馮建元+馮志勇+張奇勛

摘要：認(rèn)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)是滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵，虛擬化是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的有效手段。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的邏輯抽象和資源的池化虛擬，能夠滿足5G多種類(lèi)型業(yè)務(wù)廣泛連接的需求，并提供超高性能的數(shù)據(jù)傳輸體驗(yàn)。此外，還指出了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化面臨的挑戰(zhàn)，認(rèn)為未來(lái)的無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)將與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相融合，變得更加智能、靈活和高效。

關(guān)鍵詞： 5G；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化；架構(gòu)

1 虛擬化實(shí)現(xiàn)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)

無(wú)線通信的飛速發(fā)展正在深刻改變社會(huì)生產(chǎn)和生活方式。推動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展可以搶占新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革制高點(diǎn)，重塑全球競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)。在這種需求背景下，5G的研發(fā)和演進(jìn)成為了重中之重，然而發(fā)展無(wú)線通信技術(shù)面臨著許多新數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)形勢(shì)下的艱巨挑戰(zhàn)。

首先，移動(dòng)數(shù)據(jù)量仍然急速增長(zhǎng)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供了諸如多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)、電子商務(wù)、電子政務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)等種類(lèi)豐富的無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一方面滿足了公眾多樣的數(shù)據(jù)需求，另一方面其帶來(lái)的數(shù)據(jù)量的壓力也是巨大的。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟報(bào)告及工信部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等資料預(yù)計(jì)，同2010年相比，2030年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量（僅移動(dòng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）將增長(zhǎng)近2萬(wàn)倍，而中國(guó)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增速高于平均水平，其增長(zhǎng)將高達(dá)4.2萬(wàn)倍[1]。如何保障如此龐大的需求將會(huì)是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

第二，移動(dòng)終端數(shù)量將迅猛增長(zhǎng)。5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)，這不僅將移動(dòng)通信設(shè)備，也將工業(yè)設(shè)備、家具電器等電子終端融入了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)量將成倍增長(zhǎng)。根據(jù)思科等的資料預(yù)測(cè)：到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到250億，并繼續(xù)加速增長(zhǎng)；物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)到2020年達(dá)到72億，2030年將接近1 000億[1]。

第三，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類(lèi)多樣化，高可靠和低時(shí)延要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增加。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類(lèi)多樣化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求不再僅僅是傳輸容量的增加，一些新型的業(yè)務(wù)類(lèi)型，如：高速鐵路通信、虛擬現(xiàn)實(shí)、云協(xié)作、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等，均要求得到高可靠性和低時(shí)延的通信服務(wù)。如何在滿足傳輸容量的基礎(chǔ)上，滿足差異化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，也將是5G面臨的巨大挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)流量的不均勻分布和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型多樣要求網(wǎng)絡(luò)具備靈活的鏈路調(diào)配能力和對(duì)不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的適配能力，換言之，網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)技術(shù)是滿足新形勢(shì)下數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵。然而，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，技術(shù)上還面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先，當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)量龐大且種類(lèi)多樣，對(duì)應(yīng)的無(wú)線資源也豐富多樣，這些無(wú)線資源難以統(tǒng)一調(diào)度；第二，現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備體系是垂直化的，網(wǎng)絡(luò)缺乏彈性，擴(kuò)展性不佳；第三，當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中很多業(yè)務(wù)服務(wù)形式仍然是緊耦合的，不利于網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，解決的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的共享調(diào)度，建立面向業(yè)務(wù)服務(wù)的邏輯網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化給出了解決的辦法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化、軟件化，使網(wǎng)絡(luò)可以在通用的平臺(tái)上進(jìn)行重構(gòu)，具有良好的擴(kuò)展性；同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中多種多樣的無(wú)線資源進(jìn)行池化和劃分，可以以構(gòu)件的形式對(duì)不同顆粒度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行剪裁和組合，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中多種資源的統(tǒng)一靈活調(diào)度；此外，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的抽象也為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的解耦合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)提供了解決方案。

