面向5G/B5G 的智能云化網(wǎng)絡架構探討

唐 路

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 638500）

0 引 言

相較于前一代通信技術，5G 系統(tǒng)和B5G 系統(tǒng)在通信能力、端到端時延、網(wǎng)絡能效、連接密度以及頻譜等方面都具有質的飛越，不僅能夠為用戶提供大量的接入端口，而且其核心網(wǎng)的接入速率高達10～100 Gb/s， 這大大提高了用戶的服務體驗。當前，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的阻礙主要存在于移動回傳和廣域傳輸寬帶速率上，并且隨著接入的終端設備數(shù)量逐漸增多，互聯(lián)網(wǎng)云端將迎來不小的壓力。為了有效改善互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境，可以在5G/B5G 的基礎上，構建相應的智能云化網(wǎng)絡架構，以此滿足不同場景中的差異化網(wǎng)絡需求，進而促進互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展[1]。

1 5G/B5G 核心關鍵技術

1.1 邊緣計算

通過將ESTI 技術有效的運用于互聯(lián)網(wǎng)通信工作中，能夠對其邊緣計算能力進行充分的擴展運用，進而能夠形成多接入的邊緣計算。在計算機強大的邊緣計算能力輔助下，在同一時間能夠穩(wěn)定接入更多的無線接入設備，有助于促進時延、寬帶以及無線實時訪問質量的不斷改善，在業(yè)務下沉的同時還能進一步提高互聯(lián)網(wǎng)的服務質量。隨著邊緣計算應用程度的不斷加深，其能夠作為媒介，將移動網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)進行更深層次的融合，這就能夠為網(wǎng)絡帶來相應的計算和存儲能力，進而促進云網(wǎng)融合的不斷發(fā)展。

1.2 SDN 與NFV

SDN 是軟件定義網(wǎng)絡的簡稱，其是在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中形成的一種新型網(wǎng)絡創(chuàng)新架構，能夠大大降低網(wǎng)絡流量的控制難度，并且還能在一定程度上提高網(wǎng)絡的智能化程度。通過將SDN 有效的運用于互聯(lián)網(wǎng)中，能夠為用戶提供高度靈活的編程環(huán)境，有助于用戶主觀能動性的充分發(fā)揮，進而提高了軟件的編程質量，并且外部軟件的定義網(wǎng)絡也具有更大的自由度，有利于外部網(wǎng)絡全面發(fā)展。

NFV 是網(wǎng)絡功能虛擬化的簡稱，其通過對標準虛擬化技術進行系統(tǒng)全面的應用，大大擴展了網(wǎng)絡功能的應用范圍。NFV 能夠為用戶提供完全獨立于硬件的網(wǎng)絡組件，為了確保網(wǎng)絡各項功能的順利實現(xiàn)，就要確保相關的網(wǎng)絡組件始終處于良好的工作狀態(tài)中。隨著SDN 和NFV 技術在網(wǎng)絡中應用的不斷深入，促進了軟件、虛擬化技術以及網(wǎng)絡技術三者之間的不斷融合，基礎設施所提供的功能逐漸增多，網(wǎng)絡的應用范圍也逐漸增大。

1.3 其他關鍵技術

作為5G 移動通信的關鍵技術——毫米波，其具有巨大的頻譜資源開發(fā)空間和極高的無線傳輸速率，能夠為5G 技術的順利實現(xiàn)提供良好的基礎。根據(jù)3GPP38.101 協(xié)議中的相關規(guī)定，在5G 技術中所采用的毫米波頻率介于24.25～52.6 GHz，能夠在一定程度上擴大5G 技術的應用范圍。通過借助毫米波充足的頻段范圍，有助于促進無線接入速率的不斷提高，其最高的接入速率能夠達到10 Gb/s，這就能夠大大提高用戶的服務質量。但是毫米波也具有其自身的局限性。相較于低頻段的通信技術，毫米波在傳輸過程中的損耗非常高，這就會造成嚴重的浪費，也大大限制了毫米波的通信距離，導致其難以在長距離通信中得到有效運用。

在毫米波技術之后，太赫茲通信技術正在逐漸獲得應用，其將在B5G 通信中獲得廣泛的應用。相較于毫米波，太赫茲的整體性能有明顯的提升，尤其是在帶寬和傳輸速率上都有了質的飛躍，其接入速度高達100 Gb/s，能夠滿足用戶對于速度的要求。這就大大改善了用戶體驗，提高了服務質量。太赫茲作為載波應用于無線通信技術中，已經(jīng)成為5G/B5G 技術未來的發(fā)展趨勢，對于未來網(wǎng)絡的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 面向5G/B5G 的智能云化網(wǎng)絡架構

2.1 智能云化網(wǎng)絡架構

當前互聯(lián)網(wǎng)的服務架構已經(jīng)無法滿足5G/B5G 的發(fā)展要求，因此就要對網(wǎng)絡的服務架構進行改善。需結合5G/B5G 的發(fā)展特點，構建智能云化網(wǎng)絡架構，進而確保網(wǎng)絡的快速發(fā)展。在網(wǎng)絡5.0 創(chuàng)新協(xié)議架構的基礎上，形成的一種新型智能云化網(wǎng)絡架構，能夠結合當前互聯(lián)網(wǎng)的接入特點，進而加快其接入速度。智能云化網(wǎng)絡架構如圖1 所示[2]。

