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CN111869170A - 用于网络切片的系统和方法 - Google Patents

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CN111869170A
CN111869170A CN201980020108.8A CN201980020108A CN111869170A CN 111869170 A CN111869170 A CN 111869170A CN 201980020108 A CN201980020108 A CN 201980020108A CN 111869170 A CN111869170 A CN 111869170A
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Abstract

本文所公开的实施例涉及用于网络切片器的系统和方法。网络切片器可以接收创建请求消息并且基于策略选择网络切片。网络切片器可以向下一跳路由器指示其具有更低的路由成本以便接收消息，并且检查所接收到的消息以标识创建请求消息。网络切片器可以向DNS服务器指示其具有比其他网络元件更高的优先级，并且基于该更高优先级接收创建请求消息。新的创建请求消息可以基于所接收到的创建请求消息而被发送至所选择的网络切片。该网络还可以针对创建请求创建并发送适当的响应消息以建立与所选择的网络切片的未来通信。

Description

用于网络切片的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年03月20日提交的题为“Systems and Methods for Non-Intrusive Network Slicing(用于非侵入式网络切片的系统和方法)”的美国临时申请号62/645,484的优先权，所述申请通过整体引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及路由移动网络中的流量(traffic)，并且更具体地涉及使用网络切片技术路由流量的系统和方法。
背景技术
一些无线运营方已经部署了被称作GTP代理功能的应用。GTP代理通常充当不同移动网络运营方(MNO)之间的中介节点，并且被用来辅助互操作性。作为示例，GTP代理可以被认为是针对一个运营方的在其他网络中漫游的用户的入口点。漫游网络将向主(home)GTP代理发送所有的GTP相关流量、信令和用户面；从该漫游网络来看，GTP代理被视为所选择的GGSN或PGW。GTP代理终止该漫游流量并且随后将该流量代理至真实GGSN或PGW。在这种操作模式中，GTP代理隐藏了(多个)真实GGSN/PGW的拓扑，而且GTP代理可以执行GTP相关流量的修改和实施的其他功能。顾名思义，GTP代理在UE会话的寿命期间始终保持作为中介；例如，所有的UE会话流量都流经GTP代理。
发明内容
在一些实施例中，一种方法包括：在联网系统中的网络切片器处接收来自联网系统的第一网络节点的第一消息；由网络切片器从第一消息中确定目的地地址；由网络切片器确定第一消息的消息类型是否为预定消息类型；如果第一消息的所确定的消息类型不是预定消息类型，则将第一消息路由至联网系统中与目的地地址相关联的第二网络节点；以及如果第一消息的所确定的消息类型是预定消息类型，则：从第一消息中确定目的地类型，由网络切片器基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址，第二目的地与联网系统中具有与所确定的目的地类型相同的目的地类型的第三网络节点相关联，由网络切片器创建预定类型的新消息，该新消息包括第二目的地地址，以及将预定类型的新消息路由至联网系统中与第二目的地地址相关联的第三网络节点。
在一些实施例中，预定消息类型是创建请求消息。
在一些实施例中，第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
在一些实施例中，所确定的目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址包括：由网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于第一消息的UE相关联的企业、关联于第一消息的UE的流量速度、关联于第一消息的UE的安全水平或要求、或者关联于第一消息的UE的所有者的雇员状态；以及由网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的第二目的地地址：UE的能力水平、UE的企业、UE的流量速度、UE的安全水平或要求、或者UE的所有者的雇员状态。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址包括确定以下中的一项或多项：与第一消息相关联的用户设备的IMSI、与第一消息相关联的用户设备的位置、与第一消息相关联的接入点名称(APN)、与第一消息相关联的用户设备的IMEI标识号码、与第一消息相关联的无线电接入技术类型、或者第一消息的时间戳。
在一个实施例中，方法还包括：由网络切片器接收来自第三网络节点的响应消息；以及由网络切片器创建新响应消息，新响应消息包括：作为新响应消息的源地址的、与第二网络节点相关联的目的地消息，以及新响应消息的消息内容中的、与第三网络节点相关联的第二目的地地址的指示。
在一些实施例中，方法还包括：在接收来自第三网络节点的响应消息之前，在网络切片器处存储与第一网络节点相关联的地址或者目的地地址中的一个或多个；以及在创建新响应消息之后，由网络切片器删除与第一网络节点相关联的地址或者目的地地址中的所存储的一个或多个。
在一些实施例中，方法还包括：在接收第一消息之前，由网络切片器向下一跳路由器指示：与从联网系统中的其他路由器到第二网络节点的预期路由成本相比，与网络切片器相关联的路由器具有到第二网络节点的更低路由成本，其中到第二网络节点的更低路由成本低于到第二网络节点的实际路由成本。
在一些实施例中，一种方法包括：在联网系统中的网络切片器处接收来自第一网络节点的创建请求消息，创建请求消息具有作为第一目的地地址的、与网络切片器相关联的地址；从创建请求消息中确定目的地类型；由网络切片器基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对创建请求消息的第二目的地地址，目的地与联网系统中具有与所确定的目的地类型相同的目的地类型的第二网络节点相关联；由网络切片器创建新创建请求消息，该新创建请求消息包括第二目的地地址和来自创建请求消息的消息内容；以及将新创建请求消息路由至联网系统中与第二目的地地址相关联的第二网络节点。
在一些实施例中，方法还包括：由网络切片器接收来自第二网络节点的响应消息；以及由网络切片器创建新响应消息，新响应消息包括：新响应消息的消息内容中的、与第二网络节点相关联的地址，以及作为源地址的、与网络切片器相关联的地址。
在一些实施例中，方法还包括：在接收来自第二网络节点的响应消息之前，在网络切片器处存储与第一网络节点相关联的地址或者第二目的地地址中的一个或多个；以及在创建新响应消息之后，由网络切片器删除与第一网络节点相关联的地址或者第二目的地地址中的所存储的一个或多个。
在一些实施例中，第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
在一些实施例中，所确定的目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对创建请求消息的第二目的地地址包括：由网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于第一消息的UE相关联的企业、关联于第一消息的UE的流量速度、关联于第一消息的UE的安全水平或要求、或者关联于第一消息的UE的所有者的雇员状态；以及由网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的第二目的地地址：UE的能力水平、UE的企业、UE的流量速度、UE的安全水平或要求、或者UE的所有者的雇员状态。
在一些实施例中，方法还包括：在接收创建请求消息之前，向联网系统的域名系统指示与网络切片器相关联的地址具有比至少第二网络节点更高的优先级。
在一些实施例中，一种联网系统中的网络切片器，包括：处理器；和存储介质，存储介质具有包含于其上的指令，指令使处理器执行以下步骤：在联网系统中的网络切片器处接收来自联网系统的第一网络节点的第一消息；由网络切片器从第一消息中确定目的地地址；由网络切片器确定第一消息的消息类型是否为预定消息类型；如果第一消息的所确定的消息类型不是预定消息类型，则将第一消息路由至联网系统中与目的地地址相关联的第二网络节点；以及如果第一消息的所确定的消息类型是预定消息类型，则：从第一消息中确定目的地类型，由网络切片器基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址，第二目的地与联网系统中具有与所确定的目的地类型相同的目的地类型的第三网络节点相关联，由网络切片器创建预定类型的新消息，该新消息包括第二目的地地址，以及将预定类型的新消息路由至联网系统中与第二目的地地址相关联的第三网络节点。
