一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法技术

本发明专利技术涉及一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，属于移动通信技术领域。首先，针对传统切换方案中由于基站资源不足而导致切换失败的问题，本发明专利技术通过切换准备阶段MEC辅助目标基站选择，提高切换成功率。其次，针对数据流量过大导致核心网拥塞的问题，本发明专利技术利设计了一种任务卸载和数据分流方案，减小核心网拥堵，降低用户时延，提升网络性能和用户体验。本发明专利技术把任务卸载和数据分流融入到用户切换过程中，实现了任务卸载和数据分流的平滑过渡，降低传输时延和切换失败率。 1

MEC aided data diversion method in 5G network

The invention relates to a data transmission method based on MEC aided in 5G network, which belongs to the field of mobile communication technology. First, in view of the problem of switching failure due to the shortage of base station resources in the traditional handover scheme, the invention improves the success rate of the handoff through the selection of the MEC auxiliary target base station in the handover preparation stage. Secondly, in view of the problem of congestion in the core network caused by too large data traffic, the invention has designed a task unload and data diversion scheme to reduce core network congestion, reduce user delay, improve network performance and user experience. The invention integrates the task unloading and the data diversion into the user switching process, and realizes the smooth transition of the task unload and the data diversion, and reduces the transmission delay and the switching failure rate. One

【技术实现步骤摘要】
一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法
本专利技术属于无线通信
，涉及一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法。
技术介绍
移动互联网和物联网的快速发展以及各种新型业务的不断涌现，预计到2020年将带来1000倍的数据流量增长以及超过500亿量级的终端设备连接。移动边缘计算(MobileEdgeComputing，MEC)是未来5G移动通信系统提升服务能力的重要技术手段之一。不同于其它技术，MEC可以深度融合到移动通信架构中，更能保证用户服务质量(QualityofService，QoS)和服务体验(QualityofExperience，QoE)。MEC可以视为传统云数据中心的一种补充资源，在无线接入网(RadioAccessNetwork，RAN)侧部署通用服务器，为RAN提供IT和云计算的能力，从而使得传统无线接入网具备了业务本地化、近距离部署的条件。由于信息传输只有一跳，具备提供低时延、高带宽的传输能力，可有效缓解未来移动网络对于传输带宽以及时延的要求。通过将计算能力下沉到移动边缘节点，提供第三方应用集成，为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能。同时，业务面下沉及本地化部署可有效降低网络负荷以及对网络回传带宽的需求，从而实现缩减网络运营成本的目的。5G通信系统的切换过程一般分为三个过程：切换准备阶段，切换执行阶段，切换完成阶段。切换准备阶段：源基站(gNB)根据用户的漫游和接入权限信息给用户设备(UserEquipment，UE)配置测量进程，UE根据源gNB的配置信息测量小区的多个波束的功率值，然后把测量结果上报给源gNB。源gNB给用户配置个最佳波束。滤波发生在两个层次上：物理层获得波束质量，RRC层获得小区质量。源gNB根据用户上报的信息和无限资源管理(RadioResourceManagement，RRM)信息做出切换决定，通过Xn接口向目标gNB发送切换请求，目标gNB决策并反馈给源gNB。切换执行阶段：用户同步到目标gNB，源gNB把用户的数据转发到目标gNB。切换完成阶段：数据路径从源gNB切换到目标gNB，源gNB释放用户上下文，完成切换。现有技术至少存在如下技术问题：1)传统切换方案中切换请求会因目标gNB无法满足UE的QoS需求或资源不足而被拒绝，导致切换失败率增加；2)传统的任务卸载和数据分流方案，相对独立，没有融入到UE的切换过程中，无法保证UE切换过程中任务卸载和数据分流的平滑过渡。因此，针对以上问题本专利技术提出了一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，减小切换失败率，实现任务卸载和数据分流的平滑过渡，降低数据传输时延。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，1)切换执行之前，MEC收集UE和gNB状态信息，在切换准备阶段辅助选择目标gNB，减小切换失败率。2)综合UE任务卸载数据分流决策信息、MEC任务卸载数据分流决策信息以及gNB当前状态信息做出最终决策，减小切换失败率，降低数据传输时延。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种5G网络中基于移动边缘计算(MobileEdgeComputing，MEC)辅助的数据分流方法，该方法根据所提网络场景的特性，在切换执行之前，MEC收集用户设备(UserEquipment，UE)和源gNB状态信息，在切换准备阶段辅助选择目标gNB，以减小切换失败率；综合UE、MEC和gNB任务卸载以及数据分流决策信息，以减小切换失败率，降低数据传输时延，具体包括以下步骤；S1：切换执行之前收集网络状态信息；S2：切换准备阶段辅助选择目标gNB；S3：生成任务卸载和数据分流决策信息；S4：完成数据路径切换。进一步，在步骤S1中，所述MEC和多个gNB形成一个网络簇，MEC作为簇头周期性收集UE和gNB的状态信息，掌握簇内基站和用户的全局信息。进一步，在步骤S2中，所述源gNB给UE配置测量进程，UE进行测量并得出小区质量；UE把测量报告和任务卸载数据分流决策信息上报给源gNB；源gNB做出切换决定，并和MEC交互，源gNB根据MEC提供的候选基站状态信息按照成功接入率降序排列候选基站列表。进一步，在步骤S3中，所述MEC结合自身的计算资源、预缓存数据更新来自UE侧的任务卸载和数据分流决策信息，并把该信息反馈给目标gNB。进一步，在步骤S4中，所述目标gNB综合信道质量、用户安全性问题、用户移动性参数生成最终任务卸载和数据分流决策信息，并将该决策信息融入到路径切换请求命令中发送给核心网，核心网在切换完成阶段完成UE的任务卸载和数据分流。进一步，所述任务卸载分为以下三种方式：1)无需卸载，即整个计算在UE本地完成；2)部分卸载：部分计算在UE处理，其余部分卸载到MEC处理；3)完全卸载：整个计算卸载到MEC处理；应用类型按照以下三种标准来分类：1)应用程序可卸载性；2)待处理数据量；3)卸载部分的依赖性。进一步，所述应用程序的代码或数据能分割和并行处理，分为两种类型：可完全卸载和可部分卸载；可完全卸载型，即应用可以分为N个可卸载部分；可部分卸载型，即应用由N个不可卸载部分和M个可卸载部分组成。进一步，所述待处理数据量根据是否预先知道待处理数据量，分为两种类型：应用可预知和不可预知。进一步，所述卸载部分的依赖性分为应用程序的各个部分可能独立或相互依赖；前者，所有部分同时并行卸载；后者，应用程序一部分依赖于另一部分作为输入，不可并行卸载。进一步，所述数据分流分为以下四种方式：1)若MEC已缓存该数据，则MEC立即响应用户，为用户提供服务；2)若MEC没有缓存该数据，则查询用户的请求是否属于本地网络；若请求属于本地网络，用户通过MEC直接访问本地网络，数据业务无需经过核心网，直接由MEC平台分流至本地网络；3)若用户请求不属于本地网络，查询MEC是否和用户所请求业务的服务方联通；4)若以上都不满足，用户的请求将被转发至核心网。本专利技术的有益效果在于：本专利技术把任务卸载和数据分流融入到用户切换过程中，实现了任务卸载和数据分流的平滑过渡，降低了传输时延和切换失败率。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为系统架构图；图2为系统网元图；图3为UE内部功能装置图；图4为MEC内部功能装置图；图5为5G网络中基于MEC辅助的数据分流方案信令流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。参见图1，图1为系统架构图。基于MEC服务器的基站之间的切换系统网络架构，基于3GPP设计标准组网架构包括：RAN侧由三个gNB基站和用户设备构成，gNB之间通过Xn接口连接。MEC服务器部署在基站侧，作为三个gNB的汇聚节点，通过接口连接基站和核心网网元。UE从一个基站覆盖范围移动到另外一个基站覆盖范围，在两个gNB重叠区域发生切换。核心网部分主要包括AMF、SMF、网络暴露功能体(NetworkExposureFunction，NEF)、策略控制功能体(PolicyControlFunction，PCF)。MEC与UPF负责数据平面IP数据包传输。组网架构主要优势：1)利用MEC辅助切换准备阶段目标gNB的选择，提高切换成功率。2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G网络中基于移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)辅助的数据分流方

