CN115297480B - 基于5g无线网的omc智慧南向管理系统 - Google Patents

基于5g无线网的omc智慧南向管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，涉及通信技术领域。包括资源调度模块和南向接入模块；其中：南向接入模块，用于对用户端进行接入认证，并获取认证通过的用户端的业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片进行数据包检测；资源调度模块，根据各用户端的业务数据包、下行链路、上行链路以及多接入边缘计算MEC的计算资源量，对各用户端的业务数据包的卸载顺序进行规划。通过南向接入模块对OMC南向业务进行统一的安全管理，并通过资源调度模块对多业务的卸载顺序进行规划。提高了网络运行安全性并消除了业务之间的冲突。

Description

基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统。
背景技术
随着5G网络的规模建设和网络业务应用快速响应的要求，传统的移动网络架构主要由于传播延迟长，无法满足如此严格的要求。为了满足这些要求，已经针对5G移动网络提出了移动或多接入边缘计算（Mobile Edge Computing/Muti-access Edge Computing，MEC）MEC系统。传统地通过登录操作维护中心(Operation and Maintenance Center，OMC)调整配置的方式逐渐被业务系统直接接口OMC调整配置所取代。
目前OMC对于南向业务的调度和控制，主要用于业务系统侧，对单业务进行如权限、指令条数、任务执行等的控制，但对OMC南向无法进行统一的安全、运行管理。导致MEC系统在多业务同时接入和同一目标网元多任务同时执行时，存在影响网络运行安全和业务冲突等问题。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，包括资源调度模块和南向接入模块；其中：
所述南向接入模块，用于对用户端进行接入认证，并获取认证通过的用户端的业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片进行数据包检测；
所述资源调度模块，根据各用户端的业务数据包、下行链路、上行链路以及多接入边缘计算MEC的计算资源量，对各用户端的业务数据包的卸载顺序进行规划。
可选地，所述南向接入模块包括南向用户认证子模块和南向业务接口子模块；
所述南向用户认证子模块，用于根据访问控制列表ACL中预设的条件项对用户端进行接入认证，对认证通过的用户端进行接入授权；
所述南向业务接口子模块，用于根据业务数据包所属的网络切片匹配对应的动态信息配置，根据动态信息配置检测数据包的合法性。
可选地，所述系统还包括多个上行链路队列；每一上行链路队列对应一个网络切片；
所述资源调度模块包括第一排序模块、时间估计模块和第二排序模块；其中：
所述第一排序模块，用于根据各网络切片的优先级对多个上行链路队列中的业务数据包进行第一次排序，得到第一执行顺序；
所述时间估计模块，根据所述第一执行顺序、下行链路、上行链路以及所述MEC的计算资源量估计每一业务数据包对应的响应完成时间；
所述第二排序模块，根据每一业务数据包的响应完成时间和延迟约束条件调整第一执行顺序业务数据包的执行顺序，得到第二执行顺序。
可选地，所述系统还包括FIFO计算队列和FIFO下行链路队列；
每一上行链路队列，用于根据所述第二执行顺序通过上行链路向FIFO计算队列发送业务数据包；
所述FIFO计算队列，用于按照接收到各业务数据包的顺序依次向所述MEC卸载业务数据包；
所述FIFO下行链路队列，用于接收所述MEC发送的各业务数据包的响应结果，并按照接收到各响应结果的顺序依次向各用户端返回响应结果。
可选地，所述资源调度模块还包括网络检测模块和信息匹配模块；
所述网络检测模块，用于接收各用户端发送的调度请求和所述MEC发送的计算资源量；调度请求包括业务数据包所属的网络切片；
所述信息匹配模块，用于针对每一业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片确定该业务数据包的处理信息；处理信息包括数据包长度、计算指令数目和响应结果长度；
所述时间估计模块，用于根据该业务数据包所属的网络切片、数据包长度、计算指令数目和响应结果长度，估计该业务数据包的开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间，求和得到响应完成时间。
可选地，所述时间估计模块包括第一估计模块、第二估计模块、第三估计模块和求和模块；
所述第一估计模块，用于根据所述第一执行顺序估计该业务数据包的开始响应时间；
所述第二估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片和数据包长度和响应结果长度，估计该业务数据包通过上行链路上传业务数据包的上传时间和通过下行链路下载响应结果的下载时间；
所述第三估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片、计算资源量和计算指令数目估计该业务数据包的计算处理时间；
所述求和模块，用于将开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间求和得到该业务数据包的响应完成时间。
可选地，所述第二估计模块，具体用于：
计算上传时间：
Figure 708898DEST_PATH_IMAGE001
Figure 632992DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 267235DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 505450DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包的上传时间，
Figure 10380DEST_PATH_IMAGE005
为第
Figure 370955DEST_PATH_IMAGE003
类网 络切片中业务数据包的数据包长度，
Figure 430178DEST_PATH_IMAGE006
为给第
Figure 3241DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的带宽占用率，
Figure 893837DEST_PATH_IMAGE007
上行链路 的带宽；
计算下载时间：
Figure 362996DEST_PATH_IMAGE008
