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以SDN和云为依托 “网络切片”实现5G“网络即服务”

2015-12-18 12:08
PokerJoker
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  目前5G技术标准研发正在紧锣密鼓地进展当中,各方对5G普遍达成的共识是:进入5G之后通信场景将变得多元化和复杂化,物与物之间的通信将迅猛发展,大大超越人与人之间的通信需求。

  显而易见的是,传统的蜂窝网络和“一刀切”的模式已经不能满足5G时代各行各业对网络的不同需求。在未来的5G系统中,网络将被进一步抽象为“网络切片”,从而支持成千上万个用例、众多用户类型和各种应用的使用。

  “一刀切”模式难以适应新形势

  与现有网络相比,5G网络将在速度、容量、安全性、延迟和对电池寿命影响等性能方面实现显著提升:网络流量将会增加1000倍,需要连接的设备将会增加100倍,有些应用程序要求的速率将是现有网络平均速率的100倍,有些人会要求近乎零延迟,同时整个系统将努力使电池寿命延长到10年。

  当然,并不是所有的5G应用都需要网络速度超级快、超智能,并拥有支持各种类型终端设备的能力。在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上,ITU确定了5G的名称、愿景和时间表等关键内容,定义了3个主要应用场景:一是移动宽带,二是大规模机器通信,三是高可靠低时延通信。上述应用对速度、容量、覆盖率、安全性等都有不同的要求,这就需要5G网络以灵活的方式构建,运营商则可以对速率、容量和覆盖率等网络性能指标进行灵活调整和组合,从而满足不同应用的个性化需求。

  图1面向多个行业将一个网络分割成多个“网络切片”

  例如,对于重型机械遥控操作而言,最佳的连接服务需要具有低延迟、高带宽的特点,并且覆盖一定的地理区域,支持较多已知类型的设备。如果采用现有的模型,需要进行机器遥控的建筑业或采矿业公司可能认为最好的选择是建立一个自有网络,创造连接服务,在不需要时进行拆卸。然而,未来5G系统将使运营商为小众需求提供连接服务成为可能。此外,视频也是网络发展的重要方面,它在整个网络流量中占据很大比重,预计到2019年视频流量将增长约13倍,届时视频流量在全球移动数据流量中的占比将超过50%。

  “一刀切”的网络架构带有专用的IT和支撑系统,可预测流量以及流量的增长,非常适合单一服务型用户网络。然而,使用这种垂直架构运营商难以扩展电信网络,也很难根据不断变化的用户需求进行调整并满足新型用例的需求。

  由于5G系统融合了LTE和全新的5G技术,将是多RAT(无线接入技术)网络,因此无线资源利用将非常灵活,可实现媒体内容优先。这种网络能力意味着5G系统可能成为个性化媒体内容交付的首选方式。

  为了满足广泛变化的用例的需求,5G系统将采用基于逻辑而不是物理资源的技术,使运营商可以将网络作为一种服务来提供。这样的“网络即服务”方式可以非常灵活地根据需求进行资源分配和再分配,并根据具体需求定制“网络切片”。

  “网络切片”实现按需组网

  5G“网络切片”是一种按需组网的方式,它基于虚拟化演进分组核心网(vEPC),利用逻辑而非物理资源,为运营商带来能根据不断变化的用户需求进行调整,并快速满足新型应用需求的新服务。

  从实现原理来看,“网络切片”利用虚拟化技术,将5G网络物理基础设施资源根据场景需求虚拟化为多个相互独立的平行的虚拟“网络切片”。这种连接服务通过定制软件实现功能定义,这些软件功能包括地理覆盖区域、持续时间、容量、速度、延迟、可靠性、安全性和可用性等。每个“网络切片”按照业务场景的需要和话务模型进行网络功能的定制裁剪及相应网络功能的编排管理。一个“网络切片”可以视为一个实例化的5G核心网络架构,在一个“网络切片”内,运营商还可以进一步对虚拟资源进行灵活分割,从而实现“按需组网”。

  图2使用“网络切片”创建服务

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