5g背景下網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)探討

汪悠

摘要：信息化和網(wǎng)絡(luò)化的時代已到來，互聯(lián)網(wǎng)正在以各樣的形式融入到人類的生活，這時5G便誕生了，它滿足了人類的相關(guān)生活需求。5 G的出現(xiàn)提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度，以更大的連接容量為人們帶來更豐富的服務(wù)，通過創(chuàng)新科技發(fā)展實(shí)現(xiàn)了資源共享，并與多個行業(yè)結(jié)合，突出了技術(shù)貢獻(xiàn)。與此同時網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)時刻影響并改善著5G的使用效果，為了能夠讓大家能夠更進(jìn)一步了解此項(xiàng)技術(shù)，本文此文對5G背景下的網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)進(jìn)行研究和探討。

關(guān)鍵詞：5G;網(wǎng)絡(luò)切片;編排技術(shù)

通訊技術(shù)的發(fā)展儼然已和我們的生活形影不離，它得益于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們從原來的簡單通話，發(fā)展到能夠通過移動設(shè)備進(jìn)行視頻，為人們提供了更加豐富的服務(wù)方式。4G的誕生加快了人們對速率的認(rèn)知，方便生活的同時也改變著人們的一種生活態(tài)度，使得更多的人使用移動通訊技術(shù)，更加依賴通訊技術(shù)。然而隨著流量逐漸增大，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度下降，使得4G網(wǎng)絡(luò)不得不升級，以滿足更多人使用的需求，在此基礎(chǔ)上，5G網(wǎng)絡(luò)被開發(fā)并應(yīng)用，它的出現(xiàn)毫無疑問更優(yōu)于4G，為大家定制服務(wù)的同時并不斷突破傳統(tǒng)的束縛，5G網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)綜合性能，提高網(wǎng)絡(luò)的使用價值，整合所有資源，提高使用效率，從而提升5G發(fā)展的步伐。

1 相關(guān)概念

1.15G概述

5G網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今世界最新最快的互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，是從4G通訊吸取經(jīng)驗(yàn)所發(fā)展得來的，它的出現(xiàn)使得人們對互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)有了更深的認(rèn)識，盡管現(xiàn)在多數(shù)地區(qū)并沒有完全覆蓋5G通訊基地，但是它的發(fā)展以及給人類現(xiàn)在所帶來的巨大效應(yīng)必將影響著全世界。它極大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩档土搜舆t，使系統(tǒng)的存儲量有了很大提升，降低了費(fèi)用的輸出，能夠與各種大型設(shè)備進(jìn)行連接，提升了人們的滿足感，能夠滿足人們個性化的需求，從根本上解決了4 G網(wǎng)絡(luò)遇到的困難，它的誕生不僅僅是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，更是影響全世界的一項(xiàng)重大成果。

1.2網(wǎng)絡(luò)切片的內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)切片是通過運(yùn)營商發(fā)出指令，使得相同的基礎(chǔ)設(shè)備上分離出多個虛擬的網(wǎng)絡(luò)，每一個網(wǎng)絡(luò)能夠連接無線接入網(wǎng)承載網(wǎng)再到核心網(wǎng)上進(jìn)行邏輯隔離，從而應(yīng)用于各種設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)切片通過對有所需求的互聯(lián)網(wǎng)資源進(jìn)行重新組合，使相關(guān)功能虛擬化模式，將之前的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橛布蛙浖浅ｌ`活方便。

2 網(wǎng)絡(luò)切片編排

2.1 網(wǎng)絡(luò)切片編排介紹

網(wǎng)絡(luò)切片的生存周期和網(wǎng)絡(luò)切片質(zhì)量息息相關(guān)，同樣它的周期也是網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的保障。通過進(jìn)行合理的網(wǎng)絡(luò)切片編排，能夠提高資源的使用效率，提高網(wǎng)絡(luò)切片的利用率，從而讓網(wǎng)絡(luò)切片發(fā)揮出重要作用。網(wǎng)絡(luò)切片編排發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)切片的全過程，對網(wǎng)絡(luò)切片有著重要影響。而網(wǎng)絡(luò)切片的編排可以理解為根據(jù)用戶實(shí)際相關(guān)需求，對資源進(jìn)行合理的劃分，因而可以使資源能夠更完全的被利用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)切片編排的過程

首先用戶根據(jù)自己的需求，對網(wǎng)絡(luò)切片模板進(jìn)行選擇，需要在網(wǎng)絡(luò)切片排版功能那里注冊相關(guān)的NST。在 其中，里面會包含自己所需求的網(wǎng)絡(luò)功能和完成此功能需要的資源信息，但是網(wǎng)絡(luò)切片編排主要控制 NFV中的 MANO中的 NFVO在 VNFM和 VIM的協(xié)同下，提供相應(yīng)需求。之后，用戶需求對NST設(shè)計具體的實(shí)施方案，并將方案傳輸給網(wǎng)絡(luò)切片編排功能模塊。網(wǎng)絡(luò)切片編排模塊根據(jù)用戶提供的NST和所得到的的資源，將實(shí)例化的網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行區(qū)分。在NSI使用的狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)切片編排功能模塊還能夠?qū)SI進(jìn)行監(jiān)督，根據(jù)其對資源的使用情況，進(jìn)行資源的擴(kuò)充和收縮，提高資源的使用效率。

