vREX, UE 112 может проверить валидность программного обеспечения. Например, UE 112 может проверить программное обеспечение путем проверки значений контрольной суммы программного обеспечения, которая может представлять собой контрольную сумму MD5, контрольную сумму SHA-2 (например, SHA-256), контрольную сумму на основе какой-нибудь другой хэш-функции и т.п. Как вариант или в дополнение к значениям контрольных сумм, диспетчер инфраструктуры может включать в себя цифровую подпись в программном обеспечении vREX для верификации. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может добавить цифровую подпись источника программного обеспечения и выработать значение контрольной суммы для vREX. При приеме UE 112 может проверить значение контрольной суммы и верифицировать цифровую подпись. Источник программного обеспечения может представлять собой поставщика виртуальных сетевых услуг, владельца устройства 120 управления инфраструктуры, действительного поставщика сетевых услуг и т.п. апрос может указывать, следует ли установить vREX FA 136 либо vREX UE 138. После верификации UE 112 может запросить у оператора (например, у конечного пользователя) установку vREX. Затем, UE 112 может передать положительный или отрицательный ответ на установку, предъявляемый устройству 120 управления инфраструктуры. В некоторых вариантах осуществления операторы UE 112 (например, конечные пользователи) могут предварительно установить в настойках своего устройства автоматическое принятие или отказ от установки vREX. В таких вариантах осуществления vREX может быть установлен без дополнительного запроса после верификации достоверности запроса на установку.
После того, как устройство 120 управления инфраструктуры установит vREX на ретрансляционное UE 112b и UE 112а назначения в сети 100, устройство 120 управления инфраструктуры обновляет топологию сети, чтобы она включала в себя пары vREX FA 136 и vREX UE 138. Затем, эту новую топологию сети отправляют на уровень 114 управления, как показано стрелкой 140а на фиг. 3.
На фиг. 4 показана блок-схема контроллера 116 SDN, выделяющего сетевые ресурсы, конфигурируя пути 142 пересылки для передачи пакетов от шлюзов 106 на UE 112 (включая UE 112а назначения) в сети 100. Контроллер 116 SDN может выделить сетевые ресурсы путем вычисления путей 142 пересылки с использованием топологии сети, которая включает в себя пары vREX FA 136 и vREX UE 138 в качестве точек передачи/приема в дополнение к узлам 104 базовой сети, инфраструктурные FA 110 и UE112. Контроллер 116 SDN может принимать информацию, касающуюся состояния сети (например, доступной пропускной способности, использования каналов, статуса запросов по каналам, коэффициентов потери пакетов в каналах, задержки в каналах) в каналах 113а сетевого доступа или магистральных каналах между сетевыми устройствами (например, от инфраструктурных FA к UE 112) и виртуальных каналах 11ЗЪ доступа между ретрансляционным UE 12b и UE 112а назначения. На основании условий сетевого трафика контроллер 116 SDN может осуществлять инжиниринг трафика, чтобы определить требуемое множество путей 142 пересылки для передачи пакетов в сети 100. Например, контроллер 116 SDN может осуществлять инжиниринг трафика, исходя из состояния сети и запроса на трафик. Запрос может быть явно передан посредством UE 112 (например, UE назначения 112а), явно передан источниками трафика за пределами сети, предсказан, исходя из поведения UE (включая поведение UE, связанное с трафиком), контроля потоков трафика UE 112 в сети 100, и т.п. Контроллер 116 SDN может конфигурировать FIB в узлах 104 базовой сети, инфраструктурных FA 110 и в ретрансляционном UE 112b записями для путей 142 пересылки (как показано стрелками 144). Записи в FIB информируют каждый узел, который является следующим сетевым узлом для пересылки пакета (иногда называется адресом следующего транзитного участка). Контроллер 116 SDN также может конфигурировать приоритеты для отправки различных пакетов в сети 100 в узлах 104 базовой сети, инфраструктурных FA 110 и/или ретрансляционном UE 112b. Пути 142 пересылки могут использовать или не использовать доступные пары vREX FA 136 и vREX UE 138. Например, путь 142' пересылки может непосредственно передавать пакеты от инфраструктурного FA 110 на UE 112, не смотря на доступность виртуального канала 113b доступа.
