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无线接入网络中网络功能虚拟化研究综述贾海宇;陈佳;王铭鑫【摘要】网络功能虚拟化(NFV)技术是近年兴起的网络技术,通过将具有特定网络功能的软件搭载在通用硬件服务器上,实现软件与硬件解耦.将网络功能虚拟化技术应用到无线接入网络中,将其部分网络功能虚拟化,可以有效地降低网络运营成本和硬件设备制造成本,提高网络部署的灵活性,满足移动用户的质量体验(QoE)需求.为了深入了解NFV在无线接入网络中的发展现状与趋势,从3个角度对现有研究进行综述,包括无线接入网络中网络功能虚拟化的相关标准研究现状、无线网络功能虚拟化技术的体系架构以及无线接入网络中网络虚拟化资源分配的问题,并提出了网络功能虚拟化在无线网络中应用存在的挑战.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】16页(P97-112)【关键词】网络功能虚拟化;资源分配;无线接入网络【作者】贾海宇;陈佳;王铭鑫【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TP393随着计算机网络的发展，各种新型技术日新月异，如云计算[1]、雾计算[2]、物联网[3]等，随之需要新的硬件设备作为支撑。
然而，传统模式下不同的硬件设备具有单一的网络功能，当新技术出现时，需要制造新的网络设备替换旧的网络设备。
然而，现有的硬件设备都是专有硬件设备，硬件的研发周期很长，新技术的迭代速度快于硬件的迭代速度，增加了新技术的应用更新周期，这势必会制约新技术的发展，增加硬件设备的制造成本。
此外，由于新技术的革新而废弃的旧设备的处理，也会增加环境的负担，这与现在倡导的绿色网络[4]不符。
尤其是在无线网络中，各种专用设备种类繁多，上述问题更加严重。
面对这类问题，网络功能虚拟化（NFV）[5]技术应运而生，即在通用硬件设备平台上通过虚拟化技术实现不同的网络功能，如防火墙功能、深度分组检测（DPI）功能、服务网关（SGW）功能等。
无线网络的演进与未来发展趋势近年来，随着科技的不断进步，无线网络已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
我们可以轻松地通过手机、电脑等设备连接到无线网络，进行信息的传递和获取。
那么，无线网络是如何发展的呢？未来的发展趋势又是什么呢？本文将对无线网络的演进和未来发展趋势进行探讨。
一、无线网络的演进1. 第一代无线网络（1G）第一代无线网络，即1G网络，诞生于20世纪80年代末。
1G网络使用模拟信号进行通信，通信质量较差，数据传输速度缓慢。
此时的无线网络主要用于手机通话，无法满足人们对数据传输的需求。
2. 第二代无线网络（2G）第二代无线网络，即2G网络，于20世纪90年代初问世。
2G网络采用了数字信号传输技术，通信质量得到了大幅提升。
此时的无线网络不仅可以进行语音通话，还可以进行短信发送和基本的数据传输。
这是无线网络向多功能发展的重要一步。
3. 第三代无线网络（3G）第三代无线网络，即3G网络，于21世纪初开始商用。
3G网络采用了更先进的技术，使得无线网络的传输速度大幅提高，同时也增加了多媒体传输的能力。
这一时期，人们可以通过手机上网，观看视频等。
4. 第四代无线网络（4G）第四代无线网络，即4G网络，于2010年开始商用。
4G网络采用了更高速的传输技术，使得无线网络的速度更快，同时也提升了通信质量和多媒体传输的能力。
此时，无线网络已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
5. 第五代无线网络（5G）第五代无线网络，即5G网络，正是当前和未来无线网络发展的热点。
