[发明专利]核心蜂窝网络堆栈在云基础设施上的实现

说明书

描述了用于在云计算环境(例如，公共云基础设施)上操作核心蜂窝网络堆栈的技术。例如，虚拟化分组网关可以在云计算环境的虚拟机上运行，并且标准负载均衡器可以在虚拟化分组网关之间分配蜂窝网络的网络业务。可以利用包含蜂窝网络的承载的外部键值存储的本地高速缓存来建立虚拟化分组网关，并使用本地高速缓存来处理接收到的数据平面网络分组。可以使用外部键值存储在蜂窝网络内更新承载，并且虚拟化分组网关可以获取和使用更新的承载详细信息。

背景技术

蜂窝网络传统上已经通过电信供应商使用定制的硬件和软件解决方案来操作。虽然可以在云基础设施内(例如，使用公共云供应商)操作蜂窝网络的某些组件，但是某些组件和技术不能直接或有效地转换为云。例如，在LTE蜂窝网络中，控制平面网络和用户平面网络被认为是分开的网络。控制平面负责在用户平面中建立、配置和拆除连接。用户平面直接携带用户数据(来自用户设备的网络分组(network packet))。服务网关/分组网关(serving gateway/packet gatewany，缩写SPGW)是用户分组所流经的组件。为了处理大量流量，可能需要许多SPGW实例。在云实现方案中，每个SPGW实例可以在其自己的虚拟机上运行。这些SPGW实例需要接收控制平面消息，从而SPGW实例可以正确处理用户平面分组。

云环境内的负载均衡器被设计为跨(例如，平均地跨)多个虚拟机分布分组。通常，除了尝试将具有相同源地址和目标地址的分组引导到同一虚拟机之外，负载均衡器几乎无法控制哪些分组到达哪个虚拟机。由于在云环境中在负载均衡器后面运行SPGW实例，因此可以将给定用户的控制平面和用户平面数据发送到不同的SPGW实例。在这种情况下，可能很难或不可能将控制平面信息发送到需要它的SPGW实例或由需要它的SPGW实例读取。

因此，存在大量的机会来改进与在云环境内实施蜂窝网络组件有关的技术。

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

描述了用于在云计算环境(例如，公共云基础设施)上操作核心蜂窝网络堆栈的技术。例如，虚拟化分组网关可以在云计算环境的虚拟机上运行，并且标准负载均衡器可以在虚拟化分组网关之间分配蜂窝网络的网络业务。虚拟化分组网关的数量可以按比例扩展(添加新的虚拟化分组网关)或按比例缩减(删除虚拟化分组网关)，并且负载均衡器相应地分配网络业务。可以使用包含蜂窝网络的承载(bearer)的外部键值存储(key-valuestore，缩写KVS)的本地高速缓存来设置虚拟化的分组网关，并使用本地高速缓存来处理接收到的数据平面网络分组。可以使用外部键值存储在蜂窝网络内更新承载，并且虚拟化分组网关可以获取和使用更新的承载详细信息。

例如，云计算环境内的虚拟化分组网关可以执行操作以处理用于蜂窝网络的数据平面网络分组。虚拟化分组网关可以接收外部键值存储的完整副本，其中外部键值存储包括蜂窝网络的所有当前承载的承载详细信息，其中承载详细信息使用蜂窝网络限定与用户设备相关联的网络流。虚拟化分组网关可以将外部键值存储的完整副本保存在本地高速缓存中。虚拟化分组网关可以从负载均衡器接收数据平面网络分组。虚拟化分组网关可以处理数据平面网络分组，其中所述处理包括识别与本地高速缓存中的数据平面网络分组相关联的承载。