CN113261244B - 联合mec主机和upf选择的网络节点 - Google Patents

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Abstract

本发明使第一网络节点和第二网络节点能够在无线通信***中共同选择最佳的MEC主机和UPF以实现低延迟性能。第一网络节点(100)向第二网络节点(300)发送第一控制消息(510)，其中，第一控制消息(510)指示候选MEC主机的集合、客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边限。第一网络节点(100)还从第二网络节点(300)接收第二控制消息(520)，其中，第二控制消息(520)指示候选MEC主机的集合的子集、从客户端设备(600)到候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备(600)进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率，并向第二网络节点(300)发送第三控制消息(530)，其中，第三控制消息(530)指示所选择的MEC主机。第二网络节点(300)基于第三控制消息(530)选择(412)用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。此外，本发明还涉及相应的方法和计算机程序。

Description

联合MEC主机和UPF选择的网络节点
技术领域
本发明涉及无线通信***中联合MEC主机和UPF选择的网络节点。此外，本发明还涉及相应的方法和计算机程序。
背景技术
触觉互联网、移动游戏、智能交通和增强/虚拟现实等新一代应用程序对移动网络提出了新的要求，尤其是在延迟方面。移动边缘计算(Mobile edge computing,MEC)是支持5G网络的关键性能指标(key performance indication,KPI)，例如1ms或更短的延迟，所需的关键技术之一。为此，MEC将网络流量和计算资源移至网络边缘，更靠近消费者，即MEC主机。这样可以减少网络拥塞并提高了应用程序性能。MEC在网络边缘为用户设备(userequipment,UE)应用程序提供云计算能力、服务部署和内容缓存。MEC环境的特点是超低延迟和高带宽，可实时访问无线网络信息。另一方面，5G核心网(core network,CN)具有灵活、分散的基于云的架构，其中，用户平面功能(user plane function,UPF)可以部署在各种配置和位置。基于网络信息，例如UPF位置、容量和负载，5GC的会话移动功能(Sessionmobility function,SMF)选择UPF来服务于UE发起的分组数据单元(packet data unit,PDU)会话。
在低延迟要求的情况下，5G核心网络选择靠近UE的UPF，并通过N6接口执行从UPF到本地数据网络(Data Network,DN)的流量控制。UPF在5G网络的集成MEC部署中发挥着关键作用。从MEC***的角度来看，UPF可以看作是分布式且可配置的数据平面。在特定的部署中，例如5G网络中的集成MEC部署，本地UPF可视为MEC主机实先的一部分，以满足超低延迟应用程序的要求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种解决方案，用于减轻或解决常规解决方案中存在的缺点和问题。
独立权利要求的主题解决了上述及其他目的。在从属权利要求中可以找到本发明的其他有利的实施例。
根据本发明的第一方面，上述和其他目的是通过用于无线通信***的第一网络节点来实现的，第一网络节点被配置为：
a)基于从客户端设备到每个候选MEC主机的距离，确定候选移动边缘计算MEC主机的集合；
b)向第二网络节点发送第一控制消息，其中，所述第一控制消息指示所述候选MEC主机的集合、客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边界；
c)从所述第二网络节点接收第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述候选MEC主机的集合的子集，从所述客户端设备到所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
d)基于所述第二控制消息，从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机；以及
e)向所述第二网络节点发送第三控制消息，其中，所述第三控制消息指示所选择的MEC主机。
从所述客户端设备到每个候选MEC主机的距离可以是所述客户端设备和每个MEC主机之间的地理或空间距离。
所述第一控制消息指示所述候选MEC主机的集合，所述客户端设备可以理解为意味着，例如指示所述候选MEC主机和所述客户端设备的身份(Identity,ID)。
从每个所述候选MEC主机到所述客户端设备的最快路径在这里可以被解释为从与每个候选MEC主机并置的UPF到所述客户端设备的最快路径。
根据第一方面的第一网络节点的优点在于：所述第一网络节点能够与所述第二网络节点(例如，5G核心网络控制平面的一部分)协作，通过考虑关键参数(例如网络性能、客户端设备移动性和MEC主机计算资源)来选择能够满足应用程序请求的性能要求的最佳MEC主机。此外，由于所述第一网络节点向所述第二网络节点发信号通知所选择的MEC主机，所以所述第二网络节点可以选择与所选择的MEC主机并置的适当的UPF，以使应用程序具有低延迟性能。
在根据第一方面的第一网络节点的一种实现方式中，所述第一网络节点被配置为：
基于从所述客户端设备到所述MEC主机的集合中的每个候选MEC主机的距离，对所述MEC主机的集合进行排序，以获得候选MEC主机的有序集合，其中
所述第一控制消息指示所述候选MEC主机的有序集合。
这种实现方式的优点是：所述第一网络节点基于所有可用的MEC主机中的候选MEC主机与所述客户端设备的距离对所述候选MEC主机进行预选和排序，从而将被考虑的候选MEC主机的数量减少到仅满足距离标准的候选MEC主机。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述第一网络节点被配置为：
在获得与所述客户端设备相关联的应用程序性能请求并从所述应用程序性能请求中提取所述网络性能边界和计算性能边界中的至少一项后，执行步骤a)至步骤e)。
因此，所述应用程序性能请求可以作为启动当前程序的启动触发。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，第一网络节点被配置为：
从虚拟基础设施管理器(virtualized infrastructure manager,VIM)收集所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量；
进一步基于收集到的所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量和所述计算性能边界，从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机。
这种实现方式的优点是，在选择“最优的”MEC主机和并置的UPF时，同时考虑网络性能和MEC主机计算资源，而不是像在常规解决方案中那样，使用不同的信息标准来独立选择MEC主机和UPF。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，从所述候选MEC主机的有序子集中选择MEC主机还包括：
根据选择算法从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机，其中，所述选择算法包括受一个或多个约束的一个或多个优化函数。
根据选择算法从所述候选MEC主机的子集中选择MEC主机可以理解为意味着：遵循所述选择算法的规则，以选择最佳的MEC主机。
这种实现方式的优点是，选择算法灵活，可以基于不同的标准，这些标准可以基于应用程序的性能要求来确定，即，是否对延迟敏感、对吞吐量敏感、对负载敏感等，以及当前变量值(例如预测的移动性、网络性能和MEC主机计算资源)。所述选择算法还可以使用不同的网络和云计算约束条件，所述约束条件是从应用程序的性能请求中提取并派生出来的，以满足应用程序的性能要求。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述一个或多个优化函数是以下一项或多项：
最大化所述候选MEC主机的子集之间的负载平衡，
最大化所述客户端设备进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率，
最小化所述客户端设备和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的距离，以及