5G网络将无线通信进行了全方位升级，使得无线传输速度达到了前所未有的高峰。
除了更快的速度，5G网络还拥有更低的延迟和更大的连接密度，能够更好地支持物联网、自动驾驶等新兴技术的发展。
二、无线网络未来发展趋势1. 5G网络的普及与成熟目前，5G网络已经在一些大城市开始部署，并逐渐向全国范围普及。
在未来几年，随着相关技术的成熟和设备的普及，5G网络将更加广泛地应用于各个领域，包括工业生产、医疗保健、智慧城市等。
无线网络技术发展趋势展望21世纪以来，随着移动互联网和物联网的快速发展和普及，无线网络技术正成为推动信息社会进步的重要力量。
在未来，无线网络技术的发展趋势将决定着我们日常生活、工作和生产的方向和效率。
本文将简单阐述无线网络技术的发展趋势展望。
一、5G技术随着移动数据流量快速增长，人们对数据速度和网络稳定性的要求也越来越高。
5G技术的到来，将满足这些需求。
5G网络侧重于提高传输速度、增强传输能力和车联网能力。
未来，5G技术将以更高的频段和更短的波长来传输数据，具有更快的速度和更大的容量。
二、物联网技术物联网技术是指通过互联网将所有的物品连接起来，实现智能化、自动化和网联化。
未来，物联网技术将涵盖广泛的领域，包括家庭、建筑、交通、城市、医疗、工业等，形成全球性的万物互联。
物联网技术将推动智慧城市的建设，提高生产效率甚至改变商业模式。
三、Wi-Fi6技术Wi-Fi6技术是一种新的Wi-Fi标准，比现有的802.11ac标准更快、更可靠，更适合高密度的无线网络环境。
Wi-Fi6技术有更高的网络吞吐量和更低的延迟，适用于高性能计算、云计算和虚拟现实应用。
Wi-Fi6技术也将成为工业、人机交互和家庭娱乐的基本无线通信方式。
四、区块链技术区块链技术是一种新的分布式数据库技术，通过分布式节点间的协作，使得所有节点上的数据都是相同的。
未来，区块链技术将广泛应用于信息交换、身份认证、金融、供应链管理、智能合约等场景。
在无线网络领域中，区块链技术可以提高无线通信的安全性和数据的可靠性。
五、5G与物联网融合技术5G与物联网的融合技术将是未来无线网络技术的趋势之一。
这种融合技术将充分利用5G技术的高速、高效和低时延能力，实现物与物、人与物、物与云之间的实时互联。
融合后的无线网络将能够支持更广泛的物联网、智慧城市和自动驾驶等应用。
综上所述，无线网络技术发展的趋势是多样化的，涵盖了5G、物联网、区块链、Wi-Fi6和5G与物联网融合等领域。
浅谈无线局域网的现状与发展趋势在当今数字化的时代，网络已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。
无线局域网（Wireless Local Area Network，简称 WLAN）作为一种便捷的网络接入方式，正以惊人的速度发展和普及。
它让我们摆脱了网线的束缚，能够在一定范围内自由地连接网络，享受信息传递和交流的便利。
一、无线局域网的现状（一）广泛的应用领域无线局域网已经深入到我们生活的方方面面。
在家庭中，我们通过WLAN 可以轻松地让多个设备同时上网，如智能手机、平板电脑、智能电视等，实现家庭成员随时随地的娱乐和信息获取。
在学校和企业，无线网络为教学和办公提供了更大的灵活性，学生和员工可以在校园或办公室内的任何角落连接网络，进行学习和工作。
此外，公共场所如商场、酒店、机场等也都广泛部署了无线局域网，为人们提供免费或付费的网络服务，方便人们出行和消费。
（二）技术标准的不断演进目前，主流的无线局域网技术标准包括IEEE 80211a/b/g/n/ac/ax 等。
这些标准在传输速率、频段、覆盖范围和安全性等方面不断改进和提升。
