Optimizing Service Quality through Adaptive 5G Network Slice Management

المؤلفون

  • عادل مسعود عسكر1*، ناصر محمد عكاف *2 1 Higher Institute of Science and Technology, Nalut, Libya. 2 Higher Institute of Science and Technology, Nalut, Libya. ، المؤلف

DOI:

https://doi.org/10.65405/.v10i37.431

الكلمات المفتاحية:

تقطيع شبكات الجيل الخامس (5G)، تخصيص الموارد التكيفي، اتصالات فائقة الموثوقية ومنخفضة الكمون (URLLC)، اتصالات الآلات الضخمة (mMTC)، جودة الخدمة (QoS

الملخص

تقدم هذه الورقة بحثًا شاملاً في تحسين جودة الخدمة في شبكات الجيل الخامس من خلال إدارة شرائح الشبكة التكيفية، مع التركيز على الاتصالات فائقة الموثوقية منخفضة زمن الوصول (URLLC) والاتصالات الضخمة من نوع الآلة (mMTC)، حيث تكمن المساهمة الأساسية في تطوير وتقييم دقيق لخوارزميات تخصيص الموارد الديناميكية التي تضبط تكوينات الشرائح بذكاء وبشكل مستمر وفي الوقت الفعلي لتلبية متطلبات الأداء الصارمة وغير المتجانسة للتطبيقات المتنوعة. بالاستفادة من النمذجة الرياضية المتقدمة، وتجارب المحاكاة، وتقنيات التعلم الآلي المتطورة، تحقق الدراسة تحسينات كبيرة في زمن الوصول، والإنتاجية، وفقدان أقل للحزم مقارنةً باستراتيجيات التخصيص الثابتة التقليدية. تُظهر النتائج أن التقطيع التكيفي لا يزيد من كفاءة الشبكة فحسب، بل يُحسّن أيضًا تجربة المستخدم من خلال إعطاء الأولوية لحركة مرور URLLC الحرجة بشكل فعال، ودعم عمليات نشر أجهزة mMTC واسعة النطاق بشكل قوي. يضع هذا البحث إطارًا أساسيًا لبنى الجيل الخامس (5G) القادمة، مما يُمكّن مزودي الخدمات من تقديم اتصال عالي الجودة ومُخصص للغاية. ومن خلال معالجة التحديات المعقدة التي تُشكلها متطلبات الخدمة المتنوعة، يُسهم هذا العمل بشكل أساسي في تطوير بنى تحتية مرنة وموثوقة وقابلة للتطوير لشبكات الجيل الخامس، مما يُمكّن من تطبيق تطبيقات تحويلية في مجالات الأتمتة الصناعية والمدن الذكية وإنترنت الأشياء.

التنزيلات

تنزيل البيانات ليس متاحًا بعد.

المراجع

[1] Qureshi HN, Manalastas M, Zaidi SMA, Imran A, Al Kalaa MO. Service Level Agreements for 5G and Beyond: Overview, Challenges and Enablers of 5G-Healthcare Systems. IEEE Access. 2021 Jan 5;9:1044-1061. https://doi.org/10.1109/access.2020.3046927 .

[2] Huwaytim Alanazi, M. (n.d.). ”Machine Learning-based Secure 5G Network Slicing: A Systematic Literature Review”. In IJACSA) International Journal of Advanced Computer Science and Applications (Vol. 14, Issue 12). www.ijacsa.thesai.org

[3] Andr´e Perdig˜ao, Jos´e Quevedo, Rui L. Aguiar, ”Automating 5G network slice management for industrial applications, Computer Communications”, Volume 229, 2025, 107991, ISSN 0140-3664, https://doi.org/10.1016/j.comcom.2024.107991.

[4] Sulaiman, M., Ahmadi, M., Sun, B., Saha, N., Salahuddin, M. A., Boutaba, R., Saleh, A. (2024). MicroOpt: Model-driven Slice Resource Optimization in 5G and Beyond Networks.

http://arxiv.org/abs/2407.18342 .

[5] Jalalian, Azad; Yousefi, Saleh; Kunz, Thomas (2023-06-01). ”Network slicing in virtualized 5G Core with VNF sharing”. Journal of Network and Computer Applications. 215: 103631.

https://doi:10.1016/j.jnca.2023.103631 .

[6] Jain, R. (n.d.). Introduction to Network Function Virtualization (NFV). http://www.cse.wustl.edu/ jain/cse570-18/ .

[7] Emblasoft Test and Measurement AB, ”Understanding 5G QoS: How 5G QoS mechanisms relate to 3GPP standards”. Hammarbybacken 27, 30 Stockholm, Sweden, https://emblasoft.com/blog/understanding-5g-qos-how-5g-qos-mechanisms-relate-to-3gppstandards.

