Способ распределения виртуальных ресурсов оператора связи Российский патент 2021 года по МПК H04L12/801 

Область техники

Настоящее изобретение относится к телекоммуникационным технологиям, а именно к автоматизированным средствам распределения канальных ресурсов оператора связи между внешними пользователями. Изобретение может быть использовано в сетях связи пятого поколения в многопользовательских системах аренды граничных вычислительных ресурсов.

Уровень техники

Известен способ создания сетевого слайса, раскрытый в заявке на патент US20170141973A1 (опубл. 18.05.2017). В известном способе под термином «слайс» (англ. «Slice») понимается виртуальный сегмент вычислительной сети, созданный при помощи сетевого оркестратора. Каждый из слайсов может включать в себя сервис, сконфигурированный для определенной цели, требующий различной производительности и частоты использования. Каждому слайсу присваивают набор служебных данных, посредством которых он впоследствии может быть управляем и использован для виртуализации сетевых функций. Предпочтительно техническое решение реализуют при работе в сетях связи стандарта 5G.

Известен способ управления ресурсами, раскрытый в патенте на изобретение RU2681371 (опубл.06.03.2019). Известный способ включает в себя операции по управлению виртуализацией сетевых функций (VNF – англ. «Network Function Virtualization»). Объект менеджера VNF принимает из объекта оркестратора (организатора виртуализации сетевой функции) VNF индикацию предоставления, с которой оркестратор разрешает объекту менеджера операции управления VNF. Объект менеджера VNF определяет, что операция управления VNF находится в области разрешения, и отправляет запрос распределения ресурсов для операции управления VNF в объект менеджера виртуальной инфраструктуры.

Также известен способ предоставления устройств в качестве сервиса, раскрытый в патенте на изобретение RU2648956 (опубл. 28.03.2018). В известном способе получают запрос на добавление аппаратного модуля безопасности к сети от устройства потребителя. Затем выбирают аппаратный модуль безопасности из множества доступных модулей, размещенных у поставщика вычислительного ресурса. Затем выделяют выбранный модуль для эксклюзивного использования устройством потребителя и повторно настраивают набор вычислительных ресурсов так, что сетевой трафик направлен к выбранному аппаратному модулю безопасности.

Известные технические решения направлены на решение задачи распределения канальных или вычислительных ресурсов, которые предоставляются пользователю как виртуальные ресурсы. Однако недостатком известных систем является отсутствие возможности предоставления пользователям ресурсов, которые никак не задействованы самим оператором связи или его абонентами (свободны) в определенный момент времени. Виртуальные ресурсы характеризуются параметрами, посредством которых они могут быть предоставлены внешнему пользователю как на краткосрочный, так и на долгосрочный период времени, при этом в известных решениях не предусмотрена такая функциональная возможность, которая позволила бы, с одном стороны, гибко распределить ресурсы между претендующими на них внешними пользователями, а с другой стороны, занять полезной нагрузкой свободные ресурсы оператора связи, что позволило бы, помимо прочего, извлечь еще и экономическую выгоду от предоставления неиспользуемых ресурсов.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в распределении свободных в определенный момент времени виртуальных ресурсов оператора связи между внешними пользователями.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении гибкости распределения виртуальных ресурсов оператора связи между претендующими на них внешними пользователями.

Настоящее изобретение раскрывает способ распределения виртуальных ресурсов оператора связи между несколькими внешними пользователями, в котором принимают данные о параметрах свободных виртуальных ресурсов, предоставляемых сетевым оркестратором оператора связи, по меньшей мере от одного оператора связи, информируют по меньшей мере одного пользователя о появлении освободившихся ресурсов, их параметров, условий предоставления и тарификации использования таких ресурсов, принимают запрос по меньшей мере от одного пользователя на резервирование по меньшей мере одного освободившегося ресурса, предоставляют пользователю ключ авторизации с правом использования зарезервированного ресурса в случае, если параметры пользователя удовлетворяют условиям предоставления ресурса, обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом тех ресурсов, которые были зарезервированы для одного или нескольких пользователей, для каждого пользователя осуществляют тарификацию использования ресурса, пока не завершится период резервирования, ожидают окончания периода резервирования ресурса пользователем, после чего закрывают ключ авторизации, возвращают оператору связи данные тарификации от использования ресурса и обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом появления освободившегося ресурса.

