【5G關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用探究6200字（論文）】

5G關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究[內(nèi)容摘要]5G網(wǎng)絡(luò)具有用戶體驗(yàn)感更好，網(wǎng)速更快，能夠接受的終端接口更多等優(yōu)勢(shì)。5G能夠進(jìn)一步提升服務(wù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)性能，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用消耗。為了滿足網(wǎng)民的用網(wǎng)需求，5G網(wǎng)絡(luò)引入了NFV、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)憑借其配置靈活、資源共享、擴(kuò)展性強(qiáng)、支持垂直行業(yè)應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，在5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用。如何進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)以獲得最佳的服務(wù)質(zhì)量和性能，已成為當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)研究的核心和挑戰(zhàn)。本文主要闡述了5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的相關(guān)概念，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片的定義、架構(gòu)、生命周期進(jìn)行闡述，并對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)切片的編排方案進(jìn)行了詳細(xì)的論述，為5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用提供一定的借鑒。[關(guān)鍵詞]5G網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化；網(wǎng)絡(luò)切片目錄TOC\o"1-3"\h\u一、引言 一、引言為解決4G網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)問(wèn)題，讓網(wǎng)民使用更快網(wǎng)速的網(wǎng)絡(luò)的愿望得到實(shí)現(xiàn)，我國(guó)通信研究領(lǐng)域正式開(kāi)發(fā)出了5G網(wǎng)絡(luò)。由于5G的多樣化應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求，傳統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)部署方式無(wú)法靈活地為用戶提供各種業(yè)務(wù)服務(wù)。運(yùn)營(yíng)商如果按照傳統(tǒng)的建網(wǎng)方式，用單一的網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足多種差異化業(yè)務(wù)，就無(wú)法提高網(wǎng)絡(luò)性能，也無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)的高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)，并且還需要耗費(fèi)大量的資金用于購(gòu)買設(shè)備。[1]因此，5G摒棄了全集成部署方式，基于松耦合、易擴(kuò)展的原則設(shè)計(jì)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用基于NFV（NetworkFunctionsVirtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)資源虛擬化，部署多個(gè)自定義、專用、隔離的端到端邏輯網(wǎng)絡(luò)。二、5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的相關(guān)概念在5G中，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，從統(tǒng)一的基礎(chǔ)架構(gòu)出發(fā)，可按需組合不同的網(wǎng)絡(luò)功能，部署在基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中不同的位置，從而為用戶供應(yīng)定制化服務(wù)。（一）網(wǎng)絡(luò)切片的定義網(wǎng)絡(luò)切片指的是一種能讓運(yùn)營(yíng)商使用，基于同客戶簽訂的SLA（Service-LevelAgreement）服務(wù)等級(jí)協(xié)議，為不一樣的用戶類型供應(yīng)定制化且能滿足隔離要求的邏輯網(wǎng)絡(luò)。[2]圖2.1顯示的是基于5G環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)切片效果示意圖，由下圖可以知道，用戶終端、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)這四個(gè)部分構(gòu)成了整個(gè)端到端網(wǎng)絡(luò)切片。圖2.15G環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)切片效果示意圖用戶終端(UE)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)切片標(biāo)識(shí)。