探討無線虛擬化架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

全繼紅

摘 ? ?要：社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶動了IT行業(yè)的高速發(fā)展，同時也對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展提出了相應(yīng)的挑戰(zhàn)。如何能充分結(jié)合大數(shù)據(jù)云計算和無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化的優(yōu)勢，推動IT行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，是現(xiàn)在很多電信網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商必須解決的問題。本文通過提出無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的發(fā)展背景，研究無線虛擬化技術(shù)的特征，提出了推動IT行業(yè)發(fā)展的無線虛擬化架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無線虛擬化;架構(gòu);關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TN925.93 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0224-02

1 ?引 言

無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展不僅僅為廣大用戶帶來了很多的方便，同時為移動網(wǎng)絡(luò)運營商帶來了很多的挑戰(zhàn)。無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)日益增長的需求為移動網(wǎng)絡(luò)運營商的發(fā)展增添了很多新的動力，其中，如何能夠準(zhǔn)確把握無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)將成為制約移動網(wǎng)絡(luò)運營商和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

2 ?無線虛擬化技術(shù)的發(fā)展

Wireless Network Virtualization（WNV）又稱為無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化作為一種新興的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，剛一問世就被科學(xué)研究人員認(rèn)為是解決現(xiàn)階段制約移動網(wǎng)絡(luò)運營商和無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，就意味著出現(xiàn)更多樣化的移動通訊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，運動通信運營商就需要維持這些多樣化的設(shè)備正常運行以滿足移動通訊用戶的正常需求，這給移動通訊運行商帶來了很大的維護(hù)壓力和經(jīng)濟(jì)壓力。將無線虛擬化引入到無線網(wǎng)絡(luò)中通過大量的科學(xué)實驗證明可以解決僵化的網(wǎng)絡(luò)管理和移動運營商現(xiàn)階段承受的巨大壓力。

從無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷程中，我們不難看出這種新興的技術(shù)完全具備這種能力。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)歷了第一代、第二代、第三代、第四代通信系統(tǒng)的發(fā)展后，已經(jīng)向著第五代移動通信系統(tǒng)（IMT-2020）的大方向上穩(wěn)步發(fā)展。

伴隨著這些通信系統(tǒng)的穩(wěn)步發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展和前進(jìn)。但是現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)管理存在管理復(fù)雜化和僵化的問題，這一問題現(xiàn)階段的解決方式為多種接入制式的無線接入網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化并存，這種并存方式可以使得終端節(jié)點日益智能化，同時可以使終端節(jié)點的應(yīng)用程度和普及程度日益增加[1]。

這一解決方式盡管有效的解決了無線網(wǎng)絡(luò)管理中存在的問題，但又同時增加了無線通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)電設(shè)備，更大程度上增加了無線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，使得移動通信運營商對于無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和無線網(wǎng)絡(luò)資源的分配產(chǎn)生了更深層次的問題，第五代通信技術(shù)（5G）的提出無疑在很大程度上解決了這一問題，隨著虛擬化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到第五代通信技術(shù)中，移動通信運營商的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制也更加靈活和智能化，有效的解決了僵化的無線網(wǎng)絡(luò)管理的問題。同時，第五代通信技術(shù)（5G）也通過其優(yōu)秀的可靠性、穩(wěn)定性、低延時率、高連接密度等優(yōu)勢，贏得了人們的廣泛關(guān)注和研究開發(fā)。

3 ?無線虛擬化技術(shù)的特征

在明確無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)特征之前，必須對其進(jìn)行定義上的分析，才能確保應(yīng)用的過程中不會出現(xiàn)原則性的偏差。

無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是一種抽象的隔離每一個網(wǎng)絡(luò)資源的方法。它的基本工作原理是將很多無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施依據(jù)廣大用戶的需求劃分成多個獨立的無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，但是這樣的一種無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域只是一種抽象的、虛擬的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，并不能直接被用戶使用。這樣做不僅可以簡化移動通信運營商的工作壓力，同時可以使每個用戶共享自己的網(wǎng)絡(luò)資源，又不需要擔(dān)心降低自己的網(wǎng)絡(luò)體驗和泄漏自己的隱私。在明確無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的定義和工作原理后，大量的科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)，其具有隔離性、可容納性、靈活性等突出特征，因此被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)管理體系中。

