KR102400158B1 - Dynamic Resource Allocation Method and Apparatus for Service Chaining in Cloud-Edge-Radio 5G Network - Google Patents

Dynamic Resource Allocation Method and Apparatus for Service Chaining in Cloud-Edge-Radio 5G Network Download PDF

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KR102400158B1 KR1020200170471A KR20200170471A KR102400158B1 KR 102400158 B1 KR102400158 B1 KR 102400158B1 KR 1020200170471 A KR1020200170471 A KR 1020200170471A KR 20200170471 A KR20200170471 A KR 20200170471A KR 102400158 B1 KR102400158 B1 KR 102400158B1
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임정아
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Provided are a method and an apparatus for allocating a dynamic resource for service chaining in a hierarchical 5G network structure. The method for allocating a dynamic resource for service chaining in a hierarchical 5G network structure, which is implemented through a computer device according to an embodiment, may include: processing a function required for a service in at least one of a cloud server and an edge server according to a service request of a user through a user terminal; and transmitting the service processed in at least one of the cloud server and the edge server to the user through at least one of a backhaul, a fronthaul link, and a wireless access network connecting the cloud server, the edge server, and the user terminal. According to the embodiment, it is possible to increase service satisfaction of the user.

Description

계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법 및 장치{Dynamic Resource Allocation Method and Apparatus for Service Chaining in Cloud-Edge-Radio 5G Network}Dynamic Resource Allocation Method and Apparatus for Service Chaining in Cloud-Edge-Radio 5G Network}

아래의 실시예들은 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계층적 5G 네트워크 구조에서 사용자가 요청하는 서비스를 처리하고, 적은 딜레이와 함께 사용자에게 높은 품질의 서비스를 제공하도록 서비스 경로를 선택하는 동적 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다. The following embodiments relate to a method and apparatus for dynamic resource allocation for service chaining in a hierarchical 5G network structure, and more particularly, to a service requested by a user in a hierarchical 5G network structure, and to a user with a small delay A dynamic resource allocation method and apparatus for selecting a service path to provide a high quality service.

가상화 기술이 도입됨에 따라 네트워킹 자원, 프로세싱 자원, 스토리지 자원을 클러스터링하여 함께 사용하는 서비스들이 등장하게 되었다. 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 네트워크 기능 가상화(NFV) 기술이 가상화 기술에 해당하는데, 이러한 기술들을 사용하여 네트워크 환경에서 필요로 하는 deep packet inspection(DPI), intrusion detection system(IDS), firewall 등의 네트워크 기능 함수를 일반 서버에서 가상 머신이나 컨테이너 기술을 통하여 가상화 할 수 있게 되었다. With the introduction of virtualization technology, services that cluster networking resources, processing resources, and storage resources and use them together have emerged. Software-defined networking (SDN) and network functions virtualization (NFV) technologies are virtualization technologies, and by using these technologies, networks such as deep packet inspection (DPI), intrusion detection system (IDS), firewall Functional functions can now be virtualized through virtual machines or container technologies in general servers.

가상화 기술이 도입되기 이전에는 이러한 네트워크 기능 함수 하나 하나가 하드웨어 기반으로 구현되었기 때문에 해당 네트워크 기능을 필요로 하는 서비스의 경우 반드시 그 기능을 지원하는 하드웨어 추가적으로 구입을 하여 그 하드웨어를 반드시 거쳐가야만 했다. 가상화 기술은 네트워크 기능 함수뿐만 아니라 바이러스 검사, 데이터 처리에 해당하는 컴퓨팅 기능 함수 등 다양한 가상 함수의 사용과 네트워크, 프로세스, 스토리지 자원의 공동 관리가 가능해졌다. Before the introduction of virtualization technology, each of these network function functions was implemented based on hardware, so in the case of a service that requires the corresponding network function, additional hardware supporting the function must be purchased and passed through the hardware. Virtualization technology enables the use of various virtual functions, such as not only network function functions, but also virus scanning and computing function functions corresponding to data processing, and joint management of network, process, and storage resources.

따라서 인프라 관리자는 필요한 경우에 따라 서비스에 필요한 네트워크 기능 함수나 컴퓨팅 기능 함수를 많은 비용 없이 일반 서버에 추가할 수 있게 되었다. 덕분에 네트워크 관리자는 유연한 자원 관리를 통해서 네트워크, 프로세스, 스토리지 자원을 효율적으로 사용하여 다양한 서비스를 제공할 수 있게 되었다. 예를 들어, 동영상 스트리밍 서비스를 제공하는 경우 트랜스코딩, DPI 등 네트워크와 프로세싱 자원을 공동으로 최적화하여 사용자에게 높은 품질의 서비스를 제공한다.As a result, infrastructure administrators can add network function functions or compute function functions required for a service to a general server at no cost, if necessary. Thanks to this, network administrators can provide various services by efficiently using network, process, and storage resources through flexible resource management. For example, when providing a video streaming service, high-quality services are provided to users by jointly optimizing network and processing resources such as transcoding and DPI.

한국등록특허 10-2156439호는 이러한 클라우드-엣지 시스템 및 이의 데이터 처리 방법에 관한 것으로, 클라우드-엣지에서의 파이프라인 구조의 분석 모델을 통해 데이터를 처리할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 기술을 기재하고 있다.Korea Patent No. 10-2156439 relates to such a cloud-edge system and a data processing method thereof, and describes a technology for a system and method capable of processing data through an analysis model of a pipeline structure in the cloud-edge, and there is.

한국등록특허 10-2156439호Korean Patent No. 10-2156439

실시예들은 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 클라우드-엣지-무선접속망으로 이루어진 계층적 5G 네트워크 구조의 클라우드부터 백홀, 엣지, 프론트홀, 무선접속망까지 네트워크 전 계층의 동적 자원을 관리하는 기술을 제공한다. The embodiments describe a method and apparatus for dynamic resource allocation for service chaining in a hierarchical 5G network structure, and more specifically, cloud-backhaul, edge, fronthaul, It provides technology to manage dynamic resources of all layers of the network up to the wireless access network.

실시예들은 네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 전 계층(클라우드, 엣지, 무선접속망)을 고려해 동적인 네트워크, 프로세싱 자원을 할당해 줌으로써 모든 사용자의 서비스 만족도를 최대화하면서도 서비스 지연을 낮출 수 있는 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법 및 장치를 제공하는데 있다. In a situation where the network and service environment change in real time, the embodiments provide a dynamic network and processing resource allocation in consideration of all layers (cloud, edge, wireless access network), thereby maximizing service satisfaction of all users and lowering service delay. An object of the present invention is to provide a dynamic resource allocation method and apparatus for service chaining in a hierarchical 5G network structure.

일 실시예에 따른 컴퓨터 장치를 통해 구현되는 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법은, 사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 상기 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계; 및 상기 클라우드 서버, 상기 엣지 서버 및 상기 사용자 단말을 연결하는 백홀, 프론트홀 링크 및 무선접속망 중 적어도 어느 하나 이상을 통해, 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 처리된 상기 서비스가 사용자에게 전달되는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A dynamic resource allocation method for service chaining in a hierarchical 5G network structure implemented through a computer device according to an embodiment, according to a service request of a user through a user terminal, in at least one of a cloud server and an edge server processing a function required for the service; and the service processed by at least one of the cloud server and the edge server through at least one of a backhaul, a fronthaul link, and a wireless access network connecting the cloud server, the edge server, and the user terminal. It can be made including the step of delivering to.