圖1 面向5G/B5G 的智能云化網(wǎng)絡架構圖

智能云化網(wǎng)絡架構能夠通過云端服務的微服務化與動態(tài)下沉以及訪問請求的多元尋址與智能路由，進而在更深的層次進行云網(wǎng)融合，為5G/B5G 各項功能的充分挖掘提供良好的基礎。

（1）網(wǎng)絡能力云化

作為實現(xiàn)智能云化網(wǎng)絡的重要基礎——網(wǎng)絡能力云化，在構建智能云化網(wǎng)絡的過程中需要引起充分的關注。在虛擬化技術的基礎上，通過將IT 和CT 技術進行有機結合，能夠形成多種不同形式的計算方式，這就大大提高了智能云化網(wǎng)絡的適用范圍，再通過網(wǎng)絡的計算和存儲能力，進而能夠為用戶提供優(yōu)質的網(wǎng)絡服務。

（2）云服務原子化

云服務原子化是指將當前的云服務按照其運行特點的不同劃分為若干個部分，即所謂的原子化拆分，這就能夠大大提高不同部分的工作效率。所劃分的原子部分主要是由動態(tài)組合和微服務單元按照一定的結構形式組合而成的，每個部分的組成數(shù)量根據(jù)其功能的不同而有所差別。通過劃分能夠大大降低云網(wǎng)絡的管理難度，為云網(wǎng)絡的安全平穩(wěn)運行提供了可靠保障。然后按照等級和顆粒度對其進行封裝，進而能夠在不同的云化智能網(wǎng)絡設備中將上述的微服務部署和運行。

（3）服務動態(tài)下沉

通過對終端發(fā)來的服務請求進行系統(tǒng)全面的分析研究，就能將微服務單元由云端動態(tài)下沉至智能云化網(wǎng)絡中具備服務能力的智能節(jié)點。微服務單元能夠通過協(xié)同的服務方式，并結合終端的服務請求，提供相應的應用服務，這就能夠大大擴展網(wǎng)絡的服務范圍。

2.2 基于網(wǎng)絡5.0 協(xié)議架構實現(xiàn)智能云化網(wǎng)絡

網(wǎng)絡5.0 協(xié)議架構中采用了大量的創(chuàng)新服務，其能夠為智能云化網(wǎng)絡各項功能的順利實現(xiàn)提供良好的基礎。首先，借助NewIP 所提供的拓展協(xié)議報文功能，能夠對QoS 的相關需求進行更加全面的表達；其次，通過NewIP 所提供的多元尋址服務，能夠實現(xiàn)面向服務尋址的功能，5.0 網(wǎng)絡所提供的多元尋址和控制技術能夠將微服務命名為與其相關的ID，再利用服務宣告方式，對微服務的具體位置進行明確的標定；最后，在面向服務路由技術的基礎上，能夠在一定程度上提高路由的智能化程度，即通過對微服務的具體位置和其相關的NewIP 報文中的應用請求進行系統(tǒng)全面的分析研究，進而為數(shù)據(jù)報文設計一條通往智能節(jié)點的最佳路由，同時還能夠結合應用的相關需求，對其采取有針對性的靜態(tài)保障或動態(tài)優(yōu)化。

2.3 智能云化網(wǎng)絡支撐互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新需求

智能云化網(wǎng)絡在架構的層面上實現(xiàn)了云網(wǎng)的深層次融合，這就大大縮短了服務與終端之間的距離，并且還能有效引導網(wǎng)絡中的相關服務節(jié)點和云端滿足終端所的應用請求。該架構還能為5G/B5G 各項功能的充分發(fā)揮提供良好基礎，并消除移動接入網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)骨干之間的差距，促進互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展[3]。

（1）滿足超高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?/p>

通過聚合網(wǎng)絡中眾多智能節(jié)點的服務能力，進而能夠顯著提高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力，有助于5G/B5G 超高帶寬能力的充分發(fā)揮。

（2）滿足低時延服務響應的需求

智能云化網(wǎng)絡通過將服務下沉到終端附近的位置處，再結合應用的具體需求提供確定性時延的保障。這就能夠大大縮短訪問距離，將無線接入側5G/B5G 的低時延特性在互聯(lián)網(wǎng)中順利實現(xiàn)。

（3）滿足海量終端接入管理的需求

智能云化網(wǎng)絡所提供的智能節(jié)點能夠在網(wǎng)絡邊緣對區(qū)域內(nèi)的大量終端應用連接進行系統(tǒng)全面的聚合，只需要與云端保持少量的連接，就能完成大量應用信息順利傳輸。

3 結 論

通過將智能云化網(wǎng)絡架構有效的運用于5G/B5G 的發(fā)展過程中，能夠滿足后者對于帶寬和傳輸速率的要求，有助于充分發(fā)揮5G/B5G 的各項功能，進而為用戶提供高質量的通信服務。