例如，IEEE 80211ac 标准支持更高的频段和更宽的信道带宽，使得无线传输速率大幅提高；而 IEEE 80211ax 标准则进一步优化了网络效率和容量，能够更好地应对大量设备同时连接的场景。
（三）安全性问题随着无线局域网的普及，安全性问题也日益凸显。
未经授权的访问、数据窃取、网络攻击等安全威胁给用户带来了潜在的风险。
为了保障网络安全，目前采用了多种安全技术，如 WPA/WPA2 加密、MAC 地址过滤、访问控制列表等。
然而，这些安全措施并非绝对可靠，黑客和不法分子仍有可能通过各种手段突破防线。
（四）信号覆盖和干扰问题在实际应用中，无线局域网的信号覆盖范围和稳定性往往受到环境因素的影响。
建筑物的结构、障碍物、电磁干扰等都可能导致信号衰减和中断。
此外，多个无线局域网之间的信号干扰也会影响网络性能，特别是在人员密集的区域，如写字楼、公寓楼等。
图1 5G“三朵云”网络架构示意图
端到端质量要求。
“三朵云”5G网络架构由控制云、接入云和转发云共同组成，不可分割，协同配合，并可基于技术实现。
接入云将是一个多拓扑形态、多层次类型、动态，可针对各种业务场景选择集中式、分布式和
，可通过灵活的无线接入技术，实现高速率接入和无缝切换，提供极致的用户体验。
接入云功能需求包括新型无线接入技术、灵活资、跨制式系统深度融合、无线网络虚拟化、边缘计算与无线能力开放等。
5G无线网络部署需综合考虑业务应用属性、网络功能特性、网络环境条件等多重因素，将所选择的网络功能在5G无线网络物理节点进行合理部署，因此实际部署中面临以下挑战。
①有效的前传数据传输技术：灵活的云端是以从RRU/AAU到BBU的有效前传数据为前提的
速有效地传输数据将最终影响网络性能。
②硬件性能瓶颈：云化、虚拟化软件运行的硬件基础设施能否实现传统专有硬件那样可靠性和性能
③架构及接口优化：虚拟化后的网络功能并不能简单平移传统架构，而是需要更进一步通过软件架构的优化向上满足差异化业务诉求，向下实现与基础设施无关的电信级业务质量保障。
图2 CU云化示意图
运营商网络建设可采用大集中和小集中等各种组网
更有效的合作机制,
提高了网络资源的
集中接入控制能提高接入网功能, 联网支持。
最后
功能单元CU 部署在更加靠近用户的位置服务器和业务网关
RAN架构可有效的支持低时延。
网络虚拟化技术随着数字化时代的到来，计算机网络已成为现代社会与生俱来的重要组成部分。
网络虚拟化技术的出现，改变了我们对计算机网络的认识与使用方式。
本文将从网络虚拟化的基本概念、发展历程、技术实现和应用场景四个方面详细介绍网络虚拟化技术。
一、网络虚拟化技术概述网络虚拟化技术是指将计算机网络中的网络资源（包括但不限于带宽、路由器、交换机等）进行虚拟化，并将它们组织在一个逻辑上与物理上更为分离的网络环境中。
这样，即使面对网络拓扑发生变化的情况，网络虚拟化技术依然可以保证网络的拓扑效果与性能。
网络虚拟化技术的重要性在于其能够将多个虚拟网络隔离开来，从而提高网络的管理和维护效率。
同时，网络虚拟化技术可以节省大量运营成本，尤其对于大型企业而言，这一优势尤为明显。
二、网络虚拟化技术的发展历程网络虚拟化技术的历史可以追溯到上个世纪的 60 年代中期，当时的 IBM 公司首次推出了主机虚拟化技术。
随着计算机技术的发展，虚拟化技术被广泛应用到计算机网络领域，在网络虚拟化技术的发展历程中，主要经历了以下三个阶段：1. 硬件虚拟化阶段硬件虚拟化是最早的一种虚拟化技术，它是通过在主机上通过软件仿真实现虚拟化的过程。
这种技术是在物理资源受到限制时解决的一种方法，但由于成本高昂，因此在每天的系统运行中很少使用。
2. 操作系统虚拟化阶段随着计算机技术的不断进步，操作系统虚拟化得到了广泛应用，这种虚拟化技术可以将一个物理主机分成多个逻辑上相互独立的虚拟机。
每个虚拟机可以运行一个不同版本的操作系统，并独立占用CPU、内存等资源。