無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)能夠打破網(wǎng)絡(luò)間的壁壘，使資源利用更有效率，網(wǎng)絡(luò)管控更加靈活，網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)性使網(wǎng)絡(luò)升級(jí)更加便捷，成本更低，在保障用戶體驗(yàn)的同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)商的投資成本和運(yùn)行成本。因此，虛擬化是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，滿足5G新形勢(shì)下業(yè)務(wù)需求的有效手段。

2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化的內(nèi)涵與挑戰(zhàn)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化，就是借用有線網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的思想，將無(wú)線資源如頻率、時(shí)間、編碼、功率等虛擬為一個(gè)統(tǒng)一的資源池，對(duì)資源池的無(wú)線資源進(jìn)行按需整合，從而使不同類(lèi)型、不同需求的無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)形成各自針對(duì)性的邏輯網(wǎng)絡(luò)，這種邏輯功能上的網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于傳統(tǒng)物理上的網(wǎng)絡(luò)，是虛擬化和相互獨(dú)立的。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局的定義，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化包含了如下兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)特征[2]：

（1）將各種網(wǎng)絡(luò)資源整合并抽象的能力，例如資源池化和網(wǎng)絡(luò)切片；

（2）網(wǎng)絡(luò)間靈活管控的能力，例如：控制與業(yè)務(wù)平面安全隔離等。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)能夠通過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作與共享實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)配置。它能夠超越網(wǎng)絡(luò)物理層面的界限，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡和無(wú)縫覆蓋。網(wǎng)絡(luò)資源利用率可以得到提升，同時(shí)，靈活的網(wǎng)絡(luò)管理能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)功能和控制流程，大大降低網(wǎng)絡(luò)的投資成本和運(yùn)行成本。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)在有線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已應(yīng)用于虛擬局域網(wǎng)（VLAN）[3]、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（VPN）[4]和主動(dòng)可編程網(wǎng)絡(luò)（APN），前兩者將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯上的劃分，APN則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口（NAPI）開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的物理資源。2009年，Nick McKeown等人提出了軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）[5-7]，更是助推了網(wǎng)絡(luò)虛擬化研究在有線網(wǎng)絡(luò)的展開(kāi)。然而，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線IP網(wǎng)有著巨大的不同：首先，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有地理特征的小區(qū)概念；第二，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有IP網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有的信令；第三，無(wú)線資源是多種類(lèi)多維度的。這些不同造成有線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)并不能直接應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)線虛擬化研究的任務(wù)和挑戰(zhàn)主要分為以下幾方面。首先，要設(shè)計(jì)出能夠支持無(wú)線資源池化和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靜態(tài)、封閉，造成無(wú)線資源利用率低下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不能靈活重構(gòu)，無(wú)法為用戶提供廣泛接入，也使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)換代周期漫長(zhǎng)，且成本高昂。第二，要實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制與業(yè)務(wù)分離和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的虛擬劃分方法。虛擬劃分無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬邏輯網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)；而分離控制平面和業(yè)務(wù)平面能夠有效降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)帶來(lái)的信令開(kāi)銷(xiāo)，提高信道資源的有效傳輸效率。第三，要研究多域無(wú)線資源的虛擬化方法，包括：虛擬資源的動(dòng)態(tài)資源映射、分配以及遷移的方法和機(jī)理，對(duì)處理資源的基站進(jìn)行水平共享，動(dòng)態(tài)部署，按需分配。第四，要研究無(wú)線融合網(wǎng)絡(luò)中通信、計(jì)算和存儲(chǔ)多域資源的認(rèn)知協(xié)同優(yōu)化技術(shù)。無(wú)線資源是多維多域的，充分挖掘不同維度資源相互協(xié)作的潛力，如：計(jì)算換容量、存儲(chǔ)換容量，是提升無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)性能的新思路。

3 基于無(wú)線虛擬化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)