最小化所述客户端设备和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的往返时间。
因此，优化功能可以涉及最大化和/或最小化某些性能指标。
这种实现方式的优点是，定义所述一个或多个优化目标的灵活性，所述优化目标可以捕获应用程序的性能需求。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述一个或多个约束条件是以下任一项：网络资源、网络性能、所述候选MEC主机的计算资源、所述候选MEC主机之间的负载平衡、所述客户端设备的移动性和所述客户端设备的位置。
在一个示例中，所述客户端设备的移动性可以是预测的移动性。
这种实现方式的优点是，考虑根据应用程序的性能要求的相关约束条件，用于对所述MEC主机进行最佳选择。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述第一网络节点被配置为
执行步骤a)至步骤e)，以便在接收到重选触发时选择新的MEC主机。
这种实现方式的优点是，本解决方案可以在任何时候根据网络性能、MEC主机计算资源、客户端设备移动性或应用程序性能变化来重新选择新的最佳MEC主机，如相应的重选触发所定义的。从而使应用程序具有低延迟性能。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述重选触发是以下一项或多项：所述客户端设备的移动性、MEC主机过载、网络拥塞和感知的应用程序性能。
所述感知的应用程序性能可以看作是由所述客户端设备的用户感知的性能，或者由所述客户端设备上运行的应用程序衡量的性能。
这种实现方式的优点是，已经定义了这些重选触发，用于确定当前选择的MEC主机何时由于情况变化而不再是最佳的，并且用于触发选择新的最佳MEC主机。从而使应用程序具有低延迟性能。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，
网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限，以及
所述计算性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：计算负载的上限和所需计算处理的下限。
这种实现方式的优点是，这些网络和计算性能边界是由应用程序请求的，并在选择最佳MEC主机时应用。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述第一网络节点是移动边缘协调器(mobile edge orchestrator,MEO)，所述第二网络节点是网络数据分析功能(networkdata analytics function,NWDAF)。
这种实现方式的优点是，所述实现方式可以在符合3GPP/ETSI的***中实现。
在根据第一方面的第一网络节点的实现方式中，所述第一网络节点部署在外部数据网络中，其中，所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息通过网络呈现功能(network exposure function,NEF)在所述第一网络节点和所述第二网络节点之间转换。
根据这种实现方式，MEO和NWDAF之间的所有消息都通过NEF传递，NEF转换控制消息内的参数。
这种实现方式的优点是，所述实现方式可以在符合3GPP/ETSI的***中实现。
根据本发明的第二方面，通过用于无线通信***的第二网络节点来实现上述和其他目的，所述第二网络节点被配置为：
从第一网络节点接收第一控制消息，其中，所述第一控制消息指示候选MEC主机的集合、客户端设备和用于选择所述MEC主机的网络性能边界；
基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的集合，以获得候选MEC主机的子集；
估计从所述客户端设备到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
向所述第一网络节点发送第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述候选MEC主机的子集，从所述客户端设备到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
从所述第一网络节点接收第三控制消息，其中，所述第三控制消息指示从所述候选MEC主机的子集中选择的MEC主机；以及
基于所述第三控制消息，选择用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
基于网络性能边界过滤所述候选MEC主机集可以理解为将所述候选MEC主机过滤为满足网络性能边界的主机。
根据第二方面的第二网络节点的优点是，第二网络节点通过向第一网络节点发送网络性能和客户端预测的移动性信息来支持第一网络节点进行MEC主机的最佳选择，以便使所述第一网络节点能够具有选择最佳MEC主机所需的完整信息，并且在从所述第一网络节点接收到所选择的最佳MEC主机之后，所述第二网络节点能够选择并置的UPF，用于将流量导向到选择的MEC主机上的目标MEC应用程序。此外，由于所述第一网络节点向所述第二网络节点发信号通知所选择的MEC主机，所以所述第二网络节点可以选择与所选择的MEC主机并置的适当的UPF，以减少***中的延迟。
在根据第二方面的第二网络节点的实现方式中，所述候选MEC主机的集合是候选MEC主机的有序集合，并且所述第二网络节点被配置为：
基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的有序集合，以获得候选MEC主机的有序子集，其中
所述第二控制消息指示所述候选MEC主机的有序子集。
这种实现方式的优点是，所述第二网络节点基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的有序集合。所述候选MEC主机的有序子集可以用信号发送给所述第一网络节点。因此，所述第一网络节点可以通过在选择过程中引入其他信息标准来改善其对MEC主机的选择。
在根据第二方面的第二网络节点的实现方式中，所述第二网络节点被配置为：
基于所述第三控制消息，选择与所选择的MEC主机并置的UPF，以将流量导向到所选的MEC主机。
选择将流量导向到所选MEC主机的UPF可能意味着选择将流量导向到所选MEC主机的目标MEC应用程序的UPF。
在根据第二方面的第二网络节点的实现方式中，
所述网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限，以及
所述计算性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：计算负载的上限和所需计算处理的下限。
这种实现方式的一个优点是，这些网络和计算性能边界是由所述应用程序请求，并在获得所述候选MEC主机的子集时应用。
在根据第二方面的第二网络节点的实现方式中，所述第一网络节点是移动边缘协调器(MEO)，所述第二网络节点是网络数据分析功能(NWDAF)。
这种实现方式的优点是，所述实现方式可以在符合3GPP/ETSI的***中实现。
在根据第二方面的第二网络节点的实现方式中，所述第一网络节点部署在外部数据网络中，并且其中所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息通过网络呈现功能NEF在所述第一网络节点和所述第二网络节点之间转换。
这种实现方式的优点是，所述实现方式可以在符合3GPP/ETSI的***中实现。
根据本发明的第三方面，上述和其他目的通过用于第一网络节点的方法来实现，所述方法包括：
基于从客户端设备到每个候选MEC主机的距离，确定候选移动边缘计算(MEC)主机的集合；
向第二网络节点发送第一控制消息，其中，所述第一控制消息指示所述候选MEC主机的集合、所述客户端设备和用于选择MEC主机的网络性能边界的集合；
从所述第二网络节点接收第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述候选MEC主机的集合的子集，从所述客户端设备到所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
基于所述第二控制消息，从所述候选MEC主机的子集中选择MEC主机；以及
向所述第二网络节点发送第三控制消息，其中，所述第三控制消息指示所选择的MEC主机。
根据第三方面的所述方法可以被扩展成与根据第一方面的所述第一网络节点的实现方式相对应的实现方式。因此，所述方法的实现方式包括所述第一网络节点的相应实现方式的特征。
根据第三方面的所述方法的优点与根据第一方面的所述第一网络节点的相应实现方式的优点相同。
根据本发明的第四方面，上述和其他目的通过用于第二网络节点的方法来实现，所述方法包括：
根据第三方面所述的方法的优点与根据第一方面的所述第一网络节点的相应实现方式的优点相同。