在進(jìn)行通信時(shí)，終端在傳輸?shù)南⒅型ㄟ^(guò)切片標(biāo)識(shí)來(lái)支持5G網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇網(wǎng)絡(luò)切片的功能。[3]為了實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)部分切片的資源分配、隔離和質(zhì)量保證，接入網(wǎng)可以識(shí)別切片，并對(duì)其他切片中的流量進(jìn)行PDU會(huì)話（用戶終端UE與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)DN之間進(jìn)行通訊的過(guò)程）的差異化處理。[4]傳輸網(wǎng)主要承載不同切片業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的傳輸。核心網(wǎng)負(fù)責(zé)端到端網(wǎng)絡(luò)切片的終端接入控制、切片選擇和切片的協(xié)同管理。核心網(wǎng)包括移動(dòng)性、會(huì)話管理、計(jì)費(fèi)、QoS、應(yīng)用優(yōu)化功能(CDN等)等多樣化的能力，為切片的定制能力提供了豐富的選擇。部分核心網(wǎng)切片由部署在5G網(wǎng)絡(luò)的NFVI（NetworkfunctionvirtualizationInfrastructureSolution，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施解決方案）中的各類VNF組成，運(yùn)營(yíng)商利用網(wǎng)絡(luò)切片配置技術(shù)和虛擬資源管理技術(shù)，根據(jù)不同需求對(duì)VNF（VirtualNetworkFeature，虛擬的網(wǎng)絡(luò)功能）進(jìn)行一體化動(dòng)態(tài)放置、部署和調(diào)度能夠切分出NFVI中的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片。不同業(yè)務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)切片的差異主要體現(xiàn)在核心網(wǎng)部分。[5]（二）網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切片的架構(gòu)如圖2.2所示，主要包含網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施(NFVI)、NFV管理編排(MANO、切片選擇功能(NSSF)和切片管理功能四個(gè)部分。NSSF3GPP切片管理功能CSMFNSSF3GPP切片管理功能CSMFNFVMANOOs-MaNSMFNFVONSSMF網(wǎng)絡(luò)切片n網(wǎng)絡(luò)切片1接入網(wǎng)切片Or-Vnfm核心網(wǎng)切片網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng) EM1...VNF1 VNFn網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)NSEM1...VNF1VNFMEMnEMnVNFnVe-VnfmVIMNf-ViNFVI計(jì)算資源 存儲(chǔ)資源 網(wǎng)絡(luò)資源ViOr-Vi-Vnfm圖2.2網(wǎng)絡(luò)切片的架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切片具有三個(gè)管理功能：通信服務(wù)管理功能（CSMF）、網(wǎng)絡(luò)切片管理功能（NSMF）和網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)管理功能（NSSMF）。[6]網(wǎng)絡(luò)切片請(qǐng)求者通過(guò)CSMF訂購(gòu)網(wǎng)絡(luò)切片，并提交相關(guān)切片需求，例如網(wǎng)絡(luò)帶寬、延遲和在線用戶數(shù)。CSMF可以將通信服務(wù)相關(guān)的需求翻譯成網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)的需求，并轉(zhuǎn)發(fā)給NSMF。NSMF負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)切片管理，從網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)需求中推導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)相關(guān)需求，并轉(zhuǎn)發(fā)給NSSMF。NSSMF負(fù)責(zé)管理和編排網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)。這樣，CSMF條目就容納了用戶的請(qǐng)求，通過(guò)NSMF和NSSMF逐層分解和分發(fā)。網(wǎng)絡(luò)切片和網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)對(duì)應(yīng)NFV域中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。NSSMF首先將構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求傳達(dá)給NFVO（NFVOrchestration），NFVO將NST（NetworkSlicingTemplate）轉(zhuǎn)換為NSD（NetworkServiceDescriptor）完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)部署。NFVO負(fù)責(zé)管理由一個(gè)或多個(gè)VNF和PNF（PhysicalNetworkFunction）組成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的生命周期。