CN207234831U - 一种基于边缘计算和切片技术的5g网络架构 - Google Patents

Abstract

本实用新涉及一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，包括数据传输架构和控制机构；数据传输架构包括边缘接入层、本地网层、云计算层；边缘接入层与本地网层联通，本地网层与云计算层联通；控制机构包括全局控制层和区域控制层；区域控制层与边缘接入层或本地网层进行联通；全局控制层与云计算层进行联通；该基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，通过增加全局控制层、区域控制层实现了高质量的网络服务，不仅将网络数据与控制结构分开，而且对网络进行分层控制；通过采用网络切片技术，构建端到端的逻辑网络，可以满足不同业务类型的QoS需求。

Description

一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构

技术领域

本实用新型属于5G移动技术领域，具体涉及一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构。

背景技术

为了应对终端接入数目、种类和业务量的爆炸式增长，未来5G网络应该能够支持多样化的应用场景，满足差异化服务对网络吞吐量、时延、连接数目和可靠性等性能指标的不同需求。根据ITU对未来5G网络的研究规划，5G网络需要承载对带宽要求较高的如虚拟现实、超高清视频等服务内容，同时能够提供对连接数量和时延要求较高的如车联网、工业制造等物联网场景的业务体验。

如果针对每种业务都建立一种网络去满足业务需求，网络成本之高将严格制约业务拓展，如果所有业务承载在相同的基础设施和网元上，因为业务之间的QoS要求差异很大，业务之间会相互干扰，将导致网络无法提供所需要的QoS保障，使得业务体验很差甚至无法开展。

因此，如何在低成本的高效途经下，利用现有的物理基础设施，满足移动互联网和物联网中多样化的服务需求是通信领域目前研究的重点，而融合边缘计算和网络切片技术的网络架构可以很好的解决这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于边缘计算和切片技术的网络架构，能够应对大量的差异化场景需求，用于解决5G环境下人与人、人与物、物与物各种丰富多样的通信需求。

为此，本实用新型提供了一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，包括数据传输架构和控制机构；所述数据传输架构包括边缘接入层、本地网层、云计算层；所述边缘接入层与本地网层联通，所述本地网层与云计算层联通；所述控制机构包括全局控制层和区域控制层；所述区域控制层与边缘接入层或本地网层进行联通，用于进行区域内的服务协调，以及区域内的业务处理及流量卸载；所述全局控制层与云计算层进行联通，用于进行全局的服务协调，以及定制服务和管理。

所述边缘接入层包括物联网终端设备，雾接入点和OpenFlow接入交换机；所述物联网终端设备通过无线通信技术与雾接入点进行通信，传输数据，所述雾接入点与区域控制层联通，用于对物联网终端设备传输的数据进行处理。

所述本地网层包括OpenFlow汇聚交换机，该OpenFlow汇聚交换机进行核心网数据转发。

所述云计算层包括OpenFlow核心交换机、服务器、存储器，所述OpenFlow核心交换机用于与OpenFlow汇聚交换机相连进行数据交换。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，通过增加全局控制层、区域控制层实现了高质量的网络服务，不仅将网络数据与控制结构分开，而且对网络进行分层控制；通过采用网络切片技术，构建端到端的逻辑网络，可以满足不同业务类型的QoS需求；通过采用分布式雾计算，使网络的计算和存储更接近用户，使用户业务及时得到处理和卸载，降低了网络带宽需求，可满足低时延、高带宽业务的需求。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1为基于边缘计算和切片技术的网络架构图。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

边缘计算指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

切片技术俗称网络切片，是逻辑上完全隔离的不同专有网络，通过虚拟化技术可以实现不同网络切片之间资源的生命周期管理。 网络切片的生命周期包含设计、购买、上线、运营、下线等5个阶段。其中设计阶段又分为切片设计以及切片的商业设计。切片设计过程生成切片模板，设计过程中设计人员根据切片上预期运行的特定业务的特点选择相应的特性，包括所需要的功能、性能、安全、可靠性、业务体验、运维特征等，切片设计完成后生成切片模板，切片设计的过程即完成。

商业设计人员可以根据市场策略为这个切片进行商业设计，商业设计可根据切片运行的不同特点完成差异化的商业设计，如根据切片运行的区域，切片的能力规格（如支持多少规模用户），是否具备可拓展能力等完成差异化的定价。切片设计阶段的工作完成后，切片就可以购买了，购买方根据自己的业务特征、地域特征、能力特征等选择适合的切片完成购买。切片购买完成后即可上线了，切片上线的过程是完全自动化，无需人工干预的，切片上线的过程完成切片的部署，过程中系统为切片选择最适合的物理资源/虚拟资源完成指定功能的部署及配置以及切片的连通性测试。 这里需要说明的是切片上线的过程是设计的切片模板的一个实例化过程，也即是说切片模板是可以生成多个切片实例的。切片完成上线后，进入切片运营阶段，这个阶段切片运营方可在切片上完成自己制定的切片运营策略、切片用户发放、切片的维护、切片的监控等工作，在切片运行的过程中，切片运营方对切片进行实时监控，包括资源监控以及业务监控，监控的粒度可以是系统级、子切片级性能以及切片级，通过切片的监控结果切片运营方案可及时做出相应策略调整。这些策略包括对切片的动态修改，切片的动态修改包括切片的动态伸缩以及切片功能的增加和减少。此外，网络侧也可提供开放的运维接口给运营方，以便切片运营方进行二次开发，按照自己的特殊要求开发自己特定的运维功能。最终切片运营方将因为某些原因不再运营切片，则可进行切片的下线。

