网络切片升级的方法及装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络切片升级的方法及装置。


背景技术：

2.在5g通讯中，网络切片ns(network slice)将物理网络按需切分为多个端到端的虚拟网络，每个网络切片可以满足不同类型的需求，例如：海量机器通信、超高可靠低时延、增强移动宽带。一个网络切片可以由多个网络子切片nss(network slice subnet)组成,例如：无线接入网子切片、核心网子切片、承载网子切片等等。一个网络子切片下可以有一个或多个网络功能nf(network function),一个nf可以专属于一个网络切片或子切片，也可以同时被多个网络切片或子切片共享。
3.nsmf(network slicing management function，网络切片管理功能)，负责网络切片的实例化及其生命周期的控制管理。nssmf(network slice subnet management function，子切片管理功能)，负责子切片的实例化及其生命周期的控制管理。
4.5g nf采用了基于服务化的架构，一个nf有多个不同类型的服务，每种类型的服务可以有一个或多个服务实例在运行，多个服务实例之间可以是负荷分担的关系。网络切片的升级涉及端到端的网络，横跨无线接入网、核心网和承载网，多个领域的nf需要协同升级，且升级期间不能影响网络切片整个端到端网络的业务处理。现有升级技术仅针对单个nf的版本做更新，参见图1，在升级过程中可以一次性或者分阶段地升级单个nf内的服务实例，但现有技术不能做到网络切片下多个专业网和多个nf的协同升级；不能在升级过程中低风险地对网络切片端到端地拨测验证新版本运行效果，验证通过以后再完成全部升级；同时在升级单个nf时可能会对网络切片中的其它nf造成影响，导致网络切片端到端业务不能正常处理。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种网络切片升级的方法及装置，其技术目的是全局控制网络切片升级过程、网络切片拨测过程、网络切片回退过程，网络切片中的所有nf在所述过程中协同合作，每个nf在所述过程中对网络切片中的其他nf没有影响，使得网络切片端到端的业务在所述过程中能够正常处理，同时协调所有nf对网络切片中升级后的服务实例端到端地拨测验证运行效果。
6.本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.网络切片升级主控单元向nsmf查询网络切片实例及网络子切片实例的信息，且网络切片升级主控单元分别向无线接入网nssmf、核心网nssmf、承载网nssmf查询网络子切片实例和nf的信息，网络切片升级主控单元向所有nf查询其版本信息，以及nf各类服务实例的类型、数量及版本信息。每个nf中都包括不同类型的服务实例，不同类型服务实例处理不同的业务。在网络切片升级主控单元上可以展示网络切片、网络子切片和nf的归属关系拓扑图，以及nf服务实例的版本信息。
8.网络切片升级主控单元可以编排网络切片升级计划、网络切片拨测计划和网络切片回退计划。
9.进一步地，所述网络切片升级计划至少包括网络切片中各个nf的升级顺序、各个nf需要升级的服务类型、升级期间各种服务类型各个版本服务实例的比例。
10.进一步地，所述网络切片拨测计划至少包括拨测网络切片、拨测用户、拨测业务、拨测nf、拨测服务版本。
11.进一步地，所述网络切片回退计划至少包括需要回退的nf范围，各个nf的回退顺序。
12.网络切片升级主控单元下发升级指令到各个nf，nf下载升级包，备份当前版本、当前模型和数据，该升级指令携带预设升级比例，代理单元升级nf上的服务实例，并向网络切片升级主控单元上报进度。
13.各个nf按照预设升级比例对服务实例升级完成后，网络切片升级主控单元向各个nf下发网络切片拨测指令，开始端到端拨测验证网络切片中新版本服务实例的业务处理情况，如果验证业务正常，网络切片升级主控单元继续升级网络切片覆盖范围下nf的剩余服务实例，直至完成全部升级。
