[发明专利]一种5G专网UPF的计算存储资源分配方法

说明书

本发明提供一种用于5G网络专网所需UPF计算资源和存储资源的计算方法，对于每个专网，所述方法包括：步骤1：初始化所述专网的多个粒子的位置与初始速度，每个粒子的位置坐标由初始分配的计算资源与存储资源表示；步骤2：计算每个粒子的适应度；步骤3：更新每个粒子历史最好适应度及其相应的位置，更新当前全局最好适应度及其相应的位置；步骤4：更新每个粒子当前的速度和位置；步骤5：循环执行步骤2到步骤4，直到全局最好适应度位置连续未更新的轮数达到预定阈值。采用该方法可以有效地将基于共享资源的UPF进行安全隔离，并通过合理的分配映射资源，有效提升了资源利用率，降低企业成本。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及5G专网UPF的安全隔离以及计算与存储资源分配。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5th generation mobile networks，5G)更广泛的应用于工业生产、远程医疗、智能交通等对网络的服务质量和安全性要求极高的垂直行业，通信业界就更多的关注到了仅供私有实体使用的非公共网络(Non-Public Network,NPN)，即专网。专网是相对于公网而言的，是企业或者政府部门专建专用的网络，可以为垂直行业提供更加安全的多样化网络服务能力[1]。目前3GPP组织将5G专网部署大致分为两大类：独立NPN(Stand-alone NPN，SNPN)和公共网络集成的NPN(Public network integrated NPN，PNI-NPN)。SNPN是基础结构完全独立于公网的部署形式。而PNI-NPN基础结构托管于公共陆地移动网(Public Land Mobile Network，PLMN)，与公网共享部分或全部的网络资源，通过虚拟化容器等技术与公网隔离。

网络资源共享可有效提高设备资源的利用率，充分利用物理设备的空闲资源。面向企业专网部署，网络资源共享一方面可以降低企业的部署成本，另一方面后续功能模块的维护更多会交由运营商负责，维护费用以及事故的责任承担对企业来说都会大大减少。而专网部署采用资源共享的方式时，需要进行安全隔离，将专网内部与外网完全隔离开来，以保证专网在独立运行时不受其他网络性能变化的影响，可以相互独立运行。所以应在满足安全隔离条件下，尽量地共享网络资源。

共享的网络资源可以分为接入网资源、核心网控制面资源以及核心网用户面资源，搭建专网时企业可以根据自身需求选择每个部分的网络资源是否共享。其中核心网用户面(User Plane Function，UPF)主要用于连接外部网络，专门负责数据流量的处理和路由，决定着5G系统的转发效率，可靠、可管、可灵活部署的UPF已应用于多种行业场景。目前对于UPF部署的研究，有文献证明了基于SDN的虚拟UPF管理用户平面流量的可用性，并证明了UPF在靠近企业端的传输网络中灵活部署可以有效减少时延。还有文献提出了一个基于SoftBox的虚拟核心网络实例，其目的也是在网络边缘靠近移动用户的位置进行部署以减少延迟。另有文献将用户预期的移动行为加入UPF的放置中，提出主动程序预测的UPF管理。

目前的研究都是以减小网络时延为目标对UPF进行管理，但忽略了5G UPF是基于虚拟资源进行部署的，其安全隔离度应作为前提加入考量指标。专网应与外网安全隔离开来，以保证专网在独立运行时不受其他网络性能变化的影响，可以相互独立运行。另外，UPF的计算存储资源分配应考虑在满足安全隔离条件下，尽量地共享网络资源，以降低企业成本，提高资源利用率。

发明内容

本发明针对上述问题，根据本发明的第一方面，提出一种用于5G网络专网所需UPF计算资源和存储资源的计算方法，对于每个专网，所述方法包括：

步骤1：初始化所述专网的多个粒子的位置与初始速度，每个粒子的位置坐标由初始分配的计算资源与存储资源表示；

步骤2：根据每个粒子的坐标利用原目标函数与约束惩罚函数计算每个粒子的适应度；

步骤3：更新每个粒子历史最好适应度及其相应的位置，更新当前全局最好适应度及其相应的位置；