CN107404733A - 一种基于mec和分层sdn的5g移动通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法及系统，方法包括：S1、接收业务请求，并转发至MEC边缘节点；S2、通过MEC边缘节点的交换机发送Packet‑in消息至MEC节点控制器；S3、判断MEC边缘节点是否存在与业务请求一致的服务；S4、总控制器根据业务请求进行网络切片规划及选择后，发送Packet‑out消息至SDN子控制器包括的核心网控制器；S5、核心网控制器对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与业务请求相关的业务或服务缓存到MEC边缘节点；S6、终端从MEC边缘节点获取业务或服务。本发明的有益效果是：本技术方案解决网络的延迟、拥塞和容量等问题，满足终端用户的极致体验，具有大流量、低延时、低能耗及高可靠等特点。

Description

一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法及系统。

背景技术

现有的移动通信架构因爆炸式数据流量的增长和与海量设备的连接，会产生网络的延迟、拥塞和容量等问题，从而导致云计算时延较长、网络数据处理效率低下、高能耗以及低可靠性等问题。

发明内容

本发明提供了一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法及系统，解决现有技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，包括：

S1、本地无线接入网接收用户通过终端发出的业务请求，并转发至MEC边缘节点；

S2、所述MEC边缘节点接收到所述业务请求之后，通过所述MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至所述SDN子控制器包括的MEC节点控制器；

S3、所述MEC节点控制器接收到所述Packet-in消息之后，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务或业务，如否，则将所述业务请求向上转发至总控制器；

S4、所述总控制器根据所述业务请求进行网络切片规划及选择后，发送Packet-out消息至所述SDN子控制器包括的核心网控制器；

S5、所述核心网控制器接收到所述Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与所述业务请求相关的业务或服务缓存到所述MEC边缘节点；

S6、所述终端从所述MEC边缘节点获取所述业务或所述服务。

本发明的有益效果是：本技术方案通过将部分计算、内容、缓存等任务部署在MEC边缘节点，实现运营商业务尽可能的本地化处理，大幅降低通过回程网、核心网的数据量和负荷，提升网络数据处理效率，解决网络的延迟、拥塞和容量等问题，满足终端用户的极致体验，具有大流量、低延时、低能耗及高可靠等特点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，步骤S3中，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如是，则对所述业务请求进行本地化处理，跳转至步骤S6。

优选地，所述本地化处理包括：通过所述MEC节点控制器发送Packet-out消息至所述本地接入网控制器，所述本地接入网控制器制定QoS保障、资源管理调度和安全防护策略，对所述业务请求进行鉴权、计费和安全防护，获取与所述业务请求一致的服务或业务。

优选地，步骤S5中，对移动网络进行资源调度处理具体包括：对移动网络进行资源调度、路径选择和流量优化。

一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，包括：SDN子控制器、本地无线接入网、MEC边缘节点、总控制器和终端，所述SDN子控制器包括：MEC节点控制器、核心网控制器和本地接入网控制器；

所述本地无线接入网用于接收用户通过所述终端发出的业务请求之后，转发至所述MEC边缘节点，并传输从MEC边缘节点发出的所述请求业务或服务数据；

所述MEC边缘节点用于接收到所述业务请求之后，通过所述MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至所述MEC节点控制器，并用于缓存请求业务或服务数据；

所述MEC节点控制器用于在接收到所述MEC边缘节点交换机发送的Packet-in消息之后，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如否，则将所述业务请求向上转发Packet-in消息至总控制器；

所述总控制器用于接收MEC节点控制器发送的Packet-in消息之后，根据所述业务请求进行切片规划及选择后发送Packet-out消息至所述核心网控制器；

所述核心网控制器用于接收所述总控制器下发的Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与所述业务请求相关的业务或服务缓存到所述MEC边缘节点；

所述本地接入网控制器用于接收MEC节点控制器下发的Packet-out消息，并制定所述业务请求相关的QoS保障、资源管理调度和安全防护策略。

所述终端用于发出业务请求，并从所述MEC边缘节点获取所述业务或所述服务。

优选地，所述MEC节点控制器还用于判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如是，则对所述业务请求进行本地化处理。

优选地，所述本地化处理包括：通过所述MEC节点控制器发送Packet-out消息至所述本地接入网控制器，所述本地接入网控制器制定QoS保障、资源管理调度和安全防护策略，对所述业务请求进行鉴权、计费，获取与所述业务请求一致的服务或业务。

优选地，所述核心网控制器具体用于：对移动网络进行资源调度、路径选择和流量优化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法的流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信的网络架构图；

图4为本发明另一实施例提供的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，包括：

S101、本地无线接入网接收用户通过终端发出的业务请求，并转发至MEC边缘节点；

S102、MEC边缘节点接收到业务请求之后，通过MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至SDN子控制器包括的MEC节点控制器；