14.如果发现业务处理异常则需要执行网路切片版本回退，网络切片升级主控单元向各个nf下发网络切片版本回退指令，各个代理单元完成各个nf版本回退。
15.本公开的有益效果在于：本发明所述的网络切片升级的方法及装置，在网络切片层面端到端地全局把控无线接入网、核心网及承载网的升级，一起协同完成网络切片覆盖范围内的多个nf的升级，提高网络的可维护性。
16.对每个nf的服务实例仅升级部分，每个nf都将拨测业务引导到已经升级的服务实例上面，端到端地验证新版本服务实例的业务处理情况，验证通过以后再升级网络切片覆盖范围下nf的剩余服务实例；若拨测验证失败，可以有序的回退网络切片下多个nf的版本。另外，本发明的整个升级、拨测、回退过程不会影响网络切片端到端业务的正常处理。
附图说明
17.图1是现有技术中升级nf的方法流程图；
18.图2是本公开方法流程图；
19.图3是本公开装置示意图；
20.图4是本公开装置的具体实施例示意图；
21.图5是单个nf进行升级的流程图；
22.图6是整个网络切片进行升级的流程图；
23.图7为网络切片拨测验证的流程图；
24.图8为网络切片版本回退流程图。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，仅用来区分不同的组成部分。本技术中，“第一服务实例”包
括网络切片中各个nf中需要升级的服务实例，“第二服务实例”包括网络切片中各个nf中需要执行网络切片版本回退的服务实例。
26.图2为本公开方法流程图，如图2所示，网络切片中的各个nf用于200：获取全部服务实例的版本信息，并接收升级指令；201：接收升级指令后下载升级包，根据所述升级包同时对各个nf中的服务实例进行升级，直至完成全部升级；其中，所述升级指令包括预设升级比例和升级顺序。
27.作为具体实施例地，网络切片中各个nf的服务实例升级前，对服务实例升级前版本的软件包、模型和数据进行备份。
28.作为具体实施例地，网络切片中各个nf获取全部服务实例的版本信息具体包括：首先网络切片中nsmf提供nssmf实例、网络切片实例及网络子切片实例的信息，然后nssmf提供网络子切片实例和nf的信息，最后nf提供全部服务实例的类型、数量及版本信息。一般来说，服务实例的类型和数量用于确定升级指令，例如根据服务实例的数量确定预设升级比例，确定一个合适的升级比例才能确保当前的升级不影响正常业务的处理。
29.作为具体实施例地，网络切片中的各个nf还接收网络切片拨测指令和网络切片版本回退指令，根据网络切片拨测指令对网络切片中各个nf中升级后的服务实例的业务处理情况进行验证，若验证正常则继续升级网络切片中各个nf中剩余的服务实例，直至完成全部升级；若验证不正常则网络切片中各个nf根据所述网络切片版本回退指令执行版本回退。本公开网络切片升级和拨测方法在执行过程中不会影响到网络切片端到端业务的正常处理。验证的过程例如：网络切片中所有需要升级的nf中的部分服务实例完成升级后，nf中还有其他的服务实例等待升级，首先对升级完成的服务实例的业务处理情况进行验证，将业务分流到升级完成的服务实例上，即将拨测业务引导到已经升级的服务实例上面，若服务实例对业务处理正常，则该服务实例通过验证，如图7所示。
30.图3为本公开装置示意图，该装置包括网络切片升级主控单元、至少两个模型和数据管理单元和至少两个代理单元，网络切片升级主控单元管理整个网络切片中所有nf的软件版本，查询网络切片中所有nf中全部服务实例的版本信息，下发升级指令、网络切片拨测指令和网络切片版本回退指令。模型和数据管理单元管理单个nf中多套不同版本的模型和数据。代理单元管理单个nf的版本，接收升级指令后下载升级包，根据所述升级包同时对各个nf中的服务实例进行升级；其中，所述升级指令包括预设服务实例升级比例。在升级过程时，可以实时向网络切片升级主控单元上报升级进度。
