一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，包括如下步骤：一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；虚拟容器包含静态容器和动态容器；其中，静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。该方法对无线接入功能模块进行了合理划分，提出了基于虚拟容器的无线接入网络架构，具有符号处理与比特处理分离、用户面与控制面分离、动态容器与静态容器分离、调度独立等特点，具有隔离度高、扩展性好等显著优点。

A Method of Constructing Wireless Access Network Based on Fog Computing Virtual Container

The invention discloses a method for constructing a wireless access network based on fog computing virtual container, which includes the following steps: a group of interoperable fog computing nodes are connected with the core network to form a wireless access network architecture; virtual containers are deployed on each fog computing node; virtual containers contain static containers and dynamic containers; and static containers are fixed on local fog computing nodes; Dynamic containers migrate between different fog computing nodes. This method divides the wireless access function modules reasonably, and proposes a wireless access network architecture based on virtual container. It has the characteristics of separation of symbol processing and bit processing, separation of user and control surface, separation of dynamic container and static container, and independent scheduling. It has the advantages of high isolation and good scalability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法
本专利技术涉及一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法；属于智能计算

技术介绍
传统的无线接入网络基于独立宏基站的思路构建，或者是基于云计算资源池的方式构建，这种接入网络被称作云接入网络(CloudRadioAccessNetwork，简称Cloud-RAN)。前者基于专用的硬件设备和电信软件，后者是对前者的改进，需要搭建专门的集中部署的云计算平台。Cloud-RAN具体架构如图1所示。对于无人驾驶、工业自动化等需要低时延传输、高可靠连接的业务来说，现有的Cloud-RAN技术并不能满足其要求。Cloud-RAN的基带处理模块集中在云端，这就使得上行的IQ采样数据必须通过CPRI接口传至云端处理，再从云端通过CPRI接口下传下行的IQ采样数据。CPRI接口的数据量一般是实际数据的几十倍，时延也非常大。雾计算(FogComputing)最早由思科(Cisco)公司提出，在该模式中数据、处理和应用程序集中在网络边缘的设备中，而不是几乎全部保存在云中，是云计算(CloudComputing)的延伸概念。雾计算移动性好，手机和其他移动设备可以互相之间直接进行通信，信号不必到云端甚至基站去绕一圈，支持很高的实时性。物联网发展的最终结果就是将所有的电子设备、移动终端、家用电器等一切都互联起来，这些设备不仅数量巨大，而且分布广泛，只有雾计算才能满足，现实的需求对雾计算提出了要求，也为雾计算提供了发展机会。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，包括如下步骤：一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；所述虚拟容器包含静态容器和动态容器；其中，静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。其中较优地，雾计算节点和雾计算节点之间通过网络互连。其中较优地，所述静态容器包括采样和符号处理容器；所述采样和符号处理容器负责物理层底层采样信号和符号数据处理；在每一个雾计算节点上设置有一个采样和符号处理容器。其中较优地，所述静态容器还包括媒体介质控制容器；所述媒体介质控制容器负责用户的调度；在每一个雾计算节点上设置有一个媒体介质控制容器。其中较优地，所述媒体介质控制容器支持动态容器的创建与释放。其中较优地，所述动态容器包括比特数据处理容器、用户面处理容器和控制面处理容器；所述比特数据处理容器负责物理层高层比特数据处理；所述用户面处理容器负责用户面数据处理；所述控制面处理容器负责控制信令处理。其中较优地，所述基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，还包括如下步骤：当用户量增加时，通过在雾计算节点创建动态容器进行无线接入网络的扩展。其中较优地，当用户量增加时，通过在雾计算节点创建动态容器进行无线接入网络的扩展，包括如下步骤：当用户量增加时，判决当前的本地雾计算节点的计算能力，如果当前的本地雾计算节点计算能力满足用户量的增加需求，则根据增加量在本地雾计算节点创建新的比特数据处理容器、用户面处理容器和控制面处理容器；否则，判断邻近的雾计算节点的计算能力，如果邻近的雾计算节点的计算能力满足用户量的增加需求，且两个雾计算节点间的时延满足要求，则按照负荷均衡的原则在邻近的雾计算节点新增比特数据处理容器、用户面处理容器和控制面处理容器。