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，5G 移动网络应运而生，并从网络架构创新和关键技术等方面得到了广泛研究。5G 网络架构的一个重要特性是引入了网络切片技术，通过虚拟化技术，基于单一物理网络基础设施抽象创建虚拟网络，能为智能手机、自动驾驶和大规模物联网等不同用例按需提供端到端网络服务，有效节省电信运营商的资本支出和运营支出。

网络切片面临的一个重要问题是如何灵活高效地配置和管理虚拟网络的资源。近年来，已有不少相关研究，如提出基于混合整数规划的虚拟链路映射方案、无线网络虚拟化模型、5G 核心网络框架、面向未来的无线网络架构以及分层组合拍卖机制等。

另一方面，随着信息中心网络（ICN）技术的广泛研究，网络内缓存被认为是 5G 网络中减少重复内容传输、提高终端用户体验质量（QoE）的有前景技术。相关研究包括分析缓存部署位置对网络性能的影响、提出协作缓存算法、构建协作缓存框架和缓存虚拟化方案等。

然而，以往网络切片和缓存这两个重要问题通常是分开解决的。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考虑。

1.1 研究动机

• 网络发展趋势 ：在 5G 核心网络中集成网络内缓存和网络切片是重要的网络演进趋势，不仅能减少移动网络流量负载、提高内容交付性能，还能按需灵活提供各种定制服务。
• 现有研究不足 ：在现有的网络切片和网络内缓存研究中，网络内缓存资源分配在网络切片中未得到充分考虑，可能导致网络切片性能