CN115835225A - 5g切片安全映射方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种5G切片安全映射方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，属于通信技术领域。所述方法包括：根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片；获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。以至少解决相关技术中存在的物理节点上部署过量切片而发生切片干扰的问题，适应于虚拟网络映射、切片部署的场景。

Description

5G切片安全映射方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种5G切片安全映射方法、装置、电子装置及计算机可读存储介质。

背景技术

5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)网络中，VNE(Virtual Network Embedding，虚拟网络嵌入)问题是指在不改变底层物理网络的前提下，从物理资源中选择满足虚拟网络请求的物理节点和链路，以使整个系统的映射成本最低。

目前，主要采用基于拓扑感知的网络切片映射算法，选择满足虚拟网络请求的物理节点和链路。具体地，根据底层节点的资源度量对各节点进行排序，按照排序值进行映射。因此，资源大的物理节点会承载更多的切片，使得该物理节点存在多个切片相互干扰的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种5G切片安全映射方法、装置、电子装置及计算机可读存储介质，可将切片部署到合适的物理节点，且避免物理节点上部署过量切片而发生切片干扰的问题。

第一方面，本发明提供一种5G切片安全映射方法，包括：根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片；获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

优选地，所述获取各物理节点的第一评分或第二评分，具体包括：根据以下公式计算各物理节点的第一评分或第二评分：

G_i＝γ*P_i+δ*S_i

其中，G_i为第i台物理节点的第一评分或第二评分，P_i为第i台物理节点的性能指数，S_i为第i台物理节点的安全指数，γ为性能指数影响因子，δ为安全指数影响因子，γ+δ＝1且γ，δ∈[0,1]，i＝1,2,3,...,M。

优选地，根据当前业务类型的性能需求和物理节点当前的实时资源，采用以下公式计算第i台物理节点的性能指数：

其中，α+β＝1且α，β∈[0,1]，α为带宽影响因子，满足

β为时延影响因子，满足

b和d分别为当前业务类型的带宽需求和时延需求，b_S为当前5G核心网云池物理节点的平均带宽，d_S为当前5G核心网云池物理节点的平均时延，B_i和D_i分别为第i台物理节点当前的可用带宽和实时时延。

优选地，根据物理节点同时承载的切片数量，采用以下公式计算第i台物理节点的安全指数：

其中N_i为第i台物理节点当前同时承载的切片数量，k为第i台物理节点同时可承载的切片数量的最大值，S_i∈(0,1)。

优选地，在所述根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分之前，所述方法还包括：获取当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁；根据当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取初始带宽影响因子α₁和初始时延影响因子β₁，其中，

根据初始带宽影响因子α₁、初始时延影响因子β₁、当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取各物理节点的性能指数。

优选地，所述获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，具体包括：检测第一个切片运行预设时长后的带宽和时延，以得到当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂；根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分。

优选地，所述根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分，具体包括：

根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取最终带宽影响因子α₂和最终时延影响因子β₂，其中，

根据最终带宽影响因子α₂、最终时延影响因子β₂、当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的性能指数；

根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第二评分。

第二方面，本发明还提供一种5G切片安全映射装置，包括第一部署模块和第二部署模块。

第一部署模块，用于根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片。

第二部署模块，与第一部署模块连接，用于获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现如第一方面中所述的5G切片安全映射方法。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面中所述的5G切片安全映射方法。

本发明的5G切片安全映射方法、装置、电子装置及计算机可读存储介质，基于性能指数和安全指数这两个因素获取物理节点的评分，继而选取评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片，后根据第一个切片运行一段时间后的各物理节点的评分选取评分最高的节点部署当前业务类型的其他切片。从而避免物理节点评分仅基于性能指数这一因素计算得到而导致某物理节点上部署过量切片，发生切片干扰问题。

附图说明

图1：为本发明实施例1的一种5G切片安全映射方法流程图；

图2：为本发明实施例1的一种安全指数随k值的变化趋势示意图；

图3：为本发明实施例2的一种5G切片安全映射装置的结构示意图；

图4：为本发明实施例3的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的一种设备检测/维护的方法、系统及电子装置作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种5G切片安全映射方法，包括：

步骤101，根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片。

本实施例中，5G网络切片的实现需要将虚拟切片节点功能映射到相应的物理服务器上，切片的编排需要考虑不同物理节点的性能指数和安全指数，以避免仅根据性能指数所选取的物理节点上部署过量切片而发生切片干扰的问题，故根据性能指数和安全指数选取物理节点，其中，性能指数包括带宽和时延。业务类型包括工业类、车联网类、视频类、智能政务类等，一个业务类型下有一个切片或多个切片的部署需求。