在一些实施例中，预定消息类型是创建请求消息。
在一些实施例中，第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
在一些实施例中，所确定的目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址包括使处理器：由网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于第一消息的UE相关联的企业、关联于第一消息的UE的流量速度、关联于第一消息的UE的安全水平或要求、或者关联于第一消息的UE的所有者的雇员状态；以及由网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的第二目的地地址：UE的能力水平、UE的企业、UE的流量速度、UE的安全水平或要求、或者UE的所有者的雇员状态。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对第一消息的第二目的地地址包括确定以下中的一项或多项：与第一消息相关联的用户设备的IMSI、与第一消息相关联的用户设备的位置、与第一消息相关联的接入点名称(APN)、与第一消息相关联的用户设备的IMEI标识号码、与第一消息相关联的无线电接入技术类型、或者第一消息的时间戳。
在一个实施例中，处理器还被使得：由网络切片器接收来自第三网络节点的响应消息；以及由网络切片器创建新响应消息，新响应消息包括：作为新响应消息的源地址的、与第二网络节点相关联的目的地地址，以及新响应消息的消息内容中的、与第三网络节点相关联的第二目的地地址的指示。
在一些实施例中，处理器还被使得：在接收来自第三网络节点的响应消息之前，在网络切片器处存储与第一网络节点相关联的地址或者目的地地址中的一个或多个；以及在创建新响应消息之后，由网络切片器删除与第一网络节点相关联的地址或者目的地地址中的所存储的一个或多个。
在一些实施例中，处理器还被使得：在接收到第一消息之前，由网络切片器向下一跳路由器指示：与从联网系统中的其他路由器到第二网络节点的预期路由成本相比，与网络切片器相关联的路由器具有到第二网络节点的更低路由成本，其中到第二网络节点的更低路由成本低于到第二网络节点的实际路由成本。
在一些实施例中，一种联网系统中的网络切片器，包括：处理器；和存储介质，存储介质具有包含于其上的指令，指令使处理器执行以下步骤：在联网系统中的网络切片器处接收来自第一网络节点的创建请求消息，创建请求消息具有作为第一目的地地址的与网络切片器相关联的地址；从创建请求消息中确定目的地类型；由网络切片器基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对创建请求消息的第二目的地地址，目的地与联网系统中具有与所确定的目的地类型相同的目的地类型的第二网络节点相关联；由网络切片器创建新创建请求消息，该新创建请求消息包括第二目的地地址和来自创建请求消息的消息内容；以及将新创建请求消息路由至联网系统中与第二目的地地址相关联的第二网络节点。
在一些实施例中，处理器还被使得：由网络切片器接收来自第二网络节点的响应消息；以及由网络切片器创建新响应消息，新响应消息包括：新响应消息的消息内容中的、与第二网络节点相关联的地址，以及作为源地址的、与网络切片器相关联的地址。
在一些实施例中，处理器还被使得：在接收来自第二网络节点的响应消息之前，在网络切片器处存储与第一网络节点相关联的地址或者第二目的地地址中的一个或多个；以及在创建新响应消息之后，由网络切片器删除与第一网络节点相关联的地址或者第二目的地地址中的所存储的一个或多个。
在一些实施例中，第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
在一些实施例中，所确定的目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
在一些实施例中，基于网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对创建请求消息的第二目的地地址包括使处理器：由网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于第一消息的UE相关联的企业、关联于第一消息的UE的流量速度、关联于第一消息的UE的安全水平或要求、或者关联于第一消息的UE的所有者的雇员状态；以及由网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的第二目的地地址：UE的能力水平、UE的企业、UE的流量速度、UE的安全水平或要求、或者UE的所有者的雇员状态。
在一些实施例中，处理器还被使得：在接收创建请求消息之前，向联网系统的域名系统指示与网络切片器相关联的地址具有比至少第二网络节点更高的优先级。
附图说明
在结合以下附图考虑时，所公开主题的各种目标、特征和优势可以在参考以下对所公开主题的详细描述的情况下更加全面地被理解，附图中同样的附图标记标识同样的元素。
图1是示出联网系统的系统图。
图2A和图2B是根据本公开一些实施例的示出联网系统的系统图。
图3是根据本公开一些实施例的示出网络切片器的示意图。
图4A和图4B是根据本公开一些实施例的示出针对并非创建会话请求或创建PDP上下文请求的GTP-C消息的消息流的流程图。
图5A和图5B是根据本公开一些实施例的示出针对作为创建会话请求或创建PDP上下文请求的GTP-C消息的消息流的流程图。
图6A和图6B是根据本公开一些实施例的示出使用非入侵式网络切片器或最低入侵式网络切片器在网络中路由上行链路分组的过程的流程图。
图7是根据本公开一些实施例的示出使用非入侵式网络切片器或最低入侵式网络切片器在网络中路由下行链路分组的过程的流程图。
具体实施方式
公开了向无线网络运营方提供将核心网络切割为不同切片而使得控制面和用户面功能性可以针对不同移动用户群组被隔离的能力的系统和方法。在一些实施例中，本文所描述的系统和方法在不影响任何现有网络功能(例如，下面描述的MME、SGSN、DNS服务器、服务网关(SGW)、分组数据网络网关(PGW)、GGSN、TWAN和ePDG的功能)的配置的情况下得以实现。在一些实施例中，仅需要对DNS服务器的更新而不影响其他网络功能。
在一些实施例中，本文所描述的网络切片技术包括灵活的应用，其确定正确的网关(SGW、PGW和/或GGSN，统称为“右侧”网络元件)切片以用于UE/设备PDN/PDP会话。通过从MME、SGSN、SGW、TWAN和/或ePDG(统称为“左侧”网络元件)去往右侧网络元件的运营方GTP-C信令流量的检查和/或接收，并且基于该应用被如何配置，该应用可以得出向其路由未来通信的正确网络切片。根据一些实施例，这样的功能性可以在网络切片器被插入在至少一个左侧元件和相关联的右侧元件之间时得以实现。在其中网络切片器被定位在SGW(左)和PGW(右)之间的一些实施例中，该网络切片器仅选择PGW用于未来通信。另外，SGW从MME/SGSN了解到原始选择的PGW。
与上述GTP代理相比，本文所描述的系统和方法的实施例采用网络切片方法将UE灵活分类，选择正确的网络切片来锚定UE会话，建立网关关联，并且随后将其自身从UE会话流量流中移除。该过程可以以非入侵或最低入侵的方式实现，使得现有移动运营方核心网络节点不知道该新切片应用的存在。
在一些非入侵式实施例中，网络切片器可以在没有对左侧网络元件或DNS服务器的改变的情况下被引入。该网络切片器可以被插入在一个或多个左侧网络元件和一个或多个右侧网络元件之间。该网络切片器可以通知处于该一个或多个左侧网络元件中的一个或多个之间的下一跳路由器，与联网系统中能够向该一个或多个右侧网络元件中的一个或多个进行路由的其他路由器相比，该下一跳路由器具有针对该一个或多个右侧网络元件中的一个或多个的更低路由成本。因此，该网络切片器可以拦截该一个或多个左侧网络元件中的一个或多个与该一个或多个右侧网络元件中的一个或多个之间的消息，而不需要更新DNS服务器或者向一个或多个左侧元件指示消息应当被引导至该网络切片器。如下文更详细描述的，非入侵式网络切片器因此可以检查消息以标识创建请求消息。当创建请求消息被接收到时，非入侵式网络切片器可以选择一个网络切片，该网络切片可以不同于原始创建请求消息中左侧元件所选择的网络切片，但是不一定如此。非入侵式网络切片器还可以接收非创建响应消息，非入侵式网络切片器可以按照与不执行网络切片功能的路由器相一致的方式来路由该非创建响应消息。
