優先権主張 本願は、2013年2月18日に出願された米国仮特許出願連続番号第61/766,073号の利益を主張し、その開示全体が引用により本明細書中に援用される。

技術分野 本明細書中に記載される主題は、Diameterネットワーク仮想化、および動的にインスタンス化されたネットワークリソースインスタンスにメッセージをルーティングすることに関する。より特定的には、本明細書中に記載される主題は、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにトラフィックをルーティングするための方法、システム、およびコンピュータ読取可能媒体を含む。

背景 現在の電気通信ネットワークアーキテクチャでは、ネットワークはピーク時の最大容量のために設計されるか、または静的に設定される。オフピーク時は、機器はアイドル状態であることが多い。したがって、ネットワークリソースが無駄になり、ネットワークオペレータによる不要な資本支出に繋がる。

ネットワークにおける仮想化がいくつかの文脈で提案されている。しかし、仮想ネットワーク要素が一旦インスタンス化されると、新たにインスタンス化された要素にトラフィックをルーティングするための標準のメカニズムはない。また、Diameterネットワークは広く採用され始めたばかりであるため、仮想化はそのようなネットワークにおいて十分に研究されていない。したがって、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにトラフィックをルーティングするための方法、システム、およびコンピュータ読取可能媒体のための方法、システム、およびコンピュータ読取可能媒体が必要とされている。

概要 本明細書中に記載される主題は、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにトラフィックをルーティングするための方法、システム、およびコンピュータ読取可能媒体を含む。仮想化Diameterリソースを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにトラフィックをルーティングするためのシステムは、ハードウェアプールを仮想化するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスをサポートするためのクラウドバーチュアライザを含む。上記システムはさらに、ネットワークおよびハードウェアイベントを監視するとともに、上記ネットワークまたはハードウェアの状況に応答して、上記クラウドバーチュアライザに対して、Diameterリソースインスタンスをインスタンス化するよう命令する、または上記ハードウェアプールからのハードウェアをインスタンス化されたDiameterリソースインスタンス同士の間で再割当てするよう命令するためのクラウドオーケストレータを含む。上記システムはさらに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスに、または割当てられた上記ハードウェアにトラフィックをルーティングするように少なくとも1つのネットワーク要素を動的に構成するためのクラウドフローマネージャを含む。

本明細書中に記載される主題は、ハードウェアおよび/またはファームウェアと組合せたソフトウェアにおいて実現され得る。たとえば、本明細書中に記載される主題は、プロセッサによって実行されるソフトウェアにおいて実現され得る。一実現例では、本明細書中に記載される主題は、コンピュータ実行可能命令が格納されている非一時的なコンピュータ読取可能媒体であって、上記実行可能命令はコンピュータのプロセッサによって実行されるとステップを実行するように上記コンピュータを制御する、非一時的なコンピュータ読取可能媒体を用いて実現され得る。本明細書中に記載される主題を実現するのに適した例示的なコンピュータ読取可能媒体は、ディスクメモリデバイス、チップメモリデバイス、プログラマブルロジックデバイスおよび特定用途向け集積回路などの非一時的なコンピュータ読取可能媒体を含む。さらに、本明細書中に記載される主題を実現するコンピュータ読取可能媒体は、単一のデバイスもしくはコンピューティングプラットフォーム上に配置されてもよく、または、複数のデバイスもしくはコンピューティングプラットフォームにわたって分散させてもよい。

本明細書中に記載される主題の好ましい実施形態をここで添付の図面を参照して説明する。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャのブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterネットワークインスタンスにトラフィックをルーティングするための例示的な処理を示すフローチャートの図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、ポリシーおよび課金ルール機能(PCRF)リソースインスタンスからDiameterシグナリングルータ(DSR)リソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、ポリシーおよび課金ルール機能(PCRF)リソースインスタンスからDiameterシグナリングルータ(DSR)リソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、DSRリソースインスタンスからPCRFリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、DSRリソースインスタンスからPCRFリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、加入者プロファイルリポジトリ(SPR)リソースインスタンスに指定されたハードウェアのDSRリソースインスタンスへの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、加入者プロファイルリポジトリ(SPR)リソースインスタンスに指定されたハードウェアのDSRリソースインスタンスへの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、DSRリソースインスタンスからSPRリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、DSRリソースインスタンスからSPRリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、PCRFリソースインスタンスからSPRリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、PCRFリソースインスタンスからSPRリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、SPRリソースインスタンスからPCRFリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

