CN109600262B - Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置 - Google Patents

Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109600262B
CN109600262B CN201811541699.7A CN201811541699A CN109600262B CN 109600262 B CN109600262 B CN 109600262B CN 201811541699 A CN201811541699 A CN 201811541699A CN 109600262 B CN109600262 B CN 109600262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
service
qos
urllc
slice
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811541699.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109600262A (zh
Inventor
赵新胜
管清琴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201811541699.7A priority Critical patent/CN109600262B/zh
Publication of CN109600262A publication Critical patent/CN109600262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109600262B publication Critical patent/CN109600262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0893—Assignment of logical groups to network elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H04L41/0823—Configuration setting characterised by the purposes of a change of settings, e.g. optimising configuration for enhancing reliability
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/51—Discovery or management thereof, e.g. service location protocol [SLP] or web services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/60—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • H04L67/61—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources taking into account QoS or priority requirements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置，该方法根据不同URLLC类业务的业务质量需求，将URLLC类业务划分为若干个子类，并建立与相应子类URLLC网络切片的映射关系，在接入新业务时将新业务与子类URLLC切片进行匹配，并以业务时延和可靠性的联合效用函数为优化目标，在满足业务QoS需求的条件下，执行端到端网络切片的资源自配置；同时该方法还对每个子类URLLC切片的状态和业务的QoS状态进行监测，若达到切片自优化的触发条件，则将该切片的KPI作为优化目标，执行切片中资源的自优化过程。通过本发明方法，可以为URLLC类业务提供更加精确的定制化服务，实现切片中E2E传输网络资源配置和业务QoS状态的自优化。

Description

URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置
技术领域
本发明涉及一种面向URLLC业务端到端传输网络切片中资源的自配置和自优化方法及装置，属于移动通信系统中网络切片的资源优化领域。
背景技术
ITU将5G的业务分为三大类：增强型移动宽带(eMBB)，海量机器类型通信(mMTC)和超可靠低时延通信(URLLC)，不同业务的需求多种多样。当前的网络体系采用单一的网络和传输架构为不同的业务提供服务，缺乏灵活性和可扩展性。网络切片技术是5G的关键特性，将传统的单一网络结构转变为创建逻辑网络/分区的新模式。网络切片是能提供特定网络能力和网络特性的逻辑网络，由网络功能和所需资源(例如计算、存储和网络资源)组成，每个切片为特定的业务提供定制化服务。
对应5G的三类业务，3GPP已经确定了三种网络切片：eMBB、mMTC和 URLLC。其中，URLLC类业务需要网络切片提供极低的传输时延和超高的可靠性。而URLLC应用场景包含多种具有不同QoS需求的业务，如果所有URLLC 业务仅由一个网络切片提供服务，将造成业务QoS性能的降低。因此，有必要针对URLLC类业务提出更合理的网络切片方法。此外，3GPP提出将4G中的 SON技术应用于网络切片的管理，以实现网络切片的自动优化。因此，本发明提出了针对URLLC传输网络切片中资源的自配置和自优化方法。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种URLLC传输网络切片中资源的自配置和自优化方法及装置，以实现给不同的URLLC类业务提供更加精确的定制化服务，并持续优化网络切片资源配置和业务QoS的状态。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种URLLC传输网络切片中资源的自配置和自优化方法，该方法根据不同 URLLC类业务的业务质量需求(QoS)，将URLLC类业务划分为若干个子类，并建立与相应子类URLLC网络切片的映射关系；
在每个运行周期中重复以下几个步骤：
(1)接收用户的业务需求，若有新的业务需求输入，则继续执行步骤(2)，否则跳转至步骤(4)；
(2)根据新业务的QoS需求将新业务匹配到子类URLLC网络切片；
(3)对每个子类URLLC网络切片内的业务执行端到端(E2E)传输网络切片的资源自配置，自配置过程为以业务时延和可靠性的联合效用函数为优化目标，在满足业务QoS需求的条件下，求得新业务所占有的E2E传输网络资源比例；
(4)对每个子类URLLC网络切片执行切片状态的监测，包括负载状态和剩余资源数，对切片内的每个URLLC业务进行QoS监测，包括数据传输的可靠性和传输时延；
(5)判断是否达到切片状态或业务QoS的自优化触发条件，若是，则继续执行步骤(6)的自优化过程，否则跳转至步骤(1)；
(6)对于当前负载数高于阈值，或者剩余可用资源数低于阈值的网络切片进行数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，低优先级业务将被切换到新的网络切片；对于QoS低于目标值的业务，切片将以其关键性能参数(KPI)为优化目标，在保证业务QoS需求的条件下，进行切片资源的配置优化；自优化过程结束后将跳转至步骤(1)。
在优选的实施方案中，所述步骤(2)中，根据如下规则进行URLLC业务分类和切片的匹配：
Figure BDA0001908266280000021
其中，{QoS[m]}是第m个输入业务Serv[m]的QoS需求，{QoS[i]}是第i个子类URLLC切片S[i]所能满足的QoS指标，若Serv[m]的QoS需求在子类业务 S[i]的{QoS[i]}范围之内，则该业务Serv[m]属于第i个子类URLLC业务S[i]，由子类切片NSURLLC[i]提供服务。
在优选的实施方案中，每个网络切片具有唯一的标识网络切片选择辅助信息(NSSAI)，NSSAI由切片/业务类型(SST)和切片区分器(SD)组成，不同子类URLLC切片的SST取值相同，而SD取值不同。
在优选的实施方案中，每个子类URLLC切片NSURLLC[i]仅为对应的某一个子类URLLC业务S[i]提供定制化服务，每个切片分别执行各自的资源自配置和自优化方法。
在优选的实施方案中，所述步骤(3)中，根据如下规则进行网络切片中E2E 传输网络资源的自配置：
Figure BDA0001908266280000031
其中，γi,j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量， D(γi,j)是时延效用函数，R(γi,j)是可靠性效用函数，λi,1、λi,2分别为切片NSURLLC[i] 中时延和可靠性在优化目标中的比例因子，
Figure BDA0001908266280000032
是实现优化目标最优的资源比例取值，QoS[i][j]是业务Serv[i][j]的QoS需求，QoS[i]表示切片NSURLLC[i]能满足的 QoS需求，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi。
在优选的实施方案中，所述步骤(5)中的自优化触发条件为：
Load[i]≥Loadth[i]or Res[i]≤Resth[i]or QoS[i][j]＜QoSth[i][j]
i＝1,2,…N,j＝1,2,…Mi.
