云原生架構作為5G網(wǎng)絡切片的基礎

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

傳統(tǒng)的無線電接入網(wǎng)絡由天線，基站（基帶單元– BBU）和控制器組成。這使它們成為移動網(wǎng)絡中最昂貴的組件。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，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)絡的原因。vRAN基于網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV），可將典型的基于硬件的網(wǎng)絡體系結構轉換為基于軟件的環(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）服務器上運行的虛擬機（VM）上提供了一些BBU控制功能，所有這些都會導致二維分解：

4G和5G作為邊緣用例

邊緣計算的趨勢影響著4G和5G網(wǎng)絡。邊緣計算的主要優(yōu)勢包括零接觸配置，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載。

4G LTE和5G在邊緣實現(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)絡中，傳統(tǒng)的現(xiàn)狀是在天線側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天線位置上。這導致相當大的成本，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轉向集中式vRAN?；镜哪承┕δ芗性谔摂MBBU（vBBU）中，這意味著基站已拆分。

另一方面，在5G網(wǎng)絡中，邊緣實現(xiàn)中的分解分為三個部分：無線電單元（天線站點上的RU），分布式單元（DU）和集中式單元（CU）。CU被設計為具有低空間要求的分布式云解決方案，而DU則承擔諸如實時處理，支持精確時間協(xié)議（PTP），硬件加速（例如現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）），智能網(wǎng)絡等任務。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載

在邊緣，移動網(wǎng)絡運營商已經(jīng)在使用網(wǎng)絡功能虛擬化，例如Red Hat OpenStack，它具有用于軟件定義的廣域網(wǎng)（SD-WAN）和移動應用程序的分布式節(jié)點。但是，在邊緣數(shù)據(jù)中心的標準服務器上使用虛擬機引入vRAN并不是最后一步，而是很好的第一步。經(jīng)常顯示出，當前的虛擬網(wǎng)絡功能（VNF），尤其是vRAN，在功能，易于實現(xiàn)或管理方面無法達到期望。這就是為什么下一步必須使用與云兼容的應用程序，或者甚至更好的是使用云原生應用程序的原因。目前，電信領域正在出現(xiàn)這種發(fā)展，

云原生應用程序被設計為輕量級容器和松散耦合的微服務。就網(wǎng)絡運營商而言，這些類型的應用程序的主要優(yōu)勢是較低的開發(fā)成本，更簡單的升級和修改以及水平擴展的潛力。這也避免了供應商鎖定。

本質上，原生云應用程序開發(fā)的特征在于基于服務的體系結構，基于API的通信和基于容器的基礎架構。5G標準中定義了基于服務的體系結構（SBA）。

基于服務的體系結構（例如微服務）使模塊化，松散耦合的服務得以構建。這些服務是通過與技術無關的輕量級API提供的，這些API減少了部署，擴展和維護期間的復雜性，工作量和費用。此外，云原生應用程序基于支持跨不同環(huán)境操作的容器。容器技術使用操作系統(tǒng)的功能在多個應用程序之間劃分可用的計算資源，并同時確保應用程序的安全性。原生云應用程序也可以水平擴展，這意味著可以輕松地添加其他應用程序實例-通常通過容器基礎架構中的自動化來添加。

云原生架構作為5G網(wǎng)絡切片的基礎

越來越明顯的是，向5G的過渡是向容器和云原生應用程序的過渡。這意味著虛擬化的工作負載正在演變?yōu)槿萜骰墓ぷ髫撦d。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，因此可以在網(wǎng)絡切片中找到，換句話說，可以在公共物理基礎架構上提供多個虛擬網(wǎng)絡。

原則上，涉及5G時，存在以下三種使用情況：

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

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

● URLLC –超可靠和低延遲通信：例如，在預測性維護或聯(lián)網(wǎng)汽車以及增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等領域，支持低延遲的關鍵應用程序。

基于容器和云原生的虛擬化RAN是5G網(wǎng)絡轉型以及為這些技術和用例提供最佳支持的關鍵組件。尤其是云原生架構，可以將每個切片的初始成本保持在最低水平，并且可以擴展成各種規(guī)模的數(shù)千個切片，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將為新一代服務提供動力。為了能夠最大程度地發(fā)揮其優(yōu)勢，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”。在生產過程中，最終用戶最終還可以是智能手機，聯(lián)網(wǎng)汽車或機器人。該任務清楚地表明，邊緣計算和云原生功能都是當前移動網(wǎng)絡運營商活動的重點。

一些移動提供商已經(jīng)在本地限制的情況下建立了商業(yè)5G環(huán)境，許多新項目即將出現(xiàn)。vRAN，邊緣計算和云原生是該領域的關鍵技術驅動力，而開源解決方案通常構成基礎基礎架構平臺，就像Red Hat OpenShift一樣。
責任編輯：YYX