云網融合的5G承載網絡技術研究

摘要：本文旨在探討基于云網融合的5G承載網絡技術，分析其在提升網絡性能、增強服務靈活性和降低運營成本方面的潛力，通過對比傳統(tǒng)網絡架構，詳細介紹了云網融合技術的關鍵組件、工作原理及其在5G網絡中的應用。

關鍵詞：5G承載網絡；協(xié)同場景；云網融合

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.01.009

中圖分類號：TP 393.08" " " " " " " " "文獻標志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2025）01-00-03

Research on 5G Bearer Network Technology for Cloud Network Integration

WU Wenxue， XU Xiao

（Liaoning Postal and Telecommunications Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Shenyang 110179， China）

Abstract： This article aims to explore the 5G carrier network technology based on cloud network integration， and analyze its potential in improving network performance， enhancing service flexibility， and reducing operating costs. By comparing traditional network architectures， the article provides a detailed introduction to the key components， working principles， and applications of cloud network integration technology in 5G networks.

Keywords： 5G carrier network; collaborative scenario; cloud network integration

1" "云網融合技術概述

1.1 定義與核心概念

云網融合技術，作為一種新興的網絡架構理念，其核心在于將云計算的資源與網絡服務深度整合，以實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置和服務的靈活提供。這一技術的關鍵在于打破傳統(tǒng)網絡與計算資源之間的界限，通過虛擬化技術將計算、存儲和網絡資源池化，從而為用戶提供無縫、按需的服務體驗。云網融合不僅僅是技術的簡單疊加，更是一種全新的服務模式和運營理念，它要求網絡構架具備很高的靈活性和可擴展性，來適應不斷變化的技術發(fā)展和業(yè)務需求[1]。

1.2 技術架構與組件

一是云服務平臺。它提供計算、存儲和應用服務，是云網融合的基礎支撐。二是網絡功能虛擬化。它通過軟件定義網絡技術實現(xiàn)網絡功能的靈活部署和管理。三是邊緣計算。它將計算資源推向網絡邊緣，以減少延遲并提高響應速度。四是自動化管理平臺。它負責資源的動態(tài)調配和服務的自動化管理，確保整個系統(tǒng)的高效運行。這些組件相互協(xié)作，共同構成云網融合的技術框架，為5G承載網絡提供堅實的技術支撐。

1.3 與傳統(tǒng)網絡架構的對比

與傳統(tǒng)網絡架構相比，云網融合技術在多個維度上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在資源利用率方面，云網融合通過資源池化和虛擬化技術，實現(xiàn)了資源的高效利用和動態(tài)調配，大大提高了資源的使用效率。在服務提供方面，云網融合能夠根據用戶需求快速部署服務，提供更加個性化和靈活的服務體驗。在網絡管理方面，云網融合通過自動化和智能化的管理手段，簡化了網絡運維的復雜性，降低了運維成本。在應對未來網絡發(fā)展方面，云網融合架構具有更好的可擴展性和適應性，能夠更好地應對5G時代的高帶寬、低延遲和多樣化服務需求[2]。

2" "5G承載網絡的需求分析

2.1 高帶寬需求

隨著高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等高帶寬應用的普及，5G承載網絡面臨著前所未有的高帶寬需求。這種需求不僅體現(xiàn)在用戶對數(shù)據傳輸速度的追求上，更體現(xiàn)在對網絡容量和穩(wěn)定性的高要求上。為了滿足這些需求，5G承載網絡必須采用更先進的技術和架構，如更高的頻譜利用率、更高效的編碼和調制技術，以及更合理的網絡規(guī)劃和優(yōu)化。