其中，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi；
Load[i]表示第i个网络切片的当前负载数，Loadth[i]是第i个网络切片可承担的负载最大值；
Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；
QoS[i][j]表示业务Serv[i][j]的当前QoS状态，每个切片上承载的业务数量为Mi，QoSth[i][j]表示业务Serv[i][j]的QoS目标值。
在优选的实施方案中，QoS状态低于QoS目标值等价为：
Latcy[i][j]>Latcyth[i][j]or Reliab[i][j]＜Reliabth[i][j]
其中，Latcy[i][j],Reliab[i][j]分别表示子类URLLC网络切片NSURLLC[i]的第j个业务的时延和可靠性的当前状态，Latcyth[i][j],Reliabth[i][j]分别对应第j个业务的时延、可靠性目标值。
在优选的实施方案中，所述步骤(6)中，根据如下规则进行切片E2E传输网络资源的配置优化：
Figure BDA0001908266280000041
s.t.QoS[i][j]≥QoSth[i][j]
Res[i]≥Resth[i]if QoS[i][j]＜QoSth[i][j]
其中，KPI[i][j]是业务Serv[i][j]所需优化的KPI，γi,j是业务Serv[i][j]在切片 NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量，Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；QoS[i][j]表示业务Serv[i][j]的当前QoS状态，QoSth[i][j]表示业务Serv[i][j]的QoS目标值。
网络切片资源的自配置和自优化过程的运行周期定义为系统运行周期的整数倍(如j*TTI(j＝1,2,...J))，TTI表示无线链路中的传输时间间隔，在LTE和 LTE-A系统中，1个TTI的取值为1ms，通常切片自配置和自优化的运行周期比业务周期短。
本发明所述的一种URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化装置，包括 URLLC业务分类和网络切片映射模块、自配置模块、网络切片和业务QoS监测模块和自优化模块：
所述URLLC业务分类和网络切片映射模块，用于根据不同URLLC类业务的QoS需求，对URLLC类业务进行分类，并建立与相应子类URLLC网络切片的映射关系；
所述自配置模块，用于业务建立初始链接时，为新业务分配E2E传输网络资源，自配置过程为以业务时延和可靠性的联合效用函数为优化目标，在满足业务QoS需求的条件下，求得新业务所占有的E2E传输网络资源比例；
所述网络切片和业务QoS监测模块，用于实现网络切片的状态监测和业务的QoS监测；其中切片状态包括负载状态和剩余资源数，业务QoS包括数据传输的可靠性和传输时延；
所述自优化模块，用于在达到切片或业务QoS的自优化触发条件时执行网络切片中资源重分配和业务QoS状态的自优化，其中自优化过程为对于当前负载数高于阈值，或者剩余可用资源数低于阈值的网络切片进行数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，将为低优先级业务执行网络切片的切换；对于QoS低于目标值的业务以其KPI为优化目标，在保证业务QoS需求的条件下，进行切片 E2E传输网络资源的配置优化。
有益效果：本发明提出的URLLC传输网络切片中资源的自配置和自优化方法，将URLLC业务基于不同的QoS需求，划分为更加具体的子类URLLC业务，并由对应的子类URLLC网络切片提供服务，基于不同子类URLLC业务的QoS 需求制定对应子类URLLC网络切片中E2E传输网络资源的自配置和自优化方法，不仅实现了为不同QoS需求的URLLC业务提供定制化服务，而且改善了切片和业务的QoS性能。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种可能的信令传输流程图；
图3为本发明实施例提供的一种可能的装置示意图；
图4为本发明实施例提供的一种可能的空中接口资源分配示意图；