在一些最低入侵式实施例中，可以向DNS服务器作出以下指示：与最低入侵式网络切片器相关联的IP地址具有比一个或多个右侧元件更高的优先级。因此，当一个或多个左侧元件查询DNS服务器时，该一个或多个左侧元件接收到最低入侵式网络切片器具有比将以其他方式向其路由创建消息的右侧元件更高的优先级的指示。如下文更详细描述的，该一个或多个左侧元件然后可以将创建请求消息引导至与该最低入侵式网络切片器相关联的IP地址。最低入侵式网络切片器然后可以应用本文所描述的技术，以将创建网络转发至所选择的网络切片(例如，一个或多个右侧元件)，并且向一个或多个左侧元件返回响应，该响应通知一个或多个左侧元件向哪个切片引导未来消息。这样的未来消息可以以绕过网络切片器的方式被直接路由至所选择的切片。因此，给定本文的解释，术语“非入侵”和“最低入侵”仅被用来标识各个实施例而不对本发明的范围施加任何进一步的限制。
在一些实施例中，网络切片器作为层3路由器在其面向MME、SGSN、SGW、TWAN或ePDG的接口上以及在朝向其他网络功能的接口上被引入，该网络切片器充当路由器以及IP主机两者。如下文更详细描述的，在一些非入侵式实施例中，这允许网络切片器在不干扰其他网络功能的情况下被引入。在一些最低入侵式实施例中，可以使得该网络切片器在DNS服务器上是可见的，以充当SGW、GGSN和/或PGW。
在一些非入侵式实施例中，在来自MME、SGSN的会话管理分组(例如，GTP-C)被发送至SGW或GGSN时，或者从SGW、TWAN或ePDG被发送至PGW时，网络切片器通知处于MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG之前的下一跳路由器或者直接通知MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG其可以以相对于网络中能够达到SGW、PGW或GGSN的其他路由器更低的路由成本达到SGW、PGW或GGSN。
在一些实施例中，该网络切片器检查传入分组并且确定其是否应当对该传入分组应用切片功能。对于并非创建会话请求(例如，GTPv2)或创建PDP上下文请求(例如，GTPv1)的GTP-C分组，网络切片器作为路由器将分组路由至它们的目的地。对于创建会话请求或创建PDP上下文请求，该网络切片器将来自该请求的信息(诸如UE身份、位置、APN等)连同本地配置的策略和从外部策略数据库获取到的策略一起加以应用，以选择哪个网络切片应当被用于特定会话。由MME、SGSN、SGW、TWAN和/或ePDG使用的DNS服务器也可以是策略信息的源。
在一些最低入侵式实施例中，MME/SGSN可以按照与SGW、PGW或GGSN可能例如从NDS服务器被发现的相同方式来发现网络切片器。TWAN或ePDG可以按照与PGW可能例如从NDS服务器被发现的相同方式来发现网络切片器。网络切片器可以在不利用更改路由成本的方法的情况下接收创建会话请求(例如，经由GTPv2)或创建PDP上下文请求(例如，经由GTPv1)。一旦创建请求分组被接收，其余处理就可以按照与非入侵式实施例类似的方式来执行。
在一些实施例中，一旦切片被选择，网络切片器就使用本地主机IP地址创建新的创建会话请求或创建PDP上下文请求，并且将该请求发送至所选择的切片，所选择的切片可以是与MME、SGSN、TWAN和/或ePDG已经选择的切片不同的切片。这允许响应返回至网络切片器，该网络切片器形成创建会话响应或创建PDP上下文响应以发送回MME、SGSN、TWAN和/或ePDG。在这种情况下使用的源IP地址被设置为与原始请求的目的地IP地址相匹配。
图1是示出联网系统的系统图。图1示出了用户设备(UE)102、RAN节点104、移动性管理实体(MME)106、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)108、服务网关(SGW)112、分组数据网络网关(PGW)114、网关GPRS支持节点(GGSN)116、域名系统(DNS)120、Gi网络130、非可信无线接入局域网(WLAN)140、增强型分组数据网关(ePDG)142、可信WLAN 150和可信WLAN接入网络(TWAN)152。
UE 102通过RAN节点104连接至联网系统100，RAN节点104可以是4G网络中的演进型NodeB(eNodeB)，或者是用于3G的无线电网络控制器(RNC)或用于2G的基站子系统(BSS)。UE 102包括被配置为连接至移动数据网络的计算设备(例如，移动电话、平板电脑、膝上电脑)。RAN节点104是蜂窝站点的无线电部分。单个RAN节点104可以包含若干无线电发射器、接收器、控制部和电源。RAN节点104可以被回传(backhaul)至MME 106和SGSN 108。回传是通过相对长的距离向单独位置传输分组或通信信号以便例如在网络运营方所维护的数据中心进行处理的过程。SGSN 108路由并转发用户数据分组，同时还在RAN节点间切换(handover)的期间充当用户面的移动性锚点(anchor)。MME 106是联网系统100中的控制节点。MME 106在UE 102处于4G网络中的同时处理针对UE 102的移动性和会话管理。SGSN 108和GGSN 116被用来路由2G或3G系统中的流量，而MME 106、SGW 112和PGW 114则被用来路由4G/EPC系统中的流量。UE 102可以经由两种不同类型的WLAN获得网络接入。如图1所示，WLAN 150被网络运营方所信任，而WLAN140则不被网络运营方所信任。WLAN 140、150使用无线通信来链接设备，从而例如在受限区域中形成局域网(LAN)。WLAN 140、150可以分别经由ePDG 142和TWAN 152被集成到联网系统100中，以用于分别通过S2b和S2a接口在WLAN 140、150和PGW 114之间的通信。对于可信WLAN 150而言，UE 102可以使用TWAN 152和PGW114获得网络接入。对于非可信WLAN 140，UE 102可以使用ePDG142和PGW 114获得网络接入。
在UE 102接入网络时，多个控制消息在网络元件之间交换，以便创建数据会话(例如，3G会话、4G会话)并且向UE 102提供数据连接性。如上文所解释的，RAN节点104可以被回传至MME106/SGSN 108。MME 106/SGSN 108向SGW 112、PGW 114和GGSN116路由并转发分组(例如，从SGSN 108到GGSN 116的用户面分组)和/或发送其他消息。在一些网络实现中，GGSN充当通用分组无线电服务(GPRS)网络中的服务节点，并且PGW充当演进分组核心(EPC)网络中的服务节点。PGW 114和GGSN 116向和从Gi网络130路由分组。PGW 114还可以分别经由TWAN 152和ePDG 142向和从可信WLAN 150和非可信WLAN 140路由分组。Gi网络130可以包括任何企业或原始服务器。Gi网络130可以连接至互联网或任何其他第三方服务器。
DNS 120将域名转译为IP地址并且可以被上文所描述的任何网络节点所查询。DNS120可以在通过内部或外部网络连接而被连接至网络节点的服务器中被实现。上文所描述的每个网络节点可以被配置为与DNS 120通信。
如上文所描述的，GTP代理可以位于例如SGW 112和PGW 114和/或SGSN 108和GGSN116之间。然而，如上文所讨论的，GTP代理可以是入侵式的。
图2A是根据本公开一些实施例的示出具有非入侵式网络切片器的联网系统的系统图。图2A示出了移动管理实体202、服务GPRS支持节点(SGSN)204、TWAN 205a、ePDG 205b、网络切片器206、SGW 207、路由器208、路由器210、主机IP地址212、策略服务器/数据库220、域名系统(DNS)服务器/数据库120、切片1 230、服务网关(SGW)232、分组数据网络网关(PGW)234、网关GPRS支持节点(GGSN)236、切片2 240、服务网关(SGW)242、分组数据网络网关(PGW)244、网关GPRS支持节点(GGSN)246、切片3 250、服务网关(SGW)252、分组数据网络网关(PGW)254、以及网关GPRS支持节点(GGSN)256。
MME 202以与如图1中所示出且在随附文本中描述的MME 106相似或相同的方式工作，并且SGSN 204以与如图1中所示出且在随附文本中描述的SGSN 108相似或相同的方式工作。SGW 207、232、242、252；PGW 234、244、254；GGSN 236、246、256也以与如图1中所示出且在随附文本中描述的SGW 112、PGW 114和GGSN 116相似的方式工作，并且TWAN 250a和ePDG 205b分别以与如图1中所示出且在随附文本中描述的TWAN 152和ePDG 142相似或相同的方式工作。注意到，虽然图2A中仅示出了处于网络切片器206a左侧的单个MME 202、SGSN 204、SGW 207、TWAN 205a和ePDG 205b，但是这些元件中的每一个的多个可以被包括并且可以被连接至一个或多个SGW 232、242、252、PGW 234、244、254和/或GGSN 236、246、256。如图2A所示，SGW由于其所支持的接口(处于一侧的S4/S11以及处于另一侧的S5/S8)而可以处于网络切片器的两侧。网络切片器206a可以被引入到网络之中，以向和从“面向接入网络的节点到面向数据网络的节点”路由流量(例如，从左侧元件至右侧元件)。