상기 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계는, 상기 클라우드 서버에서 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하는 서비스 체이닝 단계; 및 상기 클라우드 서버에서 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하는 스케줄링 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. The processing of the function required for the service may include: a service chaining step of determining which of the cloud server and the edge server to process each network function or computing function from the cloud server to the service path; and a scheduling step of controlling process or network scheduling by determining the use of process resources or network resources in the cloud server.

상기 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계는, 상기 클라우드 서버의 결정에 따라 각 상기 엣지 서버가 동작되며, 각 상기 엣지 서버에서 프로세스 스케줄링을 제어하는 엣지 서버의 스케줄링 단계; 및 상기 엣지 서버에서 기지국에서 상기 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하는 사용자 스케줄링 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. The processing of the function required for the service may include: a scheduling step of an edge server in which each of the edge servers is operated according to a decision of the cloud server, and controlling process scheduling in each of the edge servers; and a user scheduling step of making the radio access network into a beam activation state when the base station provides a service to the user in the edge server, and determining which user to provide the service for which the processing has been completed.

네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 상기 클라우드 서버, 상기 엣지 서버 및 상기 무선접속망의 전 계층을 고려해 동적인 네트워크 및 프로세싱 자원을 할당할 수 있다.In a situation where networks and service environments change in real time, network and processing resources may be dynamically allocated in consideration of all layers of the cloud server, the edge server, and the wireless access network.

다른 실시예에 따른 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 장치는, 사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하고, 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하는 클라우드 서버; 및 상기 클라우드 서버의 결정에 따라 동작되며, 엣지 서버의 프로세스 스케줄링을 제어하고, 기지국에서 상기 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하는 엣지 서버를 포함하여 이루어질 수 있다. Dynamic resource allocation apparatus for service chaining in a hierarchical 5G network structure according to another embodiment, according to a service request of a user through a user terminal, each network function or computing function as a service path to any one of the cloud server and the edge server a cloud server that determines whether to process in the server, and determines the use of process resources or network resources to control process or network scheduling; And it operates according to the decision of the cloud server, controls the process scheduling of the edge server, sets the radio access network to a beam activation state when the base station provides a service to the user, and provides a service that has been processed to a certain user It can be made by including the edge server to determine.

실시예들에 따르면 네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 전 계층(클라우드, 엣지, 무선접속망)을 고려해 동적인 네트워크, 프로세싱 자원을 할당해 줌으로써 모든 사용자의 서비스 만족도를 최대화하면서도 서비스 지연을 낮출 수 있는 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법 및 장치를 제공할 수 있다. According to embodiments, in a situation where the network and service environment change in real time, by allocating network and processing resources dynamically in consideration of all layers (cloud, edge, wireless access network), it is possible to reduce service delay while maximizing service satisfaction of all users. It is possible to provide a dynamic resource allocation method and apparatus for service chaining in a hierarchical 5G network structure.

실시예들에 따르면 사용자가 서비스를 받기 위한 과정에서 발생하는 end-to-end 서비스 지연은 줄이고, 사용자의 서비스 만족도는 높일 수 있다. According to embodiments, an end-to-end service delay occurring in a process for a user to receive a service may be reduced, and a user's service satisfaction may be increased.

도 1은 일 실시예에 따른 계층적 5G 네트워크 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법의 함수를 처리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일 실시에에 따른 계층적 5G 네트워크 구조의 큐와 제어 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 정의한 문제를 풀기 위한 알고리즘 유도의 수학적 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 균등한 사용자 분포에서의 제안된 알고리즘과 변형한 알고리즘의 비교를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 불균등한 사용자 분포에서의 제안된 알고리즘과 변형한 알고리즘의 비교를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram for explaining a hierarchical 5G network structure according to an embodiment.
2A is a flowchart illustrating a dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment.
2B is a flowchart illustrating a method of processing a function of a dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment.
3 is a diagram for explaining a queue and control model of a hierarchical 5G network structure according to an embodiment.
4 is a diagram for explaining a mathematical principle of algorithm derivation for solving a defined problem according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating a comparison between a proposed algorithm and a modified algorithm in a uniform user distribution according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating a comparison between a proposed algorithm and a modified algorithm in an unequal user distribution according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, several embodiments are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

최근에는 클라우드 서버, 엣지 서버, 엔드 디바이스까지 전 계층을 통괄하는 계층적 네트워크 구조 속에서 네트워크, 컴퓨팅 기능 함수를 포함한 서비스를 제공하는 기술이 주목을 받고 있다. Recently, technology that provides services including network and computing function functions in a hierarchical network structure that covers all layers from cloud servers, edge servers, and end devices is attracting attention.

본 실시예들은 단일 클라우드 서버, 여러 개의 엣지 서버, 기지국, 그리고 무선접속망까지 한 번에 고려할 수 있는 계층적 5G 이동통신망 네트워크 구조를 고려한다. 계층적 5G 네트워크 구조는 단일 클라우드, 일정 지역을 담당하는 엣지, 클라우드와 엣지를 연결하는 유선 단의 백홀 링크, 각 지역의 기지국, 엣지와 기지국을 연결하는 유선단의 프론트홀 링크, 각 지역의 모바일 사용자, 그리고 각 기지국과 모바일 사용자간의 무선접속망으로 구성되어 있다. 클라우드와 엣지 서버는 서비스를 처리할 수 있는 프로세싱 자원(CPU, GPU)이 존재하고, 백홀/프론트홀/무선접속망 링크에는 네트워크 자원(유/무선단의 가능한 대역폭)이 존재한다. 이러한 구조 속에서 모바일 사용자가 이동통신망에 서비스를 요청하게 되면, 클라우드와 엣지에서 서비스에 필요한 함수를 처리하고, 백홀/프론트홀 링크, 무선접속망을 통해 서비스가 전달된다.The present embodiments consider a hierarchical 5G mobile communication network network structure in which a single cloud server, multiple edge servers, base stations, and even a wireless access network can be considered at once. The hierarchical 5G network structure consists of a single cloud, an edge in charge of a certain area, a backhaul link at the wire end connecting the cloud and the edge, a base station in each area, a fronthaul link at the wire end connecting the edge and the base station, and the mobile in each area. It consists of a user and a wireless access network between each base station and a mobile user. Cloud and edge servers have processing resources (CPU, GPU) that can process services, and network resources (available bandwidth of wired/wireless ends) exist in backhaul/fronthaul/wireless access network links. In this structure, when a mobile user requests a service from a mobile communication network, the functions required for the service are processed in the cloud and edge, and the service is delivered through the backhaul/fronthaul link and wireless access network.

이러한 계층적 5G 네트워크 구조에서 클라우드는 최상위층에 존재하며, 대량의 프로세싱 자원을 통하여 전체 시스템을 통합 최적화하는데 효과적이다. 하지만, 클라우드에서 지역별 상세 특성까지 피드백 받아가며 자원을 관리하는 것은 비효율적일 수 있다. 이러한 경우, 계층적인 네트워크 구조 내 엣지의 자원을 활용하면 각 지역의 세밀한 자원 제어에 용이하다. 하지만, 엣지는 클라우드보다 적은 프로세싱 자원을 보유한 약점이 존재하기 때문에 클라우드와 엣지의 프로세싱 자원을 동시에 효율적으로 관리해야만 사용자에게 높은 서비스 품질을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 클라우드나 엣지에서 풍부한 프로세싱 자원으로 사용자가 요청한 서비스를 처리한다고 하여도, 백홀/프론트홀/무선접속망 링크의 네트워크 자원을 효율적으로 관리하지 못하면 사용자는 낮은 품질의 서비스를 제공받게 된다. 따라서 가능한 서비스의 경로 중에서 네트워크 자원과 프로세싱 자원을 동시에 효율적으로 사용을 하면서도 동시에 높은 서비스 만족도를 달성해야만 한다.In such a hierarchical 5G network structure, the cloud exists at the top layer, and it is effective in integrating and optimizing the entire system through a large amount of processing resources. However, it may be inefficient to manage resources while receiving feedback from detailed characteristics of each region in the cloud. In this case, it is easy to fine-tune resource control in each region by utilizing the edge resources in the hierarchical network structure. However, since the edge has a weakness of having fewer processing resources than the cloud, high service quality can be provided to users only by efficiently managing the processing resources of the cloud and the edge at the same time. In addition, even if the service requested by the user is processed with abundant processing resources in the cloud or edge, if the network resources of the backhaul/fronthaul/wireless access network link are not efficiently managed, the user will be provided with low-quality services. Therefore, it is necessary to efficiently use network resources and processing resources at the same time among the possible service paths and to achieve high service satisfaction at the same time.