2.2 低延遲要求

在5G時代，低延遲成為網絡性能的一個重要指標，尤其是在遠程醫(yī)療、無人駕駛、工業(yè)自動化等對時延要求很高的應用場景中。為了實現(xiàn)低延遲，5G承載網絡需要在多個層面進行優(yōu)化，包括采用更短的傳輸路徑、更快的數(shù)據處理技術，以及更智能的流量調度和管理。云網融合技術通過將計算資源推向網絡邊緣，實現(xiàn)了數(shù)據的就近處理和快速響應，有效降低了網絡延遲，為5G承載網絡的低延遲要求提供了有力保障[3]。

2.3 網絡靈活性與可擴展性

“信息隨心至，萬物觸手及”，這是5G技術為人類社會描繪的美好愿景。與前幾代無線移動通信技術不同，5G技術的應用方向不再局限于實現(xiàn)人與人的通信，而是要拓展到人與物、物與物的通信。5G技術將重新定義大部分現(xiàn)有行業(yè)，5G網絡將成為支撐全新連接服務的平臺，同時也將因5G技術新興出許多應用場景。

5G承載網絡的靈活性和可擴展性是其應對未來多樣化服務需求的關鍵。隨著物聯(lián)網、移動互聯(lián)等新興業(yè)務的快速發(fā)展，網絡需要能夠快速適應新的業(yè)務模式和服務需求。云網融合技術通過其靈活的架構設計和動態(tài)的資源管理，為5G承載網絡提供了強大的靈活性和可擴展性。無論是網絡功能的快速部署，還是資源的動態(tài)調配，云網融合都能夠確保網絡在面對不斷變化的市場需求時，保持高效和穩(wěn)定。

3" "云網融合在5G承載網絡中的應用

3.1 網絡功能虛擬化

網絡功能虛擬化（NFV）是云網融合戰(zhàn)略的核心組成部分，它通過將原來傳統(tǒng)的硬件網絡設備替換成現(xiàn)在的軟件網絡應用，進而實現(xiàn)網絡功能的高效管理和靈活部署。在5G承載網絡技術中，NFV的應用極大地提升了網絡的適應性和可擴展性。傳統(tǒng)的網絡設備通常是專用硬件，它們的功能固定且升級困難，而NFV允許網絡功能以軟件的形式運行在標準的服務器上，這不僅降低了硬件成本，還加快了新服務的部署速度[4]。

在5G網絡中，NFV的應用場景廣泛，包括但不限于虛擬化的路由器、防火墻、負載均衡器和深度包檢測系統(tǒng)。這些虛擬化的網絡功能可以根據網絡流量的變化動態(tài)調整資源分配，從而確保網絡的高效運行。NFV還可以支持網絡切片技術，它是一種將物理網絡切割成多個虛擬網絡的方法，每個切片都可以獨立去配置和管理，以滿足不同業(yè)務的需求，如低延遲、高帶寬或高可靠性。

3.2 軟件定義網絡

軟件定義網絡（SDN）是另外一種促進云網融合的關鍵性技術，它通過將網絡控制層與數(shù)據轉發(fā)層隔離，進而實現(xiàn)網絡控制的自動化和集中化。在5G承載網絡中，SDN的應用使得網絡管理更加靈活和高效。SDN控制器作為網絡的大腦，可以實時監(jiān)控網絡狀態(tài)，并根據策略自動調整網絡配置，以應對不斷變化的網絡需求。

SDN的核心優(yōu)勢在于其開放的編程接口，這使得網絡可以被編程以滿足特定的業(yè)務需求。例如，在5G網絡中，SDN可以用于實現(xiàn)動態(tài)的流量工程，通過優(yōu)化路徑選擇來減少延遲和提高帶寬利用率。此外，SDN還支持網絡功能的快速部署和靈活調整，這對于應對突發(fā)事件和網絡攻擊至關重要[5]。

3.3 云邊協(xié)同計算

云邊協(xié)同計算是云網融合的另一個重要方面，它涉及將計算資源分布在云端和邊緣節(jié)點，以實現(xiàn)更高效的資源利用和更低的延遲。在5G承載網絡中，云邊協(xié)同計算的應用可以顯著提升網絡的性能和用戶體驗。邊緣計算節(jié)點靠近數(shù)據源，可以快速處理本地數(shù)據，減少數(shù)據傳輸?shù)皆贫说臅r間，這對于需要實時響應的應用尤為重要。

