基于云原生計(jì)算的5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略

蘇堅(jiān)

基于云原生計(jì)算的5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略

蘇堅(jiān)

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

源于IT領(lǐng)域的云原生計(jì)算涵蓋了一系列適用于不同行業(yè)、滿足業(yè)務(wù)多樣性需求的路徑和方法，對(duì)于正在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)軟件化和虛擬化轉(zhuǎn)型的電信運(yùn)營(yíng)商，云原生計(jì)算恰好能夠滿足針對(duì)特定行業(yè)、特定場(chǎng)景的5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求。分析了將云原生計(jì)算引入電信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，基于5G系統(tǒng)服務(wù)化架構(gòu)，提出適用于電信網(wǎng)絡(luò)的云原生計(jì)算設(shè)計(jì)、部署、運(yùn)營(yíng)方式和技術(shù)路線，探討了哪些云原生計(jì)算的通用原則可以被電信運(yùn)營(yíng)商采納，以期通過(guò)云原生計(jì)算推動(dòng)傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)向5G智慧網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型。

5G；云原生；容器；微服務(wù)；編排

1 引言

IT技術(shù)的快速發(fā)展、更新和迭代推動(dòng)著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。伴隨通信與IT的加速融合，面對(duì)蓬勃發(fā)展的行業(yè)應(yīng)用和新興業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)不斷提升的要求，傳統(tǒng)的“一張網(wǎng)絡(luò)”向“所有用戶”提供“相同功能”的服務(wù)模式不再適用，作為通信行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主導(dǎo)者，傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商同時(shí)面臨著來(lái)自網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、運(yùn)維等多個(gè)維度的變革壓力[1]。

為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，電信運(yùn)營(yíng)商正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，打造簡(jiǎn)潔、敏捷、開放和集約的新型信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件化的全云網(wǎng)絡(luò)作為演進(jìn)目標(biāo)[2]。目前來(lái)看，電信運(yùn)營(yíng)商在云化初期的硬件配置、部署方式和運(yùn)維模式仍然延續(xù)了傳統(tǒng)的思維方式，并沒(méi)有充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件化所帶來(lái)的全部?jī)?yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，Google、Facebook、Netflix、阿里巴巴、騰訊等云計(jì)算巨頭將“云原生”作為云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和部署軟件最快速和最有效的方式；為避免在這場(chǎng)數(shù)字競(jìng)賽中落后，緊隨其后的大量互聯(lián)網(wǎng)公司也在積極嘗試在各自商業(yè)生態(tài)中應(yīng)用云原生技術(shù)。為滿足5G時(shí)代針對(duì)特定行業(yè)、特定場(chǎng)景的大帶寬、低時(shí)延、高可靠等業(yè)務(wù)需求，電信運(yùn)營(yíng)商同樣需要通過(guò)云原生計(jì)算才能充分發(fā)揮云化網(wǎng)絡(luò)和5G系統(tǒng)服務(wù)化架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)傳統(tǒng)帶電信網(wǎng)絡(luò)向5G智慧網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。

2 云原生概述

NFV的本質(zhì)不是簡(jiǎn)單的軟硬件分離，而是功能與處理能力的分離[3]。下一代電信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之路分為4個(gè)階段，如圖1所示。

圖1 下一代電信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之路

目前主流電信運(yùn)營(yíng)商正處于第二階段，并逐步向第三階段過(guò)渡，目標(biāo)是基于統(tǒng)一控制和編排的電信云化環(huán)境及云原生VNF（虛擬網(wǎng)絡(luò)功能），以更好地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的資源共享和彈性部署。在IT領(lǐng)域，云原生計(jì)算基金會(huì)（Cloud Native Computing Foundation，CNCF）定義了面向微服務(wù)、基于容器化封裝和自動(dòng)化管理的云原生計(jì)算。

（1）面向微服務(wù)

