一种RAN切片编排方法、系统、设备和存储介质技术方案

本申请公开了一种RAN切片编排方法、系统、设备和存储介质，该方法通过引入弹性变量来量化用户端实际传输速率、时延与所需的速率、时延之间的差距构建函数进行用户筛选，使用拉格朗日松弛法求解建立的函数并筛选出可接入基站用户集合，该集合所有用户满足QoS要求；以最大化网络效用为目标构建函数设计了资源分配方案，得到最后的资源分配结果。本申请面向RAN切片场景的基于接入用户QoS和接入用户数量最大化的用户访问控制方案，对于RAN切片用户接入控制以及提升资源利用率方面，具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种RAN切片编排方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及5G无线接入网网络切片领域，尤其涉及一种RAN切片编排方法、系统、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]传统网络的服务提供方案是一种尽力而为的模型，将有限的无线资源尽可能分配给所有用户，引入网络切片以后，网络切片可以满足不同用户的不同网络需求，现有的基于网络切片的网络服务方案主要集中在通过对网络切片中的资源管理以获得更好的切片部署方案，但网络的无限资源依旧是有限稀缺的，由于有限的资源不能让所有用户都获得满足其QoS要求的服务，现有的网络切片的服务提供机制为任意用户均可接入，导致了较低的资源利用率，使得整体网络性能较低。