根据本发明的第四方面，上述和其他目的通过用于第二网络节点的方法来实现，所述方法包括：
从第一网络节点接收第一控制消息，其中，所述第一控制消息指示候选MEC主机的集合、客户端设备和用于选择MEC主机的网络性能边界；
基于所述网络性能边界过滤候选MEC主机的集合，以获得候选MEC主机的子集；
估计从所述客户端设备到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
向所述第一网络节点发送第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述候选MEC主机的子集，从所述客户端设备到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
从所述第一网络节点接收第三控制消息，其中，所述第三控制消息指示从所述候选MEC主机的子集中选择的MEC主机；以及
基于所述第三控制消息，选择用户平面功能(UPF)，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
根据第四方面所述的方法可以被扩展成与根据第二方面的所述第二网络节点的实现方式相对应的实现方式。因此，所述方法的实现方式包括所述第二网络节点的相应实现方式的特征。
根据第四方面所述的方法的优点与根据第二方面的第二网络节点的相应实现方式的优点相同。
本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于程序代码，当所述程序代码由至少一个处理器运行时，该程序代码使得所述至少一个处理器执行根据本发明实施例的任何方法。此外，本发明还涉及一种包括计算机可读介质和所述计算机程序的计算机程序产品，其中，所述计算机程序包括在所述计算机可读介质中，并且包括以下组中的一个或多个：只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM,Erasable PROM)、闪存、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM,EEPROM)和硬盘驱动器。
从下面的详细描述中，本发明实施例的其他应用和优点将变得显而易见。
附图说明
附图旨在阐明和解释本发明的不同实施例，其中：
图1示出了根据本发明实施例的第一网络节点；
图2示出了根据本发明实施例的第一网络节点的方法；
图3示出了根据本发明实施例的第二网络节点；
图4示出了根据本发明实施例的第二网络节点的方法；
图5示出了根据本发明实施例的信令图；
图6示出了客户端设备移动性触发的MEC主机和UPF的重新选择；
图7示出了应用程序触发的MEC主机和UPF的重选；
图8示出了根据本发明实施例的信令图；
图9示出了根据本发明实施例的信令图；
图10示出了根据本发明实施例的信令图；
图11示出了根据本发明实施例的使用选择算法的两个示例；以及
图12示出了本发明的实施例在3GPP和ETSI定义的***架构中的集成的示例。
具体实施方式
为了支持边缘计算及其与5GS的部署，自3GPP TS 23.501的版本15开始，在第5.13节中指定了一些使能器：由本地部署的UPF(支持UL CL或分支点)使用本地路由和流量控制对数据网络进行本地访问(local access to data network,LADN)，用户平面(重新)选择和应用功能(application function,AF)影响流量路由。5G_URLLC工作项的第16版中进一步规定了相关的增强功能。
当前，在3GPP中，AF对流量路由产生了影响(TS 23.501中的5.6.7节)。AF可以发送请求以影响PDU会话流量的SMF路由决定，并且AF请求可以影响UPF(重新)选择，以允许通过DN访问标识符(DN Access Identifier,DNAI)标识的数据网络中的本地访问来路由用户流量。如果运营商不允许AF直接与网络联系，AF必须使用网络呈现功能(NEF)与5GC进行交互。AF请求被发送到策略控制功能(Policy Control Function,PCF)，该功能将AF请求转换为适用于PDU会话的策略。当AF从SMF订阅UP路径管理时，它会收到有关UP路径更改或通过NEF的直接通知。
此外，在3GPP中，在版本17eNA工作项目内部讨论了一个新的用例，称为网络数据分析功能(NWDAF)辅助的MEC。NWDAF从5GS和MEC平台收集信息，并获得有关UE服务行为的分析，即，每个UE组每次每个区域的应用程序ID，以及每个应用程序身份(ID)的5GS服务平均意见得分(Mean Opinion Score,MOS)。基于UE服务行为分析和5GS服务MOS分析，5GS和MEC平台可以为该应用程序选择优化的用户平面路径和应用程序服务器。但是，这只是一个高级想法，没有关于选择算法/方法或5GS与MEC平台之间的交互的细节。对于如何用5GS部署边缘计算仍然缺乏了解。5GS与边缘计算应用程序架构之间的关系超出了TS 23.501和TS23.502的范围。对于如何使用TS 23.501第5.13条中定义的启用码来支持时间敏感服务，例如车辆到一切(Vehicle-to-everything,V2X)、在线游戏、增强现实/虚拟现实(AugmentedReality/Virtual Reality,AR/VR)，缺乏指导。
5G网络中可以在不同的地方部署UPF，还具有有不同的配置方法来路由传入的流量，这可能会得到不同的应用程序性能。
在常规解决方案中，UPF选择独立于MEC主机选择。UPF选择由3GPP定义的SMF执行，而MEC主机选择由ETSI定义的移动边缘协调器(MEO)执行。因此，当前，它们的选择是彼此独立地并且基于不同的信息标准来执行的。例如，未并置所选的UPF和MEC主机，这可能是应用程序延迟性能的问题。除了不同的UPF部署和配置之外，UPF和MEC主机的当前选择方法彼此独立，并且基于不同的信息标准(网络和云计算参数)，因此导致MEC主机和UPF对的次优选择。
因此，本发明的实施例涉及一种用于联合选择MEC主机和UPF对的解决方案，与常规解决方案相比，该解决方案具有改进的性能。
图1示出了根据本发明实施例的第一网络节点100。在图1所示的实施例中，第一网络节点100包括处理器102、收发器104和存储器106。处理器102通过本领域已知的通信装置108耦合到收发器104和存储器106。第一网络节点100可以被配置为用于通信***中的有线通信。可以向有线通信能力提供耦合到收发器104的有线通信接口110。本公开中的第一网络节点100被配置为执行某些动作的陈述可以被理解为意味着第一网络节点100包括被配置为执行所述动作的合适装置，例如，处理器102和收发器104。
根据本发明的实施例，第一网络节点100被配置为：a)基于从客户端设备600到每个候选MEC主机的距离，确定候选MEC主机的集合。第一网络节点100还被配置为：b)向第二网络节点300发送第一控制消息510。第一控制消息510指示候选MEC主机的集合、客户端设备600和用于选择MEC主机的网络性能边界。第一网络节点100还被配置为：c)从第二网络节点300接收第二控制消息520。第二控制消息520指示候选MEC主机集的子集，从客户端设备600到候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。第一网络节点100还被配置为：d)基于第二控制消息520，从候选MEC主机的子集中选择MEC主机。第一网络节点100还被配置为：e)向第二网络节点300发送第三控制消息530。第三控制消息530指示所选择的MEC主机。
图2示出了可以在诸如图1所示的第一网络节点100中执行的对应方法200的流程图。方法200包括基于从客户端设备600到每个候选MEC主机的距离，确定202候选MEC主机的集合。方法200还包括向第二网络节点300发送204第一控制消息510。第一控制消息510指示候选MEC主机的集合、客户端设备600和用于选择MEC主机的网络性能边界。方法200包括从第二网络节点300接收206第二控制消息520。第二控制消息520指示候选MEC主机集的子集，从客户端设备600到候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。方法200包括基于第二控制消息520，从候选MEC主机的子集选择208MEC主机。方法200包括向第二网络节点300发送210第三控制消息530。第三控制消息530指示所选择的MEC主机。
图3示出了根据本发明实施例的第二网络节点300。在图3所示的实施例中，第二网络节点300包括处理器302、收发器304和存储器306。处理器302通过本领域已知的通信装置308耦合到收发器304和存储器306。在本公开中，第二网络节点300被配置为执行某些动作的陈述可以被理解为意味着第二网络节点300包括被配置为执行所述动作的合适装置，例如处理器302和收发器304。