在云原生架構(gòu)中，應(yīng)用程序被開發(fā)為無(wú)狀態(tài)和松散耦合的微服務(wù)。較大的“網(wǎng)元”可以由微服務(wù)組成，因?yàn)槲⒎?wù)的松耦合狀態(tài)使得它們可以在不同的應(yīng)用環(huán)境中重用。微服務(wù)可以自動(dòng)在云中進(jìn)行復(fù)制，如果一個(gè)無(wú)狀態(tài)的實(shí)例崩潰了，另一個(gè)實(shí)例可以快速生成并立即取代其位置。因此，微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的彈性，提升應(yīng)用程序的整體敏捷性和可維護(hù)性，支持應(yīng)用程序增強(qiáng)或新功能的快速發(fā)布，縮短上市時(shí)間，降低運(yùn)營(yíng)成本。

（2）基于容器化封裝

每個(gè)微服務(wù)都封裝在自己的容器中獨(dú)立運(yùn)行，以便進(jìn)行隔離和部署。容器是一種輕量級(jí)的虛擬化機(jī)制，封裝了整個(gè)運(yùn)行應(yīng)用程序所需運(yùn)行時(shí)（即運(yùn)行應(yīng)用程序所需的最小的依賴分組、庫(kù)和配置分組），形成代碼和組件重用，簡(jiǎn)化云原生應(yīng)用程序的維護(hù)流程。容器化可讓應(yīng)用程序在不同的云基礎(chǔ)架構(gòu)上獨(dú)立運(yùn)行。圖2顯示了容器和虛擬機(jī)（VM）之間的區(qū)別[4]。

圖2 虛擬機(jī)與容器架構(gòu)比較

（3）自動(dòng)化管理（動(dòng)態(tài)編排）

容器被有效地安排和管理以優(yōu)化資源利用。容器編排系統(tǒng)負(fù)責(zé)準(zhǔn)備主機(jī)資源并向主機(jī)調(diào)度或分配容器，實(shí)例化一組容器，失敗狀態(tài)下重新調(diào)用，通過(guò)應(yīng)用程序編程接口（API）集成容器并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展等任務(wù)。通過(guò)集中式的編排調(diào)度系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài)地管理和調(diào)度，從根本上提高系統(tǒng)和資源利用率。

3 云原生對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的影響

3.1 引入云原生計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

（1）改變服務(wù)交付的速度

來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的沖擊正在改變著電信行業(yè)的格局，領(lǐng)先的電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)意識(shí)到這種危機(jī)并且積極尋求轉(zhuǎn)型，相對(duì)激進(jìn)的運(yùn)營(yíng)商，如AT&T已經(jīng)將轉(zhuǎn)型目標(biāo)確定為“軟件公司”，而大多數(shù)主流運(yùn)營(yíng)商想要將自己轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字服務(wù)提供商，并希望能夠像互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那樣快速地提供新的基于軟件的服務(wù)，云原生計(jì)算為這種轉(zhuǎn)變提供了重要技術(shù)路徑。隨著電信運(yùn)營(yíng)商更具軟件能力，通過(guò)推動(dòng)云原生計(jì)算，便可以提供與基于傳統(tǒng)電信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)完全不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這將幫助運(yùn)營(yíng)商更具競(jìng)爭(zhēng)力，更快地引入創(chuàng)新功能，擴(kuò)大服務(wù)組合以增加客戶黏性，并以更低的風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證新的服務(wù)，根據(jù)新的服務(wù)成功與否快速進(jìn)行規(guī)模部署和能力擴(kuò)縮。

（2）響應(yīng)新需求、創(chuàng)造新收入

云原生計(jì)算能夠支持層出不窮的新需求，如智能家居、智能儀表、智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)（IoT）服務(wù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）以及包括健康、工業(yè)控制、公共安全等面向特定垂直行業(yè)的5G網(wǎng)絡(luò)切片。由于各種應(yīng)用場(chǎng)景在帶寬和時(shí)延方面的要求差異很大，電信運(yùn)營(yíng)商不可能創(chuàng)建多個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)，因此需要找到一種經(jīng)濟(jì)可行的方法為每個(gè)用例定制網(wǎng)絡(luò)，云原生虛擬化網(wǎng)絡(luò)支持自動(dòng)生成虛擬網(wǎng)絡(luò)切片，并能夠根據(jù)特性匹配特定用例，同時(shí)電信運(yùn)營(yíng)商還可以對(duì)每個(gè)切片進(jìn)行差異化定價(jià)。云原生支持大規(guī)模自動(dòng)化部署，電信運(yùn)營(yíng)商可以快速啟動(dòng)、自定義和刪除新服務(wù)，同時(shí)承擔(dān)很小的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）改變網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的成本