無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展到4G，傳輸技術(shù)已得到極大地提升，我們通過(guò)各種技術(shù)已經(jīng)逼近了香農(nóng)公式給出的信道容量極限，如果沒(méi)有新的開(kāi)創(chuàng)性理論被發(fā)現(xiàn)，那么寄希望于通過(guò)傳輸技術(shù)大幅度提高鏈路傳輸速率和頻譜效率已經(jīng)非常困難，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)是繼續(xù)提升通信性能的突破點(diǎn)。從1G到4G，通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)并沒(méi)有很大改變，然而現(xiàn)有的蜂窩控制的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，已經(jīng)無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)向虛擬化發(fā)展的要求，因此，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重新設(shè)計(jì)，使之能夠支撐無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化成為關(guān)鍵。

不同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以設(shè)備單元?jiǎng)澐值木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)按照功能的不同，劃分為3個(gè)功能平面：認(rèn)知平面、虛擬化控制平面、數(shù)據(jù)平面。我們借助圖1對(duì)無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的組成和各功能平面間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。

這個(gè)架構(gòu)的新穎之處是在原有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中加入了認(rèn)知平面、控制平面，與數(shù)據(jù)平面共同存在，各平面可以實(shí)現(xiàn)如下所述的功能。

認(rèn)知平面。網(wǎng)絡(luò)虛擬化需要實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的靈活管控和共享，這需要捕獲網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，包括：業(yè)務(wù)類(lèi)型，可用接入網(wǎng)和其位置、無(wú)線資源、用戶要求等。認(rèn)知平面可以從核心網(wǎng)和接入網(wǎng)獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并將所獲得的網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)類(lèi)型和可用的無(wú)線資源信息提供給控制平面，為控制平面劃分網(wǎng)絡(luò)切片，實(shí)現(xiàn)資源共享提供參考。另一方面，認(rèn)知平面收集接入網(wǎng)資源和位置的信息，根據(jù)業(yè)務(wù)特征相似度，將相似度高的小區(qū)劃分為群落，減少控制平面進(jìn)行資源管理時(shí)的復(fù)雜度。

虛擬化控制平面?？刂破矫媸盏秸J(rèn)知平面提供的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀態(tài)和接入網(wǎng)信息后，根據(jù)可用資源和用戶業(yè)務(wù)將網(wǎng)絡(luò)資源切片。每個(gè)切片是網(wǎng)絡(luò)資源共享的單位，其構(gòu)成可能是多種資源，如圖 1右側(cè)所示。用戶分到網(wǎng)絡(luò)切片，代表著可以使用對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施和無(wú)線資源。例如用戶分到的切片由無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）和長(zhǎng)期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)（LTE）資源組成，表示用戶可以使用對(duì)應(yīng)WLAN和LTE接入點(diǎn)和其資源來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)平面。數(shù)據(jù)平面包括了所有的接入網(wǎng)和其無(wú)線資源。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，它由LTE、3G、WLAN、D2D網(wǎng)絡(luò)等以及對(duì)應(yīng)無(wú)線資源構(gòu)成。數(shù)據(jù)平面承載了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸。在無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)平面的資源，如頻譜和基礎(chǔ)設(shè)施，被控制平面切片并分配各用戶。

這3個(gè)平面協(xié)作實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化。認(rèn)知平面利用認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行感知，將網(wǎng)絡(luò)信息（如業(yè)務(wù)需求類(lèi)型、地理位置、流量大小、用戶種類(lèi)等）反饋給虛擬化控制平面。虛擬化控制平面采用“聯(lián)邦管控”的集中加分布的方式管理網(wǎng)絡(luò)，即根據(jù)認(rèn)知平面反饋的網(wǎng)絡(luò)信息，按照地理位置和業(yè)務(wù)特征相似度集中地將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（如基站、熱點(diǎn)）劃分為小區(qū)簇；而在每一個(gè)小區(qū)簇里，各種設(shè)施的無(wú)線資源抽象為一個(gè)資源池，再在簇內(nèi)按照本簇業(yè)務(wù)特征對(duì)簇內(nèi)資源池的資源進(jìn)行切片劃分，每一個(gè)資源切片中包含的無(wú)線資源則映射到數(shù)據(jù)平面對(duì)應(yīng)的物理資源上，在數(shù)據(jù)平面中傳輸數(shù)據(jù)。