具体地，获取各物理节点的第一评分或第二评分包括：根据以下公式(1)计算各物理节点的第一评分或第二评分：

G_i＝γ*P_i+δ*S_i (1)

其中，G_i为第i台物理节点的第一评分或第二评分，P_i为第i台物理节点的性能指数，S_i为第i台物理节点的安全指数，γ为性能指数影响因子，δ为安全指数影响因子，γ+δ＝1且γ，δ∈[0,1]，i＝1,2,3,...,M。对于优先满足性能需求的切片，设定γ≥0.7；对于安全要求较高的切片设定δ≥0.7，γ和δ的具体数值可根据实际业务场景进行设定，故物理节点的评分由物理节点的性能指数和安全指数通过加权计算得到。

可选地，根据当前业务类型的性能需求和物理节点当前的实时资源，采用以下公式(2)计算第i台物理节点的性能指数：

其中，α+β＝1且α，β∈[0,1]，α为带宽影响因子，满足

β为时延影响因子，满足

b和d分别为当前业务类型的带宽需求和时延需求，b_S为当前5G核心网云池物理节点的平均带宽，d_S为当前5G核心网云池物理节点的平均时延，B_i和D_i分别为第i台物理节点当前的可用带宽和实时时延。

本实施例中，性能指数为当前业务类型的性能需求(带宽和时延)与物理节点当前的实时资源的比值，若当前业务类型的性能需求越高，物理节点当前的实时资源越少，则性能指数越高。而带宽影响因子α和时延影响因子β为两个比值归一化后的结果。

可选地，根据物理节点同时承载的切片数量，采用以下公式(3)计算第i台物理节点的安全指数：

其中N_i为第i台物理节点当前同时承载的切片数量，k为第i台物理节点同时可承载的切片数量的最大值，S_i∈(0,1)。

本实施例中，当物理节点上承载越多切片，切片之间易形成干扰而引起安全风险，其存在安全风险的可能性就越大，且随着切片数量增加安全风险降低的速度越来越快。如图2所示，横坐标为k，纵坐标为安全指数S_i，以k＝8为例，随着N_i的数量越趋近于最大值8，物理节点的安全指数越低。本实施例中安全指数的计算公式是为了保证安全指数随着切片数量增大其下降速度不断增加。当一个物理节点承载多个切片时，它的安全指数会加速下降，从而使得物理节点的评分加速降低，则物理节点被选为部署节点的概率变小，从而使部署切片少的物理节点被选中的概率变大。由于评分因素中考虑了本实施例中的安全指数的计算方法，从而避免物理节点评分仅基于性能指数这一因素计算得到而导致某物理节点上部署过量切片，发生切片干扰问题。

可选地，在所述根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分之前，所述方法还包括：

获取当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁；

根据当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取初始带宽影响因子α₁和初始时延影响因子β₁，其中，

根据初始带宽影响因子α₁、初始时延影响因子β₁、当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取各物理节点的性能指数。

本实施例中，由于初始状态无部署切片后的实际带宽和实际时延数值，故采用当前业务类型的带宽和时延的设计需求计算性能指数，进而得到物理节点的评分，以选取出物理节点部署当前业务类型的第一个切片。在得到初始带宽影响因子α₁、初始时延影响因子β₁、当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁后，将α₁、β₁、b₁、d₁代入公式(2)中得到各物理节点的性能指数，继而根据公式(1)得到各物理节点的第一评分。

步骤102，获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

具体地，获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，包括：检测第一个切片运行预设时长后的带宽和时延，以得到当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂；根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分。

本实施例中，当第一个切片运行预设时长后，则可得到当前业务类型(或切片)实际带宽和实际时延数值，并基于切片实际资源的使用情况确定不同的性能指数的影响因子，同时将各物理节点的安全指数作为物理节点排序的参考因素，从而在满足切片的性能需求的同时能够兼顾安全稳定需求，实现将切片部署至更合适的物理节点，避免出现某些物理节点部署过量切片，某些物理节点部署过少切片，从而提高物理节点的资源利用率，减少采购物理资源的数量，有效地节约了资源成本。

