[論文レビュー] The Structure of Service Level Agreement of Slice-based 5G Network

Mohammad Asif Habibi, Bin Han+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2018

Software-Defined Networks and 5G参考文献 2被引用数 32

ひとこと要約

本稿は、各ネットワークスライスに固有のSLAコンponentsを定義することにより、テナントとサービスプロバイダーの両者の利益を調整する、包括的でエンドツーエンドのサービスレベル契約（SLA）構造を提示する。性能、信頼性、経済的責任を確保するため、QoS指標、コスト、収益、利益、リソース要件を数学的モデリングによって統合するフレームワークを導入し、多様な5Gユースケースにおいて包括的な運用を実現する。

ABSTRACT

Network slicing is considered to be one of the key enablers to Fifth Generation (5G) communication system. Legacy telecommunication networks have been providing various services to all kinds of customers through a single network infrastructure. In contrast, with the deployment of network slicing, operators are now able to partition entire network into different slices, each with its own configuration and Quality of Service (QoS) requirements. There are many applications across industry, each needs an independent slice with its own functions and features. All these applications open new business opportunities, which require new business models and therefore every single slice needs an individual Service Level Agreement (SLA). In this paper, we proposed a comprehensive end-to-end structure of SLA between tenant and service provider of slice-based 5G network, which balances the interests of both sides. The proposed SLA is expected to define reliability, availability, and performance of delivered telecommunication services in order to ensure that right information gets to the right destination at right time, safely and securely. We also discussed the metrics of slice-based network SLA such as throughput, penalty, cost, revenue, profit, and QoS related metrics, which we think are very critical to be considered during the agreement.

研究の動機と目的

• スライスベースの5Gネットワークにおいて、各スライスが固有のサービス要件を有するが、それに応じたカスタマイズされたSLA構造が不足しているという問題に取り組む。
• マルチスライス環境におけるテナントとサービスプロバイダーの両者の利益をバランスさせる包括的なSLA構造を定義する。
• QoS、スループット、コスト、収益、利益、リソース割り当てといった重要なSLA指標を特定し、形式的に定式化する。
• ネットワークプログラマビリティ、仮想化、および標準化されたKPIからリソースへのマッピングを活用して、SLA管理の自動化を可能にする。
• 個々のネットワークスライスに対して構造的で測定可能かつ責任をもって追跡可能なSLAフレームワークを提供することにより、5Gにおける新規ビジネスモデルを支援する。

提案手法

• 各ネットワークスライスに特化した技術的、経済的、法的側面を含むエンドツーエンドのSLA構造を提案する。
• スループット、遅延、信頼性、可用性、QoS関連のパフォーマンス指標といった主要なSLA指標を定義する。
• KPIを必要なネットワークリソースにマッピングするための数学的モデルを導入し、VNF実装とスライスサイズを入力として用いる。
• コスト（EXP）をリソースベクトル r の関数としてモデル化し、r はKPI、スライスサイズ（s）、VNF実装（v）に依存する。
• 収益（REV）をサービス価格（p）、スライスサイズ（s）、顧客数（c）の関数として定義する。
• 利益（w）を収益とコストの差分として導出する：w = REV(p,s,c) − EXP(r)，ここで r = r(k,s,v)。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QoSおよび機能的要件が多様な5Gスライスにおいて、標準的ではあるが柔軟性を有するSLA構造を個別スライスに設計する方法は何か？
• RQ2 責任の明確化とパフォーマンス保証を確保するため、スライス固有のSLAに含めるべき技術的、経済的、運用的指標のセットは何か？
• RQ3 スライスベースのSLAにおいて、コスト、収益、利益を数学的にモデル化することで経済的持続可能性を反映するにはどうすればよいか？
• RQ4 VNF実装とスライスサイズがリソース要件およびSLAの結果に与える影響は何か？
• RQ5 仮想化とプログラマビリティを活用することで、動的でマルチスライスな5G環境におけるSLA管理をどのように自動化できるか？

主な発見

• 提案されたSLA構造により、個別スライスに特化した契約が可能となり、固有のQoS、パフォーマンス、経済的パrametersを反映できる。
• スループット、遅延、信頼性、可用性がコアなQoS指標として定義され、1 msの遅延や99.99％の可用性といった標準化された目標値が設定されている。
• コスト（EXP）はリソースベクトル r の関数としてモデル化され、r はKPI、スライスサイズ（s）、VNF実装（v）に依存し、r = r(k,s,v) と表される。
• 収益（REV）はサービス価格（p）、スライスサイズ（s）、顧客数（c）の関数としてモデル化され、動的価格設定モデルの実現が可能になる。
• 利益（w）は w = REV(p,s,c) − EXP(r) として形式的に定義され、各スライスの測定可能な経済的パフォーマンス指標を提供する。
• このフレームワークは、共有型およびハイブリッド型SLAへの拡張をサポートし、5Gネットワークにおける柔軟なマルチテナントリソース割り当てを可能にする。