需要指出的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（如基站和熱點(diǎn)）進(jìn)行分簇，以聯(lián)邦群落的方式進(jìn)行管控，能夠在相似業(yè)務(wù)特征的小區(qū)內(nèi)，把資源切片的復(fù)雜度大大降低，這使超密集5G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源靈活分配成為可能。此外，群落式分布管理也利于無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化信令流程。

4 虛擬化中靈活的資源管控技術(shù)

無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)提供了架構(gòu)基礎(chǔ)，在此之上，如何進(jìn)行無(wú)線資源的靈活管控，關(guān)系到虛擬化網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)效果。無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)中資源的管控技術(shù)包含多流傳輸技術(shù)和授權(quán)/非授權(quán)頻譜的聚合技術(shù)。

多流傳輸技術(shù)是指數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能通過(guò)多條無(wú)線鏈路同時(shí)進(jìn)行上、下行傳輸。我們回想無(wú)線虛擬化架構(gòu)中控制平面將無(wú)線資源切分成資源切片，每一個(gè)資源切片中包含兩方面資源：一是無(wú)線資源，如頻譜的分配；二是接入網(wǎng)絡(luò)，如Wi-Fi接入點(diǎn)和LTE接入點(diǎn)的分配。利用資源切片中的多種資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是多流技術(shù)的主要目的。我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子進(jìn)行說(shuō)明，假設(shè)某一用戶被分配到的資源切片中包含LTE和WLAN資源，表明該用戶可以使用對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)切片里WiFi資源和LTE資源的比例和計(jì)劃傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特征（如服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求、數(shù)據(jù)大小等），控制器將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按比例拆分成合適大小的數(shù)據(jù)包并編好序列，分別經(jīng)由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)終端時(shí)，各鏈路數(shù)據(jù)包按照包序列重構(gòu)為原始業(yè)務(wù)流。

多流傳輸技術(shù)整合了不同的接入網(wǎng)資源，但另一方面，頻譜資源也需要我們相應(yīng)地整合利用。由于現(xiàn)有的頻譜分配政策，導(dǎo)致頻譜離散化與碎片化現(xiàn)象特別嚴(yán)重，這些頻譜碎片帶寬窄，無(wú)法支撐5G超高速率數(shù)據(jù)傳輸。因此，將碎片化的零星頻譜資源重構(gòu)為一段虛擬的大帶寬頻譜有著極為現(xiàn)實(shí)的意義，這用到了授權(quán)/非授權(quán)頻段的載波聚合技術(shù)。

在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，需要傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)種類(lèi)十分豐富，如實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)和高速下載數(shù)據(jù)等，不同業(yè)務(wù)的傳輸性能要求不同，需要將業(yè)務(wù)與多個(gè)離散頻段上的時(shí)頻資源進(jìn)行聚合，統(tǒng)一調(diào)度來(lái)提高資源利用效率。授權(quán)頻譜的載波聚合基于信道質(zhì)量的反饋，主要涉及終端的成員載波分配與每個(gè)成員載波上的時(shí)頻資源的調(diào)度。離散成員載波所處的頻段、覆蓋范圍與負(fù)載條件不同，并且不同終端在同一個(gè)成員載波上的信道條件差異很大，需要采取有效的調(diào)度方法來(lái)利用多頻段載波的差異性、載波對(duì)終端的差異性與終端業(yè)務(wù)間的差異性，為終端分配頻譜資源，提升網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量?？梢酝ㄟ^(guò)在最小負(fù)載（LL）成員載波選擇方案中加入用戶在成員載波上的信道條件，并利用成員載波上數(shù)據(jù)緩存的大小來(lái)衡量載波負(fù)載，以達(dá)到充分利用多個(gè)成員載波的頻率分集特性和實(shí)現(xiàn)成員載波間的負(fù)載均衡的目的。

