CN115086940A - 基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质，包括：AMF接收用户终端发送的PUD会话请求，并将PUD会话请求发送给SMF；SMF接收PUD会话请求，并根据PUD会话请求向NWDAF发起QoS参数调整请求；NWDAF接收QoS参数调整请求，根据QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据流量信息预测流量速度，根据流量速度确定QoS参数，并将QoS参数发送给会SMF；SMF接收QoS参数，并将QoS参数发送给UPF。本发明实施例能够根据用户终端的需求动态调整QoS，提高网络资源的利用率和用户的体验度，可广泛应用于通信技术领域。

Description

基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
随着移动数据需要的不断发展，越来越多的设备接入到移动网络，也出现了很多新的业务和应用。全球的移动宽带用户数量会大量的增长，数据流量的爆炸式增长会给网络带来巨大的压力。从目前的移动网络发展来看，面对上千倍的流量增长，网络的能耗和成本还可以接受，但是为了提高网络的容量，需要对网络资源进行智能化管理，从而提升网络容量；另外，当网络资源分配不合理，也会给用户带来不好的用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于5G的QoS调整方法、系统、装置及存储介质，能够根据用户终端的需求动态调整QoS，提高网络资源的利用率和用户的体验度。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整方法，包括以下步骤：
接入和移动性管理功能网元接收用户终端发送的PUD会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
所述会话管理功能网元接收所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求；
所述网络数据分析功能网元接收所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定QoS参数，并将所述QoS参数发送给所述会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型；
所述会话管理功能网元接收所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能网元。
可选地，所述预测模型通过以下方法进行训练：
获取第三方应用收集的用户终端的行为数据样本信息，所述行为数据样本信息包括流量样本信息和时间样本信息；
将所述行为数据样本信息分为训练集和测试集；
将所述流量样本信息作为结果目标值，将所述时间样本信息作为参数变量，根据所述训练集训练所述预测模型，并根据测试集测试所述预测模型；
当预测模型达到预设要求，停止训练。
可选地，所述预测模型采用prophet模型。
可选地，所述方法还包括：
对所述行为数据样本信息进行聚类分析。
可选地，所述根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，具体包括：
根据所述QoS参数调整请求确定用户终端的标识信息和时间信息；
根据所述标识信息从所述训练好的预测模型集中选择对应的预测模型；
根据所述对应的预测模型及所述时间信息预测用户终端的流量信息。
可选地，所述根据所述流量信息预测流量速度，具体包括：
根据所述行为数据样本信息确定预测时间；
根据所述流量信息及所述预测时间预测流量速度。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整系统，包括接入和移动性管理功能网元、会话管理功能网元和网络数据分析功能网元，其中，所述网络数据分析功能网元存储有训练好的的预测模型集；
所述接入和移动性管理功能网元，用于接收用户终端发送的PUD会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
所述会话管理功能网元，用于接收所述接入和移动性管理功能网元发送的所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求，以及接收所述网络数据分析功能网元发送的QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能网元；
所述网络数据分析功能网元，用于接收所述会话管理功能网元发送的所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中当用户终端通过接入和移动性管理功能网元发送PUD会话请求给会话管理功能网元；会话管理功能网元根据PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求；网络数据分析功能网元根据QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量速度并确定QoS参数，并将调整好的QoS参数通过会话管理功能网元发送给用户面功能网元；从而实现根据用户终端的需求动态调整QoS，提高网络资源的利用率和用户的体验度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于5G的QoS调整方法的步骤流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于5G的QoS调整方法的时序图；
图3是本发明实施例提供的一种基于5G的QoS调整装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
