CN108495358A - 一种基于nfv的网络切片选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于NFV的网络切片选择方法，在本发明的方法中，我们将5G网络中的切片做了共享切片与专有切片之分，这样可以很好的满足不同场景下的不同用户需求，另外，我们通过实时更新可利用的资源能力值以及对切片进行扩容，最大化的利用了现有的网络切片，这样不仅可以减少资源浪费，而且可以提升资源的利用率，对于现有网络切片不能满足新用户接入的情况，本发明提供的方法基于NFV技术可以灵活地为其实例化新的网络切片，从而可以提高系统的可靠性。

Description

一种基于NFV的网络切片选择方法
技术领域
本发明涉及一种网络切片选择方法，具体涉及一种基于NFV的网络切片选择方法，属于通信技术领域，可用于5G中，为海量设备选择合适的网络切片。
背景技术
随着移动通信的快速发展，数据流量爆炸性增长、智能设备大量接入、服务类型不断扩张，导致现有的一张网络不能满足5G发展的需要。
具体的讲，5G网络将应对三类场景：移动宽带、大规模物联网和关键任务型物联网。三大应用场景对网络服务的需求是不同的，具体如下：
1、移动宽带
面向4K/8K超高清视频、全息技术、增强现实/虚拟现实等应用，对网络带宽和速率要求较高。
2、大规模物联网
海量的物联网传感器部署于测量、建筑、农业、物流、智慧城市、家庭等领域，这些传感器设备是非常密集的，规模庞大，且大部分是静止的，对时延和移动性要求不高。
3、关键任务型物联网
主要应用于无人驾驶、车联网、自动工厂、远程医疗等领域，要求超低时延和高可靠性。
为此，我们不得不根据不同的服务需求将物理网络切片成多个虚拟网络：智能手机切片网络、自动驾驶切片网络、大规模物联网切片网络等等。
也就是说，网络切片的本质是：将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求(比如时延、带宽、安全性和可靠性等)来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景。
为了实现网络切片，需要结合云计算、NFV(Network Functions Virtualization，网络功能虚拟化)、SDN(Software Defined Network，软件定义网络)以及移动边缘计算等技术，其中，NFV是先决条件，网络采用NFV和SDN以后，才能更容易执行切片，从而才可以为不同网络需求的业务提供定制化的服务。
网络切片作为一种新兴技术，在资源隔离、用户切片选择以及切片的安全性等方面还有诸多问题。
关于网络切片的选择方法，中国联合网络通信集团有限公司在专利“网络切片选择方法、UE、MME和系统”(申请号：CN201611142938.2)(注：UE—User Equipment，用户设备；MME—Mobility Management Entity，移动管理实体))中提出了一种在不增加新的网元的前提下的网络切片选择方法，具体做法是：
用户接入网络时，首先接入一个默认缺省的网络切片，如果发现该默认缺省的网络切片不能满足用户的业务需求，则网络侧重新发送路由消息给RAN(Radio AccessNetwork，无线接入网)侧，RAN侧将用户的接入请求重定向到新的网络切片中。
该方法虽然让用户接入了能够满足其业务需求的网络切片，但是仍存在很多不足，例如：
(1)用户需要先接入一个默认缺省的网络切片，然后再判断是否满足自己业务需求，如果不满足，则再重新接入一个新的网络切片，这样会导致很长的回程开销与时延，不能满足uRLLC(Ultra Reliable&Low Latency Communication，低时延、高可靠通信)场景下的用户需求；
(2)对于有特定业务需求和需要定制化业务的用户，没能具体说明，这些用户需要定制化的服务，应提供专有网络切片为其服务；
(3)新接入的用户应该接入现有网络切片集合中的哪个具体的网络切片，没能说明，如果按照上述方法直接分配，势必会造成很大的资源浪费；
(4)现有的网络切片如果满足不了用户的需求，应该怎么做，上述方法也没有具体说明，其可靠性得不到保障。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不仅可以很好的满足不同场景下的用户需求，而且可以提升资源利用率和系统可靠性的基于NFV的网络切片选择方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：将5G网络中的切片划分为共享切片与专有切片；
Step2：终端开机并接入网络，发送自己所需的切片类型、业务类型标示以及QoS需求给NFV中的网络功能编排器MANO；
Step3：网络功能编排器MANO根据用户所请求的切片类型，判断其切片是共享切片还是专有切片，如果是共享切片则执行Step4，如果是专有切片，则执行Step10；
Step4：网络功能编排器MANO的控制器得到当前的共享切片集合C的剩余资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}；
Step5：网络功能编排器MANO通过对接入用户的业务类型以及QoS需求进行评估，从而计算出能保障其业务需求的最低资源需求值Rt；
Step6：网络功能编排器MANO判断当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,...,Cn}所对应的集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}中是否有值大于Rt，如果存在，则执行Step7，否则执行Step8；
