[发明专利]一种5G网络中多交换机单控制器软件定义传输控制方法

说明书

本发明提供一种5G网络中多交换机单控制器软件定义传输控制方法，所述方法包括：基于排队博弈理论建立5G网络中多交换机单控制器传输控制系统模型；其中，多个交换机的请求间存在竞争关系；求解传输控制系统模型的理论均衡解，得到其中控制器的最佳队列长度并根据最佳队列长度计算得到相应的最佳入场费；根据控制器的最优策略，实现5G网络中多交换机单控制器的传输控制。本发明的软件定义传输控制方法使软件定义传输控制方案可以根据得到的最优解进行设计，实现网络的高效转发，以提高5G网络的网络性能。

技术领域

本发明涉及移动通信网络资源分配技术领域，特别是指一种5G网络中多交换机单控制器软件定义传输控制方法。

背景技术

第五代移动通信(5G)无线网络具有超高速、无所不在、低功耗、低时延等特点。在4G网络的基础上，网络数据规模随着连接一切的本质的扩展而急剧增加。同时，5G/5G+无线网络场景应用如无人驾驶汽车、无人机基站、气球、移动边缘计算、虚拟现实、人脸识别、人工智能等不断出现。由于这些应用程序的计算密集型和延迟敏感特性，网络功能虚拟化(NFV)被认为可以提高5G网络的运行效率。NFV通过在现有硬件设备上创建多个虚拟机来实现不同的网络功能，可以显著降低网络硬件设备的成本，功能维护，提高信息传输的效率。因此，它引起了学术界和工业界的广泛关注。对大数据高效转发和处理的需求，使得对网络传输控制机制提出了更高的要求。通过将虚拟资源动态映射到物理硬件，如虚拟网络嵌入(VNE)资源分配算法，可以最大限度地发挥现有硬件的优势。为了提高网络效率，提出了基于NFV概念的软件定义网络。

5G网络以无线方式连接一切，而硬件设备的多样性可能会限制其发展。通过分离硬件和软件的功能，可以减少网络升级的瓶颈，并可以实现有效的网络传输。软件定义网络模型概念用于虚拟化5G网络功能。系统架构包括数据层和控制层，其中数据层中的交换机负责连接各种硬件设备并转发数据，控制层中的控制器负责管理交换机并从战略上分配资源。

为了提高5G无线网络虚拟化的资源分配效率，考虑使用SDN框架。SDN源自CleanSlate于2006年在斯坦福大学的研究项目中，并在2009年提出了这一概念。重点是使用软件定义的概念对5G进行资源优化，该资源正在不断完善，流工程的应用也在不断扩展。关于瓶颈带宽对网络性能的负面影响，一些研究致力于改善SDN的传输控制机制。一种方案是考虑流量异质性，该异质性是由超密集5G无线网络中每个转发设备的UDP/TCP流量之间的比率定义的。提出了三种新颖的启发式方法，包括最短路径和以并行方式运行的e2eDelay优化算法，以加速集中式SDN-Controller。还有一种方案是通过利用诸如集中控制方法和网络全局视图之类的功能来设计基于SDN的TCP拥塞控制机制(SDTCP)，以解决TCP拥塞问题。一旦发生交换机拥塞，控制器就可以选择后台流，并通过调整相应后台流的公告数据包窗口来减少其带宽，从而为突发流保留更多带宽。两种方案通过区分不同的业务流来缓解TCP拥塞问题。但是，在大数据时代，仅两种类型之间的区别还不足以包含大量具有不同类型和特性的流类型。这些研究为设计通用变速器控制机构的系统模型提供了一些启示。根据请求获得的服务收益，区分不同的流类型，然后通过博弈论建立网络传输模型，以解决资源分配问题。