[发明专利]一种5G网络切片资源分配方法及系统

权利要求书

1.一种5G网络切片资源分配方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取用户提出的切片请求，根据CoS等级将获取的切片请求分队排列，得到8个SFC队列；

步骤2：每次从8个SFC队列的队首取出切片请求，根据uRLLC、eMBB和mMTC的业务分类，为取出的切片请求配置通信路径；

步骤3：采用预先学习的资源分配方法为取出的切片请求分配计算资源、存储资源、带宽资源，得到满足各业务端到端时延要求的切片资源分配策略，将其作为切片请求的资源分配方法；端到端时延包括传播时延、传输时延、排队时延和处理时延；其中所述传播时延在配置通信路径时进行优化，所述传输时延、排队时延和处理时延在资源分配中进行优化；

其中，所述资源分配方法，包括：

将各业务传输时延、排队时延和处理时延之和乘以1+CoS并求和；

以求得之和最小化为优化目标，用强化学习法为各切片请求分配计算资源、存储资源、带宽资源；其中计算资源、带宽资源参与优化目标的计算，存储资源作为优化时的约束条件；

所述优化目标通过下式表示：

式(1)中，T表示加权求和的结果；CoS_i表示第i个切片的CoS等级，满足i∈1～8；C_n表示某时隙第n个物理节点为第i个切片所分配的计算资源；B_n表示某时隙第n个物理节点为第i个切片所分配的出口带宽；x表示处理单位比特数据所需的计算资源；l表示分组的平均长度；分组的到达过程符合到达率为λpackets/s的泊松分布；E_i表示该队列是否为空，当队列为空则E_i＝0，否则E_i＝1；

步骤4：将完成资源分配的切片请求从SFC队列删除，将新获取的切片请求按CoS等级置于对应SFC队列的队尾，返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的5G网络切片资源分配方法，其特征在于，当SFC队列为空时，该队列资源需求为0，则为其分配的计算资源、存储资源、带宽资源中任一资源为0。

3.根据权利要求1所述的5G网络切片资源分配方法，其特征在于，所述CoS等级包括0～7级，其中CoS＝7表示切片对端到端时延要求最高，CoS＝0表示切片对端到端时延要求最低。

4.根据权利要求1所述的5G网络切片资源分配方法，其特征在于，所述配置通信路径满足：端到端时延要求越高的业务配置越短的通信路径，所述通信路径的缩短通过UPF、MEC功能下沉和DU、CU合并方法实现。

5.根据权利要求4所述的5G网络切片资源分配方法，其特征在于，所述UPF、MEC功能下沉和DU、CU合并方法，包括：

配置5G系统的数据面，所述数据面包括：接入数据中心DC1、边缘数据中心DC2和核心数据中心DC3；

将uRLLC业务的DU、CU、MEC和UPF设置在接入数据中心DC1，且DU与CU安排在同一个物理设备上；

将eMBB业务的DU设置在接入数据中心DC1，CU、MEC、UPF功能设置在边缘数据中心DC2；

将mMTC业务的DU设置在接入数据中心DC1，CU功能设置在边缘数据中心DC2，UPF、MEC功能设置在核心数据中心DC3。

6.根据权利要求1所述的5G网络切片资源分配方法，其特征在于，所述强化学习法的单步奖励为优化目标的负相关函数。

7.一种5G网络切片资源分配系统，其特征在于，包括：

切片分级模块：用于获取用户提出的切片请求，根据CoS等级将获取的切片请求分队排列，得到8个SFC队列；

队列调度模块：用于每次从8个SFC队列的队首取出切片请求，根据uRLLC、eMBB和mMTC的业务分类，为取出的切片请求配置通信路径；

资源分配模块：用于采用预先学习的资源分配方法为取出的切片请求分配计算资源、存储资源、带宽资源，得到满足各业务端到端时延要求的切片资源分配策略，将其作为切片请求的资源分配方法；端到端时延包括传播时延、传输时延、排队时延和处理时延；其中所述传播时延在配置通信路径时进行优化，所述传输时延、排队时延和处理时延在资源分配中进行优化；

其中，所述资源分配方法，包括：

将各业务传输时延、排队时延和处理时延之和乘以1+CoS并求和；

以求得之和最小化为优化目标，用强化学习法为各切片请求分配计算资源、存储资源、带宽资源；其中计算资源、带宽资源参与优化目标的计算，存储资源作为优化时的约束条件；

所述优化目标通过下式表示：

式(1)中，T表示加权求和的结果；CoS_i表示第i个切片的CoS等级，满足i∈1～8；C_n表示某时隙第n个物理节点为第i个切片所分配的计算资源；B_n表示某时隙第n个物理节点为第i个切片所分配的出口带宽；x表示处理单位比特数据所需的计算资源；l表示分组的平均长度；分组的到达过程符合到达率为λpackets/s的泊松分布；E_i表示该队列是否为空，当队列为空则E_i＝0，否则E_i＝1；

队列更新模块：用于将完成资源分配的切片请求从SFC队列删除，将新获取的切片请求按CoS等级置于对应SFC队列的队尾。