作為相較傳統(tǒng)基于虛擬機(jī)的虛擬化方案，云原生通過(guò)高度自動(dòng)化運(yùn)維提供更高效的部署和管理方式，容器化、微服務(wù)和自動(dòng)編排等功能通過(guò)超高水平的資源利用率以及更快的部署、擴(kuò)展和恢復(fù)實(shí)現(xiàn)成本效益最大化。

3.2 引入云原生計(jì)算的挑戰(zhàn)

（1）容器潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和不成熟的容器生態(tài)

由于同一主機(jī)系統(tǒng)上所有容器都依賴同一個(gè)內(nèi)核操作系統(tǒng)，因此容器的隔離更加困難，故障或攻擊可能快速擴(kuò)散到共享相同內(nèi)核的所有其他容器。容器化技術(shù)尚未經(jīng)過(guò)已應(yīng)用于Hypervisor和OpenStack的NFV特定開發(fā)，如支持強(qiáng)化平臺(tái)感知特性（如SR-IOV和DPDK）和電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能。SR-IOV是一種目前在基于虛擬機(jī)的NFV部署中廣泛使用的技術(shù)，通過(guò)直接訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)硬件來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)性能，而在容器中添加對(duì)SR-IOV的支持則會(huì)顯著影響網(wǎng)絡(luò)性能。此外，容器化VNF的另一個(gè)挑戰(zhàn)是缺乏對(duì)物理平臺(tái)資源隔離的支持，難以保證網(wǎng)絡(luò)I/O性能及限制其在共享云環(huán)境中運(yùn)行的相互影響。在NFV實(shí)際部署時(shí)，由于可能需要支持管理、控制和數(shù)據(jù)平面的功能分離和物理平臺(tái)的資源隔離，支持不同（互斥）協(xié)議棧的終止以及不同的SLA，需要為VNF的虛擬化運(yùn)行環(huán)境提供多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，目前Kubernetes尚未提供支持機(jī)制。

（2）云原生缺乏具體用例的方法

雖然CNCF定義了云原生相關(guān)術(shù)語(yǔ)并提出了一系列措施，但是由于不同行業(yè)的業(yè)務(wù)需求和風(fēng)險(xiǎn)偏好不同，并沒(méi)有一種云原生計(jì)算能夠匹配所有需求的用例。例如，微服務(wù)的大小沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)定義，對(duì)于電信網(wǎng)元，也許更重要的是“無(wú)狀態(tài)”而不是“小”，在基于服務(wù)化架構(gòu)的5G核心網(wǎng)中，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能可以是一個(gè)微服務(wù)，也可以由若干微服務(wù)組成，對(duì)于NFV的微服務(wù)化尚需探索。

（3）以云原生的思維方式開發(fā)/運(yùn)營(yíng)維護(hù)VNF給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)的挑戰(zhàn)

以云原生的思維方式開發(fā)/運(yùn)營(yíng)維護(hù)VNF還需要一系列管理措施，如DevOps方法、持續(xù)集成、自動(dòng)化測(cè)試、工具鏈和自動(dòng)化反饋回路等，以支持VNF縮放和修復(fù)。云原生計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)需要與當(dāng)今電信運(yùn)營(yíng)商完全不同的組織架構(gòu)和專業(yè)能力。云原生是電信運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)因素，電信運(yùn)營(yíng)商面臨技術(shù)和管理的同步挑戰(zhàn)，需要面向DevOps結(jié)合現(xiàn)狀和目標(biāo)變革自身架構(gòu)。

