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网络切片的理解.pdf

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专题:5G 5G 边缘计算和网络切片技术 (1. 北京邮电大学,北京 100876;2. 国家质量监督检验检疫总局信息中心,北京 100088) 项弘禹 1,肖扬文 2,张贤 1,朴竹颖 1,彭木根 1 摘 要:由于能够以低成本提供 5G 无线网络中多样化的业务场景,网络切片和边缘计算一直以来深受学术界 和工业界的提倡。网络切片通过将网络实体划分成多个逻辑独立网络,为不同业务场景提供所需服务,而边 缘计算利用网络中用户和边缘网络设备的计算和存储功能,承载部分核心节点中的控制、管理、业务功能, 能够提升传统移动宽带业务能力和应对新兴的机器类业务。将网络切片和边缘计算融合,提出了基于边缘计 算的接入网络切片,能够满足 5G 中广泛的用例和商业模型,使得运营商能够根据第三方需求和网络状况以低 成本为用户灵活提供个性化的网络服务。 关键词:5G;边缘计算;网络切片 中图分类号:TN929.5 文献标识码:A doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2017200 Edge computing and network slicing technology in 5G 1 XIANG Hongyu 2 , XIAO Yangwen 1 , ZHANG Xian , PIAO Zhuying 1 1 , PENG Mugen 1. Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China 2. Information of General Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, Beijing 100088, China Abstract: As a cost-efficient way to meet the wide range of use cases that the fifth generation wireless network will provide, network slicing and edge computing have been advocated by both academia and industry. In the concept of network slicing, the network entities are sliced into several logical networks to provide the requested services for dif- ferent use cases. The edge computing pushes the frontier of computing applications, data, and services away from centralized nodes to the logical extremes of a network and even the user equipments, which can improve the tradi- tional mobile broadband service capability, and handle with the emerging machine type service. The edge computing based radio access network slicing was proposed as a combination of edge computing and network slicing. The radio access network slicing can meet the diverse use cases and business models in 5G, and enable operators to flexibly provide personalized network services based on third-party need and network situation in a cost-efficient way. Key words: 5G, edge computing, network slicing 1 引言 通信系统的研究在国内外已经展开。