▶ アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-28
(54)【発明の名称】無線式ネットワーク用の分散型ユーザプレーン機能
(51)【国際特許分類】
H04W 28/02 20090101AFI20240521BHJP
【ＦＩ】
H04W28/02
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023572884
(86)(22)【出願日】2022-05-10
(85)【翻訳文提出日】2024-01-24
(86)【国際出願番号】 US2022028581
(87)【国際公開番号】W WO2022250955
(87)【国際公開日】2022-12-01
(31)【優先権主張番号】17/331,327
(32)【優先日】2021-05-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．３ＧＰＰ
(71)【出願人】
【識別番号】506329306
【氏名又は名称】アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】タムヴァダ、ハリサ
(72)【発明者】
【氏名】ナサニエル、ウッファツ
(72)【発明者】
【氏名】グプタ、ディワカー
(72)【発明者】
【氏名】パールカー、イショルダット
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067EE10
5K067EE16
(57)【要約】
無線式ネットワークに分散型ユーザプレーン機能を提供する様々な実施形態が開示されている。一実施形態で、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークと接続したクライアントデバイスからデータを受け取る。データは、ユーザプレーン機能のユーザプレーンコンポーネントに転送される。ユーザプレーンコンポーネントは、無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスにおいて実装される。ユーザプレーンコンポーネントによってデータが処理される。処理されたデータは、次いでデータネットワークにルーティングされる。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、複数のクライアントデバイスにネットワーク接続性を提供する無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、
前記ＲＡＮ用の１つ以上のネットワーク機能を実装しているコアネットワーク、及び
ユーザプレーンコンポーネント及びコントロールプレーンコンポーネントを含むユーザプレーン機能であって、前記複数のクライアントデバイスとのネットワークトラフィックを処理するために、前記ユーザプレーンコンポーネントが前記ＲＡＮにおいて動作し、前記コントロールプレーンコンポーネントが前記コアネットワークにおいて動作する、前記ユーザプレーン機能、を備える、前記システム。
【請求項2】
前記ＲＡＮが顧客のためにクラウドサービスプロバイダによって動作されて、前記コアネットワークが前記クラウドサービスプロバイダによって動作されたクラウドプロバイダネットワークの少なくとも１つのコンピューティングデバイスに実装される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ユーザプレーンコンポーネントの複数のインスタンス、及び前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスのステータス情報を監視し、少なくとも部分的に前記ステータス情報に基づいて、前記複数のインスタンスの特定のユーザプレーンコンポーネントによって処理される前記無線アクセスネットワークと接続された前記複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分するように構成された、ユーザプレーン機能コントローラ、をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項4】
前記ユーザプレーン機能コントローラが、前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスの量を少なくともスケーリングするようにさらに構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが前記コアネットワークにおいて動作し、前記ユーザプレーンコンポーネントを動作させない異なるＲＡＮに接続された別の複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを処理するように構成される、請求項１～４のいずれかに記載のシステム。
【請求項6】
前記ユーザプレーンコンポーネントが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）によってカプセル化されていないデータパケットを受け取るように構成されて、前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが、ＧＴＰを使ってカプセル化したデータパケットを受け取るように構成される、請求項１～５のいずれかに記載のシステム。
【請求項7】
前記コントロールプレーンコンポーネントが、前記ネットワークトラフィックに関連付けられたネットワークスライス、または前記ネットワークトラフィックに関連付けられたサービスの質のパラメータの少なくとも１つの少なくとも一部に基づいて、前記複数のクライアントデバイスの特定のクライアントデバイスからの前記ネットワークトラフィックのための複数のユーザプレーンコンポーネントから前記ユーザプレーンコンポーネントを選択するように構成される、請求項１～６のいずれかに記載のシステム。
【請求項8】
前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントが、無線ユニットを含む第１のコンピューティングデバイス、または前記無線アクセスネットワークのための分散ユニット（ＤＵ）または集中ユニット（ＣＵ）機能の少なくとも１つを実装する第２のコンピューティングデバイスのうちの少なくとも１つの中で実装される、請求項１～７のいずれかに記載のシステム。
【請求項9】
前記複数のクライアントデバイスの第１のクライアントデバイス、及び前記複数のクライアントデバイスの第２のクライアントデバイスの間にある前記ネットワークトラフィックが、前記コアネットワークを迂回するように構成される、請求項１～８のいずれかに記載のシステム。
【請求項10】
コンピュータ実装方法であって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークと接続したクライアントデバイスからデータを受け取ること、
前記データをユーザプレーン機能のユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記ユーザプレーンコンポーネントは、前記無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送すること、
前記ユーザプレーンコンポーネントによって前記データを処理すること、及び
データネットワークに処理された前記データをルーティングすること、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【請求項11】
前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記データをカプセル化せずに前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送すること、をさらに含む、請求項１０に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項12】
ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化せずに前記ユーザプレーンコンポーネントに前記クライアントデバイスが宛先である前記データネットワークからの他のデータを転送することをさらに含み、それによって１以上のＧＴＰヘッダから生じるパケットのフラグメンテーションがパケットサイズの前記データが最大の転送ユニットの値を超えさせるのを避ける、請求項１０または１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項13】
前記無線アクセスネットワークと接続した前記クライアントデバイスから他のデータを受け取ること、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化すること、及び
前記他のデータを前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記異なるユーザプレーンコンポーネントは、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送することをさらに含む、請求項１０～１２のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【請求項14】
前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能のコントロールプレーンコンポーネントから受信された構成データに応じて、前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの動作を構成することをさらに含む、請求項１０～１３のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【請求項15】
前記データを、前記データまたは前記クライアントデバイスのうちの少なくとも１つに関連付けられたサービスの質のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することを判定することをさらに含む、請求項１０～１４のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【請求項16】
前記無線アクセスネットワークに実装される前記ユーザプレーン機能の複数のユーザプレーンコンポーネント間でネットワークトラフィックを配分するユーザプレーン機能コントローラから受信した構成データに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送することを判定することをさらに含む、請求項１０～１５のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【請求項17】
コンピュータ実装方法であって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークの中のそれぞれのコンピューティングデバイスに実装されるユーザプレーン機能のための複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスからステータス情報を受け取ること、及び
前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスのそれぞれのものへ前記無線アクセスネットワークと接続した複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分すること、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【請求項18】
前記ネットワークトラフィックを配分することは、前記ネットワークトラフィックに関連付けられるサービスの質のパラメータ、または前記ネットワークトラフィックに関連付けられる複数のネットワークスライスのうちの少なくとも１つに少なくとも一部さらに基づく、請求項１７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項19】
前記無線式ネットワークのコアネットワークの中のコンピューティングデバイスに実装される前記ユーザプレーン機能のための別の複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスから他のステータス情報を受け取ること、及び前記他のステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンス及び前記他のユーザプレーンコンポーネントインスタンスの前記それぞれのものへ前記ネットワークトラフィックを配分すること、をさらに含む、請求項１７または１８に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項20】
前記ステータス情報が、パフォーマンスインジケータまたはハートビート信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７～２０のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０２１年５月２６日に出願された「ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＵＳＥＲ ＰＬＡＮＥ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＡＤＩＯ－ＢＡＳＥＤ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」と題された同時係属中の米国特許出願第１７／３３１，３２７号の優先権及び利益を主張するものであり、これは、その全体が、本明細書において記載されているように、参照により援用される。
本願は、２０２１年５月２６日に出願された「ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＵＳＥＲ ＰＬＡＮＥ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＡＤＩＯ－ＢＡＳＥＤ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」と題された同時係属中の米国特許出願第１７／３３１，３２７号の優先権及び利益を主張するものであり、これは、その全体が、本明細書において記載されているように、参照により援用される。
【背景技術】
【0002】
５Ｇは、ブロードバンドセルラネットワークの第５世代技術標準であり、最終的にはＬｏｎｇ－Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）の第４世代（４Ｇ）標準に取って代わることが計画されている。５Ｇテクノロジは、大幅に増加した帯域幅を提供するようになり、それによってスマートフォンを超えてセルラ市場を広げて、デスクトップ、セットトップボックス、ラップトップ、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイスなどへのラストマイル接続を提供する。５Ｇセルには４Ｇと同様の周波数スペクトルを使用し得るものがあり、その一方でミリ波帯の周波数スペクトルを使用し得る５Ｇセルもある。ミリ波帯のセルのサービスエリアは比較的小さいが、４Ｇよりもはるかに高いスループットを提供するようになる。
【発明の概要】
【0003】
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照して、より良く理解することができる。図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りになっているとは限らず、代わりに本開示の原理を明確に例示することに重点を置いている。さらに図面中で、同様の参照数字は、いくつかの図面全体にわたって対応する部分を指定する。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1A】本開示の様々な実施形態に従って、デプロイされ、管理される通信ネットワークの例の図面である。
【図1B】本開示の様々な実施形態で使用されるラジオアクセスネットワークプロトコルスタックの例の描写である。
【図1C】本開示の様々な実施形態による、無線式ネットワークにおける例示的なデータフローを示す図表である。
【図2A】本開示のいくつかの実施形態による、クラウドプロバイダネットワークを含み、さらに、図１Ａの通信ネットワーク内の様々なロケーションで使用され得るクラウドプロバイダネットワークの様々なプロバイダサブストレートエクステンションを含むネットワーク環境の例を示す。
【図3B】様々な実施形態による、分散型ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）の例のネットワーク化された環境を示す。
【発明を実施するための形態】
【0005】
本開示は、クラウドプロバイダネットワークインフラストラクチャを使用して、４Ｇ及び５Ｇ無線アクセスネットワークなどの無線式ネットワーク、またはそのような無線式ネットワークの一部、及び関連するコアネットワークにおいて分散型ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）を実装することに関する。ＵＰＦは、モバイルインフラストラクチャとデータネットワークとの間の相互接続ポイントであり、ＵＰＦは、異なる無線アクセスネットワーク内及び異なる無線アクセスネットワーク間でモビリティを提供するためのプロトコルデータユニットセッションアンカーポイントとして機能する。ＵＰＦは、顧客のネットワークトラフィックにポリシを適用するために実行され、そのとき必要に応じてユーザデータプレーン経由でネットワークトラフィックを転送する。ＵＰＦは、ネットワークトラフィックがそこで終端されるのではなく、そこを通過するという点でルータに似ている。ＵＰＦはまた、アプリケーション検出を実行し、ネットワークスライシング及びサービスの質の要件を実装し、課金目的でトラフィックを監視する。
【0006】
コアネットワークの無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）とＵＰＦの間のインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークトラフィックは、通常、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用してカプセル化される。ＧＴＰは、外側のＩＰヘッダ（ＩＰｖ４では２０バイト）、ＵＤＰヘッダ（ＩＰｖ４では８バイト）、及びＧＰＲＳヘッダ（ＩＰｖ４では１６バイト）を追加する。これにより、最大伝送単位（ＭＴＵ）が１５００バイトの場合、パケットサイズがほぼ３パーセント増加する。ＧＴＰを使用することは、カプセル化及びカプセル化解除機能だけでなく、パケットサイズがＭＴＵの限界を超えるようにＧＴＰヘッダが駆り立てるためにフラグメンテーションが発生する潜在可能性から、待ち時間を増やす。
【0007】
また、ＵＰＦは、無線ベースのネットワークの潜在的なトラフィックのボトルネックや単一の障害点にも対応する。一部の実施態様では、ＵＰＦは、インターネットに接続された最大数百万のＩＰアドレスを処理するように拡張する必要があり、これらのＩＰアドレスは、同じ宛先にルーティングされる連続したサブネットワークである可能性がある。一部の実施態様では、特定のエンドユーザデバイスに対するすべてのネットワークトラフィックが単一のＵＰＦを通過する必要があり、数千のユーザデバイスが個々のＵＰＦにマッピングされる場合がある。コアネットワークのＵＰＦに障害が発生すると、ＲＡＮとコアネットワーク間のデータリンクがまだ機能している場合であっても、ＲＡＮのユーザデバイスは通信できなくなる。
【0008】
本開示の様々な実施形態は、ＵＰＦが全体的にコアネットワークに実装される従来の実装とは対照的に、ＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントをＲＡＮ内部に配置するＵＰＦの分散型実装を導入する。ＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントをＲＡＮに配置することにより、ＧＴＰを使用したネットワークトラフィックのカプセル化を回避できる。いくつかの実施形態では、ＵＰＦのコントロールプレーンコンポーネントはコアネットワークに残り、ＲＡＮのＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントと並行して機能する。さらに、ＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントは、分散型アーキテクチャをサポートしないＲＡＮとの下位互換性及び相互運用性を維持するために、コアネットワークにおいて実行し続けることができる。コアネットワークのＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントはまた、例えばハンドオーバ、リソースに制約のあるＲＡＮなどを含むシナリオに使用できる。
【0009】
当業者が本開示に照らして理解するように、特定の実施形態は、以下のいくつかまたはすべてを含む特定の利点を達成できる可能性がある。（１）潜在的な単一障害点にならないようにＵＰＦを分散させることで、通信ネットワークの可用性を向上させる、（２）ＵＰＦのユーザプレーンコンポーネントをスモールセルまたは他のＲＡＮ側機器の内部に実装できるようにすることにより、通信ネットワークの柔軟性を向上させる、（３）ＧＴＰのカプセル化とカプセル化解除、及び結果として生じるパケットのフラグメンテーションに関連する待ち時間と帯域幅のオーバーヘッドを削減することにより、通信ネットワークの動作を改善する、（４）ネットワークトラフィックをコアネットワークのＵＰＦにルーティングする必要がなく、ＲＡＮのデバイス間の通信を可能にし、それにより、待ち時間を短縮し、帯域幅を改善する、等々である。
【0010】
