13、5G 蜂窝网络中的网络切片与缓存技术解析

5G 蜂窝网络中的网络切片与缓存技术解析

1. 引言

随着高清视频、虚拟现实、在线游戏和云服务等移动网络服务与应用的飞速发展，第五代（5G）移动网络应运而生。5G 网络从网络架构创新和关键技术革新两个角度展开了广泛研究。其中，网络切片是 5G 网络架构的重要特性之一，它借助虚拟化技术，在单一物理网络基础设施上抽象并创建虚拟网络，能按需为智能手机、自动驾驶和大规模物联网等不同用例提供端到端网络服务，有效节省电信运营商的资本支出（CapEx）和运营支出（OpEx）。

网络切片面临的关键问题之一是如何灵活高效地配置和管理虚拟网络的资源。近年来，众多学者针对此问题展开研究。有的提出基于混合整数规划的虚拟链路映射方案，有的构建无线网络虚拟化模型以实现资源最优利用，还有的提出基于网络切片的 5G 核心网络框架以实现高性价比的服务部署和高效运营。

与此同时，信息中心网络（ICN）技术的广泛研究使得网络内缓存成为 5G 网络中减少重复内容传输、提升终端用户体验质量（QoE）的有前景技术。许多研究聚焦于 5G 网络中的缓存技术，分析缓存部署位置对网络性能的影响，提出基于内容中心网络的移动网络缓存方案，或联合考虑内容放置和请求路由问题以节省网络带宽成本并提升用户体验。

然而，以往的研究通常将网络切片和网络内缓存这两个重要问题分开解决。实际上，为满足 5G 网络的性能要求并提高资源利用率，有必要将这两项先进技术结合起来。因此，我们提出联合考虑网络内缓存和网络切片，以提升端到端系统性能，重点聚焦于 5G 核心网络中的这两项技术。我们的工作基于以下几点考虑：
- 整合 5G 核心网络中的网络内缓存和网络切片是重要的网络演进趋势，不仅能减轻移动网络流量负载、提升内容交付性能，还能按需灵