3.3 引入云原生計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

在現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境中使用容器面臨多租戶支持、多網(wǎng)絡(luò)平面支持、有限的轉(zhuǎn)發(fā)能力和編排能力等難題。開源社區(qū)正在理解NFV的需求，同時(shí)鑒于容器化技術(shù)的迅速發(fā)展和其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，ETSI標(biāo)準(zhǔn)化組織也將其納入NFV框架進(jìn)行了重點(diǎn)研究[5]，在技術(shù)報(bào)告中明確提出了NFV框架包括對(duì)Hypervisor與容器等虛擬化技術(shù)的支持，并成立了一個(gè)工作組負(fù)責(zé)NFV環(huán)境下的容器實(shí)踐。目前，Intel（英特爾）等云原生解決方案提供商也開始進(jìn)行NFV支持工作，基于容器軟件的NFV用例逐漸形成解決方案，推進(jìn)Kubernetes系統(tǒng)改進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)云原生生態(tài)系統(tǒng)和用戶體驗(yàn)的持續(xù)改進(jìn)[6]。

除容器技術(shù)外，隨著微服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，將龐大的單體應(yīng)用拆分為由不同微服務(wù)組件組合而成的云原生應(yīng)用，可以根據(jù)業(yè)務(wù)量大小按需動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)水平容量擴(kuò)展，逐漸成為IT及互聯(lián)網(wǎng)界的主流應(yīng)用設(shè)計(jì)模式。云原生應(yīng)用設(shè)計(jì)模式在NFV框架中也得到了體現(xiàn)，ETSI描述了云原生VNF需要滿足的各類非功能性需求以及在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上的考慮，其中關(guān)鍵的云原生非功能性需求包括可恢復(fù)性、彈性、可組合性、位置無(wú)關(guān)性、狀態(tài)管理、能力開放、零接觸管理和負(fù)載均衡等。目前ETSI正在研究如何針對(duì)云原生及PaaS需求對(duì)NFV架構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)等。

4 云原生NFV在5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

NFV具有與IT應(yīng)用不同的業(yè)務(wù)要求和業(yè)務(wù)特性，例如時(shí)延和吞吐量，因此，電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)NFV向云原生演進(jìn)的路徑有特定的限制和要求，在評(píng)估云原生計(jì)算的主要特性時(shí)，應(yīng)以業(yè)務(wù)需求和技術(shù)實(shí)用性為導(dǎo)向。如容器等云原生計(jì)算技術(shù)尚未成熟，可能會(huì)對(duì)某些網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)帶來(lái)無(wú)法接受的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，對(duì)于某些VNF，尤其是用戶面的VNF組件，利用容器將它們模塊化為微服務(wù)的粒度級(jí)別并沒(méi)有太大意義。目前，在分布式云環(huán)境中，可支持動(dòng)態(tài)負(fù)載和可擴(kuò)展的完全由容器實(shí)例化的微服務(wù)組成和編排的復(fù)雜VNF還很少應(yīng)用。然而，容器是一個(gè)快速發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，尤其對(duì)于服務(wù)化架構(gòu)的5G網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

4.1 云原生的引入場(chǎng)景

5G核心網(wǎng)引入IT思維，3GPP定義的服務(wù)化架構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)功能拆分成若干個(gè)自包含、自管理、可重用的網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)（network function service），這些網(wǎng)絡(luò)功能之間相互解耦，具備獨(dú)立升級(jí)、獨(dú)立彈性的能力，具備標(biāo)準(zhǔn)接口與其他網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)互通，并且可通過(guò)編排工具根據(jù)不同的需求進(jìn)行編排和實(shí)例化部署。5G服務(wù)化架構(gòu)能夠基于微服務(wù)加快開發(fā)周期和升級(jí)速度，動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)并按需啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)，像樂(lè)高積木一樣組合服務(wù)能力。

在電信網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的過(guò)程中，由業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，VNF逐步引入云原生技術(shù)的重要原則，包括基于微服務(wù)的網(wǎng)元功能分解和適當(dāng)引入容器，以實(shí)現(xiàn)彈性和靈活部署優(yōu)勢(shì)。通過(guò)云原生原則進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)、部署和運(yùn)營(yíng)可以滿足個(gè)別VNF的獨(dú)特需求，這些原則包括以下幾點(diǎn)。

