5G网络层级缓存机制研究
发布时间：2020-03-24 23:36
【摘要】：近年来,随着移动网络流量的爆炸式增长,现有的移动网络架构在网络容量、时延保障、安全性和可靠性等方面都面临着前所未有的挑战。即将到来的第五代(5G)蜂窝网络将会使用包括大规模多输入多输出(Massive-MIMO)、毫米波频段、软件定义网络、云无线接入网络(C-RAN)、软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)等新技术。其中将NFV与缓存技术相结合将会大大降低流量增长造成的冲击。在虚拟化的5G网络中,基础设施提供商(InP)部署的缓存资源可以抽象为独立的切片,并由移动虚拟网络运营商(MVNO)所共享。在这种情况下,MVNO如何在虚拟化的5G网络中共享缓存资源,并获得最大的收益是一个值得研究的问题。因此,针对上述问题,本文不同于以往的工作,提出了一种在5G网络的核心网和无线接入网中部署具有虚拟化缓存能力高速缓存的分层缓存体系结构。然后,在寡头垄断市场模型的基础上,研究了MVNO的分层缓存资源共享问题,并将其定义为一个寡头博弈问题,以最大化MVNO的预期收益。由于在分层虚拟化缓存资源分配问题中寻找最优解是一个困难的问题,因此我们将优化问题分解为两个独立的缓存资源分配问题,分别是RAN缓存分配问题和CN缓存分配问题。针对RAN缓存分配问题,我们首先证明该问题的效用函数是一个严格的凸函数,在定义区间内有唯一的最大值,然后使用牛顿-拉普逊迭代法得到了问题的近似最优解;对于CN缓存分配问题,我们提出了一种请求概率排序算法,求出了核心网节点的缓存命中率,用于求解该问题的最优解。最后,通过仿真验证了该方案的性能,并与推导过程中的结论进行了对比,与推导过程中的结论一致。
【图文】：
随着智能终端的快速发展，智能手机，平板电脑等智能设备已经成逡逑为人们日常生活中不可或缺的一部分。目前发展迅速的智能家居，可穿戴设备以逡逑及物联网和车联网等服务也使得移动网络中终端的数量快速增长。除此之外，随逡逑着以４Ｋ／８Ｋ超高清视频、虚拟现实（ＶＲ）和增强现实（ＡＲ）为首的多媒体技术逡逑的快速发展，目前的移动网络在流量承载和终端连接数量等方面都面临着巨大的逡逑压力。根据来自思科的报告⑴，２０２１年全球移动网络的总流量将达到４９ＥＢ／月，逡逑而在爱立信的报告【２］中，在２０２３年这一数字将变成］０７ＥＢ／月。在终端数量方面，逡逑预计到２０２３年，全球移动网络的接入终端数量将达到３１４亿Ｗ。面对这种以指逡逑数增长的流量与终端数量，目前的移动网络架构显然不能满足要求。以目前大规逡逑模使用的ＬＴＥ网络为例，ＬＴＥ网络使用的仍然是高度分化的，基于硬件设计的逡逑网络架构。这样的架构在设计之初就己经考虑好了网络中每一部分的职能，如服逡逑务网关（ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅｗａｙ，邋ＳＧＷ）和邋ＰＤＮ邋网关（ＰＤＮＧａｔｅｗａｙ，邋ＰＧＷ）等，而逡逑且各个专用的网络设备之间的交互必须基于标准化的接口，，整个系统的开放性和逡逑可扩展性受到了极大的限制。此外，基于硬件的网络系统设计周期很长，一般以逡逑十年为周期，这使得新出现的网络技术很难快速在网络中得到应用。逡逑２０１７逦２０２３邋ＣＡＧＲ逡逑
