開放5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與開源平臺(tái)

人類社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化浪潮已經(jīng)形成，這個(gè)進(jìn)程的一個(gè)標(biāo)志就是從2010年開始移動(dòng)通信終端數(shù)量超過(guò)了地球人口數(shù)量，而且有預(yù)測(cè)認(rèn)為2020年全球?qū)⒂?60億移動(dòng)通信連接設(shè)備[1-3]。未來(lái)遠(yuǎn)超人口總數(shù)的連接設(shè)備，這正是5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的背景。國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信組（ITU-R） WP5D第22次會(huì)議上，已經(jīng)正式將5G命名為IMT-2020，并發(fā)布了IMT-2020愿景以及時(shí)間表[4-5]。ITU列舉了若干未來(lái)非常有潛力的業(yè)務(wù)，包括3D視頻、超高清（UHD）屏幕、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等，并將這些業(yè)務(wù)歸納進(jìn)3個(gè)主要的應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）和高可靠低時(shí)延通信（URLLC）。

面對(duì)豐富的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，一方面我們認(rèn)為不可能有一張網(wǎng)同時(shí)滿足所有需求，另一方面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，又必須是公共統(tǒng)一的。由此可以預(yù)期，對(duì)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的最大的需求將是其定制能力、演進(jìn)能力和服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的能力；5G移動(dòng)通信技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，也將與以往迥然不同。近年來(lái)，IT行業(yè)的發(fā)展可以給我們一些指引，即采用開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化、網(wǎng)絡(luò)處理平臺(tái)化和面向應(yīng)用與業(yè)務(wù)的端到端網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)建。

文章中我們從技術(shù)角度分析5G采用開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的必然性，并給出一種開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案。

1 開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的技術(shù)

必然性

與傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的需求是全面而多元的，面臨很多技術(shù)挑戰(zhàn)，下面我們將詳細(xì)分析這些技術(shù)挑戰(zhàn)所導(dǎo)致的開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的技術(shù)必然性。

1.1 需求與指標(biāo)的靈活映射以及網(wǎng)絡(luò)

切片

5G以前用“車”模型（VAN）來(lái)表達(dá)移動(dòng)通信系統(tǒng)（包括IMT-2000和IMT-Advanced）的性能指標(biāo)需求，而此次ITU通過(guò)雷達(dá)圖的方式全面體現(xiàn)了5G（IMT-2020）的技術(shù)指標(biāo)需求。ITU定義了8個(gè)技術(shù)指標(biāo)需求維度，包括峰值速率、用戶體驗(yàn)速率、頻譜效率、移動(dòng)性、時(shí)延、連接密度、網(wǎng)絡(luò)能量效率和流量密度，并將3個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景與8個(gè)技術(shù)指標(biāo)做了映射，如圖1所示。對(duì)比以往的技術(shù)指標(biāo)需求可以發(fā)現(xiàn)，IMT-2020中明確提出了連接密度、網(wǎng)絡(luò)能量效率和流量密度等指標(biāo)[6-8]。

將ITU的8個(gè)技術(shù)指標(biāo)分為3類：

（1）蜂窩組網(wǎng)性能。峰值速率、用戶體驗(yàn)速率、頻譜效率、移動(dòng)性以及隱含的覆蓋保障是評(píng)價(jià)蜂窩組網(wǎng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，與人的（話音或數(shù)據(jù)）通信需求比較貼近。值得注意的是，空口頻譜資源的利用效率、空口網(wǎng)絡(luò)流程的有效性也屬于蜂窩組網(wǎng)性能的考量因素。比如，eMBB中即時(shí)通信（IM）類業(yè)務(wù)，甚至大部分OTT業(yè)務(wù)，都會(huì)有大量的狀態(tài)探測(cè)短包傳輸，這對(duì)于隨機(jī)接入和終端休眠機(jī)制有很大挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)制對(duì)這類消息的傳輸效率很低。又比如，進(jìn)入5G時(shí)代后，由于eMBB業(yè)務(wù)流量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，導(dǎo)致空口蜂窩密度的增加，稱為超密集組網(wǎng)（UDN），這需要大量小區(qū)間協(xié)作以改善覆蓋性能和降低干擾，而傳統(tǒng)機(jī)制對(duì)于小區(qū)間協(xié)作所需的用戶面和控制面覆蓋方面效率都很低。