В частности, распределяемые виртуальные ресурсы являются канальными и вычислительными ресурсами, сконфигурированными сетевым оркестратором оператора связи.

В частности, распределяемые виртуальные ресурсы выбраны из группы: P2P, P2M, M2M, EDGE.

В частности, параметры свободных инфраструктурных ресурсов представлены значениями полосы канала связи, доступные точки входа, уровни QoS, длительностью возможного периода резервирования.

В частности, зарезервированный пользователем ресурс способен быть сконфигурированным пользователем.

В частности, условия предоставления ресурсов представлены цифровым соглашением об уровне услуг.

В частности, параметры пользователя представлены статусом подтверждения условий предоставления услуг и типами интерфейсов пользователя.

Настоящее изобретение проиллюстрировано фигурой, на которой представлена блок-схема способа распределения канальных ресурсов оператора связи.

Осуществление изобретения

В качестве оператора связи может быть рассмотрена крупная компьютерная инфраструктура, предназначенная для обслуживания значительного количества абонентов оператора. Обычно в таких инфраструктурах применяются технологии граничных вычислений, резервирования каналов связи, широковещания и тому подобных. Помимо этого, такие инфраструктуры должны быть масштабируемыми, соответственно, в них неизбежно накапливаются избыточные канальные и вычислительные ресурсы, которые могут быть задействованы в будущем для расширения производительности, либо для привлечения в периоды аварийного использования для целей обеспечения непрерывности услуг с гарантированным качествам обслуживания для абонентов, которые могут являться как физическими, так и юридическими лицами.

В периоды штатного функционирования упомянутые ресурсы остаются незадействованными, соответственно, привлекательными для того, чтобы предоставить их внешним пользователям, не обязательно являющимися абонентами оператора связи. При этом внедрение технологий слайсинга в сетях связи пятого поколения (5G) открывает новые возможности для предоставления виртуальных ресурсов, обеспечиваемых оркестратором оператора связи. Организация сетей с программируемыми параметрами (SDN) и виртуализация сетевых функций (NFV) способны обеспечить как непосредственно для самого оператора связи, так и для внешнего пользователя виртуализированные инфраструктуры и возможности предоставления услуг с повышенной гибкостью и программируемостью сети.

Внешний пользователь может являться не только физическим лицом, но и крупным бизнесом, для которого важны возможности использования на возмездной основе свободных ресурсов крупной инфраструктуры на краткосрочный период, периодически, либо в режиме долгосрочного пользования.

Настоящий способ может быть осуществлен в автоматизированном веб-сервисе с публичным доступом к нему со стороны операторов связи, желающих предоставлять свои виртуальные ресурсы на возмездной и основе, и со стороны внешних пользователей, претендующих на такие ресурсы. Взаимодействие с веб-сервисом с обеих сторон может быть осуществлено при помощи графического пользовательского интерфейса, операции находятся под управлением сервера бизнес-логики, содержащего программные инструкции для реализации алгоритмов, необходимых для обеспечения работы заявленного способа.

В соответствии с ФИГ., заявленный способ осуществляют следующим образом.

На шаге 1 принимают данные о параметрах свободных виртуальных ресурсов от одного или нескольких операторов связи, желающих присоединиться к сервису распределения виртуальных ресурсов между несколькими внешними пользователями. Для этого регистрируют оператора связи на сервисе и предоставляют право доступа с возможностью авторизовать на сервисе свой оркестратор SDN/NFV с использованием API (интерфейс прикладного программирования – англ. «Application programming interface»).

На шаге 2 информируют пользователей, зарегистрированных на упомянутом сервисе, о том, что стали доступны для использования освободившиеся виртуальные ресурсы, предоставляемые оркестратором какого-либо оператора связи. Помимо данных о типе ресурса, пользователь также может ознакомиться с их параметрами, условиями предоставления и тарификации их использования. Параметры свободных виртуальных ресурсов могут быть представлены значениями полосы канала связи, доступными точками входа, уровнями QoS (англ. “Quality of Service” – качество обслуживания), длительностью возможного периода резервирования.

На шаге 3 принимают запросы от пользователей на резервирование одного или нескольких освободившихся ресурсов. Резервирование свободных ресурсов может быть осуществлено на основе метода публичного «торга», когда приоритетное право на использование получает пользователь, обратившийся первым, либо согласный на самый высокий тариф использования.