需要说明的是，在本申请的各个具体实施方式中，当涉及到需要根据用户信息、用户行为数据，用户历史数据以及用户位置信息等与用户身份或特性相关的数据进行相关处理时，都会先获得用户的许可或者同意，而且，对这些数据的收集、使用和处理等，都会遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。此外，当本申请实施例需要获取用户的敏感个人信息时，会通过弹窗或者跳转到确认页面等方式获得用户的单独许可或者单独同意，在明确获得用户的单独许可或者单独同意之后，再获取用于使本申请实施例能够正常运行的必要的用户相关数据。
本申请的发明构思如下：首先，根据用户终端的行为数据样本信息训练预测模型，预测模型用于预测该用户终端在未来某时间段内的数据流量使用情况；然后，当用户终端发起PDU会话建立请求后，根据用户终端的PDU会话建立请求及训练好的预测模型预测用户终端的未来使用流量情况，并根据未来使用流量情况确定未来流量速度，以及根据未来流量速度确定对应的QoS参数。
本领域技术人员可以理解的是，每个用户终端都具有一个对应的预测模型，预测模型集中不同的预测模型与不同的用户终端一一对应，如通过用户终端的标识信息建立用户终端与预测模型的对应关系。
例如，对于某一个用户终端在某一个软件上的流量使用作为目标值Y，用户终端使用软件的时间段为T，则：Y＝f(T)，需要去建模找到这个函数关系f。
在一个具体的实施例中，所述预测模型采用prophet模型。
具体地，prophet模型的计算公式如下：
y(t)＝g(t)+s(t)+h(t)+ε
其中，y(t)表示目标函数，g(t)表示趋势函数，s(t)表示周期性函数，h(t)表示节假日、假期函数，ε表示误差或噪声等，t表示用户终端使用软件的时间段。
在一个具体的实施例中，所述预测模型通过以下方法进行训练，包括步骤S010至S040。
S010、获取第三方应用收集的用户终端的行为数据样本信息，所述行为数据样本信息包括流量样本信息和时间样本信息。
具体地，从第三方应用收集到用户预设时间内的行为数据信息，如1天的行为数据信息；从而可以知道用户一天随时间变化的行为，并将用户每天的行为信息存储到数据库，然后使用软件时间段和使用流量进行建模。第三方应用包括但不限于聊天软件、短视频软件以及视频播放网站。用户的行为数据信息包括但不限于：用户终端的标识信息，如ID；用户终端使用的软件类型，如聊天交流软件或视频软件等；用户终端使用软件的时间段；流量使用情况等。
S020、将所述行为数据样本信息分为训练集和测试集。
需要说明的是，训练集与测试集的比例根据实际应用确定，本实施例不做具体限制，如训练集90％、测试集10％。
S030、将所述流量样本信息作为结果目标值，将所述时间样本信息作为参数变量，根据所述训练集训练所述预测模型，并根据测试集测试所述预测模型。
S040、当预测模型达到预设要求，停止训练。
需要说明的是，当预测模型训练的准确度达到预设目标，如95％，或当预测模型训练的次数达到预设次数，则停止训练，并根据训练的模型参数确定最终的预测模型。
可选地，所述方法还包括：
对所述行为数据样本信息进行聚类分析。
需要说明的是，在根据行为数据样本信息对预测模型进行训练之前，先对行为数据样本信息进行聚类分析，可以减少计算量，如分别将视频流量或网页流量进行聚类。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整方法，其包括的步骤S100至S400。
S100、接入和移动性管理功能(AMF，Access and Mobility managementFunction)网元接收用户终端发送的PUD(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
S200、所述会话管理功能(SMF，Session Management Function)网元接收所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求；
S300、所述网络数据分析功能(NWDAF，Network Data Analytics Function)网元接收所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定QoS参数，并将所述QoS参数发送给所述会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型；
S400、所述会话管理功能网元接收所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能(UPF，User Plane Function)网元。
需要说明的是，训练好的预测模型集存储在NWDAF中，每个用户终端对应一个预测模型。
参阅图2，5G用户在成功注册后，发起PDU会话建立请求，核心网会处理如下：PDU会话建立请求首先会发送到核心网的AMF；AMF会将PDU会话建立请求发送给SMF；SMF收到PDU会话建立请求后，向NWDAF发起QoS参数调整请求；NWDAF收到SMF发送的QoS参数调整请求后，寻找PDU会话建立请求对应的预测模型，根据所获取到的预测模型对用户终端的流量速率进行预测，将相应的预测的流量速度配置给QoS，并将QoS参数发送给SMF；SMF将QoS相关的参数发送给UPF。
可选地，所述根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，具体包括：
S310、根据所述QoS参数调整请求确定用户终端的标识信息和时间信息；
S320、根据所述标识信息从所述训练好的预测模型集中选择对应的预测模型；
S330、根据所述对应的预测模型及所述时间信息预测用户终端的流量信息。
需要说明的是，用户终端发送PDU会话建立请求携带有用户终端的标识信息，根据PDU会话建立请求生成的QoS参数调整请求也携带有该用户终端的标识信息。首先根据QoS参数调整请求中的标识信息从训练好的预测模型集中选择对应的预测模型，然后将根据QoS参数调整请求中的时间信息输入到选择对应的预测模型中预测用户终端的流量信息。
可选地，所述根据所述流量信息预测流量速度，具体包括：
S340、根据所述行为数据样本信息确定预测时间；
S350、根据所述流量信息及所述预测时间预测流量速度。
具体地，流量速度指某时间段内的平均速度，流量信息与预测时间之间满足以下关系：
v_u＝y_pred/t1
