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5G关键技术发展态势研究(二):网络技术

供稿人:曹磊  供稿时间:2017-11-20   关键字:5G  网络技术  

最近5G行业热点不断:中国移动牵头3GPP 5G系统设计;华为主导的Polar码入围5G 控制信道编码;工信部发布了2017年5G 国家科技重大专项课题;5G 第二阶段实验规范发布等。5G关键技术与系统的演进正受到越来越多的关注。由于5G标准尚未最终确定,基于现有研究报道,本文将对5G关键技术中的网络技术发展趋势进行展望。

1.网络切片技术

传统蜂窝网采用“一刀切”的网络架构明确面向移动手机用户。5G时代单一物理网络似乎难以满足不同用户的要求,除了上文提到的信号域多载波技术,网络侧网络切片技术将不同业务划分在不同通道,优化了任务的开展实施,为典型的业务场景分配独立的网络切片。网络切片基于网络功能虚拟化(NFV)展开,面向不同的业务提供不同的服务。通过切片技术,云端和终端形成了分业务的直连通路,业务效率实现了最优化。不同分片的网络功能、拥塞、过载、配置调整都不对其他分片形成影响。

当前ETSI NFV、ITU、3GPP、CCSA等标准组织正在制定或即将开始相关技术标准工作,产业界也在积极投入移动网络切片的研究和试验。爱立信作为概念的提出者,与SK 电讯于2015年10月23日成功演示了5G网络切片技术。该演示在韩国SK电讯企业研发中心进行,演示创建了专为超多视点、增强现实、虚拟现实、大规模物联网以及企业解决方案等业务优化的虚拟网络切片。而2016年2月,华为也分别联合中国移动、德国电信等演示了5G端到端网络切片技术。

2.SDN/NFV技术

5G为了应对大带宽、低时延和高可靠性等需求,需要解决网络资源和计算资源不匹配的矛盾,引入SDN/NFV技术搭建基于通用硬件的基础平台,支持5G 的高性能转发要求和电信级的管理需求。

SDN即软件定义网络,是网络虚拟化的一种实现方式,通过将网络设备控制面与数据面分离开来,实现网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能。SDN 在2006年诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean Slate课题。SDN的典型架构共分三层,最上层为应用层,支持各种不同的业务和应用;中间的控制层主要负责处理数据平面资源的编排,维护网络拓扑、状态信息等;最底层的基础设施层负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。

NFV即网络功能虚拟化,是指通过软硬件解耦及功能抽象使网络设备功能不再依赖于专用硬件,资源可以充分灵活共享,实现新业务的快速开发和部署、故障隔离和自愈等。NFV则是由运营商的联盟提出,在NFV方法中,各种网元变成了独立的应用,可以灵活部署在基于标准的服务器,存储,交换机构建的统一平台上,这样软硬件解耦,每个应用可以通过快速增加减少虚拟资源来达到快速缩扩容的目的,大大提升网络的弹性。按照NFV设计,从纵向看分为三层:最下层是基础设施层,即支持可编程特性的基础硬件平台;第二层是虚拟网络层,通过虚拟化方式对计算、存储、网络等网络资源进行管理和调度实现各个网元功能,并为上层业务功能提供开放的运行环境。第三层是运营支撑层需要为虚拟化进行必要的修改和调整。

SNS Research预计,SDN和NFV的投资将在未来五年内以54%的年复合增长率增长。随着服务供应商寻求降低成本和虚拟化他们的网络,最终运营商和服务提供商在2020年针对SDN和NFV的投资将超过200亿美元。自2012 年,Google公司的B4网络成功部署SDN技术解决流量调度问题后,SDN 技术便开始备受关注。2015年AT&T提出Domain2.0项目,计划2015年将5%业务迁移到基于SDN/NFV网络架构(实际完5.7%),2016完成30%,2020完成75%。2015年底电信设备供应商Alcatel-Lucent就宣布加入ON.Lab的ONOS项目,该项目重点是开发面向电信运营商的可扩展的SDN解决方案,目前拥有的成员包括AT&T、NTT通信、SK电信、中国联通、Ciena、思科、爱立信、富士通、华为、英特尔和NEC等。我国三大运营商已启动针对SDN/NFV的试点验证,并逐步实现孵化与产品。

3.移动边缘计算

由欧洲电信标准协会ETSI提出的移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)是基于5G演进的架构,将移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术。MEC可改善用户体验,节省带宽资源,并通过将计算能力下沉到移动边缘节点,提供第三方应用集成,为移动边缘入口的服务创新提供可能。

移动边缘使得网络扁平化、智能化、本地化,是“云”的进一步升级。MEC 相当于在离用户更近的地方建立了工厂、仓库,实现了资源的快速调度。中国移动在上海F1赛事中曾试用MEC部署,内容直接同无线网连接,直播延时仅有0.5秒。大唐电信也提出了利用接入网小型服务节点实现MEC的产品。另外,移动边缘计算还要满足高速移动时,终端的边缘切换要求。

参考资料:

1、中信建投证券. 5G 更强话语权,专利授权或助推主题投资提前. 2016-11-29.

2、平安证券公司. 5G 网络:不可错过的盛宴. 2016-08-15.

3、华安证券. 高速率大容量低时延,5G 时代万物触手可及. 2016-12-16.

4、物联网智库. 物联网时代中边缘计算的巨大价值是什么?.2017-01-17.


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