CN109450684B - 一种网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置，该方法包括：步骤1，确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；步骤2，确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；步骤3，根据所述节点的重要程度和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级。利用本发明提出的网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置，综合考虑了节点在网络中的拓扑特性和节点的经济效益，能够使基础设施提供商在投入较少成本的同时提高切片请求的接受数量，实现资源利用效率以及盈利的提升。

Description

一种网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置。

背景技术

在5G时代，移动网络需要服务于各种类型和需求的设备，典型的应用场景包括增强型移动宽带、超高可靠与低延迟的通信、大规模机器类通信。不同的场景在移动性、延时、计费以及可靠性等方面有各不相同的要求。网络切片可以使用通用的网络基础设施来创建不同的端到端虚拟网络，允许在每个网络切片中配置和重用网络元件及功能以满足5G时代灵活多变的应用要求。切片本质上是一个由多个虚拟网络功能和虚拟资源组成的逻辑网络，多个切片共享相同的基础设施网络。但由于底层基础设施网络中节点上物理资源有限，能够承载的切片数量受到限制。从为了提高基础设施提供商盈利的角度考虑，一方面，基础设施提供商会优先选择令其盈利最大的切片接入；另一方面，基础设施提供商在运营一段时间之后可能再次投入一定成本去扩充那些资源容易出现不足的节点上的容量，以求能够接受更多的切片请求。

目前用来提高基础设施提供商盈利的策略大多集中在第一方面，但由于物理节点上容量有限，难以实现大幅度提高基础设施提供商的收益。高效的扩充物理节点上的资源容量能够使基础设施网络接受更多的切片请求，从而实现盈利的大幅度提升。

发明内容

本发明提出一种网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置，综合考虑节点在网络中的拓扑特性和节点的经济效益，能够使基础设施提供商在投入较少成本的同时提高切片请求的接受数量，实现资源利用效率以及盈利的提升。

根据本发明的一个方面，提出一种网络切片系统物理节点容量扩充方法，该方法包括步骤：步骤1，确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；步骤2，确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；步骤3，根据所述节点的重要程度和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级。

根据本发明的另一方面，提出一种网络切片系统物理节点容量扩充装置，该装置包括：重要性确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；经济效益值确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；以及优先级确定单元，用于根据所述节点的重要程度和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级。

根据本发明的再一方面，提出一种计算机存储介质，其上包括有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现本发明所述的方法。

利用本发明的方案，能够实现投入较小成本扩充物理节点容量，有效提高资源利用效率以及切片请求接收率。

附图说明

为了更清晰地阐述本发明的实施例和现有的技术方法，下面将本发明的技术方法说明附图做简单的介绍，显而易见，在不付出创造性劳动的前提下，本领域普通技术人员可以通过本附图获得其他的附图。

图1为本发明具体适用问题的场景图；

图2为本发明具体实施过程的流程图。

具体实施方式

为使本发明优势描述更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细阐述，显然所描述的实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。根据本发明的实施例，本领域的普通技术人员在不经创造性劳动的基础上实现的本发明的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面的描述中，对与本发明无关的技术只做简要的技术说明或者直接略过。

本发明的主要思想：由于底层基础设施网络上资源容量有限，造成其能承载的切片请求数量有限。事实证明，阻碍底层基础设施网络承载更多切片请求的往往是底层少数资源容易耗尽的节点。为了使底层基础设施网络能够接收更多的切片请求，在投入少量成本用于扩充节点上容量时，本发明提出一种找到这些资源容易耗尽节点的方法，并给其合理扩充相应的资源容量。

图1为本发明应用的场景图。当底层网络接收完切片请求1、切片请求2后，当切片请求3到来时由于物理节点D和物理节点I上资源不足以继续承载切片请求3，切片请求3只能被拒绝。若基础设施提供商在接收完切片请求1、2时决定投入少量成本来扩充节点上资源容量，本发明能够找到资源容易耗尽的节点并为其扩充相应的容量，使得切片请求3能够被底层基础设施网络接收，其他节点上的容量也可以更加充分的被利用。

