一种基于切片流表的无线网络切片方法与流程

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于切片流表的无线网切片方法。

背景技术：

5G作为新一代无线移动通信网络，主要用于满足2020年以后的移动通信需求。在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业务需求共同推动下，要求5G具备低成本、低能耗、安全可靠的特点，同时传输速率提升10到100倍，峰值传输速率达到10Gbit/s，端到端时延达到毫秒级，连接设备密度增加10到100倍，流量密度提升1000倍，频谱效率提升5到10倍，能够在500km/h的速度下保证用户体验。为了满足5G的各种需求，再无线传输技术方面主要运用大规模天线阵列技术、新型多址技术、全频率服用技术等。在网络架构方面，未来5G将是基于软件定义网络(softwaredefinednetworking，SDN)、网络功能虚拟化和云计算技术的更加灵活、智能高效和开放的异构融合网络系统。

SDN作为一种对网络具有重大影响的新技术，其价值已经被业界普遍认可。SDN技术是一项全局性、颠覆性的网络变革技术，它采用IT技术的模式来改造传统的“封闭”网络，使用软件定义的方法重新定义网络能力，使得网络从静态走向动态，解决了传统网络中无法避免的一些问题，包括对需求变化的响应速度慢、无法实现网络的虚拟化以及高昂的运维成本和设备成本等，为网络发展带来新的机遇。

现阶段，在SDN部署的目标网络选择上，运营商主要瞄准MPLS骨干网、云业务网络以及跨层传送网络，此外还包括城域汇聚、光网络以及无线接入网。目前，针对SDN架构在无线接入网络的研究主要还集中在网络架构上的探讨和研究。且将SDN运用到无线网络中还存在着一些技术挑战。实现软件定义网络至少需要能够定义切片以及隔离这些切片，而且还要求网络设备能够测量，并向控制器报告它们的状态，这些要求在使用无线传输介质的条件下都是难以实现的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于切片流表的无线网络切片方法，能够实现数据转发和控制平面的分离。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于切片流表的无线网络切片方法，所述方法包括：

将SDN架构中的Openflow切片流表扩展至无线接入网络中，所述切片流表的匹配字段包括远端发射头RRH字段和基带处理单元BBU字段；

根据不同的切片触发条件，生成至少一种切片网络；其中，所述切片网络包括静态切片式网络、动态切片式网络以及半静态切片式网络。

进一步地，所述RHH字段中包括：

实体RRH物理标识；RRH物理端口；基站的发射功率；基站天线的数量；调制编码策略；信道传播模型；传播帧结构；实体Fronthaul物理标识；Fronthaul物理端口；Fronthaul的时延限制；Fronthaul的容量限制。

进一步地，所述BBU字段包括：

实体BBU物理标识；BBU物理端口；资源调度方式；协议栈配置；带宽分配数量。

进一步地，所述静态切片式网络按照下述方式生成：

运营商或者业务提供商通过应用程序编程接口API向SDN控制器发送切片请求；

所述SDN控制器根据网络切片策略生成切片流表数据；

所述SDN控制器修改BBU和RRH中的切片流表信息，以形成新的切片网络；

建立数据传输通道,当有用户需要接入所述新的切片网络时，与切片流表进行匹配，形成数据转发平面。

进一步地，所述动态切片式网络按照下述方式生成：

用户发送的网络切片请求通过RRH上报给SDN控制器；

所述SDN控制器根据当前网络状态信息和切片生成策略形成切片流表参数；

所述SDN控制器通过信令交互修改RRH和BBU的切片流表；

所述用户根据匹配切片流表建立数据转发平面。

进一步地，所述半静态切片式网络按照下述方式生成：

在已有的静态切片式网络中，如果出现了用户发来的新的网络切片请求，按照生成动态切片式网络的方式生成新的网络。

进一步地，将SDN架构中的Openflow切片流表扩展至无线接入网络中包括：

在各个接入网络实体中添加至少一项切片流表。

进一步地，所述方法还包括：

通过SDN控制器对所述切片流表进行控制，并且通过所述切片流表的匹配转发进行数据转发，以实现数据转发和控制平面的分离。

本发明的有益效果在于：

1)本发明将SDN架构中的流表扩展到无线接入网络中，通过SDN控制器对切片流表进行控制，数据转发则通过切片流表进行匹配转发，从而实现了数据转发和控制平面的分离。切片流表的匹配字段主要包括RRH字段和BBU字段，两部分分别对应无线接入网络的物理层和二、三层相关的网络参数以及转发流程和端口。

2)本发明按照切片网络生成触发条件的不同将切片方式分为：静态切片方式、动态切片方式和半静态切片方式。各种切片方式主要的实现方法都是通过SDN控制器对网络切片流表进行修改，并将数据流与切片流表进行匹配从而实现数据流的转发，此方法很好的实现了网络控制与数据转发的分离。并且，通过SDN控制器的控制，能快捷方便的实现不同切片网络的切片流表的相关属性的修改，以此更好的区分各个切片网络的特定，对各个切片网络进行差异化的配置，也便于各个切片网络的维护。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例中基于切片流表的无线网络切片场景示意图；

