實現(xiàn)5G的加速

1 引言

《簡化5G》指出了5G過渡過程中的復(fù)雜性，并展示了運營商如何通過集成自動化、仿真和新的測試方法，來降低這種復(fù)雜性，實現(xiàn)自己既定的商業(yè)目標(biāo)、降低總體開發(fā)成本，并縮短入市所需的時間。

本文將探討需要采用新測試和保障戰(zhàn)略的另一個重要原因——時間。時間是大家在5G中能否成功的關(guān)鍵因素之一。據(jù)估計，到2035年時，5G價值鏈將高達(dá)3.5萬億美元（IHS&Qualcomm），這就使5G成為一項高賭注的演進(jìn)競賽，越早加入這一競賽就能獲得越大的利益。而且這一進(jìn)程中的機遇窗口正在迅速收窄。本文將詳細(xì)說明為什么5G的時間線要求正在不斷加速，而且比許多業(yè)界權(quán)威的預(yù)測要快得多。

要想讓5G變?yōu)楝F(xiàn)實，目前的一切都必須經(jīng)歷進(jìn)化：所用的設(shè)備、傳輸信號所用的無線電，以及提供的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。與此同時，初期的標(biāo)準(zhǔn)不久前才剛剛獲得批準(zhǔn)，5G的技術(shù)研究仍在不斷推進(jìn)，而且早期的廠商系統(tǒng)仍然屬于專有形式。

這些技術(shù)挑戰(zhàn)只會增加業(yè)界的緊迫感，因為它們都想將該技術(shù)最先投入市場，并且從這種全新的數(shù)字經(jīng)濟(jì)中收獲得益。當(dāng)這種緊迫感遭遇復(fù)雜性時，測試和保障就變得十分關(guān)鍵，因為只有測試，通信行業(yè)才能兌現(xiàn)自己在安全加速5G進(jìn)程方面所做出的承諾。

2 做好準(zhǔn)備

那么，5G的時間線要求到底有多緊迫呢？首先來看看業(yè)界最初的預(yù)測。當(dāng)初的預(yù)測是2020年或更晚將實現(xiàn)5G的商業(yè)發(fā)布。但隨著首批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（5G第一階段）于2017年年底的發(fā)布（3GPPR15非獨立NR標(biāo)準(zhǔn)），僅在2017年，就有47項實驗室和現(xiàn)場試運行項目已經(jīng)被宣布。很可能將在2018年年底或2019年年初看到首批正式發(fā)布。

這并非僅僅是一種推測：Verizon已經(jīng)宣布將于2018年在5個美國城市中發(fā)布5G固定無線接入（用于替代光纖到戶）服務(wù)，包括舊金山和薩克拉門托等。AT&T也宣布將于2018年在12個美國城市發(fā)布5G服務(wù)。中國移動則在2018年宣布在5個中國城市啟動世界上最大的5G試驗網(wǎng)絡(luò)，并計劃在2019年底提供完整的商用5G服務(wù)。

2.1 混合網(wǎng)絡(luò)

Verizon的計劃逐漸明晰，初期的商業(yè)應(yīng)用不面向智能電話，而是針對固定線路無線應(yīng)用和5G移動熱點。只有當(dāng)2019年初5G智能電話開始出現(xiàn)，真正的5G移動性服務(wù)才能得到催化。這意味著首批5G網(wǎng)絡(luò)將采用混合網(wǎng)絡(luò)的形式，即將5G新型無線電嵌入到4GLTE無線電和核心網(wǎng)。

幸運的是，該核心的演進(jìn)路徑允許添加新的功能，不斷發(fā)揮5GNR的優(yōu)勢，直至全面過渡到完全標(biāo)準(zhǔn)化的5G下一代核心為止。我們將能在需要的時候添加針對以下技術(shù)的支持：

●具備4G/5G雙重連接的5G非獨立（NSA）NR。

●使用NB-IoT和LTE-M的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。

●使用DECOR（專用核心網(wǎng)絡(luò)）的早期網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。

●核心信令和數(shù)據(jù)處理節(jié)點的控制用戶層分離（CUPS），以及關(guān)聯(lián)的多接入邊緣計算（MEC）。

MEC可實現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和獨立擴(kuò)展。它還提供5G流量類型的靈活管理能力。例如，運營商可以分配更接近用戶的用戶層（數(shù)據(jù)處理）節(jié)點，降低數(shù)據(jù)時延并實現(xiàn)更強大的寬帶視頻服務(wù)，或者對數(shù)據(jù)層（信號處理）節(jié)點進(jìn)行集中，實現(xiàn)密集的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用信令傳輸，從而降低成本并優(yōu)化利用率。

