隨著移動互聯網及物聯網的發展和智能終端的大范圍普及,多種應用場景和新型業務不斷涌現,未來5G網絡不僅用于滿足傳統用戶的移動接入需求,還將滿足工業、醫療、交通等垂直行業的多樣化信息化服務需求。5G網絡將呈現多需求、多場景、多業務、多制式共存的多樣化形態。在容量、時延、可靠性、連接數等方面都對網絡提出了更高的、多樣化的要求。傳統網絡中,通信設備通常采用專用架構,設備能力不開放,部署各種新的業務時,需要部署新的硬件和軟件,研發周期長,定制成本高,無法有效保護前期投資。與此同時,大量不同形態的網元設備復雜組網給運維帶來了巨大的難度,運維成本不斷攀升。
網絡虛擬化技術可以在復雜無線網絡環境下,根據業務場景的定制化需求,將5G網絡物理基礎設施資源虛擬化為多個相互獨立的平行的虛擬網絡切片,一個網絡切片服務于某一具體的業務場景,實現按需彈性組網。采用網絡虛擬化技術對網絡資源按需切片,使得網絡具有靈活的可擴展性、開放性和演進能力,降低電信基礎資源重復建設和資源消耗,促進電信網絡基礎資源進一步深入共享,降低新業務服務商的準入門檻,提升業務部署的靈活性和經濟性,是未來5G網絡發展的必由之路。
無線網絡虛擬化是指通過對無線資源、無線接入網平臺資源和傳輸資源的靈活共享與切片,構建適應不同應用場景需求的虛擬無線接入網絡。其中無線資源包括但不限于頻域、時域、空域、碼域、功率域資源,無線接入網平臺資源包括接入設備(平臺)的計算、存儲、網絡資源,傳輸資源包括基站到移動核心網的回傳資源和移動核心網到業務服務器的傳輸資源。無線網絡虛擬化技術的核心特征是資源的共享與隔離,通過對同一基礎網絡資源切片形成多個虛擬網絡,實現對網絡資源靈活、動態共享;通過資源隔離保證不同的虛擬無線網絡之間相互獨立。
中國電信技術創新中心一直致力于無線網絡虛擬化相關的技術創新工作,并在IMT-2020(5G)推進組等組織進行大力推動,相關理念和框架獲得業界廣泛認同,也已寫入IMT-2020(5G)推進組《5G網絡技術架構》白皮書。
中國電信技術創新中心聯合英特爾公司,從2014年開始,進行無線網絡虛擬化技術的概念研究、樣機設計、樣機開發工作,并于2015年開始概念驗證和初步性能測試工作。設計開發的原型包括基于業務特性的自適應型、半固定型、半固定與自適應結合的增強型等幾種形態,有效實現了無線空口資源、計算存儲資源、傳輸資源的切片算法。實驗室概念驗證測試表明,與傳統網絡共享技術相比,無線網絡虛擬化技術可以根據定制化業務需求,對網絡資源按需動態切片,網絡低負載時,可以靈活的充分利用網絡空閑資源,提升用戶體驗和無線網絡資源利用率;網絡高負載時,由于不同切片間保持嚴格資源隔離,某一虛擬網絡負載、用戶位置變化均不會對其他業務網絡造成影響。不同虛擬網絡切片間相互獨立,運行不同網絡切片算法,可實現對特定業務、特定用戶群的速率保障,滿足多樣化、差異化的業務運營需求。
無線網絡虛擬化技術的初步驗證表明了無線網絡虛擬化的有效性和靈活性,未來中國電信技術創新中心將致力于構建5G端到端的業務網絡切片,實現5G移動網絡接入網、核心網、業務資源的統一控制和按需調度。