为了应对终 端接入数目、种类和业务量的爆炸式增长,未来 随着 4G 网络的标准化和不断成熟,5G 移动 5G 网络应当能够同时支持多样化的使用场景,满 收稿日期:2017−05−01;修回日期:2017−06−07 2017200-1
·55· 电信科学 2017 年第 6 期 足差异化服务对网络吞吐量、时延、连接数目和 可靠性等性能指标的不同需求。根据 ITU 对未来 5G 网络的研究规划[1],5G 网络需要承载对带宽要 求较高的如虚拟现实、超高清视频等服务内容, working,软件定义网络)作为实现核心网中的网 络切片的主要技术支撑,受到了广泛的关注和研究。 相较于核心网的网络切片,接入网中的网络 切片实现更具有挑战性。除了用于不同的商业模 同时能够提供对连接数量和时延要求较高的如车 型之外,针对业务的指标需求不同,网络切片和 联网、工业制造等物联网场景的业务体验。然而, 接入网络还需同时提供低时延、大连接、高可靠 当前网络的构建和部署起初是为了满足传统移动 等性能指标,并保证网络切片之间的隔离。与此 宽带用户和业务的需求,对于物联网等新业务特 同时,边缘计算[3]由于部署在靠近物或数据源头 性不能很好地兼容。据 IDC(Internet Data Center) 数据统计,到 2020 年将有超过 500 亿的终端与设 备联网,机器类通信将在未来网络中成为移动通 的网络边缘侧,具有融合的网络、计算、存储和 应用核心能力。利用边缘计算提供的计算能力和 服务,能够满足低时延、海量连接业务需求和数 信行业的主流。特别在大规模机器类通信网络中, 据的聚合优化需求等,缓解核心网和回程链路的 设备终端所需要传输的数据很小,大多数时候处 负载压力。因此,边缘计算和网络切片的结合变 于休眠状态以节省功耗,同时设备安装位置固定, 得尤为有意义。 且总数巨大,这对于传统的蜂窝网络通信模式提 出了巨大挑战。除此之外,基站的利用率低下、 2 网络切片和边缘计算技术简介 难以扩展且耗资过高等问题都限制了蜂窝技术的 2.1 网络切片 发展。因此,如何在低成本的高效途径下,满足 网络切片对现有物理网络进行切分,形成多 移动互联网和物联网中多样化的服务需求是通信 个彼此独立的逻辑网络,为差异化业务提供定制 领域目前研究的重点,而边缘计算和网络切片技 术可以很好地解决这个问题。 化服务。根据不同业务的 QoS(quality of service, 服务质量)需求,网络切片被分配相应的网络功 网络切片和边缘计算是 5G 网络中的关键技术。 网络切片[2]通过网络虚拟化技术,将网络中的各 类物理资源抽象成虚拟资源,并基于指定的网络 功能和特定的接入网技术,按需构建端到端的逻 能和网络资源,实现 5G 架构的实例化。 作为网络切片的使能技术之一,SDN 技术帮 助实现网络的控制/数据平面分离,并在两者之间 定义开放接口,实现对网络切片中的网络功能的 辑网络,提供一种或多种网络服务。通过对网络 灵活定义。为满足该种业务的需求,网络切片只 进行定制化裁剪以及实现灵活的网元组网,网络 包含支持特定业务的网络功能。例如,为了满足 切片能够提供最优化的网络资源分配方案。网络 增强现实对低时延性能的需求,网络切片在设计 切片运行时,能够根据业务和用户的动态需求, 时,在网络边缘安排缓存和数据处理功能,提升 进行资源的按需调整,提升网络的灵活性。不同 本地数据处理能力,减少数据传输时延。