S103、MEC节点控制器接收到Packet-in消息之后，判断MEC边缘节点是否存在与业务请求一致的服务或业务，如否，则将业务请求向上转发至总控制器；

S104、总控制器根据业务请求进行网络切片规划及选择后，发送Packet-out消息至SDN子控制器包括的核心网控制器；

S105、核心网控制器接收到Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与业务请求相关的业务或服务缓存到MEC边缘节点；

S106、终端从MEC边缘节点获取业务或服务。

分层SDN结构是指将SDN控制器按照功能层次划分为主控制器和子控制器。主控制器主要负责移动通信网络中的应用场景及相应切片规划、选择，主要包括增强移动宽带场景(eMBB)、大连接场景(mMTC)、超高可靠和超低时延通信(uRLLC)等。各种场景对于网络空口的要求有明显不同，采用网络切片技术简化复杂的网络部署及管理，统一空口，利于网络带来灵活而极致的用户体验。

如图3所示，一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信的网络架构图中，分层的SDN结构中的SDN子控制器主要包括本地接入网控制器、MEC节点控制器及核心网控制器。本地接入网控制器主要负责无线接入网用户接入、带宽控制、路由选择、控制数据分离等。该控制器能获取无线接入网的拓扑信息，并对其进行资源管理，可以保障用户终端到基站的服务质量、选择有效的接入模式及带宽需求等。MEC节点控制器主要负责MEC节点数据缓存及更新、业务服务下沉判断、核心网接入选择等。该控制器控制本地网进入核心网，缓解回程传输网络瓶颈问题，有利于实现移动网络的智能化及节能。核心网控制器是在边缘MEC节点无法满足终端用户需求时，通过总控制器消息进行业务下沉的路径选择、回程流量优化等。该控制器在接收总控制器相应消息后触发，实现新的业务或数据内容下沉至需要的边缘MEC节点。

本实施例中基于MEC(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)技术的边缘节点结构，与之前将部分计算、内容、缓存等任务部署到传统核心网的数据中心不同，本实施例将其部署在本地网边缘节点，实现运营商业务尽可能的本地化处理，提供一个强大的平台解决网络的延迟、拥塞和容量等问题，提升网络数据处理效率，满足终端用户的极致体验，具有大流量、低延时、低能耗及高可靠等特点。MEC边缘节点部署内容主要包括：1.核心网功能贴近终端的边缘节点部署，实现极低时延；例如AR/VR业务要求时延小于20ms以消除用户的眩晕感，5G网络提出1ms端到端时延来支持自动驾驶等业务。2.互联网内容就近缓存：研究表明，将来70％的互联网内容可以在靠近终端的边缘节点上获取，可以节省大量的传输网投资。3.定制化、差异化服务：MEC将实现跨行业合作和灵活的业务创新，向垂直行业提供定制化、差异化服务，提升网络利用效率和价值。

采用MEC和分层SDN等技术构建5G移动通信网络架构，对不同服务场景及不同业务需求进行切片处理，充分利用SDN对网络资源监控及资源管理的特性，采用分层SDN控制器的结构，结合利用主、子控制器，对移动网络从全局和本地两个维度实现流量监控、流量优化及路径选择等，使移动网络具有自适应性和灵活性；有效采用MEC技术，通过终端用户自下而上的请求及移动网络分层决策选择分析，减少对回程及核心网的大流量冲击、缓解了回程瓶颈问题、降低网络传输投资成本，同时保证极低时延和高可靠性的业务体验。

如图2所示，一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，包括：

S201、本地无线接入网接收用户通过终端发出的业务请求，并转发至MEC边缘节点。

S202、MEC边缘节点接收到业务请求之后，通过MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至SDN子控制器包括的MEC节点控制器。

S203、MEC节点控制器接收到Packet-in消息之后，判断MEC边缘节点是否存在与业务请求一致的服务，如是，则对业务请求进行本地化处理。

S204、终端从MEC边缘节点获取与业务请求一致的服务。

终端用户通过智能终端上网的请求，比如浏览器的打开页面，经调制后发到空中。本地接入网控制器负责本地接入网的用户接入、带宽控制、数据缓存等。移动网络中，无线接入网可由宏基站、小基站(小基站包括：如微基站、微微基站、家庭基站等)组成。终端发送的业务请求被基站通过天线接收到。本地接入网接收到终端的业务请求后，继续向上发送到MEC边缘节点。MEC节点控制器主要负责MEC数据更新、核心网接入选择、路由计算及流量优化等。MEC边缘节点交换机发送Packet-in消息到MEC节点控制器，对终端业务请求进行业务识别，并判断是否进行本地化处理。若MEC边缘节点存在业务请求一致的服务，则业务请求本地化处理即可，具体可包括鉴权(身份认证)、计费、安全防护、资源调度等，终端从MEC边缘节点获取业务或服务，直到请求结束。

如图4所示，一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，包括：SDN子控制器410、MEC边缘节点420、总控制器430、终端440和本地无线接入网450，SDN子控制器410包括：本地接入网控制器4101、MEC节点控制器4102和核心网控制器4103；