然后NSSMF（NetworkSliceSubnetManagementFunction）將服務(wù)配置數(shù)據(jù)傳遞給EM進(jìn)行服務(wù)配置。EM和VNFM（VNFmanager）通過(guò)接口共同實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層和資源層的協(xié)同管理。VNFM主要實(shí)現(xiàn)VNF的生命周期管理。NFVI負(fù)責(zé)提供通用基礎(chǔ)設(shè)施資源，包括物理和虛擬計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。VIM負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控整個(gè)NFVI資源。[7]網(wǎng)絡(luò)切片部署完成后，NFVO從資源層向NSSMF上報(bào)管理數(shù)據(jù)，EM從網(wǎng)絡(luò)功能業(yè)務(wù)層向NSSMF上報(bào)管理數(shù)據(jù)，NSSMF負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)的整體運(yùn)維，NSMF負(fù)責(zé)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)配置端到端網(wǎng)絡(luò)切片的運(yùn)維。[8]NSSF是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能的關(guān)鍵網(wǎng)元，通過(guò)UE中存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)切片標(biāo)識(shí)引導(dǎo)UE接入合適的網(wǎng)絡(luò)切片。網(wǎng)絡(luò)切片由S-NSSAI（網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助）標(biāo)識(shí)，其中包含另外兩條信息。一種是切片服務(wù)類型（SST），它表示其切片特征和預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)切片行為。另一種是對(duì)SST進(jìn)行補(bǔ)充的切片標(biāo)識(shí)符(SD)，進(jìn)一步區(qū)分同一SST的多個(gè)切片。SST的取值由下表2.1所示。表2.1網(wǎng)絡(luò)切片的標(biāo)識(shí)符取值Slice/ServicetypeSST取值說(shuō)明eMBB1支持處理5G增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶，不限于一般消費(fèi)空間移動(dòng)寬帶應(yīng)用，包括高質(zhì)量視頻流、高速大文件傳輸?shù)?。URLLC2支持包括工業(yè)自動(dòng)化（遠(yuǎn)程）控制系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用的超可靠低延遲通信。mIoT3高效地支持海量高密度的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（三）網(wǎng)絡(luò)切片的生命周期網(wǎng)絡(luò)切片的生命周期是網(wǎng)絡(luò)切片管理功能中的一個(gè)重要概念，在真實(shí)5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的體現(xiàn)則是對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例(NSI)的不同階段的管理。[9]如圖2.3所示，NSI的生命周期通常包括準(zhǔn)備階段、實(shí)例化階段、運(yùn)行階段和退役階段。圖2.3網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例的生命周期（1）準(zhǔn)備階段：在創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例之前需要一個(gè)準(zhǔn)備階段，這一階段包括網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。所謂切片設(shè)計(jì)主要是指根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)需求生成NST的過(guò)程，而NST主要包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片各方面的結(jié)構(gòu)和配置參數(shù)的描述，以及如何實(shí)例化和控制NSI。在生成NST之后，有必要驗(yàn)證NST的描述格式和參數(shù)值。并且在執(zhí)行這些切片模板之前，必須準(zhǔn)備好必要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以支持NSI生命周期以及網(wǎng)絡(luò)所需的其他準(zhǔn)備工作。[10]（2）實(shí)例化、配置和激活階段：網(wǎng)絡(luò)切片創(chuàng)建過(guò)程是NSI的實(shí)例化過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)切片管理器首先解析NST并提取有關(guān)其中網(wǎng)絡(luò)切片的描述性信息。首先，根據(jù)資源參數(shù)信息，向基礎(chǔ)設(shè)施層申請(qǐng)必要的邏輯資源。然后，需要對(duì)資源進(jìn)行分區(qū)以將其與其他網(wǎng)絡(luò)切片資源隔離。然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述符（NSD）或網(wǎng)絡(luò)功能描述符（NFD）和網(wǎng)絡(luò)功能交付圖（VNFFG）。