对于其 切片间的隔离和区分,能够在保证当前业务质量 余非必要的网络功能,切片应予以舍弃,降低网 的前提下,增强整体网络的安全性和顽健性。网 络功能的冗余。例如,大连接物联网场景中,由 络切片可分为核心网中的网络切片和接入网中的 于联网设备的位置固定,网络切片省略控制面的 网络切片,核心网中的网络切片与虚拟化技术息 移动管理控制功能。 息相关。NFV(network function virtualization,网 络功能虚拟化)与 SDN(software defined net- 除 SDN 技术以外,网络切片借助 NFV 技术 实现软硬件解耦,将物理资源抽象成虚拟资源。 2017200-2
专题:5G ·56· 网络切片使用的虚拟资源分为两类,一类是仅特 接入机制与协议栈来支撑统一灵活的用户和业务 定切片使用的专属资源,另一类是多个切片都可 以使用的共享资源。在网络切片的实例化过程中, 网络中相关网元(如网络切片选择功能(network slice selection function)[4])首先为业务适配切片, 再根据其业务需求和当前的网络资源情况为其配 接入,为 5G 应用和业务自适应的无线资源的灵活 调配提供支持。 其次,现有网络中,网络构成复杂,灵活性 差,运维成本高,新业务开发周期长,因此人们 提出利用通用设备替代网络中的专用设备,提升 置专属资源,在不影响其他切片性能的前提下, 为其配置共享资源。利用分配到的资源,实现网 网元扩展性,这点在核心网中通过 NFV/SDN 技 术完成。在接入网中,也需要进一步打破传统业 络切片中虚拟网络功能和接口的实例化与服务编 务和应用的“烟囱式”效应,实现接入网层面的 排,完成切片创建。网络切片通过 SDN/NFV 完 成部署,提供了多样化和个性化的网络服务。其 业务透明和网络资源的虚拟化。利用网络切片技 术,在接入网络中基于统一的逻辑架构,按需构 中,切片间的隔离保证了网络间的安全性,而资 建不同的逻辑网络的实例,即接入网切片实例, 源的按需分配和再分配过程实现了网络资源利用 用于灵活支持不同业务和应用。不同的网络切片 最优化,提高了切片间资源的共享和利用率[5]。 各家电信标准组织关于网络切片的定义和研 究重点不尽相同。NGMN 对网络切片的定义及用 途出发,将网络切片分解成网络功能和特殊无线 接入技术的组合。3GPP 的研究重点在于核心网网 络切片的实现以及网络切片对网络功能的影响。 实现逻辑的隔离,每个切片的拥塞、过载、配置 的调整不影响其他切片。在保证所需业务的 QoS 同时,提高网络资源的利用率。因此,接入网中 网络切片的部署与资源管理也需要更多关注。 2.2 边缘计算 边缘计算作为一种新的部署方案,通过把小 进一步地,已有部分设备厂商将网络切片投入实 型数据中心或带有缓存、计算处理能力的节点部 验中。2016 年 2 月,华为联合德国电信演示了 5G 端到端网络切片技术。2016 年 10 月,爱立信在其 上海办公室 5G Core Lab 完成了网络切片测试。 但是,距离网络切片的成熟商用仍存在许多 署在网络边缘,与移动设备、传感器和用户紧密 相连,减少核心网络负载,降低数据传输时延。 例如,在车联网中,业务控制和数据传输实时性 要求高,如果数据分析和控制逻辑全部集中在较 挑战与工作,首先,目前核心网的网络切片工作 远的云端完成,难以满足业务的实时性需求。另 中,都是基于统一的接入网架构假设,要求接入 一方面,边缘计算可以提供流量卸载,移动终端 网 络 能 够 同 时 提 供 不 同 应 用 所 需 求 的 性 能 和 可以根据应用对时延的容忍程度、自身处理能力 QoS,然而,当前的无线接入网络架构中,为支 撑不同的 5G 应用(例如物联网或者车联网应用), 设立了同应用和业务对应的独立的网络(如窄带 物联网(NB-IoT)),具有独立的接入机制和协议 栈,对于每种制式,NAS 接口、空口和地面接口 之间是端到端耦合,并没有一个接入侧接口或模 以及能耗等因素判断是否需要流量卸载。通过流 量卸载,计算密集型和时延敏感型应用可以在边 缘计算平台上处理;在时延和回程链路负载允许 的情况下,计算密集型应用可以进一步卸载到核 心网以获得更充足和强大的计算资源。 鉴于边缘计算在未来网络中良好的应用前 块能够对多种 5G 应用或者上层传输网络的信息 进行交互、翻译以及统一处理。因此,需要一个 灵活的接入网络架构,能够利用其灵活可定制的 景,学术界和工业界对边缘计算已经展开研究并 取得良好进展,其中,尤其以雾计算(fog com- puting)、MEC(mobile edge computing,移动边缘 2017200-3