本開示の利点の中には、クラウドプロバイダインフラストラクチャを少なくとも部分的に使用して動作する無線式ネットワークの動作を制御するセルラ化されたコントロールプレーンが、異なる物理サイト間でネットワーク機能をデプロイして連鎖させるとともに、物理サイト間でフェイルオーバを管理して分配されたＵＰＦを提供する機能がある。コントロールプレーンのセルラ化とは、個別のコントロールプレーンの障害がすべてのデプロイに影響を及ぼさないように、独立して動作可能なコントロールプレーンのコピー（「セル」と呼ばれる）を複数持つことを指す。本開示によれば、マイクロサービスに編成されたネットワーク機能が連携してエンドツーエンド接続（「ネットワーク機能スタック」と呼ばれることもある）を提供する。あるネットワーク機能のセットは無線ネットワークの一部であり、基地局内で動作し、無線信号からＩＰへの変換を実行する。他のネットワーク機能は、加入者関連のビジネスロジックを実行し、インターネットとの間でＩＰトラフィックをルーティングする大規模なデータセンタで実行される。アプリケーションが待ち時間の少ない通信や予約帯域幅などの５Ｇの新機能を使用するには、これらのタイプのネットワーク機能の両方が連携して、無線スペクトルを適切にスケジュールしかつ予約し、リアルタイムの計算とデータ処理とを実行する必要がある。
【0011】
ここで開示される技法は、セルサイトからインターネットブレイクアウトまで、ネットワーク全体にわたって実行されるネットワーク機能と統合されたエッジロケーションハードウェア（以下にさらに説明する）を提供し、高可用性を提供するために、これらのサイト全体にわたってネットワーク機能をオーケストレートする。具体的には、各コントロールプレーンインフラストラクチャセル内で、複数の冗長ネットワーク機能スタックをプロビジョニングし、コントロールプレーンセルが必要に応じてトラフィックをセカンダリスタックにシフトして、必要な可用性を提供することができる。これらの冗長ネットワーク機能スタックは、エッジロケーション、顧客のデータセンタ、及びクラウドプロバイダの可用性ゾーンの異なるものまたは組み合わせにわたってプロビジョニングされ得る。これにより、工場ベースのＩｏＴから拡張現実（ＡＲ）、仮想現実（ＶＲ）、ゲームストリーミング、コネクテッドビークルの自律ナビゲーションサポートに至るまで、これまではモバイルネットワーク上で動作不可能だった、厳格なサービスの質（ＱｏＳ）の要件を持つまったく新しい一連のアプリケーションが可能になる。
【0012】
説明されている「エラスティック５Ｇ」サービスは、ネットワークの構築に必要なすべてのハードウェア、ソフトウェア、及びネットワーク機能を提供しかつ管理し、本明細書で説明されているように、様々な物理サイト間でネットワーク機能をオーケストレートすることができる。いくつかの実施形態では、ネットワーク機能はクラウドサービスプロバイダによって開発され、管理され得るが、説明されたコントロールプレーンは、顧客が単一セットのＡＰＩを使用して、クラウドインフラストラクチャ上で選択したネットワーク機能を呼び出して管理できるように、様々なプロバイダにわたってネットワーク機能を管理できる。エラスティック５Ｇサービスには、ハードウェアからネットワーク機能に至るまでエンドツーエンドの５Ｇネットワークの作成を自動化し、この結果として、デプロイにかかる時間と、ネットワーク運用にかかる運用コストとを削減するという利点がある。ネットワーク機能を公開するＡＰＩを提供することで、開示されたエラスティック５Ｇサービスは、アプリケーションが所望のＱｏＳを単に制約として指定することを可能にし、その後、ネットワーク機能をデプロイして連鎖させ、ソフトウェアアプリケーションが要求するネットワーク特性を反映するエンドツーエンドのネットワークスライスを配信するとともに、ソフトウェアアプリケーションが必要とする可用性レベルを提供するためにフェイルオーバを管理する。
【0013】
本開示は、クラウドネイティブ５Ｇコア及び／またはクラウドネイティブ５Ｇ ＲＡＮ、及び関連するコントロールプレーンコンポーネントの作成及び管理に関する実施形態について説明する。クラウドネイティブとは、動的なスケーラビリティ、分散コンピューティング、及び高可用性（地理的分散、冗長性、及びフェイルオーバを含む）などのクラウドコンピューティング配信モデルの利点を活用するアプリケーションを構築及び実行するアプローチを指す。クラウドネイティブとは、これらのアプリケーションがパブリッククラウドでのデプロイメントに適したものとなるように作成され、デプロイされる方法を指す。クラウドネイティブアプリケーションは、パブリッククラウドで実行することもできる（実行されることが多い）が、オンプレミスのデータセンタで実行することもできる。一部のクラウドネイティブアプリケーションはコンテナ化することができ、例えば、アプリケーションの異なる部分、機能、またはサブユニットが独自のコンテナにパッケージ化され、これを各部分がリソースの利用を最適化するためにアクティブにスケジュールされ管理されるように、動的にオーケストレートすることができる。これらのコンテナ化されたアプリケーションは、アプリケーションの全体的な俊敏性と保守性とを向上させるために、マイクロサービスアーキテクチャを使用して構築することができる。マイクロサービスアーキテクチャでは、アプリケーションは、互いに独立してデプロイ及びスケール変更が可能であり、ネットワークを介して相互に通信できる、より小さなサブユニット（「マイクロサービス」）の集合として配置される。これらのマイクロサービスは、通常、特定の技術的及び機能的な粒度を持ち、多くの場合、軽量の通信プロトコルを実装しているため、粒度が細かい。アプリケーションのマイクロサービスは、互いに異なる機能を実行でき、独立してデプロイ可能であってもよく、互いに異なるプログラミング言語、データベース、及びハードウェア／ソフトウェア環境を使用する場合がある。アプリケーションをより小さなサービスに分解すると、アプリケーションのモジュール性が有益に向上し、必要に応じて個々のマイクロサービスを置き換えることが可能になり、チームが互いに独立してそのマイクロサービスの開発、デプロイ、及び保守を行うことができるようになることで開発が並列化される。マイクロサービスは、いくつかの例では、仮想マシン、コンテナ、またはサーバレス機能を使用してデプロイされる場合がある。開示されたコア及びＲＡＮソフトウェアは、記載された無線式ネットワークがオンデマンドでデプロイしスケール変更できる独立したサブユニットで構成されるようなマイクロサービスアーキテクチャに従い得る。
【0014】
ここで、図１Ａを参照すると、本開示の様々な実施形態に従って、デプロイされ、管理される通信ネットワーク１００の例が示される。通信ネットワーク１００は、第４世代（４Ｇ）Ｌｏｎｇ－Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）ネットワーク、第５世代（５Ｇ）ネットワーク、４Ｇ及び５Ｇ ＲＡＮの両方を備えた４Ｇ－５Ｇハイブリッドコア、またはワイヤレスネットワークアクセスを提供する別のネットワークなどのセルラネットワークに対応し得る無線式ネットワーク１０３を含む。無線式ネットワーク１０３は、公衆通信プロバイダまたは企業もしくは他の組織のクラウドサービスプロバイダによって運営され得る。無線式ネットワーク１０３の様々なデプロイメントは、コアネットワーク及びＲＡＮネットワークのうちの１つ以上、ならびにクラウドプロバイダインフラストラクチャ上でコアネットワーク及び／またはＲＡＮネットワークを実行するためのコントロールプレーンを含むことができる。上で説明したように、これらのコンポーネントは、集中制御と分散処理を使用してトラフィックとトランザクションを効率的に拡張できるように、マイクロサービスアーキテクチャなどを使用してクラウドネイティブ方式で開発できる。これらのコンポーネントは、コントロールプレーンとユーザプレーンとの処理が分離されたアプリケーションアーキテクチャ（ＣＵＰＳアーキテクチャ）に従うことにより、３ＧＰＰ仕様に基づくことができる。
【0015】
無線式ネットワーク１０３は、モバイルデバイスまたは固定ロケーションデバイスであり得る複数のワイヤレスデバイス１０６にワイヤレスネットワークアクセスを提供する。様々な例において、ワイヤレスデバイス１０６には、スマートフォン、コネクテッドビークル、ＩｏＴデバイス、センサ、（製造施設などの）機械、ホットスポットなどのデバイスが含まれ得る。ワイヤレスデバイス１０６は、ユーザ装置（ＵＥ）または加入者宅内装置（ＣＰＥ）と呼ばれることもある。
【0016】
無線式ネットワーク１０３は、複数のセル１０９を通じて複数のワイヤレスデバイス１０６にワイヤレスネットワークアクセスを提供するＲＡＮを含むことがある。セル１０９のそれぞれには、ワイヤレスデバイス１０６との間でワイヤレスデータ信号を送受信する１つ以上のアンテナ及び１つ以上の無線ユニット（ＲＵ）が装備され得る。アンテナは１つ以上の周波数帯域用に構成され得、無線ユニットもまた周波数アジャイルまたは周波数調整可能にされ得る。信号を特定の方向または方位角範囲に集中させるために、アンテナには特定のゲインまたはビーム幅を関連付けることができ、これにより、異なる方向での周波数の再利用が可能になり得る。さらに、アンテナは、水平偏波、垂直偏波、または円偏波であってもよい。いくつかの例では、無線ユニットは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術を利用して信号を送信及び受信することができる。したがって、ＲＡＮは、ワイヤレスデバイス１０６との無線接続を可能にする無線アクセス技術を実装し、無線式ネットワークのコアネットワークとの接続を提供する。ＲＡＮのコンポーネントには、所与の物理エリアをカバーする基地局及びアンテナだけでなく、ＲＡＮへの接続を管理するための必要なコアネットワークアイテムが含まれる。
【0017】
データトラフィックは、多くの場合、（例えば、アグリゲーションサイトにおいて）レイヤ３ルータの複数のホップで構成されるファイバトランスポートネットワークを介してコアネットワークにルーティングされる。コアネットワークは通常、１つ以上のデータセンタに収容される。通常、コアネットワークは、エンドデバイスからのデータトラフィックを集約し、加入者及びデバイスを認証し、パーソナライズされたポリシを適用し、デバイスのモビリティを管理してから、トラフィックをオペレータサービスまたはインターネットにルーティングする。例えば、５Ｇコアは、コントロールプレーンとユーザプレーンとを分離して、いくつかのマイクロサービス要素に分解することができる。５Ｇコアは、物理的なネットワーク要素ではなく、仮想化されたソフトウェアベースの（例えばマイクロサービスとしてデプロイされた）ネットワーク機能を含むことができるため、マルチアクセスエッジコンピューティング（ＭＥＣ）クラウドインフラストラクチャ内でインスタンス化することができる。コアネットワークのネットワーク機能には、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）、アクセスと移動管理機能（ＡＭＦ）、及びセッション管理機能（ＳＭＦ）が含まれ得るが、これらについては以下でさらに詳しく説明する。通信ネットワーク１００の外部のロケーションを宛先とするデータトラフィックの場合、ネットワーク機能は通常、トラフィックが通信ネットワーク１００を出入りできる、インターネットまたはクラウドプロバイダネットワークなどの外部ネットワークに対するファイアウォールを含む。いくつかの実施形態では、通信ネットワーク１００は、コアネットワークからさらに下流のサイト（例えば、アグリゲーションサイトまたは無線式ネットワーク１０３）にトラフィックが出入りできるようにする設備を含むことができることに留意されたい。
【0018】
ＵＰＦは、モバイルインフラストラクチャとデータネットワーク（ＤＮ）との間の相互接続ポイント、つまり、ユーザプレーン（ＧＴＰ－Ｕ）の汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）トンネリングプロトコルのカプセル化及びカプセル化解除を提供する。ＵＰＦは、１つ以上のエンドマーカパケットをＲＡＮ基地局に送信するなど、ＲＡＮ内でモビリティを提供するためのセッションアンカポイントを提供することもある。ＵＰＦは、トラフィック一致フィルタに基づいてフローを特定のデータネットワークに誘導するなど、パケットのルーティング及び転送を処理することもある。ＵＰＦのもう１つの機能には、アップリンク（ＵＬ）及びダウンリンク（ＤＬ）のトランスポートレベルのパケットマーキングやレート制限など、フローごとまたはアプリケーションごとのＱｏＳ処理が含まれる。ＵＰＦは、最新のマイクロサービス手法を使用してクラウドネイティブネットワーク機能として実装することができ、例えば、（マネージドサービスを介してコードが実行される基盤となるインフラストラクチャを抽象化する）サーバレスフレームワーク内にデプロイできる。
【0019】
ＡＭＦは、ワイヤレスデバイス１０６またはＲＡＮから接続及びセッション情報を受信することがあり、接続及びモビリティ管理タスクを処理することがある。例えば、ＡＭＦは、ＲＡＮ内の基地局間のハンドオーバを管理することがある。いくつかの例では、ＡＭＦは、特定のＲＡＮコントロールプレーン及びワイヤレスデバイス１０６のトラフィックを終了させることにより、５Ｇコアへのアクセスポイントとみなされることがある。ＡＭＦは、暗号化及び完全性保護アルゴリズムを実装することもある。
【0020】
ＳＭＦは、例えば、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）セッションの作成、更新、及び削除を行い、ＵＰＦ内のセッションコンテキストを管理することにより、セッションの確立または変更を処理することがある。ＳＭＦは、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）及びＩＰアドレス管理（ＩＰＡＭ）を実装することもある。ＳＭＦは、最新のマイクロサービス手法を使用してクラウドネイティブネットワーク機能として実装されてもよい。
【0021】
無線式ネットワーク１０３を実装するための様々なネットワーク機能は、ネットワーク機能を実行するように構成された汎用コンピューティングデバイスに対応し得る分散コンピューティングデバイス１１２内にデプロイされ得る。例えば、分散コンピューティングデバイス１１２は、ネットワーク機能を実施する１つ以上のサービスを実行するように順番に構成される１つ以上の仮想マシンインスタンスを実行することができる。一実施形態では、分散コンピューティングデバイス１１２は、各セルサイトにデプロイされる耐久性の高いマシンである。例えば、分散型コンピューティングデバイスは、ＲＡＮの分散ユニット（ＤＵ）機能を実行することができる。
【0022】
対照的に、１つ以上の集中コンピューティングデバイス１１５は、顧客が運用する中央サイトで様々なネットワーク機能を実行することがある。例えば、集中コンピューティングデバイス１１５は、調整されたサーバルーム内の顧客の構内に集約的に配置されてもよい。集中コンピューティングデバイス１１５は、ネットワーク機能を実施する１つ以上のサービスを実行するように順番に構成される１つ以上の仮想マシンインスタンスを実行することができる。例えば、集中コンピューティングデバイス１１５は、ＲＡＮの集中ユニット（ＣＵ）機能を実行することができる。
【0023】
１つ以上の実施形態では、無線式ネットワーク１０３からのネットワークトラフィックは、顧客のサイトから遠隔に位置する１つ以上のデータセンタに配置され得るコアネットワーク１１８の１つ以上のコンピューティングデバイスにバックホールされる。コアネットワーク１１８はまた、インターネット及び／または他の外部の公衆またはプライベートネットワークに対応し得るネットワーク１２１への、及びネットワーク１２１からのネットワークトラフィックのルーティングを含む、様々なネットワーク機能を実行し得る。コアネットワークは、通信ネットワーク１００の管理に関連する機能（例えば、請求、モビリティ管理など）と、通信ネットワーク１００と他のネットワークとの間のトラフィックを中継するためのトランスポート機能とを実行し得る。
【0024】
図１Ｂに進むと、本開示の様々な実施形態で使用されるＲＡＮプロトコルスタック１２０の例が示されている。ＲＡＮプロトコルスタック１２０は、ユーザプレーン１２２とコントロールプレーン１２４に分割される。ＲＡＮは、中央ユニット（ＣＵ）と分散ユニット（ＤＵ）に対応するワークロードで構成される。ＤＵは、ＣＵだけでなく、無線ユニット（ＲＵ）とアンテナに接続される。
【0025】
Ｌ１ １２６は、チャネル符号化またはデジタル信号処理（ＤＳＰ）作業を実行する上位物理層（ＰＨＹ）を表す第１層に対応する。このようなＤＳＰ作業には、無線ネットワークが必要とするように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、前方誤り訂正、無線チャネル推定、プリコーディング、変調などを含み得る。Ｌ１作業を実行するＤＵの部分は、イーサネットネットワークを介してＲＵに接続できる。
【0026】
Ｌ２ １２８、すなわち第２層は、主にスケジューリング層であり、ミリ秒以下などごとに定期的に更新され得る個々のクライアントデバイスの無線状態に基づいてアップリンク及びダウンリンク送信をスケジュールする媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層である。Ｌ２ １２８は、容量、待ち時間、及びトラフィック要件を満たすために、既存のクライアントデバイスの間で利用可能な無線容量を最善で利用する方法を決定する。携帯電話ネットワークの場合、クライアントデバイスとの間のネットワークトラフィックは、スケジューラによって明示的にスケジュールされる。スケジューラが、アップリンク及びダウンリンクのために最適なコード化を使うという点で効率的であるほど、クライアントデバイスが同じハードウェアと機能でき、そのためより安価でスケーラブルな解決策を与え得る。対照的に、Ｗｉ－Ｆｉネットワークは、クライアントデバイスが、衝突を避けるためにネットワーク条件を感知しようとし、衝突を検出するとすぐに、クライアントデバイスがバックし、それからリトライする衝突回避（ＣＳＭＡ－ＣＡ）プロトコルとのキャリアセンス多重アクセスを使用する。ＣＳＭＡ－ＣＡについては、ネットワークトラフィックの中心的なスケジューリングがない。
【0027】
例えば、Ｌ２ １２８は、高率前方誤り訂正機能（ＦＥＣ）及び自動再送要求（ＡＲＱ）エラーコントロールの組み合わせであるハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）テクニックを輸送チャネルのレベルで実装し得る。Ｌ２ １２８はまた論理チャネルのレベルでＡＲＱエラーコントロールを実装し得る。例えば、無線リンクコントロール（ＲＬＣ）、無線リンクプロトコルは、論理チャネルを実装するために使用され得る。セルサイトで、またはきびしい待ち時間の制約によるＲＵに比較的近いより小さな集合体サイトで、Ｌ１ １２６とＬ２ １２８層が実行される。
【0028】
Ｌ３ １３０または第３層は、他の層の構成に責任があり、セルサイトまたはＲＡＮを横切ってクライアントデバイスの可動性の周囲で決定をするＲＡＮのコントロールのプレーン様の層を含む。これらは、より長い待ち時間を許容できるため、クラウドプロバイダネットワークで実行できるＣＵワークロードである。物理トポロジの観点からは、使用される無線周波数に応じて、地理的エリアごとに複数のセルと基地局（ＤＵ／ＲＵセット）が存在する場合がある。無線周波数が高くなるほど、単一セルがカバーできるエリアは小さくなる。クライアントデバイスは一度に１つのセルに排他的に接続され、クライアントデバイスが場所を変更した場合、または別のセルがクライアントデバイスに適切に対応できる場合は、他のものにハンドオフできる。
【0029】
Ｌ３ １３０では、パケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰ）を使用して、ユーザプレーンデータの転送、コントロールプレーンデータの転送、ヘッダ圧縮、暗号化、完全性の保護などを含むサービスを実装することができる。さらに、サービスデータアダプテーションプロトコル（ＳＤＡＰ）は、サービスの質（ＱｏＳ）の管理に使用され得る。例えば、ＳＤＡＰは、セッション内の特定のサービスの質のフローを、適切なレベルのＱｏＳで確立された対応するデータ無線ベアラにマッピングできる。ＳＤＡＰは、送信されたパケットに正しいＱｏＳフロー識別子をマークし得る。
【0030】
無線リソースコントロール（ＲＲＣ）もＬ３ １３０にあるが、コントロールプレーン１２４側にある。ＲＲＣは、非アクセス層（ＮＡＳ）に情報転送サービスを提供する。ＲＲＣは、無線ベアラの設立と管理と可動性管理とセキュリティを容易にして、無線インターフェースの構成をコントロールすることについてまた責任がある。ＮＡＳは、通信セッションの確立を管理するためと、それが動く時にクライアントデバイスとの継続的な通信を維持するために使われる。コントロールプレーン１２４はまた、加入者識別（ＳＩ）チャネルとページングチャネルを含む。
【0031】
図１Ｃは無線式ネットワーク１０３（図１Ａ）で例示的なデータフロー１４０を示している図表である。データフロー１４０はクライアントデバイス１０６、無線アクセスネットワーク１４３、ＵＰＦ１４６、及びデータネットワーク１４９の間でデータの転送を示す。クライアントデバイス１０６は無線インターフェース１５２上で無線アクセスネットワーク１４３と通信する。無線アクセスネットワーク１４３は、ネットワークトラフィックを、クライアントデバイス１０６からネットワークインターフェース１５４経由でＵＰＦ１４６に転送する。１つの例において、無線アクセスネットワーク１４３はクラウドサービスプロバイダによって動作されるが、別の例において、無線アクセスネットワーク１４３が通信サービスプロバイダによって動作される。
【0032】
ＵＰＦ１４６は、戻りネットワークトラフィックを、ネットワークインターフェース１５４もまた経由して、無線アクセスネットワーク１４３に転送する。ＵＰＦ１４６は、無線アクセスネットワーク１４３からのネットワークトラフィックを処理した後、処理されたネットワークトラフィックを、ネットワークインターフェース１５６を介して、データネットワーク１４９に転送する。同様に、ＵＰＦ１４６は、ネットワークインターフェース１５６を介してデータネットワーク１４９から戻りネットワークトラフィックを受信し、それを処理し、次に、処理されたネットワークトラフィックをネットワークインターフェース１５４を介して無線アクセスネットワーク１４３に転送する。
【0033】