31.网络切片升级主控单元对于各个nf中服务实例版本信息的查询包括：先向nsmf查询nssmf实例、网络切片实例及网络子切片实例的信息，再向nssmf查询网络子切片实例和nf的信息，最后向网络切片中的所有nf查询各类服务实例的类型、数量及版本信息。
32.所述代理单元还用于：各个nf中的服务实例按照所述升级指令升级完成后，根据所述网络切片拨测指令对升级后的所述服务实例的业务处理情况进行验证，若验证正常则继续升级剩余的各个nf中的服务实例，直至完成全部升级；若验证不正常则根据所述网络切片版本回退指令执行版本回退。
33.上述装置还包括至少两个负载均衡单元，所述负载均衡单元主要用于分发业务到各个nf中的服务实例，将服务实例上的业务进行迁移分流，例如将需要进行升级的服务实例上的业务迁移到暂时不需要升级的服务实例和临时服务实例上，或是将临时服务实例上
的业务迁移到升级完成后的服务实例上，或将拨测网络切片的业务分流到升级后的服务实例上。
34.图4为本公开装置的具体实施例，如图4所示，网络切片升级主控单元连接有nsmf和nssmf，其中nssmf按不同专业领域分为无线接入网nssmf、核心网nssmf和承载网nssmf，无线接入网nssmf、核心网nssmf和承载网nssmf都至少包括一个nf，每个nf上又部署有代理单元、模型和数据管理单元和负载管理单元。
35.作为具体实施例地，网络切片升级主控单元可以是独立部署的管理系统，也可以与其他管理系统合一部署；代理单元、模型和数据管理单元和负载均衡单元一般都部署在nf上。
36.作为具体实施例地，网络切片在升级前的准备工作包括：(1)网络切片升级主控单元向nsmf查询，得到网络中所有的网络切片实例信息和网络子切片实例信息；网络切片升级主控单元分别向无线接入网nssmf、核心网nssmf、承载网nssmf查询，得到各个网络子切片实例信息和nf信息；网络切片升级主控单元分别向所有nf查询，得到各个nf的版本信息、各类服务实例的类型、数量与版本信息。然后网络切片升级主控单元展示5g网络切片、网络子切片和nf归属关系拓扑图，以及各个nf中各类服务实例的类型、数量与版本信息。(2)将网络切片升级包上传到网络切片升级主控单元，网络切片升级包由网络切片下各类nf的升级包构成；选择需要升级的网络切片实例以及对应的网络切片升级包。(3)网络切片升级主控单元解析升级包，自动选择网络切片内需要升级的nf实例。(4)网络切片升级主控单元根据预定的规则编排网络切片升级计划，包括网络切片中各个nf的升级顺序、各个nf需要升级的服务类型、升级期间各种服务类型新老版本服务实例的比例。例如：先升级数据类nf，后升级业务类nf；再例如：同类型nf先升级1个，再并行升级余下的多个同类型nf；再例如：在拨测之前升级服务实例比例为1:3，仅升级1/3的服务实例，在拨测之后升级服务实例比例为3:3，所有服务实例都要升级。若拨测之前的升级服务比例为2:3，就需要2/3的服务实例都升级完成后再进行拨测验证，在拨测之后升级服务实例比例为3:3，所有服务实例都要升级。(5)网络切片升级主控单元编排网络切片拨测计划，包含拨测网络切片实例，拨测nf服务实例列表，拨测用户，拨测业务。(6)网络切片升级主控单元根据预定的回退策略自动编排网络切片升级失败的回退计划，包括需要回退的nf实例，各个nf的回退顺序。例如：部分回退，仅回退升级失败的nf；再例如：全部回退，升级失败和升级成功的nf都要回退；再例如：按照升级的先后顺序，最后升级的nf最先回退，最先升级的nf最后回退。(7)在网络切片升级主控单元上审核网络切片升级计划、网络切片拨测计划和网络切片回退计划，确认无误以后，网络切片升级主控单元开始执行计划。(8)网络切片升级主控单元下发升级前准备指令到代理单元，代理单元从网络切片升级主控单元下载与本nf相匹配的nf升级包，校验升级包的合法性，存放在代理单元本地。nf上的模型和数据管理单元备份当前正在运行的升级前版本文件，模型和数据，为出现异常时版本回退做准备。
37.图5为单个nf进行升级的流程图，每个nf内有同类型的服务实例以负荷分担方式工作，以下对服务类型相同的服务1、服务2、服务3从版本v1升级到版本v2作详细说明：
