用于应用工作负载的网络定义的边缘路由的制作方法

用于应用工作负载的网络定义的边缘路由
1.交叉引用
2.本技术要求于2020年10月12日提交的美国专利申请号16/949,063和于2020年3月18日提交的美国临时专利申请号62/991,451的权益，通过整体引用将其全部内容结合在本文中。
技术领域
3.本公开涉及计算机网络，并且更具体地涉及在计算机网络内流量流管理(工程，engineering)。


背景技术：

4.网络可以执行第五代(5g)标准以使得能够实现提高网络特性(诸如延迟、容量、吞吐量和可靠性)的网络能力。5g网络包括两个部分：5g新无线电(5gnr)和5g核(5gc)。5gnr定义空中接口结构、天线设计(例如，大规模多输入多输出阵列(mmimo))和无线电传输方法(波束成形/波束操纵)。5gnr增加数据速率，减少“空中接口”延迟，并且提高容量(例如，连接设备的数量)。5gc定义核控制(信令)和用户平面(数据)能力，这些能力利用云原生虚拟化并且实现诸如控制与用户平面分离(cups)以及网络切片的特征。
5.5g网络提供显著高于诸如第四代移动网络(“4g”)和4g长期演进(“lte”)的现有网络的吞吐量。当前，4g lte被限制为大约150兆比特每秒(mbps)。升级版lte将数据速率增加至300mbps，并且4.5g lte将数据速率增加至600mbps～1吉比特每秒(gbps)。在5g网络中，下行链路速度可高达20gbps。5g网络可使用多个频谱选择，包括低频带(亚1ghz(ghz))、中频带(1-6ghz)以及毫米波(28，39ghz)。毫米波频谱具有最大可用的连续带宽容量(～1000mhz)。5g网络能够实现升级的空中接口格式和传输调度程序，与4g lte相比，这些格式和传输调度程序将无线接入网(ran)中的接入延迟降低诸如10倍。
6.然而，为了实现关键网络特性(例如，延迟、容量、吞吐量和可靠性)的改进，需要改进物理和逻辑基础设施(例如，ran、边缘数据中心、分组/光互连结构、边缘计算)以能够实现在5g网络上传送高性能服务的能力。


技术实现要素：

7.总体上，描述了用于针对应用工作负载提供网络定义的边缘路由的网络的技术。网络可执行5g标准从而以例如非常低的端到端的延迟来传送流量。为了能够实现根据5g标准传送流量，网络可包括具有一组互连的边缘数据中心(edc)的物理聚合基础设施，其使得能够实现用于物理聚合点和用于一个或多个5g能力(例如，非常低的端到端延迟)的传送的基础设施。例如，一组互连的edc可以执行5g无线接入网(ran)功能(例如，基带单元(bbu)、分布式单元(du)、集中式单元(cu))、5g核(5gc)功能(例如，用户平面功能(upf))、和边缘计算功能(在本文中也称为“边缘计算(ec)”或“移动边缘计算(mec)”)。
8.流量可以从无线接入网路由至数据网络(例如，经由移动分流(breakout，分线)
点)并且可以在运行数据网络内的对应的应用或服务实例的应用工作负载(例如，kubernetes容器)上终止。为了减少延迟，用于应用工作负载的理想物理位置本地位于部署有ran/5gc功能的同一边缘数据中心中的移动边缘计算基础设施内，ran/5gc功能服务于为流量提供连接性的移动会话。在一些情况中，不是所有的边缘数据中心都配备有ran功能、能够从设备接受无线连接、和/或配备有边缘计算功能(例如，一些edc可以是没有边缘计算服务器的更小的集中式ran集线器)。根据本公开中所描述的技术，网络经由一组互连的边缘数据中心提供网络定义的边缘路由，以根据低延迟标准(诸如5g标准)来路由来自应用工作负载的流量。一组互连的边缘数据中心可以被配置为作为单个域的一部分，在本文中称为“mec域(mecd)”，其中，mec域中的至少边缘数据中心配备有边缘计算资源。作为一个示例，网络利用作为mec域内端到端路径标识和流量转发的机制的分段路由(sr)、与元件感知分段标识注册、标识和5g控制平面之间的互通的方法结合，以及优化的边缘路由控制。
9.在一个示例中，在此描述的技术可以提供用于网络的控制器，该控制器发现mec域的拓扑并计算mec域内满足流量类别要求的路径并使用分段路由机制(例如，联网中的源分组路由(spring))执行流量工程。在本公开中描述的一个或多个示例中，控制器可以接收部署在mec域的边缘数据中心上的元件/模块的注册信息(在此称为“元件注册信息”)以及将网络中的模块互连的网络设备(例如，路由器)的元件注册信息，边缘数据中心提供例如一个或多个ran功能(du/cu)、一个或多个5g核功能、一个或多个边缘计算功能。使用元件注册信息以及基于分组域和光域之间的路由度量(例如，延迟)的链路和网络结构路径信息，控制器可以计算映射到相应流量类别的路径(例如，分段路由标签堆栈)以在网络的mec域内路由流量。以这种方式，沿着从设备到部署在边缘计算的应用工作负载的路径基于用于应用工作负载的对应应用的流量类别要求路由流量。
10.在一个示例中，技术描述了一种方法，所述方法包括：由用于包括城域数据中心和一组互连的边缘数据中心的网络的控制器接收每个模块和一个或多个网络设备的元件注册信息，每个模块部署在一组互连的边缘数据中心并且一个或多个网络设备用于将网络中的模块互连，其中，所述一组互连的边缘数据中心部署有针对应用工作负载提供一个或多个无线接入网络(ran)功能、一个或多个第5代移动网络(5g)核心功能以及一个或多个边计算功能的模块；由控制器获得网络的一个或多个路由度量；由控制器基于元件注册信息和一个或多个路由度量计算映射到相应流量类别的一条或多条路径，以便经由一组互连的边缘数据中心路由流量；由控制器接收根据各个流量类别中的流量类别从一组互连的边缘数据中心的源边缘数据中心向一组互连的边缘数据中心的目的边缘数据中心路由流量的请求；以及响应于根据流量类别接收路由流量的请求，由控制器向一组互连的边缘数据中心发送指定一条或多条路径中映射到流量类别的路径的响应，以使一组互连的边缘数据中心根据流量类别路由流量。
11.在另一示例中，技术描述了一种方法，包括：由网络中的多个边缘数据中心中的一边缘数据中心发送关于部署在边缘数据中心上的模块中的每一个以及部署在边缘数据中心上的每个网络设备的元件注册信息，其中，多个边缘数据中心部署有提供用于应用工作负载的一个或多个无线接入网(ran)功能、一个或多个第5代移动网络(5g)核心功能以及一个或多个边缘计算功能的模块；由边缘数据中心从网络的控制器接收映射到相应流量类别的一条或多条路径，其中一条或多条路径基于元件注册信息和网络的一个或多个路由度量
计算；以及响应于接收到将要根据相应流量类别的流量类别路由的封包(packet，包，分组)，由边缘数据中心沿一条或多条路径中映射到流量类别的路径发送封包。
12.在另一示例中，技术描述了一种系统，包括：网络的城域数据中心，被配置以提供应用工作负载；网络的一组互连的边缘数据中心，其中，一组互连的边缘数据中心部署有提供用于应用工作负载的一个或多个无线接入网(ran)功能、一个或多个第5代移动网络(5g)核功能以及一个或多个边缘计算功能的模块；以及网络的控制器，该控制器被配置为：接收部署在一组互连的边缘数据中心上的模块中的每一个以及将网络中的模块互连的一个或多个网络设备的元件注册信息；获得网络的一个或多个路由度量；基于元件注册信息和一个或多个路由度量，计算映射到相应流量类别的一条或多条路径，以便经由一组互连的边缘数据中心路由流量；接收根据相应流量类别中的流量类别从一组互连的边缘数据中心的源边缘数据中心向一组互连的边缘数据中心的目的边缘数据中心路由流量的请求；以及响应于接收根据流量类别来路由流量的请求，向一组互连的边缘数据中心发送响应，该响应指定一条或多条路径中映射到流量类别的路径，以使一组互连的边缘数据中心根据流量类别来路由流量。
13.这些技术的一个或多个示例的细节在附图和以下说明中进行阐述。这些技术的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求中显而易见。
附图说明
14.图1是示出根据本文描述的技术的用于为应用工作负载提供网络定义的边缘路由的示例网络的框图。
15.图2是根据本公开中描述的技术的控制器和边缘数据中心的更详细的细节的框图。
16.图3是示出根据本公开中描述的技术的网络元件注册的示例操作的框图。
17.图4是示出根据本公开中描述的技术的控制器交互的框图。
18.图5是示出根据本公开中描述的技术在给定mec域内提供网络定义的边缘路由的示例操作的流程图。
