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

[[360654]]

傳統的無線電接入網絡由天線，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量替換專有的，基于硬件的無線電接入網絡的原因。vRAN基于網絡功能虛擬化(NFV)，可將典型的基于硬件的網絡體系結構轉換為基于軟件的環境。仍可能需要某種形式的硬件加速。在邊緣數據中心的“現成的商用”(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網絡。邊緣計算的主要優勢包括零接觸配置，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可被視為邊緣數據中心上的特定用例或工作負載。

4G LTE和5G在邊緣實現方面存在一些差異，特別是在如何將天線的功能劃分到天線位置和邊緣數據中心之間方面。

在4G LTE網絡中，傳統的現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以及高能耗。邊緣方法從具有BBU的分布式RAN轉向集中式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網絡中，邊緣實現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，支持精確時間協議(PTP)，硬件加速(例如現場可編程門陣列(FPGA))，智能網絡等任務。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，移動網絡運營商已經在使用網絡功能虛擬化，例如Red Hat OpenStack，它具有用于軟件定義的廣域網(SD-WAN)和移動應用程序的分布式節點。但是，在邊緣數據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。經常顯示出，當前的虛擬網絡功能(VNF)，尤其是vRAN，在功能，易于實現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，電信領域正在出現這種發展，

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。就網絡運營商而言，這些類型的應用程序的主要優勢是較低的開發成本，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境操作的容器。容器技術使用操作系統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為容器化的工作負載。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勢，因此可以在網絡切片中找到，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：高數據傳輸率，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)聯網來優化M2M和IoT應用。
• URLLC –超可靠和低延遲通信：例如，在預測性維護或聯網汽車以及增強現實和虛擬現實等領域，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模的數千個切片，從而具有成本效益。

毫無疑問，憑借其更高的數據速率和極低的延遲，5G將為新一代服務提供動力。為了能夠最大程度地發揮其優勢，電信公司需要使他們的數據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，聯網汽車或機器人。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絡運營商活動的重點。

一些移動提供商已經在本地限制的情況下建立了商業5G環境，許多新項目即將出現。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。