기존 연구에서는 클라우드-엣지의 계층적 구조에서의 서비스 경로 문제만을 다루었을 뿐, 클라우드-엣지-무선접속망 계층적 구조에서의 서비스 경로 문제는 다루지 않았다. 하지만 다양한 서비스를 빠르게 제공해야 하는 현재 네트워크 상황에서 서비스 처리와 자원관리는 동시에 이루어지는 것은 자연스러운 일이다. In the previous study, only the service path problem in the cloud-edge hierarchical structure was dealt with, but the service path problem in the cloud-edge-wireless access network hierarchical structure was not dealt with. However, in the current network situation where various services must be provided quickly, it is natural for service processing and resource management to occur at the same time.

본 실시예에서는 계층적 5G 네트워크 구조에서 사용자가 요청하는 서비스를 처리하고, 적은 딜레이와 함께 사용자에게 높은 품질의 서비스를 제공하도록 서비스 경로를 선택하는 기술을 제안한다. This embodiment proposes a technology for processing a service requested by a user in a hierarchical 5G network structure and selecting a service path to provide a high-quality service to the user with a small delay.

실시예들은 네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 전 계층(클라우드, 엣지, 무선접속망)을 고려해 동적인 네트워크, 프로세싱 자원을 할당해 줌으로써 모든 사용자의 서비스 만족도를 최대화하면서도 서비스 지연을 낮출 수 있다. 이 기법은 서비스를 지원하기 위하여 매 순간 클라우드에서 (1) 서비스 체이닝(서비스 경로로 각 네트워크/컴퓨팅 함수를 클라우드/엣지에서 처리할지 결정), (2) 프로세스/네트워크 스케줄링(프로세스/네트워크 자원의 사용을 결정)을 제어하고, 각 엣지에서 (1) 프로세스 스케줄링, (2) 무선접속망의 빔 활성화(기지국에서 사용자에게 서비스를 제공할 때 활성화) 및 사용자 스케줄링(처리가 완료된 서비스를 어느 유저에게 줄 것을 결정)을 결정한다.The embodiments can reduce service delay while maximizing service satisfaction for all users by allocating dynamic network and processing resources in consideration of all layers (cloud, edge, wireless access network) in a situation where the network and service environment change in real time. . This technique is based on (1) service chaining (determining whether to process each network/compute function in the cloud/edge as a service path), (2) process/network scheduling (use of process/network resources) in the cloud at every moment to support the service. at each edge, (1) process scheduling, (2) beam activation of the radio access network (activated when the base station provides a service to users) and user scheduling (to which user the service that has been processed is to be provided) decide).

도 1은 일 실시예에 따른 계층적 5G 네트워크 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a hierarchical 5G network structure according to an embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 클라우드(클라우드 서버, 110), 엣지(엣지 서버, 130), 무선 통신망(120, 140, 160)으로 이루어진 계층적 5G 네트워크 환경에서의 적은 딜레이와 함께 사용자에게 높은 품질의 서비스를 제공하도록 서비스 경로를 선택하고 동적 자원을 할당할 수 있다. 여기서, 클라우드(110)는 컴퓨팅 함수(111), 네트워크 함수(112) 및 프로세스 자원(1130)을 포함할 수 있다.As shown in Fig. 1, with a small delay in the hierarchical 5G network environment consisting of the cloud (cloud server, 110), edge (edge server, 130), and wireless communication networks (120, 140, 160), high quality to users You can select a service path and allocate dynamic resources to provide the services of Here, the cloud 110 may include a computing function 111 , a network function 112 , and a process resource 1130 .

복수개의 엣지(130)는 하나의 클라우드(110)에 백홀 링크(120)로 연결되어 있고, 각 엣지(130)에는 프론트홀 링크(140)로 연결된 여러 기지국(150)이 존재한다. 각 엣지(130)가 관할하는 지역 내 사용자 단말(170)은 해당 엣지(130) 내 기지국(150) 무선접속망(160)을 통해 서비스를 제공받는다. A plurality of edges 130 are connected to one cloud 110 by a backhaul link 120 , and several base stations 150 connected to each edge 130 by a fronthaul link 140 exist. The user terminal 170 in the area controlled by each edge 130 receives a service through the base station 150 wireless access network 160 in the corresponding edge 130 .

이 때, 무선접속망(160)은 CoMP가 고려된 상황으로, 사용자(170)가 기지국(150)의 영향을 받을 수 있는 거리에 위치했을 경우, 여러 개의 기지국(150)에서 서비스를 받을 수 있고, 사용자(170)가 서비스를 받을 때 한 기지국(150) 내에서 여러 개의 빔을 할당 받을 수 있다. At this time, the radio access network 160 is a situation in which CoMP is considered, and when the user 170 is located at a distance that can be affected by the base station 150, the service can be received from several base stations 150, When the user 170 receives a service, a plurality of beams may be allocated within one base station 150 .

사용자 서비스(180)는 네트워크 기능 함수와 컴퓨팅 기능 함수의 연속적 형태로 정의된다. 사용자(170)가 요청한 서비스 내의 각 함수는 클라우드(110) 혹은 엣지(130)의 프로세싱을 통해 처리된다. The user service 180 is defined as a continuous form of a network function function and a computing function function. Each function in the service requested by the user 170 is processed through the processing of the cloud 110 or the edge 130 .

도 2a는 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법을 나타내는 흐름도이다.2A is a flowchart illustrating a dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment.

도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 컴퓨터 장치를 통해 구현되는 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법은, 사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계(S110), 및 클라우드 서버, 엣지 서버 및 사용자 단말을 연결하는 백홀, 프론트홀 링크 및 무선접속망 중 적어도 어느 하나 이상을 통해, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 처리된 서비스가 사용자에게 전달되는 단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2A , in a method for dynamic resource allocation for service chaining in a hierarchical 5G network structure implemented through a computer device according to an embodiment, according to a user's service request through a user terminal, one of a cloud server and an edge server Processing a function required for a service in at least one or more servers (S110), and through at least one of a backhaul, a fronthaul link, and a wireless access network connecting the cloud server, the edge server, and the user terminal, the cloud server and the edge A service processed by at least one of the servers may be delivered to the user ( S120 ).

도 2b는 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법의 함수를 처리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.2B is a flowchart illustrating a method of processing a function of a dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment.

도 2b를 참조하면, 단계(S110)는, 클라우드 서버에서 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하는 서비스 체이닝 단계(S111), 및 클라우드 서버에서 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하는 스케줄링 단계(S112)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2B , the step S110 is a service chaining step S111 of determining which server of the cloud server and the edge server to process each network function or computing function from the cloud server to the service path, and the process in the cloud server A scheduling step (S112) of controlling a process or network scheduling by determining the use of a resource or network resource may be included.