38.(1)网络切片升级主控单元下发升级指令到nf的代理单元，升级服务实例比例为1:3，即仅升级1个服务实例。
39.(2)代理单元解析nf升级包，得到v2版本服务升级包。
40.(3)模型和数据管理单元新复制一份v1版本的数据，从v2版本服务升级包中解析出v2版本的模型和升级脚本，执行升级脚本得到v2版本的数据。
41.(4)代理单元弹出服务4，从本地加载运行版本v1，从模型和数据管理单元加载v1版本的模型和数据，开始接收和处理业务。
42.(5)负载均衡单元将服务1上的业务全部迁移到服务2、服务3、服务4上，服务1不再处理业务。
43.(6)代理单元把服务1升级到v2版本，并且从模型和数据管理单元加载v2版本的模型和数据。
44.(7)nf上的代理单元向网络切片升级主控单元反馈升级进度。
45.而对于整个网络切片的升级，需要端到端协调网络切片中多个nf，并且端到端拨测验证网络切片中各个nf升级后的服务实例。例如，为了支持网络切片的某个新特性，需要升级网络切片中的多个nf，分别为：3个gnb(gnodeb，5g基站)、2个amf(access and mobility management function，接入及移动性管理功能)和1个udm(unified data management，统一数据管理)，升级顺序为：udm最先升级，amf后升级，gnb最后升级。例如，gnb中有2个同类型的服务实例，amf中有3个同类型的服务实例，udm中有3个同类型的服务实例，各个服务实例以负荷分担方式进行工作。
46.按照上述升级顺序，整个网络切片的升级步骤如下，如图6所示：
47.(1)udm的升级，网络切片升级主控单元下发升级指令到udm，升级服务实例比例为1:3，即仅升级1个服务实例；udm上的代理单元在完成升级之后，向网络切片升级主控单元反馈升级进度。
48.(2)amf的升级，网络切片升级主控单元下发升级指令到第1个amf，升级服务实例比例为1:3，即仅升级1个服务实例；第1个amf上的代理单元在完成升级之后，向网络切片升级主控单元反馈升级进度。网络切片升级主控单元再下发升级指令到第2个amf，升级服务实例比例为1:3，即仅升级1个服务实例；第2个amf上的代理单元在完成升级之后，向网络切片升级主控单元反馈升级进度。
49.(3)gnb的升级，网络切片升级主控单元下发升级指令到第1个gnb，升级服务实例比例为1:2，即仅升级1个服务实例；第1个gnb上的代理单元在完成升级之后，向网络切片升级主控单元反馈升级进度。网络切片升级主控单元再下发升级指令到第2个和第3个gnb，升级服务实例比例为1:2，即仅升级1个服务实例；第2个和第3个gnb上的代理单元在完成升级之后，向网络切片升级主控单元反馈升级进度。
50.(4)各个nf按比例将部分服务实例升级到新版本以后，网络切片升级主控单元构造网络切片拨测任务，包含拨测网络切片、拨测用户、拨测业务、拨测服务版本，下发到网络切片下的各个nf。各个nf的负载均衡单元将拨测网络切片、拨测用户、拨测业务引导到已经升级到特定版本的服务实例上面，验证拨测业务执行情况。如果拨测业务验证异常，则定位问题和原因，必要时停止升级，执行网络切片回退计划，网络切片中的各个nf执行网络切片版本回退；如果拨测业务验证正常，网络切片升级主控单元继续下发升级指令，升级网络切片覆盖范围下nf的剩余服务实例。
51.如果拨测业务验证正常，即网络切片端到端拨测业务验证正常，可以继续升级网络切片覆盖范围下nf的剩余服务实例。作为具体实施例地，nf专属于网络切片1，且该nf内
有同类型同版本的服务实例(包括服务1、服务2和服务3)，各个服务实例以负荷分担方式工作，若服务1已经升级到版本v2，服务2、服务3和服务4还是版本v1，服务4为升级时代理单元弹出的临时服务实例，那么需要将服务2、服务3升级到v2版本，且在升级完成后杀掉服务4。其具体步骤如下：
52.(1)网络切片升级主控单元向nf上的代理单元下发继续升级指令；