? 支持VNF組件的無(wú)狀態(tài)及松耦合能力。

? 將整個(gè)VNF分解成適當(dāng)?shù)墓δ軉卧ㄎ⒎?wù)）。

? 基于虛擬機(jī)的支持引入容器技術(shù)（基于標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)成熟度）。

? VNF組件（VNFC）的自動(dòng)編排，VNF和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生命周期管理。

圖3 VNF虛擬化部署方式

為實(shí)現(xiàn)5G云原生計(jì)算能力，電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該用云原生的思維方式設(shè)計(jì)VNF，服務(wù)分解是實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)的關(guān)鍵，通過(guò)將VNF水平分解為獨(dú)立的進(jìn)程模塊來(lái)簡(jiǎn)化VNF的結(jié)構(gòu)。5G服務(wù)化架構(gòu)的最大特點(diǎn)是模塊化服務(wù)和輕量級(jí)交互協(xié)議，此外無(wú)狀態(tài)組件可提供容災(zāi)能力并提高了資源利用率。

4.2 VNF的云原生部署

（1）容器引入和微服務(wù)化

在IT行業(yè)，容器作為更便捷的虛擬化軟件部署方案。與虛擬機(jī)相比，容器更輕便、更易部署和拆卸，共享資源池的效率更高，并且因?yàn)镈ocker容器封裝了整個(gè)應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)，具備分布式云基礎(chǔ)架構(gòu)以及跨云的可移植能力。需要說(shuō)明的是，在單機(jī)上運(yùn)行容器，無(wú)法發(fā)揮它的最大效能，只有形成集群才能最大程度發(fā)揮容器的資源分配與編排管理的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于某些場(chǎng)景，如需要在一臺(tái)主機(jī)上部署高密度（超過(guò)10個(gè)）應(yīng)用實(shí)例，或需要更快生命周期的應(yīng)用實(shí)例，容器比虛擬機(jī)具有更大優(yōu)勢(shì)[7]。

與虛擬機(jī)相比，目前裸機(jī)容器面臨共享硬件資源導(dǎo)致的容器隔離和安全以及容器網(wǎng)絡(luò)性能問(wèn)題，無(wú)法滿足電信設(shè)備云化對(duì)系統(tǒng)的高安全和高性能的要求。因此現(xiàn)網(wǎng)功能可通過(guò)部署在虛擬化平臺(tái)上，即基于虛擬機(jī)的容器方式引入一部分容器化應(yīng)用。圖3為3種基本的虛擬化部署方案，即僅容器模式、僅虛擬機(jī)模式和基于虛擬機(jī)的容器模式。

在分布式數(shù)據(jù)中心（DC）組網(wǎng)中可采用異構(gòu)模式，即一些VNF在虛擬機(jī)中運(yùn)行，一些VNF在基于虛擬機(jī)的容器中運(yùn)行，此外針對(duì)特定場(chǎng)景還可以考慮引入一些VNF在裸機(jī)容器中運(yùn)行。移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）很可能成為最早使用裸機(jī)容器的現(xiàn)網(wǎng)場(chǎng)景，因?yàn)檫吘墧?shù)據(jù)中心的體積小、資源受限，同時(shí)又需要提供低時(shí)延的應(yīng)用。在未來(lái)電信網(wǎng)絡(luò)中，容器與虛擬機(jī)這兩種虛擬化技術(shù)將長(zhǎng)期共存，為電信運(yùn)營(yíng)商的不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供了更多樣的部署選擇。電信運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)具體用例和業(yè)務(wù)需求，在部署成本、靈活性、密集性和風(fēng)險(xiǎn)之間找到平衡，評(píng)估合適的部署方案。

如電信云資源池采用異構(gòu)模式部署，運(yùn)營(yíng)商需要增強(qiáng)MANO平臺(tái)，將虛擬機(jī)資源池和容器資源池統(tǒng)一納入管理，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)容器的統(tǒng)一編排和調(diào)度，因此需要在云基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)（如OpenStack）基礎(chǔ)上增加容器編排引擎（如Kubernetes）。統(tǒng)一的電信云資源池管理架構(gòu)如圖4所示。

