[发明专利]一种基于状态感知的网络切片资源管理方法

说明书

本发明涉及一种基于状态感知的网络切片资源管理方法，属于移动通信技术领域。在该方法中，将存在移动UE的接入网切片的资源管理问题抽象成一个MDP模型，在模型中考虑了计算、链路和无线资源的联合分配，并在优化时延的同时降低虚拟网络功能(Virtual network function，VNF)迁移带来的数据损失；同时，考虑到未知的状态转移概率，采用深度强化学习(Deep Q Network，DQN)求解马尔科夫决策过程(Markov Decision Processes，MDP)问题。本发明提供的方法能有效降低UE移动带来的时延增加，且能够改善数据损失情况。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于状态感知的网络切片资源管理方法。

背景技术

网络切片是一个逻辑网路，该逻辑网络用于实现某种特定的通信服务，切片内包含数条 服务功能链，每条服务功能链由数个VNF有序组成，每个VNF完成一项协议功能，一系列VNF 便可以完成整个协议栈功能。这些VNF以软件的形式在通用服务器上实例化并运行，而VNF 的执行需要资源的支持。在接入网切片里，不仅动态变化的网络拓扑会影响资源分配，而且 终端的移动会恶化通信服务质量以至于需要调整接入网切片内的资源编排和映射。因此，本 章将着重研究存在移动终端的接入网切片的资源优化管理问题。

切片网络的移动性管理是切片领域的重点之一。在接入网切片里，UE可能会发生移动， 移动后UE可能需要新的传输路径从而会涉及到切片内的资源重配置，如何在有移动UE的切 片内优化管理资源实时保证时延等指标是一个重要的研究内容。当前时刻一个UE从RRU移 动到RRU时，该移动性会涉及到无线资源重分配问题。下一代接入网将实现虚拟化，则在一 个接入网切片内，UE通过RRU将数据传输到对应的SFC。由于接入网基础设施特殊性，当一 个UE移动到另一个RRU时，UE需要一条新的路径将数据从传输到它对应的SFC，从而需要 为新路径提供链路资源。因此，此时接入网切片内的链路资源需要重配置，从而为新路径提 供可用的链路资源。同时，重配置链路资源也会涉及到部分VNF迁移到其他服务器，因此切 片内的计算资源可能也需要重配置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于状态感知的网络切片资源管理方法，该方法 能够感知移动性且通过优化资源分配来降低时延和减小迁移损失。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于状态感知的网络切片资源管理方法，在该方法中，将存在移动UE的接入网切 片的资源管理问题抽象成一个MDP模型，在模型中考虑了计算、链路和无线资源的联合分 配，并在优化时延的同时降低虚拟网络功能(Virtual network function，VNF)迁移带来的数 据损失；同时，考虑到未知的状态转移概率，采用深度强化学习(Deep QNetwork，DQN) 求解马尔科夫决策过程(Markov Decision Processes，MDP)问题。

进一步，所述计算、链路和无线资源的联合分配，具体包括：网络切片系统模型分为三 层，其应用层主要负责为这个切片提供VNF构成服务功能链(Service functionchain，SFC)， 通过SFC有序完成一系列协议栈功能；虚拟化层负责管理和控制整个切片网络，在本模型中 具体包括资源管理和状态观测，物理层包含实现该切片的物理资源，包括DU池和CU池， 且两者通过前传网络实现相互通信；CU池是由通用服务器组成的物理网络，DU池是由服务 器和RRU组成的网络；切片内的UE集合为U，底层物理网络节点集合为N，链路集合为L， RRU集合为M和SFC集合为K。