19.图6是示出一个示例的框图，在该示例中，来自映射到对应于不同qfi值的不同承载的相同分组数据网络(pdn)会话的数据可以在mec域中被分配不同的分段路由标签堆栈，并路由到不同的ec资源。
20.图7是示出根据本公开中描述的技术的不同边缘数据中心之间的集中式单元间移交示例的框图。
21.图8是示出根据本公开中描述的技术的不同边缘数据中心之间的集中式单元间移交的示例操作的流程图。
22.图9是示出根据本公开中描述的技术的示例集中式单元间利用一个pdn会话上的多个承载，经由映射到不同ec资源的分段路由路径进行移交和路径切换的框图。
23.图10是示出根据本公开的一个或多个技术操作的计算设备的一个示例的进一步细节的框图。
24.图11是示出根据本公开中描述的技术的网络的控制器为应用工作负载提供网络定义的边缘路由的示例操作的流程图
25.在所有附图和通篇文本中，相同的参考字符表示相同的元件。
26.具体执行方式
27.图1是示出根据本文所描述的技术的用于为应用工作负载提供网络定义的边缘路由的示例网络2的框图。在图1的示例中，网络2包括区域或城域数据中心30(“城域数据中心30”)，该区域或城域数据中心30提供一个或多个应用或服务38(在此简称为“应用38”)，以供用户设备4a、4b(统称为“用户设备4”或“设备4”)经由一组互连的边缘数据中心22a～22e(统称为“边缘数据中心22”或“edc 22”)接入。在一些示例中，应用38可以复制到edc 22的任何边缘计算设备上，如下文进一步描述。
28.设备4可以包括物理设备或虚拟设备。例如，设备4中的每一个可以表示台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能电话、智能手表、机架式服务器、其他真实或虚拟服务器和/或容器或虚拟机。在一些示例中，设备4可以表示“物联网”(iot)设备，例如相机、传感器、电视、电器、用于运输和移动的设备，例如用于交通道路、远程信息处理、包裹监控、智能停车、保险调整、供应链、海运、公共交通、航空公司和火车的设备。
29.如图1所示，网络2可以包括分别具有接入网关10a～10b(统称为“接入网关10”)和接入路由器12a～12b(统称为“接入路由器12”)的无线接入网络(ran)8a～8b(统称为“ran 8”)，其为设备4提供对edc 22的资源或城域数据中心30的接入。例如，设备4a可以支持蜂窝无线接入和本地无线网络(例如，wifi)，并且可以通过无线链路与基站6a通信以接入无线接入网络8a。类似地，设备4b可以与接入网关10b通信以接入无线接入网络8b。无线接入网络8可以向设备4提供网络接入、数据传输和其他服务。在该示例中，无线接入网络8例如可实现第五代移动网络(“5g”)。5g网络提供了对前几代无线接入网络的改进，前几代无线接入网络如第四代移动网络(“4g”)和4g长期演进(“lte”)。例如，5g提供空中接口基础设施、天线设计(例如，大规模多输入多输出阵列或“mmimo”)和无线电传输方法(统称为“5g新无线电”)，以增加数据速率、减少“空中接口”延迟和提高容量(例如，连接设备的数量)等。关于5g的附加信息在3gpp ts 23.501：“用于5g系统的系统架构”中描述，3gpp，版本16.3.0，2019年12月，其全部内容通过引用并入本文。尽管本公开中描述的示例是关于5g网络描述的，但本公开中描述的技术适用于具有低延迟要求的任何无线接入网。
30.在一些情况中，设备4可以接入由城域数据中心30的计算节点36提供的应用38。城域数据中心30可以表示宏边缘数据中心。在一些示例中，城域数据中心30可以表示由单个城域内的一个或多个并置设施组成的基于城域的互连交换。例如，并置(co-location，主机托管)设施提供商可以使用一个或多个并置设施(另称为“互连设施”)，例如城域数据中心30，其中并置设施提供商的多个客户(例如，内容提供商)可以以最小的成本和复杂性定位网络、服务器、存储设备并互连到各种电信、云和其他网络服务提供商。城域数据中心30可以具有可配置用于位于多个客户范围内的交叉连接客户网络的交换结构(未示出)。在一些情况下，每个客户范围可以与互连设施提供商的不同客户相关联。如本文所使用的，互连系统提供商的“客户”术语可以指由并置设施提供商部署的城域数据中心30的租户，其中客户租赁城域数据中心30内的空间，以便与其他租户一起并置在同一位置，以用于提高优于独立设施的效率，以及将网络设备与互连设施或园区内的其他租户的网络设备互连，以降低延迟/抖动，并相对于传输网络提高可靠性、性能和安全性等。城域数据中心30可以操作网络服务交换，例如以太网交换和因特网交换，和/或云交换，以例如在客户网络之间传输l2/
l3分组数据。在一些示例中，城域数据中心30可以提供以太网交换和基于云的服务交换两者。
31.提供基于云的服务交换的设施的进一步示例细节参见于2016年4月14日提交的题为“cloud-based services exchange”的美国专利号9,948,522；2015年10月29日提交的题为“interconnection platform for real-time configuration and management of acloud-based services exchange”的美国专利号9886267；以及在2015年5月12日提交的题为“programmable network platform for a cloud-based services exchange”的美国临时专利申请号62/160,547；通过引用将每一个的全部内容结合于本文中。
32.城域数据中心30可以向设备4提供例如物联网智能、数据分析、设备管理和供应、数据管理、连接性、事件处理和应用编程接口(api)控制。例如，城域数据中心30可提供对应用38的接入，应用38包括例如客户、工业、智能城市和/或车辆应用。例如，城域数据中心30可包括服务器，其为运行相应应用或服务实例(例如应用38)的应用工作负载(例如，kubernetes容器)提供执行环境。
33.城域数据中心30经由例如数据中心互连链路(例如，光纤链路)连接到一个或多个边缘数据中心，例如边缘数据中心22。边缘数据中心22可以表示连接到区域数据中心(例如城域数据中心30)的微边缘数据中心，以使得依赖于现有的区域分布式城域基础设施的应用能够连接到无线接入网络8。例如，edc 22可以提供机架(即，包括网络交换机、计算服务器、存储阵列等)、电源、冷却、光纤入口或出口、或其他服务或资源。在该示例中，edc 22为物理聚合点提供基础设施，并用于提供一个或多个5g能力，例如无线接入网络功能、5g核(“5gc”)功能、计算资源，例如移动边缘计算(mec)(也称为多接入边缘计算)和/或光纤聚合。在图1的示例中，edc 22可部署有定义核控制(信令)和用户平面(数据)能力的5g核，这些能力利用云原生虚拟化并实现诸如控制和用户平面分离(cups)和网络切片等特征。以这种方式，edc 22能够实现5g能力和彼此靠近并且靠近端设备(例如设备4)的计算资源。
34.在一些示例中，edc 22可提供5g服务网络架构(sba)的5g能力，如“3gpp ts 23.501：system architecture for the 5g system”中所述，其全部内容通过引用并入本文。5g服务网络架构可以包括用户设备(“ue”)(例如，设备4)、无线接入网络(例如，无线接入网络8)和一组互连的5g网络功能(例如用户平面功能(“upf”)、接入和移动性功能(“amf”)、会话管理功能(“smf”)、策略控制功能(“pcf”)和网络切片选择功能(“nssf”))。5g网络功能在此可称为“5g核功能”。
35.upf处理在无线接入网络8和数据网络之间转发的上行链路数据和下行链路数据。amf是负责设备4的注册以及用于会话和移动性管理的控制平面功能。smf负责承载(bearer)和会话管理，包括设备4的ipv4和ipv6寻址管理。pcf负责管理和授权设备4的会话参数，包括数据速率、服务质量(qos)和计费。nssf负责建立和管理网络切片参数，该网络切片参数用于包括5g核域和数据传输域的设备会话。每个网络功能例如通过基于服务的接口(sbi)公开其功能，该接口使用利用超文本传输协议(http)的表述性状态转移(rest)接口。
36.用户设备(例如设备4)可以配备有5g新无线电(nr)能力。例如，设备4包括空中接口结构、用于大规模多输入多输出(mmimo)阵列的天线设计、以及无线电转移方法(例如，波束成形/波束转向)，以提供数据速率的增加、空中接口延迟的减少以及容量(例如，连接设备的数量)的改进。
