淺析5G時代虛擬化核心網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)演進

祁放

摘 ?要：5G時代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)了顛覆性的轉(zhuǎn)變，是一種人與物、物與物之間的通信，其具有大連接、低時延、高速率的網(wǎng)絡(luò)特征。在5G時代，核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有關(guān)鍵性的價值與作用。探究5G虛擬化核心網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)的演進與發(fā)展，可以推動5G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)化發(fā)展，基于此，該文主要對5G核心網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)組架構(gòu)的演進進行了簡單的分析，了解了其核心特征，探究了其演進與發(fā)展，使5G核心網(wǎng)可以更快地適應(yīng)高流量的不同需求，滿足不同的業(yè)務(wù)體驗。

關(guān)鍵詞：5G時代;虛擬化核心網(wǎng);組網(wǎng)架構(gòu)演進

中圖分類號：TN929.5 ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

以業(yè)務(wù)發(fā)展驅(qū)動為關(guān)鍵，5G核心網(wǎng)絡(luò)將發(fā)展成為滿足全業(yè)務(wù)接入、服務(wù)全業(yè)務(wù)場景的云化泛在網(wǎng)絡(luò)，在服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及SDN/NFV技術(shù)支持下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，具有較為顯著的特征優(yōu)勢。

1 5G時代虛擬化核心網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)特征

5G時代虛擬化核心網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)具有一定的業(yè)務(wù)虛擬隔離、轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、功能分布式部署以及基礎(chǔ)設(shè)施云化的核心特征優(yōu)勢，具體要如下。

1.1 業(yè)務(wù)虛擬隔離

5G網(wǎng)絡(luò)在各種業(yè)務(wù)中應(yīng)用，而不同的場景在計費、寬帶以及安全性等領(lǐng)域中均具有一定的差異性，為了滿足不同行業(yè)的不同需求，運營商就要布置更為經(jīng)濟、綠色的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)方案，可以實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的虛擬隔離處理。5G核心網(wǎng)絡(luò)可以支持網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)手段，可以在基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過軟硬切片的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯隔離，動態(tài)分配以及管理資源，可以保證其滿足不同業(yè)務(wù)之間的不同特征需求，為其提供不同的SLA，可以為垂直行業(yè)提供服務(wù)。

1.2 轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離

5G核心網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化、功能之間的輕量化、轉(zhuǎn)發(fā)以及控制分離等相關(guān)基礎(chǔ)性原則。網(wǎng)絡(luò)虛擬化有利于實現(xiàn)全面云化之間的趨勢演進。而功能強量化可以有效地簡化不同模塊以及接口之間的連接，網(wǎng)元功能通過模塊化的設(shè)計分析，可以實現(xiàn)API調(diào)用，進而在根本上提升整體的通用性。轉(zhuǎn)發(fā)以及控制分離則可以有效地實現(xiàn)網(wǎng)管之間的控制面以及不同用戶面的有效分離，滿足不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的分布式的不同部署性需求。

1.3 功能分布式部署

5G核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以實現(xiàn)控制面的功能以及用戶面功能分離，可以實現(xiàn)統(tǒng)一的CPF部署，通過核心機房實現(xiàn)集中管控運營，分布式UPF可以基于業(yè)務(wù)的不同需求合理融合，實現(xiàn)本地分流，進而滿足低時延業(yè)務(wù)場景的實際需求，可以實現(xiàn)快速部署，為第三方開放用戶提供各項基礎(chǔ)信息，有利于拓展企業(yè)園區(qū)以及場館的本地化創(chuàng)新應(yīng)用需求。

1.4 基礎(chǔ)設(shè)施云化

網(wǎng)絡(luò)云化能降低設(shè)備投資成本。通過云計算快速部署能力實現(xiàn)快速配置以及合理調(diào)整，真正地實現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新。通過SDN/NFV技術(shù)可以快速地實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)云化，基礎(chǔ)設(shè)施電信云是基于運營商的云化轉(zhuǎn)型目標(biāo)。在5G網(wǎng)絡(luò)中云化主要涵蓋了核心網(wǎng)云化、無線接入網(wǎng)云化以及控制系統(tǒng)云化3個內(nèi)容。

2 5G時代虛擬化核心網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)演進

5G時代通信技術(shù)實現(xiàn)了個人與行業(yè)之間的轉(zhuǎn)變，而在此種環(huán)境下，核心網(wǎng)要不斷演進才可以適應(yīng)更高流量的不同需求，滿足人們的不同業(yè)務(wù)體驗。

2.1 核心網(wǎng)NFV

NFV作為網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，就是指通過虛擬化的軟件技術(shù)手段，實現(xiàn)在傳統(tǒng)網(wǎng)元之間的軟硬解耦，這樣不同廠家的軟件可以在同一的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施上運行，其具有較為顯著的優(yōu)勢，不僅可以有效地降低運營商總體的CAPEX/OPEX，也可以有效地縮短新業(yè)務(wù)以及相關(guān)服務(wù)面向市場的投放時間，在一定程度上增加了架構(gòu)的整體靈活性，實現(xiàn)了彈性架構(gòu)。通過更加開放性的虛擬化應(yīng)用以純軟件應(yīng)用平臺滿足業(yè)務(wù)以及功能之間的不同需求，有效地降低了業(yè)務(wù)創(chuàng)新之間的開發(fā)部署成本。