53.(2)负载均衡单元将服务2上的业务全部迁移到服务1、服务3、服务4上，服务2不再处理业务；
54.(3)代理单元把服务2升级到v2版本，并且从模型和数据管理单元加载v2版本的模型和数据；
55.(4)代理单元继续升级服务3，方法与升级服务2相同；
56.(5)服务1、服务2、服务3都升级到v2版本；
57.(6)负载均衡单元将服务4上的业务全部迁移到服务1、服务2、服务3上，服务4不再处理业务；
58.(7)代理单元杀掉服务4；
59.(8)代理单元向网络切片升级主控单元返回专属nf的所有服务升级成功。
60.如果网络切片拨测业务验证异常，则网络切片升级主控单元需要按照网络切片回退计划对网络切片中各个nf执行网络切片版本回退，以单个nf的版本回退为例，单个nf版本回退包括两个场景，场景1：nf内服务1是v2版本，需要回退到v1版本；服务2、服务3和服务4的版本都是v1，不需要回退；其中，服务4是在升级过程中弹出的临时服务实例，版本回退完成后需要杀掉服务4。场景2：nf内所有服务都已经完成升级，服务1、服务2、服务3的版本都是v2，需要回退到v1版本。版本回退的具体步骤如下：
61.(1)网络切片的网络切片升级主控单元收到nf升级失败消息，网络切片升级主控单元按照网络切片回退计划执行。
62.(2)网络切片升级主控单元向代理单元下发网络切片版本回退指令。
63.(3)代理单元从本地提取出升级前备份的v1版本软件包；模型和数据管理单元从本地提取出升级前备份的v1模型和数据。
64.(4)代理单元检查正在运行的服务实例和版本，判断需要执行版本回退的服务实例；
65.(5)若服务4不存在，则代理单元弹出服务4，从本地加载版本v1，从模型和数据管理单元加载v1版本的模型和数据，开始接收和处理业务。如果服务1需要回退到v1版本，负载均衡单元将服务1上的业务全部迁移到服务2、服务3、服务4上，服务1不再处理业务；代理单元把服务1版本回退到v1，并且从模型和数据管理单元加载v1版本的模型和数据，开始接收和处理业务。负载均衡单元将业务均衡分流到服务1上，验证服务1的业务处理是否正常，若服务1上业务处理异常，需要定位问题原因，逐步排除故障；若服务1上业务处理正常，则服务1回退成功。
66.(6)代理单元依次判断并回退服务2、服务3的版本，方法与回退服务1相同。
67.(7)服务1、服务2、服务3都回退到v1版本以后，负载均衡单元将服务4上的业务全部迁移到服务1、服务2、服务3上，服务4不再处理业务，代理单元杀掉服务4，代理单元向网络切片升级主控单元返回nf回退成功。
68.对于整个网络切片的回退，需要回退网络切片中的多个nf。例如所述网络切片升级过程涉及的nf分别为：3个gnb、2个amf和1个udm，升级失败需要回退，采用顺序回退，即按照与升级顺序相反的顺序进行回退，所述升级顺序为udm-amf-gnb，回退顺序即为gnb-amf-udm。
69.按照上述回退顺序，整个网络切片的回退步骤如下,如图8所示：
70.(1)gnb的回退，网络切片升级主控单元下发回退指令到第1个gnb；第1个gnb上的代理单元在完成回退之后，向网络切片升级主控单元反馈回退成功。网络切片升级主控单元再下发回退指令到第2个和第3个gnb；第2个和第3个gnb上的代理单元在完成回退之后，向网络切片升级主控单元反馈回退成功。
71.(2)amf的回退，网络切片升级主控单元下发回退指令到第1个amf；第1个amf上的代理单元在完成回退之后，向网络切片升级主控单元反馈回退成功。网络切片升级主控单元再下发回退指令到第2个amf；第2个amf上的代理单元在完成回退之后，向网络切片升级主控单元反馈回退成功。
72.(3)udm的回退，网络切片升级主控单元下发回退指令到udm；udm上的代理单元在完成回退之后，向网络切片升级主控单元反馈回退成功。
73.以上为本公开示范性实施例，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物限定。