根据本发明的实施例，第二网络节点300被配置为从第一网络节点100接收第一控制消息510。第一控制消息510指示候选MEC主机的集合、客户端设备600以及用于选择MEC主机的网络性能边界。第二网络节点300还被配置为基于网络性能边界过滤候选MEC主机的集合，以获得候选MEC主机的子集。第二网络节点300还被配置为估计从客户端设备600到MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。第二网络节点300还被配置为向第一网络节点100发送第二控制消息520。第二控制消息520指示候选MEC主机的子集和、从客户端设备600到MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。第二网络节点300还被配置为从第一网络节点300接收第三控制消息530。第三控制消息530指示从候选MEC主机的子集中选择的MEC主机。第二网络节点300还被配置为基于第三控制消息530，选择用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
图4示出了可以在诸如图3所示的第二网络节点300中执行的对应方法400的流程图。方法400包括从第一网络节点100接收402第一控制消息510。第一控制消息510指示候选MEC主机的集合、客户端设备600和用于选择MEC主机的网络性能边界。方法400还包括基于网络性能边界过滤404候选MEC主机的集合，以获得候选MEC主机的子集。方法400还包括估计406从客户端设备600到MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。方法400还包括向第一网络节点100发送408第二控制消息520。第二控制消息520指示候选MEC主机的子集，从客户端设备600到MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及客户端设备600进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。方法400还包括从第一网络节点300接收410第三控制消息530。第三控制消息530指示从候选MEC主机的子集中选择的MEC主机。方法400还包括基于第三控制消息530，选择412用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
图5示出了在无线通信***中根据本发明的联合MEC主机和UPF选择过程的更详细的实施例，所述无线通信***可以是移动网络或移动通信***。该实施例设置在3GPP和ETSI环境中，因此使用了术语。因此，第一网络节点100对应于MEO，第二网络节点300对应于NWDAF，并且客户端设备600对应于UE。
在图5的步骤一中，MEO 100获得应用程序性能请求502，其充当针对UE的MEC主机和UPF对的联合选择的发起触发。这意味着当获得应用程序性能请求502时，MEO 100将执行根据本发明的连续步骤，即步骤a)至步骤e)。移动操作***100可以获得一个请求，即，可以在运营支持***(Operations Support System,OSS)、第三方(通过客户服务中心(Customer Facing Service,CFS)门户)或UE应用程序触发的移动边缘***中运行移动边缘应用程序(即，应用程序性能请求502)的请求。运行移动边缘应用程序的请求包含对虚拟化资源、延迟和比特率的性能要求。
MEO 100还从获得的应用程序性能请求502中提取网络性能边界和计算性能边界中的至少一个。此后，MEO 100基于MEC主机到UE 600(例如，主MEC主机、辅助MEC主机和其他MEC主机)的邻近程度来排序或排列候选MEC主机的集合。换句话说，第一网络节点基于从UE600到MEC主机的集合中的每个候选MEC主机的距离来对MEC主机的集合进行排序，以获得候选MEC主机的有序集合。MEO 100还可以使用进一步的信息标准来对候选MEC主机进行排序或排名，例如MEC主机负载、应用程序可用性等。
在图5的步骤二中，MEO 100，例如它可以是由运营商管理的内部AF 5G节点，也可以是由第三方管理的外部AF节点(当部署在运营商的5G***外部的数据网络中时)，向作为5G节点的NWDAF 300发送第一控制消息510。第一控制消息510直接地或经由也是5G节点的NEF向NWDAF 300处的5GC指示UE 600的ID和候选MEC主机的有序集合候选MEC主机。第一控制消息510还指示网络性能边界，网络性能边界用于选择从应用程序性能请求502中提取的MEC主机。网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：
·网络传输延迟的上限，即Lmax-Lpi，其中Lmax表示UE和候选MEC主机之间的最大延迟，候选MEC主机的Lp处理延迟，i＝1，..，N为候选MEC主机的索引；以及
·上行链路和下行链路数据速率的下限，即BUL_min、BDL_min。
在图5的步骤三中，当接收到第一控制消息510时，NWDAF 300基于网络性能边界过滤候选MEC主机的集合，以获得候选MEC主机的子集。在本发明的实施例中，NWDAF 300可以基于网络性能边界过滤候选MEC主机的有序集合，以获得候选MEC主机的有序子集。
在过滤之后，NWDAF 300估计从UE 600到候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能。NWDAF 300还估计UE 600进入MEC主机的子集中每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。
在图5的步骤四中，NWDAF 300向MEO 100发送第二控制消息520。第二控制消息520指示候选MEC主机的子集(根据实施例是有序的还是无序的)，从UE 600到MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的估计性能，以及UE 600进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的估计概率，即第二控制消息520指示：
·候选MEC主机的子集(根据实施例是有序的还是无序的)；
·从UE 600到每个候选MEC主机/UPF的最快路径的性能，即Lti，BULi，BDLi，i＝1，..N，其中Lti表示UE与候选MEC主机之间的传输延迟；以及
·UE 600进入候选MEC主机(即Pi)的MEC区域的概率。
在图5的步骤五中，MEO 100在接收到第二控制消息520时，基于从UE 600到候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及UE 600进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率，并且根据选择算法，该算法基于受一个或多个条件约束的一个或多个优化函数，MEO 100从候选MEC主机的子集中选择MEC主机。在这个阶段，MEO 100还可以从虚拟基础设施管理器(VIM)收集候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源测量值；因此还基于收集的候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量和计算性能边界，从候选MEC主机的子集中进一步选择MEC主机。
在图5的步骤六中，MEO 100通过从MEO 100发送到NWDAF 300的第三控制消息530向NWDAF 300通知候选MEC主机的子集中所选择的MEC主机。
在图5的步骤七中，NWDAF 300接收第三控制消息530，并由此导出所选择的MEC主机。基于所选择的MEC主机，NWDAF 300选择与所选择的MEC主机并置的UPF。因此，已经为UE600做出了MEC主机和UPF的联合选择。在实施例中，NWDAF 300基于第三控制消息530选择与所选择的MEC主机并置的UPF，以将流量导向到所选择的MEC主机上的目标MEC应用程序。
此外，本发明的实施例还涉及用于MEC主机和UPF对的联合重选的重选机制。在这种重选机制中，使用重选触发。在重选触发来到时，MEO 100执行所有步骤，以选择新的MEC主机，即步骤a)至步骤e)。这也意味着NWDAF 300如前所述与MEO 100交互，并执行选择与所选MEC主机并置的UPF的步骤。
在本发明的实施例中，重选触发可以是用户设备移动性或应用程序的需求。图6示出了UE移动性重选触发。每个MEC主机被定义为覆盖一个MEC区域，该区域由一个或多个下一代无线接入网(Next Generation Radio Access Network,NG-RAN)节点定义。MEC区域1由gNB1服务，而MEC区域2由gNB2服务。UE 600从MEC区域1移向MEC区域2并到达边缘小区区域。当UE 600进入一个MEC区域的边缘的小区时，触发新MEC主机的重新选择。该触发可以通过MEC主机的无线网络信息服务(Radio Network Information Service,RNIS)检测到，或者在外部AF节点的情况下，可以通过NEF检测到，并传送到MEO 100，从而触发新的MEC主机重新选择。
