【摘要】：5G將具更高的用戶體驗速率、更大的連接容量、極低的端到端時延等關鍵性,以及多樣化的應用場景。5G還將全面提升服務的開放性與創(chuàng)新能力,大幅降低網(wǎng)絡建設運營成本。為了滿足5G的業(yè)務要求,5G網(wǎng)絡引入NFV、網(wǎng)絡切片等技術(shù)來驅(qū)動網(wǎng)絡架構(gòu)的創(chuàng)新。網(wǎng)絡切片技術(shù)因其配置靈活,資源共享、可擴展性強并支持垂直行業(yè)應用等優(yōu)勢,在5G中的作用十分重要。而如何設計與編排網(wǎng)絡切片使其具有最優(yōu)的服務質(zhì)量和性能,成為當前關于5G網(wǎng)絡切片研究的核心與難點。本文對5G環(huán)境下網(wǎng)絡切片編排技術(shù)的研究主要從兩個方面展開。其一,如何在接入網(wǎng)中,對接入網(wǎng)切片資源的進行編排管理,而保證網(wǎng)絡切片的隔離性以及提高接入網(wǎng)中頻譜資源的利用率;其二,如何在核心網(wǎng)中,對核心網(wǎng)中切片所需資源進行合理地編排分配,使核心網(wǎng)切片具有最佳的網(wǎng)絡性能、使基礎設施資源能夠承載更多地網(wǎng)絡切片從而提高網(wǎng)絡運營商地效益。針對上述問題,本課題根據(jù)5G以及未來移動通信網(wǎng)絡地發(fā)展特點,通過分析上述問題地研究前進和挑戰(zhàn)性。最終決定聚焦于5G核心網(wǎng)中網(wǎng)絡切片的編排問題的研究。在研究過程中,主要完成了以下工作:首先,進行了5G網(wǎng)絡切片的編排方案研究。針對現(xiàn)有研究中地網(wǎng)絡切片編排方案的優(yōu)化目標單一和未考慮切片業(yè)務網(wǎng)絡性能需求地差異問題,設計了一種新的網(wǎng)絡切片映射模型,通過在模型中引入了切片運營成本和根據(jù)切片業(yè)務類型而變化地網(wǎng)絡性能值,從而使生成的網(wǎng)絡切片能在符合用戶要求的情況下,既能降低網(wǎng)絡運營商的運營成本又能夠使網(wǎng)絡切片具有較優(yōu)的網(wǎng)絡性能。并且,根據(jù)該模型的特點設計了一種基于遺傳禁忌搜索算法的映射算法來求解。該算法能夠根據(jù)歷史記憶,并行地在底層網(wǎng)絡中搜索全局最優(yōu)的VNF和虛擬鏈路的映射位置。其次,基于本文設計的網(wǎng)絡切片編排方案,結(jié)合5G網(wǎng)絡切片和NFV MANO架構(gòu),設計了一種網(wǎng)絡切片編排仿真系統(tǒng),該系統(tǒng)是對5G網(wǎng)絡切片的編排功能的實現(xiàn)。最后,具體實現(xiàn)了上述網(wǎng)絡切片編排仿真系統(tǒng),并通過仿真實驗與功能測試,對本文設計的網(wǎng)絡切片編排方案及系統(tǒng)的可行性進行了驗證。
【圖文】：

圖 2.1 5G 應用場景 的特點，IMT-2020(5G)提出了 8 個指標：其中包括六個關鍵性能指標（密度、移動性、端到端時延、峰值速率、流量密度）以及兩個能效指）。并且，IMT 還提出了關鍵性能指標的目標值，，與 4G 相比 5G 擁有1Gbps 的用戶體驗速率、每平方公里一百萬的連接密度，毫秒級的端到十 Tbps 的流量密度，每小時 500Km 以上的移動性和數(shù)十 Gbps 的峰 不同的應用服務場景，這些關鍵性能指標并非一成不變，因為每個場能，所以在不同的場景下有不同的要求[26]。如圖 2.2，顯示了這八個關型應用場景的不同重要性，而且可以看出，用戶體驗速率，連接數(shù)密景的最基本的三個性能指標。

圖 2.2 5G 不同服務場景的性能指標.1.2 5G 網(wǎng)絡體系架構(gòu) 網(wǎng)絡因為其接入網(wǎng)技術(shù)的限制和網(wǎng)絡架構(gòu)功能固化而不能應對 5G 需求和場景。相較之下，5G 網(wǎng)絡具有更快的速率，更優(yōu)質(zhì)的通信質(zhì)量和更多樣性的服務場基礎設施平臺和網(wǎng)絡架構(gòu)兩個方面的技術(shù)創(chuàng)新和協(xié)同發(fā)展，使 5G 網(wǎng)絡更加高能和開放[27]�；A設施平臺方面，5G 網(wǎng)絡引入 NFV 和 SDN 技術(shù)，在同一套硬件設施上搭建從而降低現(xiàn)有基礎設施平臺的成本、增強資源管理能力、加快服務上線等。在，結(jié)合控制轉(zhuǎn)發(fā)分離和控制功能重構(gòu)的技術(shù)重新設計網(wǎng)絡架構(gòu)，提高 5G 場景AN）的性能。另外，簡化核心網(wǎng)（CN）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使控制轉(zhuǎn)發(fā)功能更加靈活高智能，網(wǎng)絡能力更加開放，從而使全網(wǎng)整體服務水平得到提升。新的 5G 網(wǎng)絡架。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2596894