（2）網(wǎng)絡(luò)成本與效率。網(wǎng)絡(luò)能量效率以及可支撐連接密度用來(lái)考量網(wǎng)絡(luò)的有效性，主要是為提供一定服務(wù)所需的成本，或以一定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支撐相應(yīng)服務(wù)的效率，包含網(wǎng)絡(luò)的能量效率和控制管理效率等。在UDN組網(wǎng)中，我們除了關(guān)注蜂窩組網(wǎng)效率外，還需要特別關(guān)注這種組網(wǎng)形態(tài)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)成本與效率。控制面（C）與用戶面（U）的覆蓋需求差異越來(lái)越大，以至于第3代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）在高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE-A）中標(biāo)準(zhǔn)化了一種C/U覆蓋分離的異構(gòu)組網(wǎng)（HetNet）形態(tài)，超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也有大量相關(guān)研究。因應(yīng)這種無(wú)線組網(wǎng)的變化，接入網(wǎng)也分別用宏蜂窩基站與微蜂窩小站來(lái)負(fù)責(zé)C/U面的覆蓋。在業(yè)務(wù)和人流潮汐效應(yīng)下，大量小站有時(shí)是空閑的，需要網(wǎng)絡(luò)及時(shí)控制其關(guān)閉和打開，以提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。

（3）端到端業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）保障。時(shí)延和移動(dòng)性是當(dāng)前自動(dòng)駕駛等URLLC類業(yè)務(wù)提出的特殊需求，mMTC類業(yè)務(wù)的終端低功耗低成本、網(wǎng)絡(luò)超強(qiáng)覆蓋也屬于其特殊的QoE需求。每個(gè)業(yè)務(wù)都有其業(yè)務(wù)模型，都有需要特別關(guān)注的指標(biāo)和流程，最終體現(xiàn)為用戶或行業(yè)能直觀感受的獨(dú)特QoE。

3種業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)這3類技術(shù)指標(biāo)的需求程度不同，甚至是矛盾的：

（1）一般eMBB類業(yè)務(wù)。這類業(yè)務(wù)對(duì)蜂窩組網(wǎng)性能、網(wǎng)絡(luò)成本與效率這兩類技術(shù)指標(biāo)有較強(qiáng)需求，由于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)是按照人類的通信需求設(shè)計(jì)的，所以一般來(lái)說(shuō)并無(wú)特殊的QoE需要保障。

（2）一般mMTC和URLLC類業(yè)務(wù)。這類業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本與效率、業(yè)務(wù)QoE保障這兩類技術(shù)指標(biāo)有較強(qiáng)需求。對(duì)于mMTC，網(wǎng)絡(luò)防擁塞的需求屬于網(wǎng)絡(luò)成本與效率類技術(shù)指標(biāo)，超強(qiáng)覆蓋以及設(shè)計(jì)特別機(jī)制保障終端超低成本、低功耗屬于業(yè)務(wù)特殊QoE保障需求。對(duì)于URLLC，低時(shí)延屬于特殊QoE保障需求，為此需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在很多節(jié)點(diǎn)提供業(yè)務(wù)卸載機(jī)制，以降低網(wǎng)絡(luò)處理帶來(lái)的時(shí)延，避免大量業(yè)務(wù)橫穿網(wǎng)絡(luò)影響其效率。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）&現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)（AR）、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等業(yè)務(wù)。這類業(yè)務(wù)兼具eMBB與URLLC的部分特點(diǎn)，對(duì)性能與QoE保障這兩類指標(biāo)有較強(qiáng)需求，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本與效率的影響則并不突出。

基于以上討論可以看出，不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景不可能同時(shí)要求滿足3類技術(shù)指標(biāo)。為支撐這種靈活映射，避免不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景之間矛盾的技術(shù)指標(biāo)需求，一種解決辦法是：基于公共資源池，為不同業(yè)務(wù)與場(chǎng)景構(gòu)建不同網(wǎng)絡(luò)切片。切片之間有較好的隔離性，并可以很容易提供、遷移和編排管理。本質(zhì)上這種切片化構(gòu)建方法需要一種開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以敏捷重構(gòu)，彈性擴(kuò)展，并可持續(xù)演進(jìn)[9-12]。