图5为本发明实施例提供的一种可能的核心网资源分配示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明实施例公开的一种URLLC传输网络切片中资源的自配置和自优化方法，如图1所示，运营商可以根据不同URLLC类业务的业务质量需求(QoS)，按照规则[1]将URLLC类业务划分为N个子类S[1],S[2],…,S[N]，并将URLLC切片细分为对应的N个子类URLLC切片{NSURLLC[1],NSURLLC[2],…,NSURLLC[N]}，第i 个子类URLLC切片NSURLLC[i](i＝1,2,…,N)为对应的第i个子类URLLC业务S[i] 提供服务；
在每个运行周期中重复以下几个步骤：
(1)新业务需求输入判断：接入和移动性管理功能(AMF)持续接收用户的业务需求，若有新的业务需求Serv[m](m＝1,2,…,M,M为系统中URLLC业务的总数)输入，则继续执行步骤(2)，否则跳转至步骤(4)；
(2)AMF接收到业务Serv[m]后，将业务需求传输到网络切片选择功能(NSSF)，NSSF基于业务的QoS需求，并根据规则[1]，为所述业务匹配到子类 URLLC网络切片NSURLLC[i]；
(3)自配置过程：网络切片管理功能(NSMF)根据规则[2]，对每个子类 URLLC切片NSURLLC[i]内的业务Serv[i][j](i＝1,2,…,N.j＝1,2,…,Mi)执行E2E 网络切片的资源配置，其中，Serv[i][j]表示第i个子类URLLC切片中的第j个业务，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi，系统中URLLC 业务总数为M，即：
Figure BDA0001908266280000061
(4)网络切片管理系统(包括通信业务管理功能CSMF和网络切片管理功能NSMF)通过网络数据分析功能(NWDAF)实现对每个子类URLLC切片 NSURLLC[i]的状态监控，包括负载状态和剩余资源数等，会话管理功能(SMF) 对切片内的每个URLLC业务Serv[i][j]进行QoS监测，并将监测结果通过策略控制功能(PCF)反馈给NSMF；
(5)NSMF根据规则[3]判断是否达到切片或业务QoS的自优化触发条件，若是，则继续执行步骤(6)的自优化过程，否则跳转至步骤(1)；
(6)自优化过程：NSMF基于规则[4]设定的策略，为目标切片或业务执行自优化过程，以实现切片状态或业务QoS的优化，自优化过程结束后将跳转至步骤(1)；
步骤(2)中，URLLC类业务分类和切片匹配的规则[1]为：
Figure BDA0001908266280000071
其中，{QoS[m]}(m＝1,2,…,M)是第m个输入业务Serv[m]的QoS需求， {QoS[i]}(i＝1,2,…,N)是第i个子类URLLC切片S[i]所能满足的QoS指标，若Serv[m]的QoS需求在子类业务S[i]的{QoS[i]}范围之内，则该业务Serv[m] 属于第i个子类URLLC业务S[i]，由子类切片NSURLLC[i]提供服务。
步骤(3)中，切片中E2E传输网络资源的自配置规则[2]为：
Figure BDA0001908266280000072
其中，γi,j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量， D(γi,j)是时延效用函数，R(γi,j)是可靠性效用函数，λi,1、λi,2分别为切片NSURLLC[i] 中时延和可靠性在优化目标中的比例因子，
Figure BDA0001908266280000073
是实现优化目标最优的资源比例取值，QoS[i][j]是业务Serv[i][j]的QoS需求，QoS[i]表示切片NSURLLC[i]能满足的 QoS需求，QoS需求主要包括时延、可靠性、网络可用性等；
NSMF将业务的时延效用函数和可靠性效用函数设置为优化目标，在满足业务Serv[i][j]的QoS需求的前提下，求出分配给业务Serv[i][j]的资源比例
Figure BDA0001908266280000074
步骤(5)中，NSMF判断自优化条件是否被触发的规则[3]为：
Load[i]≥Loadth[i]or Res[i]≤Resth[i]or QoS[i][j]＜QoSth[i][j]
i＝1,2,…N,j＝1,2,…Mi.