Figure 706252DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 348586DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 22582DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的响应结果的下载时间，
Figure 724959DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 289933DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中响应结果的响应结果长度，
Figure 408061DEST_PATH_IMAGE011
下行链路的带宽。
可选地，所述第三估计模块，具体用于计算业务数据包的计算处理时间：
Figure 273249DEST_PATH_IMAGE012
Figure 84210DEST_PATH_IMAGE013
为第
Figure 402059DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 323879DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的计算处理时间，
Figure 43573DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure 822173DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中计算指令数目，
Figure 565001DEST_PATH_IMAGE015
为所述MEC分配给第
Figure 349899DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的资源占用率，
Figure 861783DEST_PATH_IMAGE016
为所述MEC的计算资源量。
可选地，调度请求还包括延迟约束条件；
所述第二排序模块，具体用于根据第一执行顺序依次判断各业务数据包的响应完成时间是否满足延迟约束条件，若不满足则根据延迟约束条件调整该业务数据包的顺序，直到所有业务数据包的响应完成时间满足对应的延迟约束条件，得到第二执行顺序。
本发明实施例提供的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，包括资源调度模块和南向接入模块；其中：南向接入模块，用于对用户端进行接入认证，并获取认证通过的用户端的业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片进行数据包检测；资源调度模块，根据各用户端的业务数据包、下行链路、上行链路以及多接入边缘计算MEC的计算资源量，对各用户端的业务数据包的卸载顺序进行规划。通过南向接入模块对OMC南向业务进
行统一的安全管理，并通过资源调度模块对多业务的卸载顺序进行规划。提高了网络运行安全性并消除了业务之间的冲突。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例提供的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统。参见图1，图1为本发明实施例提供的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统的系统框图。包括资源调度模块和南向接入模块；其中：
南向接入模块，用于对用户端进行接入认证，并获取认证通过的用户端的业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片进行数据包检测；
资源调度模块，根据各用户端的业务数据包、下行链路、上行链路以及多接入边缘计算MEC的计算资源量，对各用户端的业务数据包的卸载顺序进行规划。
基于本发明实施例提供的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，通过南向接入模块对OMC南向业务进行统一的安全管理，并通过资源调度模块对多业务的卸载顺序进行规划。提高了网络运行安全性并消除了业务之间的冲突。
一种实现方式中，为了满足不同业务对QoS的不同要求，网络管理员
可以采用网络切片技术，对不同网络切片的资源进行分区。可以将MEC系统中每种5G服务类型视为一个单独的网络切片，同时消耗通信和计算资源。每个待卸载的业务请求可以建模为一个需要通信和计算资源的数据包。
一种实现方式中，用户端可以通过上行链路将业务数据包上传至MEC，MEC可以通过下行链路将业务数据包对应的响应结果返回用户端。
在一个实施例中，南向接入模块包括南向用户认证子模块和南向业务接口子模块；
南向用户认证子模块，用于根据访问控制列表ACL中预设的条件项对用户端进行接入认证，对认证通过的用户端进行接入授权；
南向业务接口子模块，用于根据业务数据包所属的网络切片匹配对应的动态信息配置，根据动态信息配置检测数据包的合法性。
在一个实施例中，系统还包括多个上行链路队列；每一上行链路队列对应一个网络切片；
资源调度模块包括第一排序模块、时间估计模块和第二排序模块；其中：
第一排序模块，用于根据各网络切片的优先级对多个上行链路队列中的业务数据包进行第一次排序，得到第一执行顺序；
时间估计模块，根据所述第一执行顺序、下行链路、上行链路以及所述MEC的计算资源量估计每一业务数据包对应的响应完成时间；
第二排序模块，根据每一业务数据包的响应完成时间和延迟约束条件调整第一执行顺序业务数据包的执行顺序，得到第二执行顺序。
一种实现方式中，每个网络切片对应一个上行链路队列，每一上行链路队列暂存有属于同一网络切片的业务数据包。
在一个实施例中，系统还包括FIFO计算队列和FIFO下行链路队列；
每一上行链路队列，用于根据第二执行顺序通过上行链路向FIFO计算队列发送业务数据包；
FIFO计算队列，用于按照接收到各业务数据包的顺序依次向MEC卸载业务数据包；
FIFO下行链路队列，用于接收MEC发送的各业务数据包的响应结果，并按照接收到各响应结果的顺序依次向各用户端返回响应结果。
一种实现方式中，FIFO计算队列和FIFO下行链路队列均为先进先出队列。FIFO计算队列和FIFO下行链路队列的队列顺序与第二执行顺序相同。
在一个实施例中，资源调度模块还包括网络检测模块和信息匹配模块；
网络检测模块，用于接收各用户端发送的调度请求和MEC发送的计算资源量；调度请求包括业务数据包所属的网络切片；