2.2 快速前進(jìn)，規(guī)避風(fēng)險

5G進(jìn)程的大幅加速會壓縮理解、考驗和驗證新技術(shù)所需的醞釀期，并且增加很多方面的風(fēng)險。除潛在的技術(shù)和安全失誤外，重大財務(wù)風(fēng)險的可能性同樣不容小覷。只要業(yè)界仍處于5G的支出周期內(nèi)，就需要為加快5G的成本提供新的資本投資或執(zhí)行適當(dāng)?shù)馁Y本管理。

在管理這種雙重加速和成本控制的過程中，測試和保障可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用，即在整個端對端5G DevOps生命周期內(nèi)將智能自動化、全新測試技術(shù)和使用通用工具鏈組合在一起。

3 保持敏捷

通信服務(wù)提供商（CSP）只有推進(jìn)發(fā)布新型5G服務(wù)進(jìn)程的演化，才能適應(yīng)Amazon和Facebook等技術(shù)巨頭的速度。這不是一種學(xué)術(shù)性的建議，因為We公司正在變成Web規(guī)模的服務(wù)商（WSP），開始提供統(tǒng)一通信。今天，CSP可能需要數(shù)月時間才能發(fā)布一項新服務(wù)，而WSP可以利用其云原生架構(gòu)和靈活的開發(fā)文化，在幾個小時，甚至幾分鐘內(nèi)完成新服務(wù)和新版本的發(fā)布。在企業(yè)語音和消息市場中，CSP面臨的這種威脅不容忽視。

隨著WSP將其服務(wù)領(lǐng)域不斷推進(jìn)到垂直行業(yè)領(lǐng)域，CSP提供企業(yè)通信解決方案的服務(wù)面臨挑戰(zhàn)。CPS在5G時代真正的區(qū)別化優(yōu)勢取決于以下各方面的有效組合：

●投放市場的速度。

●預(yù)期的質(zhì)量（與4G和Web規(guī)模服務(wù)商的服務(wù)相比）。

●為目標(biāo)垂直行業(yè)提供真正有意義的服務(wù)產(chǎn)品（例如汽車、物流、工業(yè)處理和保健等）。

由于5G的架構(gòu)基礎(chǔ)是虛擬化，包括無線電和核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化，CSP完全有機會將靈活性內(nèi)建到其開發(fā)和運營模型中，采用Web規(guī)模的原理并將自己轉(zhuǎn)變成為數(shù)字服務(wù)商（DSP）。這就要求CSP采用DevOps文化，在整個生命周期內(nèi)應(yīng)用自動化，并且與廠商合作，擁抱云原生架構(gòu)的原理。

第一步：采用DevOps文化

DevOps文化或藍(lán)圖將連續(xù)集成（CI）、連續(xù)測試（CT）、連續(xù)交付（CD）和連續(xù)變化管理（CCM）能力與自動化編排集成為一體，在快速的產(chǎn)品開發(fā)和部署過程中提高效率。AT&T正在引領(lǐng)虛擬化的變革，其目標(biāo)是到2020年時實現(xiàn)其75%網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。為了實現(xiàn)虛擬化的目標(biāo)，AT&T對其內(nèi)部流程和工作組進(jìn)行了審查，并且全面實施了DevOps。

第二步：擁抱云

云原生計算指的是與生俱來使用云計算提供服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施的那些軟件/應(yīng)用。這些小型的自給自足式松散關(guān)聯(lián)服務(wù)很容易開發(fā)，發(fā)布迅速，而且可獨立擴(kuò)展。Vodafone和AT&T等領(lǐng)先的CSP都在強制實施云原生架構(gòu)。AT&T是云原生基金會（CNCF）的創(chuàng)始成員，而Vodafone則對其廠商提出了公開的云原生要求。

4 保證安全

現(xiàn)在，已經(jīng)了解了為什么要迅速采取行動，為5G做好準(zhǔn)備，通過大幅提高敏捷性來實現(xiàn)您的區(qū)別化優(yōu)勢，并且將競爭者以及潛在的競爭者擋在門外。但到此為止，您還沒有踏上安全的彼岸，差得還很遠(yuǎn)。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模增加，以及虛擬化在邊緣和云分布條件下的廣泛使用，5G將面臨前所未有的安全威脅。實現(xiàn)5G的根本，即虛擬化、云遷移、網(wǎng)絡(luò)切片、物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)關(guān)，這些都會成為潛在的漏洞。