·57· 电信科学 2017 年第 6 期 表 1 3 种边缘计算的比较 边缘计算 提出者 典型特征 雾计算 思科 · 分布式组网结构; · 任何具有边缘缓存的设备都可以是网络节点; · 计算、通信、控制协同 MEC ETSI MEC ISG 主要以 MEC 服务器/应用的方式部署在网络边缘提供存 储、分析、计算和控制功能 主要应用场景 IoT 等 · 智能移动视频加速; · 监控视频流分析; · 增强现实; · 密集计算辅助; · IoT 网关服务; · 车联网等 Cloudlet CMU ·基本不需要额外的管理; ·基于虚拟机实现; ·具有较强的计算能力,能提供一定的数据安全机制; ·基于 OpenStack++云计算平台 · 流量卸载(比如语音人脸识别等); · 应急抢险等 计算)和 Cloudlet 为主要代表[6],见表 1。 “雾计算”概念最初由思科提出。雾计算是指 充分开发利用靠近用户的网络边缘设备的计算、 存储、通信、控制和管理等功能,将云计算模式 扩展到网络边缘。通过将“雾计算”概念融入无 线接入网架构中,F-RAN(fog radio access net- work,雾无线接入网)作为 5G 无线接入网解决 方案也受到了广泛关注。2015 年 11 月,ARM、 思科、戴尔、英特尔、微软和美国普林斯顿大学 Edge Laboratory 等物联网(IoT)领导者联合成立 了开放雾联盟(Open Fog Consortium),旨在加快 雾计算技术的部署,实现用于物联网的端到端技 术解决方案。 MEC 最初由诺基亚、华为等 6 个公司组成的 ETSI ( European Telecommunications Standards Institute) MEC ISG (Industry Specification Group) 联合提出的,在无线网络边缘提供 IT 服务环境和 云计算能力。通过将云计算和云存储部署到网络 Cloudlet 是由美国 CMU(Carnegie Mellon University, 卡内基梅隆大学)的一个团队最先提 出的。Cloudlet 是一个新的架构要素,源于移动 计算、IoT 和云计算的融合。Cloudlet 是三层结构 “mobile or IoT device-cloudlet-cloud”的中间层, 一个 Cloudlet 可以看做一个位于网络边缘的小规 模移动增强型云数据中心。通过为移动设备提供 的计算资源,Cloudlet 可以支持计算密集型和交互 式且具有严格时延要求的移动应用。 3 基于边缘计算的接入网络切片 在核心网切片中,边缘计算服务器由于部署 的位置距离用户较远,不可避免地会产生较长的 时延,无法满足部分应用对低时延特性的需求。 同时,各类业务数据汇聚到核心网络中进行计算 处理,会造成数据流量的巨大增长,给回程链路 带来极大负担,消耗过多回程链路带宽。除此之 外,相较于从核心网到终端的垂直结构切片,部 边缘,提供一个具备高性能、低时延与高带宽的 分业务如短距离的数据传输共享,对计算能力要 电信级服务环境,加速网络中各项内容、服务及 求较低,用户分布范围小,更适合终端到终端的 应用的分发和下载,让消费者享有更高质量网络 水平结构切片。因此,本文提出基于边缘计算的 体验。自 2014 年以来,ETSI MEC ISG 对 MEC 的标准化上进行了很多工作,包括 MEC 概念、需 求、架构、用例和部署等[7]。 接入网络切片,利用网络边缘的计算、存储和通 信能力,构建业务所在无线接入网络内的接入网 切片,实现业务的本地处理,使得核心网和传输 2017200-4
