面向5G传送网络的混合异质多租户切片管理研究

发布时间：2020-05-26 14:45

【摘要】：5G网络面临着多种多样的业务需求和不断变化的应用场景,例如具有更高带宽、更低时延的增强移动宽带业务,超高可靠性、超低时延的垂直行业应用以及支持海量用户连接的物联网业务。为应对即将到来的巨大挑战,NGMN(Next Generation Mobile Networks)发布5G白皮书并提出端到端网络切片方案。白皮书指出端到端的网络切片至少应具有如下功能:选择传送网、配置网络功能实体、切片隔离和资源管理等功能。此前,国际电信联盟电信标准分局(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector)第 13研究组主要侧重于核心网中网络功能实体的切片管理和软件化,但并未实现传送网络的切片工作。同时,5G传送网络组网涉及到多厂商设备和多技术系统的混合使用。实现端到端的切片管理要求在设计5G切片方案时,需要考虑设备间的差异,5G架构各网络段的协同管控和多场景下租户切片业务的管理。如何实现面向5G传送网络的混合异质多租户切片,构建端到端的切片系统是个难题。另一方面,5G二级前传和回传网络段承载大量业务,任何故障都会带来巨大的资金损失和海量数据丢失。致力于提升网络质量的5G传送网切片应提供高可靠性的切片服务。可靠性指切片服务在规定条件下和规定的时间内,完成承载切片业务功能的能力,高可靠性切片表示切片网络具备更低的网络阻塞率和快速的功能恢复能力。但是,在拥有灵活管控功能和隔离功能的5G传送网络切片领域,还没有较为深入的高可靠性切片研究。同时,在持续的网络提速降费要求下,各运营商对提供网络服务的成本要求越来越严格。如何提供一个服务质量好、成本低的高可靠性切片是项挑战。为解决以上难题,实现面向5G传送网络的混合异质多租户切片管理,本文分别从端到端多租户切片系统和高可靠性切片管理两个方面进行创新性研究。首先,在构建端到端多租户切片系统方面,设计一种高效分层集中式管理架构。该架构采用统一的数据库管理和跨层协商机制,保证端到端切片管理和多业务场景的灵活接入,有助于拓展新业务和提供定制化服务。同时,在传送网络的一级前传网络段中使用可靠性强、性价比高的无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术,二级前传和回传网络段中分别使用基于二层交换和三层交换的传送效率高的软件定义分组传送网(Software Defined Packet Transport Network,SPTN)技术。采用灵活的协议拓展策略屏蔽各种技术和多供应商设备的差异,解决混合组网不兼容问题。然后,基于虚拟网络隔离策略为传送网切片提供按需资源,并减少切片间的流量干扰。另一方面,为实现提供服务质量好、成本低的高可靠性切片目的,设计出一种基于部分保护策略的高可靠性切片方案。方案中的“部分保护”是指将切片业务分解为多个细粒度更小的基层切片,然后提供切片的部分资源即部分基层切片实现对业务单链路故障下的保护。该方案充分的利用传送网切片具有灵活管控和资源隔离的优势,使保护资源能更快的进行故障恢复和定向保护。在部分保护策略基础上,提出两种算法:“等比切片部分保护算法”和“均衡切片部分保护算法”。“等比切片部分保护算法”将业务请求均匀分配到多条路径上,具有高性能获取最短多路径集合和智能化遍历方案实现成本优化等优势。“均衡性切片部分保护算法”结合链路的可用容量比例和资源约束择优方式,能更加平衡的分配业务资源,在网络阻塞率的表现上更有优势。在综合考虑网络阻塞率和成本的情况下,实验表明,部分保护策略比全保护策略有更大的优势。
【图文】：

功能和特定的配置集合组成，这些配置针对特定用例或业务模型进行组合。因此，逡逑５Ｇ切片可以跨越网络所有域，包含云节点上运行的软件模块，，网络功能实体以逡逑及前传回传中的传输资源［９］。如图１－１所示，在基础设施中不同的网络资源切片逡逑１逡逑

点上运行的软件模块，网络功能实体以及前传回传中的传输资源。逡逑在２０１６年１１月，中国移动５ＧＣ－ＲＡＮ白皮书提出一种ＣＵ／ＤＵ架构得到产逡逑业界与学术界的高度认可，架构如图１－２所示。在架构中，一级前传网络使用的逡逑传输技术也要求有时延低的特性。数据传输可以采用无源光网络（Ｐａｓｓｉｖｅ邋Ｏｐｔｉｃａｌ逡逑Ｎｅｔｗｏｒｋ，邋ＰＯＮ）技术，或者是米用邋ＷＤＭ邋（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ逡逑Ｎｅｔｗｏｒｋ）光网络技术［２２］。对于ＣＵ至ｌｊ邋ＤＵ之间的前传网络和ＣＵ至ｌｊ邋ＣＮ的回传逡逑网络，可以采用软件定义光网络技术进行网络的统一管理，具备集群处理的优势逡逑和网络管控的灵活性。逡逑＿二

本文编号：2682000