[发明专利]一种通信切换和服务迁移的联合移动性管理方法

说明书

本发明提出一种通信切换和服务迁移的联合移动性管理方法，属于通信服务技术领域。本发明在具备移动边缘计算节点的网络中，设置了移动性管理相关的逻辑功能实体——切换管理实体和服务迁移管理实体，通过切换管理实体预测通信切换时刻和目标接入点，通过服务迁移管理实体首先判断是否进行服务迁移，若需要则预测服务迁移进入停机拷贝阶段的开始时刻，当该时刻与预测的通信切换时刻重合时，通知当前服务节点进行服务迁移，以使得服务迁移完成预拷贝阶段进入停机拷贝阶段的时刻，也到了需要进行通信切换的时刻。本发明对通信切换以及服务迁移过程中的时间顺序进行决策，减少了用户移动期间内服务总中断时间，提升了移动通信服务质量。

技术领域

本发明属于通信服务技术领域，涉及一种通信切换和服务迁移的联合移动性管理方法。

背景技术

移动性管理是移动通信和网络中的关键技术，用于保证用户移动中的通信和业务连续性。目前，通信切换及服务迁移是部署了移动边缘计算的移动网络场景中的移动性管理关键技术问题。

在移动网络中，无线接入点(如基站、WLAN AP)为移动用户提供通信资源，用户终端通过和无线接入点建立通信链路，对网络资源及业务进行访问。当用户在不同无线接入点之间移动，利用通信切换技术来保证通信的连续性。当用户从当前接入点的覆盖范围移动到另一个接入点的覆盖范围时，需要执行通信切换，用户将断开和当前接入点之间的连接，和目标接入点建立新的通信连接。如图1所示，用户从接入点A访问网络，但是随着用户位置的变化，用户从接入点A获得的信号质量下降，而接收到接入点B的信号质量增加，因此需要更换新的接入点，由移动性管理中的切换技术提供在接入点变化时的通信连续性保证。

随着移动通信/网络的发展，涌现出许多需要大量计算资源、存储资源或者通信资源的应用服务，为了提高这些服务的响应时间、减轻链路回程压力等问题，提出了MEC(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)的概念。MEC是欧洲电信标准协会ETSI提出的，属于边缘计算的一种模式，其他类型还包括雾计算(FC，Fog Computing)、微云cloudlet等。移动边缘计算是指将具备计算、存储等功能的服务器部署在网络边缘，为用户就近提供服务并执行相关处理任务，可以为用户提供低时延服务。MEC的部署除了降低服务响应时间外，还具有减轻移动云计算网络中回程链路的压力、提高数据安全性等等优点。MEC服务器可以和接入点联合部署，也可以部署在一个或多个接入点附近，即一个或多个接入点共享一个MEC服务器。在部署了MEC服务器的移动网络中，当用户在不同服务器之间移动，通常利用服务迁移来保证服务的连续性。由于MEC网络服务对象大多是移动用户，因此用户移动性带来的问题不可忽视。如图1中所示，服务放置在MEC-A中运行，由于用户的移动性，用户逐渐远离运行该用户服务的服务器，当前接入点A更换到接入点B。如图1所示，如果不进行服务迁移，用户和和为其提供服务的MEC-A之间的通信，需要通过接入点之间的通信转发才能到达当前接入点，并进而转发给用户。因此服务响应时间需要增加一段转发时延，将降低服务质量。对于这种情况，可以通过服务迁移操作缓解。服务迁移可以将正在运行的服务从一个服务器迁移到另外一台服务器，用于保证MEC服务器变化时的服务连续性。如图2中所示，用户从接入点A切换到接入点B时，可以执行服务迁移操作，将运行在MEC-A中的服务实例迁移到MEC-B，此时用户和服务之间的通信无需通过接入点之间的通信转发，可以降低服务响应时间，提高服务质量。

服务放置在边缘服务器中，通常以虚拟机或者容器的方式运行。服务迁移方案有三种模式：预迁移模式、后迁移模式以及混合迁移模式。

(1)预迁移模式首先将正在运行的服务内存页面复制传输到目标服务器中，由于数据传输需要一段时间，服务正常运行会导致部分内存页面发生更新，因此需要反复迭代传输更新的内存页面数据。当某个预定义的指标(如迭代次数、剩余数据大小等)达到一定阈值时，将停止源服务器中的服务，将剩余数据发送到目标服务器中并恢复服务。