这种虚拟化技术为企业信息化提供了更多的选择。
3. 网络虚拟化阶段随着网络虚拟化技术的发展，它被应用于各大云计算平台，成为了云计算的基础架构之一。
当今的网络虚拟化技术已经普及到各个领域，使得企业可以更加灵活地实现虚拟化等技术，大幅降低企业运营和维护成本。
三、网络虚拟化技术的技术实现网络虚拟化技术的最大特点是将一系列的物理设备虚拟化成为一台更加灵活、更加易于管理和维护的物理服务器。
未来无线通信的技术趋势与展望在当今数字化、信息化的时代，无线通信技术已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
从手机通话、短信交流到高速的移动互联网接入，无线通信的发展日新月异，深刻地改变了人们的生活方式和社会运行模式。
那么，未来的无线通信技术将会朝着哪些方向发展呢？这是一个备受关注且充满无限可能的话题。
首先，5G 技术的广泛应用无疑是当前无线通信领域的一大热点。
5G 不仅带来了更高的数据传输速度，还大大降低了延迟，使得诸如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、远程医疗、智能交通等对网络要求极高的应用成为可能。
随着 5G 网络的不断普及和完善，我们可以预见到更多创新的应用场景将涌现出来。
比如，在医疗领域，通过 5G 网络实现的远程手术将不再是遥不可及的梦想，医生可以在千里之外精确地操控手术器械，为患者进行手术；在教育领域，基于 5G 的沉浸式教学将为学生提供更加生动、逼真的学习体验。
然而，5G 并不是无线通信技术发展的终点，6G 技术的研究已经提上日程。
6G 预计将实现更高的频率、更大的带宽和更低的延迟。
太赫兹频段的利用将成为 6G 的一个重要特点，这将使得数据传输速度达到前所未有的高度。
同时，6G 有望实现全球无缝覆盖，无论是在偏远的山区还是广袤的海洋，人们都能享受到高速、稳定的通信服务。
除了传输速度和覆盖范围的提升，未来无线通信技术在智能化方面也将取得重大突破。
人工智能（AI）将与无线通信深度融合，实现网络的智能优化和管理。
通过对大量数据的分析和学习，网络能够自动调整参数，以适应不同的用户需求和网络环境，从而提供更加个性化、优质的服务。
此外，量子通信技术也为未来无线通信带来了新的可能性。
量子通信具有极高的安全性，基于量子力学的原理，一旦有人试图窃听量子通信中的信息，通信双方就会立即察觉。
这使得量子通信在金融、军事、政务等对信息安全要求极高的领域具有广阔的应用前景。
在未来，无线通信技术还将更加注重能源效率。
网络虚拟化技术中的网络功能虚拟化近年来，随着云计算和软件定义网络（SDN）等技术的快速发展，网络虚拟化技术逐渐成为了当今网络领域的焦点之一。
在这一技术中，网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）作为其中的一个重要组成部分，为网络架构的转型提供了强有力的支持。
本文将探讨网络虚拟化技术中的网络功能虚拟化的概念、原理、应用以及对网络架构的影响等方面。
一、网络功能虚拟化的概念网络功能虚拟化是指将网络中的网络设备（如防火墙、负载均衡器、路由器等）从传统的硬件设备转化为虚拟化的软件形式，使其可以在通用服务器上运行。
通过虚拟化技术，网络功能可以根据需要进行灵活的组合、配置和部署，从而实现网络服务的快速交付和弹性扩展，同时降低成本和提高效率。
二、网络功能虚拟化的原理网络功能虚拟化的实现依赖于虚拟化技术和SDN的支持。
虚拟化技术使得物理服务器可以被划分为多个虚拟机，在每个虚拟机中运行不同的网络功能。
通过SDN的控制，虚拟机之间的网络连接可以进行灵活调整，使得网络功能可以根据需求进行快速配置和调整。
此外，网络功能虚拟化还需要SDN控制器来对网络功能进行集中管理和控制，以保证网络服务的安全和可靠性。
