[發(fā)明專利]一種基于業(yè)務類型的網(wǎng)絡切片可靠性映射方法

有效

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• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111526057B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 趙季紅;喬琳琳;曲樺;趙建龍;張文娟
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H04L41/142
• 分類號: H04L41/142;H04L41/0894;H04L41/0654;H04L41/0663;H04L45/247;H04L45/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

一種基于業(yè)務類型的網(wǎng)絡切片可靠性映射方法，針對底層網(wǎng)絡中單個鏈路故障導致多個網(wǎng)絡切片失效，保障切片可靠性與減少資源利用率相互矛盾的問題。對網(wǎng)絡切片承載的業(yè)務進行區(qū)分，對高可靠性低時延切片請求引入最大生成樹鏈路保護提前備份，當鏈路故障時，將此類切片故障鏈路直接切換到備份鏈路；對高帶寬業(yè)務類型故障鏈路使用最短路徑算法從周圍合適的鏈路中選擇可靠性高的鏈路進行重映射。該算法通過區(qū)分失效切片的業(yè)務類型采取相應的恢復方法，不僅提高了可靠性，縮短了恢復時延，而且減少了不必要的資源浪費。

技術領域

本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡切片映射算法，具體涉及一種基于業(yè)務類型的網(wǎng)絡切片可靠性映射方法。

背景技術

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的移動通信業(yè)務模式在不斷改變，從人與人的通信延展到萬物互聯(lián)，這些改變正影響著人們生活的方方面面。高清視頻、智能安防、自動駕駛、遠程醫(yī)療等新興應用場景為人們開啟了全新的生活模式。但是在移動通信帶來諸多便利的同時，也伴隨著數(shù)據(jù)量的爆炸性增長和業(yè)務場景的復雜多變帶來的更高技術要求，例如高帶寬的用戶體驗速率、高可靠的服務標準、百萬級數(shù)量連接和毫秒級端到端時延等。以上趨勢表明未來網(wǎng)絡更加注重靈活與可定制化，以應對多種業(yè)務服務質量與大量連接的壓力。然而，傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構具有典型的“一刀切”的特點，設備都是軟硬件緊耦合的，只適合單一類型業(yè)務，在面對新業(yè)務趨勢時在系統(tǒng)容量、傳輸時延、資源利用率等方面無法應對快速變化的業(yè)務需求。并且來自不同行業(yè)的業(yè)務場景對網(wǎng)絡性能和功能有著截然不同的要求，而目前單一網(wǎng)絡架構無法適用于多樣化的業(yè)務場景，無法實現(xiàn)未來萬物互聯(lián)的愿景。為了提供差異化服務的同時滿足不同的性能指標，網(wǎng)絡切片技術應運而生。

網(wǎng)絡切片由下一代移動網(wǎng)絡聯(lián)盟(Next Generation Mobile Networks,NGMN)組織在5G網(wǎng)絡架構設計白皮書中首次提出。網(wǎng)絡切片技術旨在通過在同一個物理網(wǎng)絡中，虛擬出多個不同特性的邏輯子網(wǎng)絡，以滿足不同應用場景的差異化需求。網(wǎng)絡切片是5G討論最多的技術之一，并將成為5G時代理想的網(wǎng)絡架構。網(wǎng)絡切片作為5G的新特性和關鍵技術之一，基于網(wǎng)絡虛擬化技術在底層物理網(wǎng)絡上劃分出多個端到端的虛擬網(wǎng)絡，以服務的形式滿足垂直行業(yè)的定制化需求。網(wǎng)絡切片是網(wǎng)絡資源共享與按需組網(wǎng)的一種方式，也是根據(jù)動態(tài)需求靈活分配或再分配資源的網(wǎng)絡服務模型。在業(yè)務提供模式方面，5G通過網(wǎng)絡切片實現(xiàn)動態(tài)、靈活的資源分配，按需向用戶提供靈活、多樣化的定制服務。與傳統(tǒng)的單一網(wǎng)絡相比，網(wǎng)絡切片可以提供性能更佳、目的更專一的邏輯獨立網(wǎng)絡；能更好地兼顧全網(wǎng)業(yè)務特點；不同網(wǎng)絡切片間管理邏輯獨立，更富有彈性和可靠性。

基于SDN/NFV的網(wǎng)絡切片架構，多個網(wǎng)絡切片共享底層基礎設施，網(wǎng)絡切片具有公共/共享的鏈路數(shù)量越多，一旦底層網(wǎng)絡節(jié)點或者鏈路出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡切片同時失效的可能性就越高。例如服務器因維護而斷電、軟件故障或服務器配置錯誤，會導致網(wǎng)絡切片的偶發(fā)故障。此類服務器/網(wǎng)絡節(jié)點故障(包括硬件和軟件)可能導致基于NFV的網(wǎng)絡切片的失效。此外，當服務器到服務器鏈路發(fā)生故障時，基于SDN的網(wǎng)絡切片同樣將遭受分組丟失和服務中斷，網(wǎng)絡切片失效破壞提供服務的連續(xù)性，影響終端設備的用戶體驗，最終使得網(wǎng)絡服務提供商對網(wǎng)絡基礎設施提供商失去信任。無線信道的衰落和陰影進一步加劇了服務器到服務器之間鏈路的故障發(fā)生的概率，基于SDN的無線移動網(wǎng)絡的鏈路/端口可靠性問題變得更加嚴重。因此，必須研究有效的網(wǎng)絡切片的恢復機制，以減少底層鏈路和節(jié)點故障的網(wǎng)絡切片。保證了網(wǎng)絡切片的可靠性問題，能夠更進一步的保證用戶的體驗，提高物理資源的利用率。

網(wǎng)絡切片能夠按需向用戶提供靈活、多樣化的定制服務，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡切片可靠性映射算法的基礎上，考慮如何在提高網(wǎng)絡故障修復能力的同時，兼顧網(wǎng)絡資源的利用率；如何選擇有效的備份資源，保證業(yè)務的迅速恢復。針對底層鏈路故障會導致承載不同業(yè)務類型的多個切片失效的特點，提出了一種基于業(yè)務類型的網(wǎng)絡切片可靠性映射方法。