接下來(lái)，將上面提取的信息資源隔離接口發(fā)送到NFVMANO進(jìn)行編排。來(lái)自NFVMANO的NFVO可以在網(wǎng)絡(luò)管理員的幫助下協(xié)調(diào)請(qǐng)求的物理和虛擬資源，并實(shí)例化網(wǎng)絡(luò)功能和相關(guān)接口。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的基礎(chǔ)上形成的。完成上述所有實(shí)例后，您可以在切片管理器中注冊(cè)并激活它們。至此，網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例化，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。[11]（3）運(yùn)營(yíng)階段：在這個(gè)階段，運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片管理器提供的接口監(jiān)控切片所在的機(jī)器、切片或子網(wǎng)切片，甚至業(yè)務(wù)。監(jiān)控結(jié)果使運(yùn)營(yíng)商能夠及時(shí)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)切片。維護(hù)的內(nèi)容包括資源、網(wǎng)絡(luò)功能、故障告警或操作策略。修改可以映射到與運(yùn)行時(shí)操作相關(guān)的多個(gè)工作流，例如升級(jí)、重新配置、NSI擴(kuò)展、NSI容量更改、NSI拓?fù)涓囊约癗SI的網(wǎng)絡(luò)功能的連接和斷開(kāi)。（4）釋放階段：網(wǎng)絡(luò)切片管理器收到切片釋放指令后，首先將切片實(shí)例去激活，然后通知MANO關(guān)閉切片關(guān)聯(lián)的VNF，釋放切片占用的資源。資源恢復(fù)完成后，必須從注冊(cè)表中刪除NSI的所有記錄。運(yùn)營(yíng)商也失去了管理網(wǎng)絡(luò)切片的能力。由于網(wǎng)絡(luò)切片的隔離，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片的丟棄不會(huì)影響其他網(wǎng)絡(luò)切片的服務(wù)。[12]三、5G網(wǎng)絡(luò)切片的編排方案（一）網(wǎng)絡(luò)切片的編排所謂網(wǎng)絡(luò)切片的編排是指根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需求和模型，在進(jìn)行切片實(shí)例化時(shí)為切片分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)絡(luò)切片編排的基本過(guò)程如圖3.1所示。圖3.1網(wǎng)絡(luò)切片的編排過(guò)程首先網(wǎng)絡(luò)切片提供商會(huì)在網(wǎng)絡(luò)切片編排功能模塊注冊(cè)相應(yīng)的NST。從前一節(jié)的介紹可知，網(wǎng)絡(luò)切片可以看作是實(shí)例化的網(wǎng)絡(luò)切片模板(NST)。其中，NST包含了該業(yè)務(wù)場(chǎng)景所需的網(wǎng)絡(luò)功能模板和這些功能模塊所需的網(wǎng)絡(luò)資源等信息，網(wǎng)絡(luò)切片編排功能主要由NFV中的MANO中的NFVO在VNFM和VIM的協(xié)助下提供。在注冊(cè)好NST之后，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商會(huì)為NST設(shè)計(jì)具體的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)方案（比如VNF位置、數(shù)量、類型的選?。┎⑵浒l(fā)送給網(wǎng)絡(luò)切片編排功能。然后網(wǎng)絡(luò)編排功能根據(jù)NST向NFVI申請(qǐng)相關(guān)資源，并在申請(qǐng)到的資源上實(shí)例化網(wǎng)絡(luò)切片。在NSI運(yùn)行期間，網(wǎng)絡(luò)切片編排功能還能夠?qū)SI進(jìn)行監(jiān)控管理，并且可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量，對(duì)NSI所占需的資源的進(jìn)行擴(kuò)容縮容動(dòng)態(tài)調(diào)整。（二）5G網(wǎng)絡(luò)切片編排方案網(wǎng)絡(luò)切片編排問(wèn)題本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)切片在NFVI上的映射問(wèn)題，該問(wèn)題定義為：在符合網(wǎng)絡(luò)切片的網(wǎng)絡(luò)性能要求、網(wǎng)絡(luò)切片中VNF的計(jì)算資源需求以及虛擬鏈路的帶寬資源需求的前提下，在NFVI找到一種能夠切片在某些指標(biāo)上達(dá)到最優(yōu)的VNF和虛擬鏈路的映射位置方案。現(xiàn)有的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)切片映射的研究中存在優(yōu)化目標(biāo)單一和未考慮網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)網(wǎng)絡(luò)Qos的差異化需求。因此，針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本文在現(xiàn)有研究的切片映射模型的基礎(chǔ)上提出兩點(diǎn)改進(jìn)措施：（1）以網(wǎng)絡(luò)切片的網(wǎng)絡(luò)性能和運(yùn)營(yíng)成本作為聯(lián)合優(yōu)化目標(biāo)，其中網(wǎng)絡(luò)切片的網(wǎng)絡(luò)性能主要由網(wǎng)絡(luò)切片的Qos值來(lái)體現(xiàn)。