网络切片器206a可以包括用于在网络切片器206a和MME 202、SGSN 204、SGW 207、TWAN 205a、ePDG 205b之间传送和接收分组的路由器208，以及用于在网络切片器206a和SGWs 232/242/252、PGWs 234/244-254和GGSNs 236/246/256之间传送和接收分组的路由器210。对于网络切片器206a，如上文所讨论的，路由器208可以通知下一跳路由器或者直接通知MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG其具有最低的路由成本。因此，所有流量无论类型如何都可以被路由至网络切片器206a而不考虑类型。如图2A中所示，网络切片器可以向策略220和DNS 120之一咨询与所接收分组相关联的策略。特别地，网络切片器206a可以检查创建会话请求或创建PDP上下文请求以及它们相对应的响应以确定是否需要修改。网络切片器206a将其他GTP-C分组路由至网络切片而不进行任何检查或处理。来自路由器208的分组被发送至路由器210，反之亦然。策略220可以处于网络切片器206a本地、外部数据库或者此二者的组合。贯穿本公开被更详细解释的策略220可以包括网络切片器206a所应用的各种规则。
例如以及如下文更详细描述的，针对传入创建会话请求(或创建PDP上下文请求)，该请求可以包括作为源IP地址的MME、SGSN、SGW、TWAN或ePDG的IP以及作为目的地IP地址的由MME、SGSN、TWAN或ePDG所选择的SGW、PGW或GGSN的IP地址。在一些实施例中，网络切片器206a可以基于策略220而确定不同的SGW、PGW或GGSN应当被使用。这样的情形的示例包括但不限于在运营方具有针对特定企业消费者的专用切片时(在UE被检测属于该企业时，网络切片器将请求引导至该消费者的指定切片)，在一个或多个切片被用于高安全性用户时(网络切片器可以被配置为例如基于标识特性来检测这样的用户，并且将来自那里的请求引导至一个或多个安全切片)，以及在新切片被认为对于诸如高吞吐量之类的特定功能是实验性的时(运营方可能想要利用诸如内部雇员设备的特定UE测试该切片，并且网络切片器可以使用该切片器将雇员设备引导至该切片)。示例性的网关选择策略可以列出与预定用户群组相关联的具体右侧元件或右侧元件列表。在另一种示例性的网关选择策略中，该策略可以列出要针对特定用户、会话类型等被选择的右侧元件的一种或多种特性(例如，对高速数据的支持)。一种示例性的管理优先级策略可以在网络切片器超载时对用户或用户群组优先处理。例如，来自特定的一个或多个低优先级用户群组的创建会话请求在网络切片器超载(或者高于阈值使用率)的情况下可以被忽略，从而网络切片器不为低优先级用户选择新的网络切片。当网络切片器206a确定应当使用不同的SGW、PGW或GGSN时，网络切片器206a使用其自身的主机IP 212替代源IP并且使用由该网络切片器基于其本地策略选择的SGW或GGSN的IP替代目的地IP。由于源IP是网络切片器206a的IP，因此来自SGW、PGW或GGSN的响应将会回到网络切片器206a。此时，它使用MME、SGSN、SGW、TWAN或ePDG(原始请求从MME、SGSN、SGW、TWAN或ePDG被接收)的IP替代目的地IP，并且使用该MME、SGSN、SGW、TWAN或ePDG所选择的SGW或GGSN的IP地址替换源IP，从而该响应的源IP地址是原始请求的目的地IP地址。
切片230、240、250是指网络切片，它们中的每一个是网络基础设施到多个网络基础设施的划分。例如，切片230、240、250可以全部在相同的硬件平台上运行，但是以软件被实现为单独的逻辑网络。切片也可以在不同硬件平台或者不同虚拟化基础设施中实现。
图2B是根据本公开一些实施例的示出具有最低入侵式网络切片器的联网系统的系统图。图2B中具有与图2A相同附图标记的元件以类似于本文所描述的方式工作。在一些实施例中，图2B不同于图2A之处在于，最低入侵式网络切片器206b包括主机IP地址214。如图2B所示，最低入侵式网络切片器206b的主机IP地址214对于MME202、SGSN 204、SGW 207、TWAN 205a和ePDG 205b是可见的。不同于图2A中所示的实施例，MME 202、SGSN 204、SGW207、TWAN 205a和ePDG 205b可以被修改，以将创建会话请求消息直接传送至最低入侵式网络切片器206b的主机IP地址214。如上文参考非入侵式网络切片器206a所讨论的，最低入侵式网络切片器206b可以根据可用网络切片确定适当的锚节点(例如，通过应用贯穿本公开所描述的各种策略220)，并且通过将消息中其自身的IP 214替换为网络切片230、240、250中的适当网络元件的目的地IP而将该消息转发至适当节点。网络切片器206b可以被称作最低入侵式的，这是因为MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG首先发送被引导至网络切片器206b的主机IP地址214的创建会话请求，而参考图2A所讨论的初始创建会话请求在网络切片230、240、250中的(多个)网络元件处被引导，但是由于该网络切片器通知下一跳路由器或者MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG其针对右侧元件具有相对于其他路由器更低的路由成本而被路由至网络切片器。然而，最低入侵式网络切片器206b则可以被认为是无状态的，这是因为如非入侵式实施例一样，会话状态信息不被维护在该网络切片器处。这是因为非入侵式网络切片器206a和最低入侵式网络切片器206b在向原始的左侧元件发送返回消息之后都不需要维护任何与所接收或转发的消息相关的存储信息。因此，在一些实施例中，仅左侧和/或右侧网络元件维护会话状态信息，而网络切片器则不维护。然而，在其他实施例中，网络切片器可以记录、保留或维护会话状态信息，或者可以以其他方式充当“有状态的”网络元件。在一些实施例中，对于非创建请求，因为MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG直接路由至在来自网络切片器206b的返回消息中向左侧元件指示的所选择的切片，而不是直接路由至网络切片器206b的主机IP地址214，并且因为网络切片器206b可以以不向下一跳路由器通知网络切片器206b针对右侧元件具有更低路由成本的方式来实现，所以网络切片器206b不接收任何流量。
图3是根据本公开一些实施例的示出最低或非入侵式网络切片器的示意图。图3示出了管理模块301、策略服务器接口模块302、策略应用模块303、路由控制模块304和分组转发模块305。
管理模块301为网络切片器206a或206b提供配置管理、操作管理、性能管理(例如，跟踪所接收请求的数量、所接收响应的数量、已经重新定向的请求的数量、已经重新定向的响应的数量，等等)和故障管理功能(例如，监测属于各个切片的节点的健康，监测与策略数据库的连接性，在切片中的对等节点停机或DB不可接入时生成警告，等等)。管理模块301允许用户控制并监测网络切片器206a或206b，包括网络切片器206a或206b内的各种模块。
策略应用模块303执行网络切片策略的应用，以确定要针对被处理的创建会话请求或创建PDP上下文请求使用的正确SGW、PGW或GGSN。在一些实施例中，策略应用模块303使用本地配置的策略以及经由去往外部服务器的策略服务器接口模块302从外部服务器所接收的策略，本地配置的策略可以被存储在策略应用模块303中或者网络切片器206a或206b中的存储装置中，外部存储器诸如订户策略存储库(SPR)，其可以存储订户的权限以及诸如企业消费者状态、安全水平等的群组信息。
分组转发模块305检查传入分组。对于创建会话请求或创建PDP上下文请求消息以及它们的对应响应消息，该分组转发模块将它们发送至策略应用模块303。在一些非入侵式实施例中，对于其他分组，分组转发模块305基于路由控制模块304所确定的转发规则而简单地将它们转发至适当的网络接口，诸如IP 10.10.2.4、掩码255.255.0.0的接口port1或者IP 10.20.3.1、掩码255.255.0.0的接口port2。
图4A和图4B是根据本公开一些实施例的示出针对并非创建会话请求或创建PDP上下文请求的GTP-C消息的消息流的流程图。根据一些实施例，图4A中的消息流可以与图2A中所示的非入侵式网络切片器206a相关联。
参考步骤402，MME 202将并非创建会话请求的GTP-C路由至网络切片器206a。MME202可以将该请求路由至网络切片器206a，这是因为网络切片器206a直接向下一跳路由器或MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG通知路由器208具有最便宜的路由成本。因此，所有分组无论类型如何都可以被发送至网络切片器206a。所接收到的请求具有与MME 202相关联的源IP地址以及切片1 230中的SGW 232的目的地IP地址。