非授權(quán)頻譜的載波聚合則是考慮頻譜質(zhì)量與業(yè)務(wù)需求匹配性。由于非授權(quán)頻段存在多個(gè)通信系統(tǒng)，需要考慮載波聚合系統(tǒng)在非授權(quán)頻段與已有通信系統(tǒng)的共存，故非授權(quán)頻段的頻譜資源對(duì)于載波聚合系統(tǒng)并不是持續(xù)可用的，也使得載波聚合系統(tǒng)的可用帶寬是動(dòng)態(tài)變化的。相比授權(quán)頻段載波聚合，非授權(quán)頻段的可用帶寬大，傳輸速率高，適合非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大的業(yè)務(wù)傳輸，如文件下載類(lèi)業(yè)務(wù)。但是其接入的不穩(wěn)定性，無(wú)法保證數(shù)據(jù)包低時(shí)延傳輸。為了定量評(píng)估授權(quán)頻段載波與非授權(quán)頻段載波接入質(zhì)量的差異性，可以采用載波聚合系統(tǒng)在各頻段上的接入時(shí)延作為衡量指標(biāo)。在授權(quán)頻段可以持續(xù)接入；在非授權(quán)頻段，可以根據(jù)采用的退避機(jī)制與頻段的占用情況計(jì)算出其接入等待時(shí)延，同時(shí)采用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包所能容忍的等待時(shí)延與所需的傳輸速率來(lái)定量評(píng)估業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的需求。然后進(jìn)一步可以根據(jù)成員載波的帶寬與接入時(shí)延來(lái)計(jì)算與不同業(yè)務(wù)的匹配度，使授權(quán)載波盡量傳輸時(shí)延要求高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，非授權(quán)載波盡量傳輸時(shí)延要求低和總傳輸數(shù)據(jù)量高的業(yè)務(wù)，從而有效地利用授權(quán)頻段與非授權(quán)頻段的差異性和用戶業(yè)務(wù)的差異性，提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷擴(kuò)大、種類(lèi)日益繁多的新形勢(shì)，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)虛擬化，以根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求靈活管控和重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，提高無(wú)線資源的使用效率，滿足各種業(yè)務(wù)用戶的數(shù)據(jù)傳輸體驗(yàn)。無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)從架構(gòu)上滿足了5G網(wǎng)絡(luò)“一個(gè)邏輯架構(gòu)，多種組網(wǎng)”的架構(gòu)要求，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與變革的趨勢(shì)，為網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期演進(jìn)提供了支撐。然而，我們也應(yīng)該看到，隨著通信技術(shù)邁向5G，通信的智能化時(shí)代也將來(lái)臨，在無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，如果將大數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能技術(shù)融入到網(wǎng)絡(luò)的管控中來(lái)，網(wǎng)絡(luò)的虛擬化將更加適應(yīng)和匹配無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多種多樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)的虛擬化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也將變得更加智能、更加靈活、更加高效。

參考文獻(xiàn)

[1] IMT-2020需求組階段報(bào)告[R]. 北京： IMT-2020 （5G）需求組， 2014

[2] International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector， Report ITU-T Y.3011： Framework of Network Virtualization for Future Networks [S]. ITU-T， 2012

[3] ZHANG Z， HUANG X， KEUNE B， et al. Modeling and Simulation of Data Flow for VLAN-Based Communication in Substations[J]. IEEE Systems Journal， 2015， PP（99）：1-12. DOI： 10.1109/JSYST.2015.2428058

[4] ALSHALAN A， PISHARODY S， HUANG D. A Survey of Mobile VPN Technologies[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials， 2016， 18（2）： 1177-1196. DOI：10.1109/COMST.2015.2496624

[5] MCKEOWN N， ANDERSON T， BALAKRISHNAN H， et al. Openflow： Enabling Innovation in Campus Networks[J]. Computer Communication Review， 2008， 38（2）：69-74. DOI： 10.1145/1355734.1355746

[6] SEZER S， SCOTT-HAYWARD S， CHOUHAN P K， et al. Are We Ready for SDN？ Implementation Challenges for Software-defined Networks[J]. IEEE Communications Magazine， 2013， 51（7）： 36-43. DOI： 10.1109/MCOM.2013.6553676

[7] KREUTZ D， RAMOS F M， VERISSIMO P E， et al. Software-defined Networking： A Comprehensive Survey[J]. Proceedings of the IEEE， 2015，103（1）：14-76. DOI： 10.1109/JPROC.2014.2371999