長(zhǎng)期以來，虛擬無線接入網(wǎng)（RAN）的建設(shè)和邊緣數(shù)據(jù)中心的使用一直是移動(dòng)通信領(lǐng)域的主要話題-這種發(fā)展影響到當(dāng)前的4G和未來的5G網(wǎng)絡(luò)。但是，技術(shù)繼續(xù)從虛擬化工作負(fù)載向容器，云原生架構(gòu)和應(yīng)用程序發(fā)展。

傳統(tǒng)的無線電接入網(wǎng)絡(luò)由天線，基站（基帶單元– BBU）和控制器組成。這使它們成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中最昂貴的組件。而且，它們還需要專門的硬件和軟件。虛擬化RAN（vRAN）解決方案克服了這些缺點(diǎn)，這就是為什么它們正在以越來越多的數(shù)量替換專有的，基于硬件的無線電接入網(wǎng)絡(luò)的原因。vRAN基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV），可將典型的基于硬件的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為基于軟件的環(huán)境。仍可能需要某種形式的硬件加速。在邊緣數(shù)據(jù)中心的“現(xiàn)成的商用”（COTS）服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬機(jī)（VM）上提供了一些BBU控制功能，所有這些都會(huì)導(dǎo)致二維分解：

4G和5G作為邊緣用例

邊緣計(jì)算的趨勢(shì)影響著4G和5G網(wǎng)絡(luò)。邊緣計(jì)算的主要優(yōu)勢(shì)包括零接觸配置，多集群管理，較小的占用空間，高可伸縮性和自動(dòng)化操作。vRAN或分解后的RAN可被視為邊緣數(shù)據(jù)中心上的特定用例或工作負(fù)載。

4G LTE和5G在邊緣實(shí)現(xiàn)方面存在一些差異，特別是在如何將天線的功能劃分到天線位置和邊緣數(shù)據(jù)中心之間方面。

在4G LTE網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的現(xiàn)狀是在天線側(cè)具有基帶單元的分布式RAN，這意味著基站的全部功能分布在各個(gè)天線位置上。這導(dǎo)致相當(dāng)大的成本，無線電干擾的潛在挑戰(zhàn)以及高能耗。邊緣方法從具有BBU的分布式RAN轉(zhuǎn)向集中式vRAN。基站的某些功能集中在虛擬BBU（vBBU）中，這意味著基站已拆分。

另一方面，在5G網(wǎng)絡(luò)中，邊緣實(shí)現(xiàn)中的分解分為三個(gè)部分：無線電單元（天線站點(diǎn)上的RU），分布式單元（DU）和集中式單元（CU）。CU被設(shè)計(jì)為具有低空間要求的分布式云解決方案，而DU則承擔(dān)諸如實(shí)時(shí)處理，支持精確時(shí)間協(xié)議（PTP），硬件加速（例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）），智能網(wǎng)絡(luò)等任務(wù)。接口卡（智能NIC），甚至專用集成電路（ASIC）。

從虛擬化到容器化的工作負(fù)載

在邊緣，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在使用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，例如Red Hat OpenStack，它具有用于軟件定義的廣域網(wǎng)（SD-WAN）和移動(dòng)應(yīng)用程序的分布式節(jié)點(diǎn)。但是，在邊緣數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上使用虛擬機(jī)引入vRAN并不是最后一步，而是很好的第一步。經(jīng)常顯示出，當(dāng)前的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF），尤其是vRAN，在功能，易于實(shí)現(xiàn)或管理方面無法達(dá)到期望。這就是為什么下一步必須使用與云兼容的應(yīng)用程序，或者甚至更好的是使用云原生應(yīng)用程序的原因。目前，電信領(lǐng)域正在出現(xiàn)這種發(fā)展，

云原生應(yīng)用程序被設(shè)計(jì)為輕量級(jí)容器和松散耦合的微服務(wù)。就網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言，這些類型的應(yīng)用程序的主要優(yōu)勢(shì)是較低的開發(fā)成本，更簡(jiǎn)單的升級(jí)和修改以及水平擴(kuò)展的潛力。這也避免了供應(yīng)商鎖定。

本質(zhì)上，原生云應(yīng)用程序開發(fā)的特征在于基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，基于API的通信和基于容器的基礎(chǔ)架構(gòu)。5G標(biāo)準(zhǔn)中定義了基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SBA）。

基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（例如微服務(wù)）使模塊化，松散耦合的服務(wù)得以構(gòu)建。這些服務(wù)是通過與技術(shù)無關(guān)的輕量級(jí)API提供的，這些API減少了部署，擴(kuò)展和維護(hù)期間的復(fù)雜性，工作量和費(fèi)用。此外，云原生應(yīng)用程序基于支持跨不同環(huán)境操作的容器。容器技術(shù)使用操作系統(tǒng)的功能在多個(gè)應(yīng)用程序之間劃分可用的計(jì)算資源，并同時(shí)確保應(yīng)用程序的安全性。原生云應(yīng)用程序也可以水平擴(kuò)展，這意味著可以輕松地添加其他應(yīng)用程序?qū)嵗?通常通過容器基礎(chǔ)架構(gòu)中的自動(dòng)化來添加。

云原生架構(gòu)作為5G網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)

越來越明顯的是，向5G的過渡是向容器和云原生應(yīng)用程序的過渡。這意味著虛擬化的工作負(fù)載正在演變?yōu)槿萜骰墓ぷ髫?fù)載。虛擬化將以一種或另一種形式存在很多年。

可以在5G的主要使用案例中看到云原生方法的優(yōu)勢(shì)，因此可以在網(wǎng)絡(luò)切片中找到，換句話說，可以在公共物理基礎(chǔ)架構(gòu)上提供多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

原則上，涉及5G時(shí)，存在以下三種使用情況：

● eMBB –增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶：高數(shù)據(jù)傳輸率，并支持極端的流量密度。

● mMTC –大型機(jī)器類型通信：通過將大量設(shè)備（例如智能家居或智能城市模型）聯(lián)網(wǎng)來優(yōu)化M2M和IoT應(yīng)用。

● URLLC –超可靠和低延遲通信：例如，在預(yù)測(cè)性維護(hù)或聯(lián)網(wǎng)汽車以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，支持低延遲的關(guān)鍵應(yīng)用程序。

基于容器和云原生的虛擬化RAN是5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型以及為這些技術(shù)和用例提供最佳支持的關(guān)鍵組件。尤其是云原生架構(gòu)，可以將每個(gè)切片的初始成本保持在最低水平，并且可以擴(kuò)展成各種規(guī)模的數(shù)千個(gè)切片，從而具有成本效益。

毫無疑問，憑借其更高的數(shù)據(jù)速率和極低的延遲，5G將為新一代服務(wù)提供動(dòng)力。為了能夠最大程度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，電信公司需要使他們的數(shù)據(jù)處理和處理能力更接近“最終用戶”。在生產(chǎn)過程中，最終用戶最終還可以是智能手機(jī)，聯(lián)網(wǎng)汽車或機(jī)器人。該任務(wù)清楚地表明，邊緣計(jì)算和云原生功能都是當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商活動(dòng)的重點(diǎn)。

一些移動(dòng)提供商已經(jīng)在本地限制的情況下建立了商業(yè)5G環(huán)境，許多新項(xiàng)目即將出現(xiàn)。vRAN，邊緣計(jì)算和云原生是該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)力，而開源解決方案通常構(gòu)成基礎(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)，就像Red Hat OpenShift一樣。
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