相反，图7示出了应用程序性能重选触发。如图6所示，MEC区域1由gNB1服务，而MEC区域2由gNB2服务。在这种情况下，UE 600位于边缘小区区域附近，用户设备600位于边缘小区区域附近，并且体验不良的应用程序性能，该性能会受到UE 600或MEC主机中的MEC应用程序的监视。这样的性能监视被报告给当前选择的MEC主机，并且从当前选择的MEC主机被报告给MEO 100，这触发了MEC主机重选过程。未示出的其他重选触发可以包括但不限于：
·CPU过载重选触发，其发生在当前选择的MEC主机的CPU负载过高(即其他请求超载)的情况下。这可以通过MEC平台的虚拟化资源监控来检测。这样的性能监视被报告给MEO100，MEO 100触发MEC主机重新选择；以及
·网络拥塞重选触发，其发生在网络拥塞、网络负载过高或延迟或吞吐量要求难以满足的情况下。网络拥塞可以通过MEC平台的虚拟化性能监控来检测，从而触发MEC主机重选。
此外，本发明的实施例还涉及一种新的基于双向服务的接口，在这里表示为在MEO和NWDAF之间的Naf。Naf在这里可以理解为基于服务的接口的一种符号，由AF展示并在5G控制平面内使用。因此，在这种情况下，充当MEO的第一网络节点100被部署在外部数据网络中，并且其中第一控制消息510、第二控制消息520和第三控制消息530通过NEF在MEO和第二网络节点100之间被转换。Naf接口用于交换选择最佳MEC主机和UPF对的中间结果，即用于传输第一、第二和第三控制消息。图8-10示出了两种不同的非限制性示例情况。Naf接口也显示在图5中。
图8中示出的案例1涉及以下情况：MEO(AF)是部署在运营商5G***外部的数据网络中的外部节点，并由第三方(例如X)管理并通过NEF访问NWDAF。因此，NEF就像中间5G节点，该中间5G节点将MEO的请求转换成5GS的请求，反之亦然。例如，NEF将已排序的候选MEC主机的AF服务标识符信息(即，AF代表其发出请求的服务的标识符)转换为目标数据网络名称(data network name,DNN)，可能的话，转换成切片信息(S-NSSAI)、数据网络接入标识符(data network access identifier,DNAI)和路由信息，SMF将使用这些信息来选择合适的UPF。
在图8的步骤一中，MEO 100向NEF 700发送控制消息550。控制消息550指示参数：候选MEC主机的集合的AF服务标识符、UPF用来检测应用程序的流量过滤信息<5元组>、UE600的ID。可以使用通用公共订阅标识符(Generic Public Subscription Identifier,GPSI)来标识单个UE，GPSI是用于在3GPP***之外的不同数据网络中寻址3GPP订阅的标识符，或者是IP地址/前缀或MAC地址。控制消息550进一步指示选择MEC主机的网络性能边界。
在图8的步骤二中，NEF 700在接收到控制消息550后，将候选MEC主机的集合的参数AF服务标识符转换为目标DNN和切片信息(S-NSSAI)，将参数流量过滤信息转换成DNAI和相应的路由信息，并将参数GPSI或IP地址/前缀或MAC地址转换成5G国际移动用户标识(International Mobile Subscriber Identity,IMSI)等效的用户永久标识符(SUbscriber Permanent Identifier,SUPI)-与5G***中的每个用户相关联的全球唯一的15位十进制数字串。
在图8的步骤三中，当从NEF 700接收到控制消息551时，NWDAF 300将控制消息552发送到NEF700。控制消息552指示候选MEC主机的子集，从UE 600到UPF的最快路径的性能(所述UPF与候选MEC主机的子集中的每个MEC主机的候选MEC主机并置)，以及UE 600进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率。
在图8的步骤四中，当从NWDAF 100接收到控制消息552时，NEF 700将从UE 600到UPF的最快路径的参数性能转换为UE 600到与UPF并置的候选MEC主机的最快路径的参数性能，以及UE 600进入连接到UPF的gNodeB的覆盖区的参数概率，该UPF与每个MEC主机的候选MEC主机并置，将从UE 600到UPF的最快路径的参数性能转换为在候选MEC主机的子集中，用户设备600进入候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的参数概率。
在图8的步骤五中，在接收到控制消息553后，MEO 100向NEF 700发送控制消息554。控制消息553指示所选择的MEC主机的AF服务标识符。
在图8的步骤六中，在接收到控制消息554后，NEF 700翻译控制消息553的内容，并将翻译后的控制消息554发送给NWDAF 100。也就是说，所选择的MEC主机的AF服务标识符被转换为目标DNN、S-NSSAI、DNAI和相应的路由信息。
图9示出了案例1的扩展。在图9中示出了整个呼叫流程，整个呼叫流程不仅包括MEO、NWDAF和NEF，还包括其他相关实体，例如OAM、AMF、PCF和SMF，这些实体直接或间接向NWDAF提供信息或从NWDAF得到信息，并且这些实体的网络接口已经存在。图9中的步骤一、二、五、六、七和八对应于图8中的步骤一、二、三、四、五和六。因此，将不再进一步描述图9中的步骤一、二、五、六、七和八，而是参考图8中相应步骤的描述。
在图9的步骤三中，OAM在控制消息560中向NWDAF发送网络性能数据。NWDAF可以从公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network,PLMN)运营商配置的OAM中的服务中收集相关的管理数据，例如：
·TS 28.552中定义的下一代(Next Generation,NG)RAN或5GC性能测量；以及
·TS 28.554中定义的5G端到端KPI。
用于数据收集的NWDAF和OAM之间的交互可以基于TS 23.288中定义的用于性能数据收集的请求/响应和订阅/通知模型。
在图9的步骤四中，OAM进一步在控制消息562中向NWDAF发送UE位置数据。UE位置由OAM以最小化路测(即，MDT数据)的形式提供，并且MDT有两种类型。对于即时MDT，测量由处于连接(CONNECTED)状态的UE执行。所收集的信息可以直接在网络中测量，也可以在UE中测量，并在变得可用时立即报告给网络。对于记录的MDT，测量由处于空闲(IDLE)状态的UE执行并记录。UE可以在稍后的时间点将所收集和记录的信息报告给网络。在MDT期间UE收集的测量信息可以包含UE的位置信息，也可以包含可以从中估计UE位置的数据。例如，即时MDT的RAN日志、已记录的MDT的日志以及诸如无线链路故障(Radio Link Failure,RLF)之类的问题事件的日志都可能包含位置信息或可以从中估计UE位置的数据。
除了OAM之外，支持用户移动性统计的NWDAF还应该能够接收来自5GC和AF的UE移动性相关信息，例如：来自5GC的与UE移动性相关的网络数据是表6.10.2-1(TS 23.288)中定义的UE位置信息；表6.10.2-2(TS 23.288)中定义的由AF提供的与UE移动性相关的服务数据。这两个表如下所示。
表6.10.2-1：从5GC收集的UE位置信息
信息 来源 描述
UE ID AMF SUPI
UE位置(1..最大) AMF UE位置
>UE位置 UE进入的TA或小区
>时间戳 AMF检测到UE进入此位置时的时间戳
表6.10.2-2：来自AF的与UE移动性相关的服务数据
信息 描述
UE ID 可能是GPSI或外部UE ID
应用程序ID 识别提供此信息的应用程序
UE轨迹(1..最大) UE位置
在图9的步骤九中，通过控制消息564，通过任何NF或AF都可以用来请求统计信息或预测，或同时请求两者的analyticsInfo或analyticsSubscription服务，NWDAF将与新选择的MEC主机并置的新选择的UPF通知给PCF。AF(例如NWDAF)可以通过PCF向SMF发送请求，以影响SMF路由决策。
在图9的步骤十中，PCF在控制消息566中向SMF发送路由规则。PCF将AF的流量控制请求转换为适用于目标PDU会话的策略，并将路由规则作为策略和计费控制(Policy andCharging Control,PCC)规则的一部分提供给适当的SMF。
当PCC规则被激活后，SMF可以基于本地政策将PCC规则中的信息考虑在内，以：
·为PDU会话(重新)选择UP路径(包括DNAI)。SMF负责处理UE位置(TAI/Cell-Id)和与UPF和应用程序相关联的DNAI之间的映射以及服务于PDU会话的UPF的选择；
·在UPF配置流量转向；以及
