Анализ влияния стратегий доступа к ресурсам на доход поставщика инфраструктуры при применении технологии сетевого слайсинга

В работе исследуется концепция технологии нарезки радиоресурса сети или т.н. «сетевого слайсинга» (Network Slicing) и особенности, связанные с внедрением данной технологии в сетях 5G. Под сетевым слайсингом авторы понимают одновременное использование несколькими арендаторами принадлежащего поставщику инфраструктуры ресурса для предоставления пользователям услуг, удовлетворяющих требованиям к качеству. Ключевым отличием сетевого слайсинга от классической концепции разделения ресурсов стало гибкое выделение ресурса в соответствии с текущей потребностью арендатора при строгом соблюдении изоляции слайсов, то есть защиты слайса каждого арендатора от всплесков нагрузки в слайсах других арендаторов. В статье представлена модель сетевого слайсинга, позволяющая анализировать влияние применения стратегий доступа к ресурсам и политик приема заявок в систему на средний доход поставщика инфраструктуры. Исследованы две стратегии управления доступом к ресурсам - «перенарезка» ресурса поставщиком инфраструктуры при каждом поступлении нового запроса пользователя (слайсинг по требованию) и «перенарезка» ресурсов через фиксированные интервалы времени (периодический слайсинг). Для каждой стратегии управления доступом рассмотрены две политики приема запроса в систему - прием запроса вне зависимости от дохода, который он принесёт арендатору (Always Admit policy), и прием только тех запросов, доход от которых превысит заранее установленный порог (Above Threshold policy). Для построенной математической модели процесса нарезки радиоресурса сети проведен численный эксперимент, иллюстрирующий зависимость среднего дохода поставщика инфраструктуры, упущенного дохода поставщика инфраструктуры для слайсинга по требованию и периодического слайсинга от структурных и нагрузочных параметров системы, в том числе, от интенсивности поступления заявок в систему и от емкости системы. Результаты численного эксперимента приведены в заключении в виде рекомендаций поставщику инфраструктуры по определению наиболее выгодной для него стратегии доступа к ресурсам и политики приема заявок в систему.

The article analyses the Network slicing concept and its features associated with the implementation of this technology in 5G networks. By network slicing, the authors mean the simultaneous use of a resource owned by an infrastructure provider by several tenants to provide users with services that meet the quality of services requirements. The key difference between network slicing and the classical resource sharing concept is flexible resource allocation in accordance with the current tenant needs while strictly observing the isolation of slices, that is, protecting a slice of each tenant from load spikes in the slices of other tenants. The article presents a network slicing model that allows analyzing the impact of applying access control strategies and accept's policies on the average revenue of an infrastructure provider. Two access control strategies have been investigated - the re-slice of the resource by the infrastructure provider at each new user request (slicing on demand) and the re-slice at fixed time intervals (periodic slicing). For each access control strategy, two policies for accepting a request into the system are considered - accepting a request regardless of the revenue it will bring to the tenant ("Always Admit" policy), and accepting only those requests whose revenue exceeds a predetermined threshold ("Above Threshold" policy). For the constructed mathematical model of the process of slicing the radio resource of the network, a numerical experiment was carried out that illustrates the dependence of the average revenue of the infrastructure provider, the lost revenue of the infrastructure provider for slicing on demand and periodic slicing, on the structural and load parameters of the system, including the intensity of the incoming flow of requests in the system and on the system's capacity. The results of a numerical experiment are given in the conclusion in the form of recommendations for an infrastructure provider to determine the most profitable access control strategy and accept's policies.