云邊協(xié)同計算的實現(xiàn)依賴于高效的網絡連接和智能的資源管理。5G網絡的高速率和低延遲特性為邊緣計算提供了理想的通信環(huán)境。同時，云端和邊緣節(jié)點之間的協(xié)同工作需要精確的資源調度和負載均衡，以確保計算任務能夠在最合適的位置執(zhí)行。

4" "技術挑戰(zhàn)與解決方案

4.1 安全性問題

在基于云網融合的5G承載網絡技術研究中，安全性問題無疑是首要的技術挑戰(zhàn)。隨著5G網絡的廣泛部署和應用，網絡的復雜性和開放性顯著增加，這為潛在的安全威脅提供了更多的入口。5G網絡的高速度和大帶寬特性使得數(shù)據傳輸量激增，這不僅對數(shù)據處理能力提出了更高要求，同時也增加了數(shù)據在傳輸過程中被截取或篡改的風險。5G網絡虛擬化技術的應用，如軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV），雖然可以提高網絡的靈活性和可擴展性，但也引入了新的安全漏洞，因為這些技術依賴于軟件實現(xiàn)，而軟件的漏洞往往容易被攻擊者利用。

為了應對這些安全挑戰(zhàn)，業(yè)界提出了一系列解決方案。加強網絡的加密技術是基礎。采用強有力的加密算法機制和密鑰管理機制，可以有效保障數(shù)據在傳輸過程中的安全性，以防止數(shù)據被不法竊取或篡改。例如，采用高級加密標準（AES）和量子加密技術，可以在一定程度上抵御現(xiàn)有的和未來的加密破解技術，實施嚴格的訪問控制和身份認證機制也是必不可少的。一般可以通過多條件認證（MFA）和基于不同角色的訪問控制（RBAC），來確保只有被授權的用戶才能能訪問網絡資源，從而降低內部威脅的風險。

網絡的實時監(jiān)控和威脅檢測系統(tǒng)也是提升安全性的關鍵。可部署先進的入侵檢測系統(tǒng)（IDS）和入侵防御系統(tǒng)（IPS）進行實時的監(jiān)控，迅速發(fā)現(xiàn)并阻截潛在的網絡攻擊行為。同時，可利用大數(shù)據和人工智能技術，對海量的網絡日志和事件進行分析，從而更準確地識別異常行為和潛在威脅。

4.2 網絡管理復雜性

云網融合的引入使得5G承載網絡的管理變得更加復雜。網絡功能虛擬化和軟件定義網絡的動態(tài)特性要求網絡管理員能夠實時監(jiān)控和調整網絡狀態(tài)。此外，云邊協(xié)同計算的分布式特性也增加了管理的難度。

為了應對網絡管理的復雜性，需要采用先進的網絡管理工具和技術。可通過自動化和智能化的網絡管理平臺幫助管理員實時監(jiān)控網絡狀態(tài)，并自動執(zhí)行配置調整。

4.3 標準化與互操作性

云網融合在5G承載網絡中的應用涉及多種技術和標準，確保這些技術和標準之間的互操作性是一個重要的挑戰(zhàn)。不同的供應商和服務提供商可能采用不同的技術和協(xié)議，這可能導致網絡的碎片化和不兼容。

解決標準化與互操作性的問題，需要推動行業(yè)內的合作和標準化工作。可制定統(tǒng)一的技術標準和協(xié)議，確保不同廠商的設備和服務能夠無縫集成。此外，可建立開放的接口和平臺，鼓勵第三方開發(fā)者參與網絡功能的創(chuàng)新和優(yōu)化。這些措施可以促進技術的共享和交流，提高整個行業(yè)的競爭力和創(chuàng)新能力。