또한, 클라우드 서버의 결정에 따라 각 엣지 서버가 동작되며, 각 엣지 서버에서 프로세스 스케줄링을 제어하는 엣지 서버의 스케줄링 단계(S113), 및 엣지 서버에서 기지국에서 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하는 사용자 스케줄링 단계(S114)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, each edge server is operated according to the decision of the cloud server, and when the edge server provides a service to the user in the edge server scheduling step (S113), which controls the process scheduling in each edge server, and the edge server provides a service to the user, the wireless access network is beamed. The method may further include a user scheduling step (S114) of determining which user is to be in an activated state and to which a service for which the processing has been completed is to be provided.

실시예들에 따르면 네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 클라우드 서버, 엣지 서버 및 무선접속망의 전 계층을 고려해 동적인 네트워크 및 프로세싱 자원을 할당할 수 있다.According to embodiments, in a situation where networks and service environments change in real time, network and processing resources may be dynamically allocated in consideration of all layers of the cloud server, edge server, and wireless access network.

일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법은 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 장치를 예를 들어 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 장치는 클라우드 서버 및 엣지 서버를 포함하여 이루어질 수 있다.The dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment may be described with an example of the dynamic resource allocation apparatus for service chaining according to an embodiment. The dynamic resource allocation apparatus for service chaining according to an embodiment may include a cloud server and an edge server.

아래에서 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다. 일 실시예에 따른 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법은 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 장치를 통해 수행될 수 있다.Below, each step of the method for dynamic resource allocation for service chaining according to an embodiment will be described in more detail. The dynamic resource allocation method for service chaining according to an embodiment may be performed through a dynamic resource allocation apparatus for service chaining.

단계(S110)에서, 사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 서비스에 필요한 함수를 처리할 수 있다. In step S110, according to the user's service request through the user terminal, at least one of the cloud server and the edge server may process a function required for the service.

보다 구체적으로, 서비스 체이닝 단계(S111)에서, 클라우드 서버는 사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정할 수 있다. More specifically, in the service chaining step (S111), the cloud server may determine which of the cloud server and the edge server to process each network function or computing function as a service path according to the user's service request through the user terminal. .

스케줄링 단계(S112)에서, 클라우드 서버는 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어할 수 있다. In the scheduling step S112 , the cloud server may control process or network scheduling by determining the use of a process resource or a network resource.

엣지 서버의 스케줄링 단계(S113)에서, 엣지 서버는 클라우드 서버의 결정에 따라 동작되며, 엣지 서버의 프로세스 스케줄링을 제어할 수 있다. In the edge server scheduling step S113, the edge server operates according to the decision of the cloud server, and may control process scheduling of the edge server.

사용자 스케줄링 단계(S114)에서, 엣지 서버는 기지국에서 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정할 수 있다. In the user scheduling step ( S114 ), the edge server sets the radio access network to a beam activation state when the base station provides a service to the user, and may determine which user to provide the processed service to.

단계(S120)에서, 클라우드 서버, 엣지 서버 및 사용자 단말을 연결하는 백홀, 프론트홀 링크 및 무선접속망 중 적어도 어느 하나 이상을 통해, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 처리된 서비스가 사용자에게 전달될 수 있다. In step S120, the service processed by at least any one of the cloud server and the edge server through at least any one of a backhaul, a fronthaul link, and a wireless access network connecting the cloud server, the edge server, and the user terminal is performed by the user. can be passed on to

실시예들은 클라우드-엣지-무선접속망으로 이루어진 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위해 동적 자원을 효율적이게 할당하는 알고리즘을 제공한다. 이로 인해 사용자가 서비스를 받기 위한 과정에서 발생하는 end-to-end 서비스 지연은 줄이고, 사용자의 서비스 만족도는 높이는 알고리즘을 제공한다.Embodiments provide an algorithm for efficiently allocating dynamic resources for service chaining in a hierarchical 5G network structure consisting of a cloud-edge-radio access network. For this reason, an algorithm is provided that reduces the end-to-end service delay that occurs in the process of receiving the service and increases the user's service satisfaction.

실시예들은 클라우드-엣지-무선접속망으로 이루어진 네트워크 구조가 발전함에 따라서 한정된 프로세스, 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 알고리즘을 제안함으로써, 실시간으로 네트워크 환경이 변화하는 상황 속에서 전 계층(클라우드, 엣지, 무선접속망)을 아울러 프로세스와 네트워크 자원을 상황에 맞게 효율적으로 할당할 수 있다.The embodiments propose algorithms that can efficiently use limited processes and network resources as the network structure of the cloud-edge-wireless access network develops, so that all layers (cloud, edge, wireless access network) as well as process and network resources can be efficiently allocated according to the situation.

도 3은 일 실시에에 따른 계층적 5G 네트워크 구조의 큐와 제어 모델을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a queue and control model of a hierarchical 5G network structure according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 계층적 5G 네트워크 구조에서 나타내는 큐와 제어 모델을 나타내며, 표현된 변수들은 다음 표 1과 같이 정리할 수 있다. Referring to FIG. 3 , a queue and control model shown in the hierarchical 5G network structure is shown, and the expressed variables can be summarized as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112020132939632-pat00001
Figure 112020132939632-pat00001

Figure 112020132939632-pat00002
Figure 112020132939632-pat00002

본 실시예에서 제어하고자 하는 변수는 표 1에서 빨간색 변수와 같다. 결정되는 변수에 따른 트래픽의 이동을 살펴보면, 클라우드에서 사용자의 서비스 체이닝 경로를 결정하고, 해당 경로의 큐에 트래픽

Figure 112020132939632-pat00003
를 넣어준다. 이 때,
Figure 112020132939632-pat00004
Figure 112020132939632-pat00005
경로는
Figure 112020132939632-pat00006
에,
Figure 112020132939632-pat00007
경로는
Figure 112020132939632-pat00008
에 트래픽이 쌓인다. 클라우드는
Figure 112020132939632-pat00009
을 결정하고, 이 때 처리된 트래픽은
Figure 112020132939632-pat00010
에 쌓인다.
Figure 112020132939632-pat00011
에 쌓인 트래픽은 클라우드의
Figure 112020132939632-pat00012
결정에 따라서
Figure 112020132939632-pat00013
경로는
Figure 112020132939632-pat00014
에,
Figure 112020132939632-pat00015
Figure 112020132939632-pat00016
경로는
Figure 112020132939632-pat00017
에 쌓인다.Variables to be controlled in this embodiment are the same as red variables in Table 1. Looking at the movement of traffic according to the determined variable, the cloud determines the user's service chaining path and queues the traffic on that path.
Figure 112020132939632-pat00003
put in At this time,
Figure 112020132939632-pat00004
Wow
Figure 112020132939632-pat00005
the path is
Figure 112020132939632-pat00006
to,
Figure 112020132939632-pat00007
the path is
Figure 112020132939632-pat00008
traffic accumulates in the cloud
Figure 112020132939632-pat00009
is determined, and the traffic processed at this time is
Figure 112020132939632-pat00010
piled up on
Figure 112020132939632-pat00011
The traffic accumulated in the cloud
Figure 112020132939632-pat00012
according to the decision
Figure 112020132939632-pat00013
the path is
Figure 112020132939632-pat00014
to,
Figure 112020132939632-pat00015
Wow
Figure 112020132939632-pat00016
the path is
Figure 112020132939632-pat00017
piled up on

Figure 112020132939632-pat00018
에 쌓인 트래픽은 엣지의
Figure 112020132939632-pat00019
결정으로 처리되며
Figure 112020132939632-pat00020
에 쌓인다. 마지막으로 엣지별 무선접속망에서 기지국
Figure 112020132939632-pat00021
에서 사용자
Figure 112020132939632-pat00022
에 대해
Figure 112020132939632-pat00023
를 결정해 프로세싱이 완료된 최종 데이터를 사용자에게 전송한다.
Figure 112020132939632-pat00018
The traffic accumulated at the edge
Figure 112020132939632-pat00019
treated as a decision
Figure 112020132939632-pat00020
piled up on Finally, the base station in the wireless access network for each edge
Figure 112020132939632-pat00021
user from
Figure 112020132939632-pat00022
About
Figure 112020132939632-pat00023
to send the final data that has been processed to the user.