ネットワークインターフェース１５４上のネットワークトラフィックは、ＧＴＰを使用してカプセル化され、各トンネルは、トンネル識別子とクライアントデバイス１０６のネットワークアドレスとを含むタプルによって、一意に識別される。このカプセル化により、ヘッダに関するデータオーバーヘッドが各データパケットに追加される。追加データは、データパケットに、ＭＴＵ値を越えさせ、その結果パケットのフラグメンテーションを生じ得る。カプセル化とカプセル除去の処置は、潜在的なフラグメンテーションとともに、待ち時間を通信に追加する。
【0034】
図２Ａは、いくつかの実施形態による、クラウドプロバイダネットワーク２０３を含み、さらに、図１Ａの通信ネットワーク１００内の様々なロケーションで使用され得るクラウドプロバイダネットワーク２０３の様々なプロバイダサブストレートエクステンションを含むネットワーク環境２００の例を示す。クラウドプロバイダネットワーク２０３（単に「クラウド」と呼ばれることもある）は、ネットワークでアクセス可能なコンピューティングリソース（計算、ストレージ、及びネットワーキングリソース、アプリケーション、及びサービスなど）のプールを指し、これらは仮想化またはベアメタルの場合がある。クラウドは、顧客のコマンドに応答して、プログラムでプロビジョニング及びリリースされ得る構成可能なコンピューティングリソースの共有プールへの便利なオンデマンドネットワークアクセスを提供し得る。これらのリソースは、変動する負荷に合わせて調整されるように、動的にプロビジョニングされ、再構成されることがある。したがって、クラウドコンピューティングは、公衆アクセス可能なネットワーク（例えば、インターネット、セルラ通信ネットワーク）を介してサービスとして配信されるアプリケーションと、それらのサービスを提供するクラウドプロバイダのデータセンタ内のハードウェア及びソフトウェアとの両方と見なすことができる。
【0035】
クラウドプロバイダネットワーク２０３は、ネットワークを介してオンデマンドでスケーラブルなコンピューティングプラットフォームをユーザに提供することができ、例えば、ユーザが（中央処理装置（ＣＰＵ）及びグラフィックス処理装置（ＧＰＵ）の一方または両方の使用を介して、任意選択でローカルストレージを用いて、計算インスタンスを提供する）計算サーバ及び（指定された計算インスタンスに仮想化された永続的なブロックストレージを提供する）ブロックストアサーバの使用を介して、スケーラブルな「仮想コンピューティングデバイス」を自由に持つことができるようにする。これらの仮想コンピューティングデバイスは、ハードウェア（様々なタイプのプロセッサ、ローカルメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク、及び／またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）ストレージ）、選ばれたオペレーティングシステム、ネットワーク機能、及びプリロードされたアプリケーションソフトウェアを含むパーソナルコンピューティングデバイスの属性を有する。各仮想コンピューティングデバイスはまた、そのコンソール入出力（例えば、キーボード、ディスプレイ、及びマウス）を仮想化することもある。この仮想化により、ユーザは、ブラウザ、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）などのコンピュータアプリケーションを使用して自身の仮想コンピューティングデバイスに接続することによって、パーソナルコンピューティングデバイスであるかのように、自身の仮想コンピューティングデバイスを構成及び使用することが可能になる。ユーザが利用可能な固定量のハードウェアリソースを所有するパーソナルコンピューティングデバイスとは異なり、仮想コンピューティングデバイスに関連付けられたハードウェアは、ユーザが必要とするリソースに応じてスケールアップまたはスケールダウンすることができる。
【0036】
前述のとおり、ユーザは、中間ネットワーク（複数可）２１２経由で、様々なインターフェース２０６（例えば、ＡＰＩ）を使用して、仮想化コンピューティングデバイス及び他のクラウドプロバイダネットワーク２０３のリソース及びサービスに接続し、５Ｇネットワークなどの電気通信ネットワークを構成して管理することができる。ＡＰＩは、クライアントが事前定義された形式で要求を行った場合に、クライアントが特定の形式で応答を受信する、または定義されたアクションを開始させる必要があるように、クライアントデバイス２１５とサーバとの間のインターフェース及び／または通信プロトコルを参照する。クラウドプロバイダネットワークの状況では、ＡＰＩは、顧客がクラウドプロバイダネットワーク２０３からデータを取得したり、クラウドプロバイダネットワーク２０３内でアクションを実行したりできるようにすることで、顧客がクラウドインフラストラクチャにアクセスするためのゲートウェイを提供し、クラウドプロバイダネットワーク２０３でホストされているリソースやサービスと対話するアプリケーションの開発を可能にする。ＡＰＩは、クラウドプロバイダネットワーク２０３の様々なサービスが相互にデータを交換できるようにすることもできる。ユーザは自身の仮想コンピューティングシステムをデプロイして、自身で使用するための、及び／または自身の顧客もしくはクライアントが使用するための、ネットワークベースのサービスを提供することを選ぶことができる。
【0037】
クラウドプロバイダネットワーク２０３は、サブストレートと呼ばれる物理ネットワーク（例えば、板金ボックス、ケーブル、ラックハードウェア）を含むことができる。サブストレートは、プロバイダネットワークのサービスを実行する物理ハードウェアを含むネットワークファブリックと見なすことができる。サブストレートは、クラウドプロバイダネットワーク２０３の残りの部分から隔離されていてもよく、例えば、サブストレートネットワークアドレスから、クラウドプロバイダのサービスを実行する実稼働ネットワーク内のアドレスへ、または顧客リソースをホストする顧客ネットワークへルーティングすることが不可能な場合がある。
【0038】
クラウドプロバイダネットワーク２０３は、サブストレート上で実行される仮想化コンピューティングリソースのオーバレイネットワークを含むこともある。少なくともいくつかの実施形態では、ネットワークサブストレート上のハイパーバイザまたは他のデバイスまたはプロセスは、カプセル化プロトコル技術を使用して、プロバイダネットワーク内の異なるホスト上のクライアントリソースインスタンス間のネットワークサブストレート上でネットワークパケット（例えば、クライアントＩＰパケット）をカプセル化し、ルーティングすることがある。カプセル化プロトコル技術は、カプセル化されたパケット（ネットワークサブストレートパケットとも呼ばれる）を、オーバレイネットワークパスまたはルートを介してネットワークサブストレート上のエンドポイント間でルーティングするように、ネットワークサブストレート上で使用され得る。カプセル化プロトコル技術は、ネットワークサブストレート上にオーバレイされた仮想ネットワークトポロジを提供するものと見なされ得る。そのため、ネットワークパケットは、オーバレイネットワーク内の構成体（例えば、仮想プライベートクラウド（ＶＰＣ）と呼ばれ得る仮想ネットワーク、セキュリティグループと呼ばれ得るポート／プロトコルファイアウォール構成）に従って、サブストレートネットワークに沿ってルーティングされ得る。マッピングサービス（図示せず）は、これらのネットワークパケットのルーティングを連係させ得る。マッピングサービスは、オーバレイインターネットプロトコル（ＩＰ）とネットワーク識別子との組み合わせをサブストレートＩＰにマッピングする地域的分散ルックアップサービスであってもよく、分散サブストレートコンピューティングデバイスがパケットの送信先を検索できるようにする。
【0039】
例示すると、各物理ホストデバイス（例えば、計算サーバ、ブロックストアサーバ、オブジェクトストアサーバ、制御サーバ）は、サブストレートネットワーク内にＩＰアドレスを有することがある。ハードウェア仮想化技術を使用すると、複数のオペレーティングシステムをホストコンピュータ上で、例えば、計算サーバ上の仮想マシン（ＶＭ）として、同時に実行することが可能になり得る。ホスト上のハイパーバイザ、または仮想マシンモニタ（ＶＭＭ）は、ホスト上の様々なＶＭにホストのハードウェアリソースを割り振り、ＶＭの実行を監視する。各ＶＭには、オーバレイネットワーク内の１つ以上のＩＰアドレスが与えられてもよく、ホスト上のＶＭＭは、ホスト上のＶＭのＩＰアドレスを認識している場合がある。ＶＭＭ（及び／またはネットワークサブストレート上の他のデバイスまたはプロセス）は、カプセル化プロトコル技術を使用して、クラウドプロバイダネットワーク２０３内の異なるホスト上の仮想化リソース間のネットワークサブストレート上でネットワークパケット（例えば、クライアントＩＰパケット）をカプセル化し、ルーティングすることがある。カプセル化プロトコル技術は、カプセル化されたパケットを、オーバレイネットワークパスまたはルートを介してネットワークサブストレート上のエンドポイント間でルーティングするように、ネットワークサブストレート上で使用され得る。カプセル化プロトコル技術は、ネットワークサブストレート上にオーバレイされた仮想ネットワークトポロジを提供するものと見なされ得る。カプセル化プロトコル技術には、ＩＰオーバレイアドレス（例えば、顧客に見えるＩＰアドレス）をサブストレートＩＰアドレス（顧客に見えないＩＰアドレス）にマッピングするマッピングディレクトリを維持するマッピングサービスが含まれ得、このマッピングディレクトリは、エンドポイント間でパケットをルーティングするためにクラウドプロバイダネットワーク２０３上の様々なプロセスによってアクセスされ得る。
【0040】
図示するように、クラウドプロバイダネットワークサブストレートのトラフィック及び動作は、様々な実施形態において、論理コントロールプレーン２１８上で搬送されるコントロールプレーントラフィック、及び論理データプレーン２２１上で搬送されるデータプレーンオペレーションという２つのカテゴリに大まかに細分され得る。データプレーン２２１は、分散コンピューティングシステムを介したユーザデータの移動を表し、コントロールプレーン２１８は、分散コンピューティングシステムを介した制御信号の移動を表す。コントロールプレーン２１８は、一般に、１つ以上の制御サーバにわたって分散され、１つ以上の制御サーバによって実装される、１つ以上のコントロールプレーンコンポーネントまたはサービスを含む。コントロールプレーントラフィックには、一般に、様々な顧客向けに分離された仮想ネットワークの確立、リソースの使用状況や健全性の監視、要求された計算インスタンスが起動される特定のホストまたはサーバの識別、必要に応じた追加ハードウェアのプロビジョニングなどの管理動作が含まれる。データプレーン２２１は、クラウドプロバイダネットワーク上に実装される顧客リソース（例えば、計算インスタンス、コンテナ、ブロックストレージボリューム、データベース、ファイルストレージ）を含む。データプレーントラフィックには、一般に、顧客リソースとの間のデータ転送などの非管理動作が含まれる。
【0041】
コントロールプレーンコンポーネントは、通常、データプレーンサーバとは別個のサーバのセットに実装され、コントロールプレーントラフィックとデータプレーントラフィックとは別個の異なるネットワーク経由で送信される場合がある。いくつかの実施形態では、コントロールプレーントラフィックとデータプレーントラフィックとは、異なるプロトコルによってサポートされ得る。いくつかの実施形態では、クラウドプロバイダネットワーク２０３を介して送信されるメッセージ（例えば、パケット）は、トラフィックがコントロールプレーントラフィックであるかデータプレーントラフィックであるかを示すフラグを含む。いくつかの実施形態では、トラフィックのペイロードを検査して、そのタイプ（例えば、コントロールプレーンかデータプレーンか）を判定することがある。トラフィックタイプを区別するための他の手法も可能である。
【0042】
図示するように、データプレーン２２１は、ベアメタル（例えば、単一テナント）であってもよく、または１以上の顧客向けに複数のＶＭ（「インスタンス」と呼ばれることもある）もしくはマイクロＶＭを実行するために、ハイパーバイザによって仮想化されてもよい、１つ以上の計算サーバを含むことがある。これらの計算サーバは、クラウドプロバイダネットワーク２０３の仮想化コンピューティングサービス（または「ハードウェア仮想化サービス」）をサポートすることができる。仮想化コンピューティングサービスは、コントロールプレーン２１８の一部であってもよく、顧客がインターフェース２０６（例えば、ＡＰＩ）を介してコマンドを発行して、アプリケーションのための計算インスタンス（例えば、ＶＭ、コンテナ）を起動し、管理することを可能にする。仮想化コンピューティングサービスは、様々な計算リソース及び／またはメモリリソースを備えた仮想計算インスタンスを提供することがある。一実施形態では、仮想計算インスタンスのそれぞれは、いくつかのインスタンスタイプのうちの１つに対応してもよい。インスタンスタイプは、そのハードウェアタイプ、計算リソース（例えば、ＣＰＵまたはＣＰＵコアの数、タイプ、及び構成）、メモリリソース（例えば、ローカルメモリの容量、タイプ、及び構成）、ストレージリソース（例えば、ローカルにアクセス可能なストレージの容量、タイプ、及び構成）、ネットワークリソース（例えば、そのネットワークインターフェースの特性及び／またはネットワーク機能）、及び／または他の適切な記述的特性によって特徴付けられ得る。インスタンスタイプ選択機能を使用して、例えば顧客からの入力に（少なくとも部分的に）基づいて、顧客のためにインスタンスタイプを選択することがある。例えば、顧客は、事前定義されたインスタンスタイプのセットからインスタンスタイプを選択することができる。別の例として、顧客は、インスタンスタイプの所望のリソース及び／またはインスタンスが実行するワークロードの要件を指定することがあり、インスタンスタイプ選択機能が、そのような仕様に基づいてインスタンスタイプを選択してもよい。
【0043】
データプレーン２２１はまた、１つ以上のブロックストアサーバを含むことがあり、これは、顧客データのボリュームを格納するための永続ストレージ、及びこれらのボリュームを管理するためのソフトウェアを含むことがある。このようなブロックストアサーバは、クラウドプロバイダネットワークのマネージドブロックストレージサービスをサポートし得る。マネージドブロックストレージサービスは、コントロールプレーン２１８の一部であり、顧客がインターフェース２０６（例えば、ＡＰＩ）を介してコマンドを発行して、計算インスタンス上で実行されるアプリケーションのボリュームを作成し、管理することを可能にする。ブロックストアサーバは、データがブロックとして記憶される１つ以上のサーバを含む。ブロックはバイトまたはビットのシーケンスであり、ブロックサイズの最大長を有する整数個のレコードを通常は含む。ブロック化されたデータは通常、データバッファに記憶され、一度にブロック全体が読み書きされる。一般に、ボリュームは、ユーザに代わって維持されるデータのセットなどの、論理的なデータの集合体に対応することができる。例えば１ＧＢから１テラバイト（ＴＢ）以上のサイズの範囲の個々のハードドライブとして扱うことができるユーザボリュームは、ブロックストアサーバに記憶された１つ以上のブロックで構成される。個々のハードドライブとして扱われるが、ボリュームは、１つまたは複数の基礎となる物理ホストデバイス上に実装された１つまたは複数の仮想化デバイスとして記憶され得ることは理解されよう。ボリュームは、少数回（例えば、最大１６回）パーティション分割され、各パーティションが異なるホストによってホストされてよい。ボリュームのデータは、ボリュームの複数のレプリカを提供するために、クラウドプロバイダネットワーク内の複数のデバイス間で複製され得る（そのようなレプリカは、コンピューティングシステム上のボリュームを集合的に表し得る）。分散コンピューティングシステムにおけるボリュームのレプリカは、有益なことに、例えば、ユーザがボリュームの一次レプリカ、またはブロックレベルで一次レプリカと同期されたボリュームの二次レプリカのいずれかにアクセスできるようにして、一次または二次レプリカのいずれかの障害によって、ボリュームの情報へのアクセスが妨げられないようにすることで、自動的なフェイルオーバ及びリカバリを提供することができる。プライマリレプリカの役割は、ボリュームでの読み取り及び書き込み（「入出力操作」または単に「Ｉ／Ｏ操作」と呼ばれることもある）を容易にし、かつ任意の書き込みをセカンダリに（非同期レプリケーションを使用することもあるが、好ましくは、Ｉ／Ｏパスで同期して）反映させることであり得る。セカンダリレプリカは、プライマリレプリカと同期して更新され、フェイルオーバ動作中にシームレスな移行を提供することができ、これにより、セカンダリレプリカがプライマリレプリカの役割を引き継ぎ、以前のプライマリがセカンダリとして指定されるか、または新しい代替セカンダリレプリカがプロビジョニングされる。本明細書の特定の例では、プライマリレプリカとセカンダリレプリカとについて説明するが、論理ボリュームは複数のセカンダリレプリカを含み得ることが理解されよう。計算インスタンスは、クライアント経由でボリュームへのそのＩ／Ｏを仮想化することがある。クライアントは、計算インスタンスが、リモートデータボリューム（例えば、ネットワーク経由でアクセスされる物理的に別個のコンピューティングデバイスに格納されているデータボリューム）に接続し、リモートデータボリュームでＩ／Ｏ操作を実行できるようにする命令に相当する。クライアントは、計算インスタンスの処理ユニット（例えば、ＣＰＵまたはＧＰＵ）を含むサーバのオフロードカード上に実装され得る。
【0044】
データプレーン２２１は、クラウドプロバイダネットワーク２０３内の別のタイプのストレージに相当する、１つ以上のオブジェクトストアサーバを含むこともある。オブジェクトストレージサーバは、バケットと呼ばれるリソース内にオブジェクトとしてデータが記憶される１つ以上のサーバを含み、クラウドプロバイダネットワーク２０３のマネージドオブジェクトストレージサービスをサポートするために使用されることがある。各オブジェクトは、典型的には、記憶されているデータと、記憶されたオブジェクトの分析に関するオブジェクトストレージサーバの様々な機能を可能にする可変量のメタデータと、オブジェクトを取り出すために使用できるグローバルに一意の識別子またはキーと、を含む。各バケットは、所与のユーザアカウントに関連付けられる。顧客は自身のバケット内に所望の数のオブジェクトを記憶することができ、自身のバケット内のオブジェクトの書き込み、読み出し、及び削除を行うことができ、自身のバケット及びその中に含まれているオブジェクトへのアクセスを制御することができる。さらに、いくつかの異なるオブジェクトストレージサーバが上述のリージョンのうちの異なるリージョンに分散された実施形態では、ユーザは、例えば待ち時間を最適化するために、バケットが記憶されるリージョン（または複数のリージョン）を選ぶことができる。顧客は、バケットを使用して、ＶＭの起動に使用できるマシンイメージや、ボリュームのデータの特定時点のビューを表すスナップショットなど、様々なタイプのオブジェクトを保存することができる。
【0045】
プロバイダサブストレートエクステンション２２４（「ＰＳＥ」）は、電気通信ネットワークなどの別個のネットワーク内でクラウドプロバイダネットワーク２０３のリソース及びサービスを提供し、それによって（例えば、顧客のデバイスとの通信の待ち時間、法令順守、セキュリティなどに関連する理由で）クラウドプロバイダネットワーク２０３の機能を新しいロケーションに拡張する。いくつかの実施態様では、ＰＳＥ２２４は、電気通信ネットワーク内で実行するクラウドベースのワークロードに容量を提供するように構成することができる。いくつかの実施態様では、ＰＳＥ２２４は、電気通信ネットワークのコア及び／またはＲＡＮ機能を提供するように構成することができ、追加のハードウェア（例えば、無線アクセスハードウェア）を用いて構成することができる。いくつかの実施態様は、例えば、コア及び／またはＲＡＮ機能によって未使用の容量をクラウドベースのワークロードの実行に使用できるようにすることにより、両方を可能にするように構成され得る。
【0046】
図示するように、そのようなプロバイダサブストレートエクステンション２２４は、他の可能なタイプのサブストレートエクステンションの中でもとりわけ、クラウドプロバイダネットワークマネージドプロバイダサブストレートエクステンション２２７（例えば、クラウドプロバイダネットワーク２０３に関連するものとは別のクラウドプロバイダ管理の施設内に位置するサーバによって形成される）、通信サービスプロバイダサブストレートエクステンション２３０（例えば、通信サービスプロバイダ施設に関連付けられたサーバによって形成される）、顧客マネージドプロバイダサブストレートエクステンション２３３（例えば、顧客またはパートナー施設のオンプレミスに位置するサーバによって形成される）を含むことができる。
【0047】
例示的なプロバイダサブストレートエクステンション２２４に示すように、プロバイダサブストレートエクステンション２２４は、同様に、クラウドプロバイダネットワーク２０３のコントロールプレーン２１８とデータプレーン２２１とをそれぞれ拡張する、コントロールプレーン２３６とデータプレーン２３９との間の論理的分離を含むことができる。プロバイダサブストレートエクステンション２２４は、様々な種類のコンピューティング関連リソースをサポートするために、ソフトウェア及び／またはファームウェア要素を備えたハードウェアの適切な組み合わせを用いて、そうするためにクラウドプロバイダネットワーク２０３を使用する経験を反映するように、例えばクラウドプロバイダネットワークオペレータによって事前に構成されてもよい。例えば、１つ以上のプロバイダサブストレートエクステンションロケーションサーバが、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内でのデプロイのためにクラウドプロバイダによってプロビジョニングされ得る。上記のように、クラウドプロバイダネットワーク２０３は、事前定義されたインスタンスタイプのセットを提供することがあり、それぞれが基盤となるハードウェアリソースの様々なタイプ及び量を有する。各インスタンスタイプは、様々なサイズで提供される場合もある。顧客がリージョン内で使用しているのと同じインスタンスのタイプ及びサイズをプロバイダサブストレートエクステンション２２４で使用し続けることができるようにするために、サーバは異種サーバであってもよい。異種サーバは、同じタイプの複数のインスタンスサイズを同時にサポートすることができ、その基盤となるハードウェアリソースによってサポートされているいかなるインスタンスタイプもホストするように再構成することもできる。異種サーバの再構成は、サーバの利用可能な容量を使用してオンザフライで実行することができ、つまり、他のＶＭがまだ実行中であり、プロバイダサブストレートエクステンションロケーションサーバの他の容量を消費している間に、実行することができる。これにより、サーバ上で実行中のインスタンスをより適切にパッキングできるようにすることによって、エッジロケーション内のコンピューティングリソースの利用を改善することができ、また、クラウドプロバイダネットワーク２０３及びクラウドプロバイダネットワークマネージドプロバイダサブストレートエクステンション２２７にわたるインスタンスの使用に関するシームレスな経験を提供することもできる。