На шаге 4 в случае, если параметры пользователя удовлетворяют условиям предоставления ресурса, то пользователю предоставляют право доступа к зарезервированному ресурсу путем предоставления ему ключа авторизации. Впоследствии пользователь может обратиться к ресурсу в течение периода резервирования и сконфигурировать его для использования в своих целях на условиях предоставления ресурсов, которое может быть представлено цифровым соглашением об уровне услуг (англ. SLA – Service Level Agreement). В качестве параметров пользователя для проведения проверки перед передачей доступа к ресурсу могут быть рассмотрены статус подтверждения условий предоставления услуг (подтверждено/не подтверждено) и типы интерфейсов пользователя. В момент передачи пользователю ключа авторизации обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом того, что зарезервированный пользователем ресурс больше не является свободным и осуществляют тарификацию использования ресурса, пока не завершится период резервирования.

На шаге 5 ожидают окончания периода резервирования ресурса.

После окончания периода резервирования ресурса для пользователя на шаге 6 закрывают ключ авторизации, возвращают оператору связи данные тарификации от использования ресурса и обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом того, что ресурс, который был занят, вновь освободился и может быть зарезервирован повторно предыдущим пользователем, иным пользователем или быть отозванным оператором связи для использования в своих целях.

Пример. Предоставление внешнему пользователю виртуального ресурса типа P2P-канал («точка-точка»), P2M («точка-многоточка»), EDGE computing.

Для предоставления P2P-канала оператор связи размещает информацию о ресурсе через автоматизированный сервис. Размещенная информация может иметь следующие значения: полоса канала, доступные точки входа (географическое расположение узлов) и возможные уровни QoS. После того как пользователь отправит запрос на резервирование ресурса, сервис обеспечивает передачу ключа API контроллера сети с необходимым уровнем доступа пользователю, после чего пользователь может самостоятельно осуществить конфигурацию канала связи. Далее между пользователем и оператором связи заключается цифровое соглашение SLA, по которому оператор связи обеспечивает необходимый уровень QoS. За время использования ресурсов сети автоматизированный сервис выполняет роль регулятора, а также выполняет тарификацию использования ресурса для проведения билинговых расчетов между пользователем и оператором связи.

Если пользователь уже подключен непосредственно к сети, то он может воспользоваться интерфейсами VLAN и Q-in-Q. Такие типы соединения создаются автоматически на порту стыковки сеть–пользователь. Однако если пользователь не имеет прямого подключения к сети, то он может воспользоваться автоматической генерацией подключения на границе сети, т.е на самом близком узле по маршруту будет создана виртуальная машина с установленным VPN-сервером. Это позволит пользователю подключиться непосредственно к сети.

Для ресурса P2P установлены следующие дополнительные атрибуты:

тип интерфейса внешнего пользователя: VLAN, Q-in-Q, VPN (L2TP, PPTP, OpenVPN);

уровни QoS: Real-time, Business Critical, Best Effort;

полоса пропускания: Mbps;

длительность возможного периода резервирования: минуты.

Применение для зарезервированного P2P-канала. Пользователь владеет двумя серверными инфраструктурами. По прошествии каждых n дней ему пользователю необходимо выполнять процедуры резервного копирования файлов каждой серверной инфраструктуры. Аренда P2P-канала на постоянной основе может быть нерациональной по причине высокой стоимости, при этом большую часть времени канал не используется. Предложенное изобретение при его осуществлении позволит пользователю создать канал только тогда, когда в этом есть необходимость. При этом оператор связи будет использовать свои ресурсы без простоя, а пользователь сэкономит на аренде каналов.

P2P-канал внутри сети представляет собой виртуальное соединение интерфейс-интерфейс с использованием специализированных меток, которое контролируется контроллером программно-конфигурируемой сети.

Предоставление, размещение, резервирование, конфигурирование виртуального канального ресурса P2M и вычислительного ресурса EDGE осуществляется аналогично P2P-каналу.

Для ресурса P2M установлены следующие дополнительные атрибуты:

тип интерфейса внешнего пользователя: VLAN, Q-in-Q, VPN (L2TP, PPTP, OpenVPN);

уровни QoS: Real-time, Business Critical, Best Effort;

полоса пропускания: Mbps;

длительность возможного периода резервирования: минуты;

количество MAC-адресов: N;

MAC Learning: Classic, DFI-FIB;

роль интерфейсов: Root, leaf.