三、网络功能虚拟化的应用网络功能虚拟化在云计算和数据中心网络中得到了广泛的应用。
以前，每个网络功能都需要单独的硬件设备来支持，不仅造成了资源的浪费，而且部署和管理都非常复杂。
而通过网络功能虚拟化，可以将多个网络功能集成到同一个服务器上运行，通过软件方式管理，大大简化了网络的部署和管理工作。
同时，网络功能虚拟化还可以根据用户的需求进行灵活的扩展和调整，提高了网络的弹性和可扩展性。
四、网络功能虚拟化对网络架构的影响网络功能虚拟化的出现极大地改变了传统的网络架构。
传统网络中，网络功能是由特定的硬件设备进行支持的，需要对硬件进行定制和调整。
而在网络功能虚拟化中，网络功能被抽象为软件，可以随时进行组合和调整。
网络虚拟化技术网络虚拟化技术是指通过将物理网络资源进行逻辑上的划分和组合，使其能够同时支持多种网络应用和服务的技术。
通过网络虚拟化技术，可以将一台物理服务器划分为多个逻辑上独立的虚拟机，每个虚拟机拥有自己的操作系统、独立的网络空间和资源。
一、虚拟化技术的发展历程网络虚拟化技术的发展经历了几个重要阶段。
首先是虚拟机技术的出现，它将单一物理服务器划分为多个虚拟机，并使每个虚拟机看起来像一台独立的物理服务器。
随着虚拟机技术的成熟，出现了网络虚拟化技术，它将虚拟机之间的网络连通性与物理网络解耦，提供了更大的网络灵活性和可扩展性。
接下来，随着云计算的兴起，出现了云网络虚拟化技术，它进一步将网络虚拟化推向了一个全新的高度，提供了更高效的资源利用和更灵活的网络管理。
二、网络虚拟化的原理和关键技术1. 虚拟局域网（VLAN）：VLAN技术通过在物理网络上划分不同的虚拟网段，实现了不同网络设备之间的逻辑隔离和隔离通信。
2. 虚拟交换机：虚拟交换机技术将物理交换机划分为多个虚拟交换机，每个虚拟交换机只负责处理自己所属的虚拟机的网络流量。
3. 虚拟路由器：虚拟路由器技术通过在虚拟机上运行路由器软件，实现了在不同网络之间进行路由选择和转发的功能。
4. 虚拟防火墙：虚拟防火墙技术利用虚拟化技术将防火墙功能独立出来，提供了更为灵活和可扩展的网络安全防护手段。
5. 虚拟负载均衡：虚拟负载均衡技术通过将物理负载均衡设备进行逻辑上的划分和组合，实现了虚拟机之间的负载均衡和流量调度。
三、网络虚拟化技术的应用场景1. 数据中心网络：网络虚拟化技术在数据中心网络中得到广泛应用，通过将物理网络资源进行虚拟划分，实现了对不同应用和服务的高效隔离和管理。
它可以提供更好的网络性能和资源利用率，降低数据中心网络的运营成本。
2. 云计算网络：云计算网络是网络虚拟化技术的重要应用场景之一。
通过将物理网络资源进行虚拟化，实现了对云计算资源的统一管理和调度。
网络虚拟化技术的实践与研究网络虚拟化技术是当今计算机科学和信息技术领域的一项重要研究方向，其应用前景广泛，包括云计算、网络安全、数据中心等领域。
网络虚拟化技术的基本思想是将物理网络拆分成多个虚拟网络，每个虚拟网络都具有独立的网络服务和资源，从而提高了网络的灵活性和可管理性。
本文将介绍网络虚拟化技术的实践和研究进展，以及其在实际应用中面临的挑战和未来发展趋势。
一、网络虚拟化技术的实践网络虚拟化技术最早是由VMware公司提出并应用于服务器虚拟化领域，其主要目的是提高服务器资源的利用率和灵活性。
随着云计算等新兴技术的发展，网络虚拟化技术逐渐向网络领域发展，其应用场景也逐步扩大。
目前，主流的网络虚拟化技术主要包括虚拟局域网（VLAN）、虚拟交换机、虚拟路由器和虚拟防火墙等。
1. 虚拟局域网（VLAN）虚拟局域网（VLAN）是将一个物理网络划分为多个逻辑网段的一种技术，其主要作用是提高网络的灵活性和管理效率。
VLAN技术可以使不同的用户组或部门之间隔离，提高安全性和可控性。
