【摘 要】
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在第五代（5G,5th Generation）移动网络中,为了支持业务多样性并满足垂直行业差异化需求,网络切片技术应运而生。为了更好的满足各种垂直行业应用,在核心网和无线接入网均需要进行网络切片,即实现端到端的网络切片,网络切片可以根据业务场景需求对网络功能进行定制裁剪,对网络资源进行合理分配。运营商在收到网络切片的请求后,需要将网络切片所需的虚拟网络功能映射到底层物理网络,这一过程涉及到物理资源
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在第五代（5G,5th Generation）移动网络中,为了支持业务多样性并满足垂直行业差异化需求,网络切片技术应运而生。为了更好的满足各种垂直行业应用,在核心网和无线接入网均需要进行网络切片,即实现端到端的网络切片,网络切片可以根据业务场景需求对网络功能进行定制裁剪,对网络资源进行合理分配。运营商在收到网络切片的请求后,需要将网络切片所需的虚拟网络功能映射到底层物理网络,这一过程涉及到物理资源的优化分配。最大化利用网络切片架构下的多域资源,包括通信、计算和存储资源等,可以最大限度地降低部署成本和资金成本的开销,优化时延、能耗等性能。本论文选题于中国联通网络技术研究院合作项目《B5G网络系统关键技术研究项目》。论文针对5G端到端网络切片的通信与计算资源联合分配算法进行了研究,考虑静态资源分配场景和动态资源分配场景,分别提出了静态与动态通信与计算资源联合分配算法。论文主要工作如下:1)对5G端到端网络切片资源分配研究现状进行了综述。首先对5G端到端网络切片进行了概述,包括端到端网络切片,核心网切片和无线接入网切片相关概念和主要技术。然后对移动网络切片资源管理研究的分类进行了总结。最后对移动网络切片资源分配研究现状进行了综述,对核心网切片、无线接入网切片以及端到端网络切片资源分配研究现状进行了梳理与总结,指出了当前研究面临的难题,明确了本论文的研究方向。2)在5G端到端网络切片中,针对静态的超可靠低延迟通信（URLLC,Ultra Reliable and Low Latency Communication）网络切片的低时延需求,提出了基于子图同构的通信与计算资源联合分配算法。首先,构建了端到端移动网络切片的系统模型,在此基础上建立了以核心网中的虚拟网络功能（VNF,Virtualization Network Function）映射与接入网中的无线资源分配为优化变量的网络切片端到端时延的优化问题。在图匹配算法中通过多次迭代和剪枝,给出了所提优化问题的次优解。仿真结果表明,所提算法可以有效地降低网络切片的端到端时延,并可以保证网络切片对可靠性的要求,满足低时延高可靠类业务要求。3)在5G端到端网络切片中,针对网络切片数据队列、无线信道状态以及物理网络拓扑动态变化问题,提出了基于深度Q网络（DQN,Deep Q Network）的两阶段通信与计算资源联合分配算法。构建了端到端切片动态资源分配模型,并以最大化长时间尺度下的网络整体效用为优化目标对网络切片进行通信与计算资源的动态联合分配,根据网络切片的业务状态、服务质量（QoS,Quality of Service）需求等实现虚拟网络功能的动态迁移以及网络资源的灵活分配。在所提算法中,将一阶段算法得到的核心网侧VNF迁移策略和映射方式作为二阶段算法的输入,得到接入网侧中央处理器（CPU,Central Processing Unit）资源和物理资源块（PRB,Physical Resource Block）分配结果。仿真结果表明,所提算法能够优化长时间尺度下的网络整体效用,提高长期平均收益,降低系统平均成本。
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