Контроллер 116 SDN может также информировать устройство 120 управления инфраструктуры о сконфигурированных путях 142 пересылки трафика, как показано стрелкой 140b. В общем, устройство 120 управления инфраструктуры конфигурирует топологию сети, имеющей множество vREX FA 136/vREX UE 138, что позволяет контроллеру 116 SDN обладать повышенной гибкостью и степенью детализации при инжиниринге трафика. Тем не менее, как обсуждалось выше, некоторые vREX FA 136/vREX UE 138 могут не использоваться для пересылки трафика. Контроллер 116 SDN может информировать устройство 120 управления инфраструктуры о путях 142 пересылки, так что устройство 120 управления инфраструктуры может при необходимости настраивать vREX. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может приостановить неиспользуемые vREX, чтобы сохранить ресурсы ретрансляционного UE 112b/UE 112а назначения. Когда изменяется состояние сети, контроллер 116 SDN может соответственно реконфигурировать пути 142 пересылки. О любых изменениях путей 142 пересылки может быть сообщено устройству 120 управления инфраструктуры, а устройство 120 управления инфраструктуры может соответственно обновить vREX. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может заново активировать приостановленный vREX, исходя из изменений пути 142 пересылки.
На фиг. 5 показана блок-схема сети 100 во время фазы предоставления протокола в соответствии с различными вариантами осуществления. Контроллер 118 SDP может установить программное обеспечение протоколов (например, для обращения в PIB) в поддерживающих SDP элементах (например, шлюзах 106, узлах 102 базовой сети, поддерживающих SDP инфраструктурных FA 110, и поддерживающем SDP UE 112), включая виртуальные элементы, поддерживающие SDP (например, vREX). Контроллер 118 SDP может также конфигурировать записи PIB в сети 100, например, на основе требований QoS различных передач (например, к уровням безопасности/шифрования), как показано стрелками 148. В сети 100 протоколы могут применяться попакетно. Например, заголовки протоколов могут быть вставлены/добавлены и извлечены/удалены, как определено контроллером SDP. Поэтому, записи PIB могут инструктировать поддерживающие SDP элементы о том, какие протоколы следует вставить/извлечь из пакета перед передачей/после приема. Контроллер 118 SDP определяет различные протоколы для передачи пакетов и выбирает узлы в сети 100 для реализации протоколов.
В некоторых вариантах осуществления контроллер 116 SDN может предоставлять контроллеру 118 SDP результаты инжиниринга трафика, выделения ресурсов (например, конфигурацию путей 142 пересылки), как показано стрелкой 146. Исходя из конфигурации путей 142 пересылки, контроллер 18 SDP может конфигурировать комплект протоколов для каждого пути 142 пересылки. Например, если к UE 112а назначения имеется более одного пути передачи, то контроллер 118 SDP может сконфигурировать многопутевой протокол к UE 112а назначения. В таких вариантах осуществления контроллер 116 SDN и контроллер 118 SDP может вычислить несколько итераций путей пересылки/комплектов протоколов, исходя из условий сети. Например, если подходящие протоколы недоступны на пути, выбранном контроллером 116 SDN (например, UE назначения не поддерживает многопутевой протокол), то контроллер 116 SDN может реконфигурировать пути 142 пересылки. Хотя на фиг. 4 и 5 показан контроллер 116 SDN, вьшолняющий инжиниринг трафика до предоставления протокола контроллером 118 SDP, в других вариантах осуществления протокол предоставления может происходить до инжиниринга трафика. Более того, хотя на фиг. 1А-5 показаны некоторые конфигурации сети 100 и путей 142 пересылки, в других вариантах осуществления также могут использоваться другие конфигурации.