参考步骤404，网络切片器206a确定该分组并非创建会话请求(在本文中也称作“其他控制消息”)，并且将该分组路由至与该请求相关联的目的地IP，这是切片1 230中的SGW 232。以这种方式，路由器208和210充当正常路由器。
参考步骤406，网络切片器206a接收来自切片1 230中的SGW232的响应，其具有与来自切片1 230中的SGW 232相关联的源IP地址以及与MME 202相关联的目的地地址。
参考步骤408，网络切片器206a确定该分组并非创建会话响应并且将该分组路由至与该响应相关联的目的地IP，这是与MME 202相关联的IP地址。以这种方式，路由器208和210充当正常路由器。
根据一些实施例，图4B中的消息流可以与图2B中所示的最低入侵式网络切片器206b相关联。如图4B所示，参考步骤422，MME 202将并非创建会话请求的GTP-C直接路由至切片1 230中的SGW 232。如下文更详细描述的，这是因为诸如MME 202的左侧元件将已经接收到所选择的切片的响应消息中的指示，并且将把流量直接路由至该所选择的切片。参考步骤424，网络切片器206b不涉及在MME 202和切片1 230中的SGW 232之间的流量。类似地，在步骤432中，网络切片器206b在MME 202和切片1 230中的SGW 232之间的通信中被绕过。
图5A和图5B是根据本公开一些实施例的示出针对GTP-C消息的消息流的流程图，该GTP-C消息是针对非入侵式网络切片器206a(图5A)和最低入侵式网络切片器206b的创建会话请求或创建PDP上下文请求。类似地，除非下文以其他方式提及，否则被标记的步骤在图5A和图5B之间以类似方式进行。
参考步骤502a和502b，诸如MME 202的网络元件将作为创建会话请求的GTP-C路由至网络切片器206a/206b。该请求具有与MME202相关联的源IP地址以及切片1 230中的SGW232的目的地IP地址。在一些实施例中，如图5A的非入侵式实施例中所示，MME 202请求被路由至网络切片器206a，这是因为网络切片器206a通知了下一跳路由器(例如，左侧网络元件和网络切片器206a之间的路由器)或者直接通知了MME、SGSN、SGW、TWAN和ePDG该网络切片器206a具有比网络中其他路由器更便宜的路由成本。例如，网络切片器206a可以被配置为指示等于零或者低于预期其他路由器要指示的预期阈值的路由成本。因此，图2A中尝试从左侧元件向右侧元件进行路由的路由器将通过网络切片器206a来路由包括创建消息和非创建消息在内的消息，这是因为该路由器将网络切片器206a视为相对于其他路由器而具有针对网络切片的更低路由成本。如图5B中所示，在网络切片器206b的部署期间，DNS 120可以被更新以将图2B的网络切片器206b包括作为最高优先级的右侧节点。这可以通过部署期间的人工重新配置来完成，或者可以由网络切片器206b自动执行。因此，当左侧元件向DNS查询右侧元件以发送创建请求时，DNS120将返回IP地址214作为最高优先级的元件，即使该网络切片器不是PGW、SGW或GGSN。因此，网络切片器206b直接在IP地址214接收从左侧元件去往右侧元件的初始创建消息。
参考步骤504a，网络切片器206a确定该分组是创建会话请求，并且应用策略以确定比该创建会话请求中所指示的更好的切片。在步骤504b，网络切片器206b可能不需要确定该分组是创建请求，因为诸如MME 202的网络元件仅明确使用IP地址214将创建请求路由至网络切片器206b(这可以是因为未来消息可以被直接路由至网络切片器206b所选择的右侧元件)。在步骤504a和504b，网络切片器206a/206b应用一种或多种策略以标识不同的网络切片是否应当被使用。在一些实施例中，网络切片器206a/206b使用来自创建会话请求的信息要素和/或MME/SGSN的源IP作为输入。所使用的信息包括(但不限于)IMSI、位置、接入点名称(APN)、设备id、IMEI、无线电接入技术类型和一天中的时间中的任意一项或多项。然后，网络切片器206a/206b基于以上所标识的信息在本地配置的策略内搜索最佳匹配。例如，最佳匹配可以由想要针对特定用户群组使用专用SGW和专用PGW的运营方所指定，特定用户群组诸如处于某个位置的那些用户、具有某个IMSI的那些用户、具有某种APN类型的那些用户，等等。本地配置的策略可以标识用户的IMSI，并且将它们链接至指定的SGW和PGW。该策略也可以是指针对外部策略服务器的链接。然后，网络切片器206a/206b查询该外部服务器以确定要使用的最佳切片。外部服务器可以包含指示网络切片器206a/206b基于类似信息作出与本地配置策略相似的选择的相似策略。网络切片器206a/206b还可以将其自身的IP地址分派为经修改的创建会话请求或创建PDP上下文请求的源IP地址。本领域技术人员从本公开将会理解的是，不同于修改现有的创建会话请求或创建PDP上下文请求，可以利用所要求的信息来创建新的创建会话请求或创建PDP上下文请求。
参考步骤506，网络切片器206a/206b将GTP-C创建会话请求传送至基于该策略所选择的切片(其在该图中例如是切片2(240)中的SGW 242)，并且将源地址设置为该网络切片器自身的IP地址。
参考步骤508，网络切片器206a/206b接收来自切片2 240中的SGW 242的响应，其具有与来自切片2中的SGW 242相关联的源IP地址以及与网络切片器206a/206b相关联的目的地地址(例如，IP地址212)。
参考步骤510a和510b，网络切片器206a/206b确定该分组是创建会话响应并且创建新响应(或者修改现有响应)，该新响应具有与切片1 230(图5A中的MME所预期的源地址)或网络切片器206b(图5B中的MME所预期的源地址)相关联的源IP地址以及与MME202相关联的目的地IP地址。在一些实施例中，来自切片2中的SGW的消息内容可以已经包含了MME 202要用于未来与SGW的通信的IP地址。示例性内容和MME 202所进行的相关处理例如由3GPP所定义(例如，29.274和29.060)。
参考步骤512a和512b，网络切片器206a利用经更新的源IP(图5A中的切片1 230的SGW 232或者图5B中的网络切片器206b)和MME 202的目的地地址，将该响应传送至MME202。即使该源IP指示该响应来自切片1 230，但是该响应的内容来自切片2 240的SGW242。该内容包括向MME 202通知网络切片器206a/206b所选择的切片和网关的身份的信息，从而MME 202可以在与该UE会话相关的未来消息收发中与所选择的切片和网关进行通信。在一些实施例中，该所选择的切片的IP地址可以被包括在消息内容中，该消息内容符合例如用于GTPv2消息的3GPP标准29.274或者用于GTPv1消息的3GPP标准29.060。在一些实施例中，切片1和切片2是SGW、PGW和GGSN的两个不同集合。切片可以提供不同的能力。例如，切片1可以仅具有能够处理常规速度的用户流量的SGW、PGW和GGSN，而切片2则可以具有能够支持更高速度的用户流量的SGW、PGW和GGSN。作为另一个示例，网络切片器206a可以被用来将支持5G吞吐量水平的UE引导至高速切片，从而网络可以向该UE提供最佳服务。
在一些实施例中，网络切片器的多个实例可以在网络中被使用以提供冗余度。在这样的冗余实施例中，多个切片器可以被引入到网络之中，并且对于非入侵式实施例而言，它们的子集或全部可以被视为朝向SGW/PGW和GGSN的等同成本路由。一个这样的切片器的移除或故障不影响网络的操作，原因在于消息可以经由其他切片器实例来路由。在一些最低入侵式实施例中，每个网络切片器可以被给予其自身的IP地址214。因此，在多个网络切片器之一发生故障时，左侧元件可以检测到该故障并且替代地使用其他网络切片器。
图6A和图6B是根据本公开一些实施例的示出使用非入侵式网络切片器和最低入侵式网络切片器在网络中路由上行链路分组的过程的流程图。
参考步骤602，网络切片器206a接收来自第一节点的消息。在一些实施例中，该第一节点可以包括MME、SGW、SGSN、TWAN或ePDG之一。
参考步骤604，网络切片器206a确定与该第一节点相关联的消息类型。消息类型可以是创建会话请求、创建PDP请求，或者其他控制消息(例如，非创建会话请求，诸如修改承载方请求、删除会话请求等)中的一项。
参考步骤606，网络切片器206a在该消息类型包括创建会话请求或创建PDP请求时，基于该切片器的策略选择网络切片。如上文所描述的，当消息类型包括创建会话请求或创建PDP请求时，网络切片器206a基于与该第一节点相关联的信息在内部或外部策略数据库或服务器中搜索策略，该信息诸如是IMSI、位置、接入点名称(APN)、设备ID、IMEI、无线电接入技术类型、MS-ISDN和一天中的时间中的一项或多项。在一些实施例中，网络切片器可以记录传入请求的内容、起源网络节点所预期的目标切片、所选择的目标切片和/或与该请求相关的其他标识信息，它们可以基于从右侧元件所接收的响应消息而被用来填充和/或转发新响应消息。这样的所记录信息的使用例如参考图5A和图7而被描述。在一些非入侵式实施例中，网络切片器206a还可以接收非创建请求类型消息。在这样的实施例中，非创建请求类消息被该网络切片器的路由器所路由，而不如例如参考图4A所讨论的选择新网络切片。
