一种面向5G用户的uRLLC切片及请求方法与流程

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种面向5g用户的高可靠低时延urllc(ultra-reliablelowlatencycommunications)切片及请求方法。本发明可用于无线通信系统中降低用户数据从接入网到核心网的传输时间，从而整体降低端到端网络的传输时延，提高5g时延敏感类业务用户的服务质量和业务体验。

背景技术：

端到端网络是指从用户到接入网到传输网到核心网的完整通信网络。高可靠低时延urllc切片是指，借助网络功能虚拟化(networkfunctionvirtualization,nfv)技术，将5g高可靠低时延应用场景的传统物理网络划分为虚拟的切片网络。用户接入高可靠低时延urllc切片能够减少用户数据在接入网和核心网之间的传输时间，从而整体降低了端到端网络的传输时延，极大地提高用户的业务体验。

中国电信股份有限公司在其申请的专利文献“实现网络切片的方法及系统”(申请日：2016年10月20日，申请号：201610915169.9，申请公布号：cn107969017a)中提出了一种网络切片的实现方法。该方法的具体步骤为：第一步，在用户接入网络时，切片选择器根据用户的类型、切片的网络状况、业务类型中的至少一项为用户选择控制面切片。第二步，在用户需要执行业务时，控制面切片根据用户的类型、切片的网络状况、业务类型中的至少一项为用户选择用户面切片。第三步，控制面切片和用户面切片通过信息交互的方式为用户提供网络能力。该方法虽然可以提高切片的利用率，但是，该方法不足之处是需要通过对用户类型和网络状况分别选择控制面切片和用户面切片，切片选择器和控制面切片需要作出大量决策，时延长，导致无法为对时延敏感的网络切片用户提供实时性网络服务。

清华大学在其申请的专利文献“一种基于端到端网络切片的用户服务请求选择方法”(申请日：2016年07月11日，申请号：201610540058.4，申请公布号：cn106210042a)中提出了一种基于端到端网络切片的用户服务请求选择方法。该方法的具体步骤为：第一步，用户通过无线接入点发送新服务请求至服务器。第二步，该服务器向sdn控制器转发用户服务请求。第三步，sdn控制器对用户进行认证和授权。第四步，若通过认证，该服务器根据用户的服务类型、使用类型和订阅信息为用户选择合适的网络切片id进行匹配。第五步，若匹配成功，该服务器通知接入网、sdn控制器和s/p-gw网关之间建立供用户互联的数据传输链路。第六步，该服务器向用户发送服务请求成功响应。该方法通过共享部分网络功能，提高了资源利用率，但是，该方法仍然存在的不足之处有两点：第一，通过增加sdn控制器，使无线通信网络的复杂度增加。第二，用户的服务请求要经过无线接入点、服务器到sdn控制器，同时，sdn控制器认证通过要告知服务器，由服务器为用户选择合适网络切片id，服务器同时要通知接入网、sdn控制器和s/p-gw网关建立数据传输链路，这一过程的数据链路冗长，增加了网络传输时延，使得用户的实时性体验较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出了一种面向5g用户的高可靠低时延urllc切片及请求方法，该高可靠低时延urllc切片的边缘计算软基站模块，降低了用户数据从接入网到核心网的传输时间，很好地适用于时延敏感类业务，该高可靠低时延urllc切片请求方法，不用增加新模块和缩短了数据传输链路，极大地提升了用户的实时性服务体验。

本发明实现上述目的的思路是，高可靠低时延urllc切片的边缘计算软基站模块包括基带处理单元bbu和核心网数据面模块，用户直接从边缘计算软基站模块连接到因特网，用户先发送服务请求到边缘计算软基站模块，边缘计算软基站模块将服务请求信息转发给核心网控制面模块进行鉴权，用户的服务请求通过鉴权时，边缘计算软基站模块为用户建立数据传输链路，用户接入高可靠低时延urllc切片，取得服务，核心网控制面模块向用户发送服务请求成功响应；当用户的服务请求没有通过鉴权时，核心网控制面模块向用户发送服务请求失败响应。

本发明的一种面向5g用户的高可靠低时延urllc切片，包括核心网控制面模块和边缘计算软基站模块，所述核心网控制面模块与所述边缘计算软基站模块通过s1-mme接口和s11接口建立连接；其中，

所述边缘计算软基站模块，包括基带处理单元bbu和核心网数据面模块的服务网关s-gw和分组数据网网关p-gw，基带处理单元bbu和服务网关s-gw通过s1-u接口建立连接，服务网关s-gw和分组数据网网关p-gw通过s5接口建立连接，基带处理单元bbu用于将用户的服务请求信息转发给核心网控制面模块，基带处理单元bbu、服务网关s-gw和分组数据网网关p-gw为鉴权成功的用户建立数据传输链路；

所述核心网控制面模块包括移动管理实体mme和归属用户服务器hss，移动管理实体mme和归属用户服务器hss通过s6a建立连接，移动管理实体mme和归属用户服务器hss用于判断用户服务请求信息是否满足鉴权条件，移动管理实体mme将鉴权成功信息通知边缘计算软基站模块，移动管理实体mme向鉴权成功的用户发送服务请求成功响应，移动管理实体mme向鉴权失败的用户发送服务请求失败响应。

