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官方新聞：

5G帶來的十大科技挑戰(zhàn)

5G引入了哪些新技術(shù)？這些新技術(shù)又給現(xiàn)有的網(wǎng)絡架構(gòu)和運營帶來哪些沖擊和挑戰(zhàn)？1月9日，在中國通信標準化協(xié)會主辦的5G標準發(fā)布及產(chǎn)業(yè)推動大會上，中國工程院院士鄔賀銓就5G發(fā)展作了專題演講。鄔賀銓認為，5G是一次網(wǎng)絡技術(shù)的變革，引入了很多沒有大規(guī)模使用過的網(wǎng)絡技術(shù)，他把由于5G引入新技術(shù)帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)歸納為十項。

1.軟件定義網(wǎng)絡帶來的挑戰(zhàn)

首先，互聯(lián)網(wǎng)建立以來，IP基本是分組無連接的。每個IP包獨立寫入，而且走的路徑也可能不一樣。因為在互聯(lián)網(wǎng)初期網(wǎng)絡不穩(wěn)定，以包為單位傳輸，即便某個包丟了，只要重傳這個包，而不需要一大半重傳，但這種做法犧牲了效率。

5G中基于IPv6實現(xiàn)選路也會帶來挑戰(zhàn)，因為IPv6地址不僅僅用來定義終端的位置和身份，還定義了路由，這樣的好處能保證低時延和高可靠，這是5G所希望做到的，但是其中明顯也有挑戰(zhàn)。

SDN實現(xiàn)了傳送與控制分離，實際上把無連接變成面向連接。這個里面利用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)集中管理網(wǎng)絡，基于大數(shù)據(jù)和人工智能為每一個業(yè)務流計算出端到端的路由，而且將路由信息嵌入到原節(jié)點的IPv6擴展報頭，并沿設定路徑傳遞到各節(jié)點，中間節(jié)點只需轉(zhuǎn)發(fā)而無需選路，保證低時延轉(zhuǎn)發(fā)。

雖然現(xiàn)在期待通過SDN對所有業(yè)務流和所有節(jié)點都實時優(yōu)化，但大規(guī)模網(wǎng)絡、低時延響應的多目標優(yōu)化是個難題。算出來的路由業(yè)務不斷在變，網(wǎng)絡資源不斷在變，算出來的路由可能沖突不收斂。一種方法是把SDN分成幾級，分區(qū)域選擇SDN。那么，本區(qū)域沒問題，但是跨區(qū)域的路由需要SDN之間交換業(yè)務流和網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)上增加了復雜性。另一種方法，只對部分業(yè)務流按面各連接轉(zhuǎn)發(fā)，其他業(yè)務流還得回到無連接方式處理。

2.網(wǎng)絡功能虛擬化的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的交換機是專用硬件、專用軟件，傳統(tǒng)路由器也是專用硬件、專用軟件，設備是改不了的，它們在網(wǎng)絡架構(gòu)中的工作層級也是固定的。而5G為了業(yè)務的靈活性，需要網(wǎng)絡設備有不同的能力，NFV（網(wǎng)絡功能虛擬化）的方向是硬件通用，軟件可以定義硬件，當然這很理想。

NFV雖然提高了網(wǎng)絡利用效率，但時延低了。NFV使用的前提是對全局的業(yè)務流和網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)都要精準地獲得，SDN跟NFV同時操作，很難避免網(wǎng)絡資源沒有沖突。網(wǎng)絡設備的“白盒化”趨勢也存在問題，與專用設備相比，“白盒化”的時延可能要更大。而且網(wǎng)絡絕對不可能一天全部變成“白盒”，存量是沒法“白盒化”的，存量和“白盒”增量兩者共存于一個網(wǎng)絡中，NFV的效果能體現(xiàn)嗎？這也是一個挑戰(zhàn)。我們要考慮是否真的要把網(wǎng)絡全部都變成NFV去做。