37.edc 22可提供5g无线接入网络的一个或多个功能。5g无线接入网络的功能包括无线电单元(“ru”)、分布式单元(“du”)和集中式单元(“cu”)，其中du和cu的组合称为下一代节点b(gnb)。无线电单元提供诸如模拟到数字转换、滤波、功率放大和/或发射/接收功能的功能。无线电单元可以与天线集成以使用mmimo。分布式单元可以表示逻辑节点，该逻辑节点包括gnb的一个或多个功能(即，子集)，并且由集中式单元通过接口(称为“前端接口”)控制。分布式单元可以与天线共同定位。集中式单元可以表示包括未分配给分布式单元的gnb功能的逻辑节点。gnb功能可以包括例如用户数据的传输、移动性控制、无线接入网络共享、定位、会话管理和其他网络功能。这些网络功能在此可称为“ran功能”。
38.在一些示例中，edc 22可包括用于部署运行应用和/或服务实例的应用工作负载(例如，kubernetes容器)的mec基础设施。例如，边缘计算设备28可以位于边缘数据中心22内，边缘数据中心22也可以部署有5g ran功能和/或5g核功能。在一些示例中，城域数据中心30可以将应用38复制到边缘数据中心22的任何边缘计算设备28内。以这种方式，mec基础设施可以实现应用从集中式数据中心(例如，城域数据中心30)移动到边缘数据中心，并且因此更靠近端设备并减少延迟。
39.在一些示例中，某些应用类别需要根据某些流量类别要求进行路由。应用类别可以包括：例如，需要低延迟的应用和需要高数据速率的应用。低延迟类别的应用可以包括提供关键服务的应用，例如冲突避免或交通前瞻能力应用、向车辆通知即将与行人、骑自行车者、摩托车使用者等发生碰撞的弱势道路使用者(vru)应用。高数据速率类别的应用可以包括需要高数据速率的应用，例如包括视频内容传送、通常互联网接入的信息娱乐应用或诸如智能停车和高清晰度地图的其他服务。每个流量类别可以具有一组相关联的参数，包括延迟限制(例如，往返时间)、峰值数据速率、最大误差率、可靠性和恢复要求、分组层qos、5g qos流标识符(qfi)或类似参数。
40.在某些示例中，低延迟类别的应用应该在始于无线接入网络而终于应用工作负载(例如，kubernetes容器)的具有最低延迟的路径上路由。在这些示例中，用于这种应用工作负载的理想物理位置本地位于同一edc中的mec基础设施中，该edc部署有5g无线接入网功能和/或5g核功能，该5g核功能为移动会话提供服务，该移动会话为与低延迟类别相关联的应用的流量提供连接性。然而，并非所有edc都可以包括5g无线接入网功能、5g核功能、和/或边缘计算功能。例如，一些edc 22可以是没有边缘计算服务器的较小的集中式ran(cran)集线器。在图1的示例中，edc 22a包括分布式单元或集中式单元24a(“du/cu 24a”)、用户平面功能26a(“upf 26a”)和边缘计算28a(“ec 28a”)。另一方面，edc 22b包括du/cu 24b和upf 26b；edc 22c包括du/cu 24c；edc22d包括upf 26d和ec 28d；edc 22e包括ec 28e。图1仅是一个示例，并且可能包括具有不同基础设施的任意数量的边缘数据中心。
41.为了根据5g网络的低延时要求路由流量，本公开中描述的技术为应用工作负载提供网络定义的边缘路由。例如，网络2包括控制器23，控制器23可以计算一组互连边缘数据中心内的路径，互连边缘数据中心定义满足流量类别要求的移动边缘计算的地理区域或“域”(在此称为“mec域21”)，以及使用例如分段路由(sr)技术执行流量工程，诸如通过使用网络中的源分组路由(spring)范例。为了执行分段路由，网络设备(例如，路由器)通过关于封包的指令的排序列表(被称为“段”)引导封包，例如标签堆栈(“分段列表”)中的一个或多个标签，并且当封包通过网络转发时，沿着路径的中间路由器从施加给封包的标签堆栈中
移除标签。分段路由的附加细节进一步记载在filsfils等(filsfils等)的“segment routing architecture”(互联网工程任务组，请求意见稿8402，2018年7月)中，而分段路由用例记载于filsfils等的“segment routing use cases”(internet-draft draft-filsfils-spring-segment-routing-use-cases-01，2014年10月21日)中。
42.在一些示例中，控制器23可以构造具有一定粒度的路径。例如，控制器23可以构造路径矩阵，该路径矩阵列出连接mec域21内所有可能的源-目的地对的所有可能路径，例如在edc 22之间、du/cu 24中的任何一个与upf 26中的任何一个之间、和/或在upf 26中的任何一个与ec28中的任何一个之间。
43.根据公开的技术，控制器23可以基于例如在网络的初始配置期间提供的元件注册信息来创建路径。例如，部署在mec域21中的边缘数据中心22上的模块向控制器23注册，边缘数据中心22提供ran功能(例如，du/cu 24)、5g核功能(例如，upf 26)和/或ec 28。互连提供ran功能、5g核功能和ec 28的模块的网络设备(诸如路由器或交换机(在图1的示例中示为黑圈)也向控制器23注册(例如，通过通告网络设备的节点分段标识符(sid))。类似地，在分组/光学互连结构20(“互连结构20”或“mec域结构20”)内互连edc 22的所有传输路由器和光学节点可向控制器23注册。控制器23可以向提供ran功能、5g核功能和ec 28的每个模块分配标识符，例如分段标识符(sid)。
44.控制器23可以响应于接收到元件注册信息，生成并存储每个edc 22的edc元件注册信息记录(如图2中进一步描述的)。edc元件注册信息记录可以包括用于相应边缘数据中心的标识符、用于部署在相应边缘数据中心上的每个模块的分段标识符以及用于部署在相应边缘数据中心上的每个网络设备的分段标识符。作为一个示例，控制器23可生成用于edc22a的edc元件注册信息记录，其可包括用于edc 22a的标识符、用于du/cu 24a的分段标识符1210、用于upf 26a的分段标识符1211、用于ec 28a的分段标识符1212。类似地，控制器23可生成用于edc 22b的edc元件注册信息记录，其可包括用于edc 22b的标识符、用于du/cu24b的分段标识符1220和用于upf 26b的分段标识符1221。
45.控制器23可以使用edc元件注册记录中的分段标识符来构造表示为分段路由标签堆栈的网络路径。例如，控制器23可将sid编码为多协议标签交换(mpls)标签，并将sid的有序列表编码为分段路由标签的堆栈。在一些示例中，分段路由标签可以实现为srv6 128位标签。
46.控制器23可将网络路径与应用流量类别映射。流量类别可以包括延迟限制、峰值数据速率、最大误差率、可靠性和恢复要求、分组层服务质量(qos)、5g qos流标识(qfi)等。作为一个示例，控制器23可以为提供关键服务的应用分配低延迟类别，提供关键服务的应用诸如蜂窝车辆到基础设施(c-v2i)拥塞避免或交通前瞻能力，或者向车辆提供即将发生碰撞的信息的弱势道路使用者(vru)应用。作为另一示例，控制器23可为提供信息娱乐的应用分配高数据速率类别，提供信息娱乐的应用例如视频内容传送、互联网接入或诸如智能停车和高清晰度地图的其他服务。
47.控制器23可以基于封包和光学域之间的链路和路由度量收集网络结构路径信息，以构造满足流量类别要求的网络路径。路由度量可以包括延迟、带宽、跳数、链路利用率、可靠性、吞吐量、负载、封包丢失等。例如，网络设备可以使用网络性能测量协议，例如单向主动测量协议(owamp)、双向主动测量协议(twamp)、简单网络管理协议(snmp)和/或其他协议
和技术。控制器23还可以识别互连结构20的路径参数，例如跨度(span)延迟、容量(即带宽)、保护状态等。
48.在图1的示例中，边缘数据中心22a内的网络设备(例如，具有节点sid的路由器1212)与互连结构20中的网络设备(例如，具有节点sid 101的路由器)之间的链路具有0.1毫秒(ms)的延迟；具有节点sid 101的网络设备和具有节点sid 102的网络设备之间的链路具有0.4ms的延迟；具有节点sid 102的网络设备与城域数据中心30内的网络设备(例如，具有节点sid 1110的路由器)之间的链路具有0.1ms的延迟；诸如此类。使用网络的链路和路由度量(例如，在此示例中的延迟)，控制器23可以定义映射到流量类别(例如，在此示例中的低延迟类别)的路径，以便mec域21内的路径可以被包含在预期的性能界限内。
