基于预测的5G网络切片算法

张佳庚，祝敏，杜丰，王齐，刘俊，锁志海，王力

（1. 西安交通大学网络信息中心，陕西 西安 710054；2. 西安交通大学电子与信息学部，陕西 西安 710054）

1 引言

3GPP在5G网络组网协议中明确了5G网络架构，其最大的特点是采用基于服务的架构（service based architecture，SBA）架构，对应不同应用场景由网络切片选择功能（network slice selection function，NSSF）创建网络切片[1]，如图1所示。网络切片中包括虚拟网元和虚拟链路，由虚拟链路负责将虚拟网元按照一定的拓扑连接，映射到实际的物理节点和物理链路上，完成网络切片的实例化，动态创建网络切片[2]，网络切片不仅提升了5G网络资源分配的灵活性，同时也为网络的管理、控制提供了更大的空间。

图1 5G网络的SBA架构

5G网络切片的建立过程需要经历决策、资源隔离、虚拟网元拉起等过程，在决策阶段以资源分配算法，最优化网络切片到物理网络资源的映射，提升网络切片的接纳成功率和物理网络的资源利用率[3]。对应到5G网络的SBA架构，决策功能由NSSF根据当前实时的资源分布和网络切片的资源需求确定在哪些物理节点和物理链路上承载对应的虚拟网元和虚拟链路，资源隔离则由对应的物理节点和物理链路隔离出给定资源量的容器和虚拟路径，最后将虚拟网元的镜像装载进隔离出的容器内，拉起容器即完成了网络切片的创建。在上述过程中，资源隔离占用的时间最长，对于5G网络中要支持的实时应用场景来说，其要求的端到端时延小于1 ms。根据实时的资源需求动态创建网络切片带来的时延难以满足5G中的实时类业务应用场景。……