5G基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施攻擊（分布式拒絕服務(wù)，即DDoS）打開了新的大門。這類攻擊可能會掏空資源、暴露Hypervisor漏洞、盜走數(shù)據(jù)、引發(fā)故障、觸發(fā)超負(fù)載行為、降低資源可用性以及制造性能瓶頸等。將5GRAN遷移至云中也可能造成潛在的迂回式中間人攻擊，以及包注入攻擊。它們針對的目標(biāo)是各個分布式的虛擬基站。而其他一些威脅則瞄準(zhǔn)的是敏感資產(chǎn)，即在上下文傳輸期間消息被短暫解密時盜取這些信息。網(wǎng)絡(luò)切片等全新的5G特性可能很容易受到冒充攻擊（切片造假）、拒絕服務(wù)和其它切片資源耗盡的侵害。當(dāng)節(jié)點分布于不安全的網(wǎng)絡(luò)邊緣位置時，CUPS（控制和用戶層分離）可能受到中間人攻擊或數(shù)據(jù)會話劫持的侵害。當(dāng)攻擊者使用已被攻破的不安全物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)起DDoS攻擊發(fā)生時，大規(guī)模機器類型通信（物聯(lián)網(wǎng)）可能導(dǎo)致接入網(wǎng)絡(luò)資源超載。利用以太網(wǎng)實施下一代前傳（例如eCPRI）時，可能導(dǎo)致針對VLAN、MAC、DHCP和ARP的已知以太網(wǎng)第2層攻擊。此外，從傳統(tǒng)點對點隔離到融合式以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的過渡，也可能增加整合資源攻擊的風(fēng)險，并且有可能通過水平和垂直穿透導(dǎo)致攻擊的快速擴(kuò)散。

5G安全網(wǎng)關(guān)的設(shè)計目的是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。但在面對資源耗盡、IPSec VPN隧道化欺騙和白名單欺詐時，它們自己也有可能變成攻擊的目標(biāo)。

5G網(wǎng)絡(luò)中的安全威脅非常嚴(yán)重，而業(yè)界必須保持警惕，在不斷演化的威脅面前領(lǐng)先一步。CSP和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商需要將5G環(huán)境的連續(xù)安全測試和審計納入其日常流程之中，以先發(fā)制人的方式查明漏洞并優(yōu)先應(yīng)完善各類風(fēng)險消減措施。

5 直面復(fù)雜性，安全抓住5G機遇

5.1 5G網(wǎng)絡(luò)驗證

5G的網(wǎng)絡(luò)部署和遷移是一個不斷演進(jìn)的過程。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)3GPP目前正在定義全新的5G無線電網(wǎng)絡(luò)（NR）和核心網(wǎng)絡(luò)（5GC），2017年12月發(fā)布了第一版適用于非獨立（NSA）模式中運行的5G新型無線電，是一種嵌入4G無線電和核心中的技術(shù)，其中的4G核心具備可使用NR的特性擴(kuò)展。之后，在2018年6月發(fā)布的獨立（SA）場景才真正包含了5G核心。

5G演進(jìn)架構(gòu)的目標(biāo)是實現(xiàn)LTE等不同技術(shù)在不同配置下與5G的集成。這就為CSP提供了一種靈活的遷移路徑，并且允許它們根據(jù)自己最初希望交付的用例，來選擇網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方式。

為確保這一新技術(shù)的成功部署，運營商和設(shè)備制造商都必須定義自己的演進(jìn)戰(zhàn)略，即從4G擴(kuò)展到5G非獨立，再到真正的原生5G，并且通過嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)測試和驗證，來確保其基礎(chǔ)設(shè)施能夠滿足此類演進(jìn)的要求。結(jié)合5G發(fā)布戰(zhàn)略，可以考慮以下的網(wǎng)絡(luò)測試和驗證流程：

●規(guī)模：驗證5G設(shè)備連接的巨大規(guī)模，以及與4G流量并行的多種流量模式，并利用繁忙時段呼叫建模來執(zhí)行負(fù)載測試。

●4G擴(kuò)展：驗證R14CUPS（控制用戶層分離）節(jié)點（如SGW-U、SGW-C、PGW-U、PGW-C）和多節(jié)點部署場景的一致性。

●全新核心特性：根據(jù)服務(wù)要求高效確定網(wǎng)絡(luò)切片的原型設(shè)計，并驗證正確的切片流量路由和性能。

●新型無線電：針對不同的EPC和網(wǎng)絡(luò)切片，對雙RAN接入進(jìn)行測試。根據(jù)服務(wù)質(zhì)量要求，對RAN性能和交接加以分析。