（2）針對(duì)不同類型的網(wǎng)絡(luò)切片Qos值，通過(guò)為網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和丟包率，分配不同的權(quán)值占比，設(shè)計(jì)不同類型的網(wǎng)絡(luò)切片Qos值計(jì)算方式。網(wǎng)絡(luò)切片編排的具體過(guò)程如圖3.2所示，網(wǎng)絡(luò)切片的編排方案主要包括輸入的網(wǎng)絡(luò)切片信息、NFVI資源信息、網(wǎng)絡(luò)切片映射優(yōu)化模型和映射算法。圖3.2網(wǎng)絡(luò)切片編排具體過(guò)程1.底層資源網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實(shí)世界中，5G的底層物理網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)中心的形式存在。即底層物理網(wǎng)絡(luò)由分散在不同位置的若干服務(wù)節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)組成，如圖3.3所示。5G中使用NFV技術(shù)將數(shù)據(jù)中心中各類物理網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行虛擬化，使其抽象成網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施(NFVI)，從而對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各類資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。并且為了降低問(wèn)題的復(fù)雜度，本文進(jìn)一步將NFVI簡(jiǎn)化成一個(gè)底層資源網(wǎng)絡(luò)模型，如圖3.4所示?；举Y源網(wǎng)絡(luò)模型由分散在不同位置的資源節(jié)點(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的通信鏈路組成。其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有計(jì)算資源價(jià)值屬性，每條通信鏈路都有帶寬資源價(jià)值屬性和網(wǎng)絡(luò)QoS屬性。圖3.3實(shí)際環(huán)境中底層網(wǎng)絡(luò)示意圖圖3.4底層資源網(wǎng)絡(luò)在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一個(gè)底層資源網(wǎng)絡(luò)上可能運(yùn)行著一個(gè)或者多個(gè)相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片，而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片的生命周期，這些網(wǎng)絡(luò)切片可能在不同的時(shí)刻被創(chuàng)建、修改和退役。所以在不同的時(shí)刻，隨著網(wǎng)絡(luò)切片生命周期的階段變化，底層資源網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變。為了更好地去反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，本文在底層資源網(wǎng)絡(luò)的模型中引入了系統(tǒng)快照t的概念。系統(tǒng)快照t作為系統(tǒng)在固定時(shí)間間隔內(nèi)的狀態(tài)的表示，系統(tǒng)的狀態(tài)（切片的VNF數(shù)量、系統(tǒng)的資源使用情況、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等）會(huì)因?yàn)榭煺疹愋偷牟煌霈F(xiàn)差別。2.網(wǎng)絡(luò)切片初始映射模型網(wǎng)絡(luò)切片的編排就是找出網(wǎng)絡(luò)切片中包含的VNF和虛擬鏈路在底層網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)和資源鏈路的最佳映射位置。在初始映射階段，網(wǎng)絡(luò)切片的VNF在底層網(wǎng)絡(luò)上映射位置不會(huì)改變。初始映射階段包括了網(wǎng)絡(luò)切片生命周期中的實(shí)例化期和修改期的。在網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行實(shí)例化時(shí)，只需要根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，在滿足切片性能要求的情況下，求解VNF或虛擬鏈路的映射位置，然后在底層資源網(wǎng)絡(luò)上實(shí)例化這些VNF和虛擬鏈路即可。在網(wǎng)絡(luò)切片的修改期，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片中VNF或虛擬鏈路所需的資源進(jìn)行調(diào)整（擴(kuò)容/縮容），以適應(yīng)流量的變化。對(duì)于VNF或虛擬鏈路的資源擴(kuò)容請(qǐng)求，如果該請(qǐng)求申請(qǐng)的額外資源未超過(guò)其所映射的底層節(jié)點(diǎn)或鏈路的可用資源限制，則直接在底層網(wǎng)絡(luò)中為這些擴(kuò)容請(qǐng)求分配資源。