2.3 網(wǎng)絡(luò)切片編排的問題

2.3.1 優(yōu)化目標(biāo)單一

在近幾年的5 G技術(shù)研究中，人們主要將目光放在了核心網(wǎng)絡(luò)部分的 NFVI的部署上。雖然這是網(wǎng)絡(luò)切片中重要的一步，但是在進(jìn)行科研的過程中，我們不但要考慮科研結(jié)果，還要考慮科研的投入，是否能夠獲得同等的收獲。過度關(guān)注單一目標(biāo)，會使得資源的使用效率降低，投入更多的時間，降低了科研的效率。影響網(wǎng)絡(luò)切片的元素有很多，在進(jìn)行技術(shù)開發(fā)時，要從多個角度出發(fā)思考問題，增加全面性，能夠提高科研的效率。進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化，能夠?qū)r間、精力進(jìn)行合理的分配，從而提高科研價值。

2.3.2 沒有滿足差異性需求

網(wǎng)絡(luò)切片的目標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量扮演者重要角色，決定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的原因有許多，目前人們最關(guān)注的還是如何利用相關(guān)技術(shù)去降低切片的網(wǎng)絡(luò)延遲，從而使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扔兴嵘?。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣绕鋵?shí)是根據(jù)市場需求所決定的，但是由于適用人群和相關(guān)環(huán)境不同，需求是有所差異的，所以僅僅只考慮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速度，而不考慮差異性的需求，這樣效果會減低同樣人們的使用滿足感得不到提升?？紤]網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速度的同時，它的服務(wù)質(zhì)量受時延的抖動很多因素影響，因此不同的用戶對網(wǎng)絡(luò)切片的類型的需求也是大不相同的。

3 5g背景下網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)探討

網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)的目的就是在符合網(wǎng)絡(luò)切片的網(wǎng)絡(luò)性能要求、網(wǎng)絡(luò)切片中 VNF的計算資源需求以及虛擬鏈路的寬帶資源需求的前提下，在 NFVI中找到一種能夠切片在某些指標(biāo)上達(dá)到最優(yōu)的 VNF和需求虛擬鏈路的映射位置。此項(xiàng)技術(shù)還需要不斷去完善，才能更有效的去滿足人類需求。

3.1 網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是底層資源網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，底層資源網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是對數(shù)據(jù)資源的進(jìn)行的整合，通過 NFV技術(shù)將各項(xiàng)物理數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化，從而構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施（NFVI），在這個模式下實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的管理與監(jiān)控，從而提高資源的利用效率。底層資源網(wǎng)絡(luò)是由多個節(jié)點(diǎn)和鏈條組成，每個鏈條都是具有寬帶資源值屬性和QOS屬性的，從而實(shí)現(xiàn)了信息的共享。通過對底層資源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)在底層資源網(wǎng)絡(luò)中存在多個網(wǎng)絡(luò)切片，而且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片的生命周期不同，底層資源網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生變動。它的編排是通過自身的請求作用，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片不同的生命周期，可以進(jìn)行相關(guān)的創(chuàng)建修改和刪除功能。

3.2 網(wǎng)絡(luò)切片初步映射模型

網(wǎng)絡(luò)切片的編排實(shí)質(zhì)就是為了尋找VNF在網(wǎng)絡(luò)切片的最佳映射位置。在網(wǎng)絡(luò)切片生命周期中的修改期和實(shí)例化期中，不會找到最佳位置，且映射位置也不會發(fā)生變化，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片所需性能的不同，進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化，從而調(diào)整 VNF映射的位置，最后在底層資源網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行實(shí)例化。在這個過程中，會根據(jù)實(shí)際需求和資源的使用效果進(jìn)行擴(kuò)充和縮充處理，從而提升資源的利用效率。

3.3 優(yōu)化目標(biāo)

在網(wǎng)絡(luò)切片初步映射中得到的位置可能是單一需求的結(jié)果，由于在實(shí)際情況中，很多基礎(chǔ)設(shè)施的地理位置比較跨越，由此造成的最終差異比較大。需要通過調(diào)整VNF的位置進(jìn)行完善，從而降低成本，減少資金使用。通常情況下，會根據(jù)運(yùn)營成本和QOS進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化，通過數(shù)學(xué)技術(shù)完成目標(biāo)優(yōu)化工作。

網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)分為很多中，最主要的是根據(jù)實(shí)際需求，選擇合適的方法進(jìn)行正確的編排，通過周全考慮各個影響因素，不斷調(diào)整資源的使用狀態(tài)，改變映射位置，最終要到最佳的網(wǎng)絡(luò)切片映射位置，讓資源利用率達(dá)到最大化。

4 總結(jié)

現(xiàn)在已進(jìn)入信息化的時代，人們?yōu)樽非蟾斓木W(wǎng)絡(luò)速率，5G的發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢。5G的出現(xiàn)能夠彌補(bǔ)4G的不足，由于巨大的需求量，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該重視技術(shù)開發(fā)，通過提高其技能，吸引更多的使用者。網(wǎng)絡(luò)切片編排技術(shù)是對網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行合理化的相關(guān)技術(shù)，能夠提升資源的使用效率，減少成本投入，是促進(jìn)5 G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的有效措施，需要引起各方的注意，它的全面覆蓋必將給全世界帶來巨大效應(yīng)。

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（作者單位：荊楚理工學(xué)院）