专题:5G ·58· 网的开销得到减小,同时减少业务传输时延,改 善业务性能。 基于边缘计算的接入网络切片逻辑架构如图 1 所示,软件定义的接入网切片编排器负责网络切片 的动态供应和切片间的资源管理。具体的,通过信 息感知和数据挖掘,接入网切片编排器获得接入网 中各请求业务的业务类型和可用的网络资源。接入 网切片编排器根据场景特点和需求以及接入网络 三大类,如图 2 所示,包括大连接需求 mMTC (massive machine type communication,海量机器 类通信)、超低时延需求 eMTC(enhanced machine type communication,超可靠低时延通信)和大容 量需求 eMBB(enhanced mobile broadband,增强 移动宽带)。 其中 eMBB 切片中,为满足其大容量的业务 需求,切片编排器为其分配大带宽频谱,并提供 状态,编排生成相关的接入网切片,包括所需的网 支持干扰协调、多站协作与传输的空口协议配置。 元(LTE eNode B、MEC 等)、网元接口、网元所 需的网络资源、定制化的空口技术(包括控制面和 BBU(baseband unit,基带单元)池承载无线信号 处理和资源管理功能,提供集中式大规模协同信 数据面的协议栈)以及组网结构。在切片实例确定 后,编排器为所有的接入网切片实例分配网络资 源,利用分配的资源实现切片的实例化。在切片运 行过程中,切片将所需汇报的监测数据发送到接入 网切片编排器,用于完成编排器对切片实例的监督 和生命周期管理(包括网络资源分配和再分配,切 片的扩容、缩容和动态调整等)。 号处理和资源管理增益,而分布式的 RRH(remote radio head,无线远端射频单元)被部署到靠近用 户处,用于满足热点区域海量数据业务的高速传 输需求。与 BBU 池通过回程链路相连的 HPN 负 责 全 网 的 控 制 信 息 分 发 , 为 所 有 的 UE ( user equipment,用户终端)提供控制信令和小区特定 参考信号,并为高移动用户提供基本比特速率的 根据应用场景中业务种类,网络切片可分为 无缝覆盖,从而降低不必要的切换并减轻同步限 图 1 接入网络切片逻辑架构 2017200-5
·59· 电信科学 2017 年第 6 期 图 2 基于边缘计算的接入网络切片示意(包括 3 种典型业务类型) 制。特别的,利用网络边缘节点的缓存能力,边 各节点数据量小,时延要求不高,因此可以在 缘计算可用于热点区域的容量吸收,例如,体育 场中由于观众对相同内容的重复下载将使得连接 RRH 与 BBU 池的去程链路负载加剧,此时,通 过预先缓存此类高流行度文件到体育场附近的边 缘节点中,用户可直接获得数据业务而无需通过 BBU 池的集中式缓存,缓解了前传和 BBU 池的 开销负担。 mMTC 和 eMTC 作为机器类通信,对应的网 络切片更多的依靠边缘计算。在 mMTC 切片中, 编排器在 mMTC 切片编排生成时,通过在边缘节 点 F-AP(fog access point,雾计算接入点)中配置 虚拟中继网关,分配虚拟无线回传资源,在 F-AP 的管控下,具有终端直通能力的 UE 进行自组网形 成簇,簇内各节点产生的数据通过终端直通通信汇 mMTC 切片的协议栈设计时配备低比特率、高时 延容忍调制编码等虚拟空口资源配置。在 eMTC 切 片中,为了满足业务的时延要求,可按需配置 D2D (device to device)通信所需的时频资源,使得邻近 UE 可通过 D2D 模式或者中继模式直接通信。同时, 考虑到 UE 受限的缓存和计算处理能力,可在业务 分布区域内部署边缘节点 F-AP 或 MEC,用于承载 与 eMTC 相关的控制、管理和数据功能。通过配置 下沉至本地接入网的用户面虚拟网关,配置具备部 分核心网控制功能(如寻呼功能)的虚拟全功能基 站,为 UE 降低了传输时延。 4 接入网络切片的关键技术 由于接入网络中无线信道的传播开放,发 聚到选取出来的簇头,簇头可以是 UE,也可以是 F-AP。在 BBU 池和 F-AP 的协助下,实现本地的 协作无线信号处理和协同无线资源管理。同时,考 送端之间的相互干扰,使得接入网络中网络切 片 间 的 隔 离 保 障 同 核 心 网 络 中 的 网 络 切 片 相 比,所需要考虑的因素不同。以无线资源管理 虑到网络中连接节点数目大的特性,因此需要提供 为例,完全正交的资源分配用于保证切片间的 简化信令、多接入调度机制配置,由于 mMTC 中 隔离但会带来资源利用率的降低,而在切片间 2017200-6