●回傳要求：利用測試仿真來設(shè)計回傳大小和支持5G需求的連接。

●共享式網(wǎng)絡(luò)：確定共享網(wǎng)絡(luò)中5G流量優(yōu)先排序和資源管理策略的特性。

●網(wǎng)絡(luò)分配：為網(wǎng)絡(luò)功能分析設(shè)計自動化的流程，包括多接入邊緣計算（MEC）等。

●集成和互操作性：執(zhí)行漸進(jìn)式網(wǎng)絡(luò)集成和新型5G節(jié)點的互操作性，驗證其功能、相互作用和服務(wù)鏈。

5.2 DevOps連續(xù)測試

為了加快邁向5G的進(jìn)程，業(yè)界需要采用一種新的測試和保障方法，打破傳統(tǒng)的流程和部門孤島。開發(fā)和運營團(tuán)隊需要的是一系列統(tǒng)一的自動化工具鏈、方法和指標(biāo)，使之能夠采用經(jīng)過優(yōu)化的DevOps連續(xù)測試（CT）慣例，提高效率、發(fā)布更多的產(chǎn)品（更快的入市時間）、實現(xiàn)更高的資源利用率，并以前瞻性的方式解決各類質(zhì)量問題。

盡管開發(fā)團(tuán)隊追求的是速度和敏捷性，而運營團(tuán)隊努力實現(xiàn)的是穩(wěn)定性，但不正確的部署所引發(fā)的風(fēng)險將會更為嚴(yán)重。因此，如果沒有連續(xù)測試，連續(xù)交付便無從談起，而連續(xù)測試依靠的是端對端服務(wù)生命周期全過程的自動化，而網(wǎng)絡(luò)驗證、服務(wù)測試和運營保障工作流程都是DevOps連續(xù)測試的關(guān)鍵組成部分。通過協(xié)調(diào)各種測試工具和測試方法，可以使同一方法應(yīng)用于多個領(lǐng)域，例如在實驗室中對5GNFV基礎(chǔ)設(shè)施（NFVi）執(zhí)行基準(zhǔn)測試和驗證的方法，也可以用于在運營保障活動中隔離各類問題和測量5G云基礎(chǔ)設(shè)施的健康情況。

同樣，為運營保障需求而開發(fā)和定義的分析技術(shù)，也可以用于在實驗室和生產(chǎn)前環(huán)境中重現(xiàn)問題，找出修復(fù)辦法或發(fā)送網(wǎng)絡(luò)功能。因此，DevOps連續(xù)測試慣例在5G中取得成功的關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)包括：

（1）通用工具

●測試儀器和主動測試代理，可同時用于5G實驗室、生產(chǎn)前和生產(chǎn)后網(wǎng)絡(luò)等環(huán)境。

●測試?yán)?、提供多種5G測試的微服務(wù)。它們都可由測試儀器/代理在生命周期內(nèi)每個階段使用，而且能夠以智能方式鏈接起來，創(chuàng)建出新的測試?yán)?/p>

●測試編制可以加速新測試功能的創(chuàng)建，使非開發(fā)人員也可快速集成新的測試，并使這些測試能夠在實驗室和生產(chǎn)環(huán)境中無縫移動。

●測試庫，可以將來自供應(yīng)商開放生態(tài)體系的測試功能/案例統(tǒng)一收藏。

●網(wǎng)絡(luò)功能、服務(wù)和流量組合/負(fù)載的測試仿真，可利用真實的網(wǎng)絡(luò)條件實現(xiàn)簡單、可重復(fù)且可預(yù)測的測試。

（2）通用控制

●測試和服務(wù)保障編排和大規(guī)模和彈性云原生軟件，可供應(yīng)和控制數(shù)百萬臺測試儀器、代理和案例。通過簡單的接口與MANO和OSS功能實現(xiàn)集成。

●智能策略驅(qū)動的測試自動化或目的驅(qū)動的測試自動化，由測試和服務(wù)保障編碼負(fù)責(zé)管理，用于實現(xiàn)連續(xù)測試。

●開放接口，具備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)API，用于實現(xiàn)靈活的集成。

（3）通用分析能力

可用于行動指導(dǎo)的情報，即將網(wǎng)絡(luò)和測試結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于行動的深入知識，提供端對端質(zhì)量和性能可視性、上下文感知，以及預(yù)測性和規(guī)定性分析，從而實現(xiàn)工作流程的閉環(huán)式零接觸自動化。

5.3 確保5G的網(wǎng)絡(luò)安全

隨著網(wǎng)絡(luò)威脅的復(fù)雜程度越來越高，再加上5G巨大的受攻擊面，威脅預(yù)防解決方案必須具備先進(jìn)的安全功能，能夠適應(yīng)復(fù)雜性不斷提高且數(shù)量不斷增加的用戶流量。強健的安全測試戰(zhàn)略應(yīng)具備如下特點：

