5G环境下网络切片编排技术的研究与仿真

发布时间：2020-03-23 15:04

【摘要】：5G将具更高的用户体验速率、更大的连接容量、极低的端到端时延等关键性,以及多样化的应用场景。5G还将全面提升服务的开放性与创新能力,大幅降低网络建设运营成本。为了满足5G的业务要求,5G网络引入NFV、网络切片等技术来驱动网络架构的创新。网络切片技术因其配置灵活,资源共享、可扩展性强并支持垂直行业应用等优势,在5G中的作用十分重要。而如何设计与编排网络切片使其具有最优的服务质量和性能,成为当前关于5G网络切片研究的核心与难点。本文对5G环境下网络切片编排技术的研究主要从两个方面展开。其一,如何在接入网中,对接入网切片资源的进行编排管理,而保证网络切片的隔离性以及提高接入网中频谱资源的利用率;其二,如何在核心网中,对核心网中切片所需资源进行合理地编排分配,使核心网切片具有最佳的网络性能、使基础设施资源能够承载更多地网络切片从而提高网络运营商地效益。针对上述问题,本课题根据5G以及未来移动通信网络地发展特点,通过分析上述问题地研究前进和挑战性。最终决定聚焦于5G核心网中网络切片的编排问题的研究。在研究过程中,主要完成了以下工作:首先,进行了5G网络切片的编排方案研究。针对现有研究中地网络切片编排方案的优化目标单一和未考虑切片业务网络性能需求地差异问题,设计了一种新的网络切片映射模型,通过在模型中引入了切片运营成本和根据切片业务类型而变化地网络性能值,从而使生成的网络切片能在符合用户要求的情况下,既能降低网络运营商的运营成本又能够使网络切片具有较优的网络性能。并且,根据该模型的特点设计了一种基于遗传禁忌搜索算法的映射算法来求解。该算法能够根据历史记忆,并行地在底层网络中搜索全局最优的VNF和虚拟链路的映射位置。其次,基于本文设计的网络切片编排方案,结合5G网络切片和NFV MANO架构,设计了一种网络切片编排仿真系统,该系统是对5G网络切片的编排功能的实现。最后,具体实现了上述网络切片编排仿真系统,并通过仿真实验与功能测试,对本文设计的网络切片编排方案及系统的可行性进行了验证。
【图文】：

频谱,关键性能指标,应用场,流量密度

图 2.1 5G 应用场景的特点，IMT-2020(5G)提出了 8 个指标：其中包括六个关键性能指标（密度、移动性、端到端时延、峰值速率、流量密度）以及两个能效指）。并且，IMT 还提出了关键性能指标的目标值，，与 4G 相比 5G 拥有1Gbps 的用户体验速率、每平方公里一百万的连接密度，毫秒级的端到十 Tbps 的流量密度，每小时 500Km 以上的移动性和数十 Gbps 的峰不同的应用服务场景，这些关键性能指标并非一成不变，因为每个场能，所以在不同的场景下有不同的要求[26]。如图 2.2，显示了这八个关型应用场景的不同重要性，而且可以看出，用户体验速率，连接数密景的最基本的三个性能指标。

场景,指标,基础设施平台,架构

图 2.2 5G 不同服务场景的性能指标.1.2 5G 网络体系架构网络因为其接入网技术的限制和网络架构功能固化而不能应对 5G 需求和场景。相较之下，5G 网络具有更快的速率，更优质的通信质量和更多样性的服务场基础设施平台和网络架构两个方面的技术创新和协同发展，使 5G 网络更加高能和开放[27]。基础设施平台方面，5G 网络引入 NFV 和 SDN 技术，在同一套硬件设施上搭建从而降低现有基础设施平台的成本、增强资源管理能力、加快服务上线等。在，结合控制转发分离和控制功能重构的技术重新设计网络架构，提高 5G 场景AN）的性能。另外，简化核心网（CN）网络结构，使控制转发功能更加灵活高智能，网络能力更加开放，从而使全网整体服务水平得到提升。新的 5G 网络架。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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