参考步骤608，网络切片器206a创建新的创建会话请求或创建PDP请求(或者修改所接收到的请求)，该新的创建会话请求或创建PDP请求具有与关联于所接收的消息的源和目的地IP地址不同的源和目的地IP地址。例如，与新消息相关联的源IP地址是与网络切片器206a相关联的IP地址，并且目的地IP地址与所选择的网络切片相关联。
参考步骤610，网络切片器206a将新的创建会话请求或创建PDP请求路由至所选择网络切片的第二节点。如上文所描述的，在一些实施例中，该第一节点可以包括MME、SGW、SGSN、TWAN或ePDG之一。在一些实施例中，该第二节点可以包括SGW、PGW和GGSN之一。网络切片器206a可以至少在MME和SGW、SGSN和SGW、SGSN和GGSN、SGW和PGW、TWAN和PGW以及ePDG和PGW之间路由流量。
图6B示出了针对网络切片器206b的过程，其类似于图6A所示的针对网络切片器206a的过程。
参考步骤612，网络切片器206b接收来自第一左侧节点的消息。在一些实施例中，该第一节点可以包括MME、SGW、SGSN、TWAN或ePDG之一。因为网络切片器206b预期以网络切片器206b的主机IP地址214作为目的地地址而直接从这样的网络元件接收创建请求，所以网络切片器206b不需要确定与该消息相关联的消息类型，并且进一步地不需要向下一跳路由器通知网络切片器206b具有相对于其他路由器更低的路由成本。
参考步骤616，网络切片器206b基于切片器的策略选择网络切片。如上文所描述的，网络切片器206b基于与该第一节点相关联的信息在内部或外部策略数据库或服务器中搜索策略，该信息诸如是IMSI、位置、接入点名称(APN)、设备ID、IMEI、无线电接入技术类型、MS-ISDN和一天中的时间中的一项或多项。在一些实施例中，网络切片器206b可以记录传入请求的内容、起源网络节点所预期的目标切片、所选择的目标切片和/或与该请求相关的其他标识信息，它们可以基于从右侧元件所接收的响应消息而被用来填充和/或转发新响应消息。这样的所记录信息的使用例如参考图5B和图7而被描述。
参考步骤618，网络切片器206b创建新的创建会话请求或创建PDP请求(或者修改所接收到的请求)，该新的创建会话请求或创建PDP请求具有与关联于所接收的消息的源和目的地IP地址不同的源和目的地IP地址。例如，与新消息相关联的源IP地址是与网络切片器206b相关联的IP地址，并且目的地IP地址与所选择的网络切片相关联。
参考步骤620，网络切片器206b将新的创建会话请求或创建PDP请求路由至所选择网络切片的第二节点。如上文所描述的，在一些实施例中，该第一节点可以包括MME、SGW、SGSN、TWAN或ePDG之一。在一些实施例中，该第二节点可以包括SGW、PGW和GGSN之一。网络切片器206a可以至少在MME和SGW、SGSN和SGW、SGSN和GGSN、SGW和PGW、TWAN和PGW以及ePDG和PGW之间路由流量。
图7是根据本公开一些实施例的示出使用非入侵式网络切片器或最低入侵式网络切片器在网络中路由下行链路分组的过程的流程图。
参考步骤702，网络切片器206a/206b接收创建会话响应或创建PDP响应。网络切片器206a/206b仅针对通过网络切片器206a/206b被路由的请求响应而接收创建会话响应或创建PDP响应。
参考步骤704，网络切片器206a/206b基于在处理原始请求时所记录的信息以及传入响应的内容来创建新的响应(或者修改所接收到的响应)。所记录的信息包括发送原始创建会话请求或创建PDP上下文请求的MME、SGSN、TWAN和/或ePDG的IP地址。该信息还包括原始创建会话请求或创建PDP上下文请求的目的地IP地址。在一些实施例中，所记录的MME、SGSN、SGW、TWAN和/或ePDG地址变为该新的响应消息的目的地IP地址。对于网络切片器206a而言，从原始创建消息所记录的目的地IP地址可以变为新消息的源IP。对于网络切片器206b而言，网络切片器206b的主机IP地址214可以变为新消息的源IP地址。传入响应消息的内容可以被复制到新的响应消息，但是如上文所讨论的，具有指示所选择的切片(例如，以上示例中的切片2)要被用于未来通信的修改。所选择的切片的IP地址可以被包括在消息内容中，该消息内容例如符合用于GTPv2消息的3GPP标准29.274或者用于GTPv1消息的3GPP标准29.060。
参考步骤706，网络切片器206a/206b将新的响应传送至第一节点。在一些实施例中，如上文参考步骤706所描述的，该响应包括指示所选择的切片和节点的IP地址的内容。通过提供该信息，由第一节点发送至该网络的另外消息可以被引导至所选择的第二节点。在一些实施例中，在步骤706，网络切片器206a/206b删除所记录的有关参考图6A/图6B所讨论的创建消息以及参考图7所讨论的响应消息的任何信息。因此，该网络在将响应消息转发至左侧元件之后不再维护有关所建立的会话的任何信息，这形成了网络切片器“无状态”的解决方案。
除了上文所描述的网络切片能力之外，网络切片器206a/206b也可以被用于下文所讨论的以下目的。
根据一些实施例，网络切片器206a和/或206b可以被用于网关维护。网络切片器可以被引入到运行中的网络，从而帮助将用户从一个网关迁移至其他网关而不影响服务。这允许网络运营方执行升级、运行中网络的负载平衡，或者可以通过适应性受控的网络切片来促进的其他任务。一旦该过程完成，网络切片器就可以被无缝移除。
根据一些实施例，网络切片器206a和/或206b可以被用于故障排除。网络切片器可以被用于例如出于调试目的而针对特定网关集合强制PDN或PDP上下文。相同的功能也可以被用来测试网关的新能力或网关的用户。例如，特定用户可以以受控方式从新的或经更新的网关被装载或者卸载，以便以受控的方式测试新能力。因为网络切片器有权访问许多不同类型的信息，例如包括IMSI、位置、接入点名称(APN)、设备id、IMEI、无线电接入技术类型和一天中的时间，所以网络运营方可以针对特定用户特性或其他网络要素来控制测试情形的条件。
在一些实施例中，使用网络切片器206a和/或206b的优势可以包括以下所描述的那些。
在一些实施例中，网络切片器从MME或SGSN的角度来看可以是透明的。不需要对诸如MME、SGSN、TWAN、ePDG、DNS服务器、SGW、PGW和GGSN之类的现有网络功能进行改变。与传统的代理方法相比，引入网络切片器功能明显更为容易。此外，即使对于最低入侵式切片器而言，也仅需要对DNS服务器进行修改。
在一些实施例中，网络切片器206a、206b可以是无状态的。网络切片器206a/206b不需要维护会话状态，相反地，会话状态仍然被MME/SGSN/TWAN/ePDG以及SGW/PGW/GGSN所维护。因此，网络切片器206a/206b可以不向网络添加另一个故障域。网络切片器的故障可以不影响已建立的会话。
在一些实施例中，与能够在现有MME/SGSN/TWAN/ePDG上使用基于DNS的解决方案所实现的相比，本文所公开的网络切片器可以提供更加全面的切片选择功能。该网络切片器允许运营方使用任何UE相关信息来确定要使用的正确切片。
本文所描述的主题可以被实现在数字电子电路中，或者被实现在计算机软件、固件或硬件中，包括本说明书中所公开的结构部件及其结构等同物，或者以它们的组合来实现。本文所描述的主题可以被实现为一个或多个计算机程序产品，诸如在信息载体中(例如，在机器可读存储设备中)以有形方式体现或者在传播信号中体现的一个或多个计算机程序，以用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机、或多个计算机)执行或者控制其操作。计算机程序(也被称作程序、软件、软件应用或代码)可以用任何形式的编程语言进行编写，包括编译或解译语言，并且其可以以任何形式来部署，包括作为独立程序或者作为适用于在计算环境中使用的模块、组件、子程序或其他单元。计算机程序不一定对应于文件。程序可以被存储在保存其他程序或数据的文件的一部分之中，存储在专用于所讨论程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上被执行或者在位于一个站点或跨多个站点分布并且通过通信网络互连的多个计算机上被执行。