1.2 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨的技術(shù)

挑戰(zhàn)

從2G到4G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和流程基本是穩(wěn)定的上，我們將其概括為“蜂窩模型”和“管道模型”[13]。

（1）蜂窩模型在空口通過(guò)小區(qū)為單位對(duì)空口資源進(jìn)行劃分和管理。在5G以前，小區(qū)之間重疊覆蓋區(qū)域（如圖2中的陰影部分）可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化而盡量減少，小區(qū)間協(xié)作較少，基站協(xié)議棧主要考慮空口承載的管理，彼此較為獨(dú)立，具有“垂直封閉”的特點(diǎn)。

（2）管道模型基本遵從開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）的7層協(xié)議參考模型，及經(jīng)過(guò)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）/異步傳輸模式（ATM）充實(shí)后的管理（M）/C/U面模型。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，由一些具有獨(dú)特功能的網(wǎng)元為主體，由點(diǎn)到點(diǎn)鏈路最終構(gòu)成端到端連接，為終端與Internet提供具有移動(dòng)性的業(yè)務(wù)連接，這些網(wǎng)元的協(xié)議棧較為獨(dú)立，具有垂直封閉的特點(diǎn)。

蜂窩模型的特點(diǎn)如下：

地理上，通過(guò)基站對(duì)覆蓋進(jìn)行劃分，并以小區(qū)為單位對(duì)頻譜資源進(jìn)行復(fù)用；

小區(qū)內(nèi)，主要以雙工和多址等正交方式對(duì)空口資源（時(shí)間、頻率、空間和功率）進(jìn)行劃分；

小區(qū)間，以功控和切換來(lái)管理干擾；

移動(dòng)性和承載上，通過(guò)接入、切換、漫游和尋呼等手段保障連接在小區(qū)間的移動(dòng)性，承載基本由一個(gè)小區(qū)負(fù)責(zé)，并隨著切換在小區(qū)間傳遞。

管道模型的特點(diǎn)如下：·接入網(wǎng)的基站和核心網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，都是具有獨(dú)立功能的網(wǎng)元，維護(hù)某段點(diǎn)到點(diǎn)承載，進(jìn)而形成端到端連接，相互之間的依賴比較少；

每個(gè)網(wǎng)元的協(xié)議棧中不同協(xié)議層各有分工，自下而上提供服務(wù)，逐級(jí)封裝；

向業(yè)務(wù)提供若干種質(zhì)量等級(jí)的傳輸通道，以同一種網(wǎng)絡(luò)制式服務(wù)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的業(yè)務(wù)。

面對(duì)5G的新需求，傳統(tǒng)穩(wěn)定的蜂窩模型和管道模型都將面臨挑戰(zhàn)。從蜂窩模型來(lái)看，UDN場(chǎng)景下，C/U面覆蓋特性并不相同，C面需要高可靠，U面需要高性能，此時(shí)C/U面覆蓋解耦對(duì)于各自的頻譜效率來(lái)說(shuō)都是最合適的。在mMTC海量連接場(chǎng)景下，小區(qū)內(nèi)空口資源正交式管理也變得效率低下，至少需要在隨機(jī)接入和多址機(jī)制設(shè)計(jì)上打破以往封閉的連接管理模式。

從管道模型方面來(lái)說(shuō)，上述新的無(wú)線組網(wǎng)形態(tài)需要打破以基站為基本單元對(duì)空口資源進(jìn)行管理，和以功能劃分網(wǎng)元的接入網(wǎng)架構(gòu)，使得追求效率的用戶面以及追求靈活性和可定制化的控制/管理面解耦；解耦后的相應(yīng)處理可與不同類型基礎(chǔ)設(shè)施匹配，可由不同技術(shù)特征的平臺(tái)加以支持，也可支持為不同的上層業(yè)務(wù)與運(yùn)營(yíng)邏輯構(gòu)建單獨(dú)的切片。此外，垂直封閉網(wǎng)元和協(xié)議棧不利于基于卸載的邊緣計(jì)算等業(yè)務(wù)部署模式，其逐段承載管理方式對(duì)于mMTC存在效率低下的問題，自底向上逐層封裝無(wú)法滿足按照業(yè)務(wù)QoE靈活重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的需求，所以需要打破垂直封閉網(wǎng)元的界限，將需要提高效率的環(huán)節(jié)解耦出來(lái)集中處理[14]。