VLAN技术广泛应用于企业网络、数据中心、云计算等领域。
2. 虚拟交换机虚拟交换机是一种基于软件的虚拟交换机设备，其主要作用是在物理网络中创建多个虚拟交换机，提供多个虚拟网络。
虚拟交换机可以实现单一的硬件交换机上运行多个虚拟网络，从而提高网络利用率和资源分配效率。
虚拟交换机也是实现网络分段、网络隔离和网络安全的一种重要技术。
3. 虚拟路由器虚拟路由器是一种基于软件的虚拟路由器设备，其主要作用是将一台服务器转变为多个虚拟路由器。
虚拟路由器可以实现多个虚拟网络之间的通信，同时可以维护虚拟网络的路由表和网络拓扑，提高网络的可切换性和可管理性。
4. 虚拟防火墙虚拟防火墙是一种基于软件的虚拟防火墙设备，其主要作用是在虚拟网络中提供安全防护功能。
虚拟防火墙可以实现虚拟网络的入侵检测、数据包过滤和访问控制等功能，从而提高网络的安全性和可控性。
虚拟防火墙广泛应用于云计算、数据中心等网络环境中。
“5G 网络架构”专题收稿日期：2019-01-04无线接入网虚拟化发展探讨Discussion on RAN Virtualization引入SDN/NFV 技术，重构基础网络设施，构建端到端云化网络是未来发展趋势。
无线接入网络虚拟化研究目前相对滞后，因此立足协议虚拟化难度、虚拟化架构、性能保障等多个角度，探讨了无线接入网虚拟化存在的关键性问题，提出了基站虚拟化扩展架构，给出了保障基站可靠性、实时性和安全性的潜在解决方案。
基站；虚拟化；加速器To introduce SDN/NFV technology, to reconstruct network infrastructure and to build end-to-end cloud network are the future directions. The research on radio access network (RAN) virtualization is relatively lagging. Therefore, according to protocol virtualization diffi culty, virtualized architecture and performance guarantee, the key problems in RAN virtualization are discussed. Finally, the base station virtualization architecture is proposed, while the potential solution to base station reliability, real time and security is presented. BS; virtualization; accelerator（中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京 100048）(China Unicom Network Technology Research Institution, Beijing 100048, China)【摘 要】【关键词】黄蓉，王友祥，唐雄燕，刘珊，梁辉HUANG Rong, WANG Youxiang, TANG Xiongyan, LIU Shan, LIANG Hui[Abstract][Key words]1 引言随着5G 的到来，未来网络不仅需要服务传统个人客户，还需要满足各行各业的数字化转型需求。
行业客户需求千差万别且灵活多变，需为其提供定制化服务，实现业务快速响应和交付。