技术实现思路

[0003]基于上述技术问题本专利技术提供的技术方案为：一种RAN切片编排方法，包括以下步骤：
[0004]获取当前区域的移动网络中所有用户的用户数据，用户数据包括用户终端的实际传输速率、实际时延、需求传输速率、容忍时延、最大需求传输速率及最大容忍时延；
[0005]用户QoS要求包括用户终端的传输速率及时延，根据用户QoS要求以最小化用户实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值为目标构建速率时延最优化函数，确定速率时延最优化函数的约束条件，利用拉格朗日乘数法及函数的强对偶性对速率时延最优化函数求解，并利用速率时延最优化函数的求解结果对当前区域的移动网络中所有用户进行用户筛选，得到可接入基站用户集合与淘汰用户集合；
[0006]根据不同网络切片的权重以最大化网络效用为目标构建资源分配最优化函数，利用凸优化建模工具箱对资源分配最优化函数仿真求解，得到资源分配结果。
[0007]优选的，所述速率时延最优化函数具体公式为：
[0008][0009]其中，u为区域内某用户终端，U为区域所有用户终端集合，分别表示用户终端u的实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值，分别表示用户终端u最大需求传输速率和最大容忍时延。
[0010]优选的，所述速率时延最优化函数的约束条件包括网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量的约束、用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束以及用户终端通过基站与网络切片连接方式的约束；
[0011]其中，所述网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量的约束具体为：
[0012][0013]式中，N为网络切片集合，n为网络切片集合中的一分片，u为区域内某用户终端，U为区域所有用户终端集合，k为基站；指基站k覆盖的分片n提供的无线资源量；
[0014]B为网络总带宽，U
n
表示接入网络切片的用户终端数量，U
total
表示接入用户终端的总数；表示用户关联情况，表示网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量；
[0015]所述用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束具体为：
[0016][0017][0018]式中，为用户终端实际传输速率；为用户终端实际时延；分别表示用户终端u实际传输速率与需求传输速率之差、实际时延与容忍时延之差，分别表示用户终端u最大传输速率和最大容忍时延，用户终端实际传输速率等于最大传输速率减去实际传输速率与需求传输速率之差，用户终端实际时延等于最大容忍时延加上实际时延与容忍时延之差；
[0019]所述用户终端通过基站与网络切片连接方式的约束具体为每一个用户终端只能通过一个基站接入网络切片：
[0020][0021][0022]优选的，所述所述利用拉格朗日乘数法及函数的强对偶性对速率时延最优化函数求解具体为：
[0023]使用拉格朗日乘子λ，ν将用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束条件引入速率时延最优化函数定义拉格朗日函数中：
[0024][0025]其中，
[0026][0027]即：
[0028][0029][0030]优选的，所述利用速率时延最优化函数的求解结果对当前区域的移动网络中所有用户进行用户筛选，得到可接入基站用户集合与淘汰用户集合具体为：
[0031]通过强对偶性对L2(λ，ν，χ)求解，根据求解结果确定当前区域的移动网络中用户终端传输速率及时延是否满足QoS要求，在确定满足QoS要求时，将满足QoS要求的用户划分至可接入基站用户集合，将不满足QoS要求的用户划分至淘汰用户集合，其中，所述满足QoS要求具体为用户实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值均为零。
[0032]优选的，将满足QoS要求的用户划分至可接入基站用户集合，将不满足QoS要求的用户划分至淘汰用户集合，之后还包括：
[0033]判断进行用户数据筛选后的可接入基站用户集合是否占用了网络所有无线资源，若存在剩余的无线资源，改变需满足的QoS要求，对L2(λ，ν，χ)求解，并利用L2(λ，v，x)的求解结果对淘汰用户集合进行用户筛选，将满足QoS要求的用户划分至可接入基站用户集合，直至无线资源被全部占用。
[0034]优选的，所述资源分配最优化函数具体公式为：
[0035][0036]其中，a
n
为不同网络切片的切片权重，资源分配最优化函数约束条件与速率时延最优化函数约束条件一致。
[0037]本专利技术还提供一种RAN切片编排系统，所述RAN切片编排系统包括数据采集模块、
处理模块及切片编排模块，其中：
[0038]在目标区域搭建由用户终端
‑
基站
‑
网络切片组成三联结构，若干用户终端均匀分布在当前区域，用户通过用户终端进入基站访问基站覆盖的所有网络切片；
[0039]所述数据采集模块通过用户终端与基站采集当前区域的移动网络中所有用户的用户数据，用户数据包括用户终端的实际传输速率、实际时延、需求传输速率、容忍时延、最大需求传输速率及最大容忍时延；
[0040]所述处理模块与数据采集模块电连接，获取数据采集模块采集的当前区域的移动网络中所有用户的用户数据，所述处理模块内部构建有速率时延最优化函数及其约束条件，所述速率时延最优化函数以最小化用户实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值为目标，利用拉格朗日乘数法及函数的强对偶性进行求解，所述处理模块利用求解结果对当前区域的移动网络中所有用户进行用户筛选，得到可接入基站用户集合与淘汰用户集合；
[0041]所述切片编排模块与处理模块电连接，内部构建有资源分配最优化函数及其约束条件，利用凸优化建模工具箱对资源分配最优化函数仿真求解，得到资源分配结果。
[0042]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术任一实施例所述一种RAN切片编排方法。
[0043]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本专利技术任一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RAN切片编排方法，其特征在于：获取当前区域的移动网络中所有用户的用户数据，用户数据包括用户终端的实际传输速率、实际时延、需求传输速率、容忍时延、最大需求传输速率及最大容忍时延；根据用户QoS要求以最小化用户实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值为目标构建速率时延最优化函数，确定速率时延最优化函数的约束条件，其中，用户QoS要求包括用户终端的传输速率及时延；利用拉格朗日乘数法及函数的强对偶性对速率时延最优化函数求解，并利用速率时延最优化函数的求解结果对当前区域的移动网络中所有用户进行用户筛选，得到可接入基站用户集合与淘汰用户集合；根据不同网络切片的权重以最大化网络效用为目标构建资源分配最优化函数，利用凸优化建模工具箱对资源分配最优化函数仿真求解，得到资源分配结果。2.根据权利要求1所述的一种RAN切片编排方法，其特征在于，所述速率时延最优化函数具体公式为：其中，u为区域内某用户终端，U为区域所有用户终端集合，分别表示用户终端u的实际传输速率与需求传输速率之间的差值、实际时延与容忍时延之间的差值，分别表示用户终端u最大需求传输速率和最大容忍时延。3.根据权利要求1所述的一种RAN切片编排方法，其特征在于，所述速率时延最优化函数的约束条件包括网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量的约束、用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束以及用户终端通过基站与网络切片连接方式的约束；其中，所述网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量的约束，具体为：式中，N为网络切片集合，n为网络切片集合中的一分片，u为区域内某用户终端，U为区域所有用户终端集合，k为基站；指基站k覆盖的分片n提供的无线资源量；B为网络总带宽，U
n
表示接入网络切片的用户终端数量，U
total
表示接入用户终端的总数；表示用户关联情况，表示网络切片通过基站向用户终端提供的带宽资源量；所述用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束，具体为：所述用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束，具体为：
式中，为用户终端实际传输速率；为用户终端实际时延；分别表示用户终端u实际传输速率与需求传输速率之差、实际时延与容忍时延之差，分别表示用户终端u最大传输速率和最大容忍时延，用户终端实际传输速率等于最大传输速率减去实际传输速率与需求传输速率之差，用户终端实际时延等于最大容忍时延加上实际时延与容忍时延之差；所述用户终端通过基站与网络切片连接方式的约束，具体为每一个用户终端只能通过一个基站接入网络切片：一个基站接入网络切片：4.根据权利要求3所述的一种RAN切片编排方法，其特征在于，所述利用拉格朗日乘数法及函数的强对偶性对速率时延最优化函数求解具体为：使用拉格朗日乘子λ，ν将用户终端实际传输速率及用户终端实际时延的约束条件引入速率时延最优化函数定义拉格朗日函数中：其中，其中，即：即：5.根据权利要求4所述的一种RAN切片编排方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈端云，李元九，郑阔，姚继明，王玮，吴鹏，黄红兵，邱兰馨，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司国网浙江省电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：