[规则3]
其中，Load[i]表示第i个网络切片的当前负载数，Loadth[i]是第i个网络切片可承担的负载最大值；
Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；
QoS[i][j]表示第i个网络切片上第j个业务Serv[i][j]的当前QoS状态，每个切片上承载的业务数量为Mi，QoSth[i][j]表示Serv[i][j]的QoS目标值；
QoS参数指标主要考虑可靠性和时延，QoS状态低于QoS目标值等价为：
Latcy[i][j]>Latcyth[i][j],Reliab[i][j]＞Reliabth[i][j]
其中，Latcy[i][j],Reliab[i][j]分别表示业务Serv[i][j]的时延和可靠性的当前状态，Latcyth[i][j],Reliabth[i][j]分别对应业务Serv[i][j]的时延、可靠性目标值。
步骤(6)中，网络切片的自优化规则[4]为：
若网络切片的当前负载数高于阈值，或者切片的剩余可用资源数低于阈值， NSMF将进行子类切片的数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，低优先级业务将被切换到新的网络切片；
若网络切片中业务Serv[i][j]的QoS状态低于其QoS目标值，NSMF将以该业务的关键性能参数(KPI)为优化目标，在保证业务QoS需求的条件下，进行切片E2E传输网络资源的配置优化：
Figure BDA0001908266280000081
其中，KPI[i][j]是业务Serv[i][j]所需优化的KPI，包括时延、可靠性等参数。
图2给出了一种可能的信令传输流程图，业务Serv[m]发起连接请求，当AMF 收到新的业务需求后，发送网络切片选择请求到NSSF；NSSF根据新业务的QoS 需求，将业务匹配到网络切片，并将匹配信息发送至NSMF；NSMF执行资源自配置过程，确定新业务所占有的切片资源比例；NSMF将资源配置结果发送到 PCF和AMF，请求为新业务分配核心网和接入网资源；PCF将资源配置结果发送到SMF，SMF和AMF根据资源分配指令执行核心网和接入网的资源配置； NSMF向NWDAF请求切片的状态信息，包括当前负载数和可用资源数，同时， NSMF通过PCF向SMF请求业务的QoS信息，包括时延、可靠性等；NWDAF 向NSMF反馈切片的当前负载数和剩余可用资源数状态，SMF将切片内的业务 QoS信息依次反馈给PCF和NSMF；NSMF判断切片状态和业务QoS状态是否达到自优化的触发条件，若是，NSMF将执行自优化过程，优化切片的状态或业务QoS状态；NSMF将优化结果发送到PCF和AMF，通知进行资源的重配置；PCF通过SMF为目标业务执行核心网的资源重配置，AMF执行接入网的资源重配置，完成业务QoS优化。
图3给出了一种可能的装置结构示意图，本发明实施例公开的一种URLLC 传输网络切片中资源的自配置和自优化装置，主要包括URLLC业务分类和网络切片映射模块、自配置模块、网络切片和业务QoS状态监测模块和自优化模块。其中自配置模块用于业务建立初始链接时，为新业务分配E2E传输网络资源；网络切片和业务QoS监测模块用于实现网络切片的状态监测和业务的QoS监测；自优化模块用于在达到切片状态或业务QoS的自优化触发条件时执行网络切片中E2E传输网络资源重分配和业务QoS状态的自优化。其中，URLLC业务和网络切片分类模块位于NSSF中，自配置模块、网络切片和业务QoS状态监测模块、自优化模块由NSMF实现，切片状态监测由NWDAF实现，切片内业务的 QoS状态监控由SMF实现，SMF将QoS监测信息反馈给PCF；AMF将业务需求传输至NSSF，URLLC业务分类模块根据业务需求将输入业务匹配到子类 URLLC业务，并通过网络切片映射模块执行业务和子类URLLC网络切片的匹配；自配置模块根据业务的QoS需求为每个子类URLLC切片的业务执行E2E 传输网络资源的自配置；监测模块执行切片的状态监测和业务的QoS监测；自优化模块根据监测结果，决定是否为切片执行E2E传输网络资源的自动优化。
图4给出了一种可能的空中接口资源分配示意图，每个子类URLLC切片，根据其QoS指标(时延、可靠性、网络可用性等)的不同，获取所需的时域、频域和空域资源；不同切片中时频资源块的大小可以根据其QoS需求进行差异化设置，例如，不同切片可以具有不同的时域和频域颗粒度；每个切片中的资源，根据本申请所述的资源自配置方法，为不同的子类URLLC业务进行接入网资源分配。
图5给出了一种可能的核心网资源分配示意图，每个子类URLLLC切片拥有不同的PDU Tunnel，NSMF根据切片内业务的QoS需求为每个业务建立不同的PDU Tunnel，并根据业务QoS状态的变化，决定是否进行业务QoS的自优化，为该业务选择其他的PDU Tunnel，以实现业务QoS状态的自优化。
下面根据一个具体应用实施例对本发明作出进一步的说明。
假设运营商根据不同URLLC类业务的QoS(时延、可靠性、网络可用性) 需求，将URLLC业务分为三类{S[1],S[2],S[3]}，分类标准如表1所示，对应三个子类URLLC业务，并将URLLC网络切片同样分为3个子类URLLC切片 {NSURLLC[1],NSURLLC[2],NSURLLC[3]}。
表1 URLLC类业务及网络切片分类
Figure BDA0001908266280000101
第一步：URLLC业务Serv[m](m＝1,2,…,6)将业务需求输入接入网(RAN) 和核心网(CN)，假设系统中共有6个URLLC业务，分别为智能电网自动配电业务、远程控制业务、触觉交互业务、机器人实时控制业务、无人机互联业务和移动救护车视频业务，对应的QoS需求如表2所示。
表2 URLLC业务QoS需求
业务 时延需求(ms) 可靠性需求 可用性需求
智能电网自动配电业务Serv[1][1] <4 10<sup>-5</sup> 99％
远程控制业务Serv[1][2] 5 10<sup>-5</sup> 99％
触觉交互业务Serv[2][1] 1 10<sup>-3</sup> 99％
机器人实时控制业务Serv[2][2] 0.5 10<sup>-3</sup> 99％
无人机互联业务Serv[3][1] 10 10<sup>-4</sup> 99.999％
移动救护车视频会议Serv[3][2] 10 10-4 99.999％
第二步：CSMF将业务的QoS需求转化为切片相关的需求，NSSF根据不同业务的QoS需求，为所述业务匹配到对应的子类URLLC切片NSURLLC[i]，(i＝1,2,3)，智能电网自动配电业务Serv[1][1]和远程控制业务Serv[1][2]属于子类URLLC业务 S[1]，由切片NSURLLC[1]提供服务；触觉交互业务Serv[2][1]和机器人实时控制业务 Serv[2][2]属于子类URLLC业务S[2]，由切片NSURLLC[2]提供服务；人机互联业务 Serv[3][1]和移动救护车视频业务Serv[3][2]属于子类URLLC业务S[3]，由切片 NSURLLC[3]提供服务。