아래에서는 문제 정의 및 알고리즘 유도 방식에 대해 설명한다.The problem definition and algorithm derivation method are described below.

먼저, 문제의 목적 함수 (P1)를 다음 식과 같이 표현할 수 있다. First, the objective function (P1) of the problem can be expressed as the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

(P1):

Figure 112020132939632-pat00024
)(P1):
Figure 112020132939632-pat00024
)

또한, 제약사항 (C1), (C2), (C3), (C4), (C5), 및 (C5)를 다음 식들과 같이 표현할 수 있다.In addition, the constraints (C1), (C2), (C3), (C4), (C5), and (C5) can be expressed as the following equations.

[수학식 2][Equation 2]

(C1):

Figure 112020132939632-pat00025
(C1):
Figure 112020132939632-pat00025

(C2):

Figure 112020132939632-pat00026
(C2):
Figure 112020132939632-pat00026

(C3):

Figure 112020132939632-pat00027
(C3):
Figure 112020132939632-pat00027

(C4):

Figure 112020132939632-pat00028
(C4):
Figure 112020132939632-pat00028

(C5):

Figure 112020132939632-pat00029
(C5):
Figure 112020132939632-pat00029

(C6): Mean-rate stability of all queues.(C6): Mean-rate stability of all queues.

클라우드-엣지-무선접속망으로 이루어진 계층적 5G 네트워크 구조에서 사용자들의 서비스 만족도를 최대화하기 위한 목적을 갖는다. 이 때, 목적함수 내의

Figure 112020132939632-pat00030
은 유틸리티 함수로, 사용자
Figure 112020132939632-pat00031
의 평균 쓰루풋을 사용해 서비스 만족도의 정도를 나타낼 수 있다. 제약사항 (C1)은 단위시간 t에서의 사용자
Figure 112020132939632-pat00032
의 최대 처리율의 제약, (C2)는 클라우드와 엣지의 프로세싱 자원의 가용 용량 제약사항, (C3)와 (C4)는 각각 백홀과 프론트홀의 네트워크 자원의 가용 용량 제약사항, (C5)는 사용자
Figure 112020132939632-pat00033
의 최소 평균 쓰루풋의 제약, (C6)은 모든 서비스는 유한한 시간 내에 처리되어야 한다는 제약사항이다. 본 문제를 최적화하기 위해 변수 사용자의 서비스 체이닝 옵션별 트래픽 주입량
Figure 112020132939632-pat00034
, 프로세스 스케줄링
Figure 112020132939632-pat00035
, 네트워크 스케줄링
Figure 112020132939632-pat00036
, 빔 활성화 및 사용자 스케줄링
Figure 112020132939632-pat00037
를 제어한다. The purpose is to maximize the service satisfaction of users in the hierarchical 5G network structure composed of cloud-edge-wireless access network. In this case, in the objective function
Figure 112020132939632-pat00030
is a utility function, the user
Figure 112020132939632-pat00031
The average throughput of can be used to indicate the degree of service satisfaction. Constraint (C1) is the user in unit time t
Figure 112020132939632-pat00032
(C2) is the available capacity constraint of cloud and edge processing resources, (C3) and (C4) are the available capacity constraints of the backhaul and fronthaul network resources, respectively, and (C5) is the user
Figure 112020132939632-pat00033
The constraint of the minimum average throughput of (C6) is that all services must be processed within a finite time. To optimize this problem, the amount of traffic injected by service chaining option of variable users
Figure 112020132939632-pat00034
, process scheduling
Figure 112020132939632-pat00035
, network scheduling
Figure 112020132939632-pat00036
, Beam Activation and User Scheduling
Figure 112020132939632-pat00037
to control

문제 (P1)은 시간평균의 유틸리티 함수를 최대화하는 문제이다. 이 때 유틸리티 함수는 비선형 함수이기 때문에, 장시간적으로 풀어내야 한다. 따라서 문제를 매 단위시간마다 풀어갈 수 있도록 변형하기 위해서, 우선

Figure 112020132939632-pat00038
에 대한 제약사항을 추가한다. 이후에 보조 변수의 추가와 jensen's inequality를 이용해 사용해 유틸리티 함수의 시간평균을 최대화하는 문제로 변형할 수 있다. 이는 매 단위시간마다 하위 문제를 풀어가는 문제로, 본래의 문제보다 훨씬 다루기 쉽다. 따라서 최종적으로 본래 문제의 최적성을 유지한 채 원래의 장기적 관점 문제를 매 단위시간 마다 문제를 풀어가는 알고리즘을 제공한다.Problem (P1) is the problem of maximizing the utility function of the time average. In this case, since the utility function is a non-linear function, it must be solved for a long time. Therefore, in order to transform the problem so that it can be solved every unit time, first
Figure 112020132939632-pat00038
Add restrictions on Afterwards, it can be transformed into a problem of maximizing the time average of the utility function by adding auxiliary variables and using jensen's inequality. This is a problem in which a subproblem is solved every unit time, and it is much easier to deal with than the original problem. Therefore, we provide an algorithm that solves the original long-term problem at every unit time while maintaining the optimality of the original problem.

도 4는 일 실시예에 따른 정의한 문제를 풀기 위한 알고리즘 유도의 수학적 원리를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a mathematical principle of algorithm derivation for solving a defined problem according to an embodiment.

결과적으로, 최적으로 풀 (P3)(430)하는 알고리즘은 도 4에 요약되어 있을 뿐만 아니라 최적으로 풀 (P1)(410)도 해결하므로 이하에서는 문제 (P3)(430)를 만족시키기 위해 RACER 알고리즘을 제공한다.As a result, the algorithm for optimally pooling (P3) 430 is not only summarized in FIG. 4 but also for optimally pooling (P1) 410, so the RACER algorithm to satisfy problem (P3) 430 will be described below. provides

아래에서는 제안된 알고리즘을 설명한다.The proposed algorithm is described below.

최종적으로 매 단위시간마다 하위 문제를 풀어가는 문제로 알고리즘을 제작하였으며, 이 하위 문제는 각각의 물리적 계층(클라우드, 엣지, 무선접속망)마다의 문제로 분할하여 풀어낸다. 알고리즘은 매시간 사용자의 큐의 정보만을 이용해 각 계층을 독립적으로 제어한다. 알고리즘을 도출할 때 추가한 보조 변수의 제어를 위해 가상 큐

Figure 112020132939632-pat00039
Figure 112020132939632-pat00040
를 추가한다. 각 계층에서의 변수 제어는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.Finally, an algorithm was developed as a problem to solve a sub-problem every unit time, and this sub-problem is divided into problems for each physical layer (cloud, edge, wireless access network) and solved. The algorithm independently controls each layer using only information from the user's queue every hour. Virtual queue for control of auxiliary variables added when deriving the algorithm
Figure 112020132939632-pat00039
Wow
Figure 112020132939632-pat00040
add Variable control in each layer can be expressed as the following equation.

