[发明专利]一种基于可靠性的5G网络切片在线映射方法

说明书

本发明涉及一种基于可靠性的5G网络切片在线映射方法，属于移动通信技术领域。该方法为：针对5G网络切片的动态映射、轻量级可靠映射问题，建立基于可靠性约束的多目标资源分配模型；将时间离散为一系列连续的时间窗，根据切片生命周期确定时间窗内不同切片请求映射优先级；在处理节点建立李雅普诺夫优化模型，确定满足切片资源需求的节点映射优先级；根据底层链路可靠性，寻找满足切片链路资源约束下的最可靠通信链路映射。本发明在实现切片网络映射时，综合考虑到网络的稳定性和物理链路的失效率，从而在保证网络可靠性的同时提高资源利用率。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于可靠性的5G网络切片在线映射方法。

背景技术

在5G-CRAN网络虚拟化，无线云化环境中，实现资源与应用的解耦，功能抽象全部处理资源可属于一个完整的逻辑资源池。资源分配不再像传统网络那样是在单独的基站内部进行，而是基于NFV架构，资源分配在“池”的层面上进行，可以最大限度地获得处理资源的复用共享(如：潮汐效应)，降低整系统的成本，并带来功能的灵活部署优势，从而实现业务到无线端到端的功能灵活分布。

端到端网络切片(Network Slicing)基于统一的物理网络设施提供多个逻辑网络服务，以实现业务快速上线与灵活扩容，助力新业务拓展。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。

在切片映射过程中，一方面底层的物理网络失效就会影响到共用基础设施的多个切片；另一方面，物理网络的失效率具有聚集性，满足二八定律：80％以上系统失效源自的节点或者链路故障，因此网络切片比单层网络更需要关注底层网络的可靠性。

现有的发明中一方面涉及核心网映射中资源分配问题，没有考虑接入网网络切片资源映射受到RRU频谱利用效率的影响；针对可靠映射主要采用冗余保护机制，该类方法虽然简单有效，但是需要额外的资源开销；另一方面网络切片虚拟化环境中，业务多样性对切片的可靠性提出了不同的要求，前期的研究未考虑到可靠性的不同要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于可靠性的网络切片在线映射方法，能够根据网络切片的流量特征动态为其分配底层物理资源，在时间维度上对底层资源进行调度，实现网络切片在线映射。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于可靠性的5G网络切片在线映射方法，包括以下步骤：

S1：针对5G网络切片的动态映射、轻量级可靠映射问题，建立基于可靠性约束的多目标资源分配模型；

S2：将时间离散为一系列连续的时间窗，根据切片生命周期确定时间窗内不同切片请求映射优先级；

S3：在处理节点建立李雅普诺夫优化模型，确定满足切片资源需求的节点映射优先级；

S4：根据底层链路可靠性，寻找满足切片链路资源约束下的最可靠通信链路映射。

进一步，在步骤S1中，所述5G网络切片的动态映射的模型为：

底层物理网络为带权无向图G_s＝(N_s,L_s)，其中为物理节点集，C_i表示物理节点n_i的计算能力，l_ij表示通信链路上具体的节点i,j的物理连接，若任意两个中级节点i和j之间的链路失效率为λ_ij，带宽为

网络切片请求g由表示,其中为虚拟链路集,e_kg表示切片g第k条虚拟链路，为虚拟节点集，表示切片g虚拟节点数，b_g＝B(e_kg),切片g所需的带宽容量；

一个网络切片请求虚拟链路对应着多个物理链路。