На фиг. 6А и 6В показаны блок-схемы UE 112а назначения и ретрансляционного UE 112b соответственно, на котором установлены vREX. Как показано на фиг. 6А, UE 112а назначения может включать в себя FIB 150а, vREX UE 138 и, как вариант, виртуальный сетевой элемент (vNET) 154. В дополнение к vREX, UE 112а также может участвовать в некоторой другой виртуальной сети и может включать в себя элемент UE виртуальной сети (vNN UE), который может представлять собой виртуальную машину отличного от vREX типа. Хотя показан только один vNET 154, UE 112а назначения может включать в себя любое число vNET 154. FIB 150а сообщает UE 112а назначения, куда передавать пакеты, например, для восходящих передач, и/или куда передавать принятые пакеты. Например, FIB 150а может сообщить UE 112а назначения о том, какие пакеты проходят на установленный vREX UE 138 и/или сетевой приемник с поддержкой SDP (например, vNET 154). Записи в FIB 150а могут быть сконфигурированы контроллером 116 SDN. vREX UE 138 позволяет UE 112а назначения принимать/отправлять пакеты от парных vREX FA 136 на ретрансляционном UE 112b. vNET 154 позволяет UE 112а назначения принимать пакеты от других виртуальных сетей с поддержкой SDP. И vREX 138, и vNET 154 может включать в себя программное обеспечение 152 протоколов, которое может использоваться в соответствии с указаниями PIB в vREX 138/vNET 154 по поводу того, какие протоколы извлечь для принятых пакетов, и/или какие протоколы вставлять для восходящих пакетных передач. Протоколы 152 могут быть предоставлены контроллером 118 SDP. Предоставление протокола для vREX 138 и vNET 154 может быть одним и тем же или другим. Более того, UE 112а назначения может включать в себя более одного vREX 138.
Как показано на фиг. 6b, ретрансляционное UE 112b может включать в себя FIB 150b и один или более vREX FA 136. Ретрансляционное UE 112b также может включать в себя один или несколько элементов 154 vNET. FIB 150b сообщает ретрансляционному UE 112b, куда передавать пакеты, например, на определенный vREX FA 136 для передачи на UE 112а назначения. Записи в FIB 150b могут быть сконфигурированы контроллером 116 SDN. FIB 150b также может позволить ретрансляционному UE 112b идентифицировать, какие пакеты удерживать, а какие пакеты пересылать на UE 112а назначения. vREX FA 136 позволяет ретрансляционному UE 112b принимать/отправлять пакеты от парного vREX UE 138 UE 112а назначения. vREX FA 136 может включать в себя программное обеспечение 152 протоколов, которое может определять, какие протоколы можно применять для преобразования пассажирского пакета данных в пакет транспортного протокола vREX для передачи на vREX UE 138. Записи в PIB 152 могут быть предоставлены контроллером 118 SDP в соответствии с требованиями QoS/QoE виртуального канала 113b доступа между парными vREX FA 136/vREX UE 138. Также можно применять другие соображения для предоставления записей в PIB 152.
Как обсуждалось ранее, vREX FA 136 и vREX UE 138 могут быть динамически реконфигурированы устройством 120 управления инфраструктуры, исходя из изменений в сетевой топологии (например, перемещения UE), условий сетевого трафика, требований QoS/QoE, состояния канала UE и т.п. Так как vREX FA 136 и vREX UE 138 могут быть сконфигурированы парами, то реконфигурированы могут быть оба vREX FA/UE. Например, если UE 112а назначения не требует передач vREX FA 136 (например, вследствие улучшенного состояния канала), то применимое vREX UE 138 может быть удалено. Как вариант, если все еще требуется помощь vREX FA 136, то может быть предоставлено установленное vREX UE 138 для использования различных комплектов беспроводных протоколов для приема пакетов от различных vREX FA 136. То есть, установленное vREX UE 138 может быть спарено с другим vREX FA 136.