보조변수

Figure 112020132939632-pat00041
의 제어를 다음 식과 같이 표현할 수 있다. auxiliary variable
Figure 112020132939632-pat00041
can be expressed as the following equation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020132939632-pat00042
Figure 112020132939632-pat00042

여기서, 유틸리티의 증가분과 가상 큐

Figure 112020132939632-pat00043
의 안정화에 따라 위의 식을 통해 제어한다. Here, the increment of the utility and the virtual queue
Figure 112020132939632-pat00043
is controlled through the above equation according to the stabilization of

사용자의 서비스 체이닝 옵션 별 트래픽 주입량의 제어를 다음 식과 같이 표현할 수 있다. The control of the traffic injection amount for each service chaining option of the user can be expressed as the following equation.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020132939632-pat00044
Figure 112020132939632-pat00044

Figure 112020132939632-pat00045
Figure 112020132939632-pat00045

여기서, 사용자

Figure 112020132939632-pat00046
의 가능한 세가지 경로 중, 첫 번째 큐에 해당하는 큐의
Figure 112020132939632-pat00047
값이 가장 적은 큐에 트래픽을 주입한다. 큐 길이가 가상 큐의 한계점보다 작을 때 트래픽을 주입할 수 있다. Here, the user
Figure 112020132939632-pat00046
of the three possible paths of the queue corresponding to the first
Figure 112020132939632-pat00047
Inject traffic to the queue with the lowest value. Traffic can be injected when the queue length is less than the threshold of the virtual queue.

클라우드에서의 프로세스 스케줄링

Figure 112020132939632-pat00048
을 다음 식과 같이 표현할 수 있다. Process Scheduling in the Cloud
Figure 112020132939632-pat00048
can be expressed as the following formula.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112020132939632-pat00049
Figure 112020132939632-pat00049

Figure 112020132939632-pat00050
Figure 112020132939632-pat00050

Figure 112020132939632-pat00051
Figure 112020132939632-pat00051

여기서,

Figure 112020132939632-pat00052
의 값이 음수인 값 중 가장 작은 값부터 프로세싱 자원을 한 개씩 할당 받아서 처리하게 된다. 이 때, 스케줄링될 수 있는 경로는 해당 단위시간의 프로세싱 자원 내에서만 처리될 수 있다. 또한, 백홀의 네트워킹 큐와 클라우드의 프로세싱 큐 길이의 차가 같을 경우에,
Figure 112020132939632-pat00053
가 작을수록 프로세싱 자원을 먼저 할당 받게 된다.here,
Figure 112020132939632-pat00052
Processing resources are allocated and processed one by one starting from the smallest value among the negative values of . In this case, the scheduled path may be processed only within the processing resource of the corresponding unit time. In addition, when the difference between the length of the networking queue of the backhaul and the processing queue of the cloud is the same,
Figure 112020132939632-pat00053
As is smaller, processing resources are allocated first.

백홀에서의 네트워크 스케줄링

Figure 112020132939632-pat00054
을 다음 식과 같이 표현할 수 있다. Network Scheduling in Backhaul
Figure 112020132939632-pat00054
can be expressed as the following formula.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112020132939632-pat00055
Figure 112020132939632-pat00055

Figure 112020132939632-pat00056
Figure 112020132939632-pat00056

Figure 112020132939632-pat00057
Figure 112020132939632-pat00057

여기서,

Figure 112020132939632-pat00058
의 값이 음수인 값 중 가장 작은 값부터 네트워크 자원을 한 개씩 할당 받아 처리하게 된다. 이 때, 스케줄링될 수 있는 경로는 해당 단위시간의 네트워크 자원 내에서만 처리될 수 있다. 또한,
Figure 112020132939632-pat00059
의 계산하는 분자의 값이 같을 경우에,
Figure 112020132939632-pat00060
가 작을수록 네트워크 자원을 먼저 할당 받게 된다.here,
Figure 112020132939632-pat00058
Network resources are allocated and processed one by one, starting with the smallest value among negative values of . In this case, the scheduled path may be processed only within the network resource of the corresponding unit time. In addition,
Figure 112020132939632-pat00059
If the values of the numerators to be calculated of are the same,
Figure 112020132939632-pat00060
The smaller is, the more network resources are allocated first.

엣지에서의 프로세스 스케줄링

Figure 112020132939632-pat00061
을 다음 식과 같이 표현할 수 있다. Process Scheduling at the Edge
Figure 112020132939632-pat00061
can be expressed as the following formula.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112020132939632-pat00062
Figure 112020132939632-pat00062

Figure 112020132939632-pat00063
Figure 112020132939632-pat00063

Figure 112020132939632-pat00064
Figure 112020132939632-pat00064

여기서,

Figure 112020132939632-pat00065
의 값이 음수인 값 중 가장 작은 값부터 프로세싱 자원을 한 개씩 할당 받아서 처리하게 된다. 이 때, 스케줄링될 수 있는 경로는 해당 단위시간의 프로세싱 자원 내에서만 처리될 수 있다. 또한, 프론트홀 링크/무선접속망의 네트워킹 큐와 엣지의 프로세싱 큐 길이의 차가 같을 경우에,
Figure 112020132939632-pat00066
가 작을수록 프로세싱 자원을 먼저 할당 받게 된다.here,
Figure 112020132939632-pat00065
Processing resources are allocated and processed one by one starting from the smallest value among the negative values of . In this case, the scheduled path may be processed only within the processing resource of the corresponding unit time. In addition, when the difference between the networking queue of the fronthaul link/wireless access network and the processing queue length of the edge is the same,
Figure 112020132939632-pat00066
As is smaller, processing resources are allocated first.

무선접속망에서의 빔 활성화 및 사용자 스케줄링

Figure 112020132939632-pat00067
을 다음 식과 같이 표현할 수 있다. Beam activation and user scheduling in wireless access network
Figure 112020132939632-pat00067
can be expressed as the following formula.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112020132939632-pat00068
Figure 112020132939632-pat00068

Figure 112020132939632-pat00069
Figure 112020132939632-pat00069

이를 풀어내기 위해서 greedy 기반의 알고리즘을 제안한다. 알고리즘은 다음과 같다.To solve this problem, we propose a greedy-based algorithm. The algorithm is as follows.

[표 2][Table 2]

Figure 112020132939632-pat00070
Figure 112020132939632-pat00070

본 실시예에서는 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 MATLAB을 이용해 시뮬레이션을 진행한다. (a) 모든 엣지에 동일한 사용자가 있는 경우, (b) 사용자가 다르게 분포되어 있는 경우, 두 가지의 상황에서 시뮬레이션을 진행한다.In this embodiment, simulation is performed using MATLAB to verify the performance of the proposed algorithm. (a) When there is the same user at all edges, (b) When users are distributed differently, the simulation is performed in two situations.

각 계층의 제어가 얼마나 중요한 사항인지 확인하기 위해서 모든 계층 중 하나의 계층만을 제안한 알고리즘이 아닌 다른 방식으로 동작하도록 변형해 제안한 알고리즘과 비교하였다. In order to check how important the control of each layer is, only one layer among all the layers was modified to operate in a different way than the proposed algorithm and compared with the proposed algorithm.