第三步：NSMF为每个子类URLLC网络切片内的所有业务执行E2E传输网络资源的自配置过程：
NSMF将业务的时延效用函数和可靠性效用函数设置为优化目标，在满足业务Serv[i][j]的QoS需求的前提下，求出分配给业务Serv[i][j]的E2E传输网络资源比例
Figure BDA0001908266280000111
λi,1和λi,2分别为切片NSURLLC[i]中时延和可靠性对于优化目标贡献的比例因子，取值越大表示对应的贡献越大；时延效用函数D(γi,j)和可靠性效用函数R(γi,j)在不同的应用场景下具有不同的定义；例如，准静态平缓衰落信道下的单天线系统中，由带宽资源所决定的可靠性效用函数可定义为：
Figure BDA0001908266280000121
其中，N0为噪声单边带功率谱密度，W为总带宽，γ为信噪比阈值，α为大尺度信道增益，P为发送功率；
时延的大小受到数据传输速率的影响，因此时延效用函数可定义为：
Figure BDA0001908266280000122
其中，g为小尺度信道增益，ωi,j表示带宽分配γi,j所付出的代价；
切片NSURLLC[1]中业务Serv[1][1]、Serv[1][2]的E2E传输网络资源分配比例
Figure BDA0001908266280000123
Figure BDA0001908266280000124
由下式确定：
Figure BDA0001908266280000125
s.t.1＜Latcy[1][j]＜5
Reliab[1][j]＜10-5 j＝1,2
切片NSURLLC[2]中业务Serv[2][1]、Serv[2][2]的E2E传输网络资源分配比例
Figure BDA0001908266280000126
Figure BDA0001908266280000127
由下式确定：
Figure BDA0001908266280000128
s.t.Latcy[2][j]＜1
Reliab[2][j]＜10-3 j＝1,2
切片NSURLLC[3]中业务Serv[3][1]、Serv[3][2]的E2E传输网络资源分配比例
Figure BDA0001908266280000129
Figure BDA00019082662800001210
由下式确定：
Figure BDA00019082662800001211
s.t.Latcy[3][j]＜10
Reliab[3][j]＜10-4 j＝1,2
第四步：CSMF和NSMF控制NWDAF执行每个子类URLLC切片NSURLLC[i] 的状态监控，SMF执行每个子类URLLC业务Serv[i][j]的QoS监测；
网络切片的状态参数包括网络切片的负载数，剩余可用资源数等；
网络切片内业务QoS监测的参数包括数据传输的可靠性和传输时延。
第五步：NSMF判断网络切片和业务QoS状态是否达到自优化的触发条件，
当网络切片的当前负载数超过阈值，或者剩余可用资源数低于阈值时，触发网路切片的状态优化：
Load[i]≥Loadth[i]or Res[i]≤Resth[i]i＝1,2,3
其中，Load[i]表示第i个网络切片的当前负载数，Loadth[i]是第i个网络切片可承担的负载最大值；
Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数，例如，Resth[i]可设置为切片总资源数的98％。
当网络切片内业务的QoS状态低于业务需求时，触发业务QoS的自优化过程；
切片NSURLLC[1]中业务Serv[1][1]、Serv[1][2]的QoS自优化触发条件为：
Latcy[1][j]＞5orReliab[1][j]＞10-5 j＝1,2
切片NSURLLC[2]中业务Serv[2][1]、Serv[2][2]的QoS自优化触发条件为：
Latcy[2][j]＞1orReliab[2][j]＞10-3 j＝1,2
切片NSURLLC[1]中业务Serv[3][1]、Serv[3][2]的QoS自优化触发条件为：
Latcy[3][j]＞10or Reliab[3][j]＞10-4 j＝1,2
其中，Latcy[i][j],Reliab[i][j]分别表示业务Serv[i][j]的时延和可靠性的当前状态。
第六步：NSMF基于规则[4]设定的策略，分别为每个子类URLLC切片 NSURLLC[i]服务的业务Serv[i][j]执行E2E网络切片中E2E传输网络资源的自优化过程；
若网络切片的当前负载数高于阈值，或者切片的剩余可用资源数低于阈值， NSMF将进行子类切片的数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，低优先级业务将被切换到新的网络切片，切片的容量扩展即增加切片已有的资源，提高切片的负载承受能力；
若切片NSURLLC[1]中业务Serv[1][1]、Serv[1][2]的时延低于需求，则NSMF将重新进行E2E传输网络资源配置，以达到QoS优化，采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000141
s.t.1＜Latcy[1][j]＜5
Reliab[1][j]＜10-5 j＝1,2
若切片NSURLLC[1]中业务Serv[1][1]、Serv[1][2]的可靠性低于需求，则NSMF采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000142
s.t.1＜Latcy[1][j]＜5
Reliab[1][j]＜10-5 j＝1,2
若切片NSURLLC[2]中业务Serv[2][1]、Serv[2][2]的时延低于需求，则NSMF将重新进行E2E传输网络资源配置，以达到QoS优化，采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000143
s.t.Latcy[2][j]＜1
Reliab[2][j]＜10-3 j＝1,2
若切片NSURLLC[2]中业务Serv[2][1]、Serv[2][2]的可靠性低于需求，则NSMF 采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000144
s.t.Latcy[2][j]＜1
Reliab[2][j]＜10-3 j＝1,2
若切片NSURLLC[3]中业务Serv[3][1]、Serv[3][2]的时延低于需求，则NSMF将重新进行E2E传输网络资源配置，以达到QoS优化，采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000151
s.t.Latcy[3][j]＜10
Reliab[3][j]＜10-4 j＝1,2