可选地，根据当前业务类型的带宽实际需求b2和时延实际需求d2获取各物理节点的第二评分，具体包括：

根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取最终带宽影响因子α₂和最终时延影响因子β₂，其中，

根据最终带宽影响因子α₂、最终时延影响因子β₂、当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的性能指数；

根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第二评分。

本实施例中，在需要部署当前业务类型的第二个切片时，即存在下一个同业务类型的切片需求部署时，将最终带宽影响因子和最终时延影响因子、当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂代入公式(2)得到各物理节点的性能指数，再基于公式(1)得到各物理节点的第二评分，选取第二评分最高的物理节点部署第二个切片。当存在当前业务类型的第三个切片部署需求时，同样获取各物理节点的第二评分，再选取第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的第三个切片，以此类推部署当前业务类型的其他切片。

本实施例的5G切片安全映射方法，基于性能指数和安全指数这两个因素获取物理节点的评分，继而选取评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片，后根据第一个切片运行一段时间后的各物理节点的评分选取评分最高的节点部署当前业务类型的其他切片。从而避免物理节点评分仅基于性能指数这一因素计算得到而导致某物理节点上部署过量切片，发生切片干扰问题。进一步地，由于初始状态无部署切片后的实际带宽和实际时延数值，故采用当前业务类型的带宽和时延的设计需求计算性能指数，进而得到物理节点的评分，以选取出物理节点部署当前业务类型的第一个切片。此外，当第一个切片运行预设时长后，则可得到当前业务类型(或切片)实际带宽和实际时延数值，从而基于切片实际资源的使用情况确定不同的性能指数的影响因子，同时将各物理节点的安全指数作为物理节点排序的参考因素，从而在满足切片的性能需求的同时能够兼顾安全稳定需求部署同业务类型的其他切片，实现将当前业务类型的所有切片部署至更合适的物理节点，避免出现某些物理节点部署过量切片，某些物理节点部署过少切片，从而提高物理节点的资源利用率，减少采购物理资源的数量，有效地节约了资源成本。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供一种5G切片安全映射装置，包括第一部署模块31和第二部署模块32。

第一部署模块31，用于根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片。

第二部署模块32，与第一部署模块31连接，用于获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

可选地，第一部署模块包括第一计算单元。

第一计算单元，用于根据以下公式(1)计算各物理节点的第一评分：

G_i＝γ*P_i+δ*S_i (1)

其中，G_i为第i台物理节点的第一评分或第二评分，P_i为第i台物理节点的性能指数，S_i为第i台物理节点的安全指数，γ为性能指数影响因子，δ为安全指数影响因子，γ+δ＝1且γ，δ∈[0,1]，i＝1,2,3,...,M。

可选地，第二部署模块包括第二计算单元。

第二计算单元用于根据公式(1)计算各物理节点的第二评分。

可选地，第一计算单元和第二计算单元均包括第一计算组件，第一计算组件，用于根据当前业务类型的性能需求和物理节点当前的实时资源，采用以下公式(2)计算第i台物理节点的性能指数：

其中，α+β＝1且α，β∈[0,1]，α为带宽影响因子，满足

β为时延影响因子，满足

b和d分别为当前业务类型的带宽需求和时延需求，b_S为当前5G核心网云池物理节点的平均带宽，d_S为当前5G核心网云池物理节点的平均时延，B_i和D_i分别为第i台物理节点当前的可用带宽和实时时延。

可选地，第一计算单元和第二计算单元均包括第二计算组件，第二计算组件，用于根据物理节点同时承载的切片数量，采用以下公式(3)计算第i台物理节点的安全指数：

其中N_i为第i台物理节点当前同时承载的切片数量，k为第i台物理节点同时可承载的切片数量的最大值，S_i∈(0,1)。

可选地，所述装置还包括获取模块。

获取模块，用于获取当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁；并根据当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取初始带宽影响因子α₁和初始时延影响因子β₁，其中，

以及，用于根据初始带宽影响因子α₁、初始时延影响因子β₁、当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取各物理节点的性能指数。

可选地，第二部署模块包括检测单元和获取单元。

检测单元，用于检测第一个切片运行预设时长后的带宽和时延，以得到当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂。

获取单元，与检测单元连接，用于根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分。

可选地，获取单元包括获取组件。

获取组件，用于根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取最终带宽影响因子α₂和最终时延影响因子β₂，其中，

并根据最终带宽影响因子α₂、最终时延影响因子β₂、当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的性能指数；以及，用于根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第二评分。