【0048】
プロバイダサブストレートエクステンションサーバは、１つ以上の計算インスタンスをホストすることがある。計算インスタンスは、コードとそのすべての依存関係とをパッケージ化するＶＭ、またはコンテナであってもよく、アプリケーションがコンピューティング環境（例えば、ＶＭ及びマイクロＶＭを含む）全体で迅速かつ確実に実行できるようにする。さらに、顧客の希望に応じて、サーバは１つ以上のデータボリュームをホストすることがある。クラウドプロバイダネットワーク２０３のリージョンでは、そのようなボリュームは専用のブロックストアサーバ上でホストされ得る。しかしながら、プロバイダサブストレートエクステンション２２４の容量がリージョン内よりも著しく小さい可能性があるため、プロバイダサブストレートエクステンション２２４がそのような専用ブロックストアサーバを含む場合、最適な利用経験が提供されない可能性がある。したがって、ブロックストレージサービスは、ＶＭの１つがブロックストアソフトウェアを実行してボリュームのデータを保存するように、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内で仮想化されることがある。クラウドプロバイダネットワーク２０３のリージョンにおけるブロックストレージサービスの動作と同様に、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内のボリュームは、耐久性及び可用性のために複製されてもよい。ボリュームは、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内の独自の分離された仮想ネットワーク内でプロビジョニングされ得る。計算インスタンス及び任意のボリュームは、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内のプロバイダネットワークデータプレーン２２１のデータプレーン２３９エクステンションを集合的に構成する。
【0049】
プロバイダサブストレートエクステンション２２４内のサーバは、いくつかの実施態様では、特定のローカルコントロールプレーンコンポーネント、例えば、クラウドプロバイダネットワーク２０３に戻る接続が切断された場合にプロバイダサブストレートエクステンション２２４が機能し続けることを可能にするコンポーネントをホストすることがある。これらのコンポーネントの例には、可用性を維持するために必要に応じてプロバイダサブストレートエクステンションサーバ間で計算インスタンスを移動できる移行マネージャや、ボリュームレプリカのロケーションを示すキーバリューデータストアが含まれる。しかしながら、一般に、プロバイダサブストレートエクステンション２２４のコントロールプレーン２３６機能は、顧客がプロバイダサブストレートエクステンション２２４のリソース容量をできるだけ多く使用できるようにするために、クラウドプロバイダネットワーク２０３にとどまる。
【0050】
移行マネージャは、ＰＳＥサーバ（及びクラウドプロバイダのデータセンタのサーバ）上で実行されるローカルコントローラだけでなく、リージョン内で実行される集中連係コンポーネントを有する場合がある。集中連係コンポーネントは、移行がトリガされたときにターゲットエッジロケーション及び／またはターゲットホストを識別することができ、ローカルコントローラはソースホストとターゲットホストとの間のデータ転送を連係させることができる。異なるロケーションにあるホスト間での説明されているリソースの移動は、いくつかの移行形式のうちの１つを取り得る。移行とは、クラウドコンピューティングネットワーク内のホスト間で、またはクラウドコンピューティングネットワーク外のホストとクラウド内のホストとの間で、仮想マシンインスタンス（及び／またはその他のリソース）を移動することを指す。ライブ移行や再起動移行など、様々な種類の移行がある。再起動移行中に、顧客は仮想マシンインスタンスの停止と効果的な電源入れ直しとを経験する。例えば、コントロールプレーンサービスは、元のホスト上の現在のドメインを破棄し、その後、新しいホスト上に仮想マシンインスタンス用の新しいドメインを作成することを含む再起動移行ワークフローを連係させ得る。インスタンスは、元のホストでシャットダウンされ、新しいホストで再度起動させることによって、再起動される。
【0051】
ライブ移行とは、仮想マシンの可用性を大幅に損なうことなく（例えば、仮想マシンのダウンタイムがエンドユーザに気付かれない）実行中の仮想マシンまたはアプリケーションを異なる物理マシン間で移動させるプロセスを指す。コントロールプレーンが、ライブ移行ワークフローを実行すると、インスタンスに関連付けられた新しい「非アクティブ」ドメインを作成できるが、インスタンスの元のドメインは引き続き「アクティブ」ドメインとして実行される。仮想マシンのメモリ（実行中のアプリケーションのメモリ内状態を含む）、ストレージ、及びネットワーク接続は、アクティブなドメインである元のホストから非アクティブなドメインである宛先ホストに転送される。仮想マシンは、メモリの内容を宛先ホストに転送している間、状態の変化を防ぐために、短く一時停止される場合がある。コントロールプレーンは、非アクティブドメインをアクティブドメイン化するように移行させ、元のアクティブドメインを降格させて非アクティブドメイン化し得（「フリップ」とも呼ばれる）、その後、非アクティブドメインを破棄し得る。
【0052】
様々なタイプの移行手法には、クリティカルフェーズ（顧客が仮想マシンインスタンスを利用できない時間）の管理が含まれており、このフェーズはできるだけ短くする必要がある。現在開示されている移行手法では、１つ以上の中間ネットワークを介して接続され得る地理的に離れたロケーションにあるホスト間でリソースが移動されるので、この管理は特に困難となる可能性がある。ライブ移行の場合、開示された手法は、例えば、ロケーション間の待ち時間、ネットワーク帯域幅／使用パターン、及び／またはインスタンスによってどのメモリページが最も頻繁に使用されるかに基づいて、事前（例えば、インスタンスがまだソースホスト上で実行されている間）にコピーするメモリ状態データの量、及びコピー後（例えば、インスタンスが宛先ホスト上で実行を開始した後）のメモリ状態データの量を動的に判定することができる。さらに、メモリ状態データが転送される特定の時刻は、ロケーション間のネットワークの状態に基づいて動的に判定することができる。この分析は、リージョン内の移行管理コンポーネントによって、またはソースエッジロケーションでローカルに実行されている移行管理コンポーネントによって、実行されてもよい。インスタンスが仮想化ストレージにアクセスできる場合、ソースドメインとターゲットドメインとの両方をストレージに同時にアタッチして、移行中やソースドメインへのロールバックが必要な場合に、そのデータへの中断のないアクセスを可能にし得る。
【0053】
プロバイダサブストレートエクステンション２２４で実行されるサーバソフトウェアは、クラウドプロバイダサブストレートネットワーク上で実行されるようにクラウドプロバイダによって設計されてもよく、このソフトウェアは、ローカルネットワークマネージャ（複数可）２４２を使用してエッジロケーション内にサブストレートネットワークのプライベートレプリカ（「シャドウサブストレート」）を作成することにより、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内で変更せずに実行することが可能になり得る。ローカルネットワークマネージャ（複数可）２４２は、プロバイダサブストレートエクステンション２２４サーバ上で動作し、例えば、クラウドプロバイダネットワーク２０３内のプロバイダサブストレートエクステンション２２４とプロキシ２４５、２４８との間の１つまたは複数の仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）エンドポイントとして機能することにより、ならびに（データプレーンプロキシ２４８からの）データプレーントラフィック及び（コントロールプレーンプロキシ２４５からの）コントロールプレーントラフィックを適切なサーバ（複数可）に関連付ける（トラフィックのカプセル化及びカプセル化解除のための）マッピングサービスを実装することにより、シャドウサブストレートをプロバイダサブストレートエクステンション２２４ネットワークとブリッジさせることができる。プロバイダネットワークのサブストレートオーバレイマッピングサービスのローカルバージョンを実装することにより、ローカルネットワークマネージャ（複数可）２４２は、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内のリソースがクラウドプロバイダネットワーク２０３内のリソースとシームレスに通信できるようにする。いくつかの実施態様では、単一のローカルネットワークマネージャ２４２が、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内の計算インスタンスをホストするすべてのサーバに対してこれらのアクションを実行することがある。他の実施態様では、計算インスタンスをホストするサーバのそれぞれが、専用のローカルネットワークマネージャ２４２を有してもよい。マルチラックエッジロケーションでは、ローカルネットワークマネージャが互いに開いたトンネルを維持して、ラック間通信はローカルネットワークマネージャ２４２を経由することができる。
【0054】
プロバイダサブストレートエクステンションロケーションは、例えば、プロバイダサブストレートエクステンション２２４ネットワーク及び（公共のインターネットを含む可能性がある）その他の中間ネットワークを通過する際に、顧客データのセキュリティを維持するため、プロバイダサブストレートエクステンション２２４ネットワークを経由してクラウドプロバイダネットワーク２０３に至る安全なネットワークトンネルを利用することができる。クラウドプロバイダネットワーク２０３内では、これらのトンネルは、（例えば、オーバレイネットワーク内の）分離された仮想ネットワーク、コントロールプレーンプロキシ２４５、データプレーンプロキシ２４８、及びサブストレートネットワークインターフェースを含む仮想インフラストラクチャコンポーネントで構成される。このようなプロキシ２４５、２４８は、計算インスタンス上で実行されるコンテナとして実装され得る。いくつかの実施形態では、計算インスタンスをホストするプロバイダサブストレートエクステンション２２４ロケーションにある各サーバは、少なくとも２つのトンネルを利用することができる。１つはコントロールプレーントラフィック（例えば、コンストレインドアプリケーションプロトコル（ＣｏＡＰ）トラフィック）用であり、もう１つはカプセル化されたデータプレーントラフィック用である。クラウドプロバイダネットワーク２０３内の接続マネージャ（図示せず）は、これらのトンネル及びそのコンポーネントのクラウドプロバイダネットワーク側のライフサイクルを、例えば、必要に応じてそれらを自動的にプロビジョニングし、それらを健全な動作状態に維持することによって管理する。いくつかの実施形態では、プロバイダサブストレートエクステンション２２４ロケーションとクラウドプロバイダネットワーク２０３との間の直接接続を、コントロールプレーン通信及びデータプレーン通信に使用することがある。他のネットワークを介したＶＰＮと比較して、直接接続は、そのネットワークパスが比較的固定され安定しているため、一定の帯域幅とより一貫したネットワークパフォーマンスとを提供する可能性がある。
【0055】
コントロールプレーン（ＣＰ）プロキシ２４５は、エッジロケーションにおける特定のホスト（複数可）を代表するために、クラウドプロバイダネットワーク２０３内でプロビジョニングされることがある。ＣＰプロキシ２４５は、クラウドプロバイダネットワーク２０３内のコントロールプレーン２１８とプロバイダサブストレートエクステンション２２４のコントロールプレーン２３６内のコントロールプレーンターゲットとの間の仲介役である。つまり、ＣＰプロキシ２４５は、プロバイダサブストレートエクステンションサーバ宛ての管理ＡＰＩトラフィックをリージョンサブストレートからプロバイダサブストレートエクステンション２２４へトンネリングさせるためのインフラストラクチャを提供する。例えば、クラウドプロバイダネットワーク２０３の仮想化コンピューティングサービスは、プロバイダサブストレートエクステンション２２４のサーバのＶＭＭにコマンドを発行して、計算インスタンスを起動することがある。ＣＰプロキシ２４５は、プロバイダサブストレートエクステンションのローカルネットワークマネージャ２４２へのトンネル（例えば、ＶＰＮ）を維持する。ＣＰプロキシ２４５内に実装されたソフトウェアは、適格なＡＰＩトラフィックのみがサブストレートから出てサブストレートに戻ることを保証する。ＣＰプロキシ２４５は、サブストレートのセキュリティマテリアル（例えば、暗号化キー、セキュリティトークン）がクラウドプロバイダネットワーク２０３から流出するのを引き続き保護しながら、クラウドプロバイダサブストレート上のリモートサーバを公開するメカニズムを提供する。ＣＰプロキシ２４５によって課される一方向のコントロールプレーントラフィックトンネルはまた、任意の（侵害される可能性のある）デバイスがサブストレートにコールバックすることを防ぐ。ＣＰプロキシ２４５は、プロバイダサブストレートエクステンション２２４のサーバと１対１でインスタンス化することがあり、あるいは同じプロバイダサブストレートエクステンション２２４内の複数のサーバのコントロールプレーントラフィックを管理することができる場合がある。
【0056】
データプレーン（ＤＰ）プロキシ２４８もまた、プロバイダサブストレートエクステンション２２４内の特定のサーバ（複数可）を代表するために、クラウドプロバイダネットワーク２０３内でプロビジョニングされることがある。ＤＰプロキシ２４８は、サーバ（複数可）のシャドウまたはアンカーとして機能し、ホストの健全性（可用性、使用済み／空きの計算及び容量、使用済み／空きのストレージ及び容量、ならびにネットワーク帯域幅の使用状況／可用性を含む）を監視するために、クラウドプロバイダネットワーク２０３内のサービスによって使用されることがある。ＤＰプロキシ２４８はまた、クラウドプロバイダネットワーク２０３内のサーバ（複数可）のプロキシとして機能することにより、分離された仮想ネットワークがプロバイダサブストレートエクステンション２２４とクラウドプロバイダネットワーク２０３とに及ぶことを可能にする。各ＤＰプロキシ２４８は、パケット転送計算インスタンスまたはコンテナとして実装されることがある。図示するように、各ＤＰプロキシ２４８は、ＤＰプロキシ２４８が代表するサーバ（複数可）へのトラフィックを管理するローカルネットワークマネージャ２４２とのＶＰＮトンネルを維持することができる。このトンネルは、プロバイダサブストレートエクステンションサーバ（複数可）とクラウドプロバイダネットワーク２０３との間でデータプレーントラフィックを送信するために使用され得る。プロバイダサブストレートエクステンション２２４とクラウドプロバイダネットワーク２０３との間を流れるデータプレーントラフィックは、そのプロバイダサブストレートエクステンション２２４に関連付けられたＤＰプロキシ２４８を通過することができる。プロバイダサブストレートエクステンション２２４からクラウドプロバイダネットワーク２０３に流れるデータプレーントラフィックの場合、ＤＰプロキシ２４８は、カプセル化されたデータプレーントラフィックを受信し、その正確性を検証し、それがクラウドプロバイダネットワーク２０３に入るのを許可することがある。ＤＰプロキシ２４８は、カプセル化されたトラフィックをクラウドプロバイダネットワーク２０３から直接にプロバイダサブストレートエクステンション２２４まで転送することができる。
【0057】
ローカルネットワークマネージャ（複数可）２４２は、クラウドプロバイダネットワーク２０３内に確立されたプロキシ２４５、２４８との安全なネットワーク接続性を提供することができる。ローカルネットワークマネージャ２４２とプロキシ２４５、２４８との間の接続性が確立された後、顧客は、計算インスタンスをインスタンス化する（及び／または計算インスタンスを使用して他の動作を実行する）ために、クラウドプロバイダネットワーク２０３内でホストされる計算インスタンスに関してコマンドが発行されることになる方法と同じようにプロバイダサブストレートエクステンションリソースを使用して、インターフェース２０６を介して、そのようなコマンドを発行することがある。顧客の観点からすれば、顧客は、プロバイダサブストレートエクステンション内のローカルリソース（及び所望であればクラウドプロバイダネットワーク２０３にあるリソース）をシームレスに使用できるようになった。プロバイダサブストレートエクステンション２２４でサーバ上にセットアップされた計算インスタンスは、所望に応じて、同じネットワーク内にある電子デバイス、及びクラウドプロバイダネットワーク２０３内にセットアップされた他のリソースの両方と通信することがある。プロバイダサブストレートエクステンション２２４と、そのエクステンションと結合されるネットワーク（例えば、プロバイダサブストレートエクステンション２３０の例における通信サービスプロバイダネットワーク）との間のネットワーク接続性を提供するために、ローカルゲートウェイ２５１が実装されてもよい。
【0058】
状況によっては、オブジェクトストレージサービスとプロバイダサブストレートエクステンション（ＰＳＥ）２２４との間でのデータの転送が必要になる場合がある。例えば、オブジェクトストレージサービスは、ＶＭの起動に使用されるマシンイメージ、及びボリュームの特定時点のバックアップを表すスナップショットを保存することがある。オブジェクトゲートウェイは、ＰＳＥサーバまたは特殊なストレージデバイス上で提供し、顧客のワークロードに対するＰＳＥリージョンの待ち時間の影響を最小限に抑えるために、ＰＳＥ２２４内のオブジェクトストレージバケットのコンテンツの構成可能なバケットごとのキャッシュを顧客に提供することがある。オブジェクトゲートウェイは、ＰＳＥ２２４内のボリュームのスナップショットからのスナップショットデータを一時的に保存し、そして可能な場合にはリージョン内のオブジェクトサーバと同期することもある。オブジェクトゲートウェイは、顧客がＰＳＥ２２４内または顧客の構内で使用するために指定したマシンイメージを保存することもある。いくつかの実施態様では、ＰＳＥ２２４内のデータは一意のキーで暗号化され得、クラウドプロバイダは、セキュリティ上の理由から、キーがリージョンからＰＳＥ２２４に共有されることを制限することがある。したがって、オブジェクトストアサーバとオブジェクトゲートウェイとの間で交換されるデータは、暗号化キーまたは他の機密データに関するセキュリティ境界を維持するために、暗号化、復号化、及び／または再暗号化を利用することができる。変換の手段は、これらの操作を実行することができ、ＰＳＥ暗号化キーを使用してスナップショットデータとマシンイメージデータとを保存するために、ＰＳＥバケットが（オブジェクトストアサーバ上に）作成され得る。
【0059】
上記のようにして、それが、従来のクラウドプロバイダデータセンタの外側で顧客デバイスに近づいてクラウドプロバイダネットワーク２０３のリソース及びサービスを提供するという点で、ＰＳＥ２２４はエッジロケーションを形成する。本明細書で言及されるエッジロケーションは、いくつかの方法で構造化され得る。いくつかの実装形態では、エッジロケーションは、アベイラビリティゾーンの外側（例えば、顧客ワークロードの近くに位置し、いずれのアベイラビリティゾーンからも遠く離れ得るクラウドプロバイダの小規模なデータセンタまたは他の施設内）に提供される限られた量の容量を含む、クラウドプロバイダのネットワーク基盤の拡張であり得る。そのようなエッジロケーションは、「ファーゾーン」（他の可用性ゾーンから遠いため）または「ニアゾーン」（顧客のワークロードに近いため）と呼ばれることがある。ニアゾーンは、インターネットなどの公的にアクセス可能なネットワークに、例えば直接、別のネットワーク経由で、またはリージョンへのプライベート接続経由で、様々な方法で接続され得る。通常、ニアゾーンは、リージョンに比べ容量が限られているが、場合によっては、ニアゾーンが、数千ラック以上などのかなりの容量を有することがある。
【0060】
いくつかの実施態様では、エッジロケーションは、顧客またはパートナー施設のオンプレミスに配置された１つ以上のサーバによって形成されるクラウドプロバイダネットワークサブストレートの拡張であってもよく、そのようなサーバ（複数可）は、ネットワーク（例えば、インターネットなどの公的にアクセス可能なネットワーク）を介して、クラウドプロバイダネットワークの近くの可用性ゾーンまたはリージョンと通信する。クラウドプロバイダネットワークデータセンタの外側に位置するこのタイプのサブストレートエクステンションは、クラウドプロバイダネットワークの「アウトポスト」と呼ぶことがある。いくつかのアウトポストは、例えば、電気通信データセンタ、電気通信アグリゲーションサイト、及び／または電気通信ネットワーク内の電気通信基地局にわたって広がる物理的インフラストラクチャを有するマルチアクセスエッジコンピューティング（ＭＥＣ）サイトとして、通信ネットワークに統合され得る。オンプレミスの例では、アウトポストの限られた容量は、その施設を所有する顧客（及び顧客が許可したその他の任意のアカウント）のみが使用できる場合がある。電気通信の例では、アウトポストの限られた容量は、電気通信ネットワークのユーザにデータを送信する複数のアプリケーション（例えば、ゲーム、仮想現実アプリケーション、ヘルスケアアプリケーション）間で共有され得る。