若切片NSURLLC[3]中业务Serv[3][1]、Serv[3][2]的可靠性低于需求，则NSMF 采取的自优化策略为：
Figure BDA0001908266280000152
s.t.Latcy[3][j]＜10
Reliab[3][j]＜10-4 j＝1,2。

Claims (7)

1.一种URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，该方法根据不同URLLC类业务的业务质量需求QoS，将URLLC类业务划分为若干个子类，并建立与相应子类URLLC网络切片的映射关系；
在每个运行周期中重复以下几个步骤：
(1)接收用户的业务需求，若有新的业务需求输入，则继续执行步骤(2)，否则跳转至步骤(4)；
(2)根据新业务的QoS需求将新业务匹配到子类URLLC网络切片；
(3)对每个子类URLLC网络切片内的业务执行端到端E2E传输网络切片的资源自配置，自配置过程为以业务时延和可靠性的联合效用函数为优化目标，在满足业务QoS需求的条件下，求得新业务所占有的E2E传输网络资源比例；具体表示为：
Figure FDA0003116344980000011
Figure FDA0003116344980000012
其中，γi，j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量，D(γi，j)是时延效用函数，R(γi，j)是可靠性效用函数，λi，1、λi，2分别为切片NSURLLC[i]中时延和可靠性在优化目标中的比例因子，
Figure FDA0003116344980000013
是实现优化目标最优的资源比例取值，QoS[i][j]是业务Serv[i][j]的QoS需求，QoS[i]表示切片NSURLLC[i]能满足的QoS需求，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi；
(4)对每个子类URLLC网络切片执行切片状态的监测，包括负载状态和剩余资源数，对切片内的每个URLLC业务进行QoS监测，包括数据传输的可靠性和传输时延；
(5)判断是否达到切片状态或业务QoS的自优化触发条件，若是，则继续执行步骤(6)的自优化过程，否则跳转至步骤(1)；
(6)对于当前负载数高于阈值，或者剩余可用资源数低于阈值的网络切片进行数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，低优先级业务将被切换到新的网络切片；对于QoS低于目标值的业务以其关键性能参数KPI为优化目标，在保证业务QoS需求的条件下，进行切片资源的配置优化；具体表示为：
Figure FDA0003116344980000021
s.t.QoS[i][j]≥QoSth[i][j]
Res[i]≥Resth[i]if QoS[i][j]＜QoSth[i][j]
其中，KPI[i][j]是业务Serv[i][j]所需优化的KPI，γi，j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量，Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；QoS[i][j]表示业务Serv[i][j]的当前QoS状态，QoSth[i][j]表示业务Serv[i][j]的QoS目标值；自优化过程结束后将跳转至步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据如下规则进行URLLC业务分类和切片的匹配：
Figure FDA0003116344980000022
then Serv[m]∈S[i]
其中，{QoS[m]}是第m个输入业务Serv[m]的QoS需求，{Qos[i]}是第i个子类URLLC切片S[i]所能满足的QoS指标，若Serv[m]的QoS需求在子类业务S[i]的{QoS[i]}范围之内，则该业务Serv[m]属于第i个子类URLLC业务S[i]，由子类切片NSURLLC[i]提供服务。
3.根据权利要求1所述的URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，每个网络切片具有唯一的标识网络切片选择辅助信息NSSAI，NSSAI由切片/业务类型SST和切片区分器SD组成，不同子类URLLC切片的SST取值相同，而SD取值不同。
4.根据权利要求1所述的URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，每个子类URLLC切片NSURLLC[i]仅为对应的某一个子类URLLC业务S[i]提供定制化服务，每个切片分别执行各自的资源自配置和自优化方法。
5.根据权利要求1所述的URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，所述步骤(5)中的自优化触发条件为：
Load[i]≥Loadth[i]or Res[i]≤Resth[i]or QoS[i][j]＜QoSth[i][j]i＝1，2，…N，j＝1，2，…Mi
其中，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi；
Load[i]表示第i个网络切片的当前负载数，Loadth[i]是第i个网络切片可承担的负载最大值；
Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；
QoS[i][j]表示业务Serv[i][j]的当前QoS状态，每个切片上承载的业务数量为Mi，QoSth[i][j]表示业务Serv[i][j]的QoS目标值。
6.根据权利要求5所述的URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化方法，其特征在于，QoS状态低于QoS目标值等价为：
Latcy[i][j]＞Latcyth[i][j]or Reliab[i][j]＜Reliabth[i][j]
其中，Latcy[i][j]，Reliab[i][j]分别表示子类URLLC网络切片NSURLLC[i]的第j个业务的时延和可靠性的当前状态，Latcyth[i][j]，Reliabth[i][j]分别对应第j个业务的时延、可靠性目标值。
7.一种URLLC传输网络切片中资源自配置和自优化装置，其特征在于，包括URLLC业务分类和网络切片映射模块、自配置模块、网络切片和业务QoS监测模块和自优化模块：
所述URLLC业务分类和网络切片映射模块，用于根据不同URLLC类业务的QoS需求，对URLLC类业务进行分类，并建立与相应子类URLLC网络切片的映射关系；
所述自配置模块，用于业务建立初始链接时，为新业务分配E2E传输网络网络资源，自配置过程为以业务时延和可靠性的联合效用函数为优化目标，在满足业务QoS需求的条件下，求得新业务所占有的E2E传输网络资源比例；具体表示为：