专题:5G ·60· 同频复用的假设下,为了保证切片间的隔离, 传递时延和网络传输负载,通过面向对象与内容 调度算法难免过于复杂,带来额外的开销,因 此合理的资源管理对接入网络切片性能具有很 大影响,资源管理需要考虑网络中的切片实例 认知技术提高性能增益和用户体验。参考文献[8] 调研了基于雾计算的接入网(F-RAN)中最近关 于资源分配和性能分析的成果,分析了在引入雾 的存在,合理安排资源分配、调度方法和粒度。 计算后,接入网络中资源分配对频谱效率、能耗 相应的,切片实例的感知,则需要接入网切片 效率和时延的影响和优化性能时需要考虑的影 编排器借助信息感知完成,此外,通过感知第 三方需求和业务类型等信息,信息感知能够辅 助接入网切片编排器确定需要实例化的网络切 片,为各网络切片实例分配和管理资源时提供 响因素。在优化频谱效率时,UE 对接入节点的 选择不仅需要考虑接收信号强度,还需要将接入 节点中缓存内容对 UE 的影响纳入考核指标中; 类似地,能效优化时,除了考虑发送功耗外,还 参考信息。因此,资源管理和信息感知对接入 需要考虑本地缓存带来的功耗和回程链路功耗 网络切片的实现尤为重要。 4.1 资源的联合管理 传统蜂窝网络中,资源管理的出发点是在网 的节省;传输时延的优化问题则由于 F-RAN 中 多种传输模式的共存而变得更为复杂,BBU 池中 虽然能够提供大容量存储,但传输时延受到去程 络负载不均衡,无线网络环境变化的情况下,灵 链路影响,只能提供时延可容忍的服务,而边缘 活分配和动态调度可用资源,在保证网络 QoS 的 前提下最大化资源利用率和系统性能。由于边缘 设备虽然离 UE 距离近,通信状况好,但受限于 缓存容量和计算能力,不能满足所有的低时延业 计算的引入,蜂窝网络资源管理方法面临新的挑 务需求。 战,管理资源维度不仅包括无线资源,还包括边 同缓存和计算资源的管理不同,无线资源管 缘计算涉及的缓存资源和计算资源。同时考虑到 理对网络切片的影响包括切片间的隔离水平高 各网络切片间的隔离需求,切片对资源管理的粒 度需求,因此资源管理的目标不仅是网络 QoS 的 保证和资源利用率的最大化,还需要兼顾网络切 低、切片时/空/频域的管理粒度。参考文献[9]将切 片的隔离分为两类:无线电隔离和业务隔离,分 别用不同切片发送端之间的干扰水平和切片间服 片间的隔离和定制化。 边缘计算引入接入网络中后,边缘设备具备 务质量的影响水平来衡量。根据 LTE 中无线资源 管理层次,分别从频谱规划、小区间干扰协调、分 缓存与计算能力,可为 UE 提供快捷内容访问与 检索功能,有效缓解云服务器的负担,降低内容 组调度和接入控制 4 个方面分析无线资源管理对 网络切片的影响。4 种水平的切片策略比较见表 2, 频域粒度 频谱规划 单载波(在 LTE 中最低限度 1.4 MHz) 时域粒度 相对长期(几分钟) 表 2 3 种水平的切片策略比较 小区间干扰(ICIC) 1RB(在 LTE 中 180 kHz) 分组调度(PS) 1RB(在 LTE 中 180 kHz) 无 接入控制(AC) 每 ICIC 间隔(在 LTE 中数百 毫秒) 每传输时间间隔(在 LTE 中 1 ms) 与无线接入承载建立请求 率相关(秒级别) 空域粒度 整个场景(如果识别非干扰小 区集可能更少) 整个场景(如果识别非干扰小 区集可能更少) 单小区 定制程度 频谱规划、ICIC、PS 和 AC ICIC、PS 和 AC PS 和 AC 无线电隔离 高 业务隔离 高 高 高 中 高 单小区 AC 中 中 2017200-7