其中较优地，所述基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，还包括如下步骤：根据不同的应用场景，在雾计算节点设置独立的虚拟基站，每个虚拟基站包含共用的采样和符号处理容器和媒体介质控制容器，以及独立的比特数据处理容器、用户面处理容器和控制面处理容器；在用户接入时，根据用户的业务类型将用户分配到相应的虚拟基站，并分配虚拟容器。其中较优地，所述基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，还包括如下步骤：在用户接入时，根据用户的业务类型将用户分配到相应的虚拟基站，如果分配到的虚拟基站的容量达到门限，则通过在邻近雾计算节点创建动态容器进行虚拟基站的容量的扩展。本专利技术所提供的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，通过一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；然后在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；虚拟容器包含静态容器和动态容器；其中，静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。该方法对无线接入功能模块进行了合理划分，提出了基于虚拟容器的无线接入网络架构，具有符号处理与比特处理分离、用户面与控制面分离、动态容器与静态容器分离、调度独立等特点，具有隔离度高、扩展性好等显著优点。附图说明图1为现有的云接入网络的典型结构示意图；图2为本专利技术所提供的一个实施例中，雾计算无线接入网络的结构示意图；图3为本专利技术所提供的一个实施例中，雾计算无线接入网络的容量扩展的结构示意图；图4为本专利技术所提供的一个实施例中，针对三种应用场景形成了三个网络切片的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。本专利技术所提供的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，包括如下步骤：首先，一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；然后，在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；其中，虚拟容器包含静态容器和动态容器；静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。通过五种基本的虚拟容器可以构建可伸缩、可扩展，支持不同应用场景网络切片功能的无线接入网络。下面对这一过程做详细具体的说明。本专利技术基于硬件虚拟化和系统组件化的思路，在雾计算节点网络的虚拟容器集群上构建无线接入网络。本专利技术所说的雾计算节点是指位于网络边缘，集成了通信射频模块、通用计算资源、通用存储资源以及必要FPGA、GPU等硬件加速设备和内部、外部接口的通用计算机设备。雾计算节点在硬件上由射频器件和通用处理器主板和必要的内存、硬盘及各种接口构成，软件上包括通用操作系统和虚拟容器组件。其中，本专利技术所称虚拟容器是计算机界的术语，是一种软件虚拟化技术，各个容器之间实现了很好的隔离，与虚拟机技术相比具有启动速度快、资源利用率高、性能开销小等优点，常用的容器技术有Docker、LXC等。本专利技术的无线接入网络由雾计算节点组成，这些雾计算节点通过云与雾之间的接口连接到位于云计算平台的核心网。无线通信接入模块经过合理功能分割后部署在雾计算网络的各个雾计算节点虚拟容器内，构建了动态容器与静态容器分离、物理层高层与物理层低层分离、用户面与控制面分离、调度独立等四大特点的五容器架构。图2为雾计算无线接入网络(Fog-RAN)的结构示意图。如图2所示，雾计算无线接入网络由一组互通的雾计算节点(简称雾节点)组成。每个雾节点都和位于网络中心的核心网相连，构成完整的无线系统。在每个雾节点上部署了各种虚拟容器。各个雾节点之间通过网络互联。其中，虚拟容器分为静态容器和动态容器两大类。在同一个雾节点中，每种静态容器的数量固定只有一个，且固定在本地雾计算节点上，不可迁移到其它雾节点。动态容器的数量可以根据需要扩展，并可动态迁移到其它雾节点。这种静动分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于包括如下步骤：一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；所述虚拟容器包含静态容器和动态容器；其中，静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于包括如下步骤：一组互通的雾计算节点和核心网相连，构成无线接入网络架构；在每一个雾计算节点上部署虚拟容器；所述虚拟容器包含静态容器和动态容器；其中，静态容器固定在本地雾计算节点上；动态容器在不同雾计算节点之间进行迁移。2.如权利要求1所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于：雾计算节点和雾计算节点之间通过网络互连。3.如权利要求1所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于：所述静态容器包括采样和符号处理容器；所述采样和符号处理容器负责物理层底层采样信号和符号数据处理；在每一个雾计算节点上设置有一个采样和符号处理容器。4.如权利要求1所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于：所述静态容器还包括媒体介质控制容器；所述媒体介质控制容器负责用户的调度；在每一个雾计算节点上设置有一个媒体介质控制容器。5.如权利要求4所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于：所述媒体介质控制容器支持动态容器的创建与释放。6.如权利要求1所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构建方法，其特征在于：所述动态容器包括比特数据处理容器、用户面处理容器和控制面处理容器；所述比特数据处理容器负责物理层高层比特数据处理；所述用户面处理容器负责用户面数据处理；所述控制面处理容器负责控制信令处理。7.如权利要求1所述的基于雾计算虚拟容器的无线接入网络构...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海东，王艳楠，周明拓，李凯，李剑，张武雄，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31