5G基站虚拟化基站资源管理关键技术研究

黄婷

【摘要】电子通信行业是以电子信息技术为基础，以通讯电子为核心的无线通讯设备制造、生产和销售行业。电子通讯行业以20年代电话通讯的产生为开始，经过一两个世纪的发展，如今已经成为越来越同生活紧密的行业。本文通过分析虚拟化基站资源管理的发展现状及其基本特点，结合时代技术发展的特点，对5G基站虚拟化基站资源管理的关键技术进行了研究探讨。这对于促进整个5G产业和移动通信行业的发展都具有重要的意义。

【关键词】5G基站;虚拟化基站;资源管理

在移动通信发展的历程中，基站和基站相关技术始终发挥了重要的作用与价值，而随着整个人类科技文明的进步，基于5G时代的移动通信技术水平也得以不断提升。显然为了进一步改善和提升5G移动通信的工作效率与质量。虚拟化基站可通过实现对基站资源的有效管理，来进一步确保整个移动通信的顺利和通畅。而本文致力于通过分析5G基站虚拟化基站资源管理的发展现状及其技术要求，就其主要的技术形式进行了研究和探討。

1. 移动通信发展历程

通信产业链有很多的变化，这些变化也让整个电子信息通讯行业在技术或者手段层面不断的变化。总体来说，电子通讯行业是以2G+3G以及4G为主要代表的演变。

第一阶段：这个阶段是整个电子通讯行业的起步阶段。我们称之为第一代信息通讯时代，以1G和2G为主要的引领方向，在这个阶段整个设备供应者、运营商以及用户之间是存在比较简单的关系的，整个产业兴起于20世纪80年代，运营商基本处于控制整个垄断市场阶段。而这一阶段主要以欧美国家为技术指导。

第二个几段主要是以第二代网络通技术为主导的时代，且欧美国家在电子通讯行业依然处于领先地位。从时间上看，20世纪90年代开始的第二代移动通信系统周期，但整个电子通讯行业的产业链开始发生变化。形成了设备制造商、终端制造商、内容/服务提供商、系统集成商、电信运营商以及其他的不同市场。

第三阶段：本阶段技术上主要以3G/4G过渡的周期为主导。技术市场开始走向移动互联网通讯阶段。这个阶段的电子通讯行业频段开始出现大幅度的变化，而产业结构也有所调整。产业链结构演变成为网状结构，运营商的主导地位不再特别明显，价值产业链更加多元化，一些智能终端厂里开始直接向用户提供产品和服务。

2. 移动通信与虚拟化基站资源管理技术现状研究

虚拟化基站的应用关系到整个移动通信技术的进步和变革，而在技术不断发展的今天，虚拟化基站同样进入到了一个全新的发展阶段。

2.1 虚拟化基站技术与发展分析

基站作为整个移动通信行业发展的基石，是在一定的无线电覆盖区域内，借助一定的交换中心，实现移动电话终端之间相互交流和相互关联信号的一种无线电收发信电台。从一般的技术层面分析看，传统的移动通信基站的虚拟化资源管理包括对其内部的信息数据管理以及无线电传输管理，所以其技术结构通常为数据处理系统与信号处理系统。不过在5G时代，人们对数据传输速度和质量要求更高。所以传统基站技术难以得到真正的应用，由此推动了虚拟化基站的发展。在创新的技术形式上，虚拟化基站借助于不同类型的软硬件设施，通过相应的信号虚拟化技术，将移动网络变为虚拟状态，并为用户提供信号虚拟传输服务。目前的5G时代对虚拟化基站有了更高的技术标准，即不仅能让用户完全完全享有早期传统基站所提供的功能体验，也可以让用户感受5G时代虚拟化优势。

目前，虚拟化基站的设计建设体系已经基本成熟，并在日常生活中得到了一定范围的应用。随着5G移动通信技术的发展和应用，虚拟化基站会在未来经济社会中发挥出更加重要的作用。而在这一过程中，虚拟化基站资源管理的作用至关重要。而从未来的技术趋势性看，当前的移动通信技术领域，我国5G高频高速演进，高频线路板先行，在前沿电子通讯技术方面始终领先全球。值得一提的是，我国在5G商用以及技术通讯频段等方面逐步占据了主导地位，且推出了越来越多的专利技术申请，且数量在超过欧美主要国家。可想而知我国电子通讯行业的前沿技术得到了快速发展，高频通信获得了超常规的速度发展。当前，电子信息产品迈入了千兆赫兹（GHz）的高频时代，以微波为代表的高频等通信带来高频电路板需求。这也是我国电子通讯行业面临的巨大商机和巨大优势。

2.2 虚拟化基站资源管理技术特征分析

跟传统基站不同，虚拟化基站在资源管理方面有着很大的优势和价值，这些特征让其在5G时代能够更好的服务于用户。

一是整体技术的市场通用化程度明显得到提升。这是因为虚拟化基站在运作时其基础为硬件操作平台，而当前时代和技术标准硬件平台的技术含量和技术标准早已不同往日，其在要求方有很大的相通性。因此，以此平台为基础开发的虚拟化基站在资源管理方面也用有比较高的通用化程度。