所以說(shuō)，即使只從3類技術(shù)指標(biāo)中任意單項(xiàng)的滿足方面考慮，傳統(tǒng)蜂窩模型與管道模型也必須改變垂直封閉的特征，變遷到開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1.3 開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點(diǎn)

針對(duì)上述兩部分對(duì)于開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)必然性的分析，我們給出一種解決方案，比較形化的描述為：將圖2中蜂窩模型以及管道模型中的垂直封閉網(wǎng)元“放倒”，形成如圖3所示的架構(gòu)。

所謂“放倒”的學(xué)術(shù)化描述為：

（1）改變自底向上逐級(jí)封裝的管道模型，將U面的協(xié)議層平坦化，既可靈活重構(gòu)，又方便與上層業(yè)務(wù)的緊密結(jié)合；

（2）將垂直封閉網(wǎng)元的C面處理，以“虛擬化”的方式形成邏輯集中的控制器，解決其不容易協(xié)調(diào)而效率底下的問題；

（3）將垂直封閉網(wǎng)元的M面開放，通過(guò)控制器的北向接口營(yíng)造開放的管理與業(yè)務(wù)面，解決“公共基礎(chǔ)設(shè)施與定制業(yè)務(wù)需求”之間的矛盾；

（4）將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的“數(shù)據(jù)部分”（D），以分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式集中為全局網(wǎng)絡(luò)視圖（GNV），使得控制器處理幾乎與狀態(tài)無(wú)關(guān)，方便定制和重構(gòu)，增強(qiáng)網(wǎng)元之間溝通效率。

上述思路，可以解決5G的性能、成本與效率以及QoE保障這3種需求之間的矛盾，滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)需求。

2 一種開放5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

針對(duì)傳統(tǒng)蜂窩模型以及管道模型，以放倒的方式對(duì)U、C、M與D加以解耦或虛擬化集中，這種解決方案稱為非棧式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NoStack。這種架構(gòu)是整個(gè)5G開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心部分，但還需要一個(gè)全面框架。

2.1 開放5G網(wǎng)絡(luò)研究框架

我們首先給出包含多層多域的5G開放網(wǎng)絡(luò)框架，如圖4所示?？v向分為4個(gè)域：終端域、空口域、覆蓋域和處理域；橫向分為3層：基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)營(yíng)/業(yè)務(wù)層，每個(gè)層與域的交叉點(diǎn)，都存在一個(gè)研究模塊。

將覆蓋域從接入域分出來(lái)是因?yàn)槲磥?lái)5G的天線與基帶處理單元（BBU）不再一一對(duì)應(yīng)，即前傳網(wǎng)不再是簡(jiǎn)單的一對(duì)一連接，而是存在復(fù)雜的組網(wǎng)映射關(guān)系。設(shè)立基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化層，是因?yàn)槲磥?lái)的5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施需要盡可能利用商用現(xiàn)成設(shè)備（COTS），比如通用服務(wù)器和交換機(jī)等，所以也需要虛擬化層屏蔽基礎(chǔ)設(shè)施的具體細(xì)節(jié)。