·如果已在PCC规则中提供了有关AF订阅相应SMF事件的信息，通知AF(重新)选择的UP路径(UP路径更改)。
在图9的步骤十一中，基于接收到的信息，SMF识别目标UPF，并会启动流量规则的配置，以在那里引导流量。如果不存在适用的UPF，SMF可以在PDU会话的数据路径中***一个或多个UPF。SMF将数据流量重新定位到新选择的UPF，以便所选的UPF可以将用户平面流量导向到数据网络中目标MEC应用程序。
图10中示出的案例2涉及以下情况：MEO 100(AF)是内部节点，即部署在运营商5G***的数据网络中，并直接与NWDAF交互。因此，在这种情况下，在MEO 100和NWDAF 300之间不需要诸如NEF的中间节点来转发和/或翻译控制消息。
在图10的步骤一中，MEO 100向NWDAF 300发送第一控制消息510。
在图10的步骤二中，NWDAF 300响应于接收到第一控制消息510，向MEO 100发送第二控制消息520。
在图10的步骤三中，MEO 100响应于接收到第二控制消息520，向NWDAF 300发送第三控制消息530。
在本公开中，先前简短地描述了用于选择MEC主机的选择算法。在本发明的实施例中，选择算法可以被定义为优化问题。表1定义了算法的数学表示形式中使用的变量。
表1
Lti＝UE和MEC主机/UPF之间的传输延迟
Lpi＝MEC主机的处理延迟
Lmax＝UE和MEC主机/UPF之间的最大延迟
BUL_min＝最小上行链路数据速率
BDL_min＝最小下行链路数据速率
Di＝UE和MEC主机之间的距离ρi＝MEC主机的利用率
ξii＝Jain公平指数，用于表示候选MEC主机之间的负载平衡
选择算法被表述为优化问题，其目的是从所有可行解中找到最佳解。因此，选择算法包括受一个或多个约束的一个或多个优化函数，该一个或多个约束可以从应用程序性能请求中提取出来。优化函数表示最小化或最大化的函数，约束是对优化函数施加的限制。优化的目标是找到受约束的目标函数的最大值或最小值。无论优化问题的解决方案如何，约束条件都应为真，因此，给定的数量(即，约束)和需要优化的数量(即，目标函数)之间是有区别的。
MEO 100基于优选标准(优化函数)从候选MEC主机的子集选择最佳MEC主机，该优选标准可以基于应用程序性能请求的类型来确定，即，它是否对延迟敏感、对负载敏感或对吞吐量敏感，并且是否基于当前变量值。
目标函数只能用一个变量来表示。根据本发明的实施例，一个或多个优化函数可以是以下任何一个：
·最大化候选MEC主机的子集之间的负载平衡，可以表示为最大化f(x)＝(ξ-ρ1)*x1+(ξ-ρ2)*x2+...+(ξ-ρn)*xn；
·最大化客户端设备(600)进入MEC主机的子集中的每个候选MEC主机覆盖范围的概率，可以表示为最大化f(x)＝P1*x1+P2*x2+...+Pn*xn；
·最小化客户端设备(600)与MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的距离；以及
·最小化客户端设备(600)与MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的往返时间。
MEC主机选择可以基于可以从应用程序的性能请求中提取的以下约束的任何(组合)，即：网络资源、网络性能、候选MEC主机的计算资源、候选MEC主机之间的负载平衡、客户端设备600的移动性和客户端设备600的位置。因此，在一个示例中，优化函数最大化和/或最小化取决于：
Figure GDA0003137134870000141
Figure GDA0003137134870000142
Di≤Dmax
BUL_i≥BUL_min
BDL_i≥BDL_min
其中
·xi是二进制变量，它可以取值“1”或“0”，具体取决于是否选择索引为i的候选MEC主机为最佳。所有候选MEC主机的所有二进制变量的总和必须等于1；
·Pi是客户端设备进入候选MEC主机的覆盖区域(称为MEC区域)的概率。客户端设备进入所有候选MEC主机的覆盖区域的概率之和等于1；
·n是候选MEC主机的数量；
·Lti是客户端设备与UPF/候选MEC主机i之间的传输延迟；
·Lpi是客户端设备与候选MEC主机i之间的处理延迟。
·Lmax是客户端设备与候选MEC主机/UPF i之间的最大延迟；
·ξ是Jain公平指数，用于表示候选MEC主机之间的负载平衡；
·ρi是候选MEC主机i的利用率；以及
·BUL_i和BDL_i分别是候选MEC主机i的上行链路和下行链路数据速率。
如前所述，这里的选择算法通过最大化或最小化目标函数并验证是否已找到所需数量和/或数量(多个)来解决。下面参考图11给出了两个数字示例，这些示例说明了本选择算法的使用。注意，图11中的边缘小区描绘了两个MEC主机/gNodeB的覆盖区域的重叠区域。在这两个示例中，目标是为客户端设备选择最佳的MEC主机。
示例1涉及带有服务请求的视频流：往返延迟<20毫秒；DL峰值比特率120Mbps；UL峰值比特率100kbps；MEC主机1的处理消耗1.5GPU，MEC主机2的处理消耗0.5GPU，MEC主机3的处理消耗1.8GPU。在示例1中，联合选择最佳并置MEC主机/UPF对的首选标准是最大化负载平衡和最小化到MEC主机的距离。将这两个标准作为多优化目标，UE 600的最优MEC主机和UPF对是MEC主机2和UPF 2。
示例2涉及具有服务请求的交互式真实感游戏：往返延迟<5ms；DL峰值比特率250Mbps；UL峰值比特率100kbps；在所有MEC主机上，处理消耗0.5GPU。在示例2中，联合选择最佳并置MEC主机/UPF对的优选标准是最小化从UE到MEC主机的往返延迟。以该标准为优化目标，当UE 600连接到gNB1时，UE 600的最佳MEC主机和UPF对是MEC主机1和UPF1，当UE 600连接到gNB 2时，最佳MEC主机和UPF对是MEC主机2和UPF 2。
图12举例说明了如何将本发明的实施例与5G移动网络以及两个新的增强功能集成到MEC***(即由ETSI定义的MEC应用程序架构)中，例如，Naf接口和图12中所示的Backhaul-InfoAPI。MEC功能实体(称为MEC主机(图12右侧))连接到多个gNodeB，并且可以实时访问其无线接入网(Radio Access Network,RAN)信息。RAN信息通过Radio-Info API从每个连接的RAN节点报告给MEC服务，即，无线电网络信息服务(RNIS)。还设想gNodeB将具有对回程信息API，回程网络信息的实时访问，该回程网络信息当前在MEC提议中不存在，但是是本解决方案的一部分。
出于应用程序性能的目的，MEC主机可以部署UPF，而MEC服务作为AF的一部分。注意，3GPP采用的设计方法允许将MEC实体映射到AF，AF可以基于配置的策略使用其他3GPPNF提供的服务和信息。MEC主机的AF可以部署在5G***的数据网络中，由运营商管理，也可以部署在5G***的数据网络之外，由第三方管理，在这种情况下，它可以分别通过NEF到PCF或直接通过PCF与5GC CP交互，以请求流量控制。
NEF作为服务呈现的集中点，在授权所有源自5G***外部的访问请求方面也起着关键作用。UPF可以从网络管理接口获取回程网络信息，或者生成自己的性能度量，并将其提供给MEC主机。MEC主机还具有虚拟化基础架构管理器(VIM)，负责为MEC应用程序分配和释放虚拟化的计算、存储和网络资源。MEC主机连接到MEO，该MEO接收由运营支持***(OSS)、第三方(通过客户服务中心(CFS)门户)或UE应用程序触发的在移动边缘***中运行移动边缘应用程序的请求。运行移动边缘应用程序的请求包含对虚拟化资源、延迟和比特率的性能要求。在低延迟要求的情况下，5G核心网络选择靠近UE的UPF，并通过N6接口执行从UPF到本地数据网络的流量控制。
与第一网络节点100对应的MEO与5GC控制平面合作，通过考虑网络资源标准和MEC主机计算资源，来选择能够满足请求的性能要求的“最佳”MEC主机。为了支持SMF选择适当的UPF，所选择的MEC主机由MEO用信号发送到5GC控制平面中的网络节点，对应于第二网络节点100。在MEO和5GC之间选择“最佳”MEC主机时需要的协作和信息交换是通过图12中所示的MEO(AF)和NWDAF之间的拟议Naf接口进行的。
本文中的客户端设备600可以被表示为用户装置、用户设备(UE)、移动台、物联网(internet of things,IoT)设备、传感器设备、无线终端和/或移动终端，能够在无线通信***(有时也称为蜂窝无线电***)中进行无线通信。UE还可以被称为具有无线能力的移动电话、蜂窝电话、计算机平板电脑或膝上型计算机。在这种情况下，用户设备可以是例如便携式、可存储在口袋中的、手持的、包含计算机的或车载的移动设备，能够通过无线电接入网络与另一个实体(例如另一个接收器或服务器)进行语音和/或数据通信。用户设备可以是站(Station,STA)，它是包含符合IEEE 802.11的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)和到无线媒体(Wireless Medium,WM)的物理层(Physical Layer,PHY)接口的任何设备。UE还可以被配置用于在3GPP相关的LTE和高级LTE，WiMAX及其演进以及第五代无线技术(例如，新无线电)中进行通信。