·61· 电信科学 2017 年第 6 期 频谱规划级别的接入网络切片下,各切片被分配 网元中的多维度数据提取出来。基于感知技术 到正交的载波,切片内的小区利用分配到的载波 获得的多维度网络数据,通过网络特征的分析 承载 UE 服务,由于切片间载波的正交,因此无 线电隔离和业务隔离程度较其他更高。但是, 与识别,可以获得体现网络场景特征的数据库; 通过用户行为的分析与预测,可以获得体现用 由于切片间采用正交的载波分配方法,因此无 户行为特征的数据库。根据网络场景特征和用 线资源管理粒度相较于其他的 3 种策略较大。 在 小 区 间 干 扰 协 调 水 平 级 别 的 接 入 网 络 切 片 户行为特征,可以有针对性地优化网络参数配 置和制定网络控制策略,并作用于网络。而网 下,各切片可复用相同频谱资源,切片间干扰 络优化和网络控制策略的效果,也可以再次通 通过资源块 RB 的正交得到控制,因此保证了高 无线电隔离和高业务隔离的同时,频域粒度更 过对网络中多维度数据的感知和分析来跟踪并 验证。 细,值得指出的是,资源里的增加以相应的管 为探究信息感知对网络性能优化的影响,参 理开销为代价。类似地,分组调度级别和接纳 控制级别的切片,在资源粒度的更精细化的同 考文献[10]以 eMBB 中广域覆盖和热点高容量的 两个场景为对象进行了讨论。广域覆盖场景中, 时,牺牲了定制化程度和管理开销,使得切片 由于基站分布稀疏,部署位置间距大,当基站需 间管理和隔离更复杂。 4.2 多维度信息感知 传统网络中,通常假设 UE 在满足特定物理 条件时(例如与其他 UE 距离较近,信道条件良 好),即能够与其他 UE 建立连接进行通信。然而 与此假设相违背的是,在实际场景中,用户通常 会基于安全性的考虑不会授权其 UE 同不熟悉的 UE 建立连接。在将边缘计算引入接入网络中后, 这种假设与实际之间的冲突变得更为明显,例如, 用户携带的 UE 作为边缘设备缓存了不同的媒体 文件,然而用户并不会同其他陌生用户的 UE 共 享该文件,即便 UE 间信道条件良好,陌生用户 的 UE 仍只能从网络中下载该媒体文件。因此, 需要考虑用户个人在社会关系网络的参与程度, 根据不同的地理位置、兴趣和背景,用户个人或 者 UE 被分为不同的社会群体。同一社会群体内 的 UE 可以交换信息,不同群体间的 UE 则很少建 立连接。 要广播重要信息给所有 UE 时,部分 UE 由于移 动到基站覆盖范围外不能完成接收,此时可通过 感知移动 UE 间的机会接触(opportunistic con- tact ), 在 UE 间 建 立 机 会 通 信 ( opportunistic communication),便于重要信息在 UE 间的传递; 热点高容量场景中,UE 密集分布在固定区域内 并请求相同信息的下载,重复信息的传输使得基 站负载过大,此时通过对 UE 间共享信息的研究, 基站首先将共享信息广播给部分 UE,该部分 UE 作为初始共享信息接收者,与其他 UE 建立机会 通信完成信息传递,减轻基站流量负载。借助机 会通信,广域覆盖场景中的重要信息传输成功 率随着网络中终端数目的增加而增加,如图 3 所示,这是由于终端数目的增加,该区域内终 端密度提升,UE 彼此相遇概率更高,用于重要 信息传递的机会通信建立概率更高。相同终端 密度下,重要信息的生命周期 T 越长,成功传 输率更高。热点高容量场景下,进行机会通信 进一步地,除了感知用户之间的社会关系, 的用户数目越多,流量卸载越多,基站负载越 在移动网络中还存在网络、终端、业务等多种 维度的数据,这些数据分布在网络的多个网元 小,如图 4 所示,不同初始共享信息接收者选 取策略下,机会通信最大用户数目不同,对基 中。通过网络信息感知技术,可以将位于多个 站的流量卸载帮助不同。 2017200-8
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