本说明书中所描述的过程和逻辑流程——包括本文所描述主题的方法步骤——可以由一个或多个可编程处理器执行，可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行本文所描述的主题的功能。过程和逻辑流程还可以由例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的专用逻辑电路执行，并且本文所描述主题的装置可以被实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括一个或多个用于存储数据的大容量存储设备，或者被操作地耦合以从其接收数据或向其传递数据，大容量存储设备例如是磁盘、磁光盘或光盘。适用于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存设备)；磁盘(例如，内部硬盘或可移除磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如CD和DVD盘)。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者被集成在专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本文所描述的主题可以在计算机上被实现，计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监测器)，以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和指示设备(例如，鼠标或轨迹球)。其他种类的设备也可以用来提供与用户的交互。例如，被提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且来自用户的输入可以以任何形式被接收，包括声音、语音或触觉输入。
本文所描述的主题可以在计算系统中被实现，计算系统包括后端组件(例如，数据服务器)、中间件组件(例如，应用服务器)或前端组件(例如，具有用户可以通过其与本文所描述的主题的实现交互的图形用户界面或web浏览器的客户端计算机)，或者这样的后端、中间件或前端组件的任何组合。该系统的组件可以通过例如通信网络的任何形式或介质的数字数据通信进行互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和例如互联网的广域网(“WAN”)。
应当理解，所公开的主题在其应用方面不限于以下描述中所阐述或附图中所图示的构造细节和组件布置。所公开的主题支持其他实施例并且能够以各种方式被实践和实施。而且，应当理解，本文所采用的短语和术语是出于描述的目的并且不应当被理解为限制。
这样，本领域技术人员将理解，本公开以其为基础的概念可以容易地被用作设计其他结构、方法和系统以用于实施所公开的主题的若干用途的基础。因此，重要的是，权利要求被认为在一定程度上包括这样的等同构造，因为它们不背离所公开的主题的精神和范围。
虽然已经在前述示例性实施例中描述并说明了所公开的主题，但是应当理解，本公开仅通过示例而形成，并且可以对所公开的主题的实现的细节作出多种改变，而不背离仅由以下权利要求所限定的所公开的主题的精神和范围。

Claims (32)

1.一种方法，包括：
在联网系统中的网络切片器处接收来自所述联网系统的第一网络节点的第一消息；
由所述网络切片器从所述第一消息中确定目的地地址；
由所述网络切片器确定所述第一消息的消息类型是否为预定消息类型；
如果所述第一消息的所确定的所述消息类型不是所述预定消息类型，则将所述第一消息路由至所述联网系统中与所述目的地地址相关联的第二网络节点；以及
如果所述第一消息的所确定的所述消息类型是所述预定消息类型，则：
从所述第一消息中确定目的地类型，
由所述网络切片器基于所述网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对所述第一消息的第二目的地地址，所述第二目的地与所述联网系统中具有与所确定的所述目的地类型相同的目的地类型的第三网络节点相关联，
由所述网络切片器创建所述预定类型的新消息，所述新消息包括所述第二目的地地址，以及
将所述预定类型的所述新消息路由至所述联网系统中与所述第二目的地地址相关联的所述第三网络节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定消息类型是创建请求消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所确定的所述目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述第一消息的所述第二目的地地址包括：
由所述网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于所述第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于所述第一消息的所述UE相关联的企业、关联于所述第一消息的所述UE的流量速度、关联于所述第一消息的所述UE的安全水平或要求、或者关联于所述第一消息的所述UE的所有者的雇员状态；以及
由所述网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的所述第二目的地地址：所述UE的所述能力水平、所述UE的所述企业、所述UE的所述流量速度、所述UE的所述安全水平或要求、或者所述UE的所述所有者的所述雇员状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述第一消息的所述第二目的地地址包括确定以下中的一项或多项：与所述第一消息相关联的用户设备的IMSI、与所述第一消息相关联的所述用户设备的位置、与所述第一消息相关联的接入点名称(APN)、与所述第一消息相关联的所述用户设备的IMEI标识号码、与所述第一消息相关联的无线电接入技术类型、或者所述第一消息的时间戳。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述网络切片器接收来自所述第三网络节点的响应消息；以及
由所述网络切片器创建新响应消息，所述新响应消息包括：
作为所述新响应消息的源地址的、与所述第二网络节点相关联的所述目的地地址，以及
所述新响应消息的消息内容中的、与所述第三网络节点相关联的所述第二目的地地址的指示。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在接收来自所述第三网络节点的所述响应消息之前，在所述网络切片器处存储与所述第一网络节点相关联的地址或者所述目的地地址中的一个或多个；以及
在创建所述新响应消息之后，由所述网络切片器删除与所述第一网络节点相关联的所述地址或者所述目的地地址中的所存储的所述一个或多个。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在接收到所述第一消息之前，由所述网络切片器向下一跳路由器指示：与从所述联网系统中的其他路由器到所述第二网络节点的预期路由成本相比，与所述网络切片器相关联的路由器具有到所述第二网络节点的更低路由成本，其中到所述第二网络节点的所述更低路由成本低于到所述第二网络节点的实际路由成本。
10.一种方法，包括：
在联网系统中的网络切片器处接收来自第一网络节点的创建请求消息，所述创建请求消息具有作为第一目的地地址的、与所述网络切片器相关联的地址；
从所述创建请求消息中确定目的地类型；
由所述网络切片器基于所述网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对所述创建请求消息的第二目的地地址，所述目的地与所述联网系统中具有与所确定的所述目的地类型相同的目的地类型的第二网络节点相关联；
由所述网络切片器创建新创建请求消息，所述新创建请求消息包括所述第二目的地地址和来自所述创建请求消息的消息内容；以及
将所述新创建请求消息路由至所述联网系统中与所述第二目的地地址相关联的所述第二网络节点。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由所述网络切片器接收来自所述第二网络节点的响应消息；以及
由所述网络切片器创建新响应消息，所述新响应消息包括：所述新响应消息的所述消息内容中的、与所述第二网络节点相关联的地址，以及作为源地址的、与所述网络切片器相关联的所述地址。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在接收来自所述第二网络节点的所述响应消息之前，在所述网络切片器处存储与所述第一网络节点相关联的地址或者所述第二目的地地址中的一个或多个；以及
在创建所述新响应消息之后，由所述网络切片器删除与所述第一网络节点相关联的所述地址或者所述第二目的地地址中的所存储的所述一个或多个。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所确定的所述目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
15.根据权利要求10所述的方法，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述创建请求消息的所述第二目的地地址包括：