图2为本发明实施例中切片流表的结构示意图；

图3为本发明实施例中静态切片方式的流程示意图；

图4为本发明实施例中动态切片方式的流程示意图；

图5为本发明实施例中半静态切片方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本申请实施方式提供一种基于切片流表的无线网络切片方法，所述方法包括：

将SDN架构中的Openflow切片流表扩展至无线接入网络中，所述切片流表的匹配字段包括远端发射头RRH字段和基带处理单元BBU字段；

根据不同的切片触发条件，生成至少一种切片网络；其中，所述切片网络包括静态切片式网络、动态切片式网络以及半静态切片式网络。

具体地，参见图1，图1是本发明实施例提供的基于切片流表的无线网络切片场景示意图。在本发明案例中，采用CRAN架构，即将传统的基站分为远端发射头(RRH)和基带处理单元(BBU)，考虑到将SDN架构引入无线接入网中，所以加入SDN控制器对RRH和BBU进行控制。在本实施方式中，在各个接入网络实体(RRH和BBU)中可以添加至少一项切片流表。整个网络的上行数据转发过程为：首先用户UE通过无线信道与RRH相连，RRH再将数据通过前向链路(Fronthaul)转发给BBU，最后BBU将数据转发给分组核心网(EPC)。图中可以看出，通过SDN控制器对所述切片流表进行控制，并且通过所述切片流表的匹配转发进行数据转发，以实现数据转发和控制平面的分离。

参见图2，图2是本发明实施例提供的切片流表的结构示意图，图中可以看出，整个表的匹配字段包括RRH和BBU两个字段。其中RRH字段主要涉及物理层参数和转发端口等信息，其中，RRH ID表示实体RRH物理标示；RRHPort表示RRH物理端口，即虚拟RRH设备标示；Transmit Power表示基站的发射功率；MIMO表示基站天线的数量；MCS表示调制编码策略；Channel Model表示信道传播模型；Frame Type表示传播帧结构；Fronthaul ID表示实体Fronthaul物理标示；FronthaulPort表示Fronthaul物理端口，即虚拟Fronthaul设备标示；Delay Constraint表示Fronthaul的时延限制；Capacity Constraint表示Fronthaul的容量限制。

在本实施方式中，BBU字段主要涉及二、三层处理相关信息，其中：所述字段主要包含的内容包括：BBU ID表示实体BBU物理标示；BBUPort表示BBU物理端口，即虚拟BBU设备标示；Schedule Type表示资源调度方式；Protocol表示协议栈配置；Bandwidth表示带宽分配数量。

在本实施方式中，本发明提供的一种基于切片流表的无线网络切片方法，通过SDN控制器对切片流表进行控制，实现不同切片网络的生成，按照切片网络生成触发条件的不同可以分为：静态切片方式、动态切片方式和半静态切片方式。

参见图3，图3是本发明实施例提供的静态切片方式流程示意图。如图3所示，在静态切片方式下，运营商或者业务提供商会主动向SDN控制器发送切片请求，SDN控制器会根据网络切片策略生成切片流表数据。然后SDN控制器通过修改BBU和RRH中的切片流表信息形成新的网络切片，建立数据传输通道。最后用户通过匹配切片流表的方式，连接到网络中形成数据传输平面。

参见图4，图4是本发明实施例提供的动态切片方式流程示意图。如图4所示，在动态切片方式下，用户发送的网络切片请求首先会通过RRH上报给SDN控制器；然后，SDN控制器再根据当期网络状态信息和切片生成策略形成具体的切片流表参数；最后SDN控制器通过信令交互修改RRH和BBU的切片流表。进一步形成数据传输通道，最后用户通过匹配切片流表的方式，连接到网络中形成数据传输平面。

参见图5，图5是本发明实施例提供的半静态切片方式流程示意图。如图5所示，可以在已有的静态切片式网络中，如果出现了用户发来的新的网络切片请求，则按照生成动态切片式网络的方式生成新的网络。具体地，在半静态切片方式下，用户在原有的数据传输平面上产生了新的切片请求。此时用户将发送新的网络切片请求，并通过RRH上报给SDN控制器；然后，SDN控制器再根据当期网络状态信息和切片生成策略形成具体的切片流表参数；最后SDN控制器通过信令交互修改RRH和BBU的切片流表。进一步形成新的数据传输通道，最后用户通过匹配切片流表的方式，连接到网络中形成这个新数据传输平面。

本发明的有益效果在于：

1)本发明将SDN架构中的流表扩展到无线接入网络中，通过SDN控制器对切片流表进行控制，数据转发则通过切片流表进行匹配转发，从而实现了数据转发和控制平面的分离。切片流表的匹配字段主要包括RRH字段和BBU字段，两部分分别对应无线接入网络的物理层和二、三层相关的网络参数以及转发流程和端口。

2)本发明按照切片网络生成触发条件的不同将切片方式分为：静态切片方式、动态切片方式和半静态切片方式。各种切片方式主要的实现方法都是通过SDN控制器对网络切片流表进行修改，并将数据流与切片流表进行匹配从而实现数据流的转发，此方法很好的实现了网络控制与数据转发的分离。并且，通过SDN控制器的控制，能快捷方便的实现不同切片网络的切片流表的相关属性的修改，以此更好的区分各个切片网络的特定，对各个切片网络进行差异化的配置，也便于各个切片网络的维护。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。