5G网络架构与无线网虚拟化(2)

如上图(图4)所示，虚拟网络控制器负责网络虚拟化，根据业务需求自动生成网络拓扑，并向虚拟资源控制器申请网络资源。节点链路控制器是根据网络可分配资源和不同业务申请所需资源的情况，进行底层网络资源与网络需求的合理分配[9]。

3.2 网络功能虚拟化

网络功能的虚拟化是通过NFV技术结合SDN[7]技术的使用来实现，NFV技术(上层业务云化，底层硬件标准化)将网络功能转移到边缘云中的VMs(Virtual Machines, 虚拟机)中，采用的是成熟商用的服务器(COTS, Commercial Off-The-Shell, 商用现成产品)，这些VMs通过SDN技术实现与核心云VMs的互联互通。虚拟机可以较为容易地实现资源的分配与隔离，即软件功能与硬件能力的解耦，从而支撑5G网络的切片。为了满足不同的业务对时延等的不同需求，可以选择将网络功能设置在边缘VMs还是核心VMs。

NFV分层视图如图5所示，MANO(MANagement and Orchestration)包括三个层次/部分：(1)网络服务(NF)管理和编排，面向业务场景的网络服务与编排，网络服务的生命周期管理。(2)虚拟网元(VNF)管理与编排，虚拟网元的生命周期管理，虚拟网元相关的虚拟资源管理，虚拟网元的配置管理。(3)虚拟资源管理和编排，NFV基础设施虚拟资源管理(计算能力、存储容量、网络功能)。

图5 NFV分层视图

无线侧网络功能虚拟化，实现网络能力(承载)与覆盖需求的分离，使得网络节点能力的配置不受物理位置的限制，从而更好地为5G切片服务。

4 无线网虚拟化实例

4.1 中国移动C-RAN架构

C-RAN概念是中国移动2009年提出的，并根据网络发展和演进逐步在不断地完善。C-RAN(Centralized, Cooperative, Cloud and clean RAN)是集中处理(降低基础设施投入)、协作(提高网络资源的使用效率)、云化(实现资源共享)和绿色(解决高能耗问题)的无线接入网。C-RAN是相对于传统的D-RAN(分散式RAN)来说的，也可称之为SD-RAN(软件定义RAN)[12]或者vRAN(虚拟RAN)[5]，通过BBU(Base Band Unit, 基带处理单元)的集中化处理实现无线网的虚拟化。中国移动基于CU/DU切分的C-RAN架构如图6所示。在物理部署上，根据基站前传条件，分为DU集中堆叠和DU分布式部分两种[6]方式，DU的放置位置的高低，将决定其提供服务的范围，位置越高可以实现更多资源的统一调度，对DU的能力要求也相应更高。

图6 中国移动提出的CU/DU切分的C-RAN架构

RAN的网络功能虚拟化主要是指CU的虚拟化，CU可以采用通用化的设备来实现支持无线网的功能以及部分下沉的核心网功能，并可以结合MEC实现边缘应用能力[10]。DU可以采用专用设备或者通用设备实现，引入NFV框架之后，通过网络的统一编排和管理，在SDN架构下实现对CU/DU的资源虚拟化管理。C-RAN技术不仅仅是针对5G网络的，还可以针对现有制式基站进行虚拟化[8]。

4.2 中国电信网络目标架构

中国电信技术创新中心提出的5G无线网解决方案S-RAN(Smart RAN, 智能无线接入网)，无线网虚拟技术是S-RAN的关键技术[13]。中国电信CTNet2025目标网络架构特征是简洁、敏捷、开放、集约，为用户提供网络可视、资源随选、用户自服务的网络能力[11]。目标网络分为三层，即基础设施层、网络功能层和协同编排层，无线网功能分为功能抽象层和专用设施两部分，配合CTNet2015目标架构的DC化改造方案将移动网络描述成“三朵云”，“接入云”将无线网分成两部分：vBBU(指Cloud-RAN-CU)和专用硬件DU、RRU两部分。另外，MECC(Mobile Edge Computing and Content, 移动边缘内容与计算)也与“接入云”融合，以满足超低时延业务、大容量业务的本地缓存需求。中国电信网络重构移动网目标架构如图7所示。

图7 中国电信CTNet2025移动网目标架构

无线网虚拟化技术的研究比承载网要滞后，因此中国电信对无线网虚拟化的考虑尚无明确的计划表，另外受限于投资等因素，中国电信无线网虚拟化的推进将是一个循序渐进的过程。

5 结论与展望

通过SDN/NFV技术对无线侧进行虚拟化，提升了网络的灵活性和资源使用效率，但是无线侧的虚拟化需要牵涉到百万级的基站，其中很大一部分要在基站侧进行通用服务器的部署，因此无线侧的虚拟化是个漫长的过程。另外，无线网虚拟化如何与MEC融合、如何支撑5G网络切片等问题，也是需要不断的推进和融合的过程。ETSI自动化工作组已经开始了相关的工作议题，以实现所有操作流程和任务(如交付、部署、配置、保证和优化)的自动执行[15]，5G时代将是进行无线网虚拟化的一个契机。

参考文献

[1] TR 38.801 V14.0.0 3GPP Technical Specification Group Radio Access Network, Study on new radio access technology: Radio access architecture and interfaces (Release 14) [S]. 2017.

[2] TS 38.401 V15.0.0. 3GPP Technical Specification Group Radio Access Network, NG-RAN; Architecture description (Release 15) [S]. 2017.

[3] TS 23.501 V15.0.0. 3GPP Technical Specification Group Services and System Aspects, System Architecture for the 5G System; Stage 2 (Release 15) [S]. 2017.

[4] 孙茜, 田霖, 周一青等. 基于NFV与SDN的未来接入网虚拟化关键技术[J].

信息通信技术, 2016, (1): 57-62.

[5] 马颖. VRAN技术在5G网络的实现[J]. 移动通信, 2017, 41(20): 69-73.

[6] 中国移动通信研究院，华为技术有限公司，中兴通讯股份有限公司等. 迈向5G C-RAN：需求、架构与挑战白皮书[Z]. 2016.

[7] 杨懋, 杨旭, 李勇等. 基于虚拟化的软件定义无线接入网结构[J]. 清华大学学报: 自然科学版, 2014, 54(4), 443-448.

[8] 王友祥, 李轶群, 张澜等. 基站虚拟化技术研究[J]. 邮电设计技术, 2016(11): 47-50.

[9] 冯志勇, 冯泽斌冰, 张奇勋. 无线网络虚拟化架构与关键技术[J]. 中兴通讯技术, 2014, 20(3): 16-21.

[10] 吴根生, 王学灵, 邢志宇. MEC技术与移动网络重构浅析[J]. 移动通信, 2018, 42(1): 15-20.

[11] 中国电信集团公司. CTNet-2025网络架构白皮书[Z]. 2016.

[12] 徐川, 马宏宝, 赵国锋等. 软件定义无线网络研究进展[J]. 重庆邮电大学学报: 自然科学版, 2015, (4), 453-459.

[13] S-RAN关键技术：5G无线网络虚拟化[EB/OL]. (2015-9-10). http://www.c114.com.cn/topic/4738/a918134.html.

[14] 王伟明. 转发与控制分离技术及应用[M]. 浙江: 浙江大学出版社, 2010.

[15] 齐旭. ETSI举行零接触网络和服务管理行业规范组(ZSM ISG)首次会议[EB/OL]. (2018-02-06). http://www.ccsa.org.cn.

（编辑：ASP站长网）