本發(fā)明涉及用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備。另外，本發(fā)明涉及用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

自動(dòng)化應(yīng)用要求例如一定的服務(wù)質(zhì)量（qos）。當(dāng)經(jīng)由4g蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，需要自動(dòng)化設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，例如起重機(jī)和用于起重機(jī)的遠(yuǎn)程控制之間的數(shù)據(jù)通信。常規(guī)部署預(yù)見到自動(dòng)化設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信經(jīng)過4g運(yùn)營(yíng)商的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。通過經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可能會(huì)引入額外的延遲和抖動(dòng)。此外，要越過更多的節(jié)點(diǎn)，這增加了受到攻擊的可能。因此，總體通信系統(tǒng)的可靠性和可用性降低。這可能會(huì)阻礙在要求高qos的自動(dòng)化應(yīng)用中使用常規(guī)的4g網(wǎng)絡(luò)。

特別地，在當(dāng)前l(fā)te部署中，沒有啟用用戶設(shè)備（ue）之間的直接通信。lte標(biāo)準(zhǔn)將允許本地ip訪問（lipa），其使得ue能夠經(jīng)由基站（enodeb）和通過本地網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)（lan）訪問。這樣的設(shè)置支持要求高qos的應(yīng)用（例如自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制），因?yàn)樗型ㄐ趴梢栽诒镜靥幹枚唤?jīng)過4g運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)。然而，在許多情況下，lan不存在，并且由3gpp標(biāo)準(zhǔn)提出的解決方案不起作用。因此，lte通常用于盡力而為式通信應(yīng)用，而不是用于要求高qos的自動(dòng)化應(yīng)用。

本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)中的用戶實(shí)體的耦合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)第一方面，提供了一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備。設(shè)備包括用于提供所述用戶實(shí)體中的每一個(gè)和通信網(wǎng)絡(luò)的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的通信鏈路的第一單元和用于提供多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)的第二單元。所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)被配置為連接所述用戶實(shí)體中的至少兩個(gè)，以使得提供所連接的至少兩個(gè)用戶實(shí)體之間的直接通信。

有利地，本設(shè)備提供了用于在不經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的情況下的用戶實(shí)體之間的直接通信的捷徑。直接用戶實(shí)體通信保持在本設(shè)備內(nèi)。所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)可以是虛擬lan。所述設(shè)備可以并入基站和本地網(wǎng)關(guān)。例如，基站可以集成第一單元，并且本地網(wǎng)關(guān)可以集成第二單元。

特別地，本設(shè)備提供了虛擬地存在于本地網(wǎng)關(guān)內(nèi)的專用lan。因此，必須將本地網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展為托管這樣的虛擬lan的至少一個(gè)實(shí)例。對(duì)于lte的示例，現(xiàn)有的enodeb可以使用與為lipa定義的相同的本地網(wǎng)關(guān)接口來向用戶實(shí)體或用戶設(shè)備（例如，自動(dòng)化設(shè)備）提供對(duì)此虛擬lan的訪問。在此虛擬lan內(nèi)提供用戶設(shè)備之間的直接通信。因此，本設(shè)備使得能夠?qū)崿F(xiàn)要求高qos的自動(dòng)化通信?？梢灾挥行帕詈陀?jì)費(fèi)數(shù)據(jù)經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或4g運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，而用戶設(shè)備之間的所有數(shù)據(jù)通信仍然在該虛擬lan內(nèi)。

因此，本設(shè)備減少了攻擊面，提高了安全性，并且允許全面的安全措施。此外，由于用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信保持在虛擬lan內(nèi)，可以提高性能。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量不經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，并且因此來自核心網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)和延遲不影響數(shù)據(jù)通信。這允許進(jìn)行工業(yè)領(lǐng)域中qos更嚴(yán)格的應(yīng)用。此外，通過將數(shù)據(jù)本地地保持在虛擬lan內(nèi)，可以減少通信成本。保持在由本設(shè)備提供的虛擬lan內(nèi)進(jìn)行直接用戶設(shè)備通信也減少了經(jīng)受核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路和節(jié)點(diǎn)故障和擁塞的風(fēng)險(xiǎn)。

例如，用戶實(shí)體可以是用戶設(shè)備（ue）。ue的示例是自動(dòng)化設(shè)備，比如起重機(jī)和用于起重機(jī)的遠(yuǎn)程控制。ue可以是具有l(wèi)te收發(fā)器的設(shè)備和具有l(wèi)te收發(fā)器的接口。

根據(jù)實(shí)施例，核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是蜂窩網(wǎng)絡(luò)。特別地，蜂窩網(wǎng)絡(luò)是4g網(wǎng)絡(luò)，例如lte網(wǎng)絡(luò)、umts網(wǎng)絡(luò)或5g網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)另一實(shí)施例，通信網(wǎng)絡(luò)包括核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和至少一個(gè)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。另外，通信網(wǎng)絡(luò)可以包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)另一實(shí)施例，所述設(shè)備包括基站，其中所述基站集成第一單元。

