用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统及方法，解决了现有网络切片管理系统中人工参与程度过高和易造成网络故障的问题，本发明专利技术专设了意图层，对意图转译和网络切片部署。控制层中意图保障模块上下贯通，将需求信息融入系统和方法中，实现方法有构建意图驱动切片创建、保障系统；租户意图输入；网络切片操作执行预判；租户意图转译；初始网络切片配置生成和实例化；租户意图保障。本发明专利技术租户输入更简单，网络切片性能自优化，避免了人为配置的不准确、不及时。可用于向租户提供网络服务，通过部署网络切片，快速地实现多样化网络服务的创建和管理，保障了租户的服务，更契合未来6G多样化场景、高服务质量的愿景。愿景。愿景。

【技术实现步骤摘要】
用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统及方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及网络中意图驱动切片的创建与保障，具体是一种用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统及方法。用于6G及其兼容的移动通信网络。

技术介绍

[0002]目前，5G主要集中在三大应用场景:增强移动宽带、高可靠低时延通信和大规模机器类通信，这已经不能满足2030年之后的未来网络需求。6G无线网络将在很大程度上增强和扩展上述应用场景，新式智能终端激增，垂直行业的市场新兴应用随之大量涌现。这迫使网络运营商在面对更为复杂的网络环境同时还需要提供多样化，个性化，高效率的服务，加剧了运营商的运维压力。
[0003]网络切片是一种能够将基础设施网络划分为多个逻辑网络新的关键技术，每个逻辑网络保证了其中各个用户的专用资源，实现了面向服务的动态资源分配。网络切片有助于满足未来网络高度多样化的服务质量需求，在多个切片之间共享有限的网络资源，也降低了成本，解决了通信服务共存的问题。因此，网络切片技术也将作为关键使能技术在6G中继承发展。然而面对复杂动态变化的网络环境，面临的主要困难和挑战如下：(1)在资源有限的情况下提高切片资源管理的灵活性和适应性，以尽可能地为租户提供多样化和高效的服务。(2)租户的要求是多样化的，网络切片需要根据租户的喜好为其创建个性化的网络切片。然而，具有不同性能和功能要求的多个网络切片也给基础设施网络的管理和运行带来了沉重的负担，这个问题目前没有得到有效解决。
[0004]意图驱动网络(Intent/>‑
driven Network,IDN)被视为自动化网络切片管理的有效技术途径，意图驱动网络它允许租户在不知道底层基础设施细节的情况下向网络管理系统表达管理网络和服务的意图，通过在基础设施网络上部署特有模块例如应用层、意图层和编排层等，IDN能够将用户声明式的意图进行自动转译、验证、下发、配置，实现对基础设施网络的运行保障，以求给租户提供满意的服务。从运营商的角度，IDN降低了网络切片定制与基础网络管理任务的困难程度，从租户角度，它也降低了租用网络切片业务的复杂性，实现了基础网络服务的自动化和闭环优化。
[0005]Gartner早在2017年就发布报告对意图驱动网络进行了定义，通用的意图驱动网络可以分为五层，分别是应用层、北向接口、意图层、编排层、南向接口和基础设施层。租户通过应用层下达不同的意图，通过北向接口表征意图，下达给意图层。意图层将表征后的意图映射成切片配置策略，并结合采集自基础设施层的信息反馈对策略进行验证，形成一个自优化闭环。编排层将意图层反馈的策略经过统一的编排，由南向接口下发至基础设施层完成网络切片的定制。所定制的网络切片为租户提供对应的服务，形成完整闭环。通过意图驱动网络能有效解决传统网络管理中存在的部分弊端，但目前意图驱动网络只有大致架构构思，各模块的实现和技术特点还没有明确定义。
[0006]为了简化网络切片管理，Fred AKLAMANU等人提出了一个用于5G网络切片的顶级
意图架构。这个架构给租户和运营商提供了简化的服务平台，加快了服务需求的部署，也包括了网络服务质量的反馈和可靠性的保证。然而，架构中在验证时假设网络切片中的每个节点都是静态的，没有考虑节点动态变化对资源分配造成的影响。而且租户在描述需要的网络切片意图时，所用语言较为繁琐，比如要说明传感器设备，保证的带宽等，也就是说对租户的技术要求很高，给租户的使用带来了负担和不方便。
[0007]Khizar Abbas等人提出了资源编排的意图驱动方法并自动化了端到端切片配置。这种方法消除了创建、更新和删除网络切片的手动工作，在保持基于IETF标准的意图生命周期机制的同时，完全自动化了网络服务的生命周期管理。系统还引入了对接入和核心网络资源的监控和管理。然而，在此模型中，网络切片管理功能有待完善，没有明确模型的服务对象，服务收益，也缺乏进一步针对应用场景的性能展示以说明模型能获得更好的服务质量。