3.1 ?隔離性

隔離性作為無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)最重要的一種特征，是因為無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)本身的工作原理具備的。隔離性的重要作用在于保護(hù)用戶的任何一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)備、移動通信設(shè)備抑或者是用戶的網(wǎng)絡(luò)資源不會受到其他網(wǎng)絡(luò)用戶的影響，同時一個用戶對于自己網(wǎng)絡(luò)資源的定義不會影響到其他用戶對于網(wǎng)絡(luò)資源的定義。

這種隔離性的最大好處就是在一個蜂窩網(wǎng)絡(luò)區(qū)中，比如說一個住宅小區(qū)中，相同的網(wǎng)絡(luò)用戶有很多，如果無線虛擬化技術(shù)不具備這種隔離性，一個小區(qū)住戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的改變就會引起整個小區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的變化，這種問題時很容易在日常的生活中出現(xiàn)的，在一定程度上增加了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不穩(wěn)定性，同時造成了用戶糟糕的上網(wǎng)體驗。

3.2 ?可容納性

無線網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)還具備一個很重要的基本特征：可容納性或者說是兼容性。在多種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)同時存在的情況下，無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)需要具備一定的兼容性，才能夠保證多種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)同時存在的情況下，一種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)不會對其他的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)造成影響。同時，基于無線網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的工作特點，其在工作的過程中，需要設(shè)立多個網(wǎng)絡(luò)資源虛擬共存點，這種共存存在的前提就是無線虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的兼容性[2]。

3.3 ?靈活性

無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)通過解耦控制平面和數(shù)據(jù)平面來為用戶提供自定義的控制平面。這樣的一種控制方式需要依托不同的網(wǎng)絡(luò)層級實現(xiàn)，比如說子信道層級、時隙層級、天線層級。不同的層級之間存在不同的靈活性，正是這種不同層級之間的靈活性，決定了網(wǎng)絡(luò)資源可以通過這些網(wǎng)絡(luò)層級進(jìn)行有效的傳遞。因此保證無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的靈活性可以保證用戶解耦功能的有效實施[3]。

4 ?無線虛擬化架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)主要可以分為三種：①異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的虛擬化架構(gòu);②基于C-RAN的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù);③LTE空中接口虛擬化架構(gòu)技術(shù)。本文針對當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的LTE空中接口虛擬化架構(gòu)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的論述[4]。

如圖1是一個基于LTE空中接口虛擬化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。其中的空中接口資源調(diào)度器（hypervisor）是整個LTE空中接口虛擬化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心。通過hypervisor將一個完整的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用板塊虛擬成多個不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用板塊，在這時不同的移動通信營運商就可以根據(jù)不同的用戶需求將不同的網(wǎng)絡(luò)資源傳輸?shù)讲煌挠脩羰种?。?dāng)然需要注意的是，在網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度過程中，一切的調(diào)度手段都是自動的，減少了移動通信運營商的管理成本和壓力[5]。

5 ?結(jié)束語

隨著全球經(jīng)濟(jì)的逐漸復(fù)蘇和IT行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)資源的傳輸過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它具有的靈活性、兼容性、可編程性、隔離性等多個優(yōu)異特征決定了其勢必能夠解決現(xiàn)階段IT行業(yè)和移動通信運營商存在的大部分問題。但是我國的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)發(fā)展的并不是太成熟，因此在今后的發(fā)展過程中，需要吸取國外發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗，去蕪存菁，為我國建立具有中國特色的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)不斷努力。通過一套成熟的無線虛擬化架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以為我國的移動通信運營商增加可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時可以提升用戶的使用體驗，維持社會的穩(wěn)定和可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馮志勇，馮澤冰，張奇勛.無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].中興通訊技術(shù)，2014，20（03）：16～21.

[2]范 博，田 輝.無線網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化技術(shù)研究[J].通訊技術(shù)，2012，26（05）：111～114.

[3]劉曉輝，陳 宇.無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)技術(shù)的發(fā)展[J].電信領(lǐng)域，2015（10）：103～105.

[4]陳澤東.探討無線虛擬化架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展[J].無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，2013（05）：87～89.

[5]馮曉東.無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化的發(fā)展前景[J].無線通信技術(shù)，2015（10）：75～78.

收稿日期：2018-12-15