[8] Rost, P.; Mannweiler, C.; Michalopoulos, D. S.; Sartori, C.; Sciancalepore, V.; Sastry, N.; Holland, O.; Tayade, S.; Han, B. (2017). ”Network Slicing to Enable Scalability and Flexibility in 5G Mobile Networks”.

[9] IEEE Communications Magazine. 55 (5): 72–79. arXiv:1704.02129. Bibcode:2017arXiv170402129R. https://doi:10.1109/MCOM.2017.1600920.

[10] Jalalian, Azad; Yousefi, Saleh; Kunz, Thomas (2023-06-01). ”Network slicing in virtualized 5G Core with VNF sharing”. Journal of Network and Computer Applications. 215: 103631.

https://doi:10.1016/j.jnca.2023.103631.

[11] Ordonez-Lucena, J.; Ameigeiras, P.; Lopez, D.; Ramos-Munoz, J. J.; Lorca, J.; Folgueira, J. (2017). ”Network Slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, Architectures, and Challenges”.

[12] IEEE Communications Magazine. 55 (5): 80–87. arXiv:1703.04676. Bibcode:

2017arXiv170304676O. https://doi:10.1109/MCOM.2017.1600935

[13] Zhu, Kun; Hossain, Ekram (2016). ”Virtualization of 5G Cellular Networks as a Hierarchical Combinatorial Auction”. IEEE Transactions on Mobile Computing. 15 (10): 2640–2654. arXiv:1511.08256. https://doi:10.1109/tmc.2015.2506578

[14] X4000 Communications PTY LTD,” 5G Quality of Service”, 2025. https://www.x4000.com/5gqos

[15] Berger, J. (n.d.). QoS and QoE in 5G networks. https : //www.itu.int/en/ITU−T/Workshops−and − Seminars/qos/201908/Documents/JensBergerP resentation1.pdf

[16] Manish Mangal,”How Does Network Slicing Differ from QoS?” CTO, Network Services, Industry Thought Leadership,April, 2020 https://www.samenacouncil.org/thought-leadership-read?id=151

[17] Emblasoft Test and Measurement AB,”Understanding 5G QoS: How 5G QoS mechanisms relate to 3GPP standards” , Hammarbybacken 27 Stockholm, Sweden, 2024,

https://emblasoft.com/blog/understanding-5g-qos-how-5g-qos-mechanisms-relate-to-3gppstandards

[18] Laura Panizo, Mar´ıa-del-Mar Gallardo, Francisco Luque-Schempp, Pedro Merino, Runtime monitoring of 5G network slicing using STAn, Journal of Logical and Algebraic Methods in Programming, Volume 145, 2025, 101059, ISSN 2352-2208, https://doi.org/10.1016/j.jlamp.2025.101059 .

[19] Jalalian, Azad; Yousefi, Saleh; Kunz, Thomas (2023-06-01). ”Network slicing in virtualized 5G Core with VNF sharing”. Journal of Network and Computer Applications. 215: 103631.

https://doi:10.1016/j.jnca.2023.103631. ISSN 1084-8045 .

[20] A. Awad, A. Mohamed, C.-F. Chiasserini, and T. Elfouly, “Network association with dynamic pricing over d2d-enabled heterogeneous networks,” in 2017 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). IEEE, 2017, pp. 1–6.

[21] F. Z. Yousaf, M. Gramaglia, V. Friderikos, B. Gajic, D. Von Hugo, B. Sayadi, V. Sciancalepore, and M. R. Crippa, “Network slicing with flexible mobility and qos/qoe support for 5g networks,” in IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops). IEEE, 2017, pp. 1195–1201.

[22] Alashjaee AM, Kushwaha S, Alamro H, Hassan AA, Alanazi F, Mohamed A. 2024. ”Optimizing 5G network performance with dynamic resource allocation, robust encryption and Quality of Service (QoS) enhancement” . PeerJ Computer Science 10:e2567 https://doi.org/10.7717/peerj-cs.2567

[23] Candal-Ventureira, D., R´ua-Est´evez, J. M., Fondo-Ferreiro, P., Gil-Casti˜neira, F., Fern´andez-Barciela, A., Gonz´alez-Casta˜no, F. J. , Di´eguez-Pazo, E., Fern´andez-Ferreira, L. (2025). 5G Network Slicing as a Service Enabler for the Automotive Sector. Engineering Reports, 7(1).

https://doi.org/10.1002/eng2.13024

[24] 5G PPP Architecture Working Group View on 5G Architecture (Version 2.0). (2017).

[25] Grings, F. H., Bruno, G. Z., Prade, L. R., Both, C. B., Brito, J. M. C. (2025). NASP: Network Slice as a Service Platform for 5G Networks. http://arxiv.org/abs/2505.24051

التنزيلات

منشور

2025-11-25

كيفية الاقتباس

Optimizing Service Quality through Adaptive 5G Network Slice Management. (2025). مجلة العلوم الشاملة, 10(37), 1029-1051. https://doi.org/10.65405/.v10i37.431