5G核心网中微服务协议及弹性伸缩研究
发布时间:2020-06-06 07:37
【摘要】:随着移动流量的快速增长和通信场景的不断丰富,未来5G网络将会渗透到更多垂直产业。通过对传统的网络架构进行革新,采用云原生(Cloud Native)的服务化架构(Service-based Architecture,SBA),成为了业界应对多业务、多场景挑战的有效手段。然而,全新的服务化架构和万物互联的业务需求,都对5G网络的弹性、灵活性、开放性提出了挑战,也对未来5G网络的资源利用率提出了新的需求。增强开放能力,提高资源利用率,对于5G网络更好地与垂直产业结合,提升连接价值,降低运营商运营开支具有重要意义。首先,本文针对3GPP提出的服务化架构,设计了一套用于网络功能服务化接口的协议栈。通过对候选协议的特性进行分析,对性能进行对比,试验验证了设计的协议栈不仅能满足当前5G核心网的需求,也拥有良好的开放性和性能,适合核心网的进一步演进。其次,针对服务化核心网资源弹性伸缩机制问题,基于强化学习,设计了一个能够预置先验知识具有很好的自适应的弹性伸缩框架,采用了模糊Q学习的算法,实现了在线学习,在保障系统性能需求的前提下,提高系统资源利用率。
【图文】:
革新的驱动动力都来源于面向数据服务的巨大需求。但是5G相比之前每一代移逡逑动通信技术,除了依旧对数据流量的需求不断增加之外,5G的应用场景也从连逡逑接人与人,拓展到万物互联的全连接时代。如图1-1所示,国际电信联盟逡逑(InternationalTelecommunication邋Union,ITU)定义了邋5G邋末来三大使用场景丨3]:逡逑Enhanced邋mobile邋broadband逡逑Gi^abyics邋in邋a邋second逡逑?I逦邋3D邋video.邋UHI)邋screens逡逑S8b邋r邋邋Work邋andpla\邋indie邋ckmd逡逑产、Aagmcnicd邋rcalirv逡逑_邋Indi£lr>'邋auKxnatMm逡逑voice逦壚醒邋逦Mission邋critical邋applicaikm逡逑Smancn>邋-逦——Self邋dnMng邋car逡逑—(SHI)邋FuturelMT逡逑\^}jy逦^逡逑Massive邋machine邋type逦Ultra-reliable邋and邋low邋latency逡逑communications逦communications逡逑图1-1邋ITU对5G使用场景的分类131逡逑1逡逑
完成以网络为中心到用户为中心的服务模式的转变。这些因素都促使当前的逡逑核心网进行革新。逡逑传统LTE基本网络架构如图2-1所示,网络整体主要由核心网EPC和接入逡逑网E-UTRAN构成。接入网主要由eNodeB构成,核心网则由多个网元构成。其逡逑中HSS是一个中心数据库,主要存储用户签约数据;MME主要负载移动性管理逡逑和会话管理;PCRF主要负责策略控制和用户计费;SGW和PGW则构成用户面逡逑网元,PGW是移动通信网络通往外部数据网络的入口,同时负责为终端分配IP逡逑地址,SGW作为eNodeB之间切换的本地锚点,负责对基站和PGW之间的数据逡逑进行路由和转发。逡逑逦逡逑SGSN邋逦逡逑1逦 ̄ ̄逦S12逡逑MME邋S6a逦逦逡逑卜逦1逦/邋PCRF邋.逡逑si-mme/邋siN.邋S4逦Gy逡逑E.UTRAN逦Se,lJe邋|S5^8l邋PDn逡逑逦邋逦邋GateWay逦GateWay逦据网^逡逑图2-1邋LTE网络基础架构丨2G】逡逑5G移动通信技术的发展的驱动除了多业务、多连接复杂的场景需求外,还逡逑来自其内部网络自动化运维、多租户运维的需求。利用网络切片技术来实现在一逡逑张物理网络上划分为多个逻辑网络,,支持各种差异化的业务,势必会大大增加网逡逑络本身的复杂性。如果采用人工的方式来对网络进行维护
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN929.5
本文编号:2699367
【图文】:
革新的驱动动力都来源于面向数据服务的巨大需求。但是5G相比之前每一代移逡逑动通信技术,除了依旧对数据流量的需求不断增加之外,5G的应用场景也从连逡逑接人与人,拓展到万物互联的全连接时代。如图1-1所示,国际电信联盟逡逑(InternationalTelecommunication邋Union,ITU)定义了邋5G邋末来三大使用场景丨3]:逡逑Enhanced邋mobile邋broadband逡逑Gi^abyics邋in邋a邋second逡逑?I逦邋3D邋video.邋UHI)邋screens逡逑S8b邋r邋邋Work邋andpla\邋indie邋ckmd逡逑产、Aagmcnicd邋rcalirv逡逑_邋Indi£lr>'邋auKxnatMm逡逑voice逦壚醒邋逦Mission邋critical邋applicaikm逡逑Smancn>邋-逦——Self邋dnMng邋car逡逑—(SHI)邋FuturelMT逡逑\^}jy逦^逡逑Massive邋machine邋type逦Ultra-reliable邋and邋low邋latency逡逑communications逦communications逡逑图1-1邋ITU对5G使用场景的分类131逡逑1逡逑
完成以网络为中心到用户为中心的服务模式的转变。这些因素都促使当前的逡逑核心网进行革新。逡逑传统LTE基本网络架构如图2-1所示,网络整体主要由核心网EPC和接入逡逑网E-UTRAN构成。接入网主要由eNodeB构成,核心网则由多个网元构成。其逡逑中HSS是一个中心数据库,主要存储用户签约数据;MME主要负载移动性管理逡逑和会话管理;PCRF主要负责策略控制和用户计费;SGW和PGW则构成用户面逡逑网元,PGW是移动通信网络通往外部数据网络的入口,同时负责为终端分配IP逡逑地址,SGW作为eNodeB之间切换的本地锚点,负责对基站和PGW之间的数据逡逑进行路由和转发。逡逑逦逡逑SGSN邋逦逡逑1逦 ̄ ̄逦S12逡逑MME邋S6a逦逦逡逑卜逦1逦/邋PCRF邋.逡逑si-mme/邋siN.邋S4逦Gy逡逑E.UTRAN逦Se,lJe邋|S5^8l邋PDn逡逑逦邋逦邋GateWay逦GateWay逦据网^逡逑图2-1邋LTE网络基础架构丨2G】逡逑5G移动通信技术的发展的驱动除了多业务、多连接复杂的场景需求外,还逡逑来自其内部网络自动化运维、多租户运维的需求。利用网络切片技术来实现在一逡逑张物理网络上划分为多个逻辑网络,,支持各种差异化的业务,势必会大大增加网逡逑络本身的复杂性。如果采用人工的方式来对网络进行维护
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN929.5
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 王胡成;徐晖;程志密;王可;;5G网络技术研究现状和发展趋势[J];电信科学;2015年09期
2 龚强;;云计算关键技术之弹性伸缩控制技术认知研究[J];信息技术;2014年01期
3 卢军;移动通信发展的现状及未来趋势[J];信息通信;2005年03期
本文编号:2699367
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