本发明的一种面向5g用户的高可靠低时延urllc切片请求方法的步骤包括如下：

(1)用户发送服务请求信息至边缘计算软基站模块；

(2)转发服务请求：

边缘计算软基站模块的基带处理单元bbu，将用户的服务请求信息转发给核心网控制面模块；

(3)核心网控制面模块的移动管理实体mme和归属用户服务器hss，判断用户服务请求信息是否满足鉴权条件，若是，则执行步骤(4)，否则，执行步骤(6)；

(4)建立数据传输链路：

核心网控制面模块的移动管理实体mme将鉴权成功信息通知边缘计算软基站模块，边缘计算软基站模块的基带处理单元bbu、服务网关s-gw和分组数据网网关p-gw为鉴权成功的用户建立数据传输链路；

(5)发送服务请求成功响应：

核心网控制面模块的移动管理实体mme通过边缘计算软基站模块，向鉴权成功的用户发送服务请求成功响应，鉴权成功的用户取得高可靠低时延urllc切片服务；

(6)发送服务请求失败响应：

核心网控制面模块的移动管理实体mme通过边缘计算软基站模块，向鉴权失败的用户发送服务请求失败响应。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明的高可靠低时延urllc切片中的边缘计算软基站模块，用于将用户的服务请求信息转发给核心网控制面模块，为鉴权成功的用户建立数据传输链路，克服了现有技术的切片需要作出大量决策，时延长，无法为对时延敏感的网络切片用户提供实时性网络服务的问题，使得本发明的高可靠低时延urllc切片减少了用户数据在接入网和核心网之间的传输时间，很好地适用于时延敏感类业务，为对时延敏感的网络切片用户提供实时性网络服务。

第二，本发明的高可靠低时延urllc切片请求方法，核心网控制面模块通知边缘计算软基站模块为用户建立数据传输链路，提供高可靠低时延urllc切片服务，克服了现有服务请求方法中增加新模块使无线通信网络的复杂度增加的问题和数据链路冗长使用户的实时性体验较差的问题，使得本发明的请求方法不用增加新模块和缩短了数据传输链路，极大地提升了用户的实时性服务体验。

附图说明：

图1为本发明的流程图；

图2为本发明高可靠低时延urllc切片的服务请求场景图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参照图1，对本发明的实现步骤做进一步的描述。

步骤1，用户发送服务请求信息至边缘计算软基站模块。

所述的服务请求信息包括用户的签约信息、高可靠低时延urllc切片请求信息、服务质量qos需求信息。

步骤2，转发服务请求。

边缘计算软基站模块的基带处理单元bbu，将用户的服务请求信息转发给核心网控制面模块。

步骤3，核心网控制面模块的移动管理实体mme和归属用户服务器hss，判断用户服务请求信息是否满足鉴权条件，若是，则执行步骤4，否则，执行步骤6。

所述的鉴权条件是指：第一，核心网控制面模块向用户发送的签证令牌autn中的mac与用户计算出来的xmac匹配；第二，用户向核心网控制面模块发送的签证令牌res与核心网控制面模块的xres匹配。

步骤4，建立数据传输链路。

核心网控制面模块的移动管理实体mme将鉴权成功信息通知边缘计算软基站模块，边缘计算软基站模块的基带处理单元bbu、服务网关s-gw和分组数据网网关p-gw为鉴权成功的用户建立数据传输链路。

所述的数据传输链路是指：在核心网控制面模块控制信令下，将鉴权成功的用户通过边缘计算软基站模块连接到因特网internet。

步骤5，发送服务请求成功响应。

核心网控制面模块的移动管理实体mme通过边缘计算软基站模块，向鉴权成功的用户发送服务请求成功响应，鉴权成功的用户取得高可靠低时延urllc切片服务。

步骤6，发送服务请求失败响应。

核心网控制面模块的移动管理实体mme通过边缘计算软基站模块，向鉴权失败的用户发送服务请求失败响应。

图2为高可靠低时延urllc切片的服务请求场景图，图2中包括云状图形、核心网实线圈、核心网控制面模块、核心网数据面模块、接入网实线圈、边缘计算软基站模块、核心网数据面模块与边缘计算软基站模块之间的虚线箭头、用户、经过用户、边缘计算软基站模块和云状图形的加粗虚线。其中：云状图形，表示因特网internet。核心网实线圈，核心网控制面模块和核心网数据面模块的集合。核心网控制面模块，对用户的服务请求信息进行鉴权，将鉴权成功信息通知边缘计算软基站模块，向鉴权成功的用户发送服务请求成功响应，向鉴权失败的用户发送服务请求失败响应。核心网数据面模块，下沉部署到接入网前的核心网数据面模块。接入网实线圈，边缘计算软基站模块的集合。边缘计算软基站模块，将用户的服务请求信息转发给核心网控制面模块，为鉴权成功的用户建立数据传输链路。核心网数据面模块与边缘计算软基站模块之间的虚线箭头，表示核心网数据面模块下沉部署到接入网中，组成了边缘计算软基站模块。用户，是向高可靠低时延urllc切片进行服务请求的用户。经过用户、边缘计算软基站模块和云状图形的加粗虚线，表示用户的数据传输链路。

下面结合图2，对本发明步骤4、步骤5、步骤6的建立数据传输链路，发送服务请求成功响应，发送服务请求失败响应做进一步的描述。

核心网控制面模块将鉴权成功信息通知边缘计算软基站模块，在核心网控制面模块控制信令下，鉴权成功的用户通过边缘计算软基站模块连接到因特网internet，而不必再从核心网数据面模块连接到因特网internet，形成一个端到端的高可靠低时延网络的数据链路，核心网控制面模块通过边缘计算软基站模块，向满足鉴权条件的用户发送服务请求成功响应；用户的服务请求信息不满足鉴权条件时，核心网控制面模块通过边缘计算软基站模块，向不满足鉴权条件的用户发送服务请求失败响应。