本明細書中に記載される主題の実施形態に係る、SPRリソースインスタンスからPCRFリソースインスタンスへのハードウェアの動的再割当てを示すブロック図である。

詳細な説明 Diameterネットワークが進化し続けるにつれて、Diameterネットワーク要素はクラウドに移り、ネットワークオペレータが必要に応じて使用可能な仮想リソースを表わすようになる。これは、ネットワークオペレータがネットワークスケーラビリティおよび柔軟性を向上させる方法の根本的な変化を表わす。クラウドベースのDiameterネットワークを用いる場合、オペレータは仮想化およびソフトウェア設計ネットワーク技術を活用して、セッション、トランザクション、およびスループットの点で動的な弾性スケーラビリティを提供し得る。そのような仮想化は、仮想化ミドルウェア層またはハイパーバイザによってサポートされる標準のハードウェアを用いて達成され得る。Diameterネットワークリソースを仮想化することによって、異なる種類のサービスについて柔軟なネットワークスクリーンが可能になる。そのような仮想化は、より柔軟なアーキテクチャおよび展開オプションを作り出すことによって資本および運転支出を生成するのにも役立つ。たとえば、仮想Diameterネットワークリソースは、変化するトラフィックレベルに基づいて異なる場所に一時的に移動可能であるため、オペレータはもはや、過剰なコア容量を構築してピーク時に対処する必要がない。ピークネットワーク利用に基づいてネットワーク要素を静的に設定するのではなく、本明細書中に記載される主題は、Diameterシグナリングルータ(Diameter signaling router:DSR)、ポリシーおよび課金ルール機能(policy and charging rules function:PCRF)、および加入者プロファイルリポジトリ(subscriber profile repository:SPR)リソースインスタンスがオンデマンドで動的にインスタンス化され、動的にインスタンス化されたリソースインスタンスにトラフィックが自動的にルーティングされる仮想化ネットワークアーキテクチャを含む。

図1は、本明細書中に記載される主題の実施形態に係る仮想化Diameterネットワークアーキテクチャのブロック図である。図1を参照して、ネットワークアーキテクチャはハードウェアプール100を含み、この上で、そのいくつかが動的にインスタンス化され得るDiameterリソースインスタンスが実行される。示される例では、Diameterリソースインスタンスは、PCRFリソースインスタンス102、DSRリソースインスタンス104、およびSPRリソースインスタンス106を含む。ハードウェアプール100は、1つ以上のDiameterリソースインスタンスをサポート可能なサーバプラットフォームまたはプロセッサブレードなどのコンピューティングプラットフォームを含み得る。各プロセッサブレードは、マイクロプロセッサおよび関連のメモリを含み得る。

ハードウェアは必ずしも標準化されているとは限らないため、かつ、標準のインターフェイスを用いて新たなハードウェアを動的に割当てることが必要であり得るため、クラウドバーチュアライザ108が設けられる。クラウドバーチュアライザ108は、仮想マシン技術などの仮想化技術を用いて、ハードウェアプール100からのハードウェアリソースを動的に割当てるか再割当てし、そのハードウェア上で必要なDSR、PCRF、またはSPRリソースインスタンスをインスタンス化する。クラウドオーケストレータ110はネットワークおよびハードウェアイベントを監視し、バーチュアライザ108に対して、必要なハードウェアリソースを動的に割当てるよう、かつDSR、PCRF、およびSPRリソースインスタンスを動的にインスタンス化するよう命令する。たとえば、クラウドオーケストレータ110が、特定の場所におけるDSRに対する負荷が減少し、PCRFリソースの必要性が急増していると判断した場合、オーケストレータ110は、プロセッサブレードを、負荷が減少したDSRリソースインスタンスに現在割当てられているハードウェアプール100から、付加的なPCRFリソースインスタンスに再割当てし得る。これは、新たにインスタンス化されたリソースについてセッションおよびコンテキストを維持するステートフルバインディングを用いて行なわれ得る。別の例では、PCRFリソースインスタンスに対する負荷が減少し、DSRリソースインスタンスに対する負荷が増加した場合、ハードウェアは、負荷が減少したPCRFリソースインスタンスから、付加的な処理能力を必要としているDSRリソースインスタンスに再割当てされ得る。さらに別の例では、負荷が減少したSPRリソースインスタンスに指定されているハードウェアが、負荷が増加したDSRリソースインスタンスに再指定され得る。さらに別の例では、負荷が減少したDSRリソースインスタンスに指定されているハードウェアが、負荷が増加したSPRリソースインスタンスに再指定され得る。さらに別の例では、負荷が減少したPCRFリソースインスタンスに指定されているハードウェアが、負荷が増加したSPRリソースインスタンスに指定され得る。さらに別の例では、負荷が減少したSPRリソースインスタンスに指定されているハードウェアが、負荷が増加したPCRFリソースインスタンスに指定され得る。ネットワークまたはハードウェアの状況に応じたDiameterリソースインスタンス同士の間のハードウェアのいずれの再割当てまたは再指定も、本明細書中に記載される主題の範囲内にあることが意図される。