此外，根据本发明实施例的任何方法可以在具有代码装置的计算机程序中实现，该代码装置在由处理装置运行时使处理装置执行该方法的步骤。计算机程序可以存储在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质基本上可以包括任何存储器，例如只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM,EPROM)、闪存、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable PROM,EEPROM)或硬盘驱动器。
此外，本领域技术人员认识到，第一网络节点100和第二网络节点300的实施例包括执行该解决方案所需的必要通信功能，例如功能、装置、单元、元件等。其他这样的装置、单元、元件和功能的例子是:处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、降速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、开关、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发送器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电源单元、供电器、通信接口、通信协议等。它们被适当地布置在一起用于一起执行解决方案。
特别地，第一网络节点100和第二网络节点300的处理器可以包括例如中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、微处理器或可以解释和执行指令的其他处理逻辑的一个或多个实例。因此，表达“处理器”可以表示包括多个处理电路的处理电路，例如，上面提到的任何一个、一些或所有上述处理电路。处理电路可以进一步执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，例如呼叫处理控制、用户界面控制等。
最后，应当理解，本发明不限于上述实施例，而是还涉及并结合了所附独立权利要求范围内的所有实施例。

Claims (34)

1.一种用于无线通信***(500)的第一网络节点(100)，所述第一网络节点(100)被配置为：
a)基于从客户端设备(600)到每个候选移动边缘计算MEC主机的距离，确定候选MEC主机的集合；
b)向第二网络节点(300)发送第一控制消息(510)，其中，所述第一控制消息(510)指示所述候选MEC主机的集合、所述客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边界，其中，所述网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限；
c)从所述第二网络节点(300)接收第二控制消息(520)，其中，所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的集合的子集，从所述客户端设备(600)到所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
d)基于所述第二控制消息(520)，从所述候选MEC主机的子集中选择MEC主机；以及
e)向所述第二网络节点(300)发送第三控制消息(530)，其中，所述第三控制消息(530)指示所选择的MEC主机。
2.根据权利要求1所述的第一网络节点(100)，被配置为：
基于从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的集合中的每个候选MEC主机的距离，对所述MEC主机的集合进行排序，以获得候选MEC主机的有序集合，其中
所述第一控制消息(510)指示所述候选MEC主机的有序集合。
3.根据权利要求1或2所述的第一网络节点(100)，被配置为：
在获得与所述客户端设备(600)相关联的应用程序性能请求(502)并从所述应用程序性能请求(502)中提取所述网络性能边界和计算性能边界中的至少一项后，执行步骤a)至步骤e)。
4.根据权利要求3所述的第一网络节点(100)，被配置为：
从虚拟基础设施管理器VIM收集所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量；
进一步基于收集到的所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量和计算性能边界，从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机。
5.根据权利要求3或4所述的第一网络节点(100)，其中，所述计算性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：计算负载的上限和所需计算处理的下限。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的第一网络节点(100)，还被配置为：
根据选择算法从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机，其中，所述选择算法包括受一个或多个约束的一个或多个优化函数。
7.根据权利要求6所述的第一网络节点(100)，其中，所述一个或多个优化函数是以下一项或多项：
最大化所述候选MEC主机的子集之间的负载平衡，
最大化所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率，
最小化所述客户端设备(600)和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的距离，以及
最小化所述客户端设备(600)和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的往返时间。
8.根据权利要求6或7所述的第一网络节点(100)，其中，所述一个或多个约束条件是以下任一项：网络资源、网络性能、所述候选MEC主机的计算资源、所述候选MEC主机之间的负载平衡、所述客户端设备(600)的移动性和所述客户端设备(600)的位置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的第一网络节点(100)，被配置为：
执行步骤a)至步骤e)，以便在接收到重选触发时选择新的MEC主机。
10.根据权利要求9 所述的第一网络节点(100)，其中，所述重选触发是以下一项或多项：所述客户端设备(600)的移动性、MEC主机过载、网络拥塞和感知的应用程序性能。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的第一网络节点(100)，其中所述第一网络节点(100)是移动边缘协调器MEO，所述第二网络节点(300)是网络数据分析功能NWDAF。
12.根据权利要求11所述的第一网络节点(100)，其中，所述第一网络节点(100)部署在外部数据网络中，并且其中所述第一控制消息(510)、所述第二控制消息(520)和所述第三控制消息(530)通过网络呈现功能NEF在所述第一网络节点(100)和所述第二网络节点(300)之间转换。
13.一种用于无线通信***(500)的第二网络节点(300)，所述第二网络节点(300)被配置为：
从第一网络节点(100)接收第一控制消息(510)，其中，所述第一控制消息(510)指示候选移动边缘计算MEC主机的集合、客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边界，其中，所述网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限；
基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的集合，以获得所述候选MEC主机的集合的子集；
估计从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
向所述第一网络节点(100)发送第二控制消息(520)，其中，所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的子集，从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
从所述第一网络节点(100 )接收第三控制消息(530)，其中，所述第三控制消息(530)指示从所述候选MEC主机的子集中选择的MEC主机；以及