图２－１网络功能虚拟化|庑湾义隙嗟墓竞捅曜蓟拐谕贫绻δ苄槟饣际醯耐绲某杀拘б妗⒘榛钚院涂衫┱剐浴Ｔ冢危疲种校ǎ郑椋颍簦酰幔戾澹危澹簦鳎铮颍脲澹疲酰睿悖簦椋铮睿螅郑危疲┑娜砑榧惺迪指鞔笕萘糠衿骰蛟品裰校皇亲ㄓ糜布稀＠纾性谠苹∩枋┲校皇窃诿扛稣镜闶褂米ㄓ玫恼庵肿试闯丶跎倭思扑愫托帕羁呕顺杀静⑻岣呱炭梢越鑫鐾缰械奶囟ㄖ斩思せ钐囟ㄐ藕糯碜时匾丶せ钏写碜试础ｅ义夏苄槟饣际跏沟靡贫缇哂懈蟮牧榛钚裕芄唤┥炭牌渫绻δ芎头瘢⒛芄桓臁⒏阋说夭看佣迪指玫姆窳榛钚浴Ｓ氲鼻巴缦啾龋绻χ饕扇缦氯悖保丁浚哄义霞胗布姆掷耄和绮辉偈羌捎布腿砑堤宓淖槭窍嗷ザ懒⒌摹Ｕ馐沟萌砑陀布目⑹奔浜臀た
本文编号：2599032
【图文】：
随着智能终端的快速发展，智能手机，平板电脑等智能设备已经成逡逑为人们日常生活中不可或缺的一部分。目前发展迅速的智能家居，可穿戴设备以逡逑及物联网和车联网等服务也使得移动网络中终端的数量快速增长。除此之外，随逡逑着以４Ｋ／８Ｋ超高清视频、虚拟现实（ＶＲ）和增强现实（ＡＲ）为首的多媒体技术逡逑的快速发展，目前的移动网络在流量承载和终端连接数量等方面都面临着巨大的逡逑压力。根据来自思科的报告⑴，２０２１年全球移动网络的总流量将达到４９ＥＢ／月，逡逑而在爱立信的报告【２］中，在２０２３年这一数字将变成］０７ＥＢ／月。在终端数量方面，逡逑预计到２０２３年，全球移动网络的接入终端数量将达到３１４亿Ｗ。面对这种以指逡逑数增长的流量与终端数量，目前的移动网络架构显然不能满足要求。以目前大规逡逑模使用的ＬＴＥ网络为例，ＬＴＥ网络使用的仍然是高度分化的，基于硬件设计的逡逑网络架构。这样的架构在设计之初就己经考虑好了网络中每一部分的职能，如服逡逑务网关（ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅｗａｙ，邋ＳＧＷ）和邋ＰＤＮ邋网关（ＰＤＮＧａｔｅｗａｙ，邋ＰＧＷ）等，而逡逑且各个专用的网络设备之间的交互必须基于标准化的接口，，整个系统的开放性和逡逑可扩展性受到了极大的限制。此外，基于硬件的网络系统设计周期很长，一般以逡逑十年为周期，这使得新出现的网络技术很难快速在网络中得到应用。逡逑２０１７逦２０２３邋ＣＡＧＲ逡逑
图２－１网络功能虚拟化|庑湾义隙嗟墓竞捅曜蓟拐谕贫绻δ苄槟饣际醯耐绲某杀拘б妗⒘榛钚院涂衫┱剐浴Ｔ冢危疲种校ǎ郑椋颍簦酰幔戾澹危澹簦鳎铮颍脲澹疲酰睿悖簦椋铮睿螅郑危疲┑娜砑榧惺迪指鞔笕萘糠衿骰蛟品裰校皇亲ㄓ糜布稀＠纾性谠苹∩枋┲校皇窃诿扛稣镜闶褂米ㄓ玫恼庵肿试闯丶跎倭思扑愫托帕羁呕顺杀静⑻岣呱炭梢越鑫鐾缰械奶囟ㄖ斩思せ钐囟ㄐ藕糯碜时匾丶せ钏写碜试础ｅ义夏苄槟饣际跏沟靡贫缇哂懈蟮牧榛钚裕芄唤┥炭牌渫绻δ芎头瘢⒛芄桓臁⒏阋说夭看佣迪指玫姆窳榛钚浴Ｓ氲鼻巴缦啾龋绻χ饕扇缦氯悖保丁浚哄义霞胗布姆掷耄和绮辉偈羌捎布腿砑堤宓淖槭窍嗷ザ懒⒌摹Ｕ馐沟萌砑陀布目⑹奔浜臀た
本文编号：2599032
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2599032.html
