[发明专利]一种UPF部署与UE调度多阶段规划方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种UPF部署与UE调度多阶段规划方法、装置及设备，其中多阶段规划方法包含以下步骤:步骤S0，建立5G核心网用户面UPF部署与UE调度多阶段规划模型；步骤S1，采用Benders分解算法对UPF部署与UE调度多阶段规划模型进行求解，将模型分解为一个UPF部署主问题和一系列UE调度子问题，将一系列UE调度子问题生成的对应Benders最优割全部添加至UPF部署主问题进行迭代求解直至满足收敛条件，从而得到UPF部署与UE调度多阶段规划方案。上述多阶段规划方法考虑了相邻时隙间部署决策相互耦合的问题，从而解决了现有技术分别对每一时隙进行优化，忽略了相邻时隙间决策相互耦合，造成了UPF部署成本高的问题。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，更具体地，涉及一种UPF部署与UE调度多阶段规划方法、装置及设备。

背景技术

随着5G时代的到来，为了应对移动数据流量的爆炸式增长和低时延业务需求，必须变革传统的核心网架构。在传统的核心网架构中，核心网网元部署在专用的硬件设备上。网络功能虚拟化(NFV)技术将核心网网元从底层硬件上解耦，以虚拟网络功能(VNF)的形式运行在通用的服务器上，从而提高了网络的灵活性和可扩展性，降低了资本支出和运营成本。在现有技术中，将核心网用户面网元(UPF)集中部署，长距离回程链路造成了高的端到端时延，使其无法满足5G低时延业务需求。随着移动边缘计算和雾计算等新技术的兴起，将UPF 部署在更靠近用户的边缘服务器上，可以显著降低端到端时延。

网络能效和端到端时延是5G网络的两个关键性能指标，因此UPF部署问题需要综合考虑能耗和数据时延。为了降低边缘服务器能耗，UPF网元应该部署到尽可能少的服务器上，为了降低用户面数据时延，UPF网元应该尽可能靠近用户设备(UE)部署。因此，需要对UPF 部署与UE调度进行联合优化。除了能耗和数据时延之外，还需要考虑UPF部署成本。UPF部署成本不仅取决于当前时隙的部署决策，还取决于前一时隙的部署决策，使得相邻时隙间部署决策相互耦合。但现有技术分别对每一时隙进行优化，忽略了相邻时隙间决策相互耦合的问题，造成了UPF部署成本高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种UPF部署与UE调度多阶段规划方法、装置及设备，以降低总的运行能耗和部署成本，同时保证用户面时延。

为了实现以上目的，本发明采用的一种技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种UPF部署与UE调度多阶段规划方法，包含以下步骤：

步骤S0，建立5G核心网用户面UPF部署与UE调度多阶段规划模型；

步骤S1，采用Benders分解算法对所述UPF部署与UE调度多阶段规划模型进行求解，将所述模型分解为一个UPF部署主问题和一系列UE调度子问题，将一系列UE调度子问题生成的对应Benders最优割全部添加至UPF部署主问题进行迭代求解直至满足收敛条件，从而得到UPF部署与UE调度多阶段规划方案。

进一步地，所述UPF部署与UE调度多阶段规划模型以运行周期总的能耗、部署成本及数据时延之和最小化作为目标函数，同时考虑边缘服务器的资源容量、处理容量、流量守恒、边缘服务器上新部署的不同类型UPF实例的数量、边缘服务器开启状态、边缘服务器上部署的不同类型UPF实例的数量、基站和边缘服务器之间的数据流量的约束。

进一步地，所述UPF部署与UE调度多阶段规划模型为：