5" "案例研究與實際應用

5.1 國內外案例分析

在全球范圍內，基于云網融合的5G承載網絡技術的應用案例日益增多，這些案例不僅展示了技術的先進性，也為未來的發(fā)展提供了寶貴的經驗。在國內，中國移動與華為合作，成功部署了首個基于云網融合的5G承載網絡，這一案例顯示了我國在這一領域的技術成熟度和市場應用能力。該網絡采用先進的SDN和NFV技術，實現(xiàn)網絡資源的動態(tài)管理和優(yōu)化，大幅提升了網絡的靈活性和效率。

在國際上，歐洲的多個國家也在積極推進云網融合的5G承載網絡的建設。例如，德國電信與愛立信合作，在柏林部署了一個大型的5G試驗網絡，該網絡采用了云原生架構，能夠實現(xiàn)快速的業(yè)務部署和靈活的資源調度。這一案例展示了云網融合技術在提升網絡性能和降低運營成本方面的巨大潛力。

通過對這些國內外案例進行分析，我們可以看到，云網融合的5G承載網絡技術在實際應用中展現(xiàn)出了強大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。然而，這些案例也暴露出了一些問題和挑戰(zhàn)，例如網絡的復雜性增加、安全風險提升以及技術標準有待統(tǒng)一等。因此，未來的研究需要在技術創(chuàng)新的同時，更加注重解決這些實際問題，以確保技術的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 實際部署中的經驗與教訓

在實際部署基于云網融合的5G承載網絡過程中，運營商和技術提供商積累了豐富的經驗和教訓。網絡規(guī)劃和設計階段的重要性不容忽視。在這一階段，需要充分考慮網絡的覆蓋范圍、容量需求以及業(yè)務類型等因素，以確保網絡的性能和可靠性。

網絡的運維管理也是實際部署中的一個重要環(huán)節(jié)。隨著網絡范疇的擴大和業(yè)務復雜多變性的增加，固有的運維模式已經無法滿足需求。因此，采用自動化和智能化的運維工具成為必然選擇。例如，德國電信在其5G網絡運維中，引入了AI和大數(shù)據分析技術，實現(xiàn)了網絡故障的快速定位和自動修復，大幅提升了運維效率和質量。在實際部署中也遇到了一些挑戰(zhàn)和教訓。例如，網絡安全問題成為關注的焦點。隨著網絡的開放性和互聯(lián)性的增強，網絡安全風險也隨之增加。因此，加強網絡安全防護，建立健全的安全管理體系，成為實際部署中的重要課題。

6" "結束語

云網融合技術為5G承載網絡的發(fā)展提供了新的思路和解決方案。盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術的不斷進步和標準化工作的推進，云網融合有望成為未來5G網絡的主流架構，推動通信行業(yè)進入一個新的發(fā)展階段。■

參考文獻

[1] 王光全，龐冉，王澤林．5G承載網絡演進關鍵技術與應用研究[J]．通信世界，2021（9）：33-35．

[2] 孔令義，郝雙洋，郭威，等．基于大區(qū)的5G核心網業(yè)務承載研究[J]．郵電設計技術，2021（4）：30-33．

[3] 宋創(chuàng)興，熊軍，王思堯．5G承載網技術選型策略探討[J]．信息技術與信息化，2020（11）：158-161．

[4] 吳強強．云網融合的5G承載網絡技術發(fā)展趨勢分析[J]．智慧中國，2023（Z1）：96-97．

[5] 李芳，趙文玉，張海懿．面向云網融合的5G承載網絡技術發(fā)展趨勢探討[J]．通信世界，2021（9）：25-26．

作者簡介：武文學（1986—），男，滿族，遼寧沈陽人，高級工程師，本科，研究方向為無線通信。

徐" "曉（1982—），女，漢族，遼寧莊河人，高級工程師，碩士研究生，研究方向為無線通信。