本地无线接入网450用于接收用户通过终端440发出的业务请求，转发至MEC边缘节点420，并传输从MEC边缘节点420发出的所述请求业务或服务数据；

MEC边缘节点420用于接收到业务请求之后，通过MEC边缘节点420的交换机发送Packet-in消息至MEC节点控制器4102；

MEC节点控制器4102用于接收到Packet-in消息之后，判断MEC边缘节点420是否存在与业务请求一致的服务，如否，则将业务请求转发至总控制器430；

总控制器430用于根据业务请求的业务类型发送Packet-out消息至核心网控制器4103；

核心网控制器4103用于接收到Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与业务请求相关的业务或服务缓存到MEC边缘节点420；

本地接入网控制器4101用于接收MEC节点控制器4102下发的Packet-out消息，并制定业务请求相关的QoS保障、资源管理调度和安全防护策略。

终端440用于从MEC边缘节点420获取业务或服务。

具体地，MEC节点控制器4102还用于判断MEC边缘节点420是否存在与业务请求一致的服务，如是，则对业务请求进行本地化处理。

具体地，本地化处理包括：通过所述MEC节点控制器4102发送Packet-out消息至所述本地接入网控制器4101，本地接入网控制器4101制定QoS保障、资源管理调度和安全防护策略，对所述业务请求进行鉴权、计费和安全防护，以及终端通过本地无线接入网450获取与所述业务请求一致的服务或业务。

具体地，核心网控制器4103具体用于：对移动网络进行资源调度、路径选择和流量优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，其特征在于，包括：

S1、本地无线接入网接收用户通过终端发出的业务请求，并转发至MEC边缘节点；

S2、所述MEC边缘节点接收到所述业务请求之后，通过所述MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至所述SDN子控制器包括的MEC节点控制器；

S3、所述MEC节点控制器接收到所述Packet-in消息之后，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务或业务，如否，则将所述业务请求向上转发至总控制器；

S4、所述总控制器根据所述业务请求进行网络切片规划及选择后，发送Packet-out消息至所述SDN子控制器包括的核心网控制器；

S5、所述核心网控制器接收到所述Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与所述业务请求相关的业务或服务缓存到所述MEC边缘节点；

S6、所述终端从所述MEC边缘节点获取所述业务或所述服务。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，其特征在于，步骤S3中，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如是，则对所述业务请求进行本地化处理，跳转至步骤S6。

3.根据权利要求2所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，其特征在于，所述本地化处理包括：所述MEC节点控制器发送Packet-out消息至所述本地接入网控制器，所述本地接入网控制器制定QoS保障、资源管理调度和安全防护策略，对所述业务请求进行鉴权、计费和安全防护，获取与所述业务请求一致的服务或业务。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信方法，其特征在于，步骤S5中，对移动网络进行资源调度处理具体包括：对移动网络进行资源调度、路径选择和流量优化。

5.一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，其特征在于，包括：SDN子控制器、本地无线接入网、MEC边缘节点、总控制器和终端，所述SDN子控制器包括：本地接入网控制器、MEC节点控制器和核心网控制器；

所述本地无线接入网用于接收用户通过所述终端发出的业务请求之后，转发至所述MEC边缘节点，并传输从MEC边缘节点发出的所述请求业务或服务数据；

所述MEC边缘节点用于接收到所述业务请求之后，通过所述MEC边缘节点的交换机发送Packet-in消息至所述MEC节点控制器，并用于缓存请求业务或服务数据；

所述MEC节点控制器用于在接收到所述MEC边缘节点交换机发送的Packet-in消息之后，判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如否，则将所述业务请求向上转发Packet-in消息至总控制器；

所述总控制器用于接收MEC节点控制器发送的Packet-in消息之后，根据所述业务请求进行切片规划及选择后发送Packet-out消息至所述核心网控制器；

所述核心网控制器用于接收所述总控制器下发的Packet-out消息之后，对移动网络进行资源调度处理，根据当前资源占用量将与所述业务请求相关的业务或服务缓存到所述MEC边缘节点；

所述本地接入网控制器用于接收MEC节点控制器下发的Packet-out消息，并制定所述业务请求相关的QoS保障、资源管理调度和安全防护策略。

所述终端用于发出业务请求，并从所述MEC边缘节点获取所述业务或所述服务。

6.根据权利要求5所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，其特征在于，所述MEC节点控制器还用于判断所述MEC边缘节点是否存在与所述业务请求一致的服务，如是，则对所述业务请求进行本地化处理。

7.根据权利要求6所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，其特征在于，所述本地化处理包括：通过所述MEC节点控制器发送Packet-out消息至所述本地接入网控制器，所述本地接入网控制器制定QoS保障、资源管理调度和安全防护策略，对所述业务请求进行鉴权、计费和安全防护，获取与所述业务请求一致的服务或业务。

8.根据权利要求5-7任一项所述的一种基于MEC和分层SDN的5G移动通信系统，其特征在于，所述核心网控制器具体用于：对移动网络进行资源调度、路径选择和流量优化。