[0008]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0009](1)需要大量人工对基础网络进行管理和维护：需求交互的过程对租户要求较高，租户需要具有专业的知识来确定自己所需业务场景需求的带宽，传感器设备等。验证时假设节点是静态的，在真实网络环境中，一旦某一网络节点出现问题，很难有针对性的判断错误位置，因此网络恢复速度很慢。
[0010](2)保障系统正常运行困难：网络环境日益复杂，底层网络信息量巨大且各拓扑节点动态变化，因此难以实时获取有效的全网络资源的动态数据，有很多冗余的干扰信息，保障系统的正常运行有一定的困难。
[0011]解决以上问题及缺陷的意义为：对于网络运营商，意图驱动切片创建、保障系统及方法降低了他们运维管理网络切片的复杂程度，同时给予租户更简洁的服务体验。另外，动态的切片创建方案能进一步优化服务场景应用下能提供的性能，如更高的下行速率，更大的吞吐量等，给予终端用户更优质的服务。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种自动化程度更高，网络性能更优化，使用更便捷的用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统及方法。
[0013]本专利技术是一种用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统，包括有依次连接的控制层和基础设施层，其特征在于，在控制层之上还设有意图层，在控制层中还加设有意图保障模块，所设各层详述如下：
[0014]基础设施层，包括有用户端UE，基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW和数据中心，共同构成的底层资源，从用户UE端接入需求信息，经过基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW功能模块连接到网络的数据中心，构成端到端的底层网络，UE端实现对数据中心的访问；
[0015]控制层，包含有加设的意图保障模块和接收意图保障模块网络切片资源块RBs分配方式信息的控制器FlexRAN；所述控制器FlexRAN结合了意图保障模块提供的网络切片资源块RBs分配方式信息用于对基础设施底层资源进行管控，通过自身的FlexRAN代理Agent和南向接口和基础设施层相连，又通过其北向接口与控制层中的意图保障模块以及与来自意图层的RAN策略配置器模块连接，收集基础设施底层资源中的用户信息，并用该用户信息和意图层中的RAN策略配置器模块的JSON文件生成针对端到端底层网络的初始化网络切片
配置，并通过FlexRAN代理Agent和南向接口在底层资源上进行初始网络切片部署；意图保障模块使用深度Q学习与神经网络结合的深度Q网络，通过收集到的网络底层资源配置方式、资源块RBs利用率、吞吐量、时延信息、来自意图层中意图管理器的吞吐量需求和时延需求对神经网络进行训练，训练后的输出是能使网络切片吞吐量和时延满意度最大化的资源块RBs的分配方式，并传递给控制器FlexRAN的北向接口接收；控制器FlexRAN用接收的资源块RBs分配方式对网络切片配置进行更新，并通过其代理给端到端底层网络下发优化后的网络切片配置；
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统，包括有依次连接的控制层和基础设施层，其特征在于，在控制层之上还设有意图层，在控制层中还加设有意图保障模块，所设各层详述如下：基础设施层，包括有用户端UE，基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW和数据中心，共同构成的底层资源，从用户UE端接入需求信息，经过基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW功能模块连接到网络的数据中心，构成端到端的底层网络，UE端实现对数据中心的访问；控制层，包含有加设的意图保障模块和接收意图保障模块网络切片资源块RBs分配方式信息的控制器FlexRAN；所述控制器FlexRAN结合了意图保障模块提供的网络切片资源块RBs分配方式信息用于对基础设施底层资源进行管控，通过自身的FlexRAN代理Agent和南向接口和基础设施层相连，又通过其北向接口与控制层中的意图保障模块以及与来自意图层的RAN策略配置器模块连接，收集基础设施底层资源中的用户信息；并用该用户信息和意图层中的RAN策略配置器模块的JSON文件生成针对端到端底层网络的初始化网络切片配置，并通过FlexRAN代理Agent和南向接口在底层资源上进行初始网络切片部署；意图保障模块使用深度Q学习与神经网络结合的深度Q网络DQN通过收集到的底层资源配置方式、资源块RBs利用率、吞吐量、时延信息、来自意图层中意图管理器的吞吐量需求和时延需求对神经网络进行训练，训练后的输出是能使网络切片吞吐量和时延满意度最大化的资源块RBs的分配方式，并传递给控制器FlexRAN的北向接口接收；控制器FlexRAN用接收的资源块RBs分配方式对网络切片配置进行更新，并通过其代理给端到端底层网络下发优化后的网络切片配置；意图层，包含有意图管理器模块，策略库模块和RAN策略配置器模块，其中意图管理器模块和策略库模块能双向通信，RAN策略配置器模块则能接收来自意图管理器模块和策略库模块两部分的信息，整个意图层通过意图管理器模块接收租户意图信息；意图管理器模块根据策略库模块的映射关系将租户意图转译为吞吐量和时延需求信息传输到RAN策略配置器模块和控制层中的意图保障模块，以供意图保障模块训练。2.如权利要求1所述的用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统，其特征在于，所述意图层中的意图管理器模块，包括有一个前端界面和后端程序，前端界面负责与租户交互，接受租户的意图，在后端先对租户意图进行实体识别并访问策略库模块，根据策略库模块中存储的映射关系将租户意图转译为吞吐量和时延需求信息传输到RAN策略配置器模块和控制层中的意图保障模块；策略库模块，是一个用于存储从业务场景到服务质量需求的映射关系和意图策略配置信息的数据库；RAN策略配置器模块，用来自意图管理器模块的吞吐量需求信息与来自策略库模块意图策略配置信息共同创建一个与租户意图相关的JSON文件，并将这个JSON文件通过北向接口传输给控制层中的FlexRAN控制器。3.如权利要求1所述的用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统，其特征在于，所述控制层中控制器的北向接口，是FlexRAN上开放的可访问接口，通过此接口接受RAN策略配置器模块下发的JSON文件；所述FlexRAN控制器模块，是一个基于软件定义网络的控制器，用于创建访问网络切片和管理其生命周期；FlexRAN代理Agent，是控制器部署在每个基站上的代理应用，控制器通过多个代理能对多个基站进行管控；意图保障模块，是基于DQN而设计的。它收集底层节点的有用信息，根据意图层提供的租户需求在切片之间进行动态的资源分配调整，以保证服务性能。
4.一种用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障方法，在权利要求1～3任意一项所述意图驱动的6G接入网切片创建、保障系统上运行，其特征在于，包括以下步骤：步骤一构建用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统：使用一种计算机设备和一种计算机可读存储介质构建用于6G接入网的意图驱动切片创建、保障系统，包括有依次连接的控制层和基础设施层，其特征在于，在控制层之上还设有意图层，在控制层中还加设有意图保障模块，所设各层详述如下：基础设施层，包括有用户端UE，基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW和数据中心，共同构成的底层资源，从用户UE端接入需求信息，经过基站eNB，核心网HSS，MME，SPGW功能模块连接到网络的数据中心，构成端到端的底层网络，UE端实现对数据中心的访问；控制层，包含有加设的意图保障模块和接收意图保障模块网络切片资源块RBs分配方式信息的控制器FlexRAN；所述控制器FlexRAN结合了意图保障模块提供的网络切片资源块RBs分配方式信息用于对基础设施底层资源进行管控，通过自身的FlexRAN代理Agent和南向接口和基础设施层相连，又通过其北向接口与控制层中的意图保障模块以及与来自意图层的RAN策略配置器模块连接，收集基础设施底层资源中的用户信息；并用该用户信息和意图层中的RAN策略配置器模块的JSON文件生成针对端到端底层网络的初始化网络切片配置，并通过FlexRAN代理...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春刚，张静雯，董茹，王瑶，郭俊杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：