3.網(wǎng)絡切片的挑戰(zhàn)

按業(yè)務邏輯需求能夠組成不同的網(wǎng)絡切片，其中至少分三大類：增強移動寬帶、高可靠低時延、大連接。

通過網(wǎng)絡切片管理為每一個業(yè)務組織形成一個VPN（虛擬專用網(wǎng)絡），這是一個非常好的想法，但實際上有難度。例如北京的交通，給公交車早高峰、晚高峰一條專用公交車道，如果建了5G之后對所有業(yè)務都用專用車道，實現(xiàn)起來很難。

5G想把這種網(wǎng)絡切片向大客戶開放，由客戶發(fā)現(xiàn)、選擇、生成和管理VPN，給大客戶提供按需實時動態(tài)調(diào)整的權(quán)利，但VPN并不能實現(xiàn)跨運營商�？扇〉霓k法是只對時延、丟包率、可靠性有比較嚴格的業(yè)務提供網(wǎng)絡切片，跟現(xiàn)有4G網(wǎng)絡的VPN相比，5G的VPN可以實時提供。此外，要考慮以用戶價值為中心、按服務質(zhì)量計費的模式，而不是按流量為單位的計費模式。

4.SBA的挑戰(zhàn)

SBA（基于服務體系）可以使5G業(yè)務開放。過去移動網(wǎng)的協(xié)議是專用、封閉的，現(xiàn)在為了適應未來業(yè)務需求都把協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)化，如此一來，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)上的很多應用可以直接移植到5G，這是好事，但由此帶來一個問題。

首先，類似SBA這種業(yè)務開放的思想30年前電信網(wǎng)就有。而現(xiàn)在網(wǎng)絡流量更大，問題也更大。原來運營商的網(wǎng)絡是封閉的，現(xiàn)在的網(wǎng)絡安全事件極少聽到運營商網(wǎng)絡被哪個黑客木馬攻擊癱瘓了，為什么?因為它是封閉的，不是通用的，特別是運營商的網(wǎng)絡協(xié)議是專用的。但是實施SBA之后使得網(wǎng)絡和業(yè)務再次開放，協(xié)議是通用的，因此可以說5G比4G具有更大的安全風險。

這并不是說5G不安全，但為了5G業(yè)務的靈活性，我們要承受這種不安全帶來的風險，這個過程不會是一帆風順的。

5.邊緣計算的挑戰(zhàn)

5G應用邊緣計算是希望把計算能力下沉到網(wǎng)絡邊緣，由邊緣來負責處理對時間敏感的數(shù)據(jù)，并且過濾掉這些數(shù)據(jù)再上到中心云。按IDC的預測，未來會有超過50%的數(shù)據(jù)在邊緣層處理，而兩級云的成本只是單級云的39%，當然這是一個好事。

云計算的部分能力下沉，存儲和內(nèi)容分發(fā)能力下沉，能夠適應低時延、快速處理，但是邊緣云顆粒度到什么程度？下沉到什么程度？是下沉到每一個DU分布單元，還是下沉到CU集中單元，還是下沉到更高一點的等級？邊緣計算的密集度怎樣選擇？這也是一個挑戰(zhàn)。

6.精準同步的挑戰(zhàn)

無論是NFV還是SDN，要同一時間收集所有節(jié)點報上來的數(shù)據(jù)，如果時間同步不精準，得出來的數(shù)據(jù)就不準確。這時基于不準的數(shù)據(jù)做出來的決策更糟糕。

過去電信網(wǎng)用的是IEEE 1588做時間同步。1588是否能滿足5G的同步需求？按照目前的方法，時間的同步并不精準，因為算出來的時間偏離不斷地在變，可能將來5G對時間同步有新的要求。

7.運營支撐的挑戰(zhàn)