将SDN/NFV 技术应用到电信领域，采用软、硬件解耦的通用硬件设备构建统一的基础设施资源池，实现专用网元到通用网元的转变，可以更好地满足网络灵活性和可扩展性需doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2019.01.009 中图分类号：TN929.5文献标志码：A 文章编号：1006-1010(2019)01-0052-05引用格式：黄蓉,王友祥,唐雄燕,等. 无线接入网虚拟化发展探讨[J]. 移动通信, 2019,43(1): 52-56.求已经在业界达成共识，并已经在CPE 、EPC 、IMS 和BRAS 等领域率先得到使用。
对于即将到来的5G 网络，运营商已经针对核心网和承载网开始推动架构重构，为云化部署做好准备。
而对于无线接入网，虚拟化工作的研究才刚刚起步，本文接下来将对无线接入网虚拟化的发展进行探讨。
2 无线接入网架构变革和虚拟化发展未来无线接入网将是3G/4G/5G 多制式共存、宏微立体多层混合组网。
一方面为满足未来多样化业务需扫描二维码与作者交流OSID ：“5G 网络架构”专题求，需加强站间、制式间协同能力，将业务需求分解映射到不同能力的空口资源调度方案，按需调整空口网络拓扑；另一方面需降低无线功能和硬件设备耦合性，提升硬件设备的共享能力，达到仅靠功能升级，无需新建网络就能满足不同业务需求的目的。
这意味着，无线接入网架构需要重构。
5G 提出CU/DU 分离架构，为资源集中管理的应用带来契机。
CU 主要处理基站RRC 和PDCP 层等控制面和用户面的非实时功能，DU 处理基站物理层、MAC 和RLC 层等实时功能。
将无线资源集中控制功能集成在CU 中，并使归属不同制式和不同类型的基站都接入CU ，利于干扰协调、多连接等技术使用，可避免站间、制式间东西向流量压力。
另一方面将SDN/NFV 技术引入无线侧，CU 功能基于通用硬件设备部署，通过资源统一编排和管理可实现CU 功能按业务需求灵活部署在网络中不同位置，推动无线接入网云化发展。
云化架构是无线接入网发展的全新架构，基于此架构，运营商可对一个区域内的所有无线资源进行集中调度和协调，提高频谱利用率和网络容量，同时可实现网络迅速部署和升级，并能根据无线业务负载的变化自适应调整基础网络资源使用情况，节省网络运营成本。
此外，为降低高带宽业务对回传网络压力，满足低时延业务需求，核心网用户面将下沉，M E C 等技术会大规模应用，因此实现无线功能、核心网功能和其实，在4G 时代就已经提出BBU 池组化技术，并在4G 网络部署过程中获得大量应用。
无线虚拟化、云化是BBU 池组化的延伸演进，是比BBU 池组化更大的概念。
目前，CORD 、XRAN 、TIP 和ORAN 等多个开源组织都在对无线接入网虚拟化积极展开研究。
3 无线网络虚拟化发展关键性问题3.1 协议虚拟化基站承担着无线空口、核心网元间接口（如NG 接口）、基站间接口（如Xn 接口）等控制面和用户面协议功能。
对于无线空口，基带处理包括PHY 、MAC 、RLC 和PDCP 层数据处理和转发，其中物理层信道编码和信道估计以及PDCP 层加密和解密等功能时延敏感度高，且需要大量密集计算。
其他接口虽无需进行密集计算，但随着5G 到来，接口需要满足大数据量的高速转发，因此I/O 转发也是基站协议处理的难点。
而CPU 支持高密度计算和高速转发难度大，一是对内存和主频要求非常高，另一方面数量需要较多且功耗也较大。
随着CPU 的发展，这些难点能够得到缓解，但短期内基站仍有FPGA 、DSP 和ASIC 等硬件加速的需求，DSP 和ASIC 虽然成本低、功耗小，但虚拟化难度高；FPGA 可重复利用，但对浮点计算支持有限，相对价格高，功耗大。
因此综合来看，基站虚拟化的工作需要从两个方面入手，一是对硬件加速器进行虚Wi -Fi 接入控制 承载管理 调度优化 移动性优化 数据流映射 物理层优化 API“5G网络架构”专题VNFM（3需在V NNFVO无硬件加速器虚拟化参考性设计，Openstack的Cyborg 项目正在进行加速资源统一管理的研究，OpenNFV C-RAN项目正针对硬件资源加速适配层进行开发，确保加速器的完全抽象化。
