5G網絡架構與無線網虛擬化研究

發表時間:2020/1/8   來源:《科技新時代》2019年11期   作者:田玉靈
[導讀] 隨著先進信息技術手段的不斷發展,我國的網絡水平發展質量越來越高。

田玉靈
        北京中電飛華通信有限公司
        摘要:隨著先進信息技術手段的不斷發展,我國的網絡水平發展質量越來越高。在當前的5G技術發展進程中,將虛擬化技術引入后,能夠有效實現無線網靈活可控、開放可定制的目標,在提高網絡業務水平上具有十分重要的現實意義;诖,本文就5G網絡架構與無線網虛擬化進行了分析研究。
        關鍵詞:5G;網絡架構;無線網虛擬化
        引言:5G網絡因為頻段和業務的需求,將呈現出密集、復雜的網絡結構。相比于傳統的4G技術,5G在基站數量以及部署密度上都遠遠超過4G。目前,通過無線虛擬化的應用為當前的網絡用戶提供一個開放靈活且易于維護的網絡環境成為當前信息技術人員的主要研究重點。
        一、5G網絡架構
        隨著信息技術手段的不斷進步,4G 網絡也得到了迅速發展,5G 網絡這一新型網絡架構模式在此基礎上逐漸形成,極大地滿足了現代人們的用網需求。目前,5G網絡的發展水平越來越高,不僅能夠促進移動互聯網的發展,也為超高流量密度及移動性等無線物聯網需求提供支持,其在長期的發展中已經形成了一定的基礎模式,關于其網絡架構的研究主要從網絡部署場景、接入網、核心網等三大模塊開展。
        (一)網絡部署場景
        5G 網絡的場景部署與當前的4G相似,并通過室內和室外兩個模塊開展。在實際應用中,5G 會在統一的空口技術框架的基礎上沿著低頻和高頻的新空口及 4G進行演進,并使用多樣化的技術形式將其應用在各種不同的場景之中。目前,室內流量應用數量巨大,占到 MBB 業務的80%,因此,在實際的網絡場景部署中需要考慮到嚴苛的室內覆蓋和容量問題,以便滿足人們的流量需求。在部分小型的熱點區域中主要是通過設置微基站的方式來提高信號源,從而提高室內5G網絡的覆蓋率;而對于大型室內建筑來說,則可以使用DAS 系統在實現室內場景的網絡覆蓋。在實際應用中,DAS 系統并不能支持所有的5G 主流頻段,一旦DAS 系統受到限制,就會出現DAS 管控難、定位難的問題,因此就可以也同時采用HetNet 網絡來解決以上問題[1]。
        在室外的場景部署中,由于場景區域一般集中在密集的居民小區,在而且在城市中建筑物高大繁多的區域以及商場地帶需要考慮實際的部署問題,因此需要嚴格注意網絡的覆蓋問題及數據傳輸問題,一般情況下可以通過分布式基站、MIMO 天線技術等多樣性的方式來提高室外網絡的覆蓋率以及5G 數據傳輸速,從而進一步提高網絡質量。
        (二)接入網
        接入網目前包括三種形式,一種是通過多網多制式融合來提高接入技術的應用,接入網通過多種先進技術手段的融合能夠有效的實現在不同接入方式下實現5G 網絡的接入;第二種是通過構建網絡基站來實現虛擬資源的分配;第三種是信息邊緣的緩存與傳遞方面,接入網的設置更具有柔性,進一步提高網絡用戶的體驗。在實際應用中,利用接入網進行數據傳輸也可以對數據傳輸的路徑進行優化,進一步提高數據平面的良性發展。
        (三)核心網
        核心網直接關系到數據傳輸速度以及數據處理能力,尤其是對于5G網絡來說,其對未來的網絡發展具有重要的作用,因此在核心網的設置上需要使其更具有更強大、更豐富的通信能力,以便實現5G 網絡更高水平的發展。目前,5G 網絡正在逐漸向分離式架構演進,主要包括兩個方面,一方面是以別具一格的軟件化、模塊化的方式來構建網絡,并以此實現網絡功能的有效分離;另一方面則是實現控制面和用戶面的分離,在此情況下,用戶能夠擺脫,更加靈活地部署于接入網與核心網,突破以其為中心的桎梏,在此基礎上,當前的核心網所具有的開放性、靈活性、易擴展性進一步提高了當前的網絡質量水平。
        二、無線網虛擬化
        無線網虛擬化包括網絡資源虛擬化和網絡功能虛擬化,通過這2個方面的虛擬化能夠提升資源使用效率并很好地支撐 5G 網絡切片,從而實現網線網資源的合理調度與利用。當前,由于通用硬件能力不足會出現無線信號處理存在問題,因此難以滿足5G 時代的超低時延要求;再者,無線虛擬化技術的復雜性較高,虛擬化設備部署也比較分散,因此在集中化管理還存在不少問題[2]。
        (一)無線資源虛擬化
        網絡資源虛擬化指的是對移動網無線側的頻譜資源、功率資源、空口資源、傳輸帶寬等資源進行虛擬化,網絡資源虛擬化的結果作為網絡功能虛擬化的基礎。其在具體應用中需要通過SDN/NFV 技術將以上無限資源進行池化,之后再利用映射手段使無線網資源的調度和配置與具體的網絡資源分離,以便進一步提高無線網資源的利用率。如下圖1所示,網絡虛擬化主要是用虛擬網絡控制器負責的,其在實際應用中需要根據實際的業務需求生成對應的網絡拓撲,然后再向虛擬資源控制器申請網絡資源。其中節點鏈路控制器能夠在充分考慮網絡可分配資源和不同業務申請所需資源的基礎上合理分配底層網絡資源與網絡需求。
        
        圖1  網絡資源虛擬化
        (二)網絡功能虛擬化
        網絡功能虛擬化是對無線接入網的數據單元和控制單元以及部分核心側的功能虛擬化,其主要是借助NFV/SDN技術來實現其虛擬化的過程,NFV技術在實際應用中能夠將網絡功能轉移到邊緣云中的虛擬機(VMs)中,之后利用服務器(COTS)將邊緣云中的虛擬機與核心云中的虛擬機進行互聯互通,最終讓虛擬機實現有效的資源分配與資源隔離,具體指的就是軟件功能與硬件能力的解耦,其能夠為5G網絡的切片提供支撐。
        結語:綜上所述,5G網絡是現代互聯網技術發展的一大進步,其數據傳輸速度以及數據處理能力都得到了大幅度的提高,有力的滿足了當前網絡用戶的需求。在此基礎上,無線虛擬化還是一個較為漫長的過程,需要相關技術人員能夠不斷加強研發,推進無線虛擬化的發展進步。
        參考文獻
        [1]張燦峰.5G網絡技術特點分析和無線網絡規劃思考[J].中國新通信,2019(20):39-40.
        [2]何峰賦.5G移動網絡新技術及核心網架構[J].電子技術與軟件工程,2019(19):7-8.

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