【0061】
エッジロケーションは、プロバイダネットワークの近くの可用性ゾーンのコントロールプレーンによって少なくとも部分的に制御されるデータプレーン容量を含むことができる。したがって、可用性ゾーングループは、「親」可用性ゾーンと、親可用性ゾーンをホームとする（例えば、少なくとも部分的にそのコントロールプレーンによって制御される）任意の「子」エッジロケーションとを含むことがある。特定の限られたコントロールプレーン機能（例えば、顧客リソースとの待ち時間の少ない通信を必要とする機能、及び／または親可用性ゾーンから切断されたときにエッジロケーションが機能し続けることを可能にする機能）もまた、いくつかのエッジロケーションに存在し得る。したがって、上記の例では、エッジロケーションは、顧客デバイス及び／またはワークロードに近い、クラウドプロバイダネットワークのエッジに位置する少なくともデータプレーン容量の拡張を指す。
【0062】
図１Ａの例では、分散コンピューティングデバイス１１２（図１Ａ）、集中コンピューティングデバイス１１５（図１Ａ）、及びコアネットワーク１１８（図１Ａ）は、クラウドプロバイダネットワーク２０３のプロバイダサブストレートエクステンション２２４として実装され得る。通信ネットワーク１００内でのプロバイダサブストレートエクステンション２２４の設置または配置は、通信ネットワーク１００の特定のネットワークトポロジまたはアーキテクチャに応じて変わり得る。プロバイダサブストレートエクステンション２２４は、一般に、通信ネットワーク１００がパケットベースのトラフィック（例えば、ＩＰベースのトラフィック）を発生させることができるどこにでも接続することができる。さらに、所与のプロバイダサブストレートエクステンション２２４とクラウドプロバイダネットワーク２０３との間の通信は、通常、通信ネットワーク１００の少なくとも一部を（例えば、安全なトンネル、仮想プライベートネットワーク、直接接続などを介して）安全に通過する。
【0063】
５Ｇワイヤレスネットワーク開発の取り組みでは、エッジロケーションがマルチアクセスエッジコンピューティング（ＭＥＣ）の実装の可能性として考慮されることがある。このようなエッジロケーションは、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）の一部としてデータトラフィックのブレイクアウトを提供する５Ｇネットワーク内の様々なポイントに接続することができる。古いワイヤレスネットワークでも、エッジロケーションを組み込むことができる。例えば、３Ｇワイヤレスネットワークでは、エッジロケーションは、サービング汎用パケット無線サービスサポートノード（ＳＧＳＮ）またはゲートウェイ汎用パケット無線サービスサポートノード（ＧＧＳＮ）など、通信ネットワーク１００のパケット交換ネットワーク部分に接続することができる。４Ｇワイヤレスネットワークでは、エッジロケーションは、コアネットワークまたは進化型パケットコア（ＥＰＣ）の一部として、サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）またはパケットデータネットワークゲートウェイ（ＰＧＷ）に接続することができるいくつかの実施形態では、プロバイダサブストレートエクステンション２２４とクラウドプロバイダネットワーク２０３との間のトラフィックは、コアネットワークを介してルーティングすることなく、通信ネットワーク１００から切り離すことができる。
【0064】
いくつかの実施形態では、プロバイダサブストレートエクステンション２２４は、それぞれの顧客に関連付けられた複数の通信ネットワークに接続することがある。例えば、それぞれの顧客の２つの通信ネットワークが共通点を介してトラフィックを共有またはルーティングする場合、プロバイダサブストレートエクステンション２２４は両方のネットワークに接続され得る。例えば、各顧客は、そのネットワークアドレス空間の一部をプロバイダサブストレートエクステンションに割り当てることがあり、プロバイダサブストレートエクステンション２２４は、通信ネットワーク１００のそれぞれと交換されるトラフィックを区別可能なルータまたはゲートウェイを含むことがある。例えば、あるネットワークからプロバイダサブストレートエクステンション２２４に宛てられたトラフィックは、別のネットワークから受信したトラフィックとは異なる宛先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、及び／または仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）タグを有する可能性がある。プロバイダサブストレートエクステンションからネットワークの１つにある宛先に向かうトラフィックも同様に、適切なＶＬＡＮタグ、（例えば、宛先ネットワークアドレス空間からプロバイダサブストレートエクステンションに割り振られたプールからの）送信元ＩＰアドレス、及び宛先ＩＰアドレスを有するように、カプセル化することができる。
【0065】
図２Ｂは、通信ネットワーク１００（図１Ａ）のセルラ化及び地理的分布の例２５３を示す。図２Ｂにおいて、ユーザデバイス２５４は、要求ルータ２５５と通信して、複数のコントロールプレーンセル２５７ａ及び２５７ｂのうちの１つに要求をルーティングする。各コントロールプレーンセル２５７は、ネットワークサービスＡＰＩゲートウェイ２６０、ネットワークスライス構成２６２、ネットワークサービス監視用機能２６４、サイト計画データ２６６（顧客のサイト要件を記述するレイアウト、デバイスタイプ、デバイス数量などを含む）、ネットワークサービス／機能カタログ２６８、オーケストレーション用機能２７０、及び／または他のコンポーネントを含むことがある。大規模なエラーが広範囲の顧客に影響を与える可能性を減らすために、独立して動作させる１つ以上のセルを、例えば、顧客ごとに、ネットワークごとに、またはリージョンごとに設けることにより、大きなコントロールプレーンをセルに分割することがある。
【0066】
ネットワークサービス／機能カタログ２６８は、ＮＦリポジトリ機能（ＮＲＦ）とも呼ばれる。サービスベースアーキテクチャ（ＳＢＡ）５Ｇネットワークでは、コントロールプレーン機能と共通データリポジトリとは、マイクロサービスアーキテクチャを使用して構築された相互接続されたネットワーク機能のセットを介して配信され得る。ＮＲＦは、利用可能なＮＦインスタンスとそのサポートされるサービスとの記録を維持することができ、他のＮＦインスタンスがサブスクライブし、所与のタイプのＮＦインスタンスからの登録を通知されることを可能にする。したがって、ＮＲＦは、ＮＦインスタンスからの発見要求を受信することによってサービス発見をサポートし、どのＮＦインスタンスが特定のサービスをサポートするかを明示し得る。ネットワーク機能オーケストレータ２７０は、インスタンス化、スケールアウト／イン、パフォーマンス測定、イベント相関付け、及び終了を含むＮＦライフサイクル管理を実行することがある。ネットワーク機能オーケストレータ２７０は、新しいＮＦをオンボードすること、既存のＮＦの新しいバージョンまたは更新されたバージョンへの移行を管理すること、特定のネットワークスライスまたはより大きなネットワークに適したＮＦセットを識別すること、ならびに無線式ネットワーク１０３を構成する様々なコンピューティングデバイス及びサイトにわたってＮＦをオーケストレートすることもある。
【0067】
コントロールプレーンセル２５７は、１つ以上のセルサイト２７２、１つ以上の顧客ローカルデータセンタ２７４、１つ以上のローカルゾーン２７６、及び１つ以上のリージョナルゾーン２７８と通信することがある。セルサイト２７２は、１つ以上の分散ユニット（ＤＵ）ネットワーク機能２８２を実行するコンピューティングハードウェア２８０を含む。顧客ローカルデータセンタ２７４は、１つ以上のＤＵまたは中央ユニット（ＣＵ）ネットワーク機能２８４、ネットワークコントローラ２８５、ＵＰＦ２８６、顧客のワークロードに対応する１つ以上のエッジアプリケーション２８７、及び／または他のコンポーネントを実行するコンピューティングハードウェア２８３を含む。
【0068】
ローカルゾーン２７６は、クラウドサービスプロバイダによって運営されるデータセンタ内にあってもよく、ＡＭＦ、ＳＭＦ、他のネットワーク機能のサービス及び能力を安全に公開するネットワーク公開機能（ＮＥＦ）、認可、登録、及びモビリティ管理のために加入者データを管理する統合データ管理（ＵＤＭ）機能などの１つ以上のコアネットワーク機能２８８を実行してもよい。ローカルゾーン２７６は、ＵＰＦ２８６、メトリック処理用サービス２８９、及び１つ以上のエッジアプリケーション２８７を実行することもある。
【0069】
リージョナルゾーン２７８は、クラウドサービスプロバイダによって運営されるデータセンタ内にあってもよく、１つ以上のコアネットワーク機能２８８；ＵＰＦ２８６；ネットワーク管理システム、サービス配信、サービス履行、サービス保証、及び顧客ケアをサポートする運用サポートシステム（ＯＳＳ）２９０；インターネットプロトコルマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）２９１；製品管理、顧客管理、収益管理、及び／または注文管理をサポートするビジネスサポートシステム（ＢＳＳ）２９２；１つ以上のポータルアプリケーション２９３、及び／または他のコンポーネントを実行してもよい。
【0070】
この例では、通信ネットワーク１００は、個々のコンポーネントの爆発半径を低減するために、セルラアーキテクチャを採用する。最上位レベルでは、個々のコントロールプレーンの障害がすべてのデプロイに影響を与えるのを防ぐために、コントロールプレーンは複数のコントロールプレーンセル２５７内にある。
【0071】
各コントロールプレーンセル２５７内には、必要に応じてトラフィックをセカンダリスタックにシフトするコントロールプレーンを備えた複数の冗長スタックが設けられ得る。例えば、セルサイト２７２は、そのデフォルトのコアネットワークとして近くのローカルゾーン２７６を利用するように構成され得る。ローカルゾーン２７６が停止した場合、コントロールプレーンはセルサイト２７２をリダイレクトして、リージョナルゾーン２７８内のバックアップスタックを使用することができる。通常、インターネットからローカルゾーン２７６にルーティングされるトラフィックは、リージョナルゾーン２７８のエンドポイントにシフトされ得る。各コントロールプレーンセル２５７は、複数のサイトにわたって（可用性ゾーンまたはエッジサイトなどにわたって）共通のセッションデータベースを共有する「ステートレス」アーキテクチャを実装することがある。
【0072】
図３Ａは、いくつかの実施形態による、地理的に分散したプロバイダサブストレートエクステンション２２４（図２Ａ）（または「エッジロケーション３０３」）を含む例示的なクラウドプロバイダネットワーク２０３を示す。図示するように、クラウドプロバイダネットワーク２０３は、複数のリージョン３０６として形成されることがあり、ここでリージョン３０６とは、クラウドプロバイダが１つ以上のデータセンタ３０９を有する別個の地理的領域である。各リージョン３０６は、例えばファイバ通信接続などのプライベート高速ネットワークを介して互いに接続された２つ以上の可用性ゾーン（ＡＺ）を含むことがある。可用性ゾーンとは、他の可用性ゾーンに対して、別個の電源、別個のネットワーク、及び別個の冷却を備えた１つ以上のデータセンタ施設を含む、分離された障害ドメインを指す。クラウドプロバイダは、自然災害、大規模な停電、またはその他の予期せぬイベントによって同時に複数の可用性ゾーンがオフラインにならないように、リージョン３０６内で可用性ゾーンを相互に十分に離して配置するよう努める場合がある。顧客は、公的にアクセス可能なネットワーク（例えば、インターネット、セルラ通信ネットワーク、通信サービスプロバイダネットワーク）を介して、クラウドプロバイダネットワーク２０３の可用性ゾーン内のリソースに接続することができる。トランジットセンタ（ＴＣ）は、顧客をクラウドプロバイダネットワーク２０３にリンクさせる主要なバックボーンロケーションであり、他のネットワークプロバイダ施設（例えば、インターネットサービスプロバイダ、電気通信プロバイダ）と同じ場所に設置されてもよい。各リージョン３０６は、冗長性のために２つ以上のＴＣを運用できる。リージョン３０６は、各リージョン３０６を少なくとも１つの他のリージョンに接続するプライベートネットワークインフラストラクチャ（例えば、クラウドサービスプロバイダによって制御されるファイバ接続）を含むグローバルネットワークに接続される。クラウドプロバイダネットワーク２０３は、エッジロケーション３０３及びリージョナルエッジキャッシュサーバを介して、これらのリージョン３０６の外部にあるが、これらのリージョン３０６とネットワーク化されているポイントオブプレゼンス（「ＰｏＰ」）からコンテンツを配信することができる。コンピューティングハードウェアのこの区分化及び地理的分散により、クラウドプロバイダネットワーク２０３は、高度のフォールトトレランス及び安定性を有する地球規模の待ち時間の少ないリソースアクセスを顧客に提供することができる。
【0073】
リージョナルデータセンタまたは可用性ゾーンの数と比較して、エッジロケーション３０３の数は、はるかに多くなる可能性がある。このようにエッジロケーション３０３を広範にわたりデプロイすることで、（リージョナルデータセンタ３０９に偶然にも非常に近いエンドユーザデバイスと比較して）はるかに大きなグループのエンドユーザデバイスに対して、クラウドへの待ち時間の少ない接続を提供することができる。いくつかの実施形態では、各エッジロケーション３０３は、クラウドプロバイダネットワーク２０３の一部（例えば、親可用性ゾーンまたはリージョナルデータセンタ）にピアリングすることがある。このようなピアリングにより、クラウドプロバイダネットワーク２０３内で動作する様々なコンポーネントがエッジロケーション３０３のコンピューティングリソースを管理できるようになる。場合によっては、複数のエッジロケーション３０３が同じ施設（例えば、コンピュータシステムの別個のラック）に配置または設置され、追加の冗長性を提供するように異なるゾーンまたはデータセンタ３０９によって管理されてもよい。本明細書では、エッジロケーション３０３は通常、通信サービスプロバイダネットワークまたは無線式ネットワーク１０３（図１Ａ）内として示されているが、クラウドプロバイダネットワーク施設が通信サービスプロバイダ施設に比較的近い場合など、場合によっては、エッジロケーション３０３は、ファイバまたは他のネットワークリンクを介して通信サービスプロバイダネットワークに接続されている間、クラウドプロバイダネットワーク２０３の物理的敷地内に留まり得ることに留意されたい。
【0074】
エッジロケーション３０３は、いくつかの方法で構造化され得る。いくつかの実装形態では、エッジロケーション３０３は、アベイラビリティゾーンの外側（例えば、顧客ワークロードの近くに位置し、いずれのアベイラビリティゾーンからも遠く離れ得るクラウドプロバイダの小規模なデータセンタまたは他の施設内）に提供される限られた量の容量を含む、クラウドプロバイダのネットワーク基板の拡張であり得る。そのようなエッジロケーション３０３は、（従来の可用性ゾーンよりもローカルまたはユーザのグループに近いため）ローカルゾーンと呼ばれることがある。ローカルゾーンは、インターネットなどの公的にアクセス可能なネットワークに、例えば直接、別のネットワーク経由で、またはリージョン３０６へのプライベート接続経由で、様々な方法で接続され得る。通常、ローカルゾーンは、リージョン３０６に比べ容量が限られているが、場合によっては、ローカルゾーンが、数千ラック以上などのかなりの容量を有することがある。ローカルゾーンの中には、本明細書で説明するエッジロケーション３０３インフラストラクチャの代わりに、典型的なクラウドプロバイダデータセンタと同様のインフラストラクチャを使用するものもあり得る。
【0075】
本明細書に示すように、クラウドプロバイダネットワーク２０３は、いくつかのリージョン３０６として形成することができ、各リージョン３０６は、クラウドプロバイダがデータセンタ３０９をクラスタ化する地理的エリアを表す。各リージョン３０６は、プライベート高速ネットワーク、例えばファイバ通信接続を介して互いに接続された複数の（例えば、２つ以上の）可用性ゾーン（ＡＺ）をさらに含むことがある。ＡＺは、別のＡＺとは別個の電源、別個のネットワーク、及び別個の冷却を備えた１つ以上のデータセンタ施設を含む、分離された障害ドメインを提供し得る。リージョン３０６内のＡＺは、同じ自然災害（またはその他の障害を引き起こすイベント）が影響を与えたり、同時に複数のＡＺをオフラインにしたりしないように、互いに十分に離れたロケーションに配置することが好ましい。顧客は、公衆アクセス可能なネットワーク（インターネット、セルラ通信ネットワークなど）を介して、クラウドプロバイダネットワークのＡＺに接続できる。
【0076】
クラウドプロバイダネットワーク２０３のＡＺまたはリージョン３０６に対する所与のエッジロケーション３０３のペアレンティングは、いくつかの要因に基づき得る。そのようなペアレンティング要因の１つはデータ主権である。例えば、ある国の通信ネットワークから発信されたデータをその国内に保持するために、その通信ネットワーク内にデプロイされたエッジロケーション３０３を、その国内のＡＺまたはリージョン３０６に対してペアレンティングすることができる。もう１つの要因は、サービスの可用性である。例えば、いくつかのエッジロケーション３０３は、顧客データ用のローカル不揮発性ストレージ（例えば、ソリッドステートドライブ）、グラフィックスアクセラレータなどのコンポーネントの有無に応じて、異なるハードウェア構成を有し得る。いくつかのＡＺまたはリージョン３０６には、それらの追加リソースを活用するためのサービスが不足している可能性があるため、エッジロケーションは、それらのリソースの使用をサポートするＡＺまたはリージョン３０６に対してペアレンティングされ得る。別の要因は、ＡＺまたはリージョン３０６とエッジロケーション３０３との間の待ち時間である。通信ネットワーク内でのエッジロケーション３０３のデプロイは待ち時間の点で利益になるが、エッジロケーション３０３を遠隔のＡＺまたはリージョン３０６にペアレンティングし、それがエッジロケーション３０３のリージョントラフィックに対する著しい待ち時間を導入することにより、それらの利益が打ち消される可能性がある。したがって、エッジロケーション３０３は、多くの場合、（ネットワークの待ち時間の観点から）近くのＡＺまたはリージョン３０６に対してペアレンティングされる。
【0077】
さらに、開示されたサービスは、クラウドプロバイダネットワーク内でローカルアプリケーションを実行するためのプライベートゾーンを提供することができる。このプライベートゾーンは、より広範なリージョンゾーンに接続して事実上その一部にすることができ、顧客はクラウドプロバイダネットワークで使用されているものと同じＡＰＩとツールを使用してプライベートゾーンを管理できる。アベイラビリティゾーンと同様に、プライベートゾーンには仮想プライベートネットワークサブネットを割り当てることができる。ＡＰＩを使用して、サブネットを作成し、プライベートゾーンや既存の他のゾーンを含む、顧客が使用することを望むすべてのゾーンに割り当てることができる。管理コンソールは、プライベートゾーンを作成するための簡略化されたプロセスを提供し得る。仮想マシンのインスタンスとコンテナは、リージョンゾーンと同様にプライベートゾーンでも起動できる。顧客はネットワークゲートウェイを構成して、ルートの定義、ＩＰアドレスの割り当て、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）のセットアップなどを行うことができる。自動スケーリングを使用すると、プライベートゾーンで必要に応じて仮想マシンインスタンスまたはコンテナの容量をスケーリングできる。クラウドプロバイダネットワークと同じ管理ＡＰＩと認証ＡＰＩをプライベートゾーン内で使用できる。場合によっては、リージョナルゾーンで利用可能なクラウドサービスには、安全な接続を介してプライベートゾーンからリモートでアクセスできるため、ローカルデプロイをアップグレードまたは変更する必要なく、これらのクラウドサービスにアクセスすることができる。
【0078】
これより図３Ｂに移ると、分散型ＵＰＦの例のネットワーク化された環境３１５が様々な実施形態に従って示される。図３Ｂは特に分散型ＵＰＦを参照するが、別の分散型データ処理ネットワーク機能は他の実装形態で代用され得る。ネットワーク化された環境３１５において、ワイヤレスデバイス１０６は無線アクセスネットワーク１４３に接続されている。ワイヤレスデバイス１０６のいくつかがそれぞれのＤＵ／ＣＵ２８４ａ、２８４ｂ…２８４Ｎと通信し、それらは複数のＵＰＦ－Ｕｒ３２０ａ、３２０ｂ…３２０Ｎのそれぞれの１つによって配列される。中心的なネットワーク１１８とは対照的に、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０はＲＡＮ１４３において動作する。場合によっては、ＤＵ／ＣＵ２８４とＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、無線ユニットを含むかもしれない単一の小さなセル機器３２１で実装され得る。そのようなコンピューティングハードウェアは相対的に強制されたリソースであり得る。代替的に、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、同じ位置（例えば同じラック）またはＤＵ／ＣＵ２８４の近くの位置で、コンピューティングハードウェアにおいて実装され得る。ＵＰＦ－Ｕｒ３２０はＵＰＦ２８６（図２Ｂ）のユーザプレーンコンポーネントと一致している。ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、それぞれのワイヤレスデバイス１０６が起点または宛先であるユーザプレーンネットワークトラフィックを処理する。ＵＰＦ－Ｕｒ３２０はその時、ネットワーク１２１にまたはＲＡＮ１４３の他のワイヤレスデバイス１０６に処理されたネットワークトラフィックをルーティングするか、転送する。