40404030網(wǎng)絡(luò)切片VNF1VNF2VNF37060底層資源網(wǎng)絡(luò)方案1方案2方案3RN28RN370 RN178RN4RN610RN59080100資源鏈路時(shí)延（ms）（us）丟包率單價(jià)(RN1,RN2)2.1230 0.00320.7(RN2,RN3)2.4210 0.00410.7(RN3,RN4)2.9220 0.00420.7(RN4,RN5)3.5300 0.00440.7(RN5,RN6)2.7400 0.00390.7(RN6,RN1)3.1500 0.00380.7(RN2,RN6)2.8380 0.00450.7(RN2,RN5)3.6290 0.00420.7(RN3,RN5)3.0540 0.00450.7資源節(jié)點(diǎn)RN1RN2RN3RN4RN5RN6單0.50.40.60.70.60.8：eMBB：7ms丟包率約束：0.005圖3.5網(wǎng)絡(luò)切片VNF的初始映射圖3.5展示了了一個(gè)三個(gè)VNF網(wǎng)絡(luò)切片在6節(jié)點(diǎn)的底層網(wǎng)絡(luò)上的初始映射過(guò)程，在滿足網(wǎng)絡(luò)切片的資源需求和網(wǎng)絡(luò)性能需求的情況下，映射方案一共有三種。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出三種方案在各個(gè)指標(biāo)上的值，如表3.1所示。表3.1三種映射方案四項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比方案指標(biāo)計(jì)算資源成本帶寬資源成本總時(shí)延平均抖動(dòng)平均丟包率154￥8.4￥4.3ms220us0.00365261￥8.4￥5.3ms215us0.00415370￥8.4￥6.4ms260us0.00430從表3.1中可以明顯看出方案1為網(wǎng)絡(luò)切片初始映射的最好方案，其中VNF映射方案為{VNF1→RN6，VNF2→RN1，VNF3→RN2}，虛擬鏈路映射方案為{(VNF1,VNF2)→(RN6,RN1),(VNF2,VNF3)→(RN1,RN2)}。3.網(wǎng)絡(luò)切片遷移映射模型另外，VNF的遷移還需要VNF實(shí)例在遷移前和遷移后的狀態(tài)保持一致，這需要VNF實(shí)例在遷移后的運(yùn)行數(shù)據(jù)和遷移前保持一致。因此可以得出，所謂VNF的遷移，就是先在舊的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上卸載刪除VNF實(shí)例，接著在新的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上通過(guò)對(duì)應(yīng)的安裝包和配置文件安裝啟動(dòng)VNF實(shí)例，然后將VNF實(shí)例存在舊服務(wù)節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)通信鏈路傳輸至新服務(wù)節(jié)點(diǎn)，遷移后的VNF實(shí)例通過(guò)加載這些運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到與遷移前的狀態(tài)一致，至此VNF實(shí)例遷移就完成了。如果切片擴(kuò)容請(qǐng)求超過(guò)了可用資源限制，則進(jìn)入遷移映射階段。網(wǎng)絡(luò)切片編排器會(huì)自動(dòng)將這些擴(kuò)容請(qǐng)求超過(guò)限制的VNF或虛擬鏈路進(jìn)行遷移，遷移到底層網(wǎng)絡(luò)中滿足其資源需求的節(jié)點(diǎn)或鏈路。除此之外，在網(wǎng)絡(luò)切片的運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，切片管理器還會(huì)根據(jù)VIM上報(bào)的底層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息來(lái)對(duì)VNF進(jìn)行遷移映射。當(dāng)?shù)讓淤Y源節(jié)點(diǎn)的資源利用率過(guò)高（大于85%）時(shí)，為了避免底層節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的服務(wù)器因負(fù)載過(guò)大而宕機(jī)，網(wǎng)絡(luò)切片編排器會(huì)將該底層節(jié)點(diǎn)上所運(yùn)行的VNF遷移至其他資源足夠且負(fù)載較輕的新節(jié)點(diǎn)?；镜腣NF遷移映射過(guò)程如圖3.6所示。圖3.6網(wǎng)絡(luò)切片VNF遷移映射圖3.6中，網(wǎng)絡(luò)切片中的VNF3節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容操作，所需的計(jì)算資源由原來(lái)的30增加為60，這導(dǎo)致了2號(hào)的底層節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)切片編排器收到這一信息后，對(duì)VNF3進(jìn)行遷移映射，將其映射至4號(hào)的底層節(jié)點(diǎn)上。遷移映射方案為：VNF映射方案為{VNF3→RN5}，虛擬鏈路映射方案為{(VNF2,VNF3)→(RN2,RN5)}。四、結(jié)論本課題主要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)切片的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了介紹分析。其中，簡(jiǎn)要介紹了5G的愿景、需求以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，闡明了網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要性；介紹了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的核心技術(shù)——NFV的基本概念與架構(gòu)；著重討論了網(wǎng)絡(luò)切片的概念，架構(gòu)體系等知識(shí)。最后探討了網(wǎng)絡(luò)切片編排問(wèn)題，指出后續(xù)關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)切片編排方案研究的方向。但是后