49.在图1的示例中，控制器23可以计算满足不同流量类别要求的路径32a-32c(统称为“路径32”)，并基于分段路由标签使用源路由执行流量工程。例如，控制器23可基于边缘数据中心(edc)22的edc元件注册信息记录和路由度量计算路径32。作为一个示例，edc 22a的边缘计算28a可以部署有第一应用工作负载，该第一应用工作负载运行具有与低延迟类别相关联的流量的应用。由于第一应用工作负载位于同一edc本地内，该edc部署有5g无线接入网功能和/或5g核功能，该5g核功能为移动会话提供服务，该移动会话为与低延迟类别(以及因此具有最低延迟的场景)相关联的应用的流量提供连接性，因此控制器23可以在该示例中计算路径32a以将流量从设备4a路由到边缘计算28a。例如，控制器23可以生成分段路由标签的堆栈为{1210、1211、1212}以将流量从设备4a引导到边缘计算28a。沿着路径32a转发的流量被转发到边缘数据中心22a内具有与标签堆栈相关联的节点sid的网络设备。控制器23可以将分段路由标签堆栈映射到低延迟流量类别。以这种方式，可以沿着路径32a引导用于低延迟类别的应用的流量，该路径32a经过edc 22a的du/cu 24a、upf 26a和ec 28a。
50.在另一示例中，edc 22e的边缘计算28e可部署有第二应用工作负载，该第二应用工作负载运行具有与低延迟类别相关联的流量的应用。在该示例中，第二应用工作负载不本地在同一edc内，该edc部署有5g无线接入网功能和/或5g核功能，该5g核功能为移动会话提供服务，该移动会话为与低延迟类别相关联的应用的流量提供连接性。给定链路和路由度量，在此示例中，控制器23可计算路径32b以经由互连结构20中的网络设备将流量从设备4b路由到edc 22b中的du/cu 24b和upf 26b再到edc 22e的ec 28e，该路径具有最低的延迟。例如，控制器23可以生成分段路由标签堆栈为{1220、1221、100、102、1250}以将流量从设备4b引导到边缘计算28e。沿着路径32b转发的流量被转发到边缘数据中心22b内的网络设备(例如，节点sid 1220、1221)、互连结构中的网络设备(例如，节点sid 100、102)和边缘数据中心22e内的网络设备(例如，节点sid 1250)。
51.在又一示例中，城域数据中心30的计算节点36可以托管运行具有与低延迟类别相关联的流量的应用(例如，应用38)的第三应用工作负载。在该示例中，第三应用工作负载不本地(local)在同一edc内，该edc部署有5g无线接入网功能和/或5g核功能，该5g核功能为移动会话提供服务，该移动会话为与低延迟类别相关联的应用的流量提供连接性。给定链路和路由度量，在该示例中，控制器23可以计算路径32c以将流量从设备4b路由到edc 22b中的du/cu 24b和upf 26b再经由互连结构20中的网络设备到城域数据中心30的计算节点36，其中该路径具有最低的延迟。例如，控制器23可以生成分段路由标签堆栈为{1220、1221、100、103、1111}以引导流量从设备4b到计算节点36。沿着路径32c转发的流量被转发
到边缘数据中心22b内的网络设备(例如，节点sid 1220、1221)中、互连结构的网络设备(例如，节点sid，103)以及城域数据中心30内的网络设备(例如节点sid 1111)。
52.以这种方式，通过将边缘数据中心22分组为mec域的一部分并收集网络内的元件注册信息，控制器23可以基于从封包和光学域收集的链路和路由度量以及mec域的元件注册信息，根据符合5g网络要求的相应流量类别计算网络路径，并将计算出的网络路径提供给设备4，使得设备4可以沿着mec域内的计算出的路径发送针对应用工作负载的流量。
53.图2是根据本公开中描述的技术的控制器和边缘数据中心的更详细的框图。在图2的示例中，边缘数据中心(edc)22可以表示图2中任意的edc 22的示例实例。图2的edc 22仅是edc的一个示例实例，并且可替换地包括(或排除)ran功能(例如，du/cu)、用户平面功能和/或边缘计算中的任何一个。控制器23可以表示图1的控制器23的示例实例。
54.edc 22包括提供一个或多个ran功能、一个或多个5g核功能和/或一个或多个边缘计算功能的模块。在该示例中，edc 22包括提供ran功能的du/cu 24、提供5g核功能的upf 26和提供边缘计算功能的ec 28。edc 22包括诸如路由器202a至202c(统称为“路由器202”)的网络设备，以在edc 22的模块之间通信和/或与互连结构20通信。例如，du/cu24经由路由器202a通信地连接到upf 26，并且upf 26经由路由器202b通信地连接到ec 28。edc 22a的路由器202c可以表示与互连结构20通信的路由器。路由器202c在此可称为“互连结构路由器”或“mecd结构路由器”。
55.edc 22的每个元件可以向本地代理(例如代理204)注册。例如，edc 22内的du/cu 24、upf 26、ec 28和路由器202a至202c可以向代理204注册。代理204可以为每个注册元件分配标识符，并向控制器23发送edc元件注册信息，例如edc标识符和元件标识符。例如，代理204可以向控制器23发送包括edc元件注册信息的可扩展消息和存在协议(xmpp)消息或其他通信协议消息。
56.响应于接收到edc元件注册信息，控制器23的元件清单存储模块216可以生成针对mec域中的每个edc的edc元件注册记录。edc元件注册记录可以包括特定edc的标识符和分配给edc内注册元件的分段路由标识符(例如，节点sid)。例如，控制器23包括元件清单存储模块216，其为每个注册元件分配分段路由分段标识符(例如，节点sid)。edc 22的示例edc元件注册记录，例如图1的edc 22a，如下所示：
[0057][0058][0059]
在以上示例中，edc 22的edc元件注册记录(由标识符“edc1”标识)包括用于模块
du/cu 24、upf 26和ec 28的分段标识符、以及用于路由器202的标识符(例如，分段路由标识符)。edc元件注册记录可以存储在例如分段标识符数据库的数据结构中，诸如在元件清单存储模块216中。
[0060]
控制器23可以包括网络切片选择管理功能(nssmf)模块210，其管理和编排用于特定装置的网络切片选择实例(nssi)。在图2的示例中，nssmf模块202可以接收请求以为包括流量类别标识符、du/cu标识符、upf标识符和qos流标识符(qfi)的应用工作负载提供网络定义的边缘路由。nssmf模块202可以使用多协议边界网关协议(mp-bgp)或表述性状态转移应用编程接口(restapi)来接收请求。nssmf模块210还可以用来自流量类别映射结构的分段路由标签堆栈来对为应用工作负载提供网络定义的边缘路由的请求作出响应，如下所述。
[0061]
控制器23还可以包括负责mec域21的拓扑发现的拓扑模块212、用于计算mec域内的路径的路径计算模块214、以及用于分段路由标签分配的分段路由模块218(如上所述)。例如，拓扑模块212可以使用路由协议(例如，边界网关协议(bgp)、内部网关协议(igp)或其他路由协议)来确定互连结构20的拓扑。
[0062]
路径计算模块214可计算满足流量类别要求的路径。例如，路径计算模块214可基于封包和光学域之间的链路和路由度量来收集网络结构路径信息。作为一个示例，控制器23可以使用诸如igp的链路状态协议来接收包括路径计算信息的igp消息，路径计算信息可以包括流量工程度量、延迟、igp度量等。igp可包括开放式最短路径优先(ospf)或中间系统到中间系统(is-is)。igp度量的附加示例记载于f.le faucheur等人的“use of interior gateway protocol(igp)metric as a second mpls traffic engineering(te)metric”，请求意见稿3785，2004年5月，其全部内容通过引用并入本文。其他度量的附加示例记载于s.previeid.ed等人的“s-is traffic engineering(te)metric extensions”，请求意见稿7810，2016年5月，其全部内容通过引用并入本文。在一些示例中，igp消息还可以包括路径约束，该路径约束包括拓扑相关约束，诸如排除的链路/节点、某些服务质量(qos)或服务级别协议(sla)组的颜色编码的排除或包括(例如，某些节点或链路仅用于具有较高qos或某个sla的流量)等。
