一种网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置，该方法包括：获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络，根据所述的网络拓扑结构及其网络切片服务链流量确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延，根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件，根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。通过实施本发明专利技术，综合考虑了网络通信容量限制以及超低时延性能需求限制，从而保证能在最大网络通信容量的条件下，降低网络通信传输的时延，分配网络切片虚拟资源。

A virtual resource allocation method, system and device for network slicing

【技术实现步骤摘要】
一种网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置
本专利技术涉及移动通信领域，具体涉及一种网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置。
技术介绍
在5网络中,业务场景呈现出多样化、差异化的特点。为了支持5各种服务、用例以及业务模型的从高吞吐量服务到延迟敏感服务的需求，网络切片按照需求将会构建多个逻辑上独立的端到端虚拟网络，依赖必要的物理资源分配来为一个给定的业务场景灵活地提供一个或者多个网络服务。其中，超低时延是5G承载网网络切片需要满足的一个重要性能指标。在满足超低时延要求的情况下，为网络切片分配适应于性能需求的物理资源是网络切片技术一个主要挑战。在现有网络切片虚拟资源分配的方法中，5G前传回传网络并重结构的核心网络的计算服务器能够提供大容量存储和带宽，但部署的位置距离用户较远，不可避免地产生较长的传输时延，同时，各类业务数据汇聚到核心网络中进行计算处理，数据流量的巨大增长，会消耗过多回程链路带宽；而在接入网路的边缘设备中，离用户距离近，通信状况好，但是只有一定的缓存容量和计算能力；或者是基于时延敏感业务和时延非敏感业务的不同要求动态地调整提供计算资源的服务器的开启数量，来实现网络资源的不同分配；又或者是以用户流端到端时延及网络负载最小化为目标，为各用户流确定最优网络切片策略，实现资源分配的优化。上述方案都是单方面考虑某种因素的影响，无法同时满足用户在5G网络通信处理业务时的时延需求与速度需求，造成了网络的负载不均衡，增加了网络切片虚拟资源的消耗。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有网络切片虚拟资源分配技术中无法同时满足用户在5网络通信处理业务时的时延需求与速度需求的缺陷，从而提供一种网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置。有鉴于此，本专利技术提供一种网络切片虚拟资源分配方法，包括：获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络，根据所述的物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延，根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件，根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。可选地，在一实施例中，该方法还包括：通过以下公式计算所述传播时延：其中，表示网络切片S上的虚拟链路(k,l)在物理网络拓扑中请求资源分配时需要的总时延，S表示一类网络切片，s表示网络切片集合中的网络切片,(u,v)表示一条起始物理节点为u和终止物理节点为v的物理路径链路，表示起点为虚拟节点k和终点为虚拟节点l的逻辑链路(k,l)上的流量，C(u,v)表示物理链路(u,v)上可用带宽的上限容量，代表路径传播距离，Ls表示所有提供带宽资源的物理链路集合，ij表示为虚拟链路所映射的物理路径(r,d)中的一段子物理转发链路，θ是一个权重因子。可选地，在一实施例中，所述根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件包括：根据业务需求的时延阈值确定不同类型网络切片时延约束，根据物理链路能为虚拟链路提供相应的资源数量确定所有物理节点链路容量限制约束，根据每个切片所映射的物理链路数量及其虚拟链路数量确定物理节点不同虚拟网络功能约束，根据物理链路带宽资源容量确定所有物理链路的带宽限制约束，根据中间物理节点的流入流量及其流出流量确定物理链路的流量守恒约束。可选地，在一实施例中，计算所述不同类型网络切片时延约束包括：其中，表示第一对决策变量，λ(s,k),(s,l)表示第二对决策变量，表示业务需求指定的时延阈值。可选地，在一实施例中，计算所述所有物理节点链路容量限制约束包括：其中，表示物理链路(u,v)能够为虚拟链路kl提供相应资源的数量。可选地，在一实施例中，计算所述物理节点不同虚拟网络功能约束包括：其中,表示网络切片s中虚拟节点的数量,表示网络切片s的业务流实例数量。可选地，在一实施例中，计算所述所有物理链路的带宽限制约束包括：其中，表示该条物理链路上的所有网络切片请求的带宽资源需求。可选地，在一实施例中，计算所述物理链路的流量守恒约束，包括：其中，表示中间节点的流入流量，表示中间节点的流出流量。可选地，在一实施例中，根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径，包括：通过分支定界算法根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。本专利技术还提供一种网络切片虚拟资源的分配装置，包括：获取模块，用于获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络；确定模块，用于确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延以及约束条件；筛选路径模块，用于根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。本专利技术还提供一种网络切片虚拟资源的分配系统，包括：至少一个控制设备，所述控制设备用于执行如上述任意一种实施例所述的网络切片虚拟资源分配方法，对所述物理网络现有的网络切片虚拟资源进行合理分配。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一种实施例所述的网络切片虚拟资源分配方法，对所述物理网络现有的网络切片虚拟资源进行合理分配。本专利技术所提供的网络切片虚拟资源分配方法、系统及装置，通过获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络，根据所述的获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延，确定约束条件，通过分支定界算法根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径，通过获取到的最佳映射物理节点和链路路径，合理分配现有的网络切片虚拟资源，解决了在现有的网络切片虚拟资源分配的技术中无法同时满足用户在5G网络通信处理业务时的时延需求与速度需求，造成网络的负载不均衡、增加网络切片虚拟资源的消耗的问题，保证了物理网络链路中流量的均匀分布，有效的降低了网络切片虚拟资源分配的消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中网络切片虚拟资源分配方法的一个具体示例的流程图；图2为本专利技术实施例2中网络切片虚拟资源分配装置的一个具体示例的原理框图；图3为本专利技术实施例3中网络切片虚拟资源分配系统的结构框图；图4为本专利技术实施例3中网络切片虚拟资源分配系统的控制设备中第一控制器的一个具体示例的结构框图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于，包括：/n获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络；/n根据所述物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延；/n根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件；/n根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于，包括：
获取物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络；
根据所述物理网络拓扑结构及其网络切片服务链网络确定所有可能映射的物理节点、传播链路及其传播时延；
根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件；
根据所述约束条件对所述物理节点、传播链路进行路径筛选，得到最佳映射物理节点和链路路径。