新たにインスタンス化されたリソースが一旦作成されると、クラウドフローマネージャ112は、新たにインスタンス化された仮想リソースにトラフィックを動的にルーティングする。たとえば、クラウドフローマネージャ112は、OpenFlowなどのソフトウェア定義ネットワーク技術を用いて、ネットワークに出入りするトラフィックフローを動的に操作し得る。一例では、1つのアクティブなDSRリソースインスタンスを有するネットワークがシグナリングトラフィックサージを経験すると、DSRリソースを有する付加的なプロセッサブレードがトラフィックを管理するために追加され得る。一実施形態では、クラウドバーチュアライザ108は、ハードウェアプール100からのハードウェアの、PCRFリソースインスタンス102、DSRリソースインスタンス104、およびSPRリソースインスタンス106などのDiameterネットワークリソースインスタンスへのかつ当該インスタンスからの動的な割当ておよび割当て解除を可能にするハイパーバイザ層を実現し得る。

クラウドオーケストレータ110はフローマネージャ112に対して、クラウド内の新たにインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにシグナリングフローを誘導するよう命令する。フローマネージャ112は、OpenFlowコマンドなどのSDNコマンドをネットワークルータに発行して、新たにインスタンス化されたリソースに、または既存のリソースに新たに割当てられるハードウェアにメッセージをルーティングする。OpenFlowプロトコルは、2011年2月28日のOpenFlow Switch Specification, Version 1.1.0に記載されており、その開示全体が引用により本明細書中に援用される。

図2は、仮想化Diameterネットワークアーキテクチャを提供するとともに、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスにトラフィックをルーティングするための例示的な全体工程を示すフローチャートである。図2を参照して、ステップ200において、動的にインスタンス化されたDiameterリソースインスタンスをサポートするためのハードウェアプールが設けられる。たとえば、DSR、PCRF、およびSPR仮想マシンをサポートするハードウェアプール100が仮想化され得る。ステップ202において、ネットワークおよびハードウェアイベントが監視される。たとえば、クラウドオーケストレータ110は、ネットワーク監視装置から、かつハードウェアプール100から、ネットワークおよびハードウェア負荷状況の入力を受信し得る。ステップ204において、監視されたネットワークまたはハードウェアイベントに基づいて、ハードウェアリソース再割当てまたは新たなDiameterリソースインスタンスが必要であるか否かが判断される。リソース再割当てまたはDiameterリソースインスタンスインスタンス化が必要である場合、制御はステップ206に進み、ハードウェアリソースが再割当てされるか、またはDiameterリソースインスタンスがインスタンス化される。たとえば、付加的なプロセッサブレードが、新たなまたは既存のDSR、PCRF、またはSPRリソースインスタンスをサポートするために割当てられ得る。別の例では、アイドル状態のDiameterリソースインスタンスに関連付けられるハードウェアリソースが、他のDiameterリソースインスタンスに再割当てされ得る。ステップ208において、新たにインスタンス化されたDiameterネットワークインスタンスまたは新たに割当てられたハードウェアに、外部トラフィックがルーティングされる。ステップ208は、OpenFlowコマンドなどのSDNコマンドをネットワークルータに発行して、新たにインスタンス化されたDSR、PCRF、もしくはSPRリソースインスタンスに、または、新たなもしくは既存のDiameterリソースインスタンスに指定されているハードウェアにトラフィックをルーティングすることを含み得る。