[0063]
使用edc元件注册记录以及所收集的链路和路由度量，路径计算模块214可以计算mec域内满足预期性能界限的路径。例如，路径计算模块214可使用例如受限最短路径优先(cspf)或其他路径计算算法。路径可以由来自edc元件注册记录的标签(例如，分段标识符)的堆栈来定义。路径计算模块214还可以生成流量类别映射结构，其将流量类别(例如，低延迟类别或高数据速率类别)映射到包含在预期性能界限内和mec域内的一个或多个计算路径。例如，路径计算模块214可以定义流量类别，每个流量类别包括由来自edc元件注册记录的分段标识符的标签堆栈定义的一条或多条路径。示例流量类别映射结构如下所示：
[0064][0065][0066]
在以上示出的示例流量类别映射结构中，“mec域1”可以表示mec域21，并且“edc1”可以表示特定edc 22，例如edc 22a。流量类别映射结构旳示例包括各自具有一条或多条路径的流量类别，例如，“类别0”和“类别1”。在该示例中，“类别0”可表示映射到“路径0”的低延迟类别。当nssmf模块210接收到为应用的低延迟类别提供网络定义的边缘路由的请求时，nssmf模块210可以返回映射到“类别0”的“路径0”的分段路由标签堆栈(例如，上游和/
或下游标签堆栈)。“类别1”可表示映射到“路径0”和“路径1”的高数据速率类别。当nssmf模块210接收到为高数据速率类别的应用提供网络定义的边缘路由的请求时，nssmf模块210可以返回映射到“类别1”的“路径0”和/或“路径1”的分段路由标签堆栈。
[0067]
图3是示出了根据本公开中所描述的技术的边缘数据中心元件注册的示例操作的流程图。图3的示例是以相对于图1和图2的边缘数据中心(edc)22a和控制器23来描述的。
[0068]
在图3的示例中，edc 22a的模块(例如，du/cu 24a、upf 26a、ec 28a、路由器202)向edc 22a的本地代理204注册(232)。代理204为edc和edc的元件分配标识符(234)。edc 22a的代理204将edc元件注册信息(例如，edc id、元件id)发送到控制器23(236)。响应于接收到edc注册信息，控制器23的元件清单存储模块216为注册的edc元件分配分段路由标识符(例如，节点sid)(238)，并利用分段路由标识符生成edc元件注册记录。元件清单存储模块216将edc元件注册记录存储在控制器23的数据结构(例如sid数据库)中(240)。
[0069]
图4是示出了根据本公开中所描述的技术的各方面的控制器交互的框图。在图4的示例中，5g控制平面402、控制器23、应用工作负载分配控制器420和边缘计算网络控制器430可以在同一设备上执行或者在不同设备上执行。
[0070]
在图4的示例中，5g控制平面402处理与向5g设备或用户设备(例如，图1的设备4)提供连接和服务相关的所有信令。5g控制平面402可执行控制平面功能，诸如，统一数据管理(udm)404、认证服务器功能(ausf)406、策略控制功能(pcf)408、网络切片选择功能(nssf)410、接入和移动功能(amf)412以及会话管理功能(smf)414。
[0071]
udm 404管理用户设备的数据。例如，udm 404可以生成认证和密钥协商(aka)证书、用户标识处理、基于订阅数据的接入授权、订阅管理等。ausf 406与用户设备执行认证。pcf 408可管理和授权iot设备的会话参数，包括数据速率、qos和计费。nssf 410可以为与用户设备(例如，包括5gc和传输域的设备4)的会话建立和管理网络切片参数。nssf410还用于与控制器23交互。amf 412负责用户设备(例如，设备4)注册管理、连接管理、可达性管理、移动性管理以及与安全和接入管理和授权相关的各种功能。smf 414负责承载和会话管理，例如承载和会话建立、修改和释放。
[0072]
如上所述，控制器23负责边缘数据中心元件注册、mec域拓扑发现、路径计算和分段路由标签分配。控制器23与5g控制平面402、mec域结构中的节点、应用工作负载分配控制器(awdc)420和边缘计算联网控制器(“ecnc”)430交互。
[0073]
应用工作负载分配控制器420负责edc中的边缘计算环境内的工作负载调度和分配(例如，以将城域数据中心30上的应用复制到edc的边缘计算中)。边缘计算联网控制器430可表示负责边缘计算环境(例如，称为容器的容器组)内的联网的软件定义联网(sdn)控制器，包括对分段路由的支持。可直接在边缘计算服务器的网络接口卡(例如，智能nic)上支持分段路由。这允许端到端分段路由流量处理，而不管用户设备和ec工作负载ip寻址。
[0074]
作为一个操作示例，用户设备(例如，设备4)执行附接和认证以及注册过程以连接至无线接入网络8。5g控制平面的运营商(例如，移动网络运营商(mno))执行用于设备4附接的功能。例如，amf 412执行附接程序。udm 404执行订户识别或认证。pcf 408执行策略执行、5g qos流标识(qfi)和参数选择。amf 412或smf 414为设备执行节点映射和du、cu和upf的选择(upf选择可能受到控制器23的影响)，以及针对设备所需的流量类别执行5g qos流id(qfi)分配。nssf 410向控制器23发送优化边缘路由的请求。请求可以包括流量类别id、
cu id、upf id和qfi。在一些示例中，cu id和upf id匹配由代理向控制器23注册的mec域元件id。例如，cu id可以用于标识用于路径选择的源edc以及用于识别调度哪里的ec工作负载。nssf 410可以使用mp-bgp或rest api向控制器23发送请求。
[0075]
控制器23识别最佳约束集合内的有效路径记录以满足从nssf 410接收的流量类别要求。控制器23以具有用于移动元件(用于用户设备会话的计算的cu和upf)的分段路由标签堆栈的响应来响应于nssf 410。
[0076]
nssf 410将优化的边缘路由信息传送至smf 414。在初始节点选择过程期间，基于来自路径计算模块214的路径计算结果，smf 414可以用对应于从控制器23接收的upf节点sid的upf代替针对设备4选择的原始upf。这是基于利用mec域的路径路由影响upf节点选择的方式。换言之，这是工作负载路由/调度如何影响移动流量相对于工作负载位置能够最优地终止于何处。
[0077]
期望smf 414将分段路由标签堆栈信息以及设备4的移动会话参数信号发送至cu和upf元件。分段路由标签可以由cu和upf以与用于管理gtp-u中的封包交换的gprs隧道协议用户平面(gtp-u)隧道端点标识符(teid)相同的方式使用。
[0078]
从控制器23传送至nssf/smf/cu/upf的分段路由标签堆栈用于处理上行链路方向上的流量。期望cu在接口(例如，无线接入网络8和upf之间的n3接口)上将upf节点sid标签用于朝向upf的封包。cu可以使用srv6。期望upf在接口(例如，数据网络和upf之间的n6接口)上在朝向edc中的mec域结构路由器(例如，图2的mec域结构路由器202c)的封包中使用剩余sr/srv6标签堆栈，mec域结构路由器然后可以处理分段路由标签堆栈并且向mec域结构上游发送封包。
[0079]
控制器23将ec节点标识传达至应用工作负载分配控制器(awdc)420。这允许awdc 420在选择的ec节点的计算基础设施上激活(多个)应用特定工作负载工作者。
[0080]
控制器23将下行链路分段路由标签堆栈传送至选择的ec节点或ec网络控制器430(例如，负责ec计算容器/容器集中的联网的sdn控制器)。ec节点联网堆栈(在计算os本身上或在智能nic上或在ec联网结构上运行)可以支持分段路由或分段路由ipv6。
[0081]
ec联网堆栈预期将接收的分段路由标签堆栈插入到在朝向mec域结构的下行链路方向行进的封包中。mec域结构(在edc中包含mec域结构路由器)的节点可以根据在封包中携带的分段路由标签堆栈来处理封包，并且将封包传送到相关联的edc中的对应upf。期望upf在接口(例如，数据网络与upf之间的n6接口)上接收分段路由封包，处理标签堆栈，插入cu节点sid标签，并在接口(例如，无线接入网络8与upf之间的n3接口)上向cu发送封包。期望cu接收分段路由封包，丢弃标签堆栈并且根据朝向du或远程无线电头(rrh)的下行链路过程来处理封包。