信息匹配模块，用于针对每一业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片确定该业务数据包的处理信息；处理信息包括数据包长度、计算指令数目和响应结果长度；
时间估计模块，用于根据该业务数据包所属的网络切片、数据包长度、计算指令数目和响应结果长度，估计该业务数据包的开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间，求和得到响应完成时间。
一种实现方式中，属于同一网络切片的业务数据包具有相同的数据结构，为简化调度算法的复杂度可以将属于同一网络切片的各业务数据包的数据包长度、计算指令数目和响应结果长度看作为相同的。
在一个实施例中，时间估计模块包括第一估计模块、第二估计模块、第三估计模块和求和模块；
第一估计模块，用于根据第一执行顺序估计该业务数据包的开始响应时间；
第二估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片和数据包长度和响应结果长度，估计该业务数据包通过上行链路上传业务数据包的上传时间和通过下行链路下载响应结果的下载时间；
第三估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片、计算资源量和计算指令数目估计该业务数据包的计算处理时间；
求和模块，用于将开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间求和得到该业务数据包的响应完成时间。
在一个实施例中，第二估计模块，具体用于：
计算上传时间：
Figure 811284DEST_PATH_IMAGE017
（1）
Figure 838146DEST_PATH_IMAGE018
为第
Figure 632927DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 999317DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包的上传时间，
Figure 119720DEST_PATH_IMAGE019
为第
Figure 102720DEST_PATH_IMAGE003
类网 络切片中业务数据包的数据包长度，
Figure 232350DEST_PATH_IMAGE020
为给第
Figure 453247DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的带宽占用率，
Figure 10130DEST_PATH_IMAGE007
上行链路 的带宽；
计算下载时间：
Figure 14514DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 619938DEST_PATH_IMAGE022
为第
Figure 23238DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 751022DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的响应结果的下载时间，
Figure 911876DEST_PATH_IMAGE023
为第
Figure 648888DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中响应结果的响应结果长度，
Figure 641115DEST_PATH_IMAGE011
下行链路的带宽。
一种实现方式中，不同网络切片对应于不同类型的业务，技术人员可以根据实际情况预先设置各网络切片对应的带宽占用率。
在一个实施例中，第三估计模块，具体用于计算业务数据包的计算处理时间：
Figure 477484DEST_PATH_IMAGE024
（3）
Figure 187951DEST_PATH_IMAGE025
为第
Figure 463075DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 513070DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的计算处理时间，
Figure 848237DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure 980753DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中计算指令数目，
Figure 793988DEST_PATH_IMAGE027
为MEC分配给第
Figure 26387DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的资源占用率，
Figure 1296DEST_PATH_IMAGE028
为 MEC的计算资源量。
一种实现方式中，不同网络切片对应于不同类型的业务，技术人员可以根据实际情况预先设置各网络切片对应的资源占用率。
在一个实施例中，调度请求还包括延迟约束条件；
第二排序模块，具体用于根据第一执行顺序依次判断各业务数据包的响应完成时间是否满足延迟约束条件，若不满足则根据延迟约束条件调整该业务数据包的顺序，直到所有业务数据包的响应完成时间满足对应的延迟约束条件，得到第二执行顺序。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，包括资源调度模块和南向接入模块；所述系统还包括多个上行链路队列；每一上行链路队列对应一个网络切片；
其中：
所述南向接入模块，用于对用户端进行接入认证，并获取认证通过的用户端的业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片进行数据包检测；
所述资源调度模块，根据各用户端的业务数据包、下行链路、上行链路以及多接入边缘计算MEC的计算资源量，对各用户端的业务数据包的卸载顺序进行规划；
所述资源调度模块包括第一排序模块、时间估计模块和第二排序模块；其中：
所述第一排序模块，用于根据各网络切片的优先级对多个上行链路队列中的业务数据包进行第一次排序，得到第一执行顺序；
所述时间估计模块，根据所述第一执行顺序、下行链路、上行链路以及所述MEC的计算资源量估计每一业务数据包对应的响应完成时间；
所述第二排序模块，根据每一业务数据包的响应完成时间和延迟约束条件调整第一执行顺序业务数据包的执行顺序，得到第二执行顺序。
2.根据权利要求1所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述南向接入模块包括南向用户认证子模块和南向业务接口子模块；