上述のように、クラウドオーケストレータ110およびクラウドバーチュアライザ108は、ネットワークまたはハードウェアの状況に応答して、異なる種類のDiameterリソースインスタンスにハードウェアを再割当てするよう通信し得る。一例では、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、以前にPCRFリソースインスタンスに割当てられたハードウェアを1つ以上のDSRリソースインスタンスに割当てるよう命令し得る。図3Aおよび図3Bはこの例を示す。図3Aでは、シェルフ300は複数のプロセッサブレード302,304,306,308,310および312を含む。各プロセッサブレード302,304,306,308,310および312は、Diameterリソースインスタンスをサポートするためのマイクロプロセッサ、メモリ、ディスク記憶装置、およびネットワーク通信能力を含み得る。示される例では、プロセッサブレード302,304,306および308は現在PCRFリソースインスタンス102に割当てられており、プロセッサブレード310および312はDSRリソースインスタンス104に割当てられている。クラウドオーケストレータ110が、DSR104をサポートしているプロセッサブレードが過負荷であり、PCRF102をサポートしているプロセッサブレードが付加的な容量を有するという通知を受信すると、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、以前にPCRFリソースインスタンスに割当てられた1つ以上のプロセッサブレードをDSRリソースインスタンスに割当てるよう命令し得る。図3Bは、そのような再割当て後の図3Aからのシステムの状態を示す。図3Bでは、以前にPCRFリソースインスタンス102に割当てられたプロセッサブレード308が、DSRリソースインスタンス104に割当てられている。新たにインスタンス化されたDSRリソースインスタンス104が一旦実行されると、クラウドフローマネージャ112はSDNコマンドをスイッチおよびルータに発行して、新たにインスタンス化されたDSRリソースインスタンスにDiameterシグナリングトラフィックをルーティングし得る。さらに、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、以前にプロセッサブレード306に誘導されたPCRFトラフィックをプロセッサブレード302および304にルーティングするよう命令し得る。

別の例では、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、以前にDSRリソースインスタンスに割当てられたハードウェアをPCRFリソースインスタンスに割当てるよう命令し得る。図4Aおよび図4Bはそのような例を示す。図4Aでは、プロセッサブレード302,304,306および308はDSRリソースインスタンスに割当てられており、プロセッサブレード310および312はPCRFリソースインスタンスに割当てられている。クラウドオーケストレータ110は、PCRFリソースインスタンスが過負荷であるという通知を受信する。したがって、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、プロセッサブレードをDSRリソースインスタンスからPCRFリソースインスタンスに再割当てするよう命令する。図4Bは、そのような再割当て後の図4Aからのシステムの状態を示す。図4Bでは、プロセッサブレード302,304および306はPCRFリソースインスタンスに割当てられており、プロセッサブレード308,310および312はDSRリソースインスタンスに割当てられている。以前の例と同様に、プロセッサブレード308がDSRリソースインスタンス104からPCRFリソースインスタンス102に一旦変更されると、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、新たなPCRFトラッフィックをプロセッサブレード308にルーティングするよう、かつDSRトラッフィックの負荷をプロセッサブレード302,304および306同士の間で分担するよう命令し得る。

さらに別の例では、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、以前にSPRリソースインスタンスに割当てられたハードウェアをDSRリソースインスタンスに割当てるよう命令し得る。図5Aおよび図5Bはそのような例を示す。図5Aでは、プロセッサブレード302,304,306および308はSPRリソースインスタンス106に割当てられている。プロセッサブレード310および312はDSRリソースインスタンス104に割当てられている。クラウドオーケストレータ110が、DSRリソースインスタンス104をサポートしているプロセッサブレードが過負荷であり、リソースインスタンス106をサポートしているプロセッサブレードが利用可能な容量を有すると判断すると、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、プロセッサブレード308をSPRリソースインスタンス106からDSRリソースインスタンス104に再割当てするよう命令し得る。

図5Bは、再割当て後の図5Aからのシステムの状態を示す。図5Bでは、プロセッサブレード308は、SPRリソースインスタンス106ではなくDSRリソースインスタンス104に割当てられている。プロセッサブレード308がDSRリソースインスタンス104に一旦指定されると、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、DSRトラッフィックをプロセッサブレード308にルーティングするよう、かつSPRトラッフィックの負荷をプロセッサブレード302,304および306同士の間で分担するよう命令し得る。