2.根据权利要求1所述的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于，通过以下公式计算所述传播时延：



其中，表示网络切片S上的虚拟链路(k,l)在实际物理网络拓扑中请求资源分配时需要的总时延，S表示一类网络切片，s表示网络切片集合中的网络切片，(u,v)表示一条起始物理节点为u和终止物理节点为v的物理链路，表示起点为虚拟节点k和终点为虚拟节点l的逻辑链路(k,l)上的流量，C(u,v)表示物理链路(u,v)上可用带宽的上限容量，代表路径传播距离，Ls表示所有提供带宽资源的物理链路集合，ij表示为虚拟链路所映射的物理路径(r,d)中的一段子物理转发链路，θ是一个权重因子。


3.根据权利要求1所述的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于，所述根据所述的物理节点、传播链路及传播时延确定约束条件，包括：
根据业务需求的时延阈值确定不同类型网络切片时延约束；
根据物理链路能为虚拟链路提供相应的资源数量确定所有物理节点链路容量限制约束；
根据每个切片所映射的物理链路数量及其虚拟链路数量确定物理节点不同虚拟网络功能约束；
根据物理链路带宽资源容量确定所有物理链路的带宽限制约束；
根据中间物理节点的流入流量及其流出流量确定物理链路的流量守恒约束。


4.根据权利要求3所述的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于，所述不同类型网络切片时延约束，包括：



其中，表示第一对决策变量，λ(s,k),(s,l)表示第二对决策变量，表示业务需求指定的时延阈值。


5.根据权利要求3所述的网络切片虚拟资源分配方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰雷，李文璟，姚贤炯，孙德栋，李温静，郭少勇，徐思雅，周凡钦，杨志祥，林颖欣，冉迪雅，朱亮，
申请(专利权)人：北京邮电大学，国网上海市电力公司，国网信息通信产业集团有限公司，北京中电飞华通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11