Применение для зарезервированного P2M-канала. Пользователь владеет сетью филиалов с централизованной серверной ИТ-инфраструктурой. С заданной частотой (раз в день, чаще/реже) пользователю необходимо загрузить с сервера (ключи или резервные копии важных документов). Для такой ситуации можно применить временную аренду ресурсов, тем самым сэкономив на аренде канала на постоянной основе.

Для ресурса EDGE Computing установлены следующие атрибуты:

тип интерфейса внешнего пользователя: VLAN, Q-in-Q, VPN (L2TP, PPTP, OpenVPN);

уровень QoS: Real-time, Business Critical, Best Effort;

полоса пропускания: Mbps;

архитектура: 32-bit, 64-bit;

доступная оперативная память: GB;

GPU: GB;

формат гостевого приложения: Docker, образ виртуального диска;

поддержка доменный записей: есть;

адресация: автоматическое присвоение оператором;

доступное дисковое пространство: GB.

Применение для зарезервированного ресурса EDGE. Пользователь по итогам анализа своих цифровых услуг заметил, что частота запросов к его сервису увеличивается на определенный район с выявленной закономерностью. Чтобы снизить нагрузку на центральное облако (центральный сервер) и при этом обеспечить этот район качественной услугой, он может краткосрочно арендовать граничную вычислительную систему, тем самым сэкономив на аренде постоянного VPS.

Изобретение относится к телекоммуникационным технологиям. Технический результат заключается в повышении гибкости распределения виртуальных ресурсов оператора связи между претендующими на них внешними пользователями за счет того, что принимают данные о параметрах свободных виртуальных ресурсов, предоставляемых сетевым оркестратором оператора связи, информируют по меньшей мере одного пользователя о появлении освободившихся ресурсов, их параметров, условий предоставления и тарификации использования таких ресурсов, принимают запрос пользователя на резервирование по меньшей мере одного освободившегося ресурса, предоставляют пользователю ключ авторизации с правом использования зарезервированного ресурса в случае, если параметры пользователя удовлетворяют условиям предоставления ресурса, обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом тех ресурсов, которые были зарезервированы для одного или нескольких пользователей, для каждого пользователя осуществляют тарификацию использования ресурса, пока не завершится период резервирования, ожидают окончания периода резервирования ресурса пользователем, после чего закрывают ключ авторизации, возвращают оператору связи данные тарификации от использования ресурса и обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом появления освободившегося ресурса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ распределения виртуальных ресурсов оператора связи между несколькими внешними пользователями, в котором принимают данные о параметрах свободных виртуальных ресурсов, предоставляемых сетевым оркестратором оператора связи, по меньшей мере от одного оператора связи, информируют по меньшей мере одного пользователя о появлении освободившихся ресурсов, их параметров, условий предоставления и тарификации использования таких ресурсов, принимают запрос по меньшей мере от одного пользователя на резервирование по меньшей мере одного освободившегося ресурса, предоставляют пользователю ключ авторизации с правом доступа к зарезервированному ресурсу в случае, если параметры пользователя удовлетворяют условиям предоставления ресурса, обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом тех ресурсов, которые были зарезервированы для одного или нескольких пользователей, для каждого пользователя осуществляют тарификацию использования ресурса, пока не завершится период резервирования, ожидают окончания периода резервирования ресурса пользователем, после чего закрывают ключ авторизации, возвращают оператору связи данные тарификации от использования ресурса и обновляют данные о параметрах свободных ресурсов с учетом появления освободившегося ресурса.

2. Способ по п.1, в котором распределяемые виртуальные ресурсы являются канальными и вычислительными ресурсами, сконфигурированными сетевым оркестратором оператора связи.

3. Способ по п.1, в котором распределяемые виртуальные ресурсы выбраны из группы: P2P, P2M, M2M, EDGE.

4. Способ по п.1, в котором параметры свободных канальных ресурсов представлены значениями полосы канала связи, доступными точками входа, уровнями QoS, длительностью возможного периода резервирования.

5. Способ по п.1, в котором зарезервированный пользователем ресурс способен быть сконфигурированным пользователем.

6. Способ по п.1, в котором условия предоставления ресурсов представлены цифровым соглашением об уровне услуг.

7. Способ по п.1, в котором параметры пользователя представлены статусом подтверждения условий предоставления услуг и типами интерфейсов пользователя.