さらに別の例では、以前にDSRリソースインスタンスに割当てられたハードウェアリソースが、SPRリソースインスタンスに割当てられ得る。図6Aおよび図6Bはこの例を示す。図6Aでは、プロセッサブレード302,304,306および308はDSRリソースインスタンスに割当てられており、プロセッサブレード310および312はSPRリソースインスタンスに割当てられている。クラウドオーケストレータ110が、SPRリソースインスタンス106をサポートしているプロセッサブレードが過負荷であり、DSRリソースインスタンスをサポートしているプロセッサブレードが付加的な容量を有することを検出した場合、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、以前にDSRリソースインスタンスに割当てられたプロセッサブレードをSPRリソースインスタンスに再割当てするよう命令し得る。

図6Bは、そのような動的な再割当て後のシステムの状態を示す。図6Bでは、プロセッサブレード308は、DSRリソースインスタンス104ではなくSPRリソースインスタンス106に割当てられている。プロセッサブレード308がSPRリソースインスタンス106に一旦指定されると、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、SPRトラッフィックをプロセッサブレード308にルーティングするよう、かつ、これまでプロセッサブレード308が処理していたDSRトラッフィックの負荷をプロセッサブレード302,304および306同士の間で分担するよう命令し得る。

さらに別の例では、以前にPCRFリソースインスタンスに割当てられたハードウェアが、SPRリソースインスタンスに動的に割当てられ得る。図7Aおよび図7Bはこの例を示す。図7Aを参照して、プロセッサブレード302,304,306および308はPCRFリソースインスタンス102に割当てられている。プロセッサブレード310および312はSPRリソースインスタンス106に割当てられている。クラウドオーケストレータ110が、SPRリソースインスタンス106に割当てられているプロセッサブレードが過負荷であり、PCRFリソースインスタンス102に割当てられているプロセッサブレードが付加的な容量を有することを検出した場合、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、ハードウェアをSPRリソースインスタンスに再割当てするよう命令し得る。

図7Bは、そのような再割当て後の図7Aのシステムからの状態を示す。図7Bでは、新たなSPRリソースインスタンスがインスタンス化されており、この新たなSPRリソースインスタンスにはSPRリソースインスタンス106が指定されている。プロセッサブレード308にSPRリソースインスタンス106が一旦割当てられると、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、SPRトラッフィックをプロセッサブレード308に誘導するよう、かつ、これまでプロセッサブレード308が処理していたPCRFトラッフィックの負荷をプロセッサブレード302,304および306同士の間で分担するよう命令し得る。

さらに別の例では、以前にSPRリソースインスタンスに指定されたハードウェアリソースが、PCRFリソースインスタンスに再割当てされ得る。図8Aおよび図8Bはそのような例を示す。図8Aを参照して、プロセッサブレード302,304,306および308はSPRリソースインスタンス106に動的に割当てられている。プロセッサブレード310および312はPCRFリソースインスタンス102に指定されている。クラウドオーケストレータ110が、PCRFリソースインスタンス102をサポートしているハードウェアが過負荷であり、SPRリソースインスタンス106をサポートしているハードウェアが十分に利用されていないと判断した場合、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、1つ以上のプロセッサブレードをPCRFリソースインスタンスに再割当てするよう命令し得る。示される例では、クラウドオーケストレータ110はクラウドバーチュアライザ108に対して、ハードウェアブレード308をPCRFリソースインスタンス102に割当てるよう命令する。図8Bは、そのような動的な再割当て後のシステムの状態を示す。図8Bでは、以前にSPRリソースインスタンスに割当てられたプロセッサブレード308が、新たにインスタンス化されたPCRFリソースインスタンス102に再割当されている。プロセッサブレード308がPCRFリソースインスタンス102に一旦指定されると、クラウドフローマネージャ112はスイッチおよびルータに対して、PCRFトラッフィックをプロセッサブレード308にルーティングするよう、かつ、これまでプロセッサブレード308が処理していたSPRトラッフィックの負荷をプロセッサブレード302,304および306同士の間で分担するよう命令し得る。

ここに開示された主題のさまざまな詳細が、ここに開示された主題の範囲から逸脱することなく変更され得ることが理解されるであろう。さらに、上述の説明は例示のみを目的としたものであって、限定を目的としたものではない。