[0082]
以上过程的效果是基于对应应用的流量类别要求从ue到边缘计算工作负载的优化边缘路由路径的编程。上述过程提供通过移动网络运营商策略控制功能针对ue的5g qfi与需要在通过mec域内的控制器23计算的优化路径上在edc/分组/光网络(mec域结构)中传输的流量类别之间的映射。可以针对任何所需的qfi(例如，与高数据速率类别(例如，类别1)相关联的qfi或任何其他定义的qfi/类别组合)重复此过程。
[0083]
图5是示出了根据本公开中所描述的技术的用于为给定mec域内的应用工作负载提供网络定义边缘路由的示例操作的流程图。
[0084]
设备4将连接请求发送至边缘数据中心(例如，边缘数据中心22a)(502)。边缘数据中心22a的du/cu向5gc的amf/hss发送连接请求(504)。
[0085]
响应于接收连接请求，amf/hss创建对smf的会话请求(例如，sessionreq)(506)。smf向pcf发送策略请求(508)。然后pcf向smf发送策略响应(分配qfi)(510)。在响应中，smf向nssf发送创建网络切片(例如，具有流量类别的业务需求(profile))的请求(512)。
[0086]
nssf向控制器23发送对优化的边缘路由路径的请求(514)。例如，该请求可以包括cu id和流量类别id。控制器23识别边缘数据中心，识别一条或多条路径，并且分配上行链路(ul)/下行链路(dl)分段路由堆栈(516)。控制器23随后发送对edc/ec工作负载调度的请求(518)。例如，请求包括edc标识符和ec标识符。控制器23向5gc的nssf 410发送包括分段路由标签堆栈的响应(520)和包括ec标识符的应用工作负载激活请求(522)。控制器23将下行链路分段路由标签堆栈更新发送到边缘数据中心22a的旧边缘计算(524)。
[0087]
5gc的nssf 410向smf发送切片更新响应(例如，dl/ul分段路由标签堆栈)(526)。在响应中，smf将更新会话请求(例如，dl/ul分段路由标签堆栈)发送到边缘数据中心22a的新upf(528)。边缘数据中心22a的upf将对更新会话请求的响应发送到5gc的smf(530)。
[0088]
smf发送对会话请求(例如，步骤506中的sessionreq)的响应(532)。amf将连接响应(例如，ul分段路由标签堆栈)发送到边缘数据中心22a的du/cu(534)。边缘数据中心22a的du/cu向设备4发送连接响应(无线资源控制(rrc)和分组数据网络(pdn)参数)(536)。
[0089]
以此方式，当设备4向边缘数据中心22a的du/cu发送流量(上行链路流量)(538)时，边缘数据中心22a的du/cu施加upf分段标识符(sid)(540)并将封包发送至边缘数据中心结构路由器，该边缘数据中心结构路由器根据分段路由标签堆栈处理封包并将封包发送至upf(542)。upf施加朝向mec域结构路由器的上行链路标签堆栈(544)。mec域结构路由器根据分段路由标签堆栈处理封包，并通过mec域21的结构发送封包(546)。
[0090]
边缘计算可接收封包并将流量发回iot设备4。例如，边缘计算可以将下行链路分段路由堆栈施加给封包(548)，并且通过mec域21的结构发送封包。mec域结构路由器接收封包，根据分段路由标签堆栈处理封包(550)，并将封包发送给upf。upf接收封包并向封包施加下行链路分段路由标签堆栈(552)，并将封包发送到边缘数据中心路由器。边缘数据中心路由器接收封包，根据分段路由标签堆栈处理封包(554)，并将封包发送给用户设备，例如iot设备4(556)。
[0091]
图6是示出以下示例的框图，在该示例中，从相同分组数据网络(pdn)会话映射至对应于不同qos流标识符(qfi)值的不同5gc承载(例如，用于将设备4连接至诸如互联网的pdn的隧道)的封包可以在mec域中被分配不同的分段路由标签堆栈，并且被路由至不同的边缘计算资源。承载(诸如承载602a和602b)是用于将用户设备连接到pdn(诸如互联网)的隧道。
[0092]
在图6的示例中，对于同一用户设备(例如，设备4a)，控制器23的会话管理功能(smf)可以将同一pdn会话映射至第一5gc承载602a和第二5gc承载602b。例如，对于设备4a，可以将第一5gc承载602a上的第一5g qfi映射至用于路由至中心边缘计算资源的第一分段路由标签堆栈，例如，图1中的城域数据中心30(例如，承载602a、qfi a、sr标签堆栈a)，而第二5gc承载602b上的第二5g qfi值可以被映射到用于将流量路由至位于更靠近用户设备无线电附接点的边缘计算资源的第二分段路由标签堆栈，例如，图1的边缘数据中心22a(例
如，承载602b、qfib、sr标签堆栈b)。即，针对每条隧道可以使用不同的分段路由标签堆栈。
[0093]
图7是示出了根据本公开中描述的技术的在不同边缘数据中心之间的集中式单元间移交的示例的框图。在图7的示例中，集中式单元间(cu间)移交导致设备4a附接至不同边缘数据中心(例如，边缘数据中心22b)中的cu，而原始活动的(active，有效的)upf和ec保持在原始边缘数据中心(例如，边缘数据中心22a)中。
[0094]
根据本发明描述的技术，如通常地，如果使用新upf的话，cu间的移交可在保持设备4a的ip地址的同时发生。利用分段路由标签，从新upf到ec资源的上行链路流量和从ec资源到设备4a的下行链路流量(经由新upf)不基于设备4a的ip地址路由，而是基于分段路由标签路由。通过使用分段路由标签，从ec资源(源ec)到设备4a的下行链路流量跟随分段路由标签堆栈到新的upf，而无需upf-upf隧道或ip地址泄漏布置(例如，由于使用上行链路分类器(ulc)来分流(break out)新upf处的流量以便保持到设备4a和原始ip地址的连接性)，这产生显著的ip路由牵连并且还产生维持信号和管理通常基于5元组的ulc本身的需要，这增加了控制平面级别的复杂度。用于新cu与新upf及旧ec之间的新路径的隧穿的消除(如路径702b所示)例如通过消除额外upf跳/处理延迟以保留原始流量类别要求以保持所希望的服务质量的方式而帮助路由流量。
[0095]
图8是示出了根据本公开描述的技术的在不同边缘数据中心之间的集中式单元间移交的操作示例的流程图。相对于图7中描述的网络描述了集中式单元间(cu间)移交的操作。在图8的示例中，最初在用户设备(例如，图7的设备4a)与edc 22a的源cu(例如，图7的cu 24a)之间发送(802)上行链路和下行链路流量。为了在edc 22b中发起至目标cu(例如，cu 24b)的cu间移交，同时原始活动的upf和ec保持在edc 22a中，用户设备(例如，图7的设备4a)向源cu(例如，图7的cu 24a)提交指示移交条件的测量报告(804)。源cu 24a将移交请求信号通知给目标cu，例如cu 24b(806)。目标cu 24b向源cu 24a发送移交触发(808)。在响应中，源cu 24a将移交触发发送到设备4a以附接到目标cu 24b(810)。
[0096]
5gc的amf触发移交，并且设备4a附接至目标cu 24b(812)。此时，下行链路流量仍然经由旧的upf(例如，upf 26a)沿着旧的路径(例如，路径702a)被引导向源cu 24a。源cu 24a缓冲设备4a的下行链路流量。源cu 24a在ran节点之间的接口(例如，gnb(du与cu的组合)之间的xn接口)上将下行链路流量转发至流量cu 24b。
[0097]
目标cu 24b向5gc的接入和移动性功能(amf)发送路径切换请求(814)。在响应中，amf将路径切换请求发送到5gc的会话管理功能(smf)(816)。smf向nssf发送切片更新请求以指示新的cu id和流量类别或参数(818)。5gc的nssf向控制器23发送请求，要求以新的分段路由标签来更新路径以用于满足目标cu 24b与边缘数据中心22b之间的流量类别要求的最佳路径(820)。在这种情况下，控制器23识别边缘数据中心22b中的新upf 26b和跨越mec域21的边缘数据中心22a的旧ec 28a。
[0098]