【0079】
この例におけるネットワーク環境３１５はまた、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０を含まないレガシーＤＵ／ＣＵ３２２を含む。レガシーＤＵ／ＣＵ３２２は、いくつかの場合に、異なる通信サービスプロバイダによって動作され得る。レガシーＤＵ／ＣＵ３２２は、そのユーザプレーンネットワークトラフィックをコアネットワーク３１８のＵＰＦ－Ｕｃ３２３に転送する。ＵＰＦ－Ｕｃ３２３はまた、ＵＰＦ２８６のユーザプレーンコンポーネントに対応するが、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３は、ＲＡＮ１４３ではなくコアネットワーク１１８で動作し得る。コアネットワーク１１８は、クラウドプロバイダネットワーク２０３（図２Ａ）及び／またはクラウドプロバイダネットワーク２０３のプロバイダサブストレートエクステンション２２４（図２Ａ）に対応し得る。ＵＰＦ－Ｕｃ３２３は、レガシーＤＵ／ＣＵ３２２と通信する、それぞれのワイヤレスデバイス１０６が起点または宛先であるユーザプレーンネットワークトラフィックを処理する。次に、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３は、処理されたネットワークトラフィックをネットワーク１２１またはＲＡＮ１４３の他のワイヤレスデバイス１０６にルーティングまたは転送する。場合によっては、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３は、ユーザプレーンコンポーネントを動作させない別のＲＡＮ１４３、またはＵＰＦ－Ｕｒ３２０からのネットワークトラフィックを処理することができる。
【0080】
ＵＰＦ２８６のコントロールプレーンコンポーネントであるＵＰＦ－Ｃｃ３２８は、コアネットワーク１１８で動作する。ＤＵ／ＣＵ２８４及びレガシーＤＵ／ＣＵ３２２は、コアネットワーク１１８のＡＭＦ３３０を介してコントロールプレーンメッセージを交換することができる。ＡＭＦ３３０は、コアネットワーク１１８のＳＭＦ３３２とコントロールプレーンメッセージを交換することができる。ＵＰＦ－Ｃｃ３２８は、ＳＭＦ３３２とコントロールプレーンメッセージを交換することができる。ＳＭＦ３３２からいずれかのコントロールプレーンの変更について知ると、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８はこの情報をＵＰＦ－Ｕｒ３２０ノードに伝播する。
【0081】
ＤＵ／ＣＵ２８４とＵＰＦ－Ｕｒ３２０との間で交換されるネットワークトラフィックは、ＧＴＰを使用してカプセル化またはカプセル化解除される必要はないが、レガシーＤＵ／ＣＵ３２２とＵＰＦ－Ｕｃ３２３との間で交換されるネットワークトラフィックは、ＧＴＰを使用してカプセル化及びカプセル化解除される。ネットワークトラフィックをカプセル化する／カプセル化解除することを控えることによって、待ち時間は減らされる。いくつかの実装形態で、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、制限された容量であるか、制限されたリソースであるデバイスで実行されて、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０による処理は、ＱｏＳパラメータ、ネットワークスライス、ワイヤレスデバイス１０６、及び／または他の要因に基づき得る。他のシナリオはＵＰＦ－Ｕｒ３２０を迂回し、処理のためにパケットをＵＰＦ－ＵＣ３２３に転送し得る。
【0082】
図４を参照すると、様々な実施形態によるネットワーク環境４００が示される。ネットワーク環境４００は、コンピューティング環境４０３、１つ以上のクライアントデバイス４０６、１つまたは複数のサードパーティ通信サービスプロバイダによって運営される可能性がある１つまたは複数の無線アクセスネットワーク１４３、及びネットワーク４１２を介して相互にデータ通信する１つ以上の無線式ネットワーク１０３を含む。ネットワーク４１２は、例えば、インターネット、イントラネット、エクストラネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、有線ネットワーク、無線ネットワーク、ケーブルネットワーク、衛星ネットワーク、もしくは他の適切なネットワークなど、または２つ以上のこれらのようなネットワークのいずれかの組み合わせを含む。
【0083】
コンピューティング環境４０３は、例えば、サーバコンピュータまたはコンピューティング容量を提供する任意の他のシステムを含んでよい。代わりに、コンピューティング環境４０３は、例えば、１つ以上のサーババンクまたはコンピュータバンクまたは他の配置で配置し得る複数のコンピューティングデバイスを採用し得る。係るコンピューティングデバイスは、単独の設備に位置し得る、または多くの異なる地理的なロケーション間に分散され得る。例えば、コンピューティング環境４０３は、ホストコンピューティングリソース、グリッドコンピューティングリソース、及び／または任意の他の分散コンピューティング配置を一緒に備え得る複数のコンピューティングデバイスを含み得る。いくつかの場合では、コンピューティング環境４０３は、処理、ネットワーク、ストレージ、または他のコンピューティング関連リソースの割り当て容量が経時的に変化してもよい弾性的な計算リソースに対応してもよい。例えば、コンピューティング環境４０３は、クラウドプロバイダネットワーク２０３（図２Ａ）に対応することができ、顧客は、ユーティリティコンピューティングモデルに基づくコンピューティングリソースの使用に応じて請求される。
【0084】
いくつかの実施形態では、コンピューティング環境４０３は、例えばハイパーバイザによって物理コンピューティングハードウェア上で実行される仮想マシンインスタンスを含む物理ネットワーク内の仮想化プライベートネットワークに対応し得る。仮想マシンインスタンスとこれらのインスタンス上で実行されているコンテナとは、ルータやスイッチなどの物理ネットワークコンポーネントによって使用可能になる仮想化ネットワークコンポーネントを介してネットワーク接続が与えられる場合がある。
【0085】
様々なアプリケーション及び／または他の機能は、様々な実施形態に従って、コンピューティング環境４０３で実行され得る。また、種々のデータは、コンピューティング環境４０３にアクセス可能であるデータストア４１５に格納される。データストア４１５は、理解できるとおり、複数のデータストア４１５の代表であり得る。データストア４１５に格納されるデータは、例えば、以下に記載する種々のアプリケーション及び／または機能性エンティティの動作に関連付けられる。
【0086】
ユーティリティコンピューティングサービスを提供するクラウドプロバイダネットワークの一部としてのコンピューティング環境４０３は、コンピューティングデバイス４１８及び他のタイプのコンピューティングデバイス４１８を含む。コンピューティングデバイス４１８は、異なるタイプのコンピューティングデバイス４１８に対応することがあり、異なるコンピューティングアーキテクチャを有することがある。コンピューティングアーキテクチャは、ｘ８６、ｘ８６＿６４、ＡＲＭ、Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＳＰＡＲＣ）、ＰｏｗｅｒＰＣなどの異なるアーキテクチャを持つプロセッサを利用することで異なる場合がある。例えば、あるコンピューティングデバイス４１８はｘ８６プロセッサを有し得るが、他のコンピューティングデバイス４１８はＡＲＭプロセッサを有し得る。コンピューティングデバイス４１８は、ローカルストレージ、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、機械学習エクステンション、及び他の特性など、利用可能なハードウェアリソースも異なる場合がある。
【0087】
コンピューティングデバイス４１８は、仮想マシン（ＶＭ）インスタンス、コンテナ、サーバレス機能などを含み得る、様々な形態の割り振られたコンピューティング容量４２１を有し得る。ＶＭインスタンスは、ＶＭイメージからインスタンス化され得る。この目的のために、顧客は、仮想マシンインスタンスが他のタイプのコンピューティングデバイス４１８ではなく、特定のタイプのコンピューティングデバイス４１８内で起動されるべきであることを指定することがある。様々な例において、１つのＶＭインスタンスが特定のコンピューティングデバイス４１８上で単独で実行されてもよく、または複数のＶＭインスタンスが特定のコンピューティングデバイス４１８上で実行されてもよい。また、特定のコンピューティングデバイス４１８は、異なるタイプのＶＭインスタンスを実行することができ、それらは、コンピューティングデバイス４１８を介して利用可能な異なる量のリソースを提供することができる。例えば、あるタイプのＶＭインスタンスは、他のタイプのＶＭインスタンスよりも多くのメモリ及び処理能力を提供する場合がある。
【0088】
コンピューティング環境４０３で実行されるコンポーネントは、例えば、１つ以上のＵＰＦ－Ｃｃ３２８、１つ以上のＵＰＦ－Ｕｃ３２３、ＵＰＦコントローラ４２４、及び本明細書に詳細に説明されない他のアプリケーション、サービス、プロセス、システム、エンジン、または機能を含む。これらのコンポーネントのそれぞれは、セルサイト、顧客サイト、ローカルゾーンデータセンタ、リージョンデータセンタなどに配置され得るコンピューティングデバイス４１８上の割り振られたコンピューティング容量４２１として実行され得る。
【0089】
ＵＰＦコントローラ４２４は、無線式ネットワーク１０３のＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、及びＵＰＦ－Ｕｒ３２０を監視することを含む、分散型ＵＰＦアーキテクチャの動作を管理するために実行される。特に、ＵＰＦコントローラ４２４は、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、及びＵＰＦ－Ｕｒ３２０から、パフォーマンスインジケータ、ハートビート信号などを含み得るステータス情報を受信する。ＵＰＦコントローラ４２４は、無線式ネットワーク１０３のＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、及びＵＰＦ－Ｕｒ３２０へのネットワークトラフィックフローの割り当てを調整することもできる。これには、あるセル１０９（図１Ａ）から別のものに移動するワイヤレスデバイス１０６（図１Ａ）のハンドオーバを調整することを含み得る。ＵＰＦコントローラ４２４はまた、追加のインスタンスを起動する、追加のインスタンスのためのスペースを空けるために他のコンピューティングの容量を再割り当てすることなどによって、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、及びＵＰＦ－Ｕｒ３２０を拡張することができる。
【0090】
データストア４１５に格納されるデータには、例えば、１つ以上のネットワークプラン４３９、１つ以上のセルラトポロジ４４２、１つ以上のスペクトル割り当て４４５、デバイスデータ４４８、１つ以上のＲＢＮメトリック４５１、顧客請求データ４５４、無線ユニット構成データ４５７、アンテナ構成データ４６０、ネットワーク機能構成データ４６３、１つ以上のネットワーク機能ワークロード４６６、１つ以上の顧客ワークロード４６９、ＵＰＦステータス情報４７２、ＵＰＦコントローラ構成４７５、及び潜在的に他のデータが含まれる。
【0091】
ネットワークプラン４３９は、顧客のためにデプロイされることになる無線式ネットワーク１０３の仕様である。例えば、ネットワークプラン４３９は、カバーされることになる構内のロケーションまたは地理的エリア、セルの数、デバイス識別情報及び許可、所望の最大ネットワーク待ち時間、１つ以上のクラスのデバイスに対する所望の帯域幅またはネットワークスループット、アプリケーションまたはサービスの１つ以上のサービスの質のパラメータ、及び／または無線式ネットワーク１０３を作成するために使用できる他のパラメータを含むことができる。顧客は、ユーザインターフェースを介してこれらのパラメータの１つ以上を手動で指定することができる。パラメータの１つ以上が、デフォルトパラメータとして事前設定されている場合がある。場合によっては、ネットワークプラン４３９は、無人航空機を使用した自動現場調査に少なくとも部分的に基づいて顧客向けに生成され得る。ネットワークプラン４３９を規定するパラメータの値は、クラウドサービスプロバイダがユーティリティコンピューティングモデルの下で顧客に請求するための基礎として使用され得る。例えば、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）で、待ち時間の目標がより低い場合、及び／または帯域幅の目標がより高い場合、顧客にはより高い金額が請求される場合があり、顧客は、デバイスごと、セルごと、サービスを受ける地理的エリアベース、スペクトルの可用性ベースなどで、請求することができる。
【0092】
セルラトポロジ４４２は、セルのロケーションを考慮して可能な場合には、周波数スペクトルの再利用を考慮した、顧客のための複数のセルの配置を含む。セルラトポロジ４４２は、サイト調査を行って自動的に生成することができる。場合によっては、セルラトポロジ４４２内のセルの数は、カバーされることになる所望の地理的エリア、様々なサイトでのバックホール接続の可用性、信号伝播、利用可能な周波数スペクトル、及び／または他のパラメータに基づいて自動的に判定され得る。
【0093】
スペクトル割り当て４４５には、無線式ネットワーク１０３に割り振られるのに利用可能な周波数スペクトルと、無線式ネットワーク１０３に現在割り振られている周波数スペクトルとが含まれる。周波数スペクトルには、制限なく公的にアクセス可能なスペクトル、顧客が個人的に所有またはリースしているスペクトル、プロバイダが所有またはリースしているスペクトル、無料で使用できるが予約が必要なスペクトルなどが含まれる場合がある。
【0094】
デバイスデータ４４８は、無線式ネットワーク１０３への接続が許可されるワイヤレスデバイス１０６を記述するデータに対応する。このデバイスデータ４４８には、対応するユーザ、アカウント情報、請求情報、データプラン、許可されたアプリケーションまたは用途、ワイヤレスデバイス１０６がモバイルであるか固定であるかのインディケーション、ロケーション、現在のセル、ネットワークアドレス、デバイス識別子（例えば、国際モバイル機器識別（ＩＭＥＩ）番号、機器シリアル番号（ＥＳＮ）、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）番号など）などが含まれる。
【0095】
ＲＢＮメトリック４５１は、無線式ネットワーク１０３のパフォーマンスまたは健全性を示す様々なメトリックまたは統計を含む。このようなＲＢＮメトリック４５１には、帯域幅メトリック、ドロップパケットメトリック、信号強度メトリック、待ち時間のメトリックなどが含まれ得る。ＲＢＮメトリック４５１は、デバイス当たり、セル当たり、顧客当たりなどで集約され得る。
【0096】
顧客請求データ４５４は、プロバイダによる顧客のための無線式ネットワーク１０３の運用に対して顧客が負担すべき料金を指定する。料金には、顧客にデプロイされた機器に基づく固定費及び／または使用に基づく使用費が含まれる場合がある。場合によっては、顧客が、前払いで機器を購入している場合があり、帯域幅またはバックエンドネットワークのコストのみが請求される場合がある。他の場合には、顧客は、前払い費用を負担しない場合があり、純粋に使用に基づいて請求される場合がある。ユーティリティコンピューティングモデルに基づいて機器が顧客に提供されるので、クラウドサービスプロバイダは、不必要なハードウェアのオーバプロビジョニングを回避しながら、顧客の目標パフォーマンスメトリックを満たすために、機器の最適な構成を選択できる。
【0097】
無線ユニット構成データ４５７は、無線式ネットワーク１０３にデプロイされる無線ユニットの構成設定に対応し得る。このような設定には、使用すべき周波数、使用すべきプロトコル、変調パラメータ、帯域幅、ネットワークルーティング及び／またはバックホール構成などが含まれる場合がある。
【0098】
アンテナ構成データ４６０は、使用すべき周波数、方位角、垂直配向または水平配向、ビーム傾斜、及び／または（例えば、アンテナ上のネットワーク接続されたモータ及び制御装置によって）自動的に制御され得る他のパラメータ、またはユーザに特定の方法でアンテナを取り付けるか、もしくはアンテナに物理的な変更を加えるように指示することによって手動で制御され得る他のパラメータを含む、アンテナの構成設定に対応し得る。
【0099】
ネットワーク機能構成データ４６３は、無線式ネットワーク１０３の様々なネットワーク機能の動作を構成する構成設定に対応する。様々な実施形態において、ネットワーク機能は、セルサイト、顧客アグリゲーションサイト、または顧客から遠隔に位置するデータセンタにあるコンピューティングデバイス４１８に位置するＶＭインスタンスにデプロイされ得る。ネットワーク機能の非限定的な例としては、アクセスと移動管理機能、セッション管理機能、ユーザプレーン機能、ポリシ制御機能、認証サーバ機能、統合データ管理機能、アプリケーション機能、ネットワーク公開機能、ネットワーク機能リポジトリ、ネットワークスライス選択機能、及び／またはその他が挙げられ得る。ネットワーク機能ワークロード４６６は、１つ以上のネットワーク機能を実行するため、割り振られたコンピューティング容量４２１内で起動されることになるマシンイメージ、コンテナ、または機能に対応する。
【0100】
顧客ワークロード４６９は、割り振られたコンピューティング容量４２１内のネットワーク機能ワークロード４６６と並行に、またはその代わりに、実行され得る顧客のマシンイメージ、コンテナ、または機能に対応する。例えば、顧客ワークロード４６９は、顧客アプリケーションまたはサービスを提供しまたはサポートし得る。
【0101】
ＵＰＦステータス情報４７２は、ＵＰＦコントローラ４２４によって収集される、またはそれに報告される情報を含み得る。このような情報は、ハートビート信号、及びプロセッサ使用率、メモリ使用率、待ち時間メトリック、帯域幅使用率などのパフォーマンスインジケータを含み得る。ＵＰＦコントローラ構成４７５は、ＵＰＦコントローラ４２４の動作を構成するデータを含む。このようなデータは、分散型ＵＰＦの様々なコンポーネントのスケールアップまたはスケールダウンを制御するルールと、無線アクセスネットワーク１４３またはコアネットワーク１１８（図１Ａ）のいずれかにおける特定のＵＰＦユーザプレーンコンポーネントへのネットワークトラフィックフローの割り当てを制御するルールを含み得る。
【0102】
クライアントデバイス４０６は、ネットワーク４１２に結合され得る複数のクライアントデバイス４０６を表す。クライアントデバイス４０６は、例えば、コンピュータシステムなどのプロセッサベースのシステムを含み得る。係るコンピュータシステムは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、スマートフォン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ウェブパッド、タブレットコンピュータシステム、ゲーム機、電子書籍リーダ、スマートウォッチ、ヘッドマウントディスプレイ、音声インターフェースデバイス、または他のデバイスの形で具体化されてよい。クライアントデバイス４０６は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ガスプラズマベースのフラットパネルディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電子インク（Ｅインク）ディスプレイ、ＬＣＤプロジェクタ、または他の種類の表示装置などの１つ以上のデバイスを備えるディスプレイを含み得る。
【0103】
クライアントデバイス４０６は、クライアントアプリケーション４３６及び／または他のアプリケーションなどの種々のアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。クライアントアプリケーション４３６をクライアントデバイス４０６内で実行し、例えば、コンピューティング環境４０３及び／または他のサーバによって提供されるネットワークコンテンツにアクセスすることによって、ディスプレイ上のユーザインターフェースをレンダリングすることができる。この目的のために、クライアントアプリケーション４３６は、例えば、ブラウザ、専用アプリケーションなどを備えてもよく、ユーザインターフェースは、ネットワークページ、アプリケーション画面などを備えてもよい。クライアントデバイス４０６は、クライアントアプリケーション４３６に加えて、例えば、ｅメールアプリケーション、ソーシャルネットワーキングアプリケーション、ワードプロセッサ、スプレッドシート、及び／または他のアプリケーションなどのアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。
【0104】
次に図５を参照すると、種々の実施形態に係るＤＵ／ＣＵ２８４の一部分の動作の一例を提示するフローチャートが示される。図５のフローチャートが本明細書に記載のＤＵ／ＣＵ２８４の一部の動作を実装するために用いられ得る、多くの異なるタイプの機能性配置の単なる例を提供することが理解される。代替形態として、図５のフローチャートは、１つ以上の実施形態による、コンピューティングハードウェア２８０または２８３（図２Ｂ）に実装された方法の要素の例を示していると見なされ得る。
【0105】
ボックス５０３から始まり、ＤＵ／ＣＵ２８４は、ワイヤレスデバイス１０６（図１Ａ）などのクライアントデバイスからデータを受信する。クライアントデバイスは、ＤＵ／ＣＵ２８４の無線アクセスネットワーク１４３（図３Ｂ）に接続され、データは無線チャネルを介して受信される。無線アクセスネットワーク１４３は、無線式ネットワーク１０３（図４）のコアネットワーク１１８（図３Ｂ）に関連付けられている。
