1)5G無線接入網和核心網:NFV
目前4G網絡中主要終端設備是手機,網絡中的無線接入網部分(包括數字單元(DU)和射頻單元(RU))和核心網部分都采用設備商提供的專用設備。
如下圖:
為了實現網絡切片,網絡功能虛擬化(NFV,Network Function Virtualization)是先決條件。本質上講,所謂NFV,就是將網絡中的專用設備的軟硬件功能(比如核心網中的MME, S/P-GW和PCRF,無線接入網中的數字單元DU等)轉移到虛擬主機(VMs,Virtual Machines)上。這些虛擬主機是基于行業標準的商用服務器,它們是COTS商用現成產品,低成本且安裝簡便。 簡單的說,就是用基于行業標準的服務器、存儲和網絡設備,來取代網絡中的專用的網元設備。
網絡經過功能虛擬化后,無線接入網部分叫邊緣云(Edge Cloud),而核心網部分叫核心云(Core Cloud)。邊緣云中的VMs和核心云中的VMs,通過SDN(軟件定義網絡)互聯互通。
這樣,網絡采用NFV和SDN后,執行切片就非常容易了,像切面包一樣水平將網絡“切”成多個虛擬子網絡(片)就可以了。
如上圖所示,針對不同的應用場景,網絡被“切”成4“片”:
高清視頻切片:原來網絡中數字單元(DU)和部分核心網功能被虛擬化后,加上存儲服務器,統一放入邊緣云。而部分被虛擬化的核心網功能放入核心云。
手機切片:原網絡無線接入部分的數字單元(DU)被虛擬化后,放入邊緣云。而原網絡的核心網功能,包括IMS,被虛擬化后放入核心云。
海量物聯網切片:由于大部分傳感器都是靜止不動的,并不需要移動性管理,在這一切片里,核心云的任務相對輕松簡單。
任務關鍵性物聯網切片:由于對時延要求很高,為了最小化端到端時延,原網絡的核心網功能和相關服務器均下沉到邊緣云。
網絡結構是這樣的:
當然,網絡切片技術并不僅限于這幾類切片,它是靈活的,運營商可以隨心所欲的根據應用場景定制自己的虛擬網絡。
2)邊緣云與核心云的連接: IP/MPLS-SDN
5G切片網絡通過SDN連接邊緣云和核心云里的VMs。核心云里有虛擬化的服務器,服務器的Hypervisor里運行著內置的vRouter/vSwitch,SDN控制器負責在虛擬服務器與DC G/W路由器之間創建SDN tunnels,隨后,SDN控制器執行SDN tunnels和MPLS L3 VPN之間的映射,從而建立核心云與邊緣云之間的連接。
3)邊緣云與基站射頻單元的網絡切片
現在,我們來到前傳部分。如何完成5G 射頻單元(RU)與邊緣云之間(前傳)部分的切片?首先需要定義5G前傳的標準,目前并沒有統一的標準。下圖是國際電信聯盟(ITU)5G移動通信標準研究小組(Focus Group on IMT-2020)曾提出的一個虛擬化前傳的結構圖,有興趣可以看看:
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原文標題:他,讓中國人有了“芯”!
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