控制器23计算新路径(例如，路径702b)(822)，并用新的上行链路和下行链路分段路由标签堆栈(824)向5gc的nssf做出响应。nssf向smf信号通知新的分段路由路径和标签(826)。控制器23可以向旧ec发送对分段路由标签堆栈的更新(828)。smf例如通过发送包括上行链路/下行链路分段路由标签堆栈的更新会话请求来更新新的upf 26b(830)。响应于接收到更新请求，upf 26b向smf发送更新会话响应(832)。smf向amf发送路径切换响应(例如，对步骤816中的路径切换请求的响应)(834)。在响应中，amf利用新的上行链路分段路由
标签堆栈更新目标cu 24b。例如，amf向目标cu 24b发送更新会话请求(包括上行链路分段路由标签堆栈)(836)。
[0099]
以这种方式，当设备4a向目标cu 24b发送上行链路流量(838)时，目标cu 24b使用分段路由或分段路由v6将上行链路分段路由标签堆栈施加于(例如，在gnb和upf之间的n3接口上)传出的封包上(840)。然后，目标cu 24b将流量发送到edc结构路由器，该edc结构路由器根据分段路由标签堆栈处理封包(842)。mec域结构中的每个路由器根据分段路由标签堆栈处理封包(844)。新upf 26b可以接收该封包，并做出响应而将分段路由标签堆栈施加到传出封包(846)上。边缘数据中心22b的结构路由器和mec域21中的结构路由器将上行链路封包转发到原始edc 22a的edc结构路由器，原始edc 22a根据分段路由标签堆栈处理封包(848)，并将封包发送到原始ec 28a和应用工作负载。
[0100]
在下行链路方向上，ec联网堆栈将下行链路分段路由标签堆栈施加在经由mec域结构朝向新upf 26b的封包上，而不管设备4a的ip地址(852)。例如，原始ec 28a将流量发送到原始edc 22a的edc结构路由器(854)，其根据分段路由标签堆栈处理封包。edc 22a的edc结构路由器将下行链路分段路由标签堆栈施加在封包上(856)，并将封包发送到edc 22b的edc结构路由器。edc 22b的edc结构路由器根据分段路由标签堆栈处理封包(858)，并将封包发送到目标cu 24b(860)。在响应中，目标cu 24b将封包发送到设备4a(862)。
[0101]
以这种方式，上述技术实现了网络定义的边缘路由，其涉及从旧的upf到新的upf的“无障碍”切换，而不需要重新连接ue并改变其ip地址。
[0102]
图9是示出根据本公开描述的技术的示例集中式单元间(cu间)利用在一个pdn会话上的多个承载，经由映射到不同ec资源的分段路由路径进行移交和路径切换的框图。
[0103]
图9示出了一个示例场景，在该场景中，原始pdn会话具有映射到两个不同sr/srv6标签堆栈的两个承载，例如承载910a和910b，用于分别处理两个不同ec资源上的两个流量类别
‑‑
一个在本地边缘数据中心(例如，edc 22a的ec 28a)中，第二个在宏dc(例如城域数据中心30的计算节点36)中。5gcp 402和控制器23之间的交互导致pdn和承载路径切换到新upf和映射到两个承载的协调的上行链路/下行链路sr标签堆栈更新，以沿着mecd结构中最优的新路径将流量路由到原始ec资源。
[0104]
例如，5gcp 402和控制器23可以使pdn和承载路径从原始承载910a切换/切换到新承载910a'。在该示例中，5gcp 402和控制器23可以从edc22b中的upf 26b切换到edc 22a中的upf 26a，并将协调的上行链路/下行链路sr标签堆栈更新(例如，如本公开中描述的由控制器23计算得到的)映射到新承载910a'，以沿着mecd结构中的最优新路径910a'将流量路由到原始边缘计算，例如ec 28b。
[0105]
类似地，5gcp 402和控制器23可以使pdn和承载路径从原始承载910b移交/切换到新承载910b'。在该示例中，5gcp 402和控制器23可以从edc 22b中的upf 26b切换到edc 22a中的upf 26a，并将协调的上行链路/下行链路sr标签堆栈更新(例如，如本公开中所述由控制器23计算的)映射到新承载910b'，以沿着mecd结构中的最优新路径910b'将流量路由到原始边缘计算，例如ec 28b。注意，在无需用户设备断开连接和分配新ip地址的情况下进行pdn路径切换。
[0106]
图10是示出根据本公开的一个或多个技术操作的计算设备的一个示例的进一步细节的框图。图10可以示出服务器或其他计算设备1600的特定示例，该服务器或其他计算
设备1600包括用于执行控制器(例如，图1至图9的控制器23)的一个或多个处理器1602或在此描述的任何其他计算设备。计算设备1600的其他示例可以在其他实例中使用。虽然出于示例的目的，如图10示出作为独立计算设备1600，但是计算设备可以是包括一个或多个处理器或用于执行软件指令的其他合适的计算环境的任何组件或系统，并且例如不一定需要包括图10所示的一个或多个元件(例如，通信单元1606；以及在一些示例中，诸如存储设备1608的组件可以不与其他组件并置或与其他组件并置在同一机箱中)。
[0107]
如图10的示例所示，计算设备1600包括一个或多个处理器1602、一个或多个输入设备1604、一个或多个通信单元1606、一个或多个输出设备1612、一个或多个存储设备1608和用户界面(ui)设备1610。在一个示例中，计算设备1600还包括可由计算设备1600执行的一个或多个应用1622、网络定义的边缘路由单元1624和操作系统1630。组件1602、1604、1606、1608、1610和1612中的每一个被连接(物理地、通信地和/或操作地)以用于组件间通信。在一些示例中，通信信道1614可以包括系统总线、网络连接、进程间通信数据结构或用于通信数据的任何其他方法。作为一个示例，组件1602、1604、1606、1608、1610和1612可以通过一个或多个通信信道1614连接。
[0108]
在一个示例中，处理器1602被配置为实现用于在计算设备1600内执行的功能和/或处理指令。例如，处理器1602能够处理存储在存储设备1608中的指令。处理器1602的示例可以包括微处理器、控制器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或等效的分立或集成逻辑电路中的任何一个或多个。
[0109]
一个或多个存储设备1608可以被配置为在操作期间存储计算设备1600内的信息。在一些示例中，存储设备1608被描述为计算机可读存储介质。在一些示例中，存储设备1608是临时存储器，这意味着存储设备1608的主要目的不是长期存储。在一些示例中，存储设备1608被描述为易失性存储器，这意味着当计算机关闭时，存储设备1608不保持存储的内容。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)和本领域已知的其他形式的易失性存储器。在一些示例中，存储设备1608用于存储由处理器1602执行的程序指令。在一个示例中，存储设备1608由在计算设备1600上运行的软件或应用程序使用，以在程序执行期间临时存储信息。
[0110]
在一些示例中，存储设备1608还包括一个或多个计算机可读存储介质。存储设备1608可以被配置为存储比易失性存储器更大的信息量。存储设备1608还可被配置用于信息的长期存储。在一些示例中，存储设备1608包括非易失性存储元件。这种非易失性存储元件的示例包括磁硬盘、光盘、软盘、闪存或电可编程存储器(eprom)或电可擦除和可编程(eeprom)存储器的形式。
[0111]
在一些示例中，计算设备1600还包括一个或多个通信单元1606。在一个示例中，计算设备1600利用通信单元1606经由一个或多个网络(例如一个或多个有线/无线/移动网络)与外部设备通信。通信单元1606可以包括网络接口卡，例如以太网卡、光收发器、射频收发器、或可以发送和接收信息的任何其他类型的设备。此类网络接口的其他示例可包括3g和wifi无线电。在一些示例中，计算设备1600使用通信单元1606与外部设备通信。
[0112]
在一个示例中，计算设备1600还包括一个或多个用户接口设备1610。在一些示例中，用户接口设备1610被配置成通过触觉、音频或视频反馈接收来自用户的输入。用户接口设备1610的示例包括存在感显示器、鼠标、键盘、语音响应系统、摄像机、麦克风或用于检测
来自用户的命令的任何其他类型的设备。在一些示例中，存在感显示器包括触摸屏。
[0113]
