2020年1月9日，中國(guó)首批5G标準發(fā)布，推動5G相關産業加速發(fā)展。面(miàn)向(xiàng)未來，中國(guó)工程院院士邬賀铨認爲，5G是一次網絡技術的變革，引入了很多過(guò)去沒(méi)有大規模使用的網絡技術。
從5G網絡技術構架看，底層傳統的傳輸承載網SDH在發(fā)生變化；三層網絡是IP層，以前是不面(miàn)向(xiàng)連接的，因爲5G要考慮引入IPv6，可能(néng)會使用網絡第二層的智能(néng)交換；二層也不會照搬以前的網絡，而是采用基于以太網的TSN（時間敏感網絡）。網絡切片、SDN（軟件定義網絡）、NFV（網絡功能(néng)虛拟化）、無定型小區、用戶中心網等新技術，都(dōu)會在5G網絡中應用。
邬賀铨表示：“5G标準很理想，但網絡現實很骨感。”并將(jiāng)由于新技術引入帶來的技術挑戰歸納爲十項。
軟件定義網絡的挑戰
首先，軟件定義網絡帶來挑戰。互聯網建立以來，IP基本是分組的，但是是無連接的。每個IP包獨立寫入，而且走的路徑也可能(néng)不一樣，雖然都(dōu)是從A到D，但實際上它們各自爲戰。因爲在互聯網初期網絡不穩定，以包爲單位傳輸，即便某個包丢了，隻要重傳這(zhè)個包即可，而不需要一大半重傳，但這(zhè)種(zhǒng)做法犧牲了效率。
5G中基于IPv6實現選路也會帶來挑戰，因爲IPv6地址不僅僅用來定義終端的位置和終端的身份，還(hái)定義了路由，這(zhè)樣的好(hǎo)處能(néng)保證低時延和高可靠，這(zhè)是5G所希望做到的，但是其中明顯也有挑戰。
SDN實現了傳送與控制分離，實際上把三層網的無連接變成(chéng)面(miàn)向(xiàng)連接。這(zhè)裡(lǐ)利用網絡操作系統集中管理網絡，基于大數據和人工智能(néng)爲每一個業務流計算出端到端的路由，而且將(jiāng)路由信息嵌入到原節點的IPv6擴展報頭，并按原路徑傳遞到各節點，中間節點隻需轉發(fā)而無需選路，保證低時延轉發(fā)。
雖然現在期待通過(guò)SDN對(duì)所有業務流和所有節點都(dōu)實時優化，但大規模網絡、低時延響應的多目标優化是個難題。計算出來的路由不斷在變，網絡資源不斷在變，算出的路由可能(néng)互相沖突。一種(zhǒng)解決方法是把SDN分成(chéng)幾級，分區域選擇SDN。那麼(me)，本區域沒(méi)問題，但是跨區域的路由需要SDN之間交換業務流和網絡資源數據，增加了複雜性。另一種(zhǒng)方法是隻對(duì)部分業務流按面(miàn)向(xiàng)連接轉發(fā)，其他業務流還(hái)得回到無連接方式處理。
網絡功能(néng)虛拟化的挑戰
傳統的交換機是專用硬件、專用軟件，傳統路由器也是專用硬件、專用軟件，設備是改不了的，它們在網絡架構中的工作層級也是固定的。而5G爲了業務的靈活性，需要網絡設備有不同的能(néng)力，NFV（網絡功能(néng)虛拟化）的方向(xiàng)是硬件通用、軟件可以定義，當然這(zhè)很理想。
NFV雖然提高了網絡利用效率，但是影響了時延。NFV使用的前提是對(duì)全局的業務流和網絡資源數據都(dōu)要精準地獲得，SDN跟NFV同時操作，很難避免網絡資源沒(méi)有沖突。網絡設備的“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(néng)要更大。而且網絡絕對(duì)不可能(néng)一天全部變成(chéng)“白盒”，存量是做不了“白盒化”的，存量和“白盒”增量兩(liǎng)者共存于一個網絡中，NFV的效果能(néng)體現嗎？這(zhè)也是一個挑戰。我們要考慮是否真的把網絡全部都(dōu)變成(chéng)NFV去做。
網絡切片的挑戰
按業務邏輯需求能(néng)夠組成(chéng)不同的網絡切片，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(guò)網絡切片管理爲每一個業務組織形成(chéng)一個VPN（虛拟專用網絡），這(zhè)是一個非常好(hǎo)的想法，但實際上是有困擾的。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(dào)，如果建了5G之後(hòu)對(duì)所有業務都(dōu)用專用車道(dào)。公交車有公交車車道(dào)，大客車有大客車車道(dào)，小轎車有小轎車車道(dào)，對(duì)三輪車、摩托能(néng)做到這(zhè)樣嗎？現在全鏈路的VPN很難。
5G想把這(zhè)種(zhǒng)網絡切片向(xiàng)大客戶開(kāi)放，由客戶發(fā)現、選擇、生成(chéng)和管理VPN，給大客戶提供按需實時動态調整的權利，但VPN并不能(néng)實現跨運營商。可取的辦法是隻對(duì)時延、丢包率、可靠性有比較嚴格的業務提供網絡切片，跟現有4G網絡的VPN相比，5G的VPN可以實時提供。此外，要考慮以用戶價值爲中心、按服務質量計費的模式，而不是按流量爲單位的計費模式。
SBA的挑戰
SBA（基于服務體系）可以使5G業務是開(kāi)放的。過(guò)去移動網的協議是專用、封閉的，現在爲了适應未來業務需求把協議都(dōu)互聯網化，如此一來，現有互聯網上的很多應用可以直接移植到5G，這(zhè)是好(hǎo)事(shì)，但是帶來一個問題。
首先，類似SBA這(zhè)種(zhǒng)業務開(kāi)放的思想30年前電信網就有。而現在網絡流量更大，問題也更大了。原來極少聽到運營商網絡被哪個黑客木馬攻擊癱瘓了。爲什麼(me)？因爲它是封閉的，不是通用的，特别是運營商的網絡協議是專用的。SBA使網絡和業務是開(kāi)放的，協議是通用的，可以說5G與4G相比，具有更巨大的網絡信息安全風險。
這(zhè)并不是說5G不安全，但爲了5G業務的靈活性我們要承受這(zhè)種(zhǒng)不安全帶來的風險，這(zhè)個過(guò)程不會是一帆風順的。
邊緣計算的挑戰
5G應用邊緣計算是希望把計算能(néng)力下沉到邊緣，邊緣負責處理對(duì)時間敏感的數據，并且過(guò)濾掉這(zhè)些數據再上到中心雲。按IDC的預測，未來會有超過(guò)50%的數據在邊緣層處理，而兩(liǎng)級雲的成(chéng)本隻是單級雲的39%，還(hái)要省錢，當然這(zhè)是一個好(hǎo)事(shì)。
雲計算的部分能(néng)力下沉，存儲和内容分發(fā)能(néng)力下沉，能(néng)夠适應低時延、快速處理，但是邊緣雲顆粒度到什麼(me)程度？下沉到什麼(me)程度？是下沉到每一個DU分布單元，還(hái)是下沉到CU集中單元，還(hái)是下沉到更高一點的等級？邊緣計算的密集度怎樣選擇，這(zhè)是一個挑戰。
邊緣計算不是固定的邊緣雲，例如汽車一會兒接到這(zhè)個基站，一會兒在那個基站，如果邊緣計算是落地在基站裡(lǐ)，那麼(me)邊緣計算的點就要不斷地變，這(zhè)産生了邊緣計算之間的通信。這(zhè)種(zhǒng)通信究竟通過(guò)中心雲溝通，還(hái)是邊緣雲與邊緣雲之間溝通，現在沒(méi)有很好(hǎo)的研究。而且邊緣雲與邊緣雲之間的溝通，需要有大量的網絡開(kāi)銷，會引入時延。
精準同步的挑戰
無論是NFV還(hái)是SDN，要同一時間收集所有節點報上來的數據都(dōu)應該是同樣的，如果時間同步不精準，得出來的數據就不準确。這(zhè)時基于不準的數據做出來的決策更糟糕。
過(guò)去電信網用的是IEEE1588做時間同步。1588是否能(néng)滿足5G的同步需求？按照目前的方法，時間的同步并不精準，因爲算出來的時間偏離不斷地在變，可能(néng)將(jiāng)來5G對(duì)時間同步有新的要求。
運營支撐的挑戰
5G的運營支撐系統，不僅僅包括傳統網絡的故障管理、配置管理、告警管理、性能(néng)管理，還(hái)要包括NFV的管理，什麼(me)時候網元當路由器、交換機，什麼(me)時候當交叉鏈接用。随着業務流的變化，同一時間，網元對(duì)某個業務流是路由器，對(duì)另外一個業務流又是交換機，這(zhè)是變的。
而且網絡切片也在變，業務來了要切片，業務走了要撤銷，這(zhè)是動态的。網管如果還(hái)是像以前那樣靠人工在網絡層面(miàn)管理是根本不可能(néng)了，現在必須由信令來管，配以一個很複雜的編排器來設計網元和業務組成(chéng)。全網如果做一個OSS會是非常複雜的，而且這(zhè)麼(me)大的網絡處理能(néng)力和處理時延怎樣滿足要求？OSS可以分級管理，但跨區、跨OSS來協商，這(zhè)也是一個很大的挑戰。
車聯網的挑戰
車聯網被認爲是5G的重要應用場景，5G在接入網和核心網兩(liǎng)個方面(miàn)都(dōu)考慮了低時延的措施，但是面(miàn)向(xiàng)個人通信的東西與面(miàn)向(xiàng)車聯網有很大的不同。公衆網的個人通信平均要經(jīng)過(guò)十多個節點，而車聯網的通信就是一兩(liǎng)跳。在多跳環境下，在控制時延上表現突出的技術，如NFV、網絡切片、SRv6等在車聯網場景下優勢并不明顯。
傳統的個人通信接入是點對(duì)點的方式，現在車聯網在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(jiāng)增加頻率安排的難題，難以采用。沒(méi)法用D2D連接，那就借助V2N2V，時延就會略有增加。
面(miàn)向(xiàng)公衆的通信所發(fā)送的信息是主叫(jiào)方主動的，被叫(jiào)方也是已知的；而車聯網中每一輛車發(fā)送的信息并不受車主所控。5G支持增強移動寬帶、高可靠低時延和廣覆蓋大連接的網絡技術在車聯網環境下其效果還(hái)值得研究。
5G雖然比4G更适合車聯網，但這(zhè)些技術在車聯網并沒(méi)有真正發(fā)揮出作用，所以要看明年3月份車聯網的标準做成(chéng)什麼(me)樣。
現在中國(guó)有13個直連點，負責連接全國(guó)30個省，有些省要出省連接，比如說貴州的電信和聯通、移動互聯，要通過(guò)重慶直連點才能(néng)溝通。如果車聯網還(hái)是用這(zhè)種(zhǒng)直連點，城市就會撞車。車聯網就要求直連點要在本城。
5G大連接的挑戰
5G支持1平方公裡(lǐ)有100萬個物聯網設備連接，每個物聯網設備怎麼(me)樣接入呢？如果所有終端接入都(dōu)要認證，一個一個認證肯定不行，這(zhè)是個難題。大連接也不能(néng)慢，有的傳感器可以慢一點，但車聯網要快。mMTC要每個終端有安全算法和協議，但是安全算法要簡單，否則就會增加時延，又要安全又簡單，這(zhè)本身是有難度的。
裝了uRLLC的終端本身要高可靠。過(guò)去用的是信用卡，現在這(zhè)麼(me)大量的物聯網終端，要用什麼(me)方式管理？5G來了，在物聯網的認證、安全、标識和身份上，都(dōu)有新的挑戰。
5G企業專網的挑戰
運營商的網絡主要是面(miàn)向(xiàng)消費者設計的。5G采用的TDD模式，在同一個頻段上既有上行數據又有下行數據，消費者應用一般下行多，上傳少，是不對(duì)稱的，上行與下行用頻率的利用七三開(kāi)。而面(miàn)向(xiàng)工業應用，大部分工業傳感器上傳消息多，上行發(fā)視頻，下行接受網絡指令，這(zhè)是倒的三七開(kāi)。如果都(dōu)在運營商網絡上有兩(liǎng)個不同配置，它要産生幹擾，因爲要選擇不同的載頻。
面(miàn)向(xiàng)工業應用，企業要做專網投資，實現靈活配置和網絡安全，這(zhè)都(dōu)是好(hǎo)的。問題是需要電信管理部門給它發(fā)放專用頻率，現在歐洲已經(jīng)預留了76MHz給5G專網用，德國(guó)分配了100MHz，上海商飛等企業也提出建5G專用網。
大多數企業可能(néng)會找運營商公網解決TDD上下配置不對(duì)稱的問題，這(zhè)是需要考慮的問題。
邬賀铨說，5G是網絡新技術的集中體現，除了上述十大網絡挑戰，其發(fā)展還(hái)面(miàn)臨頻譜資源、站址選擇、網絡安全的挑戰。5G與物聯網、雲計算和人工智能(néng)融合發(fā)展，催生新業态，但也帶來了社會影響、隐私保護法律适用上的新風險，因此在5G發(fā)展中，要從技術、管理、法制等方面(miàn)逐步完善，推動5G應用。（本文根據錄音整理，未經(jīng)本人審閱)