图2为根据本发明一实施例提出的网络切片系统物理节点容量扩充方法流程图。参照图2，该方法包括步骤：

步骤201，计算底层基础设施网络中各个节点i的度数值d_i、聚类系数值c_i和介数中心性值b_i。

底层基础设施网络如图1所示，其一般由接入网、传输网和核心网组成，网络中的节点例如是基站、交换机、数据中心等。底层基础设施网络中各个节点度数值、聚类系数值和介数中心性值分别是指复杂网络理论中节点在网络拓扑中重要程度的衡量指标度、聚类系数和介数中心性的概念。

根据本发明实施例所选取的节点i的度数值d_i、聚类系数值c_i和介数中心性值b_i都是与节点重要程度相关的参数，并且在确定节点的重要度时综合考虑了各个参数的影响。

步骤202，对节点i的度数值d_i和介数中心性值b_i进行归一化处理，各个参数归一化结果分别用d'_i和b'_i表示。具体归一化过程如下：

d′_i＝d_i/(N-1)

b′_i＝2b_i/(N-1)(N-2)

其中N为底层基础设施网络中物理节点的总数。

对节点的度数值d_i进行归一化时，N-1为N个节点的网络可能存在的最大度数值；对节点的介数中心性值b_i进行归一化时，2/(N-1)(N-2)为N 个节点的网络可能存在的最大介数中心性值。

步骤203，根据步骤2进行归一化处理后的结果，对各节点在底层基础设施网络中的重要性进行排序。

根据其中一实施例，各个节点n的重要性计算公式如下：

NI(n)＝(d′_n+b′_n+c_n)/3

其中NI(n)为节点n的重要性值。

上述公式仅是示例性的，另外也可根据实际底层网络的情况以及使用者侧重的方面不同，对底层节点进行重要性排序时可以进一步选取联合度分布、度-度相关性以及核度等复杂网络中关于节点在拓扑结构中起到重要程度的衡量指标。

步骤204，使用以下公式计算各个节点的经济效益值：

NE(n)＝p_n/(w_n+i_n)，其中：NE(n)为节点n的经济效益值。

在步骤4中，p_n为节点n上1单位资源的售价，w_n为节点n上扩充资源容量前1单位资源的成本，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本。1单位资源的大小以及一单位资源的售价均由基础设施提供商决定。基础设施提供商为切片提供计算资源、存储资源、网络资源等，基础设施提供商可将其拥有的各种资源分割成等份进行售卖。例如基础设施提供商可将其某个物理节点上的计算资源分割成等份进行售卖，每一等份可看作一单位计算资源。

步骤205，对各个节点扩充资源的优先级进行排序，排序所用公式如下：

p_ri(n)＝NI(n)×NE(n)

其中，p_ri(n)为节点n的优先级数值，进行排序时使用者也可对节点n 的重要性值NI(n)以及节点n的经济效益值NE(n)选取不同的权重后再相乘得到节点的优先级数值。

步骤206，将各个节点的优先级数值按照从大到小的顺序进行排序，记录下前20％(此处的比例仅是示例性的，可以根据实际情况选取适当节点)的节点，用n_selected表示选中的节点集合，并对节点集中节点进行资源容量扩充。

若投入的再投资成本总额为I，使用如下公式获得各个节点上资源扩充量：

对这个不等式进行求解可得Δ的最大值，则节点集中各个节点被扩充的资源量分别为：p_ri(n)Δ。

本发明还提出一种网络切片系统物理节点容量扩充装置，该装置包括：重要性确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；经济效益值确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；优先级确定单元，用于根据所述节点的重要程度和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级。

