【摘要】：近年來(lái),隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量的爆炸式增長(zhǎng),現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)容量、時(shí)延保障、安全性和可靠性等方面都面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。即將到來(lái)的第五代(5G)蜂窩網(wǎng)絡(luò)將會(huì)使用包括大規(guī)模多輸入多輸出(Massive-MIMO)、毫米波頻段、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、云無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)等新技術(shù)。其中將NFV與緩存技術(shù)相結(jié)合將會(huì)大大降低流量增長(zhǎng)造成的沖擊。在虛擬化的5G網(wǎng)絡(luò)中,基礎(chǔ)設(shè)施提供商(InP)部署的緩存資源可以抽象為獨(dú)立的切片,并由移動(dòng)虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商(MVNO)所共享。在這種情況下,MVNO如何在虛擬化的5G網(wǎng)絡(luò)中共享緩存資源,并獲得最大的收益是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。因此,針對(duì)上述問(wèn)題,本文不同于以往的工作,提出了一種在5G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)中部署具有虛擬化緩存能力高速緩存的分層緩存體系結(jié)構(gòu)。然后,在寡頭壟斷市場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上,研究了MVNO的分層緩存資源共享問(wèn)題,并將其定義為一個(gè)寡頭博弈問(wèn)題,以最大化MVNO的預(yù)期收益。由于在分層虛擬化緩存資源分配問(wèn)題中尋找最優(yōu)解是一個(gè)困難的問(wèn)題,因此我們將優(yōu)化問(wèn)題分解為兩個(gè)獨(dú)立的緩存資源分配問(wèn)題,分別是RAN緩存分配問(wèn)題和CN緩存分配問(wèn)題。針對(duì)RAN緩存分配問(wèn)題,我們首先證明該問(wèn)題的效用函數(shù)是一個(gè)嚴(yán)格的凸函數(shù),在定義區(qū)間內(nèi)有唯一的最大值,然后使用牛頓-拉普遜迭代法得到了問(wèn)題的近似最優(yōu)解;對(duì)于CN緩存分配問(wèn)題,我們提出了一種請(qǐng)求概率排序算法,求出了核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的緩存命中率,用于求解該問(wèn)題的最優(yōu)解。最后,通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方案的性能,并與推導(dǎo)過(guò)程中的結(jié)論進(jìn)行了對(duì)比,與推導(dǎo)過(guò)程中的結(jié)論一致。
【圖文】：

隨著智能終端的快速發(fā)展，智能手機(jī)，平板電腦等智能設(shè)備已經(jīng)成逡逑為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠�。目前發(fā)展迅速的智能家居，可穿戴設(shè)備以逡逑及物聯(lián)網(wǎng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)也使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中終端的數(shù)量快速增長(zhǎng)。除此之外，隨逡逑著以４Ｋ／８Ｋ超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)（ＶＲ）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ＡＲ）為首的多媒體技術(shù)逡逑的快速發(fā)展，目前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在流量承載和終端連接數(shù)量等方面都面臨著巨大的逡逑壓力。根據(jù)來(lái)自思科的報(bào)告⑴，２０２１年全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的總流量將達(dá)到４９ＥＢ／月，逡逑而在愛(ài)立信的報(bào)告【２］中，在２０２３年這一數(shù)字將變成］０７ＥＢ／月。在終端數(shù)量方面，逡逑預(yù)計(jì)到２０２３年，全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入終端數(shù)量將達(dá)到３１４億Ｗ。面對(duì)這種以指逡逑數(shù)增長(zhǎng)的流量與終端數(shù)量，目前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)顯然不能滿(mǎn)足要求。以目前大規(guī)逡逑模使用的ＬＴＥ網(wǎng)絡(luò)為例，ＬＴＥ網(wǎng)絡(luò)使用的仍然是高度分化的，基于硬件設(shè)計(jì)的逡逑網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這樣的架構(gòu)在設(shè)計(jì)之初就己經(jīng)考慮好了網(wǎng)絡(luò)中每一部分的職能，如服逡逑務(wù)網(wǎng)關(guān)（ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅｗａｙ，邋ＳＧＷ）和邋ＰＤＮ邋網(wǎng)關(guān)（ＰＤＮＧａｔｅｗａｙ，邋ＰＧＷ）等，而逡逑且各個(gè)專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的交互必須基于標(biāo)準(zhǔn)化的接口，，整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)放性和逡逑可擴(kuò)展性受到了極大的限制。此外，基于硬件的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)，一般以逡逑十年為周期，這使得新出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很難快速在網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。逡逑２０１７邐２０２３邋ＣＡＧＲ逡逑

圖２－１網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化|廡灣義隙嗟墓競(jìng)捅曜薊拐諭貧綣δ芐檳饣際醯耐緄某殺拘б妗⒘榛钚院涂衫┱剮�。在ＮＦ７N�，供（｀嶉}簦酰幔戾澹危澹簦鰨錚潁脲澹疲酰睿悖簦椋錚睿�，｀嵨Ｆ）的软件组件中实现各垂a萘糠衿骰蛟品裰校皇親ㄓ糜布�。例燃偓中宰曁O(píng)∩枋┲�，而不矢`諉扛穌鏡閌褂米ㄓ玫惱庵腫試闖丶跎倭思撲愫托帕羈嘔順殺靜⑻岣呱炭梢越鑫鐾韁械奶囟ㄖ?jǐn)厮激会熦定信号处来~時(shí)匾丶せ釧寫(xiě)磣試礎(chǔ)ｅ義夏芐檳饣際跏溝靡貧緹哂懈蟮牧榛钚�，能箚绝供商开放其网戮Jδ芎頭�，并能够更快、更濒]說(shuō)夭看傭迪指玫姆窳榛钚�。託璞前网驴z啾齲綣χ饕扇縵氯悖保丁浚哄義霞胗布姆擲耄和綺輝偈羌捎布腿砑堤宓淖槭竅嗷ザ懶⒌�。震}溝萌砑陀布目⑹奔浜臀た

本文編號(hào)：2599032