Step7：对于集合R中第一个大于Rt的值，我们将其记为Ri，网络功能编排器MANO决策出Ri所对应的共享切片Ci为新接入的用户提供服务，然后执行Step12；
Step8：网络功能编排器MANO判决集合R中的最大值Rmax与Rt的差值Rt-Rmax是否小于阈值ΔR，即是否存在Rt-Rmax<ΔR，如果存在则执行Step9，否则执行Step10；
Step9：对Rmax所对应的共享切片进行扩容，然后执行Step12；
Step10：网络功能编排器MANO利用根据用户的业务类型以及QoS需求计算得到的最低资源需求值Rt，计算出为其实例化的网络切片在核心网以及接入网侧所需的计算存储网络以及无线资源，然后通过VIM向NFVI请求所需资源；
Step11：网络功能编排器MANO将从NFVI分配得到的资源组合生成切片所需的一系列VNF，组合形成切片实例；
Step12：候选切片与用户进行数据签约与鉴权，建立EPS承载，用户取得链路服务。
前述的基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，在Step1中，前述共享切片包括：eMBB切片、uRLLC切片和eMTC切片。
前述的基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，在Step4中，网络功能编排器MANO的控制器得到当前的共享切片集合C的剩余资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}的步骤为：
首先对当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,...,Cn}进行资源监控与统计，然后对其CPU、内存占用率以及网络吞吐量进行统计，并对共享切片能利用的无线资源进行评估，最后对当前的共享切片集合C的剩余资源可利用的能力值进行计算，从而得到资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}。
本发明的有益之处在于：
1、对5G网络中的切片做了共享切片与专有切片之分，其中，共享切片可用于5G网络的三大场景，可以很好的满足不同场景下的不同用户需求，专有切片可以用于为特定用户提供定制化的服务；
2、NFV中的MANO对现有切片进行实时资源监控，并实时更新其可利用的资源能力值，如果新接入的用户对网络资源的需求值小于当前切片可利用资源的能力值，则从当前切片集合中选取第一个大于用户需求的切片为其服务，再者，如果当前网络切片扩容后能够满足新用户的需求，则对切片进行扩容，上述两方面都能最大化利用现有的网络切片，不仅减少了资源浪费，而且提升了资源的利用率；
3、对于现有网络切片不能满足新用户接入的情况，本发明提供的方法基于NFV技术可以灵活地为其实例化新的网络切片，从而提高了系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的基于NFV的网络切片选择方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1是本发明的基于NFV的网络切片选择方法的流程图。
参照图1，本发明的基于NFV的网络切片选择方法包括以下步骤：
Step1：划分5G网络中的切片
将5G网络中的切片划分为共享切片与专有切片。
共享切片包括：eMBB(Enhance Mobile Broadband，增强移动宽带)切片、uRLLC切片以及mMTC(Massive Machine Type Communication，海量物联网通信)切片等，这些共享切片可用于5G的三大场景。
专有切片可以用于为特定用户(在特定场景有特殊需求)提供定制化的服务。
Step2：终端发送需求给网络功能编排器MANO
终端开机并接入网络，发送自己所需的切片类型、业务类型标示以及QoS(Qualityof Service，服务质量)需求给NFV中的网络功能编排器MANO(Management andOrchestration)。
Step3：网络功能编排器MANO判断切片类型
网络功能编排器MANO根据用户所请求的切片类型，判断其切片是共享切片还是专有切片，如果是共享切片则执行Step4，如果是专有切片，则执行Step10。
Step4：网络功能编排器MANO计算资源可利用能力值集合
网络功能编排器MANO的控制器首先对当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,...,Cn}进行资源监控与统计，然后对其CPU、内存占用率以及网络吞吐量进行统计，并对共享切片能利用的无线资源进行评估，最后对当前的共享切片集合C的剩余资源可利用的能力值进行计算，得到资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}，这个值可用于判断当前的切片集合是否满足新用户的接入需求。
Step5：网络功能编排器MANO计算最低资源需求值
网络功能编排器MANO通过对接入用户的业务类型以及QoS需求进行评估，从而计算出能保障其业务需求的最低资源需求值Rt。
Step6：网络功能编排器MANO判断集合R中是否有值大于Rt
网络功能编排器MANO判断当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,…,Cn}所对应的集合R＝{R1,R2,R3,…,Rn}中是否有值大于Rt，如果存在，则执行Step7，否则执行Step8。
Step7：网络功能编排器MANO决策出为用户进行服务的切片