其中所述优先级确定单元进一步用于对节点n的重要性值NI(n)以及节点n的经济效益值NE(n)选取相同或不同的权重后再相乘得到节点的优先级数值。

该装置还进一步包括资源容量扩充单元，用于将各个节点的优先级数值按照从大到小的顺序进行排序，选取一定数量优先级高的节点，用 n_selected表示选中的节点集合，并对节点集中节点进行资源容量扩充，选中的每个节点扩充的资源量为p_ri(n)Δ，其中p_ri(n)为节点n的优先级数值，通过计算不等式

可得Δ的取值范围，其中n_selected为被选中要进行扩容资源的节点集合，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本，I为再投资成本总额。

本发明还提出一种计算机存储介质，其上包括有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现本发明所述的方法。

利用本发明提出的网络切片系统物理节点容量扩充方法及装置，综合考虑了节点在网络中的拓扑特性和节点的经济效益，能够使基础设施提供商在投入较少成本的同时提高切片请求的接受数量，实现资源利用效率以及盈利的提升。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种网络切片系统物理节点容量扩充方法，该方法包括步骤：

步骤1，确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；

步骤2，确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；

步骤3，根据所述节点的重要性值和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级，其中，

节点n的经济效益值NE(n)为：NE(n)＝p_n/(w_n+i_n)，其中p_n为节点n上1单位资源的售价，w_n为节点n上扩充资源容量前1单位资源的成本，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3进一步包括：

步骤31，对节点n的重要性值NI(n)以及节点n的经济效益值NE(n)选取相同或不同的权重后再相乘得到节点的优先级数值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

步骤4，将各个节点的优先级数值按照从大到小的顺序进行排序，选取一定数量优先级高的节点，用n_selected表示选中的节点集合，并对节点集中节点进行资源容量扩充。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

步骤5，对步骤4中选中的每个节点扩充的资源量为p_ri(n)Δ，其中p_ri(n)为节点n的优先级数值，通过计算不等式∑n_selectedi_n×p_ri(n)Δ≤I可得参数Δ的取值范围，其中n_selected为被选中要进行扩容资源的节点集合，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本，I为再投资成本总额。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤1进一步包括：

步骤11，计算底层基础设施网络中各个节点i的度数值d_i、聚类系数值c_i和介数中心性值b_i；

步骤12，对节点i的度数值d_i和介数中心性值b_i进行归一化处理，归一化结果d'_i和b'_i为：d′_i＝d_i/(N-1)，b′_i＝2d_i/(N-1)(N-2)，其中N为底层基础设施网络中物理节点的总数，N大于2；

步骤13，各个节点n的重要性值NI(n)的计算公式如下：NI(n)＝(d′_n+b′_n+c_n)/3。

6.一种网络切片系统物理节点容量扩充装置，该装置包括：

重要性值确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的重要性值；

经济效益值确定单元，用于确定底层基础设施网络中各个节点的经济效益值；以及

优先级确定单元，用于根据所述节点的重要性值和经济效益值确定各个节点扩充资源的优先级，其中，

节点n的经济效益值NE(n)为：NE(n)＝p_n/(w_n+i_n)，其中p_n为节点n上1单位资源的售价，w_n为节点n上扩充资源容量前1单位资源的成本，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述优先级确定单元进一步用于对节点n的重要性值NI(n)以及节点n的经济效益值NE(n)选取相同或不同的权重后再相乘得到节点的优先级数值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括资源容量扩充单元，用于将各个节点的优先级数值按照从大到小的顺序进行排序，选取一定数量优先级高的节点，用n_selected表示选中的节点集合，并对节点集中节点进行资源容量扩充，选中的每个节点扩充的资源量为p_ri(n)Δ，其中p_ri(n)为节点n的优先级数值，通过计算不等式

可得参数Δ的取值范围，其中n_selected为被选中要进行扩容资源的节点集合，i_n为节点n上扩充资源容量时1单位资源的扩充成本，I为再投资成本总额。

9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

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