（1）利用真實的條件測試自身的網(wǎng)絡(luò)安全性。這其中包含全新的5G網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點、其分布方式、全新的設(shè)備和應(yīng)用、流量組合、全新的安全網(wǎng)關(guān)和防火墻性能、新型加密技術(shù)性能，以及已知和存在變異的惡意威脅。

（2）執(zhí)行壓力測試，仿真出黑客使用的各類暴力攻擊，例如分布式拒絕服務(wù)（DDoS）。

（3）針對當(dāng)前和未來進(jìn)行測試，并保持測試的延續(xù)性，因為即使有了防火墻或安全網(wǎng)關(guān)的阻攔，黑客也不會就此輕易就范。威脅將會不斷變異。

（4）做好優(yōu)先排序。洞悉各類風(fēng)險，并對消減這些風(fēng)險的行動進(jìn)行優(yōu)先排序，并確定應(yīng)當(dāng)在哪些方面加大投資。

（5）迅速找出和修復(fù)漏洞，而不是敞開這些漏洞，讓威脅和攻擊來去自如。

強健5G安全戰(zhàn)略的要素如表1所示。

6 結(jié)束語

可以毫不夸張地說，通過從個人通信技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)數(shù)字世界的通用技術(shù)，5G可能會創(chuàng)造工業(yè)革命以來最大的機遇。由3GPP引領(lǐng)的該行業(yè)正在努力制訂各標(biāo)準(zhǔn)，而服務(wù)商和企業(yè)也在積極開展試驗和推出各類服務(wù)計劃，以期早日推出5G服務(wù)。向5G的過渡非常復(fù)雜，運營商需要運行復(fù)雜的混合網(wǎng)絡(luò)和虛擬化，為5G的未來鋪平道路。除了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的障礙外，還有各種普通的缺陷和惡意行動者，可能向網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備中存在的哪怕是最微小的漏洞發(fā)起攻擊。這些復(fù)雜性將延遲5G的進(jìn)程。在5G網(wǎng)絡(luò)驗證、DevOps連續(xù)測試和5G網(wǎng)絡(luò)安全性測試方面，可以使用經(jīng)過深思熟慮且務(wù)實的測試戰(zhàn)略，以幫助做好準(zhǔn)備，占據(jù)市場領(lǐng)先地位，取得交付新型和區(qū)別化服務(wù)的敏捷性，并且憑借安全性、隱私和信任來加快5G進(jìn)程。

表1 強健5G安全戰(zhàn)略的要素

思博倫是5G測試和保障領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，而思博倫的端對端專業(yè)能力和解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)全生命周期內(nèi)測試和驗證的自動化和協(xié)調(diào)。思博倫已經(jīng)做好準(zhǔn)備，在邁出的每一步中為客戶制訂正確的測試戰(zhàn)略，滿足客戶的需求。在已有的成功案例中，思博倫客戶的網(wǎng)絡(luò)驗證方面已達(dá)到發(fā)布、更新和啟動的速度提高10倍；DevOps連續(xù)測試方面已達(dá)到發(fā)布和部署周期縮短85%，系統(tǒng)和服務(wù)更快投放市場。

思博倫加大5G測試投資：全程為客戶照亮通往成功之路

2017年12月NSA（非獨立組網(wǎng)）核心標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，到今年6月獨立組網(wǎng)（SA）標(biāo)準(zhǔn)功能凍結(jié)，5G已經(jīng)完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)全面沖刺新階段。

但從制定全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)到創(chuàng)新的技術(shù)和解決方案，從實驗室邁向商用，到最終走向產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展，5G要經(jīng)歷極其復(fù)雜的過程和巨大挑戰(zhàn)才能最終取得成功。而一種新技術(shù)若想從實驗室順利地走向商用，測試是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，對于5G這種革新性的技術(shù)更是如此。

“運營商們正在尋求不同的5G實現(xiàn)路徑，思博倫可以提供全面的測試支持。我們正在設(shè)備商和運營商客戶之間架起一座橋梁，我們的愿景是最終以完全自動化的方式進(jìn)行所有測試?！彼疾﹤愅ㄐ攀紫瘓?zhí)行官Eric Hutchinson近日來到中國在接受C114專訪時表示，“思博倫已經(jīng)經(jīng)營了80多年，這意味著我們見證了行業(yè)發(fā)展的風(fēng)云變幻。然而，即將到來的5G新網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的融合，將迫使所有利益相關(guān)者走出他們的舒適地帶，進(jìn)入未知領(lǐng)域，思博倫可以幫助客戶照亮通往成功的道路?！?/p>