根據(jù)另一實(shí)施例，基站是nodeb（節(jié)點(diǎn)b）。

根據(jù)另一實(shí)施例，基站是enodeb。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括本地網(wǎng)關(guān)，其中本地網(wǎng)關(guān)集成第二單元。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括具有處理能力和存儲(chǔ)容量的處理單元，其中處理單元集成第二單元。

根據(jù)另一實(shí)施例，直接通信是由所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)連接的至少兩個(gè)用戶實(shí)體之間的直接數(shù)據(jù)通信。

特別地，直接數(shù)據(jù)通信意指該數(shù)據(jù)通信不經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備被配置為直接與核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳送信令數(shù)據(jù)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括用于向多個(gè)用戶實(shí)體提供虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化單元。

根據(jù)另一實(shí)施例，本設(shè)備可以被配置為在設(shè)備的同一本地網(wǎng)關(guān)內(nèi)運(yùn)行多個(gè)虛擬lan實(shí)例。這促進(jìn)了多租戶，其中每個(gè)租戶可以訪問自己的虛擬lan。可以禁止不同租戶的虛擬lan之間的通信。另外，本地網(wǎng)關(guān)內(nèi)的多個(gè)虛擬lan可以支持具有不同工業(yè)qos要求的不同服務(wù)的分離。

根據(jù)另一實(shí)施例，虛擬化單元被配置為提供多個(gè)防火墻，其中所提供的防火墻中的每一個(gè)被配置為耦合所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的至少兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

因此，虛擬化單元被配置為提供被分配給通過相應(yīng)防火墻耦合的至少兩個(gè)不同虛擬網(wǎng)絡(luò)的用戶實(shí)體之間的直接通信。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括分配單元，其被配置為將多個(gè)用戶實(shí)體中的某一用戶實(shí)體分配給所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括分配單元，其被配置為基于指示某一用戶實(shí)體為其一部分的某一群組的信息來將多個(gè)用戶實(shí)體中的該某一用戶實(shí)體分配給所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)另一實(shí)施例，設(shè)備包括用于向多個(gè)用戶實(shí)體提供服務(wù)的服務(wù)器。特別地，服務(wù)器是虛擬服務(wù)器。

相應(yīng)的單元或?qū)嶓w，例如第一單元或第二單元，可以以硬件和/或軟件來實(shí)現(xiàn)。如果所述單元是以硬件實(shí)現(xiàn)的，則其可以體現(xiàn)為設(shè)備，例如體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)或?yàn)樘幚砥骰驗(yàn)橄到y(tǒng)（例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）的一部分。如果所述單元是以軟件實(shí)現(xiàn)的，則其可以體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、函數(shù)、例程、程序代碼或可執(zhí)行對(duì)象。

第一方面的任何實(shí)施例可以與第一方面的任何實(shí)施例組合以獲得第一方面的另一實(shí)施例。

根據(jù)第二方面，提供了一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的方法。該方法包括提供所述用戶實(shí)體中的每一個(gè)和通信網(wǎng)絡(luò)的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的通信鏈路，以及提供多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，其中所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)被配置為連接所述用戶實(shí)體中的至少兩個(gè)，以使得提供所連接的至少兩個(gè)用戶實(shí)體之間的直接通信。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括當(dāng)在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的上述方法的程序代碼。

諸如計(jì)算機(jī)程序部件之類的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以體現(xiàn)為存儲(chǔ)卡、usb棒、cd-rom、dvd或可以從網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器下載的文件。例如，這樣的文件可以通過從無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送包括所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的文件來提供。

參照本發(fā)明的設(shè)備描述的實(shí)施例和特征對(duì)本發(fā)明的方法施加必要的修改。

本發(fā)明的其它可能的實(shí)現(xiàn)方式或備選解決方案還涵蓋上面和下面關(guān)于實(shí)施例所描述的特征的（本文未明確提到的）組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以向本發(fā)明的最基本形式添加單獨(dú)的或孤立的方面和特征。

從結(jié)合附圖的隨后的描述和從屬權(quán)利要求中，本發(fā)明的其它實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第一實(shí)施例的示意性框圖；

圖2示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第二實(shí)施例的示意性框圖；

圖3示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第三實(shí)施例的示意性框圖；

圖4示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第四實(shí)施例的示意性框圖；

圖5示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第五實(shí)施例的示意性框圖；

圖6示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的設(shè)備的第六實(shí)施例的示意性框圖；以及

圖7示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體的方法步驟序列的實(shí)施例。

在附圖中，除非另有指示，否則相同的參考標(biāo)號(hào)表明相同或功能上等效的元件。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)31、32中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的設(shè)備10的第一實(shí)施例的示意性框圖。

在不失一般性的情況下，圖1示出了兩個(gè)用戶實(shí)體21和22。通信網(wǎng)絡(luò)31、32包括核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31和至少一個(gè)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。此外，通信網(wǎng)絡(luò)31、32可以包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)32。