所述南向用户认证子模块，用于根据访问控制列表ACL中预设的条件项对用户端进行接入认证，对认证通过的用户端进行接入授权；
所述南向业务接口子模块，用于根据业务数据包所属的网络切片匹配对应的动态信息配置，根据动态信息配置检测数据包的合法性。
3.根据权利要求1所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述系统还包括FIFO计算队列和FIFO下行链路队列；
每一上行链路队列，用于根据所述第二执行顺序通过上行链路向FIFO计算队列发送业务数据包；
所述FIFO计算队列，用于按照接收到各业务数据包的顺序依次向所述MEC卸载业务数据包；
所述FIFO下行链路队列，用于接收所述MEC发送的各业务数据包的响应结果，并按照接收到各响应结果的顺序依次向各用户端返回响应结果。
4.根据权利要求1所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述资源调度模块还包括网络检测模块和信息匹配模块；
所述网络检测模块，用于接收各用户端发送的调度请求和所述MEC发送的计算资源量；调度请求包括业务数据包所属的网络切片；
所述信息匹配模块，用于针对每一业务数据包，根据业务数据包所属的网络切片确定该业务数据包的处理信息；处理信息包括数据包长度、计算指令数目和响应结果长度；
所述时间估计模块，用于根据该业务数据包所属的网络切片、数据包长度、计算指令数目和响应结果长度，估计该业务数据包的开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间，求和得到响应完成时间。
5.根据权利要求4所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述时间估计模块包括第一估计模块、第二估计模块、第三估计模块和求和模块；
所述第一估计模块，用于根据所述第一执行顺序估计该业务数据包的开始响应时间；
所述第二估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片和数据包长度和响应结果长度，估计该业务数据包通过上行链路上传业务数据包的上传时间和通过下行链路下载响应结果的下载时间；
所述第三估计模块，用于根据业务数据包所属的网络切片、计算资源量和计算指令数目估计该业务数据包的计算处理时间；
所述求和模块，用于将开始响应时间、上传时间、下载时间和计算处理时间求和得到该业务数据包的响应完成时间。
6.根据权利要求5所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述第二估计模块，具体用于：
计算上传时间：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 247347DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 496801DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包的上传时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为第
Figure 932461DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中业务数据包的数据包长度，
Figure 907370DEST_PATH_IMAGE006
为给第
Figure 389167DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的带宽占用率，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
上行链路的带宽；
计算下载时间：
Figure 848836DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 935741DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 284814DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的响应结果的下载时间，
Figure 988328DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 815470DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中响应结果的响应结果长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
下行链路的带宽。
7.根据权利要求5所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，所述第三估计模块，具体用于计算业务数据包的计算处理时间：
Figure 520995DEST_PATH_IMAGE012
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为第
Figure 306548DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中第
Figure 638304DEST_PATH_IMAGE004
个业务数据包对应的计算处理时间，
Figure 65874DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure 392950DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片中计算指令数目，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为所述MEC分配给第
Figure 113519DEST_PATH_IMAGE003
类网络切片的资源占用率，
Figure 729308DEST_PATH_IMAGE016
为所述MEC的计算资源量。
8.根据权利要求4所述的基于5G无线网的OMC智慧南向管理系统，其特征在于，调度请求还包括延迟约束条件；
所述第二排序模块，具体用于根据第一执行顺序依次判断各业务数据包的响应完成时间是否满足延迟约束条件，若不满足则根据延迟约束条件调整该业务数据包的顺序，直到所有业务数据包的响应完成时间满足对应的延迟约束条件，得到第二执行顺序。
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