实施例3：

如图4所示，本实施例提供一种电子装置，包括存储器41和处理器42，存储器41中存储有计算机程序，处理器42被设置为运行计算机程序以实现如实施例1中所述的5G切片安全映射方法。

实施例4：

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1中所述的5G切片安全映射方法。

实施例2的5G切片安全映射装置、实施例3的电子设备和实施例4的计算机可读存储介质，用于根据性能指数和安全指数这两个因素获取物理节点的评分，继而选取评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片，以及，用于根据第一个切片运行一段时间后的各物理节点的评分选取评分最高的节点部署当前业务类型的其他切片。从而避免物理节点评分仅基于性能指数这一因素计算得到而导致某物理节点上部署过量切片，发生切片干扰问题。进一步地，由于初始状态无部署切片后的实际带宽和实际时延数值，故用于采用当前业务类型的带宽和时延的设计需求计算性能指数，进而得到物理节点的评分，以选取出物理节点部署当前业务类型的第一个切片。此外，当第一个切片运行预设时长后，则可得到当前业务类型(或切片)实际带宽和实际时延数值，从而基于切片实际资源的使用情况确定不同的性能指数的影响因子，同时将各物理节点的安全指数作为物理节点排序的参考因素，从而在满足切片的性能需求的同时能够兼顾安全稳定需求部署同业务类型的其他切片，实现将当前业务类型的所有切片部署至更合适的物理节点，避免出现某些物理节点部署过量切片，某些物理节点部署过少切片，从而提高物理节点的资源利用率，减少采购物理资源的数量，有效地节约了资源成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种5G切片安全映射方法，其特征在于，包括：

根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片；

获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

2.根据权利要求1所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，所述获取各物理节点的第一评分或第二评分，具体包括：

根据以下公式计算各物理节点的第一评分或第二评分：

G_i＝γ*P_i+δ*S_i

其中，G_i为第i台物理节点的第一评分或第二评分，P_i为第i台物理节点的性能指数，S_i为第i台物理节点的安全指数，γ为性能指数影响因子，δ为安全指数影响因子，γ+δ＝1且γ，δ∈[0,1]，i＝1,2,3,...,M。

3.根据权利要求2所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，根据当前业务类型的性能需求和物理节点当前的实时资源，采用以下公式计算第i台物理节点的性能指数：

其中，α+β＝1且α，β∈[0,1]，α为带宽影响因子，满足

β为时延影响因子，满足

b和d分别为当前业务类型的带宽需求和时延需求，b_S为当前5G核心网云池物理节点的平均带宽，d_S为当前5G核心网云池物理节点的平均时延，B_i和D_i分别为第i台物理节点当前的可用带宽和实时时延。

4.根据权利要求3所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，根据物理节点同时承载的切片数量，采用以下公式计算第i台物理节点的安全指数：

其中N_i为第i台物理节点当前同时承载的切片数量，k为第i台物理节点同时可承载的切片数量的最大值，S_i∈(0,1)。

5.根据权利要求3所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，在所述根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分之前，还包括：

获取当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁；

根据当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取初始带宽影响因子α₁和初始时延影响因子β₁，其中，

根据初始带宽影响因子α₁、初始时延影响因子β₁、当前业务类型的带宽设计需求b₁和时延设计需求d₁获取各物理节点的性能指数。

6.根据权利要求3所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，所述获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，具体包括：

检测第一个切片运行预设时长后的带宽和时延，以得到当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂；

根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分。

7.根据权利要求6所述的5G切片安全映射方法，其特征在于，所述根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的第二评分，具体包括：

根据当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取最终带宽影响因子α₂和最终时延影响因子β₂，其中，

根据最终带宽影响因子α₂、最终时延影响因子β₂、当前业务类型的带宽实际需求b₂和时延实际需求d₂获取各物理节点的性能指数；

根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第二评分。

8.一种5G切片安全映射装置，其特征在于，包括第一部署模块和第二部署模块，

第一部署模块，用于根据性能指数和安全指数获取各物理节点的第一评分，并选取第一评分最高的物理节点部署当前业务类型的第一个切片，

第二部署模块，与第一部署模块连接，用于获取第一个切片运行预设时长后的各物理节点的第二评分，并选择第二评分最高的物理节点部署当前业务类型的其他切片。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现如权利要求1-7中任一项所述的5G切片安全映射方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的5G切片安全映射方法。

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