【0106】
ボックス５０６において、ＤＵ／ＣＵ２８４は次に、データの処理を扱うＵＰＦ２８６（図２Ｂ）のユーザプレーンコンポーネントのインスタンスを識別する。ユーザプレーンコンポーネントの例は、無線アクセスネットワーク１４３のＵＰＦ－Ｕｒ３２０（図３Ｂ）、またはコアネットワーク１１８のＵＰＦ－Ｕｃ３２３（図３Ｂ）であり得る。場合によっては、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０はＤＵ／ＣＵ２８４と同じデバイスの内部に配置され、また、無線ユニットと同じデバイス内部にある場合もある。他の例では、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、ＤＵ／ＣＵ２８４及び／または無線ユニット（例えば、コンピューティングハードウェア２８０）と同じラックまたは物理的位置の内部にあってもよい。さらに他の例では、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は、顧客のローカルデータセンタ２７４（図２Ｂ）内部のコンピューティングハードウェア２８３に実装され得る。
【0107】
ユーザプレーンコンポーネントのインスタンスを識別する際、ＤＵ／ＣＵ２８４の動作は、ＵＰＦコントローラ４２４（図４）及び／またはＵＰＦ－Ｃｃ３２８（図３Ｂ）によって指示または制御され得る。場合によっては、デフォルトのシナリオは、ＤＵ／ＣＵ２８４がネットワークトラフィックをローカルＵＰＦ－Ｕｒ３２０にルーティングするためであり得るが、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０のハードウェアには制約がある可能性がある。場合によっては、ハードウェアのコンピューティング容量を、より優先度の高い顧客のワークロード４６９（図４）と共有する必要があり得る。あるシナリオでは、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０は完全にプリエンプトされ得、このことは、ＤＵ／ＣＵ２８４のネットワークトラフィックが、異なるセル１０９（図１）またはＵＰＦ－Ｕｃ３２３セルに関連付けられた別のＵＰＦ－Ｕｒ３２０によって処理される必要があることを意味する。
【0108】
どのユーザプレーンコンポーネントが使用されるかについての決定は、様々な要因に基づき得る。例えば、より高いＱｏＳパラメータまたは要件であるネットワークトラフィックのフローは、待ち時間を最小限に抑えてスループットを向上させるようにルーティングすることができ、これには、ネットワークトラフィックフローを、クライアントデバイスと同じセル１０９の併置されたＵＰＦ－Ｕｒ３２０に向けることを含み得る。対照的に、より低いＱｏＳパラメータまたは要件のネットワークトラフィックフローは、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３にルーティングされ得る。ＱｏＳパラメータは、アプリケーション、宛先、ソース（すなわち、クライアントデバイス）、コスト、時刻、曜日、及び／または他の要因に基づいて割り当てられ得る。特定のネットワークスライスのネットワークトラフィックは、ネットワークスライスに基づいて特定のユーザプレーンコンポーネントにルーティングされ得る。また、クライアントデバイスがあるセル１０９から別のセル１０９に移動している場合、クライアントデバイスのネットワークトラフィックは、クライアントデバイスを処理するセル１０９に対応する別のＵＰＦ－Ｕｒ３２０、及び／または、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３に向けることができ、ハンドオーバを促すようにする。
【0109】
インスタンスが割り当てられると、ＤＵ／ＣＵ２８４はボックス５０９に進み、割り当てられたインスタンスがコアネットワーク１１８にあるかどうかを判断する。すなわち、ＤＵ／ＣＵ２８４は、ユーザプレーンコンポーネントがＵＰＦ－Ｕｃ３２３であるか否かを判定する。割り当てられたユーザプレーンコンポーネントがＵＰＦ－Ｕｃ３２３である場合、ＤＵ／ＣＵ２８４はボックス５１２に続き、コアネットワーク１１８（図１Ａ）への転送のためデータを準備する。一部の実装形態では、これには、ネットワークインターフェース１５４（図１Ｃ）を介してＵＰＦ－Ｕｃ３２３に転送できるように、ＧＴＰを使用してデータをカプセル化することが含まれ得る。次に、ＤＵ／ＣＵ２８４はボックス５１５に進む。割り当てられたインスタンスがコアネットワーク１１８にない場合、ＤＵ／ＣＵ２８４は、コアネットワーク１１８への転送のためのデータの準備も、ＧＴＰを使用したデータのカプセル化も行わずに、ボックス５０９からボックス５１５に進む。
【0110】
ボックス５１５において、ＤＵ／ＣＵ２８４は、処理のためにユーザプレーンコンポーネントの識別されたインスタンスにデータを転送する。宛先に応じて、ＤＵ／ＣＵ２８４は、カスタムＭＴＵ値を設定するか、または伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）などの異なるトランスポートプロトコルを使用することができる。同様に、ＤＵ／ＣＵ２８４は、ユーザプレーンコンポーネントのインスタンスからデータを受信し、必要に応じてデータをカプセル化解除し、データをクライアントデバイスに返す。その後、ＤＵ／ＣＵ２８４の動作が終了する。
【0111】
続いて図６を参照すると、様々な実施形態によるＵＰＦコントローラ４２４の一部分の動作の一例を提示するフローチャートが示される。図６のフローチャートは、本明細書に記載のＵＦＰコントローラ４２４の一部の動作を実装するために用いられ得る、多くの異なるタイプの機能性配置の単なる例を提供することが理解される。代替形態として、図６のフローチャートは、１つ以上の実施形態による、コンピューティング環境４０３（図４）内に実装された方法の要素の例を示していると見なされ得る。
【0112】
ボックス６０３から始まり、ＵＰＦコントローラ４２４は、コントロールプレーンを介して、コントロールプレーンコンポーネントＵＰＦ－Ｃｃ３２８とＵＰＦ－Ｕｒ３２０及びＵＰＦ－Ｕｃ３２３のインスタンスを含む分散型ＵＰＦコンポーネントからＵＰＦステータス情報４７２（図４）を受信する。ＵＰＦステータス情報４７２は、主要なパフォーマンスインジケータ、ハートビート信号、及び／または他の情報を含むことができる。
【0113】
ボックス６０６において、ＵＰＦコントローラ４２４は、分散型ＵＰＦコンポーネントをスケーリングするかどうかを判定する。このようなコンポーネントは、需要及びＱｏＳ要件を満たすために、適切な場合にはスケールアップまたはスケールダウンできる。例えば、セルハードウェアの追加のコンピューティング容量は、顧客ワークロード４６９（図４）または優先度の低い他のネットワーク機能ワークロード４６６（図４）を別のハードウェアまたはクラウドプロバイダネットワーク２０３に転送することによって達成され得る。（図２Ａ）。ＵＰＦ－Ｕｃ３２３の追加のインスタンス、またはより計算能力の高いインスタンスが起動され得る。
【0114】
ボックス６０９でＵＰＦコントローラ４２４がコンポーネントをスケーリングすると判定した場合、ＵＰＦコントローラ４２４はボックス６１２でスケーリングを実行する。次に、ＵＰＦコントローラ４２４はボックス６１５に進む。ＵＰＦコントローラ４２４がボックス６０９でコンポーネントをスケーリングしない場合、ＵＰＦコントローラ４２４はボックス６１５に移動する。
【0115】
ボックス６１５において、ＵＰＦコントローラ４２４は、複数のクライアントデバイスからのネットワークトラフィックをＵＰＦユーザプレーンコンポーネントのインスタンスに配分する。これには、ＵＰＦ－Ｕｒ３２０及び／またはＵＰＦ－Ｕｃ３２３のインスタンスが含まれ得る。ＵＰＦコントローラ４２４は、ＵＰＦ制御構成４７５（図４）に少なくとも部分的に基づいてネットワークトラフィックを分配すると判定することができ、これは、ネットワークトラフィックをユーザプレーンコンポーネントのタイプに配分するためのルールセットを含むことができる。このようなルールセットは、クライアントデバイス、ＱｏＳパラメータ、ネットワークスライス、アプリケーション、コスト、時間、及び／またはその他の要因に基づいてネットワークトラフィックを割り当てることができる。ネットワークトラフィックを配分する際、ＵＰＦコントローラ４２４は、負荷を軽減する、またはバランスをとるために、ユーザプレーンコンポーネントのあるインスタンスから別のインスタンスにネットワークトラフィックを移動することができる。また、ＵＰＦコントローラ４２４は、インスタンスからのハートビート信号の欠如を検出すると、フェイルオーバを提供するためにネットワークトラフィックを別のインスタンスに再割り当てし得る。
【0116】
ボックス６１８において、ＵＰＦコントローラ４２４は、ＧＴＰまたは別のプロトコルを使用したカプセル化を使用するか、カプセル化なしか、カスタムのＭＴＵ値を使用するか、または別のトランスポートプロトコルを使用し、ネットワークトラフィックを、ユーザプレーンコンポーネントの特定のインスタンスに転送するようにＤＵ／ＣＵ２８４（図３Ｂ）を構成することができる。例えば、コアネットワーク１１８のユーザプレーンコンポーネントへのネットワークトラフィックはＧＴＰを使用してカプセル化され得るが、無線アクセスネットワーク１４３のユーザプレーンコンポーネントへのネットワークトラフィックはカプセル化されなくてもよい。その後、ＵＰＦコントローラ４２４の部分の動作が終了する。
【0117】
図７を参照すると、本開示の実施形態による、コンピューティング環境４０３の概略ブロック図が示されている。コンピューティング環境４０３は、１つ以上のコンピューティングデバイス７００を含む。各コンピューティングデバイス７００は、例えば、両方とも、ローカルインターフェース７０９に連結されるプロセッサ７０３及びメモリ７０６を有する少なくとも１つのプロセッサ回路を含む。この目的を達成するために、各コンピューティングデバイス７００は、例えば、少なくとも１つのサーバコンピュータまたは同様の装置を含んでよい。ローカルインターフェース７０９は、例えば、付随するアドレス／制御バスを有するデータバス、または理解できるような他のバス構造を含み得る。
【0118】
メモリ７０６に格納されるのは、データと、プロセッサ７０３により実行可能ないくつかのコンポーネントとの両方である。具体的には、メモリ７０６に格納され、プロセッサ７０３により実行可能であるのは、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、ＵＰＦコントローラ４２４、及び潜在的な他のアプリケーションである。また、メモリ７０６に格納されるのは、データストア４１５及び他のデータであってもよい。さらに、オペレーティングシステムは、メモリ７０６に格納され、かつプロセッサ７０３により実行可能であり得る。
【0119】
理解できるように、メモリ７０６に記憶され、かつプロセッサ７０３により実行可能である他のアプリケーションがあってもよいことが理解される。本明細書に説明される任意の構成要素が、ソフトウェアの形態で実装される場合、例えばＣ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、Ｐｅｒｌ、ＰＨＰ、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ（登録商標）、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、または他のプログラミング言語などのいくつかのプログラミング言語のうちの任意の１つを採用し得る。
【0120】
いくつかのソフトウェア構成要素が、メモリ７０６に記憶され、プロセッサ７０３によって実行可能である。この点では、「実行可能」という用語は、プロセッサ７０３により最終的に実行可能である形をとるプログラムファイルを意味する。実行可能なプログラムの例として、例えば、メモリ７０６のランダムアクセス部分にロード可能であり、かつプロセッサ７０３により起動可能なフォーマットで機械コードに変換可能なコンパイルされたプログラム、メモリ７０６のランダムアクセス部分にロード可能であり、かつプロセッサ７０３により起動可能なオブジェクトコードなどの適切なフォーマットで表現され得るソースコード、またはプロセッサ７０３により実行されるようにメモリ７０６のランダムアクセス部分で命令を生成する別の実行可能なプログラムにより解釈され得るソースコードなどが挙げられ得る。実行可能なプログラムは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリカード、コンパクトディスク（ＣＤ）もしくはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光ディスク、フロッピーディスク、磁気テープ、または他のメモリ構成要素を含むメモリ７０６の任意の部分または構成要素に格納され得る。
【0121】
メモリ７０６は、揮発性メモリと不揮発性メモリとの両方及びデータストレージ構成要素を含むとして本明細書に定義される。揮発性構成要素は、電源喪失時にデータ値を保持しないものである。不揮発性構成要素は、電源喪失時にデータを保持するものである。したがって、メモリ７０６は、例えば、ランダムアクセスアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリカードリーダを介してアクセスされるメモリカード、関連するフロッピーディスクドライブを介してアクセスされるフロッピーディスク、光ディスクドライブを介してアクセスされる光ディスク、適切なテープドライブを介してアクセスされる磁気テープ、及び／または他のメモリ構成要素、あるいはこれらのメモリ構成要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを含んでよい。加えて、ＲＡＭは、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、または磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、及び他のこのようなデバイスを含み得る。ＲＯＭは、例えば、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、または他の同様のメモリデバイスを含み得る。
【0122】
また、プロセッサ７０３は、複数のプロセッサ７０３及び／または複数のプロセッサコアを表してよく、メモリ７０６は、それぞれ並列処理回路で動作する複数のメモリ７０６を表し得る。このような場合、ローカルインターフェース７０９は、多数のプロセッサ７０３のうちの任意の２つの間、任意のプロセッサ７０３とメモリ７０６のうちのいずれかとの間、またはメモリ７０６のうちの任意の２つの間などの通信を容易にする適切なネットワークであり得る。ローカルインターフェース７０９は、例えば、ロードバランシングの実施を含むこの通信を調整するように設計される追加のシステムを備えてもよい。プロセッサ７０３は、電気的構造またはいくつかの他の利用可能な構造であってよい。
【0123】
ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、ＵＰＦコントローラ４２４、及び本明細書で記載されている他の種々のシステムは、上述のように、汎用ハードウェアにより実行されるソフトウェアまたはコードで具体化され得るが、代替として、同様のものが専用ハードウェアまたはソフトウェア／汎用ハードウェアと専用ハードウェアとの組み合わせで具体化されてもよい。専用ハードウェアで具体化される場合、各々は、多数の技術のうちの任意の１つまたはその組み合わせを用いる回路または状態機械として実装されることができる。これらの技術は、１つ以上のデータ信号の印可時に種々の論理機能を実装するために論理ゲートを有する離散論理回路、適切な論理ゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の構成要素等を含んでもよいが、これらに限定されない。このような技術は、概して、当業者により周知であることから、本明細書に詳細に記載しない。
【0124】
図５及び６のフローチャートは、ＤＵ／ＣＵ２８４及びＵＰＦコントローラ４２４の部分の実装の機能性及び動作を示す。ソフトウェアで具体化される場合、各ブロックは、特定の論理機能（複数可）を実装するために、プログラム命令を含むコードのモジュール、セグメント、または一部分を表し得る。プログラム命令は、プログラミング言語で作成される人間が読めるステートメントを含むソースコード、またはコンピュータシステムもしく他のシステム内のプロセッサ７０３などの適切な実行システムにより認識可能な数値命令を含むマシンコードの形で具体化されてよい。機械コードは、ソースコード等から変換されてもよい。ハードウェアで具体化する場合、各ブロックは、特定の論理機能（複数可）を実装するために、回路または多数の相互接続された回路を表し得る。
【0125】
図５及び図６のフローチャートは、具体的な実行順序を示すが、実行順序が図示する順序と異なってもよいことが理解される。例えば、２つ以上のブロックの実行順序は、図示する順序を入れ替えてもよい。また、図５、及び図６に連続して示す２つ以上のブロックは、同時にまたは部分的に同時に実行されてよい。さらに、いくつかの実施形態では、図５及び６に示すブロックの１つ以上は、省略してまたは省いてよい。加えて、有用性の向上、説明、性能測定、または問題解決の手掛かりの提供などの目的で、任意の数のカウンタ、状態変数、警告セマフォ、またはメッセージを、本明細書に記載する論理フローに加えてもよい。すべてのこのような変形が、本開示の範囲内にあることが理解される。
【0126】
また、ソフトウェアまたはコードを備える、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、及びＵＰＦコントローラ４２４を含む、本明細書に記載の任意の論理またはアプリケーションは、例えば、コンピュータシステムまたは他のシステム内のプロセッサ７０３などの命令実行システムが使用する、またはそれに関連して使用する、任意の非一時的なコンピュータ可読媒体で具体化されることができる。この意味では、論理は、例えば、コンピュータ可読媒体から取得可能であり、かつ命令実行システムにより実行可能な命令及び宣言を含む命令文を含み得る。本開示の文脈において、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システムが使用する、またはそれに関連して使用する、本明細書に記載の論理またはアプリケーションを包含、格納、または保持することができる任意の媒体であることができる。
【0127】
コンピュータ可読媒体は、例えば、磁気、光学、または半導体媒体などの多数の物理媒体のうちの任意の１つを含むことができる。適切なコンピュータ可読媒体のより具体的な例として、磁気テープ、磁気フロッピーディスク、磁気ハードドライブ、メモリカード、ソリッドステートドライブ、ＵＳＢフラッシュドライブ、または光ディスクが挙げられるだろうが、これらに限定されない。また、コンピュータ可読媒体は、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）及びダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、または磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）を含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよい。加えて、コンピュータ可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、または他の種類のメモリデバイスであってもよい。
【0128】
また、ＵＰＦ－Ｃｃ３２８、ＵＰＦ－Ｕｃ３２３、ＵＰＦコントローラ４２４を含む、本明細書に記載の任意の論理またはアプリケーションは、様々な方法で実装され、構築されてもよい。例えば、説明される１つ以上のアプリケーションは、単一のアプリケーションのモジュールまたは構成要素として実装され得る。さらに、本明細書に説明される１つ以上のアプリケーションは、共有されたコンピューティングデバイスもしくは別々のコンピューティングデバイス、またはそれらの組み合わせで実行され得る。例えば、本明細書に説明される複数のアプリケーションは、同じコンピューティングデバイス７００で、または同じコンピューティング環境４０３の複数のコンピューティングデバイス７００で実行され得る。
【0129】
特に明記しない限り、句「Ｘ、ＹまたはＺのうちの少なくとも１つ」などの選言的な言葉は、そうでなければ項目、用語などがＸ、ＹもしくはＺのいずれか、またはその任意の組み合わせ（例えば、Ｘ、Ｙ及び／またはＺ）であってよいことを示すために一般的に用いられるとして文脈の中で理解される。ゆえに、このような選言的言語は、特定の実施形態がＸの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、またはＺの少なくとも１つがそれぞれ存在することを必要とすることを黙示することを一般的に意図しておらず、意図するべきではない。
【0130】
本開示の上述の実施形態が、本開示の原理を明確に理解するために記述される実装の単なる可能な例であることを強調されたい。本開示の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく、多くの変形及び修正を上述の実施形態（複数可）に加えてもよい。このようなすべての修正及び変形は、本開示の範囲内で本明細書に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されることを意図している。
【0131】
例示の目的で、本開示の様々な実施形態の例を以下の条項で記載する。これらの条項は本開示のいくつかの実施形態を説明するものであるが、本開示を提供された例のみに限定することを意図したものではない。
【0132】