其中，y_pred表示预测的用户终端流量信息，t1表示预测时间，v_u表示流量速度。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中当用户终端通过接入和移动性管理功能网元发送PUD会话请求给会话管理功能网元；会话管理功能网元根据PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求；网络数据分析功能网元根据QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量速度并确定QoS参数，并将调整好的QoS参数通过会话管理功能网元发送给用户面功能网元；从而实现根据用户终端的需求动态调整QoS，提高网络资源的利用率和用户的体验度。
如图3所示，本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。
可见，上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
此外，本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述的方法。同样地，上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种基于5G的QoS调整系统，包括接入和移动性管理功能网元、会话管理功能网元和网络数据分析功能网元，其中，所述网络数据分析功能网元存储有训练好的的预测模型集；
所述接入和移动性管理功能网元，用于接收用户终端发送的PUD会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
所述会话管理功能网元，用于接收所述接入和移动性管理功能网元发送的所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求，以及接收所述网络数据分析功能网元发送的QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能网元；
所述网络数据分析功能网元，用于接收所述会话管理功能网元发送的所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型。
可见，上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于5G的QoS调整方法，其特征在于，包括：
接入和移动性管理功能网元接收用户终端发送的PUD会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
所述会话管理功能网元接收所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求；
所述网络数据分析功能网元接收所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定QoS参数，并将所述QoS参数发送给所述会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型；
所述会话管理功能网元接收所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能网元。
2.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述预测模型通过以下方法进行训练：
获取第三方应用收集的用户终端的行为数据样本信息，所述行为数据样本信息包括流量样本信息和时间样本信息；
将所述行为数据样本信息分为训练集和测试集；
将所述流量样本信息作为结果目标值，将所述时间样本信息作为参数变量，根据所述训练集训练所述预测模型，并根据测试集测试所述预测模型；
当预测模型达到预设要求，停止训练。
3.根据权利要求2所述的调整方法，其特征在于，所述预测模型采用prophet模型。
4.根据权利要求2所述的调整方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述行为数据样本信息进行聚类分析。
5.根据权利要求2所述的调整方法，其特征在于，所述根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，具体包括：
根据所述QoS参数调整请求确定用户终端的标识信息和时间信息；
根据所述标识信息从所述训练好的预测模型集中选择对应的预测模型；
根据所述对应的预测模型及所述时间信息预测用户终端的流量信息。
6.根据权利要求5所述的调整方法，其特征在于，所述根据所述流量信息预测流量速度，具体包括：
根据所述行为数据样本信息确定预测时间；
根据所述流量信息及所述预测时间预测流量速度。
7.一种基于5G的QoS调整装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
8.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种基于5G的QoS调整系统，其特征在于，包括接入和移动性管理功能网元、会话管理功能网元和网络数据分析功能网元，其中，所述网络数据分析功能网元存储有训练好的的预测模型集；
所述接入和移动性管理功能网元，用于接收用户终端发送的PUD会话请求，并将所述PUD会话请求发送给会话管理功能网元；
所述会话管理功能网元，用于接收所述接入和移动性管理功能网元发送的所述PUD会话请求，并根据所述PUD会话请求向网络数据分析功能网元发起QoS参数调整请求，以及接收所述网络数据分析功能网元发送的QoS参数，并将所述QoS参数发送给用户面功能网元；
所述网络数据分析功能网元，用于接收所述会话管理功能网元发送的所述QoS参数调整请求，根据所述QoS参数调整请求和训练好的预测模型集预测用户终端的流量信息，根据所述流量信息预测流量速度，根据所述流量速度确定所述QoS参数，并将所述QoS参数发送给会话管理功能网元；其中，所述预测模型集包含若干个用户终端的预测模型。
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