对于集合R中第一个大于Rt的值，我们将其记为Ri，网络功能编排器MANO决策出Ri所对应的共享切片Ci为新接入的用户提供服务，然后执行Step12。
Step8：网络功能编排器MANO判决Rt-Rmax与ΔR的大小关系
由于在Step4得到的集合R＝{R1,R2,R3,…,Rn}中没有一个能满足新接入用户对切片资源的要求，所以我们判决集合R中的最大值Rmax与Rt的差值是否小于阈值ΔR。
阈值ΔR是指：切片扩容后的能力值与当前能力值的差值。
在这一步中，网络功能编排器MANO判决集合R中的最大值Rmax与Rt的差值Rt-Rmax是否小于阈值ΔR，即是否存在Rt-Rmax<ΔR，如果存在则执行Step9，否则执行Step10。
Step9：对Rmax所对应的切片进行扩容
对Rmax所对应的共享切片进行扩容，增加切片所需的计算存储网络以及无线资源，以满足新用户的业务需求，然后执行Step12。
在这一步中，还可以结合CA(Carrier Aggregation，载波聚合)以及Massive MIMO(大规模阵列天线)等技术，来满足新用户的业务需求。
Step10：计算实例化的网络切片所需的计算存储以及网络资源
网络功能编排器MANO利用根据用户的业务类型以及QoS需求计算得到的最低资源需求值Rt，计算出为其实例化的网络切片在核心网以及接入网侧所需的计算存储网络以及无线资源，然后通过VIM(Virtualized Infrastructure Manager，虚拟化基础设施管理器)向NFVI请求所需资源。
Step11：组合形成切片实例
网络功能编排器MANO将从NFVI分配得到的资源组合生成切片所需的一系列VNF，组合形成切片实例。
Step12：用户取得链路服务
候选切片与用户进行数据签约与鉴权，建立EPS(Evolved Packet System，演进分组系统)承载，用户取得链路服务。
在本发明的方法中，我们将5G网络中的切片做了共享切片与专有切片之分，这样很好的满足了不同场景下的不同用户需求。
另外，我们通过实时更新可利用的资源能力值以及对切片进行扩容，最大化的利用了现有的网络切片，不仅减少了资源浪费，而且提升了资源的利用率。
对于现有网络切片不能满足新用户接入的情况，本发明提供的方法基于NFV技术可以灵活地为其实例化新的网络切片，从而提高了系统的可靠性。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：将5G网络中的切片划分为共享切片与专有切片；
Step2：终端开机并接入网络，发送自己所需的切片类型、业务类型标示以及QoS需求给NFV中的网络功能编排器MANO；
Step3：网络功能编排器MANO根据用户所请求的切片类型，判断其切片是共享切片还是专有切片，如果是共享切片则执行Step4，如果是专有切片，则执行Step10；
Step4：网络功能编排器MANO的控制器得到当前的共享切片集合C的剩余资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,…,Rn}；
Step5：网络功能编排器MANO通过对接入用户的业务类型以及QoS需求进行评估，从而计算出能保障其业务需求的最低资源需求值Rt；
Step6：网络功能编排器MANO判断当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,...,Cn}所对应的集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}中是否有值大于Rt，如果存在，则执行Step7，否则执行Step8；
Step7：对于集合R中第一个大于Rt的值，我们将其记为Ri，网络功能编排器MANO决策出Ri所对应的共享切片Ci为新接入的用户提供服务，然后执行Step12；
Step8：网络功能编排器MANO判决集合R中的最大值Rmax与Rt的差值Rt-Rmax是否小于阈值ΔR，即是否存在Rt-Rmax<ΔR，如果存在则执行Step9，否则执行Step10；
Step9：对Rmax所对应的共享切片进行扩容，然后执行Step12；
Step10：网络功能编排器MANO利用根据用户的业务类型以及QoS需求计算得到的最低资源需求值Rt，计算出为其实例化的网络切片在核心网以及接入网侧所需的计算存储网络以及无线资源，然后通过VIM向NFVI请求所需资源；
Step11：网络功能编排器MANO将从NFVI分配得到的资源组合生成切片所需的一系列VNF，组合形成切片实例；
Step12：候选切片与用户进行数据签约与鉴权，建立EPS承载，用户取得链路服务。
2.根据权利要求1所述的基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，在Step1中，所述共享切片包括：eMBB切片、uRLLC切片和eMTC切片。
3.根据权利要求1所述的基于NFV的网络切片选择方法，其特征在于，在Step4中，网络功能编排器MANO的控制器得到当前的共享切片集合C的剩余资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}的步骤为：
首先对当前的共享切片集合C＝{C1,C2,C3,...,Cn}进行资源监控与统计，然后对其CPU、内存占用率以及网络吞吐量进行统计，并对共享切片能利用的无线资源进行评估，最后对当前的共享切片集合C的剩余资源可利用的能力值进行计算，从而得到资源可利用能力值集合R＝{R1,R2,R3,...,Rn}。
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