二是标准化程度高。在整个技术领域，虚拟化基站必须利用软件和硬件设施进行数据虚拟。所以为了让基站能够同时满足不同用户的需求，保持用户传输信号的统一，就需要对不同条件下的基站技术进行标准的统一化。所以虚拟化基站资源管理的标准化程度往往比较高。

三是保性更好。长期以来在建设基站的时候都需要消耗很大的资源和原料，投入更多的成本，但一旦借助虚拟化技术手段来实现移动通信资源整合，显然可以有效节约运营商的成本和开支，在不必维持大量工作系统运转的情况下，虚拟化基站的资源管理能减少对能源资源的依赖，这也十分有利于环境的保护。

总体而言，这种技术形式和技术特征，非常方便与整个虚拟化基站的资源管理，当然要更好实现对其资源的管理，则必须通过一些比较有效的技术路径来实现。

3. 5G基站虚拟化基站资源管理关键技术

虚拟化基站的资源有效管理对于推动5G基站的应用发展有很好的帮助。本文通过分析多方资料，对虚拟化基站资源管理中的无线频谱资源池和基带处理资源池技术进行了重点的研究。

3.1 虚拟化基站资源管理的无线频谱资源池

传输速度和传输效率是5G同4G本质上的差别，当前的4G的传输速度基本可以满足日常生活和相关产业的发展，但是对于一些要求比较高的行业或者说了为了满足用户更好的体验，则4G技术还远远不够。按照一般的标准计算，5G移动通信的数据传输速率峰值可达到所要求的10Gbps。为了满足5G移动通信技术的高速数据传输的要求，5G基站对技术的要求性会更高。其中，无线资源频谱就是最重要的一项。因此，无线频谱资源池成为了虚拟化基站资源管理的关键技术。

在技术原理方面，我们所强调的无线频谱更多为一种以无线电波或者电磁波二存在的频率。这种频率关系到整个信号传输的结果。如今5G移动通信对于频谱复用效率的技术要求性更高。因此，無线频谱资源池对于提高5G移动通信的信号传输速率和传输稳定性有着重要的意义，通过在无线网中接入无线频谱资源池，也可以有效提高虚拟化基站资源管理过程中所需要的数据处理能力和传输能力。

3.2 虚拟化基站资源管理的基带处理资源池

除了无线频谱资源池外，基带处理资源池也是虚拟化基站资源管理的关键技术之一。基带处理资源池是指基带容量的共享，从而实现基带资源的动态分配。在虚拟化基站的资源管理过程中，由于不在配置有传统基站的大规模数据处理系统，而是主要依靠硬件平台完成虚拟网络的建设工作。因此，在这一过程中对基带处理资源出的要求会更高。通过有效应用基带处理资源池，可以充分利用现网充足的骨干、核心传输系统，提高基站在信息处理过程中的效率。而且，基带处理资源池具有高集成度、多制式、大容量、可灵活调度等优点，在虚拟化基站的资源管理过程中会发挥出更加重要的作用。

3.3 络虚拟化NFV平台技术

随着现代技术的创新，为了更好地对基站虚拟网络进行管理，集合资源，提升应用效率，网络虚拟化技术NFV的出现，让这些成为了可能。目前整个5G基站资源管理都在朝着虚拟化方向进步和变革。在技术层面，借助虚拟化，能满足分布在天线端的BBU的虚拟化资源池由Cloud端统一进行管理调度的要求，从而达到优化资源的配置和使用的效果。为了满足C-RAN虚拟化技术集中化处理的要求，L2层功能结构的不同划分对应的负载动态变化范围非常大，对L2层控制面的调度和处理能力有了更严苛的要求。上面所面临的技术挑战就要求在5G基站中对操作系统有非常强的实时处理能力以及极高的软件处理性能。同时，对于虚拟化处理技术NFV，5G也要求需要有强有力的NFV平台软件的支撑，来实现各种虚拟化业务，并与L2层的实时操作系统实现完美的融合。

总体而言，这类技术可以充分发挥我国移动互联网与移动智能终端优势。2019年以来，我国智能手机设备出货量持续增长，截止到2019年12月，去年我国智能手机出货量规模为3.72亿部，其中5G手机出货量规模为1376.9万部，预计明年5G手机出货规模将进入到快车道。可见移动终端的普及让我国的互联网信息技术产业发展的更快，更加具有市场应用，基于市场智能终端的应用，我国移动支付规模达到数十万亿，基于第四代移动通信网络技术下的移动互联网产品和创业企业更是成为全球领先的互联网产品。

4. 结束语

虚拟化基站的建设将是促进新一代移动通信技术发展的重要途径，也可以全面加快5G移动通信的商业应用进程。在一定的技术实践环境中，为了有效改善虚拟化资源管理质量，本文对整个移动通信行业发展历程、虚拟化资源管理技术现状特征以及虚拟化资源管理技术要点进行了深入全面的分析研究。同时本文结合时代技术发展的特点，对5G基站虚拟化基站资源管理中的关键技术进行了探讨，这些研究对5G移动通信技术的发展和虚拟化基站的应用有很好的帮助。

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作者简介：黄婷，广东揭阳人，毕业于伦敦国王学院，硕士，研究方向：电子信息工程、通信工程、智能控制、控制系统。