条項１ Ｓ－システムであって、複数のクライアントデバイスにネットワーク接続性を提供する無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、前記ＲＡＮ用の１つ以上のネットワーク機能を実装しているコアネットワーク、及びユーザプレーンコンポーネント及びコントロールプレーンコンポーネントを含むユーザプレーン機能であって、前記複数のクライアントデバイスとのネットワークトラフィックを処理するために、前記ユーザプレーンコンポーネントが前記ＲＡＮにおいて動作し、前記コントロールプレーンコンポーネントが前記コアネットワークにおいて動作する、前記ユーザプレーン機能、を備える、前記システム。
【0133】
条項２－前記ＲＡＮが顧客のためにクラウドサービスプロバイダによって動作されて、前記コアネットワークが前記クラウドサービスプロバイダによって動作されたクラウドプロバイダネットワークの少なくとも１つのコンピューティングデバイスに実装される、条項１に記載のシステム。
【0134】
条項３－前記ユーザプレーンコンポーネントの複数のインスタンス、及び前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスのステータス情報を監視し、少なくとも部分的に前記ステータス情報に基づいて、前記複数のインスタンスの特定のユーザプレーンコンポーネントによって処理される前記無線アクセスネットワークと接続された前記複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分するように構成された、ユーザプレーン機能コントローラ、をさらに備える、条項１または２に記載のシステム。
【0135】
条項４－前記ユーザプレーン機能コントローラが、前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスの量を少なくともスケーリングするようにさらに構成される、条項３に記載のシステム。
【0136】
条項５－前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが前記コアネットワークにおいて動作し、前記ユーザプレーンコンポーネントを動作させない異なるＲＡＮに接続された別の複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを処理するように構成される、条項１～４のいずれかに記載のシステム。
【0137】
条項６－前記ユーザプレーンコンポーネントが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）によってカプセル化されていないデータパケットを受け取るように構成されて、前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが、ＧＴＰを使ってカプセル化したデータパケットを受け取るように構成される、条項１～５のいずれかに記載のシステム。
【0138】
条項７－前記コントロールプレーンコンポーネントが、前記ネットワークトラフィックに関連付けられたネットワークスライス、または前記ネットワークトラフィックに関連付けられたサービスの質のパラメータの少なくとも１つの少なくとも一部に基づいて、前記複数のクライアントデバイスの特定のクライアントデバイスからの前記ネットワークトラフィックのための複数のユーザプレーンコンポーネントから前記ユーザプレーンコンポーネントを選択するように構成される、条項１～６のいずれかに記載のシステム。
【0139】
条項８－前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントが、無線ユニットを含む第１のコンピューティングデバイス、または前記無線アクセスネットワークのための分散ユニット（ＤＵ）または集中ユニット（ＣＵ）機能の少なくとも１つを実装する第２のコンピューティングデバイスのうちの少なくとも１つの中で実装される、条項１～７のいずれかに記載のシステム。
【0140】
条項９－前記複数のクライアントデバイスの第１のクライアントデバイス、及び前記複数のクライアントデバイスの第２のクライアントデバイスの間にある前記ネットワークトラフィックが、前記コアネットワークを迂回するように構成される、条項１～８のいずれかに記載のシステム。Ｍ
【0141】
条項１０－コンピュータ実装方法であって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークと接続したクライアントデバイスからデータを受け取ること、前記データをユーザプレーン機能のユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記ユーザプレーンコンポーネントは、前記無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送すること、前記ユーザプレーンコンポーネントによって前記データを処理すること、及びデータネットワークに処理された前記データをルーティングすること、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【0142】
条項１１－前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記データをカプセル化せずに前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送すること、をさらに含む、条項１０に記載のコンピュータ実装方法。
【0143】
条項１２－ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化せずに前記ユーザプレーンコンポーネントに前記クライアントデバイスが宛先である前記データネットワークからの他のデータを転送することをさらに含み、それによって１以上のＧＴＰヘッダから生じるパケットのフラグメンテーションがパケットサイズの前記データが最大の転送ユニットの値を超えさせるのを避ける、条項１０または１１に記載のコンピュータ実装方法。
【0144】
条項１３－前記無線アクセスネットワークと接続した前記クライアントデバイスから他のデータを受け取ること、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化すること、及び前記他のデータを前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記異なるユーザプレーンコンポーネントは、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送することをさらに含む、条項１０～１２のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【0145】
条項１４－前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能のコントロールプレーンコンポーネントから受信された構成データに応じて、前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの動作を構成することをさらに含む、条項１０～１３のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【0146】
条項１５－前記データを、前記データまたは前記クライアントデバイスのうちの少なくとも１つに関連付けられたサービスの質のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することを判定することをさらに含む、条項１０～１４のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【0147】
条項１６－前記無線アクセスネットワークに実装される前記ユーザプレーン機能の複数のユーザプレーンコンポーネント間でネットワークトラフィックを配分するユーザプレーン機能コントローラから受信した構成データに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送することを判定することをさらに含む、条項１０～１５のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。Ｐ
【0148】
条項１７－コンピュータ実装方法であって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークの中のそれぞれのコンピューティングデバイスに実装されるユーザプレーン機能のための複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスからステータス情報を受け取ること、及び前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスのそれぞれのものへ前記無線アクセスネットワークと接続した複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分すること、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【0149】
条項１８－前記ネットワークトラフィックを配分することは、前記ネットワークトラフィックに関連付けられるサービスの質のパラメータ、または前記ネットワークトラフィックに関連付けられる複数のネットワークスライスのうちの少なくとも１つに少なくとも一部さらに基づく、条項１７に記載のコンピュータ実装方法。
【0150】
条項１９－前記無線式ネットワークのコアネットワークの中のコンピューティングデバイスに実装される前記ユーザプレーン機能のための別の複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスから他のステータス情報を受け取ること、及び前記他のステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンス及び前記他のユーザプレーンコンポーネントインスタンスの前記それぞれのものへ前記ネットワークトラフィックを配分すること、をさらに含む、条項１７または１８に記載のコンピュータ実装方法。
【0151】
条項２０－前記ステータス情報が、パフォーマンスインジケータまたはハートビート信号のうちの少なくとも１つを含む、条項１７～２０のいずれかに記載のコンピュータ実装方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）であって、複数のクライアントデバイスにネットワーク接続性を提供する、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、
前記ＲＡＮ用の１つ以上のネットワーク機能を実装しているコアネットワークと、
ユーザプレーンコンポーネント及びコントロールプレーンコンポーネントを含むユーザプレーン機能であって、前記複数のクライアントデバイスとのネットワークトラフィックを処理するために、前記ユーザプレーンコンポーネントが前記ＲＡＮにおいて動作し、前記コントロールプレーンコンポーネントが前記コアネットワークにおいて動作する、前記ユーザプレーン機能と、
前記ユーザプレーンコンポーネントの複数のインスタンスと、
前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスのステータス情報を監視し、前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて、前記複数のインスタンスの特定のユーザプレーンコンポーネントによって処理される前記無線アクセスネットワークと接続された前記複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分するように構成された、ユーザプレーン機能コントローラと、
を備え、
前記無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は少なくとも
前記無線アクセスネットワークに接続された複数のクライアントデバイスのうちの特定のクライアントデイバスからデータを受け取り、
前記ユーザプレーンコンポーネントへデータを転送し、前記ユーザプレーンコンポーネントは、前記無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスに実装されており、
前記ユーザプレーンコンポーネントによって前記データを処理し、
データネットワークに処理された前記データをルーティングする
ように構成された、前記システム。
【請求項2】
前記ＲＡＮが顧客のためにクラウドサービスプロバイダによって動作されて、前記コアネットワークが前記クラウドサービスプロバイダによって動作されたクラウドプロバイダネットワークの少なくとも１つのコンピューティングデバイスに実装される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ユーザプレーン機能コントローラが、前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの前記複数のインスタンスの量を少なくともスケーリングするようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが前記コアネットワークにおいて動作し、前記ユーザプレーンコンポーネントを動作させない異なるＲＡＮに接続された別の複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを処理するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記ユーザプレーンコンポーネントが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）によってカプセル化されていないデータパケットを受け取るように構成されて、前記ユーザプレーンコンポーネントの追加のインスタンスが、ＧＴＰを使ってカプセル化したデータパケットを受け取るように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントロールプレーンコンポーネントが、前記ネットワークトラフィックに関連付けられたネットワークスライス、または前記ネットワークトラフィックに関連付けられたサービスの質のパラメータの少なくとも１つの少なくとも一部に基づいて、特定のクライアントデバイスからの前記ネットワークトラフィックのための複数のユーザプレーンコンポーネントから前記ユーザプレーンコンポーネントを選択するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントが、無線ユニットを含む第１のコンピューティングデバイス、または前記無線アクセスネットワークのための分散ユニット（ＤＵ）または集中ユニット（ＣＵ）機能の少なくとも１つを実装する第２のコンピューティングデバイスのうちの少なくとも１つの中で実装される、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記複数のクライアントデバイスの第１のクライアントデバイス、及び前記複数のクライアントデバイスの第２のクライアントデバイスの間にある前記ネットワークトラフィックが、前記コアネットワークを迂回するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記ユーザプレーン機能コントローラがさらに、前記ネットワークトラフィックに関連付けられる複数のネットワークスライスの少なくとも一部にさらに基づく前記ネットワークトラフィックを配分するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記ステータス情報が、パフォーマンスインジケータ、またはハートビート信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
コンピュータ実装方法であって、無線式ネットワークの無線アクセスネットワークと接続したクライアントデバイスからデータを受け取ることと、
前記データをユーザプレーン機能のユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記ユーザプレーンコンポーネントは、前記無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送することと、
前記ユーザプレーンコンポーネントによって前記データを処理することと、
データネットワークに処理された前記データをルーティングすることと、
前記無線式ネットワークのコアネットワークの第２のコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能のコントロールプレーンコンポーネントから受信された構成データに応じて、前記ユーザプレーン機能の前記ユーザプレーンコンポーネントの動作を構成することと
を含む、前記コンピュータ実装方法。
【請求項12】
前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記データをカプセル化せずに前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送すること、をさらに含む、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項13】
ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化せずに前記ユーザプレーンコンポーネントに前記クライアントデバイスが宛先である前記データネットワークからの他のデータを転送することをさらに含み、それによって１以上のＧＴＰヘッダから生じるパケットのフラグメンテーションがパケットサイズの前記データが最大の転送ユニットの値を超えさせるのを避ける、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項14】
前記無線アクセスネットワークと接続した前記クライアントデバイスから他のデータを受け取ること、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化すること、及び
前記他のデータを前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記異なるユーザプレーンコンポーネントは、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送することをさらに含む、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項15】
前記データを、前記データまたは前記クライアントデバイスのうちの少なくとも１つに関連付けられたサービスの質のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することを判定することをさらに含む、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項16】
前記無線アクセスネットワークに実装される前記ユーザプレーン機能の複数のユーザプレーンコンポーネント間でネットワークトラフィックを配分するユーザプレーン機能コントローラから受信した構成データに少なくとも部分的に基づいて、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送する代わりに、前記無線アクセスネットワークの前記コンピューティングデバイスに実装された前記ユーザプレーンコンポーネントに前記データを転送することを判定することをさらに含む、請求項１１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項17】
コンピュータ実装方法であって、
無線式ネットワークの無線アクセスネットワークに接続されたクライアントデバイスからデータを受け取ることと、
前記データに関連付けられたネットワークスライス、または前記データに関連付けられたサービスの質のパラメータのうちの少なくとも１つの少なくとも一部に基づいて、前記クライアントデバイスからの前記データのための複数のユーザプレーンコンポーネントからユーザプレーン機能のユーザプレーンコンポーネントを選択することと、
前記ユーザプレーンコンポーネントへ前記データを転送することであって、前記ユーザプレーンコンポーネントは、前記無線アクセスネットワークのコンピューティングデバイスに実装されている、転送することと、
前記ユーザプレーンコンポーネントによって前記データを処理することと、
処理された前記データをデータネットワークへルーティングすることと
を含む、コンピュータ実装方法。
【請求項18】
前記無線アクセスネットワークの中のそれぞれのコンピューティングデバイスに実装されるユーザプレーン機能のための複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスからステータス情報を受け取ること、及び前記ステータス情報に少なくとも部分的に基づいて前記複数のユーザプレーンコンポーネントインスタンスのそれぞれのものへ前記無線アクセスネットワークと接続した複数のクライアントデバイスからネットワークトラフィックを配分すること、をさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項19】
前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送することが、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記データをカプセル化せずに、前記データを前記ユーザプレーンコンポーネントに転送すること、をさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項20】
前記無線アクセスネットワークと接続した前記クライアントデバイスから他のデータを受け取ること、
ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用して前記他のデータをカプセル化すること、及び
前記他のデータを前記ユーザプレーン機能の異なるユーザプレーンコンポーネントに転送することであって、前記異なるユーザプレーンコンポーネントは、前記無線式ネットワークのコアネットワークの異なるコンピューティングデバイスに実装されている、前記転送することをさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ実装方法。
【国際調査報告】