На фиг. 7А показана блок-схема, иллюстрирующая процесс 200 действий устройства 120 управления инфраструктуры по реконфигурации сетевой топологи vREX. На этапе 202 устройство 120 управления инфраструктуры идентифицирует UE 112а назначения в сети 100, например, исходя из краткосрочных изменений состояния сети (например, принятой информации обратной связи об изменении состояния канала) и/или изменений географического положения (например, географическое перемещение UE в другую ячейку 128'). UE 112а назначения может быть тем же самым или отличным от ранее выбранного. На этапе 204 устройство 120 управления инфраструктуры определяет местоположения vREX FA 136 для обслуживания UE 112а назначения. Соображения по поводу определения новых местоположений vREX FA 136 могут быть по существу такими же, что и соображения по поводу выбора начальных vREX FA 136 (например, исходя из доступной емкости каналов доступа).
На этапе 206 устройство 120 управления инфраструктуры отправляет команду очистки буфера на любые vREX FA 136/vREX UE 138, которые будут реконфигурированы. После приема команды очистки буфера, применимый vREX может либо завершить передачу каких-либо пакетов из своего буфера и/или удалить оставшиеся пакеты в своем буфере. На этапе 208 устройство 120 управления инфраструктуры ожидает подтверждения очистки буфера от соответствующих vREX. После того, как устройство 120 управления инфраструктуры принимает подтверждение очистки буфера, на этапе 210 устройство 120 управления инфраструктуры отправляет команду на приостановку соответствующих vREX. Затем vREX могут быть перемещены на другое UE 112 или удалены на основе новой топологии сети. Например, некоторое число vREX могут быть удалены с UE 112. В качестве другого примера устройство 120 управления инфраструктуры может согласовать установку vREX на другом UE 112. На этапе 212 устройство 120 управления инфраструктуры может отправить обновленную топологию сети на уровень управления (например, контроллер 116 SDN и контроллер 118 SDP). Обновленная топология сети может заставить контроллер 116 SDN выполнить инжиниринг трафика с использованием новой топологии сети. Контроллер 116 SDN может выполнять инжиниринг трафика и определять новые пути 142 пересылки передач. Обновленная топология сети также может заставить контроллер 118 SDP заново предоставить протоколы в сети 100. На этапе 214 устройство 120 управления инфраструктуры может принимать новые пути 142 пересылки передач от уровня управления. Устройство 120 управления инфраструктуры может обновить vREX в сети, исходя из новых путей 142 пересылки передач. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может приостановить те vREX, которые не используются в новых путях 142 пересылки передач.
На фиг. 7В показана блок-схема, иллюстрирующая процесс 220 действий UE 112 по реконфигурации сетевой топологи vREX. UE 112 может эксплуатировать vREX до тех пор, пока на этапе 222 от устройства 120 управления инфраструктуры не будет принята команда очистки буфера. На этапе 224 UE 112 может завершить перемещение буферов и/или передачу оставшихся пакетов на другой FA для передачи или отбросить пакеты из своего буфера. На этапе 226 UE 112 отправляет подтверждение очистки буфера устройству 120 управления инфраструктуры, чтобы подтвердить, что установленный vREX завершил все незаконченные операции. На этапе 228 UE 112 может принять команду на приостановку от устройства 120 управления инфраструктуры. UE 112 может приостановить работу vREX. UE 112 может сохранить рабочие состояния каких-либо VM. Сохраненные состояния могут быть оставлены даже при перемещении vREX на другое устройство UE. Как вариант, vREX может быть деинсталлирован и удален из сети 100. Если на UE 112 установлено более одного vREX, то операции передачи могут применяться ко всем установленным vREX либо только к некоторому подмножеству установленных vREX. Таким образом, как описано на фиг. 7А и 7В, сетевая топология в сети может быть обновлена путем реконфигурирования vREX, исходя из команд от устройства 120 управления инфраструктуры.