【技术特征摘要】
1.一种5G网络中基于移动边缘计算(MobileEdgeComputing，MEC)辅助的数据分流方法，其特征在于：该方法根据所提网络场景的特性，在切换执行之前，MEC收集用户设备(UserEquipment，UE)和源gNB状态信息，在切换准备阶段辅助选择目标gNB，以减小切换失败率；综合UE、MEC和gNB任务卸载以及数据分流决策信息，以减小切换失败率，降低数据传输时延，具体包括以下步骤；S1：切换执行之前收集网络状态信息；S2：切换准备阶段辅助选择目标gNB；S3：生成任务卸载和数据分流决策信息；S4：完成数据路径切换。2.根据权利要求1所述的一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，其特征在于：在步骤S1中，所述MEC和多个gNB形成一个网络簇，MEC作为簇头周期性收集UE和gNB的状态信息，掌握簇内基站和用户的全局信息。3.根据权利要求1所述的一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，其特征在于：在步骤S2中，所述源gNB给UE配置测量进程，UE进行测量并得出小区质量；UE把测量报告和任务卸载数据分流决策信息上报给源gNB；源gNB做出切换决定，并和MEC交互，源gNB根据MEC提供的候选基站状态信息按照成功接入率降序排列候选基站列表。4.根据权利要求1所述的一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，其特征在于：在步骤S3中，所述MEC结合自身的计算资源、预缓存数据更新来自UE侧的任务卸载和数据分流决策信息，并把该信息反馈给目标gNB。5.根据权利要求1所述的一种5G网络中基于MEC辅助的数据分流方法，其特征在于：在步骤S4中，所述目标gNB综合信道质量、用户安全性问题、用户移动性参数生成最终任务卸载和数据分流决策信息，并将该决策信息融入到路径切换请求命令中发送给核心网，核...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓舸，张东宇，汤涉，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50