基于所述第三控制消息(530)，选择用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
14.根据权利要求13所述的第二网络节点(300)，其中，所述候选MEC主机的集合是候选MEC主机的有序集合，并且被配置为：
基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的有序集合，以获得候选MEC主机的有序子集，其中
所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的有序子集。
15.根据权利要求13或14所述的第二网络节点(300)，被配置为：
基于所述第三控制消息(530)，选择与所选择的MEC主机并置的UPF，以将流量导向到所选的MEC主机。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的第二网络节点(300)，其中所述第一网络节点(100)是移动边缘协调器MEO，所述第二网络节点(300)是网络数据分析功能NWDAF。
17.根据权利要求16所述的第二网络节点(300)，其中，所述第一网络节点(100)部署在外部数据网络中，并且其中所述第一控制消息(510)、所述第二控制消息(520)和所述第三控制消息(530)通过网络呈现功能NEF在所述第一网络节点(100)和所述第二网络节点(300)之间转换。
18.一种用于第一网络节点的方法(200)，所述方法(200)包括：
a)基于从客户端设备(600)到每个候选移动边缘计算MEC主机的距离，确定(202)候选MEC主机的集合；
b)向第二网络节点(300)发送(204)第一控制消息(510)，其中，所述第一控制消息(510)指示所述候选MEC主机的集合、所述客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边界，其中，所述网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限；
c)从所述第二网络节点(300)接收(206)第二控制消息(520)，其中，所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的集合的子集，从所述客户端设备(600)到所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
d)基于所述第二控制消息(520)，从所述候选MEC主机的子集中选择(208)MEC主机；以及
e)向所述第二网络节点(300)发送(210)第三控制消息(530)，其中，所述第三控制消息(530)指示所选择的MEC主机。
19.根据权利要求18所述的方法(200)，所述步骤a)包括：
基于从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的集合中的每个候选MEC主机的距离，对所述MEC主机的集合进行排序，以获得候选MEC主机的有序集合。
20.根据权利要求18或19所述的方法(200)，所述方法(200)还包括：
在获得与所述客户端设备(600)相关联的应用程序性能请求(502)并从所述应用程序性能请求(502)中提取所述网络性能边界和计算性能边界中的至少一项后，执行步骤a)至步骤e)。
21.根据权利要求20所述的方法(200)，所述步骤d)包括：
从虚拟基础设施管理器VIM收集所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量；
进一步基于收集到的所述候选MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的计算资源度量和计算性能边界，从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机。
22.根据权利要求20或21所述的方法(200)，其中，所述计算性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：计算负载的上限和所需计算处理的下限。
23.根据权利要求18-22中任一项所述的方法(200)，其中，从所述候选MEC主机的有序子集中选择MEC主机还包括：
根据选择算法从所述候选MEC主机的子集中选择所述MEC主机，其中，所述选择算法包括受一个或多个约束的一个或多个优化函数。
24.根据权利要求23所述的方法(200)，其中，所述一个或多个优化函数是以下一项或多项：
最大化所述候选MEC主机的子集之间的负载平衡，
最大化所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率，
最小化所述客户端设备(600)和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的距离，以及
最小化所述客户端设备(600)和所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机之间的往返时间。
25.根据权利要求23或24所述的方法(200)，其中，所述一个或多个约束条件是以下任一项：网络资源、网络性能、所述候选MEC主机的计算资源、所述候选MEC主机之间的负载平衡、所述客户端设备(600)的移动性和所述客户端设备(600)的位置。
26.根据权利要求18-25中任一项所述的方法(200)，所述方法(200)还包括：
执行步骤a)至步骤e)，以便在接收到重选触发时选择新的MEC主机。
27.根据权利要求26 所述的方法(200)，其中，所述重选触发是以下一项或多项：所述客户端设备(600)的移动性、MEC主机过载、网络拥塞和感知的应用程序性能。
28.根据权利要求18-27中的任一项所述的方法(200)，其中所述第一网络节点(100)是移动边缘协调器MEO，所述第二网络节点(300)是网络数据分析功能NWDAF。
29.一种用于第二网络节点的方法(400)，所述方法(400)包括：
从第一网络节点(100)接收(402)第一控制消息(510)，其中，所述第一控制消息(510)指示候选移动边缘计算MEC主机的集合、客户端设备(600)和用于选择MEC主机的网络性能边界，其中，所述网络性能边界包括每个候选MEC主机的以下至少一项：网络传输延迟的上限和上行链路和下行链路数据速率的下限；
基于所述网络性能边界过滤(404)候选MEC主机的集合，以获得所述候选MEC主机的集合的子集；
估计(406)从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
向所述第一网络节点(100)发送(408)第二控制消息(520)，其中，所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的子集，从所述客户端设备(600)到所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的最快路径的性能，以及所述客户端设备(600)进入所述MEC主机的子集中的每个候选MEC主机的覆盖区域的概率；
从所述第一网络节点(100 )接收(410)第三控制消息(530)，其中，所述第三控制消息(530)指示从所述候选MEC主机的子集中选择的MEC主机；以及
基于所述第三控制消息(530)，选择(412)用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机。
30.根据权利要求29所述的方法(400)，其中，所述候选MEC主机的集合是候选MEC主机的有序集合，并且所述基于所述网络性能边界过滤(404)候选MEC主机的集合，以获得所述候选MEC主机的集合的子集包括：
基于所述网络性能边界过滤所述候选MEC主机的有序集合，以获得候选MEC主机的有序子集，其中
所述第二控制消息(520)指示所述候选MEC主机的有序子集。
31.根据权利要求29或30所述的方法(400)，所述基于所述第三控制消息(530)，选择(412)用户平面功能UPF，用于将流量导向到所选择的MEC主机包括：
基于所述第三控制消息(530)，选择与所选择的MEC主机并置的UPF，以将流量导向到所选的MEC主机。
32.根据权利要求29-31中任一项所述的方法(400)，其中所述第一网络节点(100)是移动边缘协调器MEO，所述第二网络节点(300)是网络数据分析功能NWDAF。
33.一种无线通信***(500)，包括如权利要求1-12中任一项所述的第一网络节点(100)和如权利要求13-17中任一项所述的第二网络节点(300)。
34.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序用于执行根据权利要求18-32中任一项所述的方法。
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