一个或多个输出设备1612也可以包括在计算设备1600中。在一些示例中，输出设备1612被配置为使用触觉、音频或视频刺激向用户提供输出。在一个示例中，输出设备1612包括存在感显示器、声卡、视频图形适配器卡或用于将信号转换成人类或机器可理解的适当形式的任何其他类型的设备。输出设备1612的附加示例包括扬声器、阴极射线管(crt)监视器、液晶显示器(lcd)或可向用户生成可理解输出的任何其他类型的设备。
[0114]
计算设备1600可以包括操作系统1616。在一些示例中，操作系统1616控制计算设备1600的组件的操作。例如，在一个示例中，操作系统1616促进一个或多个应用1622、网络定义边缘路由单元1624与处理器1602、通信单元1606、存储设备1608、输入设备1604、用户接口设备1610和输出设备1612的通信。
[0115]
网络定义边缘路由单元1624可以包括分段路由感知网络软件堆栈(例如，虚拟交换机)或在sr感知智能网络接口卡(nic)上实现。网络定义边缘路由单元1624可以包括可由计算设备1600执行的以执行如本文所述的功能(例如，如图1至图5所述的功能)的程序指令和/或数据。例如，网络定义边缘路由单元1624可以包括指令，该指令使得计算设备1600的处理器1002经由通信单元1606接收部署在一组互连边缘数据中心上的每个模块以及将网络中的模块互连的一个或多个网络设备的元件注册信息。网络定义边缘路由单元1624还可以包括使计算设备1600的处理器1002获得网络的一个或多个路由度量的指令，例如，通过使用网络性能测量协议(例如，owamp、twamp、snmp等)来获得诸如延迟、带宽、跳数、链路利用率、可靠性、吞吐量、负载、封包丢失等的路由度量。网络定义边缘路由单元1624还可以包括指令，该指令使得计算设备1600的处理器1002基于元件注册信息和一个或多个路由度量来计算映射到相应流量类别的一条或多条路径，以经由一组互连的边缘数据中心路由流量。例如，网络定义边缘路由单元1624可以使用分段路由机制(例如，spring)执行流量工程，以计算映射到相应流量类别的分段路由标签堆栈，以路由网络的mec域内的流量。网络定义边缘路由单元1624还可以包括指令，该指令使得计算设备1600的处理器1002接收根据各个流量类别的流量类别将流量从一组互连边缘数据中心的源边缘数据中心路由到一组互连边缘数据中心的目的地边缘数据中心的请求。例如，计算设备1600可以经由通信单元1606接收请求，并且响应于接收到根据流量类别路由流量的请求，经由输出设备1612向一组互连边缘数据中心发送响应，该响应指定映射到流量类别的一条或多条路径的路径，以使一组互连边缘数据中心根据流量类别路由流量。
[0116]
图11是示出根据本公开描述的技术的网络的控制器为应用工作负载提供网络定义的边缘路由的操作示例的流程图。为了便于说明，图11是关于图1和图7的网络2以及图2的控制器23的描述。
[0117]
对于包括城域数据中心30和一组互连边缘数据中心22的网络2，控制器23接收关于部署在一组互连边缘数据中心上的每个模块以及互连网络中的模块的一个或多个网络设备的元件注册信息(1102)。例如，控制器23可以接收用于应用工作负载的一个或多个无线接入网(ran)功能(例如，du/cu 24)、一个或多个5g核功能(例如，upf 26)和一个或多个边缘计算功能(例如，ec 28)的元件注册信息。
[0118]
响应于接收边缘数据中心(edc)元件注册信息，控制器23的元件清单存储模块216可生成针对mec域中的每个edc的edc元件注册记录。edc元件注册记录可以包括特定edc的
标识符和分配给edc中的注册元件的分段路由标识符(例如，节点sid)。例如，控制器23包括元件清单存储模块216，其为每个注册元件分配分段路由分段标识符(例如，节点sid)。
[0119]
控制器23可以获得网络的一个或多个路由度量(1104)。例如，控制器23可以获得诸如延迟、带宽、跳数、链路利用率、可靠性、吞吐量、负载、封包丢失等的度量。控制器23还可以识别互连结构20的路径参数，诸如跨度延迟、容量(即，带宽)、保护状态等。
[0120]
基于元件注册信息和一个或多个路由度量，控制器23计算映射到相应流量类别的一条或多条路径，以经由一组互连的边缘数据中心路由流量(1106)。例如，控制器23可以包括负责mec域21的拓扑发现的拓扑模块212、用于计算mec域内的路径的路径计算模块214、以及用于分段路由标签分配的分段路由模块218(如上所述)。控制器23的拓扑模块212可以例如使用路由协议(例如，边界网关协议(bgp)、内部网关协议(igp)或其他路由协议)来确定互连结构20的拓扑。控制器23的路径计算模块214可以计算满足流量类别要求的路径。例如，控制器23的路径计算模块214可以基于封包和光学域之间的链路和路由度量来收集网络结构路径信息。使用edc元件注册记录和收集的链路以及路由度量，控制器23的路径计算模块214可以计算mec域内满足预期性能界限的路径。例如，控制器23的路径计算模块214可以使用例如受限最短路径优先(cspf)或其他路径计算算法。路径可以由来自edc元件注册记录的标签(例如，分段标识符)的堆栈来定义。控制器23的路径计算模块214还可以生成流量类别映射结构，该流量类别映射结构将流量类别(例如，低延迟类别或高数据速率类别)映射到包含在预期性能界限内和mec域内的一个或多个计算的路径。例如，控制器23的路径计算模块214可以定义流量类别，每个流量类别包括由来自edc元件注册记录的分段标识符的标签堆栈定义的一条或多条路径。
[0121]
控制器23接收根据相应流量类别的流量类别将流量从一组互连边缘数据中心的源边缘数据中心路由到一组互连边缘数据中心的目的边缘数据中心的请求(1108)。
[0122]
例如，控制器23的网络切片选择管理功能(nssmf)模块210可以管理和编排特定设备的网络切片选择实例(nssi)。例如，控制器23的nssmf模块202可以接收为应用工作负载提供网络定义边缘路由的请求，请求包括流量类别标识符、du/cu标识符、upf标识符和qos流标识符(qfi)。
[0123]
响应于接收到根据流量类别路由流量的请求，控制器23向一组互连边缘数据中心22发送响应(1110)，该响应指定映射到流量类别的一条或多条路径的路径，以使一组互连边缘数据中心根据流量类别路由流量。例如，控制器23的nssmf模块210可以响应请求，利用来自流量类别映射结构的分段路由标签堆栈为应用工作负载提供网络定义的边缘路由。
[0124]
这里描述的技术可以实现为硬件、软件、固件或其任何组合。被描述为模块、单元、元件或组件的各种特征可以一起实现在集成逻辑设备中，或者作为分别作为独立部件但可互操作的逻辑设备或其他硬件设备实现。在一些情况下，电子电路的各种特征可以实现为一个或多个集成电路设备，例如集成电路芯片或芯片组。
[0125]
如果以硬件实现，则本公开可指向诸如处理器或诸如集成电路芯片或芯片组的集成电路设备的设备。可选地或附加地，如果以软件或固件实现，该技术可以至少部分地通过包括指令的计算机可读数据存储介质来实现，该指令在执行时使处理器执行上述方法中的一个或多个。例如，计算机可读数据存储介质可以存储这样的指令以使通过处理器执行。
[0126]
计算机可读介质可以构成计算机程序产品的一部分，计算机程序产品可以包括包
装材料。计算机可读介质可以包括计算机数据存储介质，诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、非易失性随机存取存储器(nvram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存、磁或光数据存储介质等。在一些示例中，制造产品可以包括一个或多个计算机可读存储介质。
[0127]
在一些示例中，计算机可读存储介质可以包括非暂时性介质。术语“非暂时性”可以指示存储介质不包含在载波或传播信号中。在某些示例中，非暂时性存储介质可以存储能够随时间改变的数据(例如，在ram或高速缓存中)。
[0128]
代码或指令可以是由包括一个或多个处理器的处理电路执行的软件和/或固件，诸如一个或多个数字信号处理器、通用微处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或其他等价的集成或分立逻辑电路。因此，在此使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实现在此描述的技术的任何其他结构。此外，在一些方面，本公开中描述的功能可以在软件模块或硬件模块内提供。
[0129]
已经描述了各种例子。这些和其他示例都在以下示例的范围内。