由所述网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于所述第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于所述第一消息的所述UE相关联的企业、关联于所述第一消息的所述UE的流量速度、关联于所述第一消息的所述UE的安全水平或要求、或者关联于所述第一消息的所述UE的所有者的雇员状态；以及
由所述网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的所述第二目的地地址：所述UE的所述能力水平、所述UE的所述企业、所述UE的所述流量速度、所述UE的所述安全水平或要求、或者所述UE的所述所有者的所述雇员状态。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括：在接收所述创建请求消息之前，向所述联网系统的域名系统指示与所述网络切片器相关联的地址具有比至少所述第二网络节点更高的优先级。
17.一种联网系统中的网络切片器，所述网络切片器包括：
处理器；以及
存储介质，所述存储介质具有包含于其上的指令，所述指令使所述处理器执行以下步骤：
在所述联网系统中的所述网络切片器处接收来自所述联网系统的第一网络节点的第一消息；
由所述网络切片器从所述第一消息中确定目的地地址；
由所述网络切片器确定所述第一消息的消息类型是否为预定消息类型；
如果所述第一消息的所确定的所述消息类型不是所述预定消息类型，则将所述第一消息路由至所述联网系统中与所述目的地地址相关联的第二网络节点；以及
如果所述第一消息的所确定的所述消息类型是所述预定消息类型，则：
从所述第一消息中确定目的地类型，
由所述网络切片器基于所述网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对所述第一消息的第二目的地地址，所述第二目的地与所述联网系统中具有与所确定的所述目的地类型相同的目的地类型的第三网络节点相关联，
由所述网络切片器创建所述预定类型的新消息，所述新消息包括所述第二目的地地址，以及
将所述预定类型的所述新消息路由至所述联网系统中与所述第二目的地地址相关联的所述第三网络节点。
18.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所述预定消息类型是创建请求消息。
19.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所述第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
20.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所确定的所述目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
21.根据权利要求17所述的网络切片器，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述第一消息的所述第二目的地地址包括使所述处理器：
由所述网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于所述第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于所述第一消息的所述UE相关联的企业、关联于所述第一消息的所述UE的流量速度、关联于所述第一消息的所述UE的安全水平或要求、或者关联于所述第一消息的所述UE的所有者的雇员状态；以及
由所述网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的所述第二目的地地址：所述UE的所述能力水平、所述UE的所述企业、所述UE的所述流量速度、所述UE的所述安全水平或要求、或者所述UE的所述所有者的所述雇员状态。
22.根据权利要求17所述的网络切片器，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述第一消息的所述第二目的地地址包括确定以下中的一项或多项：与所述第一消息相关联的用户设备的IMSI、与所述第一消息相关联的所述用户设备的位置、与所述第一消息相关联的接入点名称(APN)、与所述第一消息相关联的所述用户设备的IMEI标识号码、与所述第一消息相关联的无线电接入技术类型、或者所述第一消息的时间戳。
23.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：
由所述网络切片器接收来自所述第三网络节点的响应消息；以及
由所述网络切片器创建新响应消息，所述新响应消息包括：
作为所述新响应消息的源地址的、与所述第二网络节点相关联的所述目的地地址，以及
所述新响应消息的消息内容中的、与所述第三网络节点相关联的所述第二目的地地址的指示。
24.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：
在接收来自所述第三网络节点的所述响应消息之前，在所述网络切片器处存储与所述第一网络节点相关联的地址或者所述目的地地址中的一个或多个；以及
在创建所述新响应消息之后，由所述网络切片器删除与所述第一网络节点相关联的所述地址或者所述目的地地址中的所存储的所述一个或多个。
25.根据权利要求17所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：在接收到所述第一消息之前，由所述网络切片器向下一跳路由器指示：与从所述联网系统中的其他路由器到所述第二网络节点的预期路由成本相比，与所述网络切片器相关联的路由器具有到所述第二网络节点的更低路由成本，其中到所述第二网络节点的所述更低路由成本低于到所述第二网络节点的实际路由成本。
26.一种联网系统中的网络切片器，所述网络切片器包括：
处理器；以及
存储介质，所述存储介质具有包含于其上的指令，所述指令使所述处理器执行以下步骤：
在所述联网系统中的网络切片器处接收来自第一网络节点的创建请求消息，所述创建请求消息具有作为第一目的地地址的与所述网络切片器相关联的地址；
从所述创建请求消息中确定目的地类型；
由所述网络切片器基于所述网络切片器的策略或外部策略中的一个或多个来选择针对所述创建请求消息的第二目的地地址，所述目的地与所述联网系统中具有与所确定的所述目的地类型相同的目的地类型的第二网络节点相关联；
由所述网络切片器创建新创建请求消息，所述新创建请求消息包括所述第二目的地地址和来自所述创建请求消息；以及
将所述新创建请求消息路由至所述联网系统中与所述第二目的地地址相关联的所述第二网络节点。
27.根据权利要求26所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：
由所述网络切片器接收来自所述第二网络节点的响应消息；并且
由所述网络切片器创建新响应消息，所述新响应消息包括：所述新响应消息的所述消息内容中的、与所述第二网络节点相关联的地址，以及作为源地址的、与所述网络切片器相关联的所述地址。
28.根据权利要求26所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：
在接收来自所述第二网络节点的所述响应消息之前，在所述网络切片器处存储与所述第一网络节点相关联的地址或者所述第二目的地地址中的一个或多个；以及
在创建所述新响应消息之后，由所述网络切片器删除与所述第一网络节点相关联的所述地址或者所述第二目的地地址中的所存储的所述一个或多个。
29.根据权利要求26所述的网络切片器，其中所述第一节点是以下中的一项或多项：移动性管理实体(MME)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、服务网关(SGW)、增强型分组数据网关(ePDG)或可信WLAN。
30.根据权利要求26所述的网络切片器，其中所确定的所述目的地类型包括网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。
31.根据权利要求26所述的网络切片器，其中基于所述网络切片器的所述策略或所述外部策略中的所述一个或多个来选择针对所述创建请求消息的所述第二目的地地址包括使所述处理器：
由所述网络切片器确定以下中的一项或多项：关联于所述第一消息的用户设备(UE)的吞吐量能力水平、与关联于所述第一消息的所述UE相关联的企业、关联于所述第一消息的所述UE的流量速度、关联于所述第一消息的所述UE的安全水平或要求、或者关联于所述第一消息的所述UE的所有者的雇员状态；以及
由所述网络切片器从多个第二目的地地址中选择与以下中的一项或多项相关联的所述第二目的地地址：所述UE的所述能力水平、所述UE的所述企业、所述UE的所述流量速度、所述UE的所述安全水平或要求、或者所述UE的所述所有者的所述雇员状态。
32.根据权利要求26所述的网络切片器，其中所述处理器还被使得：在接收所述创建请求消息之前，向所述联网系统的域名系统指示与所述网络切片器相关联的地址具有比至少所述第二网络节点更高的优先级。
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