На фиг. 8 показана блок-схема 300 выполнения процесса, иллюстрирующая операции устройства 120 управления инфраструктуры для внедрения vREX FA 136 и vREX UE 138 в сеть. Устройство 120 управления инфраструктуры может выполнять формирование сети 100. Формирование сети может включать в себя идентификацию UE назначения в сети и выбор одного или нескольких единиц ретрансляционного UE для каждой единицы UE назначения. На этапе 302 устройство 120 управления инфраструктуры определяет, когда vREX следует внедрить в сеть, и определяет, где может быть реализован vREX, например, выбирая одну или несколько единиц UE 112 в качестве UE 112 назначения. UE 112 назначения может быть выбрано, исходя из топологии сети, информации обратной связи о качестве канала (например, информации обратной связи о CQI), принятой от UE 112, исторических данных о состоянии сети (например, основанных на географической базе данных и выработанной ячеистой карте), и т.п. Затем, на этапе 304 одна или несколько единиц ретрансляционного UE могут быть выбраны для каждой единицы UE назначения. Ретрансляционное UE может быть выбрано, исходя из пропускной способности UE 112 в пределах диапазона передачи UE назначения, либо посредством обращения к базе данных об имевших место ранее рабочих характеристиках UE в окрестных местоположениях (как описано касательно фиг. 1С).
На этапе 306 устройство 120 управления инфраструктуры согласовывает установку vREX FA 136 на ретрансляционном UE 112b и vREX UE 138 на UE 112а назначения. vREX FA 136 могут использовать передающее аппаратное обеспечение ретрансляционного UE112b для приема пакетов, предназначенных для UE 112а назначения, и передавать пакеты на vREX UE 138 UE 112а назначения. Устройство 120 управления инфраструктуры может предлагать потенциальному ретрансляционному UE 112b стимулы (например, скидки на подключение, повышенный приоритет для трафика ретрансляционного UE и т.п.), чтобы ретрансляционное UE 112b приняло установку vREX FA 136. На этапе 206 устройство 120 управления инфраструктуры информирует уровень 114 управления о топологии сети, включающей в себя vREX. Контроллер 116 SDN может использовать новую топологию сети для выполнения инжиниринга трафика и конфигурировании путей пересылки в сети. Контроллер 118 SDP может использовать топологию сети для предоставления протоколов в сети, например, на основе требований QoS/QoE.
На этапе 308 устройство 120 управления инфраструктуры может принимать пути 142 пересылки передач от уровня управления. Устройство 120 управления инфраструктуры может обновить vREX в сети, исходя из путей 142 пересылки передач. Например, устройство 120 управления инфраструктуры может приостановить те vREX, которые не используются в путях 142 пересылки передач. Таким образом, устройство 120 управления инфраструктуры может конфигурировать vREX в сети так, чтобы увеличить плотность FA в сети без затрат на развертывание постоянных инфраструктурных FA 110. Более того, когда состояние трафика в сети меняется (например, меняется качество канала, перемещается UE и т.п.), устройство 120 управления инфраструктуры может реконфигурировать топологию сети для удовлетворения этих изменений в сети.
На фиг. 9 показаны действия UE в сети, имеющей vREX, в соответствии с различными вариантами осуществления. На этапе 402 UE 112 принимает запрос на установку vREX от устройства 120 управления инфраструктуры. vREX может представлять собой vREX FA 136 или vREX UE 138. Затем, на этапе 404 UE 112 согласовывает установку vREX. Например, UE 112 может проверить запрос, уведомить оператора (например конечного пользователя) о запросе и отправить результаты установки устройству 120 управления инфраструктуры.