圖4 統(tǒng)一的電信云資源池管理架構(gòu)

（2）自動(dòng)化編排和VNF的管理

云原生應(yīng)用作為云系統(tǒng)的一部分，可通過(guò)Kubernetes一類開源的云原生編排平臺(tái)自動(dòng)管理，按需使用云基礎(chǔ)設(shè)施共享資源。基于分布式云架構(gòu)的5G核心網(wǎng)如圖5所示。

編排工具和方法基于開源的編排平臺(tái)并應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件的復(fù)雜需求進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)展，并滿足如下要求[7]：

? 支持來(lái)自不同供應(yīng)商的多個(gè)VNF的持續(xù)集成和生命周期中軟件升級(jí)。電信運(yùn)營(yíng)商需要一個(gè)工具鏈，支持在不中斷 VNF和包含相關(guān)組件的服務(wù)鏈的情況下自動(dòng)化的加入、測(cè)試、部署和版本增強(qiáng)。

圖5 5G核心網(wǎng)部署架構(gòu)

? 在可能來(lái)自不同供應(yīng)商的多個(gè)VNF上提供通用的生命周期管理功能，編排工具應(yīng)支持電信運(yùn)營(yíng)商基于標(biāo)準(zhǔn)化的界面和模板以及根據(jù)云環(huán)境的反饋?zhàn)詣?dòng)執(zhí)行VNF的配置、實(shí)例化、擴(kuò)展、修復(fù)、維護(hù)和退役。

? 使用大數(shù)據(jù)監(jiān)控、關(guān)聯(lián)和分析多樣的VNF和NFV基礎(chǔ)架構(gòu)性能數(shù)據(jù)、檢測(cè)服務(wù)質(zhì)量并推動(dòng)自動(dòng)化的閉環(huán)操作，如VNF和服務(wù)的主動(dòng)恢復(fù)和原因分析，進(jìn)入機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的新領(lǐng)域。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)垂直行業(yè)和企業(yè)部門新用例的5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（包括物聯(lián)網(wǎng)、切片、邊緣計(jì)算等）對(duì)未來(lái)電信運(yùn)營(yíng)商舉足輕重，云原生計(jì)算恰好滿足了這些新需求，包括無(wú)狀態(tài)服務(wù)設(shè)計(jì)、基于微服務(wù)和C/U分離的服務(wù)分解、容器化部署、云原生編排和DevOps方法。

無(wú)狀態(tài)和微服務(wù)化的云原生使虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）更具彈性、可以更快地進(jìn)行迭代和升級(jí)，通過(guò)了解使用容器和虛擬機(jī)的部署優(yōu)勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)揮容器積極作用的同時(shí)提供更成熟、更安全的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)利用云原生的思路設(shè)計(jì)VNF，并通過(guò)合理使用虛擬化方案，利用云原生編排工具實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的電信云網(wǎng)絡(luò)，為未來(lái)5G云原生網(wǎng)絡(luò)的部署進(jìn)行積極探索。

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Evolution strategy of 5G network based on cloud-native computing

SU Jian

China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China

Cloud-native computing which is from IT domain covers a range of paths and methods that apply to different industries and also meet the needs of business diversity. Based on the 5G service-based architecture,advantages and challenges of introducing cloud-native computing into telecommunication networks were analyzed, cloud-native computing design, deployment and operation methods for telecommunication networks were introduced, the common principles of cloud-native computing that can be adopted by communications service providers were discussed, in order to promote the transformation of traditional telecommunication networks into 5G smart networks.

5G, cloud-native, container, microservice, orchestration

TP393

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2018189

蘇堅(jiān)（1984?），男，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司工程師、高級(jí)咨詢?cè)O(shè)計(jì)師，主要研究方向?yàn)?G架構(gòu)演進(jìn)、SDN/NFV、云原生計(jì)算、移動(dòng)核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全等。

2018?04?06；

2018?06?02