Figure FDA0003116344980000041
Figure FDA0003116344980000042
其中，γi，j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量，D(γi，j)是时延效用函数，R(γi，j)是可靠性效用函数，λi，1、λi，2分别为切片NSURLLC[i]中时延和可靠性在优化目标中的比例因子，
Figure FDA0003116344980000043
是实现优化目标最优的资源比例取值，QoS[i][j]是业务Serv[i][j]的QoS需求，QoS[i]表示切片NSURLLC[i]能满足的QoS需求，N为URLLC切片总数，第i个切片服务的业务数量为Mi；
所述网络切片和业务QoS监测模块，用于实现网络切片的状态监测和业务的QoS监测；其中切片状态包括负载状态和剩余资源数，业务QoS包括数据传输的可靠性和传输时延；
所述自优化模块，用于在达到切片或业务QoS的自优化触发条件时执行网络切片中资源重分配和业务QoS状态的自优化，其中自优化过程为对于当前负载数高于阈值，或者剩余可用资源数低于阈值的网络切片进行数量扩展或容量扩展，切片数量扩展后，将为低优先级业务执行网络切片的切换；对于QoS低于目标值的业务以其KPI为优化目标，在保证业务QoS需求的条件下，进行切片E2E传输网络资源的配置优化，具体表示为：
Figure FDA0003116344980000044
s.t.QoS[i][j]≥QoSth[i][j]
Res[i]≥Resth[i]if QoS[i][j]＜QoSth[i][j]
其中，KPI[i][j]是业务Serv[i][j]所需优化的KPI，γi，j是业务Serv[i][j]在切片NSURLLC[i]中所占的E2E资源比例变量，Res[i]表示第i个网络切片的剩余可用资源数，Resth[i]表示第i个网络切片可承受的最小剩余可用资源数；QoS[i][j]表示业务Serv[i][j]的当前QoS状态，QoSth[i][j]表示业务Serv[i][j]的QoS目标值。
CN201811541699.7A 2018-12-17 2018-12-17 Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置 Active CN109600262B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811541699.7A CN109600262B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811541699.7A CN109600262B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109600262A CN109600262A (zh) 2019-04-09
CN109600262B true CN109600262B (zh) 2021-08-10

Family

ID=65962907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811541699.7A Active CN109600262B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109600262B (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110149646B (zh) * 2019-04-10 2022-04-15 中国电力科学研究院有限公司 一种基于时延和吞吐量的智能电网资源管理方法及系统
CN110267276B (zh) * 2019-05-10 2022-02-15 中国联合网络通信集团有限公司 网络切片部署方法及装置
CN110381541B (zh) * 2019-05-28 2023-12-26 中国电力科学研究院有限公司 一种基于强化学习的智能电网切片分配方法及装置
CN112104469B (zh) * 2019-06-17 2022-07-29 华为技术有限公司 数据处理方法及装置
CN110392357B (zh) * 2019-06-21 2022-03-11 广东工业大学 一种无人机辅助物联网通信装置的资源分配控制方法
CN114271005B (zh) * 2019-07-29 2024-09-10 凯迪迪爱通信技术有限公司 控制装置
CN112671547B (zh) * 2019-10-15 2022-12-27 华为技术有限公司 车内业务切片的资源配置方法及装置、系统
US11197176B2 (en) 2019-11-06 2021-12-07 Oracle International Corporation Methods, systems, and computer readable media for providing for policy-based access and mobility management function (AMF) selection using network slice selection assistance information (NSSAI) availability information
CN112788661B (zh) * 2019-11-07 2023-05-05 华为技术有限公司 网络数据的处理方法、网元及系统
CN111092751B (zh) * 2019-11-26 2022-04-19 中盈优创资讯科技有限公司 监控数据处理方法及装置
US11405931B2 (en) * 2019-12-12 2022-08-02 Oracle International Corporation Methods, systems, and computer readable media for providing for network slice management using feedback mechanism
CN111555910B (zh) * 2020-04-22 2023-01-03 北京思特奇信息技术股份有限公司 一种基于网络切片的自愈自运维方法和系统
CN111683381B (zh) * 2020-04-28 2023-04-07 南京邮电大学 基于深度强化学习的端到端网络切片资源分配方法
CN111953510B (zh) * 2020-05-15 2024-02-02 中国电力科学研究院有限公司 一种基于强化学习的智能电网切片无线资源分配方法及系统
CN113891266A (zh) * 2020-07-02 2022-01-04 华为技术有限公司 一种累积量的订阅方法
CN113905448B (zh) * 2020-07-06 2023-09-08 中国移动通信集团重庆有限公司 无线网络资源调度方法、装置及设备