На этапе 408 UE 112 принимает конфигурации FIB от контроллера 116 SDN. На этапе 410 UE 112 может принять конфигурации от контроллера 118 SDP. Если vREX был установлен, то конфигурации FIB и протокола могут включать в себя указания для vREX. Например, FIB может позволить UE 112 идентифицировать пакеты, которые надо отправить на vREX для передачи. Более того, конфигурации протоколов могут идентифицировать протоколы, которые необходимо вставить/извлечь для преобразования пассажирских пакетов в/из пакетов транспортного протокола vREX, используемых во время передач vREX. В различных вариантах осуществления пакеты, проходящие между парами vREX FA 136/vREX UE 138, могут быть обработаны и преобразованы в пакеты транспортного протокола vREX для передачи. Контроллер 118 SDP может конфигурировать транспортные протоколы vREX. На этапе 412 UE 112 передает/принимает пакеты на основе записей в FIB и предоставленных протоколов.
На фиг. 10 показана блок-схема системы 500 обработки, которую можно использовать для реализации устройств и способов, описанных в этом документе. Отдельные устройства могут использовать все показанные компоненты или только некоторое подмножество компонентов, а уровни интеграции могут меняться от устройства к устройству. Более того, устройство может содержать несколько экземпляров компонента, например, несколько блоков обработки, процессоров, запоминающих устройств, передатчиков, приемников и т.д. Система обработки может содержать процессор, оснащенный одним или несколькими устройствами ввода/вывода, такими как громкоговоритель, микрофон, мышь, сенсорный экран, панель клавиш, клавиатура, принтер, дисплей и т.п. Процессор может включать в себя центральный процессор (CPU), память, запоминающее устройство большой емкости, видеоадаптер и интерфейс ввода/вывода (I/O), подключенные к шине.
Шина может представлять собой шину любого из нескольких типов архитектуры шин, включающих в себя шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину, видео шину и т.п. CPU может содержать электронный процессор для обработки данных любого типа. Память может содержать системную память любого типа, например, статическую память с произвольным доступом (SRAM), динамическую память с произвольным доступом (DRAM), синхронную DRAM (SDRAM), постоянную память (ROM), их сочетание и т.п. В одном варианте осуществления память может включать в себя ROM, используемую при загрузке, и DRAM для хранения программ и данных, предназначенную для использования во время выполнения программ.
Запоминающее устройство большой емкости может содержать запоминающее устройство любого типа, выполненное с возможностью хранить данные, программы и другую информацию, а также с возможностью делать доступными через шину данные, программы и другую информацию. Запоминающее устройство большой емкости может содержать, например, один или несколько твердотельных накопителей, жестких дисков, приводов магнитных дисков, приводов оптических дисков и т.п.
Видеоадаптер и интерфейс I/O обеспечивают интерфейсы для подключения внешних устройство ввода и вывода к процессору. Как показано, примеры устройств ввода и вывода включают в себя дисплей, подключенный к видеоадаптеру, и мышь/клавиатуру/принтер, подключенных к интерфейсу I/O. К процессору могут быть подключены другие устройства, и может использоваться большее или меньшее число интерфейсных карт. Например, карта последовательного интерфейса (не показана) может использоваться для обеспечения последовательного интерфейса для принтера.
Процессор также включает в себя один или более сетевых интерфейсов, которые могут содержать проводные соединения, такие как кабель Ethernet и т.п., и/или беспроводные соединения, для доступа к узлам различных сетей. Сетевой интерфейс позволяет процессору осуществлять связь с удаленными блоками через сети. Например, сетевой интерфейс может обеспечивать беспроводную связь через один или несколько передатчиков/передающих антенн и один или несколько приемников/приемных антенн. В одном варианте осуществления процессор подключен к локальной сети или глобальной сети для обработки данных и осуществления связи с удаленными устройствами, такими как другие процессоры, Интернет, удаленными хранилищами и т.п.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, не предполагается рассматривать данное описание в ограничивающем смысле. Различные модификации и сочетания иллюстративных вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения, будут очевидны специалистам в области техники при обращении к описанию. Поэтому, предполагается, то прилагаемая формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты осуществления.