5G的運營支撐系統(tǒng)，不僅僅包括對傳統(tǒng)網(wǎng)絡的故障管理、配置管理、告警管理、性能管理，還要包括對NFV的管理，什么時候網(wǎng)元當路由器、交換機？什么時候網(wǎng)元當交叉鏈接使用？隨著業(yè)務流的變化，同一時間，網(wǎng)元對某個業(yè)務流是路由器，對另外一個業(yè)務流又是交換機，這是變的。

而且網(wǎng)絡切片也在變，業(yè)務來了要切片，業(yè)務走了要撤銷，這是動態(tài)的。網(wǎng)管如果還是像以前那樣靠人工在網(wǎng)絡層面管理是根本不可能了，現(xiàn)在必須信令來管，配以一個很復雜的編排器來設計網(wǎng)元和業(yè)務組成。全網(wǎng)如果做一個OSS會是非常復雜的，而且這么大的網(wǎng)絡處理能力和處理時延怎樣滿足要求？OSS可以分級管理，但跨區(qū)、跨OSS的協(xié)商，這也是一個很大的挑戰(zhàn)。

8.車聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)被認為是5G的重要應用場景，5G在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩個方面都考慮了低時延，但是面向個人通信的網(wǎng)絡設計與面向車聯(lián)網(wǎng)有很大的不同。公眾網(wǎng)的個人通信平均要經(jīng)過十多個節(jié)點，而車聯(lián)網(wǎng)的通信就是一兩跳。在多跳環(huán)境下，對控制時延表現(xiàn)突出的NFV、網(wǎng)絡切片、SRv6在車聯(lián)網(wǎng)場景下并不顯優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的個人通信是點對點的方式，現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)在V2V的場景下是點到多點、多點到多點方式，甚至是廣播方式，將增加頻率安排的難題，且這種場景沒法用D2D連接，借助V2N2V，這樣時延就會略有增加。

面向公眾的通信所發(fā)送的信息是主叫方主動的，被叫方也是已知的；而車聯(lián)網(wǎng)中每一輛車發(fā)送的信息并不受車主所控。5G增強移動寬帶、高可靠低時延和廣覆蓋大連接的技術(shù)特征，在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的效果還值得研究。

5G雖然比4G更適合車聯(lián)網(wǎng)，但這些技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)并沒有真正發(fā)揮出作用，所以要看明年3月份車聯(lián)網(wǎng)的標準做成什么樣。

9.5G大連接的挑戰(zhàn)

5G支持1平方公里有100萬個物聯(lián)網(wǎng)設備連接，每個物聯(lián)網(wǎng)設備怎么樣接入呢？如果所有終端接入都要認證，一個一個認證肯定不行，這是個難題。大連接也不能慢，有的傳感器可以慢一點，但車聯(lián)網(wǎng)要快。mMTC要每個終端有安全算法和協(xié)議，但是安全算法要簡單，否則就會增加時延，既要安全又要簡單，這本身是有難度的。

10.5G企業(yè)專網(wǎng)的挑戰(zhàn)

運營商的網(wǎng)絡主要是面向消費者設計的，但大多數(shù)企業(yè)可能會希望運營商公網(wǎng)解決TDD上下配置不對稱的問題。同時面向工業(yè)應用，企業(yè)要做專網(wǎng)投資，實現(xiàn)靈活配置和網(wǎng)絡安全，這都是好的。問題是需要電信管理部門給它發(fā)放專用頻率，現(xiàn)在歐洲已經(jīng)預留了76MHz給5G專網(wǎng)用，德國分配了100MHz，國內(nèi)上海商飛等企業(yè)也提出建5G專用網(wǎng)。這是需要考慮的問題。

鄔賀銓說，除了上述十大網(wǎng)絡挑戰(zhàn)，5G發(fā)展還面臨頻譜資源、站址選擇、網(wǎng)絡安全的挑戰(zhàn)。5G與物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能融合發(fā)展，催生新業(yè)態(tài)，但也帶來了社會影響隱私保護法律適用上的新風險，因此在5G發(fā)展中，要從技術(shù)、管理、法制等方面逐步完善。