開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層主要有3個(gè)模塊：NoStack、覆蓋子系統(tǒng)和超蜂窩網(wǎng)絡(luò)（HCA）。其中HCA是對(duì)此前所說(shuō)蜂窩模型的突破，而NoStack與覆蓋子系統(tǒng)則是對(duì)傳統(tǒng)管道模型的顛覆。HCA與NoStack/覆蓋子系統(tǒng)是鏡像關(guān)系，HCA所描述的新無(wú)線組網(wǎng)蜂窩模型有賴于NoStack +覆蓋子系統(tǒng)在接入網(wǎng)去實(shí)現(xiàn)。在上述框架中，還包括基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化模塊YaRAN、終端域的虛擬化架構(gòu)YaRAN4UE以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)NoStack4UE。YaRAN是一種適用于5G的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）解決方案，其使命是為5G開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)營(yíng)造合適的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，包括高效的用戶面處理環(huán)境，靈活可重構(gòu)的控制面狀態(tài)機(jī)環(huán)境，以及向業(yè)務(wù)開放和可敏捷定制的管理和業(yè)務(wù)面環(huán)境。按照NFV的理念，開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)例化的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）模塊，需要被YaRAN所調(diào)度并投射在適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施資源上。終端側(cè)的YaRAN4UE和NoStack4UE是接入網(wǎng)側(cè)YaRAN以及NoStack+覆蓋子系統(tǒng)的對(duì)偶模塊。網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（NaaS）模塊主要是針對(duì)業(yè)務(wù)與行業(yè)的定制化服務(wù)，并且依賴于開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)的支持。

2.2 一種開放5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案

基于開放網(wǎng)絡(luò)研究框架，我們給出一種5G開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)的較詳細(xì)設(shè)計(jì)，如圖5所示。開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)層，包括前述的放倒接入網(wǎng)架構(gòu)NoStack、覆蓋子系統(tǒng)和HCA。

HCA的特點(diǎn)如下：

（1）打破獨(dú)立封閉小區(qū)的垂直封閉協(xié)議棧，構(gòu)建多天線協(xié)作控制架構(gòu)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)跨小區(qū)的空口資源管理；形成橫跨多個(gè)小區(qū)的魯棒控制覆蓋，對(duì)所覆蓋區(qū)域內(nèi)的空口資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（2）區(qū)別與以往的小區(qū)內(nèi)靠雙工和多址、小區(qū)間靠頻率復(fù)用、功控和切換的模式，小區(qū)業(yè)務(wù)覆蓋淡化傳統(tǒng)以時(shí)間和頻率為主的正交多址模式，主要是采用空間復(fù)用類非正交多址模式。

（3）蜂窩模型的工作流程發(fā)生較大變化，不再是終端主動(dòng)與某個(gè)基站進(jìn)行同步，接收廣播信息，然后進(jìn)行隨機(jī)接入，而是由網(wǎng)絡(luò)采用新型檢測(cè)算法，從空口多天線信號(hào)中感知終端的存在及其定時(shí)，如圖5中的用戶感知覆蓋。這樣做的好處是：對(duì)mMTC類業(yè)務(wù)的海量連接和高連接密度，可以提高管理效率。

（4）3種覆蓋相解耦，通過(guò)不同的組合，可以為不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求有針對(duì)性的定制其空口制式。

覆蓋子系統(tǒng)的作用是兩重的：

（1）一端以天線為提供覆蓋服務(wù)的主體，并不從屬于某個(gè)小區(qū)，將小區(qū)級(jí)業(yè)務(wù)/控制流和用戶級(jí)業(yè)務(wù)流向空口資源映射，包括時(shí)間和頻率的劃分，空間的預(yù)編碼和功率的分配。覆蓋子系統(tǒng)主要關(guān)注用戶面，其控制放在NoStack的控制器中進(jìn)行，上述劃分、分配和配置都由控制器主導(dǎo)，天線只需要被動(dòng)接受。

（2）另一端以小區(qū)控制流或用戶業(yè)務(wù)流為輸入，滿足其對(duì)空口資源的請(qǐng)求，業(yè)務(wù)流之間也不需要協(xié)調(diào)，業(yè)務(wù)流在天線上只是線性疊加；當(dāng)天線覆蓋能力不足時(shí)，比如功率受限，由控制器確定分配方式。

通過(guò)上述設(shè)計(jì)，天線與小區(qū)控制流和用戶業(yè)務(wù)流是解耦的，沒有任何兩個(gè)流的覆蓋必須采用相同的天線集，滿足HCA的靈活天線協(xié)作、面向用戶的覆蓋形成和空口無(wú)線組網(wǎng)體制可定制等需求，滿足NoStack的以業(yè)務(wù)流為單位的處理體系，提高對(duì)海量連接的承載管理效率等。

對(duì)于NoStack來(lái)說(shuō)，主要需要突破傳統(tǒng)的管道模型的垂直封閉網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)：

