5G应用场景需求大多是基于移动宽带增强(eMBB)、海量机械类通信(mMTC)、超高可靠超低时延通信(uRLLC),差别场景对网络性能的需求迥异,纯粹沿用类似于3G/4G中面向移动宽带业务QoS计划难以满足5G业务对网络性能的严苛需求,迫切需要网络具备可以面向差别场景的用户需求按需定制的能力。5G系统引入网络切片技术,通过对网络资源的统一治理,差别业务分派相互隔离,能够满足业务需求的资源及差别业务的网络性能需求。为了实现网络切片技术,5G通过引入软件界说网络(SDN)与网络功效虚拟化(NFV)技术实现盘算存储与网络资源的统一治理。
边沿云(MEC)技术是5G技术体系中一个比较重要的技术手段。随着5G、物联网时代的到来及云盘算应用的不绝生长,集中式的云已经无法满足终端侧“大连接、低时延、大带宽”的云资源需求,并且经过许多物联网场景的验证(如物流园区),许多云盘算并不需要在集中式的云端进行处理,在无线侧处理更为妥当。将云能力下沉到边沿侧,对无线侧网络需求进行预处理,在提高用户体验的同时减轻网络负载。
本文针对物流仓储场景,将边沿云与5G网络切片能力结合起来,边沿云侧对网络的切片需求进行预处理,判定业务属性,将不需要通过焦点网上云的业务在边沿云侧进行处理,将剩余需求给予切片效劳。从而,既能更好效劳于客户,又能减轻通信网络负载。5G网络技术的技术簇,相辅相成才华发挥更大的价值。
3GPP SA1提出网络切片的需求
别的,3GPP SA5事情组界说了网络切片治理的信息模型和效劳,包括生命周期和配置治理效劳、故障检测效劳和性能包管效劳,如图1所示。
基于1.1节中网络切片的界说,许多文献对网络切片技术进行了细化。文献
总之,上述文献均是单独考虑网络切片技术在种种场景下的优化。文献
MEC是基于云盘算技术的焦点和边沿盘算能力,构筑在边沿基础设施之上的云盘算平台。
MEC将盘算资源和存储能力带到RAN网络边沿,目的是减少延迟,确保高效的网络操作和效劳交付,提升用户体验。一般来说,边沿效劳有以下几个特点
a)能够提供像数据中心一样灵活的资源分派及治理,能够实现组织的治理模式。这标明,边沿效劳设备的保存不会给现有的网络状态治理带来更大的价钱,就像是在网络中插入了一个可用的网络盘算设备。
b)具有远高于智能监控设备或者智能移动设备的盘算能力,在其资源允许规模内,能够效劳多个盘算密集型的应用任务,同时边沿效劳设备与数据中心之间一般通过有线网络设备进行联网,与数据中心能够坚持很好的通信。
c)边沿效劳设备具有“靠近”应用设备的特性,相关于数据中心,应用的请求能够较快地在边沿效劳设备获得满足。
d)一般来说,边沿效劳设备是构建在盘算资源虚拟化的基础之上的(例如使用了Amazon ECC2和OpenStack等经典云资源虚拟化技术)。本文将MEC技术融入网络切片治理架构中,就是利用了MEC的网络控制与资源分派能力,基于物流仓储的特点,提前处理特殊场景下(如暴力分拣监控)的网络请求,减少端到端的网络切片负载。
本文提出了一种在5G智能物流货仓场景下的新型网络切片与边沿云融合技术。此技术不但能够充分发挥边沿云的外地化处理能力,减轻5G网络负载,还能够越发宁静合理地分派网络切片能力,在满足客户对网络能力差别要求的同时,进一步提升网络资源的使用效率。
随着“智能制造”国家战略的实施,现代物流技术向着大规模数字化、智能化、集成化、自动化生长�?焖佟⒏咝А⒛驳慕胁执⒆饕狄丫晌笠档闹匾赫�。5G时代的来临更为物流升级革新带来了新的机缘。5G凭借大带宽、低时延、广连接的特性,联合大数据、人工智能、云、物联网等多种技术为物流仓储智能化升级提供了可能。
有别于普通的网络监控,智能物流仓储的网络监控场景需要5G的大带宽、低时延的双重包管。如视频监控场景(如监控暴力分拣),除了要求5G大带宽包管高清视频顺利传输之外,同时还需要低时延来包管视频剖析的结果实时反响回现场,违规操作部分视频(AI识别)传到云端生存,需要边沿云与网络切片协同作业(见图2)。