实施例1

为了解决5G环境下人与人、人与物、物与物各种丰富多样的通信需求，本实施例提供了一种如图1所示的基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，包括数据传输架构和控制机构；所述数据传输架构包括边缘接入层、本地网层、云计算层；所述边缘接入层与本地网层联通，所述本地网层与云计算层联通，从而构成数据的传输链路；所述控制机构包括全局控制层和区域控制层；所述区域控制层与边缘接入层或本地网层进行联通，用于进行区域内的服务协调，以及区域内的业务处理及流量卸载；所述全局控制层与云计算层进行联通，用于进行全局的服务协调，以及定制服务和管理；全局控制层与区域控制层协调配合，从而对整个网络的数据传输以及业务需求进行控制。

该基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，通过增加全局控制层、区域控制层实现了高质量的网络服务，不仅将网络数据与控制结构分开，而且对网络进行分层控制；通过采用网络切片技术，构建端到端的逻辑网络，可以满足不同业务类型的QoS需求；通过采用分布式雾计算，使网络的计算和存储更接近用户，使用户业务及时得到处理和卸载，降低了网络带宽需求，可满足低时延、高带宽业务的需求。

实施例2

在实施例1所述的网络架构中，数据传输是通过边缘接入层的OpenFlow接入交换机、本地网层的OpenFlow汇聚交换机、云计算层的OpenFlow核心交换机，三者进行联通（OpenFlow接入交换机与OpenFlow汇聚交换机联通，OpenFlow核心交换机用于与OpenFlow汇聚交换机相连），从而进行数据的传输。

控制机构是通过雾接入点与区域控制层联通，区域控制层联通与全局控制层联通，由全局控制层联通统一进行业务的协调管理，区域控制层进行区域内的业务的协调管理，雾接入点进行本接入点内部分不需要上传到云计算中心的业务直接进行处理，并将处理结构返回用户，当需要上传到本地网层才能完成业务处理的时候，才会控制将数据上传到本地网层进行处理，同样的云计算层的服务亦是如此，需要上传的时候，才会继续努力上传。需要说明的是，雾接入点一般设置在边缘接入层；区域控制层一般设置在本地网层，全局控制层一般设置在云计算层。

这样，就可以对客户的业务需求，进行分层的管理和处理，不仅可以满足不同业务类型的QoS需求，而且降低了数据传输的量，缓解了网络带宽的现状，从而提高网络质量，使的网络时延降低、便于满足客户高带宽额业务需求。雾接入点与OpenFlow接入交换机联通，用于对物联网终端设备传输的数据进行处理、控制；区域控制层与OpenFlow汇聚交换机联通，用于对本地网层能够完成的业务数据进行处理、控制；全局控制层与OpenFlow核心交换机联通，用于对云计算层能够完成的业务数据进行处理、控制。

上述边缘接入层的物联网终端设备可以是多个物联网终端设备接入同一个，多个雾接入点接入同一个本地网层，这与现有的网络完全兼容且通用，实际应用的时候，能够免去重新架构网络的麻烦，降低了网络架构应用的成本。

还需要说明的是，雾接入点是具有边缘计算和存储功能的服务器，被优化来实现业务共享、业务处理，能够满足低时延、海量连接业务需求等。

边缘接入层中终端与雾接入点可通过无线通信，传送数据。

本地网层OpenFlow汇聚交换机功能包括流量分类、转发表等，进行数据的汇聚及转发，并与OpenFlow接入交换机相连进行数据交换，并将业务信息在多个雾接入点传输，实现雾接入点的协作处理。

全局控制层可获得整个网络的全局信息（如业务属性，路由表信息和用户信息等）对网络进行集中式控制，基于特定的网络功能和业务需求，生成网络切片，按需构建端到端的逻辑网络，通过定制化以及灵活的组网，为用户提供定制服务。

区域控制层只负责区域内的业务计算、存储，负责本地流量的卸载，并把相关数据上报给全局控制层。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，其特征在于：包括数据传输架构和控制机构；所述数据传输架构包括边缘接入层、本地网层、云计算层；所述边缘接入层与本地网层联通，所述本地网层与云计算层联通；所述控制机构包括全局控制层和区域控制层；所述区域控制层与边缘接入层或本地网层进行联通，用于进行区域内的服务协调，以及区域内的业务处理及流量卸载；所述全局控制层与云计算层进行联通，用于进行全局的服务协调，以及定制服务和管理。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，其特征在于：所述边缘接入层包括物联网终端设备，雾接入点和OpenFlow接入交换机；所述物联网终端设备通过无线通信技术与雾接入点进行通信，传输数据，所述雾接入点与区域控制层联通，用于对物联网终端设备传输的数据进行处理。

3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，其特征在于：所述本地网层包括OpenFlow汇聚交换机，该OpenFlow汇聚交换机进行核心网数据转发。

4.如权利要求1所述的一种基于边缘计算和切片技术的5G网络架构，其特征在于：所述云计算层包括OpenFlow核心交换机、服务器、存储器，所述OpenFlow核心交换机用于与OpenFlow汇聚交换机相连进行数据交换。