（1）淡化用戶面協(xié)議層之間的耦合關(guān)系，制造“平坦化”的靈活處理的模式。

（2）將C面處理從U面解耦出來(lái)，提高U面的處理效率。

（3）解耦出來(lái)的C面，以邏輯集中的方式設(shè)計(jì)為控制器，減少傳統(tǒng)架構(gòu)中獨(dú)立網(wǎng)元間復(fù)雜的信令流程，提高管理效率。

（4）將U面的緩存、C面的會(huì)話、向M面的報(bào)告，以及相應(yīng)的半靜態(tài)上下文，解耦出來(lái)存放在全局網(wǎng)絡(luò)視圖中，并且降低C面的狀態(tài)相關(guān)處理，提高其可重構(gòu)能力，以及向業(yè)務(wù)的開放程度。

（5）控制器通過(guò)北向接口向M面提供高級(jí)控制服務(wù)，既提供面向業(yè)務(wù)的定制能力，又可以屏蔽底層處理的細(xì)節(jié)。

在開放網(wǎng)絡(luò)研究框架中，開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心問題就是開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，我們分別對(duì)3個(gè)模塊進(jìn)行了闡述，探討了這種設(shè)計(jì)在性能、效率和定制化方面的優(yōu)勢(shì)。

3 開放網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)與開源

協(xié)作研發(fā)

電信行業(yè)采用開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有其行業(yè)生態(tài)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然性，主要是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的OTT服務(wù)提供商的異軍突起，以及由此帶給電信行業(yè)的收入增速日益平坦與業(yè)務(wù)成本快速增加之間的剪刀差效應(yīng)：行業(yè)源頭的運(yùn)營(yíng)商遭遇了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的價(jià)值碾壓，其提供的服務(wù)無(wú)法獲得滿意的利潤(rùn)分配，隨之轉(zhuǎn)移給行業(yè)下游的收入就更少。雖然收入增長(zhǎng)不快，迫于Wi-Fi等替代連接方案的競(jìng)爭(zhēng)，行業(yè)卻必須承擔(dān)OTT類業(yè)務(wù)大幅增長(zhǎng)帶來(lái)的成本壓力，行業(yè)長(zhǎng)時(shí)間積累的供給能力也在經(jīng)歷痛苦的消化。在這種狀況下，有必要嘗試開放與開源的組織模式，打破傳統(tǒng)的價(jià)值分配模型，向其他行業(yè)滲透開放以挖掘價(jià)值，行業(yè)內(nèi)部通過(guò)開源協(xié)作減少競(jìng)爭(zhēng)成本。

移動(dòng)通信行業(yè)正在經(jīng)歷廣泛的分化整合，與上下游行業(yè)的關(guān)系也發(fā)生了深刻變化。行業(yè)生態(tài)中屬于基礎(chǔ)設(shè)施的部分，日益整合集中；與上下游重合的部分，正日益脫離并滲入各行各業(yè)。近年來(lái)影響巨大的NFV也屬于這種趨勢(shì)，基礎(chǔ)設(shè)施必須進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化和公共化，從而有利于上層業(yè)務(wù)的開發(fā)，這就必須“開放”和“開源”。開放是基礎(chǔ)設(shè)施的必備屬性，否則無(wú)以快速構(gòu)建上層生態(tài)；開源是行業(yè)博弈導(dǎo)致的一種減少無(wú)效競(jìng)爭(zhēng)的快速整合手段，通過(guò)開源協(xié)作形成周邊生態(tài)是這種先進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)手段的特征。在變革期，原先的科研、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品研發(fā)次序已經(jīng)不明顯，可以先從科研開始，為標(biāo)準(zhǔn)化和商用產(chǎn)品研發(fā)探索一條開放和開源的新道路。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章中，我們嘗試從技術(shù)層面推導(dǎo)開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的必要性，給出一種研究框架及開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案，并初步探討了開源協(xié)作研發(fā)模式對(duì)于電信行業(yè)所能提供的益處；但對(duì)于開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的探討還需要細(xì)致的學(xué)理性分析，對(duì)于開源協(xié)作研發(fā)模式也需要在實(shí)踐中進(jìn)一步摸索。