圖1中的設(shè)備10包括第一單元11和第二單元12。第一單元11被配置為提供用戶實(shí)體21、22中的每一個(gè)和通信網(wǎng)絡(luò)31、32的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31之間的通信鏈路。

第二單元12被配置為提供多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)vn。在不失一般性的情況下，圖1示出了一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)vn。所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)vn被配置為連接用戶實(shí)體21、22，以使得建立所連接的用戶實(shí)體21、22之間的直接通信d。特別地，兩個(gè)用戶實(shí)體21、22之間的直接通信是直接數(shù)據(jù)通信d。直接數(shù)據(jù)通信d發(fā)生在以下實(shí)體之間：用戶實(shí)體21、設(shè)備10和用戶實(shí)體22。換句話說，直接數(shù)據(jù)通信d本身不經(jīng)過核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31。

圖1的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31可以是4g網(wǎng)絡(luò)。備選地，核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31可以是umts網(wǎng)絡(luò)或5g網(wǎng)絡(luò)。

此外，圖1示出了核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31中被布置在設(shè)備10和將核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)32耦合的另一網(wǎng)關(guān)42之間的服務(wù)網(wǎng)關(guān)41。網(wǎng)關(guān)42可以是分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)（pdn網(wǎng)關(guān)）。

在圖2中，描繪了用于在通信網(wǎng)絡(luò)31、32中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的設(shè)備10的第二實(shí)施例的示意性框圖。圖2的設(shè)備10可以布置在如圖1所示的系統(tǒng)中。圖2的設(shè)備10包括基站13和本地網(wǎng)關(guān)14。基站13集成第一單元11。本地網(wǎng)關(guān)14集成第二單元12。對(duì)于核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31是lte網(wǎng)絡(luò)的示例，基站13是enodeb。對(duì)于核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31是umts網(wǎng)絡(luò)的示例，基站13是nodeb。

圖3示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的設(shè)備10的第三實(shí)施例的示意性框圖。圖3的第三實(shí)施例不同于圖2的第二實(shí)施例在于：圖3的第三實(shí)施例不包括本地網(wǎng)關(guān)14，而是包括具有處理能力和存儲(chǔ)容量的處理單元15。圖3的處理單元15集成第二單元12。

在圖4中，示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)31、32中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的設(shè)備10的第四實(shí)施例的示意性框圖。圖4的第四實(shí)施例基于圖1的第一實(shí)施例，并且附加地示出了設(shè)備10被配置為直接與核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31傳送信令數(shù)據(jù)s和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)b。在不失一般性的情況下，圖4示出了所述信令數(shù)據(jù)s和所述計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)b通過所述設(shè)備10在網(wǎng)關(guān)41和第一用戶實(shí)體21之間交換。

圖5示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)31、32中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的設(shè)備10的第五實(shí)施例的示意性框圖。圖5的設(shè)備10具有第一單元11、第二單元12、虛擬化單元16、分配單元17和服務(wù)器18。虛擬化單元16被配置為向用戶實(shí)體21、22提供虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能。例如，虛擬化單元16可以提供多個(gè)防火墻，其中所提供的防火墻中的每一個(gè)被配置為耦合所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1-vn3中的至少兩個(gè)。

在這方面，圖6示出了提供三個(gè)不同虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1-vn3的設(shè)備10的實(shí)施例，其中兩個(gè)用戶實(shí)體21、22；23、24；以及25、26分別被分配給相應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1-vn3中的一個(gè)。

圖5的分配單元17被配置為將某一用戶實(shí)體21-26分配給所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1-vn3中的某一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1-vn3。在圖6的示例中，分配單元17將用戶實(shí)體21、22分配給虛擬網(wǎng)絡(luò)vn1，將用戶實(shí)體23、24分配給虛擬網(wǎng)絡(luò)vn2，并將用戶實(shí)體25、26分配給虛擬網(wǎng)絡(luò)vn3。所述分配單元17可以基于每個(gè)用戶實(shí)體21-26的指示某一用戶實(shí)體21-26是其一部分的某一群組的信息來進(jìn)行分配。圖5的服務(wù)器18可以被配置為向多個(gè)用戶實(shí)體21-26提供服務(wù)。例如，服務(wù)器18是所述設(shè)備10上的虛擬服務(wù)器。

圖7示出了用于在通信網(wǎng)絡(luò)31、32中耦合多個(gè)用戶實(shí)體21、22的方法步驟序列的實(shí)施例。例如，在圖1中示出了這樣的通信網(wǎng)絡(luò)31、32。

在步驟701中，提供用戶實(shí)體21、22中的每一個(gè)和通信網(wǎng)絡(luò)31、32的核心移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)31之間的通信鏈路。

在步驟702中，提供多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)vn；vn1-vn3，其中所提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)vn；vn1-vn3中的每一個(gè)被配置為連接用戶實(shí)體21-26中的至少兩個(gè)，以使得提供所連接的至少兩個(gè)用戶實(shí)體21-26之間的直接通信d。

雖然已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在所有實(shí)施例中的修改都是可能的。