CN114124709B (zh) * 2020-08-10 2023-06-20 大唐移动通信设备有限公司 网络切片配置的优化方法、装置及可读存储介质
CN112039699B (zh) * 2020-08-25 2022-11-22 RealMe重庆移动通信有限公司 网络切片选取方法、装置、存储介质与电子设备
CN114124711B (zh) * 2020-09-01 2023-11-24 中国电信股份有限公司 针对多业务编排切片、选择路由的方法及其装置
TWI740713B (zh) 2020-11-11 2021-09-21 財團法人工業技術研究院 網路切片的資源管理方法、資源管理系統及工作負載調度裝置
CN112819054B (zh) * 2021-01-25 2023-06-30 中国联合网络通信集团有限公司 一种切片模板配置方法及装置
US11716283B2 (en) 2021-03-05 2023-08-01 Oracle International Corporation Methods, systems, and computer readable media for selecting a software defined wide area network (SD-WAN) link using network slice information
CN113329414B (zh) * 2021-06-07 2023-01-10 深圳聚创致远科技有限公司 一种基于强化学习的智能电网切片分配方法
CN113473498B (zh) * 2021-06-15 2023-05-19 中国联合网络通信集团有限公司 网络切片资源编排方法、切片编排器及编排系统
CN113973062B (zh) * 2021-10-27 2023-06-02 中国联合网络通信集团有限公司 一种网络切换方法、装置及计算机可读存储介质
CN115720198B (zh) * 2022-11-01 2024-08-30 中电信数智科技有限公司 一种网络资源的调度方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108307423A (zh) * 2016-08-26 2018-07-20 中兴通讯股份有限公司 一种无线接入网络切片选择方法和装置
CN108370576A (zh) * 2015-12-08 2018-08-03 华为技术有限公司 用于在无线接入网中执行网络切片的方法和系统
CN108810978A (zh) * 2017-05-04 2018-11-13 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于通信资源管理的方法和设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108370576A (zh) * 2015-12-08 2018-08-03 华为技术有限公司 用于在无线接入网中执行网络切片的方法和系统
CN108307423A (zh) * 2016-08-26 2018-07-20 中兴通讯股份有限公司 一种无线接入网络切片选择方法和装置
CN108810978A (zh) * 2017-05-04 2018-11-13 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于通信资源管理的方法和设备

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"23791-200".2018,全文. *
3GPP TR 23.791 V1.2.0.3rd Generation Partnership Project *
Study of Enablers for Network Automation for 5G(Release 16).《3GPP》.2018,全文. *
Technical Specification Group Services and System Aspects *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109600262A (zh) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109600262B (zh) Urllc传输网络切片中资源自配置和自优化方法及装置
CN111836291A (zh) 一种切片资源调度方法及网元
CN112888069B (zh) 一种服务城市中心环境的5g网络切片系统
CN108307423A (zh) 一种无线接入网络切片选择方法和装置
EP4089549A1 (en) Resource scheduling method and apparatus, and readable storage medium
CN112383927B (zh) 无线网络的交互方法、装置、设备及存储介质
CN112543508A (zh) 面向5g网络切片的无线资源分配方法及网络架构
CN106912074A (zh) 一种在异构网络中基于回传链路容量的用户关联方法
WO2021244490A1 (zh) 链路选择方法及装置、计算机可读存储介质
CN111314997A (zh) 基于服务类型的接入网切片选择方法及系统
CN113115370A (zh) 资源块的配置方法、装置及存储介质
CN107172709A (zh) 一种基于中继网络的无线虚拟化资源管理分配方法
CN104796949A (zh) 异构网络业务并行传输方法及系统
CN102612060B (zh) 一种基于熵值计算的跨层设计兼容性的评判方法
CN103582005B (zh) 一种网络间进行业务分配的方法和设备
CN115835339B (zh) 一种协同计算方法、装置及系统
CN115622614B (zh) 一种卫星通信方法、装置及网元
CN107426809B (zh) 基于虚拟用户队列模型的wvn功率和缓存分配方法
CN113905449B (zh) 计算资源调度方法、系统及设备
CN110072197A (zh) 一种应急通信传输信道优选智能切换选择方法
CN101958828A (zh) 一种业务复用处理方法及装置
CN101917753A (zh) 一种异构网络联合呼叫控制策略的确定方法
EP1586206A1 (de) Verfahren zur synchronisation in funkkommunikationssystemen
CN112887995B (zh) 在虚拟化多租户CF-mMIMO系统中的资源分配方法
CN111328144A (zh) 无线资源分配方法、装置、可读存储介质及计算机设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant