无线网络虚拟化：一项调查，一些研究问题和挑战:无线网络面临的挑战

　 无线网络虚拟化：一项调查，一些研究问题和挑战

　摘要：由于无线网络虚拟化实现了基础设施和无线电频谱资源的抽象和共享，无线网络部署和运行的总体费用可以显著降低。此外，无线网络虚拟化可以通过隔离部分网络为新产品或技术提供更容易的迁移。尽管无线网络虚拟化有潜在的

　愿景，但在广泛部署无线网络虚拟化之前，还需要解决一些重大的研究挑战，包括隔离、控制信号、资源发现和分配、移动管理、网络管理和操作、安全以及诸如治理规则等非技术问题。本文简要介绍了实现无线网络虚拟化的一些工作，并讨论了一些研究问题和挑战。我们确定了无线网络虚拟化的几个重要方面：概述、动机、框架、性能指标、支持技术和挑战。最后，我们探讨了实现无线网络虚拟化的一些更广阔的视角。

　索引术语——无线网络虚拟化、抽象和共享、隔离、认知无线电和网络、云计算。

　1. 介绍

　在信息和通信技术（ICT）领域，虚拟化已经成为不同领域的流行概念，例如虚拟内存、虚拟机、虚拟存储访问网络和虚拟数据中心。虚拟化包括在不同的各方之间进行抽象和共享资源。通过虚拟化，设备和管理的总成本可以显著降低，因为硬件利用率提高，基础设施的功能分离，更容易迁移到更新的服务和产品，以及灵活的管理。（为什么引入虚拟化概念？）

　在有线网络中，虚拟化已经出现了几十年。在企业网络中，虚拟专用网络（VPNs）和广域网（wan）和虚拟局域网（VLANs）。最近，网络虚拟化已经被积极地应用于互联网研究的测试床，如G-Lab 7和4沃德8，并应用于云计算环境。它的目标是克服当前互联网对基础架构变化的抵制。网络虚拟化一直被认为是未来互联网最有前途的技术之一。

　随着无线通信和服务的巨大增长，将虚拟化扩展到无线网络是很自然的事情。（无线网络虚拟化作用）（1）有了无线网络虚拟化，网络基础设施可以与它提供的服务分离，不同的服务可以在相同的基础设施上共存，最大化其利用率。因此，由不同的服务提供商（SPs）操作的多个无线虚拟网络可以动态地共享由移动网络运营商（MNOs）操作的物理衬底无线网络。由于无线网络虚拟化可以共享基础设施和无线电频谱资源，因此可以大大降低无线（无线电）接入网络（RANs）和核心网络（CNs）的资本费用（CapEx）和运营费用（OpEx），以及核心网络（CNs）。此外，移动虚拟网络运营商（MVNOs）世卫组织可能提供一些特定的电信服务（例如，VoIP、视频通话、ott服务）可以帮助MNOs吸引更多的用户，而MNOs可以通过将孤立的虚拟网络出租给他们并评估一些新的服务来产生更多的收入。与此同时，无线网络虚拟化为新产品或新技术提供了更容易的迁移，同时通过隔离部分网络来支持遗留产品。此外，

　（2）新兴的异构无线网络需要一个聚合而强大的网络管理机制，可以通过无线网络虚拟化提供。

　尽管无线网络虚拟化的潜在远景,几个重要研究之前需要解决的挑战（最后写挑战）仍然存在广泛部署无线网络虚拟化,包括隔离、控制信号、资源发现和分配、移动性管理、网络管理和操作,以及安全等非技术问题治理法规,等。特别,不同于有线网络,在硬件（例如，端口和链接）基础上可以实现带宽资源的抽象和隔离，无线电资源的抽象和隔离并不简单，因为无线通信的固有的广播特性和无线信道质量的随机波动。无线网络虚拟化的另一个重大挑战是资源分配，它决定如何在物理网络上嵌入一个虚拟的无线网络。此外，大量具有自适应/上下文感知能力的智能设备/节点会引发非平凡的安全挑战——无线网络虚拟化。这些挑战需要通过全面的研究努力来解决。

　Fig1.无线网络虚拟化的线路图

　本文简要介绍了实现无线网络虚拟化的一些工作，并讨论了一些研究问题和挑战。图1给出了我们对无线网络虚拟化设计方法的分类图。正如图中所示，我们确定了无线网络虚拟化的七个重要方面，我们希望将重点放在：概述、动机、框架、性能指标、支持技术、挑战和更广泛的视角。

　在接下来的章节中，我们详细阐述了每一个方面，并讨论了相关的问题。第二部分介绍了有线网络虚拟化的简史。然后介绍了一些关于网络虚拟化的项目。还介绍了软件定义的网络和OpenFlow。在第三节中，我们将介绍业务模型和相关方。还讨论了无线网络虚拟化的动机和要求。第四节概述了一个框架，其中包括四个主要部分：无线电频谱资源、无线网络基础设施、无线虚拟资源和无线虚拟化控制。第五节介绍了一些性能指标，这些指标对于评估虚拟无线网络的性能和质量是必要的。根据不同的无线电访问技术，在第六节中讨论了无线网络虚拟化的一些支持技术。第七节提出研究问题和挑战。还提出了一些更广泛的观点。最后，我们在第八章结束了这项研究。

　2. 网络虚拟化的概述

　在本节中，我们首先介绍了有线网络虚拟化的简史。然后，介绍了一些关于网络虚拟化的项目。本节还介绍了软件定义的网络（SDN）和OpenFlow。

　A.有线网络虚拟化简史

　几十年来，在有线网络中，虚拟化已经出现。一些有线网络虚拟化的例子包括虚拟局域网（VLANs）、虚拟专用网（vpn）、活动和可编程网络，以及覆盖网络，如下所述。

　（1）VLAN：VLAN指的是一个具有共同兴趣的主机组被允许在一个单独的广播域下被逻辑地合并到一起的域，而不管它们的物理连接是什么。

　（2）VPN：在VPN中，一个私有网络，其主机分布在多个站点上，通过公共通信网络（如Internet或PSDN）私有和安全的隧道（链接）进行连接。依赖于不同的层，VPNs可以分为四类：第一层VPNs [19]，第二层VPNs [20]，第三层VPNs [21]和更高层的VPNs[22] 。值得注意的是，第1层的vpn在数据平面连接和控制平面连接之间没有保证，这意味着每个服务网络都有独立的地址空间和L1资源视图，分离策略并完成与其他VPNs的隔离。这是第1层VPNs和第三层/第3层VPNs之间的主要区别。

　（3）主动和可编程的网络：为了响应用户的需求，动态创建、部署和管理新服务的需要驱动了活动和可编程网络的研究。可编程网络的基本讨论是将通信硬件与控制软件分离，并允许多个参与方在相同的网络元素上运行可能完全不同的协议，而不存在任何冲突。开放信号方法和主动网络方法是活动和可编程网络的两种实现。

　（4）覆盖网络：基于另一个网络的物理拓扑创建虚拟拓扑的虚拟网络可以被认为是一个覆盖网络，其中节点通过虚拟链接连接，这与底层网络中的路径相对应。覆盖通常在应用程序层6中实现。在上面的四个有线网络虚拟化示例中，虚拟化的范围仅限于一层或两层。然而，为了充分利用虚拟化的全部好处，网络需要完全虚拟化，服务显然与底层基础设施分离。

　B.网络虚拟化项目（感觉一页带过就行了）

　最近，在网络虚拟化领域，包括XBone[24]和Tempes [25]在内的一些研究项目已经在全球范围内展开，重点是网络技术；UCLP [26]、VNET [27]、AGAVE [28]和VIOLIN[29]，重点放在虚拟化层上；VNRMS[30]，NetScript[31]，Genesis[32]

　 FEDERICA[33]专注于建筑领域和管理；以及PlanetLab[34]、GENI、VINI、CABO、4WARD和NouVeau，专注于虚拟化的粒度；以及VITRO对无线传感器网络虚拟化的研究。由于这一限制，我们只简单介绍一下CABO,GENI,4WARD和PlanetLab,这些都是网络虚拟化的重要项目。

　1） CABO：在CABO中，基础设施提供者（InPs）和SPs之间的分离概念得到了一个集成项目的推广和改进，以支持完全虚拟化，使SPs能够在多个InPs基础设施上提供端到端服务。CABO也是第一个完整的虚拟化项目，在这个项目中，虚拟路由器可以从一个物理节点移动到另一个物理节点（被映射）。它还为服务提供者提供了保证和定制，以支持终端用户的端到端服务。

　2） 4WARD：在4WARD中，除了InPs和SPs之外，还引入了更详细的业务模型，包括虚拟网络提供商（VNPs）和虚拟网络运营商（VNOs）。这种商业模式为市场提供了更多的机会。该项目还包括关于资源分配和网络虚拟化资源发现的大量工作。此外，4WARD还支持异构网络技术的虚拟化。另一个重要的贡献是，4 WARD不仅在实验网络和测试床上实现了网络虚拟化而且在现实的网络中也实现了网络虚拟化

　3）PlanetLab：行星实验室的能力，每个应用程序在一个覆盖层中获得并运行。在网络虚拟化中，可切片性是一种关键的能力和设计原则，它主导了有线和无线网络虚拟化的实现。

　4）GENI:GENI向无线领域引入了网络虚拟化。在GENI中，利用TDMA、FDMA和TDMA来提出虚拟化技术和切片技术。此外，GENI让研究人员有机会创建自定义的虚拟网络，不受现有互联网的假设或要求的约束。

　5）VITRO：VITRO在提供先进服务的同时，在无线传感器网络中提出了一种集成的虚拟化技术。在体外的方法实现了物理节点上运行的应用程序与物理传感器部署的分离。这种虚拟传感器网络的概念允许传感器节点之间的动态合作，帮助新服务和应用程序的扩展超出了原始部署的范围。

　C：SDN和OpenFlow（划重点）

　SDN是一种新兴的网络架构，其中网络控制与转发分离，直接可编程。它被认为是实现虚拟网络的最有前途的技术之一，特别是在网络控制方面。SDN关注4个关键特性：

　将控制平面与数据平面分离。

　一个集中的控制器和网络的视图。

　控制平面上的设备之间的开放接口（控制器）和数据平面中的那些。

　外部应用程序的可编程性

　通过将网络的控制逻辑与潜在的物理路由器和转发流量的开关分开，网络操作员可以编写高级控制程序来指定整个网络的行为。这与传统的网络不同，在传统网络中，网络操作人员必须将功能按照低级设备配置进行编码。SDN允许网络管理员通过控制器对网络流量进行可编程的中央控制，而不需要物理访问网络的交换机。SDN的配置可以创建一个逻辑网络控制平面，其中硬件与数据转发平面硬件分离，即。网络交换机可以转发数据包，而单独的服务器可以运行网络控制平面。这种分离使得控制平面可以使用与数据平面不同的分布模型来实现。控制平面开发和运行时环境任务可以在不同的平台上运行（除了在硬件交换机和路由器上发现的低功耗管理cpu）。

　OpenFlow是一个标准的通信接口，在SDN架构的控制和转发层之间定义。该标准由Open连网Foundation（ONF）管理。OpenFlow允许直接访问和操纵网络设备的转发平面，比如交换机和路由器。通过OpenFlow，通过在多个路由器上运行的软件可以确定网络数据包通过交换机网络的路径。许多网络交换机和路由器供应商已经宣布了支持OpenFlow标准的意图

　3. 无线网络虚拟化的动机、业务模型和需求

　在本节中，我们将讨论无线网络虚拟化的动机。将介绍在无线网络市场中具有不同角色的业务模型和这些角色的功能。此外，我们将讨论实现无线网络虚拟化需要满足的需求。

　A:什么是无线网络虚拟化？

　无线网络虚拟化可以有非常广泛的范围，从频谱共享、基础设施虚拟化到空中接口虚拟化。与有线网络虚拟化类似，无线网络虚拟化需要物理的无线基础设施和无线电资源被抽象和隔离到许多虚拟资源中，然后可以提供给不同的服务提供商。这种虚拟化技术是由一个或多个提供者所拥有的物理基础设施所拥有的。

　换句话说，无论有线或无线网络，虚拟化都可以被认为是一个分割整个网络系统的过程。然而,无线环境的独特属性，从时间的不同渠道、衰减、移动性、广播等方面，使问题更加复杂。此外，无线网络虚拟化依赖于特定的访问技术，而无线网络与有线网络虚拟化相比，包含了更多的访问技术，而且每种访问技术都有其独特的特性，这使得聚合、共享和抽象难以实现。因此，将无线网络虚拟化看作是网络虚拟化的子集可能是不准确的。

　在本文中，我们认为无线网络虚拟化是一种技术，可以将物理无线网络基础设施资源和物理无线电资源抽象成虚拟的无线网络资源，并将其分割成具有相应功能的虚拟无线网络资源，并通过相互隔离来共享多个参与方。换句话说，虚拟化无线网络是实现抽象、分割、隔离和共享无线网络的过程。由于无线网络资源被分割成多个片，虚拟片和虚拟网络的术语具有类似的虚拟无线网络资源的含义。（什么是无线网络虚拟化？）我们可以在这篇论文中使用它们

　B:无线网络虚拟化的商业模式是什么？

　在无线网络虚拟化中，物理资源由一些各方拥有，而虚拟资源则被其他一些方利用。问题是这些政党是谁。业务模型可以描述无线网络市场中角色的构成，以及这些角色的主要功能。如图2（a）所示，一般来说，在无线网络虚拟化之后，有两个逻辑角色，MNO和SP。所有的基础设施和无线电资源，包括许可的频谱、无线电接入网络（RANs）、回程、传输网络（TNs）和核心网络（CNs），都是拥有的。由MNOs操作。MNOs将物理衬底网络的虚拟化执行到一些虚拟的无线网络资源中。为了简便起见，我们使用虚拟资源来指示虚拟无线网络资源。将这些虚拟资源出租，操作并对其进行编程，以便为终端用户提供端到端的服务。在一些论文中（例如，5），MNO成为InP，它只负责将无线网络资源出租给SPs。SPs将根据租用和分配的资源来创建和部署虚拟资源，以满足端到端服务的需求。

　上述业务模型中的角色可以进一步分离为更专业的角色，包括InP、移动虚拟网络提供商（MVNP）、移动虚拟网络运营商（MVNO）和SP 44——46，如图2（b）所示。它们的功能描述如下。

　（名词解释）

　a）InP：拥有基础设施和无线网络资源。在某些情况下，频谱资源可能也可能不属于InP。

　b）MVNP：租用网络资源并创建虚拟资源。一些MVNPs可能有一些许可的频谱，这样它们就不需要来自InP的请求频谱资源。在一些论文中（例如，47），MVNP被称为移动虚拟网络推动者（MVNE）。

　c）MVNO：操作和分配虚拟资源到SPs。与此同时，在某些方面，MVNOs由MVNOs和MVNPs的角色组成。实际上，这个模型适用于云计算中所谓的XaaS 48的新兴概念。在InPs中提供的是基础设施即服务（IaaS），而在MVNOs提供的是网络即服务（NaaS）。

　d）SP：专注于根据MVNOs提供的虚拟资源为其用户提供服务。

　换句话说，虚拟资源是由MVNPs创建的，由MVNPs管理的，并在InPs中运行。显然，这个四层模型可以在市场上创造更多的机会，并直观地简化每个角色的功能。然而，应该使用更多的协调机制和接口，这可能会显著增加复杂性和延迟。

　在这里，我们就MVNOs的角色做了一个简短的讨论。在不同的国家和社区中，MVNOs的定义是不同的。13位作者认为，MVNOs公司没有为其用户提供任何频谱和无线电接入网络。然而，在47年，MVNOs可能或可能没有自己的基础设施，或者只能拥有无线网络的其他部分（例如，中枢神经系统），除了RANs和频谱许可证。47位作者认为，在未来的移动网络市场中，MVNOs是能够打破有线和无线通信价值链的关键参与者。这种说法是基于纯粹的InPs的存在，这意味着MVNO（包括MVNPs和MVNOs）是负责向第10和第46条提供虚拟资源的实体。在XaaS的概念中，IaaS可以提供给MVNOs，MVNOs可以为SPs提供NaaS。然而，到目前为止，大部分的基础设施和无线电资源都归MNOs所有，他们不希望向潜在的MVNPs和MVNOs分享太多的收入。与这一判断不同的是，一些方法（例如，）将MVNO视为一种特殊的SP，它为集中的客户提供了增强的服务。在这种情况下，MVNOs和MNOs都处于双赢的局面，因为MVNOs帮助MNOs吸引/留住更多的客户，MVNOs可能提供包括VoIP、视频电话、实时流媒体等服务。

　上面的业务模型也可以用于IEEE 802.11的无线网络。在商业蜂窝网络中，基于802.11的访问技术可以作为无线网络的有效补充，用于热点地区的数据传输。在这个案例中，aspartofthe无线网络，基于802.11的网络可以遵循上面讨论的商业模式。在另一个以802.11为基础的网络中，称为“Testbed服务”（TaaS）50、51、MNO和SPs可能是设备提供者（管理员）和研究机构（组），而不是商业实体。

　Fig2无线网络虚拟化的商业模式

　(a)两级模型;(b)四层次模型。SP -服务提供商;MNO -移动网络运营商;MVNO—移动虚拟网络运营商;MVNP—移动虚拟网络供应商;InP—基础设施供应商。

　C.为什么需要无线网络虚拟化？（三点）

　无线网络虚拟化的动机从学术和工业研究到商业市场。在无线网络中，理论研究与实际实现之间的重要联系是基于基础设施的测试床，用于识别和评估新技术和提出的想法。无线网络虚拟化可以支持功能强大且高效的测试系统，可以在两种折叠中缩短创新技术的研发过程。首先，由于虚拟网络的灵活性、可编程性和定制性，建议的新网络在不考虑物理基础设施的复杂接口和特性的情况下，技术和服务可以实现更简单、更快速的评估。其次，由于虚拟网络之间的隔离，多个实验可以同时运行和操作，这意味着，即使在真正的基础设施中，也可以在不干扰正常服务的情况下测试和部署实验功能。

　在商业市场中，由于无线网络虚拟化所带来的共享，CapEx和OpEx可以显著降低。49位作者估计，用于OpEx和CapEx的600亿美元中，有高达40%的资金可以在5年内由世界各地的运营商节省下来。本文对OpEx和CapEx在共享无线网络中的应用进行了详细的分析。据估计，共享网站和天线可以减少20%-30%的资本支出，如果整个广播网络共享，可以节省25%-45%的资本支出，而共享所有资产将使资本支出减少10%。尽管OpEx在不同的国家有很大的不同，但总的来说，通过部署网络共享，有很大的空间可以减少OpEx和CapEx。

　在过去的几年中，MVNOs和OTT（OTT）SPs已经成为移动网络市场的强大玩家，并带来了他们的特色服务，从而影响了MNOs主导的传统市场的生态系统。幸运的是，无线网络虚拟化为MVNOs和MNOs 12带来了双赢的局面。MVNOs或其他类型的SPs可以从MNOs租借虚拟网络，而MNOs可以吸引更多来自MVNOs和SPs的客户。对于MNOs本身来说，在一个切片中，任何升级和维护都不会受到影响。其他运行服务。对于SPs来说，租用虚拟网络可以帮助他们“摆脱”对MNOs的控制，这样就可以更容易地提供定制和更灵活的服务，并且可以提高服务质量（QoS）。这也给MNOs带来了令人印象深刻的收入，因为SPs需要向MNOs支付更多的费用，并减少MNOs和SPs之间的永恒的争论。

　D.无线网络虚拟化的要求是什么？

　可以基于特定的业务模型开发无线网络虚拟化。为了实现无线网络虚拟化，需要满足一些需求。根据虚拟化的范围，这些需求可以划分为基本需求和额外需求。

　1)基本要求:

　共存：在无线网络虚拟化中，物理基础设施应该允许多个独立的虚拟资源在底层物理网络上共存。实际上，很明显，虚拟化网络的目的是使多个系统在相同的物理资源上运行。

　此外，由于虚拟切片是根据SPs的需求创建的，所以它们在虚拟切片中是不同的。虚拟化系统必须承担多个虚拟切片，它们拥有各种QoS要求、拓扑、服务类型、安全级别、用户行为等等。

　b）灵活性、可管理性和可编程性：在无线网络虚拟化中，需要通过从底层物理网络和其他共存的虚拟网络中分离定制控制协议来提供网络的不同方面的自由。然而，由于不同的虚拟化可能有不同的级别，从流级别、子通道或时间槽级别、到天线级别，灵活性取决于虚拟化级别。更高层次的虚拟化可能减少虚拟化的灵活性,同时更好的复用资源跨片(因此增加利用率与脉动流量)和简单的实现,但可以减少隔离的功效和资源定制的灵活性,而下级虚拟化导致相反的效果。

　可管理性和可编程性是另外两个基本要求。由于虚拟切片或虚拟网络被分配给了SPs，并且这些虚拟无线资源的管理与底层网络分离，无线网络虚拟化需要提供对虚拟资源的完全端到端控制。SPs能够管理配置，虚拟网络的分配，例如，路由表，虚拟资源调度，准入，甚至修改协议等等。为了实现可管理性，可编程性需要集成到无线网络虚拟化中，以帮助SPs实现定制的多样化服务、协议和网络。可编程性需要MNOs提供适当的接口、编程语言和支持具有相当大灵活性的安全编程范例。

　c）隔离：隔离确保任何特定虚拟网络的任何配置、定制、拓扑更改、错误配置和离开都不能影响和干扰其他共存的部分。换句话说，隔离意味着一个虚拟片的任何改变，例如终端用户的数量、终端用户的移动性、通道状态的波动等，都不应该对其他12片的资源分配造成任何改变。实际上，虚拟切片或虚拟网络对彼此是透明的，或者我们可以说，它们永远不知道其他虚拟切片的存在。它类似于在现代移动网络中，用户之间的多路复用，但不是相同的。由于许多虚拟网络应该共存，隔离是虚拟化的基本问题，它保证了容错、安全性和私密性。此外，在无线网络中，特别是蜂窝网络，任何一个细胞的改变都会对邻近的细胞产生高干扰，最终用户的移动可能会造成特定区域的不稳定性。因此，与有线网络相比，无线网络的隔离变得更加困难和复杂。

　2)附加要求:

　a）异构性：由于有许多共存的无线电访问技术，无线网络虚拟化应该允许异构性。而底物物理网络不仅应该由异构的无线网络组成，还应该由有线网络组成。此外，46位作者指出，在他们之上的虚拟网络可能是异构的（例如，通过使用不同的协议）。

　b）修正和可伸缩性：无线网络虚拟化的基础设施应该提供支持越来越多的共存虚拟网络或一些切片虚拟资源的能力;

　c）稳定性和收敛性：对于虚拟无线网络，稳定性降低了底层物理网络中错误和错误配置的影响。而且，在发生任何不稳定的情况下，融合允许虚拟无线网络保持稳定。

　d）移动性：virtual无线网络不仅应该支持传统的移动性，还应该支持MVNOs或SPs之间的移动。移动管理应该允许在WVNs或SPs之间的虚拟移动和地理移动。

　e）资源利用：无线网络虚拟化应保证有效利用物理无线电资源、计算资源和其他资源。体系结构需要处理动态资源调度中复杂性和效率之间的权衡。

　4.无线网络技术虚拟化框架

　在本节中，为无线网络虚拟化总结了一个框架。这个框架基于现有研究提出的架构，反映了无线网络虚拟化的基本思想、组件和关系;但是，不幸的是，这个框架可能不代表所有的体系结构，因为每个架构都有特殊的目的、原始的内涵和想法。一般来说，无线网络虚拟化的框架可以由四个主要组成部分组成：

　无线电频谱资源（radio spectrum resource）、

　无线网络基础设施（ wireless network infrastructure）、

　无线虚拟资源（wireless virtual resource）

　无线虚拟化控制器（wireless virtualization controller）

　如图3所示。

　Fig3 无线网络虚拟化的框架。

　A. 无线电谱资源

　摘要无线电频谱资源是无线通信中最重要的资源之一。通常，无线电频谱资源指的是许可的频谱或一些专用的自由频谱（例如，IEEE 802.11）。随着认知无线电的出现，无线电频谱将其范围从专用频谱扩展到白光谱，这意味着用户未使用的闲置频谱可以被其他人使用。

　我们将无线电频谱作为无线网络虚拟化的一个组成部分，由于认知网络的改进，异构网络的部署（例如，飞蜂窝和小细胞）和网络共享的实现。与当前相对固定的频谱访问相比，认知无线电技术使频谱的使用更加灵活，而异构网络则改变了蜂窝网络中传统的频率重用计划。这两项技术将在第七节讨论。网络共享为电信运营商之间的关系提供了合作。粗略地说，网络共享包括频谱共享、基础设施共享和完整的网络共享。后面的两个部分和网络共享的定义将在下一个小节中讨论。

　频谱共享指的是，由操作员拥有的所有或部分许可的光谱可以被多个合同操作者（通常是为共享光谱贡献的操作者）利用，基于协议。例如，操作员A和操作员B有一份合同，可以共享他们的光谱，这样他们就有了更灵活的频率调度和多样性增益，从而提高了网络的效率和容量。实际上，多年来一直有人提议跨运营商频谱共享，例如，57和58。然而，由于政策和市场的原因而不是技术，频谱共享在当前并不流行蜂窝网络。幸运的是，无线网络虚拟化正在召回频谱共享，以促进完全虚拟化，这意味着将可用的无线电频谱作为一个整体资源，并将它们虚拟化为抽象的访问媒介。

　B. 无线网络基础设施

　无线网络基础设施指的是整个无线物理衬底网络，包括站点（塔和天线）、基站（macrocell、smallcell、中继、RF、基带处理器、无线电资源控制器等）、接入点（无线局域网（wlan））、核心网络元素（网关、切换器、路由器等）、传输网络（RANs和CN之间的连接和连接）。

　这些基础设施组件是无线网络的“基础”，占据了MNOs的大部分投资。在现代无线网络中，一个单一的无线网络（包括运行、CN和TN）可能被一个MNO拥有，或者一些参与者可能拥有部分。整个无线网络的,例如,一些政党的CN虽然有些政党只有TN。然而,在一个特定的地理区域,MNOs或可操作之间的关系相同的网络竞争的一部分,这意味着没有共享或有限的共享(例如,漫游)存在。因此，这种范式中的任何虚拟化都是所谓的有限的内部基础设施虚拟化，这意味着在单个MNO或InP 13中进行虚拟化。

　显然，正如我们上面所讨论的，由于MNOs需要吸引更多的客户并满足来自SPs的各种要求，在规划和操作无线网络基础设施时，MNOs之间的合作和共享已经成为一种新的模式，从而提高了网络的效率和利用率。网络共享指的是多个MNOs共享一个物理网络的容量和基础设施。从业务的角度来看，网络共享可以被看作是一个协议，即两个或更多的MNOs将它们的物理网络基础设施和无线电资源集中在一起并共享。从技术的角度来看，网络共享是通过共享塔和其他基础设施来共享一个完整的移动网络。从云的概念来看，在无线网络中实现虚拟化，网络共享可以被认为是实现IaaS的重要一步。与此同时，网络共享可以显著降低运营商的资本支出和运营成本。在商业网络中，一些标准化组织（例如，3 GPP）、供应商（例如NEC和诺基亚西门子网络62）和运营商（例如中国移动）已经完成了一些初始的方法和促进网络共享。在英国，沃达丰和O2通过整合他们的网络基础设施，开始了他们的网络共享。这种网络共享伙伴关系可以为移动用户提供更好的覆盖，而构建64个的基站则更少。在前一小节中介绍了一种网络共享方法，即频谱共享。因此，本文讨论了其他两种方法，即基础设施共享和全网络共享。

　1） 基础设施共享：与频谱共享不同，只有在这种情况下才共享基础设施。基础设施共享可分为两类：

　（a）被动分享和(b)积极分享。被动共享指的是操作人员共享被动的基础设施，如构建场所、站点和桅杆。目前，被动分享由一些第三方运营，这些第三方被称为“塔公司”，与运营商签订协议，提供被动的运行基础设施。主动共享指的是共享整个移动网络的网络元素，如（a）RANs中包含的RF天线和无参数，（b）传输网络中包含的回程和主干传输，以及（c）路由器、交换机和寄存器（例如，访客位置寄存器（VLR））包含在核心网络中。

　在此基础上，提出了一种称为多操作符运行（MORAN）的网络共享架构，允许多个MNOs共享RANs。与此同时，3 GPP提出了两种方案基础设施共享使用66。在场景1中，MNOs直接连接到共享运行，并使用它们自己专用的许可频谱为各自的终端用户提供服务。场景2基于地理上的分割，这意味着MNOs（通常超过2个）将使用各自的无线电访问网络覆盖一个国家的不同部分，但同时提供整个国家的覆盖范围。这个场景可以分为两种情况，这两种情况分别是运营商之间的国家漫游（使用由其他MNOs拥有的RAN和CN），它们分别使用自己的频谱（使用专用的或通用的中枢神经系统）共享无线电网络。

　基于虚拟化的基础设施共享可以称为跨基础设施虚拟化，这意味着跨MNOs（InPs）可以实现无线网络虚拟化。在MNOs(输入)[13]。

　2） 充分的网络共享：完全的网络共享是频谱共享和基础设施共享的结合，这意味着无线电资源和网络基础设施都是可以的。根据协议在多个MNOs之间共享。在3 GPP规范中，全网络共享支持两个已确定的体系结构，它们是多操作员核心网络（MOCN）配置和网关核心网络（GWCN）配置。在MOCN中，共享的部分仅仅是RANs，包括无线电资源本身。GWCN不仅允许共享RANs，还允许共享MSCs和SGSNs，它们可以被认为是核心网络中的实体。在使用完全网络共享的地方给出了三个场景。在场景1中，一些操作符被允许访问RAN，它涵盖了由第三方托管的特定地理区域（可能是除以前的操作符之外的另一个操作符）。场景2被称为通用频谱网络共享，其中一个运营商将其许可的频谱共享给其他运营商，或者一组操作人员将他们的许可频谱收集到一个池中，并将整个频谱共享。在这个场景中，组中的所有操作符都可以先连接到一个叫做无线电网络控制器的控制器，然后连接到共享运行，或者可以组合成一个共同的核心网络，然后连接到共享运行。在场景3中，多个RANs可以共享一个共同的核心网络，其中元素或节点具有不同的功能，但属于不同的运行操作符。在用户、网络、需求、安全性和充电方面，应该满足几个需求。在特定于长期演进（LTE）的移动网络中，NEC提供了一个解决方案，支持在3 GPP架构中支持MOCN和GWCN。

　从容量、频谱和基站的角度对运营商间共享的性能比较进行了研究。他们评估和比较（a）无共享（NS），（b）容量共享（CS）的性能，这可以被看作是基于roi的共享和（c）频谱共享（SS）的扩展，这意味着操作人员1可以将其频谱部分共享给重型装载的操作人员2在传统基础设施上。根据其结果，表明CS与其他计算机的性能相比是最好的。

　因此，完全的网络共享为虚拟化提供了更高效、更灵活的物理衬底网络，这就导致了所谓的通用虚拟化，虚拟化可以无处不在。

　C. 无线虚拟资源（wireless virtual resource）

　无线虚拟资源是通过将无线网络基础设施和频谱分割成多个虚拟片来创建的。理想情况下，一个切片应该包含所有的虚拟实体。无线网络基础设施中的每个元素。换句话说，一个完整的切片是一个通用的无线虚拟网络。例如，一个从MNO请求切片的SP意味着这个SP想要从CN到air接口的虚拟网络，并且能够定制这个切片中的所有虚拟元素。然而，在现实中，这个理想的部分可能并不总是必要的。具体地说，一些可能拥有自己的CN或整个覆盖范围的湖泊的MVNOs只需要运行切片，而一些SPs只需要在特定的区域或时间内进行切片。考虑到一个更抽象的场景，一些新兴的OTT（OTT）SPs只向MNOs支付更多的费用，以确保为最终用户提供有保证的QoS服务。如果合同存在，MNOs必须分配一定数量的资源片，这些资源片可以根据它们自己的需求定制这些资源片。因此，基于不同的需求，无线虚拟资源意味着不同程度的虚拟化级别。下面我们介绍了无线虚拟资源的主要四个级别。

　（1） 光谱级切片：光谱级切片可以被认为是动态频谱存取和频谱共享的扩展。在这种模式下，频谱被分割成多路复用、空间多路复用或覆盖访问，这与动态频谱访问和分配给MVNOs或SPs是一样的。此外，在无线网络虚拟化中，频谱虚拟化是一种链接虚拟化，其中的重点是数据在这个链接中，而不是物理层技术。粗略地说，我们可以说，光谱级切片是在虚拟化环境中应用频谱共享和动态访问的应用。

　（2） 基础设施级切片：在基础设施级切片中，物理网络元素，例如天线、BSs、处理器硬件和路由器，被虚拟化以支持多个操作符共享。当多个MVNOs只拥有有限覆盖范围的频谱或多个MNOs，它们想要从某个区域的InP中租用基础设施和硬件时，InP必须将这些物理资源虚拟化到虚拟基础设施和虚拟机的切片中。例如，如图4所示，InP的物理网络覆盖面积为0;MNO1拥有许可的频谱和网络基础设施，覆盖面积1和MNO2，拥有许可的频谱和网络基础设施，覆盖面积2，而MVNO拥有许可的频谱，但没有任何基础设施可以覆盖。MNO1、MNO2和MVNO想要覆盖整个领域，包括区0、区1和区2。因此，在区2中，MNO2将基础设施虚拟化，并将其分割成两部分，分配给每个人。这是第1区，MNO2和MVNO想要覆盖的地方。在0区，InP将物理基础设施和硬件虚拟化到三个虚拟部件，称为虚拟基础设施1（VI1）、VI2和VI3，并将它们分别租给MNO1、MNO2和MVNO。MNO1、MNO2和MVNO控制VI1、VI2和VI3，通过控制资源管理的控制器（如分配、调度和访问）。在第52、60、61的网络共享中，已经讨论了使用这种体系结构的一些机制，这在前一小节中已经讨论过了。在一些网络环境中MNOs之间存在协议，MNO可以将部分资源共享给其他MNOs。然而，从纯粹的网络虚拟化方面来看，网络的基本区别共享和基础设施级别的虚拟化是MNOs和MVNOs能够通过控制器充分地管理虚拟基础设施和虚拟机。

　Fig4 一个基础设施切片的例子。

　（3） 网络级切片：网络级切片是上面提到的理想情况。这里我们给出一个如下的例子。ABS（例如，UMTS系统中的nodeB或LTE系统中的节点）被虚拟化到多个虚拟BSs，然后将无线电资源（例如，时间槽、频谱和信号处理器）分割并分配给虚拟BSs。为了启用虚拟中枢系统，必须将CN域中的实体（例如路由器和交换机）虚拟化到虚拟机中。具体来说，在3 G网络中，SGSN和GGSN需要被虚拟化

　；在4 G网络中，MME、SGW和PGW需要被虚拟化到它们的多个虚拟对等物中。在69年，作者引入了一个集成的网络级虚拟化架构，包括所有特定于LTE网络的三个领域。70和71关注于RAN域，而72关注CN域。图5给出了一个4 G LTE网络虚拟化的例子，它基于69年提出的架构。

　Fig5网络级切片的一个例子

　（4） 流级切片：第一次在FlowVisor 73中提出了流级切片虚拟化的主要思想。在流级虚拟化中，它的定义是不同的，但通常它应该是属于一个实体的流，它从MNOs 12中请求虚拟化资源。一些工作已经完成了，比如12、49、74。在这个体系结构中，属于一个或多个MNOs的物理资源被虚拟化并分割为虚拟资源片。资源片可以是带宽的，例如，数据速率，或者基于资源的，例如，时间槽12。一个典型的例子是MVNO，它没有物理基础设施和频谱资源（但有自己的客户）来提供视频服务调用它的客户。这个MVNO可以根据实际运行物理网络的MNO的特定数据速率（带宽）请求特定的切片。这个场景非常类似于基础设施级切片的例子，除了频谱资源和其他资源。图6给出了流级网络虚拟化的一个例子，它基于体系结构提出了[61]。

　D.虚拟化无线控制器

　无线虚拟化控制器用于实现对SPs可用的虚拟切片的可定制性、可管理性和可编程性。通过无线虚拟化控制器，控制平面与数据平面解耦，SPs可以在自己的虚拟切片中自定义虚拟资源。如图7所示，无线虚拟化有两个部分控制器、衬底控制器和虚拟控制器。基质控制器用于MNOs或InPs来虚拟化和管理底物物理网络。虚拟控制器用于MVNOs和SPs管理虚拟切片或网络。具体来说，MNOs使用无线虚拟化控制器来创建虚拟切片并将虚拟切片嵌入到无线中物理衬底网络，而sp则使用它来定制自己的端到端服务，例如调度和转发。虚拟网络中的网络管理的简要描述可以在75中找到。由于SDN和OpenFlow被认为是网络管理领域中最有前途和最有效的技术，在无线网络中应用SDN已经引起了一些关注，68、76。图7总结了无线虚拟化控制器的功能和组成部分。

　Fig 6 网络切片的一个例子

　Fig 7 无线虚拟化控制器的架构

　5.无线网络虚拟化的性能指标

　在讨论支持无线网络虚拟化技术之前，在本节中，我们将介绍一些性能指标，这些指标对于评估虚拟化无线网络的性能和质量是必要的。这些性能指标可以用来比较不同的体系结构、虚拟化机制、资源分配算法、管理系统、定制灵活性、节能、接口等。根据无线网络虚拟化的要求，我们将度量标准分为两类：传统无线网络的性能指标和基于无线虚拟化的度量标准。这些指标在表i中进行了总结。

　A. 传统无线网络的性能指标

　在传统的无线网络中，使用几个度量标准来评估网络的性能。显然，这些指标也可以用来测量无线网络虚拟化。

　1） 成本：成本是无线网络运营商对基础设施建设和网络运营的总投资，包括CapEx和OpEx。对于无线网络,特别是在蜂窝网络中，CapEx的成本包括建立基站设备、回程传输设备、无线电网络控制器设备、核心网络设备和现场（设备）安装的成本。与CapEx不同的是，OpEx包括能源费用、场地和回程租赁，以及运营和维护费用。此外，部署成本还包括，当MNO或InP在市场上新出现时，当局使用的许可频谱的成本。在无线网络虚拟化中，由于需要额外的设备和维护，这些部分的成本应该被认为是CapEx和OpEx。由于MVNOs和SPs通常不负责网络部署，所以MNOs或InPs需要承担大部分的部署海岸。然而，由于MVNOs和SPs在无线网络虚拟化中获得了更大的灵活性、可编程性和可管理性，所以OpEx可能是MNOs（InPs）和MVNOs（SPs）的胡子。

　2） 收入：除了降低成本外，增加的收入也与传统的无线网络虚拟化的其他目的相比较。利润，即成本和收入的区别，可以用来评估无线网络虚拟化。此外，收入成本比（RCR）也可以作为另一种衡量标准。利润越高（RCR）值，用于部署无线网络虚拟化机制的MNOs和SPs的动机越多。

　3） 覆盖范围和容量（吞吐量）：覆盖指的是无线网络服务覆盖的整个地理区域。容量指的是最大的聚合对于一个由b（或访问点）提供的特定区域的峰值速率（最大的理论吞吐量）。吞吐量通常指的是在特定的时间和区域内交付给最终用户的数据。覆盖和容量（吞吐量）在无线网络设计和优化中扮演着基本的角色。对于特定的访问网络技术（例如，宽码分复用访问（WCDMA）、LTE或802.11家庭），覆盖率和吞吐量主要与带宽、传输能力、网络规划有关，这些都是简要介绍的。

　a) 带宽：带宽是为终端用户提供的一个特定区域的可用无线电频谱。值得注意的是，随着认知无线电和网络共享的发展，现有的无线电频谱可能包含一些免费频谱和其他MNOs’的许可频段。

　b) 传输功率：传输功率是从BSs传输到终端用户的电源，以及从终端用户到BSs的传输能力。

　c) 网络规划：网络规划是指网络拓扑设计、网络综合和网络实现，目的是确保新网络或服务满足终端用户和操作人员的需要。小型电池和继电器的部署将会带来更高的吞吐量和更大的覆盖。MNOs和小单元之间的网络共享也可以带来新颖的网络规划策略，与传统的网络规划不同。

　d) 部署效率：部署效率（DE）度量标准度量系统吞吐量（或覆盖率）和部署成本（包括CapEx和OpEx）的比率。DE是无线运营商的一个重要的网络性能指标。通常，无线工程师需要在网络规划过程中估计部署效率。

　e) 频谱效率：频谱效率（SE）指标可以定义为系统吞吐量（或覆盖率）和带宽的比率。SE被广泛接受为重要的无线网络优化标准77，特别是蜂窝网络。要研究某一特定区域的SE，可以增加所有细胞所获得的硒，包括宏观细胞和小细胞，这些细胞在这一区域使用相同的光谱。此外，更详细的频谱效率指标可以用来评估性能，比如细胞边缘谱效率和最差的5%用户频谱效率。

　f) 能源效率：能源效率（EE）指标可以定义为系统吞吐量（或覆盖率）和能源消耗之间的比率。应该注意的是，能源消耗并不局限于传输能量消耗，而是应该包括在运行网络时的整个网络能源消耗，包括网络设备。能源和配件（例如，空气条件、闪电设施等）

　g) QoS：上面提到的度量标准与系统性能和资源效率有关。与上面的指标不同，QoS通常与最终用户相关。一般来说,某些QoS要求由几个变量来表示，这些变量描述了最终用户所经历的性能。例如，在3 GPP LTE中，QoS被划分为9种所谓的QoS类标识符（QCIs），它与资源类型（有保证的比特率或无保证的比特率）、优先级（9级）、包延迟预算和包丢失率相关联。

　h) 信号延迟：信号延迟是指控制网络管理功能的实体之间的控制信号的延迟。由于无线网络虚拟化支持了SPs和MVNOs的可编程性，所以数字信号交换将会增加，这可能会导致信号传输的延迟。

　B. 无线虚拟化的具体指标

　除了传统无线网络的性能指标之外，还有一些特定于虚拟化的指标，可以用来衡量虚拟无线网络的质量和性能。

　1） 虚拟实体之间的吞吐量：与传统的吞吐量不同，虚拟化特定的吞吐量是虚拟实体之间实现的平均数据速率。这个吞吐量指标可用于测量虚拟节点、SPs到最终用户之间的连接性能，以及对终端用户的MNOs。使用这个度量，我们可以评估资源虚拟无线网络中的分配算法和管理效率。

　2） 衬底网络的利用和应力：由于底物物理资源被用来映射虚拟片、虚拟节点和虚拟链接，利用率被定义为使用的底物资源与资源总数量的比值。例如，为了评估底物的物理层，利用率可以随使用的带宽而得到，电源，时间槽，信号处理资源，除以可用带宽，电源，时间槽，信号处理资源。此外，压力评估了底物物理资源可以承受最大虚拟实体的能力。例如，压力测量了一个物理的实体可以映射多少虚拟的东西。利用和压力可用于评估资源分配算法和虚拟化机制。

　3） 虚拟实体之间的延迟和抖动：延迟描述了数据包从网络中的一个节点到另一个节点10所需的时间。在这里,这个节点作为一个虚拟节点、SP和最终用户，这取决于不同的架构。数据包的到达时间可以用抖动来测量，这是底物网络所固有的。抖动是不特定于虚拟网络，但对虚拟无线网络的性能影响比传统网络更大。特别是在无线环境中，由于不可靠和多变的链接质量、延迟和抖动变得更加重要。延迟和抖动可以用来评估虚拟化机制和管理效率，因为不同的映射策略和控制器方法可能会极大地影响网络。

　4） 虚拟实体之间的路径长度：因为一些相互连接的虚拟节点通过虚拟链接连接，这意味着直接物理链路可能是notexist，路径长度度量标准度量两个底物节点之间的链路数量，这些节点最终映射了一个直接的虚拟链接来连接虚拟节点。路径长度将影响延迟由于较长的路径长度，抖动需要更多的物理节点来转发数据包。因此，路径长度可用于评估虚拟化机制和资源分配算法。

　5） 隔离级别：由于无线网络虚拟化可以在不同的级别进行，例如网络级别、流量级别、子通道或时间槽级别，甚至是硬件级别。（如天线和信号处理器）12，隔离级别可以用来测量最低的虚拟化物理资源级别。例如，在无线虚拟化中，如果MNO将其资源分割为基于时间的薄片，隔离级别是时间槽。

　6. 无线网络虚拟化的技术支持

　在本节中，总结了一些用于无线网络虚拟化的技术。我们首先提出分类方法，然后根据不同的无线电访问技术提出这些支持技术。

　在无线网络虚拟化中展示启用技术之前，我们首先讨论资源分区和切片之间的区别，以及资源虚拟化和多重访问。资源分区是将物理资源从某些特定方面划分并分配给不同的参与方的过程。它应该注意的是，分区的对象和结果都是物理的。切片也可以划分和分配，但可能是在虚拟资源或物理资源上。在资源分割和分区中没有虚拟化或共享，但是切片和分区的最终目的是提供资源虚拟化或共享。根据虚拟化和多重访问的目的，双方都希望在不同的级别上共享物理资源。多个访问试图在单个用户之间共享资源，而虚拟化则提供不同网络切片或用户组之间的资源共享。显然，多种访问技术始终是基础，因为任何无线网络都依赖于特定的多种访问技术。所有的用户都必须在同一个网络中部署相同的访问技术。相比之下，在虚拟化中，协议、多种访问技术、甚至在多个切片上运行的网络拓扑可能完全不同。为了减少可能的混淆，一个空气接口虚拟化的实例被描述为遵循。

　假设有两个MVNOs请求来自InP的虚拟网络。这个InP有两个对应于两种多访问技术的空中接口，CDMA和LTE。根据来自MVNOs的请求，InP将这两个空中接口虚拟化成四个虚拟的空中接口，其中包括两个基于CDMA的和两个基于LTE的空中接口。考虑到LTE的情况，InP可以将可用的物理无线电资源块（PRBs）分成两部分，并分别分配给每个MVNO，CDMA,为了隔离的目的，空气接口可以被分割成时间或频率的范围，这意味着每个MVNO都被分配到可用的光谱或时间槽的一部分。

　A. 分类

　由于无线网络包含各种不同的技术，因此很难用特定的属性来呈现无线网络虚拟化的支持技术。因此，我们将描述以下分类方法，并将它们作为分类来对无线网络虚拟化的支持技术进行分类。

　1）无线电接入技术：与有线网络不同的是，无线网络中的无线接入技术是不同的，而且往往互不兼容。目前大多数的支持技术都集中在802.11的网络、蜂窝网络（包括LTE系统和WiMax系统）、异构网络和其他技术上。这里使用的“其他人”一词指的是那些没有指定在其方法中使用的访问技术的技术。

　2）隔离级别：无线网络虚拟化的支持技术也可以根据隔离级别进行分类。隔离级别指的是最小的资源单元，它将SPs隔离开来。正如我们在上一节中提到的，无线网络虚拟化可以在不同的级别上进行，比如网络级别、流量级别、子通道或时间槽级别，甚至是硬件级别（比如天线和信号处理器）。

　3）控制方法：控制方法也可以用来对支持技术进行分类。集中控制、分布式控制或混合控制是可能的控制方法使无线网络虚拟化。如果MNO中的一个实体接收到SPs的需求，然后创建并运行无线网络虚拟化，这种控制方法是一种集中的方法。相反，如果无线物理网络中的每个元素以分布式方式独立地执行虚拟化，这种控制方法是一种分布式方法。

　4）目的：最初，网络虚拟化是为实验目的而提出的，其中多个协议需要同时在相同的基础设施上运行。商业市场中的网络虚拟化可以被认为是成功实验的延伸。因此，从目的的角度来看，支持技术可以分为实验和商业两种。

　接下来，我们将根据不同的无线电访问技术提供支持技术。这些支持技术在表二中进行了总结。

　B. 基于IEEE 802.11的无线网络虚拟化

　在[81]，一个名为“虚拟WiFi”的WLAN虚拟化方法被提议将虚拟网络从有线网络扩展到无线网络。基于内核的虚拟在虚拟WiFi中使用机器（KVM），将WiFi设备虚拟化到多个虚拟机（vms），这样虚拟机就可以像虚拟的无线LAN设备一样操作。因为每一VMs必须建立自己的无线连接，MAC层通过时域多路复用从多个虚拟MAC中分离出来。然而，一些虚拟机可能想要迁移到由于某些原因，其他物理设备或某些物理设备想要聚合多个VAPs，例如，节约能源和频谱资源。在[82]中提出了一个框架，用于在嵌入虚拟节点和链接之后实现VMs的迁移。在这种方法中，VMs和终端用户之间的连接是通过迁移vm来维护的，并使它们能够在其他物理访问点（PhyAPs）上启用。与[81]类似，[82]的虚拟WLAN网络是基于MAC层的，通过使用隧道技术在路由器中传递L2的框架。值得注意的是，尽管82次尝试将WLAN APs聚合在一起，而不是将其分割，但它利用虚拟化技术来管理聚合AP。

　频分多路复用（FDM）在[50]、[83]、[84]中使用，使无线链路虚拟化嵌入，可以在频域中隔离虚拟传输介质。[83]和[84]都选择了轨道测试台作为平台。在[83]，为了虚拟化硬件，在硬件上运行的操作系统必须承受用户模式Linux（UML）操作系统，它扮演的是VMs，而[84]选择Open VZ在物理设备上运行多个操作系统（VMs）。无论在物理设备中使用什么操作系统，操作系统都必须能够为VMs安排资源，例如，CPU、内存等资源。[50]的作者们提出了一个新的测试平台VNEWS，它可以将新兴的TaaS移动到无线云。在[50]中使用的频谱切片可以使多个虚拟拓扑共存，并使用适当的启发式方法来确定所请求的和底物的资源。此外，这种方法采用并扩展了一种资源规范语言（ProtoGENI V2 format RSpec），用于无线实验。

　时分多路复用（TDM）在85，86用于无线连接虚拟化。通过使用TDM，物理网络在不同的时间域之间进行分区虚拟网络，每个实验85或虚拟操作员86在时域中被隔离。85的作者实现了大规模的虚拟化机制IEEE 802.11无线测试设备，而86则从延迟、抖动和网络利用率等方面对基于tdm基的链接虚拟化进行评估。在87年也提出了类似的工作重点讨论了在wlan中uplink的公平性问题。在87中，物理访问点被允许为单独的虚拟访问点分配不同的UL空时配额两种被提议的算法，称为线性比例反馈控制（LPFC）和LPFC+，它利用流量控制（带宽控制）控制空气时间。使用这两种算法,基础设施可以跨片执行公平性（指分配给属于单个SP的一组用户的资源），从而允许单个SPs公平地共享底层WLAN硬件和相应的通道。然而，在88年，作者认为，当静态资源时，带宽调度无法达到如此高的利用率。每个片的分配比例是预先设定的。因此，在88年提出了一个MAC层的空气时间控制机制。与85和86不同的是，51提出了一个空间划分的多路复用（SDM）将虚拟链接嵌入一个称为“轨道”的802.11的实验网络中。本文的比较表明，在TDM和SDM中，隔离是可比较的，而SDM是可比较的。达到比TDM更好的效率。

　尽管上述研究极大地促进了无线网络虚拟化，但由于缺乏全面的网络虚拟化，它们可能无法提供完整的无线网络虚拟化解决方案。虚拟访问点（节点），MAC层和上层的可编程性，可定制的流程调度、路由、资源分配等等。围绕IEEE 802.11家庭的工作已经完成，蜂窝网络也可以从他们的成就中获益。此外，这些实验网络的目的是测试和评估创新的协议和机制，这些协议和机制可能直接适用于蜂窝网络。

　在89、90中，无线网络虚拟化嵌入问题已经扩展到基于IEEE 802.11的无线多跳网络的情况。在这些论文中，作者建议使用与所请求的资源成比例的收入，包括CPU资源和带宽资源。基板物理网络基于最大化收入的目标进行嵌入。

　在91-93年，无线网络虚拟化研究无线网络（WMNs）。一个名为WISEMESH的实验测试床，在91中使用异步时间。在一个节点上共享多个切片。在无线连接不可靠的情况下，将重点放在多播的面向服务的虚拟网络上，并嵌入WMSs中的虚拟网络。摘要提出了一种基于增强遗传算法的启发式算法，得到了一种近似但有效的解决方案，将信道分配给虚拟网络。

　C. 3GPP LTE-based Wireless Network Virtualization

　在蜂窝网络中，虚拟化的概念可以回溯到111，在此基础上，已经提出了虚拟节点和虚拟广播的基本框架。在[111],解耦在数据平面和控制平面上，有明确的定义，不同的协议和管理策略能够在不同的虚拟节点和链路上运行。虚拟化管理-通过以中心方法管理虚拟化节点和链接。然而，在111中没有提到实际的实现，特别是资源分配和隔离。尽管如此，这个胚胎还是给出了将虚拟化引入到细胞区域的最初想法。

　目前，蜂窝网络中讨论的大多数无线网络虚拟化都基于3 GPP LTE系统。69、94、112的作者们研究了3 GPP LTE的虚拟化技术，并指出虚拟化的内容类似于有许多解决方案的节点虚拟化。在本小节中，我们以112为例，说明在基于lte的蜂窝网络中实现空气接口虚拟化。如图8所示，一个虚拟机监控程序113被物理地添加到LTE中，并在物理资源和虚拟的资源之间进行逻辑分配。LTE虚拟机监控程序负责将“非”虚拟机的虚拟化技术转化为许多虚拟的虚拟机，比如虚拟机（例如，CPU、内存、输入/输出设备等）和频谱，这些都可以被不同的SPs或MVNOs使用。此外，LTE虚拟机监控程序还负责安排air接口（在用户设备和用户设备之间）资源（例如，OFDMA子载波）。在hypervisor中有两个被提议的实体充当关键角色。第一个是频谱配置和带宽估计（SCBE），逻辑上定位于每个虚拟的伊诺德，另一个是在逻辑上定位于hypervisor的频谱分配单元（SAU）。为了估计虚拟机的频谱需求，这是SCBE的主要功能之一。从每个虚拟操作员的频繁时间间隔中，这个频谱带宽估计是由基于指数的移动平均值计算出来的，并发回给PRBs调度使用的系统管理程序的SAU。SCBE的另一个主要功能是在每个虚拟的伊诺德操作的地方配置频谱。

　由于PRB是LTE MAC调度程序可以分配给用户的最小的单元，所以在虚拟内存中调度PRB意味着在不同的虚拟空间中分割频谱eNodeBs。为了将多个虚拟的内容分开，系统管理程序必须根据一些标准来安排大量的PRBs（例如，带宽、数据速率、功率、干扰，预先定义的合同、通道条件、交通负荷或两者的组合）、虚拟操作员的需求和隔离需求。SAU用于通过基于合同的虚拟机监控程序算法来调度空气接口，以便根据预定义的合同将频谱划分为虚拟的。以下四种预先定义的合同可以被考虑：1）固定的固定带宽将被分配;2）动态保证，在分配PRBs的基础上，根据虚拟环境的要求和上限的最大值;3）在最低保证带宽分配的情况下，尽最大努力，并以最佳的努力方式增加额外的带宽;4）最好的努力，没有保证带宽是通过纯粹的最佳努力方式来分配的。在112中提出的方法是一种实用的、集成的机制，以实现LTE-based RANs的虚拟化。尽管如此，仍有一些方面需要改进，包括控制信号，虚拟的，和上的隔离虚拟化层(例如,路由)。

　在95-97中使用了类似于69的机制，通过扩展来解决多个特定的问题。从分析和模拟的角度，在95中研究了由诺德布虚拟化所获得的多路复用。并提出了一种通用多件制模型，以支持集中频谱共享，并提供实时服务的频谱预算估算机制。在96年，提出了负载平衡技术，并将其嵌入到69年提出的框架中。使用动态负载平衡机制，高负载的虚拟eNBs可以将过多的流量转移到低负载的虚拟eNB上，这将带来用户性能的显著提升。同时，本文还对网络语音技术、实时视频、HTTP和FTP等不同应用进行了分析，并对其进行了分析。与其他方法不同的是，97在LTE虚拟化的资源配置中引入了一种破产游戏。假设两个“大”（更高的流量负载和速率要求）和“小”（低流量负载和速率）并存，由InPs所拥有的PRBs是有限的和稀缺的，因此所需的PRBs小于可用的PRBs。因此，作者对拥有PRBs的InPs和MVNOs分别作为破产公司和游戏玩家的模型进行了建模。通过解决破产的游戏，在分配PRBs时，InPs保证了VMOs的相对公平。

　自从提出了SDN的概念以来，分离控制平面和数据平面的概念已经应用于LTE虚拟化70-72、98、114。此外,OpenFlow,实现SDN的一项技术，也引入了LTE虚拟化68，76。应该注意的是，SDN或OpenFlow不等于网络虚拟化。根据这个定义SDN（在第二部分中提到），SDN是一种可以应用于网络虚拟化的机制。换句话说，使用SDN实现网络虚拟化是可能的，但不是必需的。

　通过使用FlowVisor ，98和76都提供了关于LTE虚拟化的架构级解决方案，而76则侧重于eNodeB的虚拟化，98研究包处理整个网络。在76中通过FlowVisor策略将其分割成许多虚拟的无价值的代码，并且创建了相同数量的控制器来分配相应的SPs或MVNOs。当一个SP将信息发送到他们的虚拟机时，FlowVisor会停止流量并将其映射到允许的资源上，这是基于在诺德布的策略。类似地，FlowVisor只将来自于诺德的流量转发给相应的控制器，该控制器由SP的流空间与此流量相匹配。因此，SP没有意识到，已经将其分割为多个虚拟的。同样，98也使用了FlowVisor，但将其扩展到CellVisor，它可以支持为基站和高水平语义空间定义提供灵活的资源切片。此外，98的机制还提供了更广泛的范围资源，可以在不包括带宽、拓扑、流量、设备CPU和转发表的基础上进行切片。

　SDN的概念应用于云运行（C-RAN）71。提议的C-RAN是一个软件定义的运行架构，包含三个主要部分：无线频谱资源池（WSRP）、云计算资源池（CCRP）和SDN控制器。在这个体系结构中，WSRP由多个物理远程无线电单元（pRRUs）组成，分布在不同的地方位置，将一个pRRU虚拟化成几个虚拟的RRUs（vRRUs），使用不同的无线协议（GSM、UMTS、orLTE）在一个共享pRRU中共存。CCRP由大量的物理处理器构建高速云计算网络，并对虚拟BBUs和虚拟BSCs进行虚拟化。显然，WSRP和CCRP创建了几个完整的虚拟RANs。SDN控制器负责该异构RANs的控制平面的责任。通过考虑在地理区域内的所有物理基站（不仅仅是RRU）作为无线电元件，并将其抽象为虚拟基站，从而提出了一个更通用的软件定义无线电访问网络。

　D. IEEE 802.16-based Wireless Network Virtualization

　一些虚拟化方法关注于IEEE 802.16 e&m。一个虚拟网络交通工具被引入到空气时间的公平性中，这也被认为是在87年的WiMAX（802.16 e）系统中。100的作者提出了一个虚拟基站的体系结构，并且在WiMAX网络中研究了一个虚拟化基板。摘要提出了一种基于时间公平度的加权公平共享算法，以提高多个切片的公平性（分配给虚拟基底）。

　这里我们使用网络虚拟化基板（NVS）12，101作为展示WiMax虚拟化的例子。NVS可以被认为是不仅是WiMax的解决方案，而且是其他蜂窝网络的虚拟化解决方案。NVS由两个主要的调度程序（切片调度程序和流量调度程序）组成，在网络的MAC层运行，并在MAC-frame粒度上运行。为了实现隔离，普罗斯最优的切片调度器允许同时保留两个类的切片，它们是带带宽的（这意味着一定的数据速率）基于资源的（这意味着一定数量的频谱或时间槽）。对于每一帧，slice调度器根据MNO的效用最大化的标准来选择切片。该实用程序是由MNO和SPs之间约定的实用函数计算的，这样它就可以最大限度地提高基站的收入，同时满足单个的切片需求。

　尽管NVS可以为WiMax虚拟化提供一种有效的机制，但还需要对WiMax虚拟化进行进一步的研究。首先，NVS需要对当前WiMax系统的MAC层进行重大修改。其次，在NVS中不考虑网络层的虚拟化。第三，完全虚拟化（例如，完全的灵活性、定制性和可编程性）在NVS中仍然不可用。

　[43]作者通过提出一种基于NVS的CellSlice的新系统，继续进行NVS研究。首先，CellSlice克服了部署障碍，它通过将切片调度转移到网关，从而修改了NVS基站内的MAC调度程序。此外，由于CellSlice动态地调整了流形的参数，它可以实现以下优点：1）隔离，并且可以同时满足切片的要求;2）在一个切片中流动（动态地到达和离开）可以获得公平的资源分配;3）资源的最大化可以实现。

　102的作者们并没有在12、101的基础上安排切片，而是建议在一个基于子的基础上安排切片，这是在一个基础上进行的。框架。此外，这个方案的一个有趣的特点是，MNO不会分割所有的无线网络，并将其分配给MVNOs，但只将部分内容分割并租给MVNOs，因此，作者提出了一个分片分配方案，将框架从本地MNO的用户和国外虚拟网络（MVNOs）的用户中分离出来。摘要提出了一种典型的二进制整数规划问题，其中优化目标是分配子载波满足各片中所有流的要求，同时占用尽可能少的子载波。除了子载波分配问题102，在103中研究了功率分配问题。为了解决这一更复杂的问题，提出了一种利用非线性规划实现子载波分配的多步动态优化方法。

　E. 异构无线网络中的无线网络虚拟化

　有几项关于异构无线网络虚拟化的研究，如68、104、105。一个名为“两栖”的认知虚拟化平台在104年被提出。在有线和异构的无线网络中，两栖类支持合作资源管理，在有线和无线网络上进行端到端切片。此外，两栖类还可以用完全的认知无线电功能来虚拟化一个认知基站。提出一种自适应虚拟网络无线电资源分配（VRRA）机制。VRRA算法在初始分配后进行自适应无线电资源分配，并承担动态重新分配资源的责任，以满足异构虚拟基站所要求的最小容量。VRRA算法基于虚拟网络的数据速率、延迟和错误率的要求。使用OpenFlow的概念，68支持集成蜂窝网络中的虚拟化，包括异构访问技术。

　F. 其他

　在这一小节中，介绍了一些不指定某种无线电访问技术的方法。74、106、115使用游戏理论为虚拟网络分配资源或片。在115中，建立了基于非合作博弈模型的带宽（容量）分配方案，并提出了一种求解带宽分配问题的迭代算法，通过寻找纳什均衡来解决带宽分配问题。然而，由于带宽直接用于表示115的无线电资源，所以在115中不考虑容量和无线电资源之间的关系。在74、106中，作者将无线网络虚拟化，并将无线网络资源抽象为速率区域，它被计算为可以通过任何频谱分配实现的速率集。在此基础上，提出了一种机制，即网络资源由SPs按顺序进行。由于在此机制中考虑了动态环境和需求，所以顺序拍卖被建模为一个随机博弈。通过求解随机博弈模型的纳什均衡，得到了有效的速率分配。

　为了处理无线虚拟化的在线请求，并动态地嵌入虚拟网络，107使用了一种有趣的方法，称为“卡诺地图”，就像在线嵌入一样。算法。在108中，提出了一种时间空间组合资源分配算法，以确保无线实验网络的隔离和提高资源利用。在该算法中，最大的资源利用是通过最小化预定的时间槽来实现的。在109、110中提出了一种新的体系结构，其中一个网络被分割成几个基于用户上下文需求的个性化可访问的虚拟网络（上下文可以是安全性、移动性或服务需求）。类似的用户根据他们的上下文分组并与虚拟网络相关联。

　7. 挑战和更广泛的视角

　尽管无线网络虚拟化有潜在的愿景，但在广泛部署无线网络虚拟化之前，仍有许多重大的研究挑战有待解决。在本节中，我们将介绍其中的一些挑战。本节还将介绍更广泛的观点。

　A. 无线网络虚拟化的挑战

　（1） 隔离：隔离是虚拟化的基本问题，它支持不同参与方之间的资源的抽象和共享。任何配置、定制、拓扑更改任何虚拟网络都不应该影响和干扰其他现有的参与方。尽管在有线网络中，隔离是相对容易的，但无线网络的隔离是具有挑战性的。不像有线网络，在硬件（例如，端口和链路）基础上可以进行带宽资源的抽象和隔离，无线电资源的抽象和隔离不是直接的，因为无线通信的固有的广播特性和无线信道质量的随机波动。例如，在无线网络中，特别是蜂窝网络，一个细胞的任何变化都可能导致对相邻细胞的高度干扰53。此外，在不同细胞大小的无线网络中，有两种细胞间干扰的来源。当一个宏观基站覆盖区域与小的基站覆盖区域重叠时，第一个干扰源就产生了，从而导致了跨层干扰。第二个干扰源出现时，小基站的覆盖区域相互重叠，造成了colayer干扰116。此外，隔离应该在不同的级别实现，例如在流级、子通道或时间槽级别，或者硬件级别（天线和信号处理器）12。此外，终端用户的移动性可能会造成特定区域的不稳定性。因此，与有线网络相比，无线网络的隔离变得更加困难和复杂。

　（2） 控制信号：在创建虚拟网络之前，需要在SPs和InPs之间建立连接。有了这种连接，SPs可以表达他们的需求为最终用户服务的资源。此外，由于虚拟化可以在InPs中发生，因此在InPs中表达显式的共享信息的标准语言是必要的。此外，还需要SPs与终端用户之间的通信。这就引入了一个循环性，网络连接是其自身的先决条件。因此，需要谨慎地设计适当的控制信号和接口，以便在无线网络虚拟化的不同参与方之间进行通信。由于无线网络的特殊属性，SPs或最终用户可能需要不同的qosat赞颂。在功能服务特性方面，关于QoS属性规范的协议较少。因此，控制信号和接口应该与不同类型的需求兼容。此外，由于各种无线电访问技术（例如，IEEE 802.11，蜂窝，和IEEE 802.16），控制信号和接口应该在不同的无线电访问技术之间进行调整。此外，还需要自定义能力，因为定制了分配给SPs的虚拟化资源。它应该通过标准方法来开发对SPs可用的网络元素的可编程性。标准化的控制信号和接口是成功的无线网络虚拟化的关键。

　为了提供能够处理这些问题的控制信号，需要一个带外的机制或另一个网络。在无线网络中，如果不存在一个带外的机制，至少有一部分资源（例如，频谱）必须致力于实现控制信号。然而，与有线信号网络不同的是，由于无线电信道的不稳定性频谱的稀缺，信号的过载和延迟必须被仔细考虑。另外，灵活性和复杂性的权衡是控制设计中的另一个重要问题信号。

　（3）资源发现和分配：为了实现无线网络虚拟化，InPs或MVNOs应该在底层物理无线网络中发现可用的主动和被动资源。InPs需要决定用于虚拟化的物理资源，这意味着InPs可能为它们自己的使用保留一些资源。因为资源可能在多个国家之间共享一个有效的协调机制，应该适当地设计。还有一些通信协议必须包含在协调中机制。此外，为了发现MVNOs的可用资源，另一个设计良好的通信协议必须在InPs和MVNOs之间使用。命名和寻址在资源发现方面也是重要的问题，因为它们初始化了VMNOs识别物理节点和链接的过程。MVNO可以将来自多个InPs的资源组合在一起，最终用户也可以同时连接多个虚拟网络。因此，为了物理元素和虚拟元素的身份，需要一个全局命名和寻址机制。

　资源分配是无线网络虚拟化的另一个重大挑战。资源分配方案需要决定如何在物理上嵌入一个虚拟的无线网络（例如，应该选择哪些节点、链接和资源，哪些应该优化13）。正如5中定义的那样，在网络虚拟化环境中资源分配指的是虚拟节点的静态或动态分配，以及物理节点和路径上的链接。在118中指出，嵌入虚拟网络和约束条件在资源或需求上，可以简化为np困难优化问题。在10年，可以找到一项关于虚拟网络嵌入的调查。此外，与有线网络不同的是，由于无线电信道的变化、用户移动性、频率复用、电源控制、干扰，源分配在无线网络虚拟化中变得更加复杂。覆盖，漫游，等等，因为uplink和下行链路的属性在无线环境中可能是不一样的而且流量在两个方向上都是不对称的，资源应该考虑对上行链路和下行链路的分配。

　资源调度对InPs和VMNOs也很重要。由于来自于SPs的服务范围可以广泛地从最有效的、最敏感的、不同的服务中获得。必须动态映射到物理无线链接。InPs和VMNOs必须实现适当的调度算法，可以在虚拟和物理的所有元素上运行。元素。其他资源，如CPU、内存、磁盘和缓存（物理和虚拟），也需要在无线网络虚拟化中有效地调度。同样,由于在无线环境中不可预测的属性，资源调度是一个复杂的问题。

　资源分配的另一个问题是入学控制。准入控制的目标是最大化利用（收入），同时保证现有用户的QoS通过控制接收到的用户。有了无线网络虚拟化，有两种许可控制：终端用户的传统无线接收控制SPs的承认。在对SPs的准入控制中，VMNOs需要进行准确的评估，并确保分配给SPs的虚拟资源不超过底层物理网络的容量。这在无线环境中很复杂因为终端用户的数量和他们的流量在一个特定的地理区域动态变化，导致该区域无法预测的总吞吐量。

　在资源发现和分配中，时间粒度（即需要小心地设计资源发现和分配的频率？）需要仔细设计13。如果时间间隔太小，超载和信号传输的成本可能会显著增加。然而，长时间间隔将导致传统网络的静态架构退化。

　（4）移动管理：移动管理是无线网络中的一个重要问题，它确保向用户提供新的通信，并持续进行与最少的中断通信，而用户自由和独立地移动。在移动管理中有两个组成部分：位置管理和交接（也包括被称为文学的回归）管理。位置管理使网络能够通过跟踪他们的位置向用户发送通信。当连接到网络的点从一个接入点（或基站）移动到另一个接入点时，汉多夫管理保持服务的连续性。有了无线网络虚拟化，跟踪用户的位置是很有挑战性的，因为它可以使用不同的VMNOs或InPs来执行位置更新。集中的位置管理可以解决这个问题。然而，延迟将在集中管理中引入，因此一些分布式机制值得进一步研究。此外，由于正在进行通信的用户可能会在多个VMNOs或InPs之间切换，所以切换管理问题变得比传统的无线网络更加复杂。当用户在多个VMNOs或InPs之间切换时，为了保持服务的连续性，需要在不同的网络之间进行适当的同步机制。

　（5）网络管理：网络管理对运营商来说一直是一个巨大的挑战。无线网络虚拟化的管理对于保证适当的操作是至关重要的。物理基础设施、主机虚拟无线网络和由虚拟网络支持的无线服务。由于（虚拟）网络可能跨越多个底层物理网络，网络管理和操作面临新的挑战。此外，SP可能会动态地更改资源请求，以适应用户的更改。因此，网络管理系统需要提供弹性，以适应SPs请求的变化。此外，来自多个设备的信息、来自参与各方的不同管理机制需要进行聚合，以避免冲突。由于底层的物理网络可以由异构网络（如WLAN、macrocell、smallcell、中继，甚至M2M网络）形成，并且每个网络都有独特的属性，因此需要一些特定的解决方案和机制来提供、操作和维护虚拟的无线网络。

　（6）安全性：在无线网络虚拟化中，一个被广泛使用的假设是，不同的参与方总是被信任的。然而，这个假设可能不成立，因为有一个在无线网络虚拟化中，大量的智能设备/节点具有自适应/上下文感知能力。特别是，一个被妥协的政党可以利用虚拟化机制以恶意的方式进行错误的行为。因此，除了传统无线网络的脆弱性和威胁之外，智能在无线网络虚拟化中的参与也带来了新的安全挑战。对于许多安全问题，身份验证是一个重要的需求，它对于完整性、机密性和不可抵赖性是至关重要的。此外，传统有线和无线网络安全的经验表明了多级保护的重要性，因为系统中总是存在一些薄弱环节，无论用于预防的方法（例如，身份验证）。这对于无线网络虚拟化尤其适用，因为移动设备的物理安全自治功能很低。为了解决这个问题，基于检测的方法（如入侵检测系统（IDSs）），作为第二保护墙，可以有效地帮助识别恶意活动。

　B.广泛视角

　为了无线网络虚拟化，需要仔细研究基于预防的方法和基于检测的方法。

　认知无线电54是一种允许认知使用者的技术（例如未经许可的用户或二级用户）操作分配给许可用户的频谱的空闲部分（即：主要用户)。摘要认知无线电被广泛认为是一种很有前途的技术，可以解决当前不灵活的频谱分配政策造成的频谱短缺问题。它能够感知其无线电环境，并根据感知结果自适应地选择传输参数，从而提高了认知无线电系统的性能，避免了对主要用户的干扰。最近对认知无线电的广泛研究已经发展起来一套广泛的技术，可以在不同的情况下，在不同的无线系统之间进行频谱共享。在蜂窝网络中已经考虑了认知无线电技术，包括扩展LTE频谱130、资源管理131、分层异构网络132-134和下一代蜂窝网络135、136。由于使用动态频谱共享的认知无线电可以被视为一种无线电频谱虚拟化，所以在无线网络虚拟化中使用认知无线电技术是很自然的。然而，正如我们上面所描述的，无线网络虚拟化是一个比认知无线电更广泛的概念。

　另一种改善网络性能的方法是使用一种多层或层次结构的小单元结构。这种架构代表了一种新颖的无线网络模式，基于部署短程、低功耗和低成本基站的想法，这些基站与宏观单元相结合。在这种范式中，存在着异质的细胞类型，如宏观、微观、微微、飞向细胞，以及无线中继和分布式天线。在一个异构的无线蜂窝网络中，大的蜂窝网络提供了无处不在的覆盖和移动支持，而较小的网络元素则通过增加数据来实现连接，减少了能源消耗。成功的一个主要挑战是成功的异系的网络资源-管理部在细胞。特别地，因为所有的细胞都在相同的频率范围内运作（例如频率复用因子是1），随着小细胞数量的增加，细胞间的干扰成为一个关键问题。因此，制定高效、有效的网络资源管理计划至关重要。这样的方案应该要求细胞之间的低协调，因为协调引入了信号的开销、复杂性和可伸缩性问题。此外，由于回程网络在容量上受到限制，用于集中方案的系统动态信息（例如，通道状态信息）可能丢失或过时。因此，分布式网络资源管理方案是可取的。一方面，在这个多层环境中，无线网络虚拟化变得复杂起来。另一方面，无线网络虚拟化的一些机制（例如，频谱和基础设施共享）可以促进异构无线网络的部署。网络。此外，异构无线网络需要一个聚合而强大的网络管理机制，可以通过无线网络虚拟化提供。

　云计算作为一种新的信息技术范式，已经成为学术界和工业界最热门的话题之一。云计算是一种模式。按需访问可配置资源的共享池（例如，服务器、存储、应用程序、服务等）。云计算的基本特征包括需求自助服务、广泛的网络访问、资源共享、快速弹性和测量服务139。云计算将对无线网络虚拟化的设计和操作产生深远的影响。一方面，随着无线移动通信技术和设备的发展，越来越多的终端用户通过移动设备访问云计算系统，比如智能手机和平板电脑。将云计算集成到移动环境中，可以实现移动云计算（MCC），这被广泛认为是一种很有前途的移动计算范式，拥有巨大的市场140-143。另一方面，云中的强大计算平台也可以对无线电访问网络（运行）（除了移动终端用户）有利，这就导致了C-RAN 144-146的新概念。与现有的蜂窝网络不同，在C-RAN中，计算资源位于每个单元格的位置，计算资源位于一个具有强大计算平台的中央无线网络云中。这种从分布式到集中的基础设施进行基带处理的转变可以带来显著的好处：节省由于集中维护而产生的运营费用;利用先进的协调信号处理技术提高网络性能;通过利用负载变化来减少能量消耗，144，145。云计算环境中的无线网络虚拟化是一个很有前途的研究方向。

　8. 结论

　摘要本文论述了无线网络虚拟化，这是一种重要的概念，可以实现基础设施和无线电频谱资源的抽象和共享，减少无线网络部署和操作的费用，更容易地迁移到更新的服务和产品和灵活的管理。我们以网络虚拟化的概述开始了我们的讨论。在这里，我们介绍了一个简要的历史和当前的网络虚拟化项目，重点是SDN和OpenFlow。然后我们讨论了无线虚拟化的动机。特别地，我们在无线网络市场中展示了不同角色的业务模型和这些角色的功能。接下来，我们讨论了无线网络虚拟化的框架，包括四个主要组件：无线电频谱资源、无线网络基础设施、无线虚拟资源和无线虚拟化控制器。然后我们讨论了一些性能指标，这些指标可以用来比较不同的架构、虚拟化机制、资源分配算法、管理系统、定制灵活性、节能、接口等等。接下来，我们将讨论一些支持无线网络虚拟化技术的技术，这些技术是基于不同的传统技术。我们还讨论了无线网络虚拟化的一些重大研究挑战，包括隔离、控制信号、资源发现和分配、移动管理、网络管理和安全。最后，我们探索了一些更广阔的视角，比如认知无线电和网络、层次化的蜂窝网络和云计算。

　总之，对无线网络虚拟化的研究相当广泛，未来还会有许多研究问题和挑战。尽管如此，它还是支持无线社区迅速解决这些挑战，以采用这些技术。本文试图简要地探讨与无线网络虚拟化相关的当前技术，并讨论未来的研究，这可能有助于实现这一愿景。