변형된 알고리즘은 다른 계층의 동작은 제안 알고리즘과 동일한 채, (1) RACER-SO: 사용자의 가능한 서비스 경로가 한 개만 갖도록 사전에 설정, (2) RACER-CRR: 클라우드의 프로세스 스케줄링이 라운드 로빈 형식으로 동작, (3) RACER-ERR: 엣지의 프로세스 스케줄링이 라운드 로빈 형식으로 동작, (4) RACER-BRR: 백홀의 네트워크 스케줄링이 라운드 로빈 형식으로 동작, (5) RACER-RRS: 무선접속망의 빔 활성화 및 사용자 스케줄링이 랜덤하게 동작, (6) RACER-RNCP: 무선접속망에서 CoMP가 고려되지 않은 상황에서 제안한 알고리즘과 동일하게 동작, (7) RACER-RLQ: 무선접속망에서 사용자의 네트워크 큐 길이가 긴 사용자가 스케줄링 되도록 동작, (8) RACER-RDR: 무선접속망에서 사용자의 신호가 큰 사용자가 스케줄링 되도록 동작으로, 총 8가지이다. 여기서, 본 실시예에서 제안한 알고리즘은 RACER이다. The modified algorithm maintains the behavior of other layers as the proposed algorithm, (1) RACER-SO: preset to have only one possible service path for users, (2) RACER-CRR: Process scheduling in the cloud is in a round-robin format (3) RACER-ERR: Edge process scheduling operates in round-robin format, (4) RACER-BRR: Backhaul network scheduling operates in round-robin format, (5) RACER-RRS: Radio access network beam Activation and user scheduling operate randomly, (6) RACER-RNCP: operates in the same way as the proposed algorithm in a situation where CoMP is not considered in the radio access network, (7) RACER-RLQ: the user's network queue length in the radio access network is long Operation so that the user is scheduled, (8) RACER-RDR: Operation so that the user with a large user signal in the radio access network is scheduled. There are a total of 8 types. Here, the algorithm proposed in this embodiment is RACER.

도 5 및 도 6은 제안된 알고리즘과 변형한 알고리즘의 평균 큐 길이 별 평균 쓰루풋을 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 5는 일 실시예에 따른 균등한 사용자 분포에서의 제안된 알고리즘과 변형한 알고리즘의 비교를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6은 일 실시예에 따른 불균등한 사용자 분포에서의 제안된 알고리즘과 변형한 알고리즘의 비교를 나타내는 도면이다.5 and 6 show the average throughput for each average queue length of the proposed algorithm and the modified algorithm. More specifically, FIG. 5 is a diagram illustrating a comparison between a proposed algorithm and a modified algorithm in a uniform user distribution according to an embodiment. Also, FIG. 6 is a diagram illustrating a comparison between a proposed algorithm and a modified algorithm in an unequal user distribution according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 모든 엣지에 동일한 수의 사용자가 랜덤하게 있는 경우의 결과를 나타내고, 도 6을 참조하면 각 엣지에 다른 수의 사용자가 랜덤하게 분포되어 있는 경우의 결과를 나타낸다. Referring to FIG. 5 , a result is shown when the same number of users are randomly distributed at all edges, and FIG. 6 is shown when a different number of users are randomly distributed to each edge.

다음 결과를 통해서 두 가지의 분석할 수 있다. (1) 제안 알고리즘은 적은 양의 지연(평균 큐 길이)을 허용함으로써 사용자 쓰루풋을 크게 증가시킬 수 있다. (2) 제안 알고리즘은 같은 평균 큐의 길이를 갖는 하에서 정적 알고리즘들보다 더 많은 트래픽을 처리할 수 있다. 이러한 성능 차이는 사용자가 균등하게 분포한 경우보다 불균등한 분포일 때 더 확연히 나타난다. 이는 제안한 알고리즘이 변화하는 환경에 적응적으로 자원을 할당할 수 있기 때문이다. Two analyzes can be made through the following results. (1) The proposed algorithm can greatly increase user throughput by allowing a small amount of delay (average queue length). (2) The proposed algorithm can handle more traffic than static algorithms under the same average queue length. This performance difference is more pronounced when the users are unevenly distributed than when the users are evenly distributed. This is because the proposed algorithm can adaptively allocate resources to the changing environment.

해당 시뮬레이션을 통해서 본 실시예에서 제안한 알고리즘에서 어느 한 계층이라도 효율적이게 동작하지 않으면 성능이 잘 나오지 않음을 확인했다. 이는 제안한 알고리즘이 클라우드-엣지-무선접속망의 동적 자원 할당을 효율적이게 통합 제어함을 의미한다.Through the simulation, it was confirmed that if any one layer does not operate efficiently in the algorithm proposed in this embodiment, the performance does not come out well. This means that the proposed algorithm efficiently integrates and controls the dynamic resource allocation of the cloud-edge-wireless access network.

이상과 같이, 실시예들은 클라우드-엣지-무선접속망으로 이루어진 5G 네트워크 인프라 구조에서 동적 자원 관리 기술을 제공할 수 있다. 특히, 사용자들의 서비스 지연을 감소시키며 서비스 만족도는 높일 수 있는 동적 자원 관리 방법을 제공할 수 있고, 네트워크과 프로세싱 자원을 함께 관리하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 네트워크 기능 함수와 컴퓨팅 기능 함수를 함께 지원하는 자원 관리 방법을 제공할 수 있다. As described above, embodiments may provide a dynamic resource management technology in a 5G network infrastructure consisting of a cloud-edge-wireless access network. In particular, it is possible to provide a dynamic resource management method capable of reducing user service delay and increasing service satisfaction, and providing a method for managing network and processing resources together. In addition, it is possible to provide a resource management method supporting both the network function function and the computing function function.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (5)