在今世的物流仓储情况中,仓储情况相对关闭,四周墙壁的钢筋混凝土材质较多,室外基站信号无法提供强有力的通信包管;室内货架、分拣线、智能机械设备等材质多种多样,如木质、钢铁、塑料等,差别的材质对信号衰减有差别的影响。别的,大规模的自动化机械调理场景,如AGV协同运输,需要多台AGV与调理平台进行实时有效的通信,这一点Wi-Fi很难包管。为解决此问题,目前有些AGV控制器放在车端以包管通信的实时性,但此计划不可实现大规模的AGV调理;有些AGVS控制器安排在仓储外地,会保存AP跳转时AGV卡顿甚至宕机危害�?悸堑紸GVS调理对时延的要求,将调理系统安排云端计划还不可熟。
5G技术的成熟,使得5G信号质量逐步提高,大带宽、低时延、广连接的特性也被各个笔直行业所看重,而AGVS云调理场景,最需要的即是5G的低时延、广连接的特性,仓储内部有望通过5G波束赋形技术制止AGV通信卡顿问题。因此,AGVS云化调理系统需要5G切片技术来包管低时延和广连接(见图3)。
通过以上剖析可知,5G切片技术能够很好地包管智能物流园区的通信质量,针对有物流特色的应用(如暴力分拣视频监控应用)也需要边沿云技术的辅助。为此,本文提出了一种边沿云与网络切片融合的技术计划,为实现此计划,本文提出了一种网络装置——网络剖析治理器。此剖析器是一种软件治理�?�,接纳微效劳架构,安排于MEC硬件中,用于处理用户网络请求。
网络剖析治理器功效示意及交互逻辑图如图4所示。
如图4所示,此治理器最先接收用户侧的网络请求。收到请求后:
第1步,挪用业务需求剖析�?�,对用户的网络请求进行剖析。用户向网络提倡网络请求,其参数包括Qos参数(时延、速率、颤抖、丢包率等)、容量参数(用户数、用户密度)及业务参数(业务类型及宁静性指标等)。此业务需求剖析�?槭紫绕揪菀滴癫问饰�,开端判定哪些网络性能是由MEC来提供,哪些是由网络切片技术来提供。主要判定的依据是此业务是否需要跨域或者上云,如果是则由网络切片提供效劳,不然由MEC进行效劳。
第2步,挪用聚合业务及网络性能剖析�?�。此�?榻揪菹钟械耐缣跫缘�1步的决策进行微调。聚合剖析是将所有业务的网络请求综合起来,并结合现有的网络资源进行整体剖析�?山幽商靶乃惴ǖ壤磁卸ㄏ钟型缡欠窨梢月闫湟滴裥枰�,如果RAN侧网络资源紧张,则考虑转移一部分应用至MEC端,反之亦然。
第3步,挪用任务分派�?�。凭据第2步的剖析结果,下发网络切片需求及MEC处理任务,并将相应的数据流引入各自流程中。
基于以上提出的网络剖析治理器,本文提出了在5G智能物流仓储等大宗IoT设备请求网络的场景下,边沿云与网络切片的融合技术计划。
如图5所示,在物流仓储场景下,边沿云与网络切片的融合技术计划流程分为如下几个办法。
第1步,用户提倡网络性能请求,其参数包括QoS需求、容量参数及业务参数。
第2步,网络剖析治理器接收请求,并对请求参数进行剖析,结合剩余网络资源,判定该业务需求是否需要进行切片处理。
第3步,如果需要进行切片处理,则将相应的需求参数发送至网络切片治理器进行处理;不然交由MEC处理。
第4步,网络切片治理器或者MEC进行网络资源分派,包管用户通信网络性能。
第5步,网络切片治理器与MEC向网络剖析治理器反响剩余网络资源。
本文详细剖析了物流园区仓储作业的2个典范5G应用场景,并探索了在此场景下5G切片技术的立异计划。将5G切片技术与边沿云技术融合起来,在边沿侧对网络需求进行统一剖析处理,对网络资源进行合理分派,既满足物流仓储关于5G网络的需求,也减少了对运营商网络的压力。
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