（4）面向未来多样化的业务场景，基站VNF与U P F、M E C等虚拟网元存在共平台部署的可能，而MANO需在该场景下需要完成统一的编排与管理。
需要在编排过程中充分考虑业务需求、网元特性、业务流路径等因素，实现网元的协同工作，保证整个平台的完整性与作业效率。
基站虚拟化扩展架构如图3所示。
设备有99.999%的高可靠性和故障检测的要求。
无线接入设备在通用化后，协议虚拟机的形式在云平台中运行，为保障通正常运行，需要从虚拟机可靠性、云平台容灾等多个方面着手考虑，建立完善的可署、虚拟机HA和动态迁移等方式进行保障。
一是通过创建集群系统，将冗余的软硬件组件进行组合，达到消除单点故障，缩短设备意外宕机时间的目的。
二是将一组服务器合并为一个共享资源池，持续检测共享资源池内服务器主机与虚拟机的运行情况，保证故障后的自动恢复。
三是通过自动优化资源池内的虚拟机，支持在物理服务器间迁移运行中的虚拟机，降低硬件维护产生的宕机与业务中断影响。
（2）从云平台的角度，可以通过区分云平台的服务类型进行部署模式选择，选取云平台所依赖系统服务的封装机制及区分云平台对硬件能力的需求实现可图2 基站协议栈视图靠性的保障。
有状态基础服务采用主备模式部署，无状态基础服务采用引入负载均衡的全主模式部署。
将云平台所依赖的系统服务封装在不同的容器内，依托容器的集群特性、灰度特性与自愈特性保障云平台的可靠性。
另外，对于硬件加速资源，通过基于硬件能力的资源池划分，保证无线虚拟功能故障恢复和平滑迁移能力。
（3）从容灾的角度，无线网络设备虚拟化的场景下，由于设备在地理上分布式部署以及多制式共存的差异化特性，网络容灾将面临更大的挑战。
由于一体化基站或DU单元覆盖范围小，可以进行本地容灾备份，而在CU/DU3.4 实时性挑战未来大量uRLLC有：通过DPDK 时延，稳定时延抖动；采用SR-IOV技术实现加速卡物理资源向虚拟机的透传，降低虚拟机监控器介入而产生的时延。
通过优化操作系统、虚拟机也可提升通用设备实时性。
对于采用CU/DU分离架构的应用场景，当CU需要集中处理上百小区或更大规模小区的数据量时，对设备时延、吞吐量、整体功耗等系统性能要求会更为严格。
因此，选择采用智能网卡、硬件加速资源池等专用硬件加速方案达到通用性和实时性的折中是需要进一步评估的。
3.5 安全性挑战传统专用设备软硬件紧耦合，黑客难以实施攻图3 基站虚拟化扩展架构“5G网络架构”专题排管理，以确保安全规则的一致性和准确性。
另外，随着网络切片概念的引入，需要在基站侧针对不用应用场景需求，针对不同的网络服务优化进行不同的安全配置，例如，eMBB业务不仅需要对数据加密还需要对数据进行完整性校验，这些应用依赖于网络方面的安全。
而有些mMTC业务的安全依赖于应用层，可能不要求网络层的安全。
为排除安全漏洞不断繁衍升级导致安全的不可预知性，未来利用大数据、机器学习以探测和缓和未知的风险，以保证最短时间消除安全隐患将是不可避免的发展趋势。
4 结论无线接入网虚拟化发展是未来网络发展不可避免的趋势，但是在协议虚拟化、性能保障等方面也面临很多急需解决的现实问题。
本文给出了实现基站虚拟化的N F V扩展架构，从虚拟机、云平台和容灾角度提出了潜在的可靠性保障方案，从软、硬件增强角度给出了实时性保障方案，最后分析了多种安全防御方案。
另外，软、硬件分离的基站部署方式对运营商系统集成和运维能力也将带来巨大的挑战，在后续的研究过程中仍需要对此进行探讨。
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