컴퓨터 장치를 통해 구현되는 계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 방법에 있어서,
사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 상기 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계; 및
상기 클라우드 서버, 상기 엣지 서버 및 상기 사용자 단말을 연결하는 백홀, 프론트홀 링크 및 무선접속망 중 적어도 어느 하나 이상을 통해, 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 적어도 어느 하나 이상의 서버에서 처리된 상기 서비스가 사용자에게 전달되는 단계
를 포함하고,
상기 서비스에 필요한 함수를 처리하는 단계는,
상기 클라우드 서버에서 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하는 서비스 체이닝 단계;
상기 클라우드 서버에서 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하는 스케줄링 단계;
상기 클라우드 서버의 결정에 따라 각 상기 엣지 서버가 동작되며, 각 상기 엣지 서버에서 프로세스 스케줄링을 제어하는 엣지 서버의 스케줄링 단계; 및
상기 엣지 서버에서 기지국에서 상기 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하는 사용자 스케줄링 단계
를 포함하고,
상기 클라우드 서버는 프로세스 스케줄링을 결정하며, 처리된 트래픽이 상기 클라우드 서버에서 상기 엣지 서버로 연결되는 상기 백홀의 경로의 네트워킹 큐에 쌓이며, 쌓인 상기 트래픽은 상기 클라우드 서버의 네트워크 스케줄링 결정에 따라, 상기 클라우드 서버에서 서비스가 처리되는 경로는 상기 엣지 서버에서 사용자로 연결되는 상기 프론트홀 링크와 상기 무선접속망의 네트워킹 큐에 쌓이고, 상기 엣지 서버에서 서비스가 처리되는 경로 및 상기 클라우드 서버와 상기 엣지 서버 모두에서 서비스가 처리되는 경로는 상기 엣지 서버의 경로의 프로세싱 큐에 쌓이며, 상기 엣지 서버의 경로의 프로세싱 큐에 쌓인 트래픽은 상기 엣지 서버의 프로세스 스케줄링 결정으로 처리되어, 상기 엣지 서버에서 사용자로 연결되는 상기 프론트홀 링크와 상기 무선접속망의 네트워킹 큐에 쌓이는 것
을 특징으로 하는, 동적 자원 할당 방법.
A dynamic resource allocation method for service chaining in a hierarchical 5G network structure implemented through a computer device, the method comprising:
processing a function required for the service in at least one of a cloud server and an edge server according to a user's service request through a user terminal; and
The service processed by at least one of the cloud server and the edge server is provided to the user through at least one of a backhaul, a fronthaul link, and a wireless access network connecting the cloud server, the edge server, and the user terminal. stage to be passed
including,
The step of processing the function required for the service is,
a service chaining step of determining which of the cloud server and the edge server to process each network function or computing function from the cloud server to the service path;
a scheduling step of controlling process or network scheduling by determining the use of a process resource or a network resource in the cloud server;
a scheduling step of an edge server in which each of the edge servers is operated according to the determination of the cloud server, and controlling process scheduling in each of the edge servers; and
In the edge server, when the base station provides the service to the user, the wireless access network is in the beam activation state, and the user scheduling step of determining which user to provide the service for which the processing has been completed
including,
The cloud server determines process scheduling, processed traffic is accumulated in a networking queue of the backhaul path from the cloud server to the edge server, and the accumulated traffic is determined by the network scheduling of the cloud server according to the network scheduling decision of the cloud server. The path through which the service is processed in the cloud server is accumulated in the networking queue of the wireless access network and the fronthaul link from the edge server to the user. The path through which the service is processed is accumulated in the processing queue of the path of the edge server, and the traffic accumulated in the processing queue of the path of the edge server is processed by the process scheduling decision of the edge server, and is connected from the edge server to the user. accumulating in the networking queue of the fronthaul link and the radio access network
characterized in that, a dynamic resource allocation method.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
네트워크와 서비스 환경이 실시간으로 변화하는 상황에서 상기 클라우드 서버, 상기 엣지 서버 및 상기 무선접속망의 전 계층을 고려해 동적인 네트워크 및 프로세싱 자원을 할당하는 것
을 특징으로 하는, 동적 자원 할당 방법.
According to claim 1,
Allocating network and processing resources dynamically in consideration of all layers of the cloud server, the edge server, and the wireless access network in a situation where the network and service environment change in real time
characterized in that, a dynamic resource allocation method.
계층적 5G 네트워크 구조에서 서비스 체이닝을 위한 동적 자원 할당 장치에 있어서,
사용자 단말을 통해 사용자의 서비스 요청에 따라, 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하고, 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하는 클라우드 서버; 및
상기 클라우드 서버의 결정에 따라 동작되며, 엣지 서버의 프로세스 스케줄링을 제어하고, 기지국에서 상기 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하는 엣지 서버
를 포함하고,
상기 클라우드 서버는,
상기 클라우드 서버에서 서비스 경로로 각 네트워크 함수 또는 컴퓨팅 함수를 상기 클라우드 서버 및 엣지 서버 중 어느 서버에서 처리할지 결정하는 서비스 체이닝 후, 상기 클라우드 서버에서 프로세스 자원 또는 네트워크 자원의 사용을 결정하여 프로세스 또는 네트워크 스케줄링을 제어하며,
상기 엣지 서버는,
클라우드 서버의 결정에 따라 각 상기 엣지 서버가 동작되며, 각 상기 엣지 서버에서 프로세스 스케줄링을 제어하고, 상기 엣지 서버에서 기지국에서 상기 사용자에게 서비스를 제공할 때 무선접속망을 빔 활성화 상태가 되도록 하고, 처리가 완료된 서비스를 어느 사용자에게 줄 것을 결정하며,
상기 클라우드 서버는 프로세스 스케줄링을 결정하며, 처리된 트래픽이 상기 클라우드 서버에서 상기 엣지 서버로 연결되는 백홀의 경로의 네트워킹 큐에 쌓이며, 쌓인 상기 트래픽은 상기 클라우드 서버의 네트워크 스케줄링 결정에 따라, 상기 클라우드 서버에서 서비스가 처리되는 경로는 상기 엣지 서버에서 사용자로 연결되는 프론트홀 링크와 상기 무선접속망의 네트워킹 큐에 쌓이고, 상기 엣지 서버에서 서비스가 처리되는 경로 및 상기 클라우드 서버와 상기 엣지 서버 모두에서 서비스가 처리되는 경로는 상기 엣지 서버의 경로의 프로세싱 큐에 쌓이며, 상기 엣지 서버의 경로의 프로세싱 큐에 쌓인 트래픽은 상기 엣지 서버의 프로세스 스케줄링 결정으로 처리되어, 상기 엣지 서버에서 사용자로 연결되는 상기 프론트홀 링크와 상기 무선접속망의 네트워킹 큐에 쌓이는 것
을 특징으로 하는, 동적 자원 할당 장치.
In the device for dynamic resource allocation for service chaining in a hierarchical 5G network structure,
According to the user's service request through the user terminal, each network function or computing function is processed by the cloud server or the edge server in the service path, and the process or network scheduling is performed by determining the use of the process resource or network resource. Cloud server to control; and
It operates according to the decision of the cloud server, controls the process scheduling of the edge server, sets the radio access network to the beam activation state when the base station provides the service to the user, and decides which user to provide the service for which the processing has been completed edge server
including,
The cloud server,
After service chaining that determines which server of the cloud server and edge server to process each network function or computing function from the cloud server to the service path, the cloud server determines the use of a process resource or network resource to schedule a process or network to control,
The edge server is
Each of the edge servers is operated according to the decision of the cloud server, and each edge server controls process scheduling, and when the edge server provides a service to the user from the base station, the wireless access network is in a beam activation state, and processing decides which user to give the completed service to,
The cloud server determines process scheduling, processed traffic is accumulated in a networking queue of a backhaul path from the cloud server to the edge server, and the accumulated traffic is determined by the network scheduling of the cloud server according to the network scheduling decision of the cloud server. The path where the service is processed in the server is accumulated in the fronthaul link from the edge server to the user and the networking queue of the wireless access network, the path where the service is processed in the edge server, and the service is provided in both the cloud server and the edge server The processed path is accumulated in the processing queue of the path of the edge server, and the traffic accumulated in the processing queue of the path of the edge server is processed by the edge server's process scheduling decision, and the fronthaul connected from the edge server to the user accumulating in the networking queue of links and the radio access network
characterized in that, a dynamic resource allocation device.
KR1020200170471A 2020-12-08 2020-12-08 Dynamic Resource Allocation Method and Apparatus for Service Chaining in Cloud-Edge-Radio 5G Network KR102400158B1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024143839A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-04 재단법인대구경북과학기술원 Dynamic service caching system and method reflecting real-time edge computing use rate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085005A (en) * 2019-01-04 2020-07-14 한국전자통신연구원 Apparatus and method for providing services in distributed edge cloud environment
KR102156439B1 (en) 2018-11-06 2020-09-16 한국전자기술연구원 Cloud-edge system and method for processing data thereof
KR20200109303A (en) * 2017-12-15 2020-09-22 아이디에이씨 홀딩스, 인크. Enhanced NEF functionality, MEC and 5G integration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109303A (en) * 2017-12-15 2020-09-22 아이디에이씨 홀딩스, 인크. Enhanced NEF functionality, MEC and 5G integration
KR102156439B1 (en) 2018-11-06 2020-09-16 한국전자기술연구원 Cloud-edge system and method for processing data thereof
KR20200085005A (en) * 2019-01-04 2020-07-14 한국전자통신연구원 Apparatus and method for providing services in distributed edge cloud environment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024143839A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-04 재단법인대구경북과학기술원 Dynamic service caching system and method reflecting real-time edge computing use rate

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