基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向NFV網(wǎng)絡(luò)演進，業(yè)務(wù)部署雖然更為復(fù)雜，但是會向更加靈活快速的部署方向演進，其整體運維管理相對較為復(fù)雜，但是呈現(xiàn)著簡化運維演進的趨勢。多元化的硬件也向歸一化硬件、資源共享演進。

5G時代中，NFV是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)性技術(shù)手段，可以為基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)提供支持。核心網(wǎng)虛擬化是一種NFV在移動核心網(wǎng)中的實際應(yīng)用，其主要的目標(biāo)就是通過標(biāo)準(zhǔn)化的X86服務(wù)器進行存儲與交換，替代原有的通信網(wǎng)絡(luò)中的專用網(wǎng)元，該設(shè)備可以節(jié)省資本，通過軟硬件解耦之后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以有效地實現(xiàn)資源之間的靈活共享，有利于業(yè)務(wù)的創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)之間的快速部署。

2.2 網(wǎng)絡(luò)切片

在5G時代需要實現(xiàn)全新的技術(shù)方案，滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的需求，增強用戶體驗。對此，要通過網(wǎng)絡(luò)切片的方式為其提供支持。

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)切片含義

所謂的網(wǎng)絡(luò)切片就是端與端之間、邏輯功能之間的有效集合以及其需要的物理或者虛擬資源，其主要涵蓋了接入網(wǎng)、核心網(wǎng)絡(luò)以及傳輸網(wǎng)絡(luò)等不同的網(wǎng)絡(luò)框架，在5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)切片是虛擬化的專網(wǎng)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)切片就是一種基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的專有硬件系統(tǒng)，可以是一種基于NFV/SDN通用基層設(shè)施構(gòu)建的系統(tǒng)，對此在實踐中要基于同一的平臺建設(shè)進行系統(tǒng)化的管理，則可以有效地實現(xiàn)低成本高效率的運營管理。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)切片的選擇

網(wǎng)絡(luò)切片的選擇過程中，通過NSSF與NRF可以有效地增加5G網(wǎng)絡(luò)的功能，可以滿足網(wǎng)絡(luò)切片之間的相關(guān)功能。

網(wǎng)絡(luò)切片選擇協(xié)助信息（NSSAI），其屬于簽約性信息，可以標(biāo)識特定的網(wǎng)絡(luò)切片，通過終端攜帶處理，UE可以通過NSSAI實現(xiàn)RAN以及CN網(wǎng)絡(luò)切片的選擇。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（NSSF）

引入獨立的NSSF控制平面網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的靈活選擇，可以為UR選擇網(wǎng)絡(luò)切片提供實例集，確定NSSAI，基于配置或者通過NRF詢問的方式確定UE服務(wù)中的AMF集。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)切片部署策略

基于標(biāo)準(zhǔn)的具體完善程度了解產(chǎn)品的支持狀況，分析用戶需求，進行網(wǎng)絡(luò)切片部署的過程中可以實現(xiàn)單域與跨域之間的部署，由核心網(wǎng)絡(luò)逐步演進至無線、傳輸領(lǐng)域。切片業(yè)務(wù)類型可以由eMBB業(yè)務(wù)逐步發(fā)展為uRLLC /mIoT，根據(jù)需求擴展，其切片設(shè)計通過運營商進行獨立的設(shè)計，開放切片能力，通過基礎(chǔ)的切片配置管理以及生命周期化管理實現(xiàn)了自動化的編排管理。

根據(jù)不同場景選擇不同的方案。

運營商個人用戶切片可以實現(xiàn)AMF/PCF/UDM/NRF共享，而不同的切片之間含有不同的SMF/UPF;通過運營商統(tǒng)一控制，靈活的控制切片之間的策略，切片之間通過相同的用戶簽約數(shù)據(jù)信息。企業(yè)專網(wǎng)切片場景是通過AMF/UDM/NRF共享，在SMF/UPF/PCF中不同切片之間單獨部署，在切片中可以部署較為獨立的管理策略，不同的切片可以為不同的業(yè)務(wù)之間的路由設(shè)定較為特定的策略。

3 結(jié)語

5G承載網(wǎng)絡(luò)要適應(yīng)5G核心網(wǎng)架演進的挑戰(zhàn)，要提供層次化的網(wǎng)絡(luò)切片方案，保證其滿足不同業(yè)務(wù)場景中的不同網(wǎng)絡(luò)切片需求。而將L3功能下移到UPF以及MEC的位置，則可以為網(wǎng)絡(luò)提供動態(tài)連接的靈活調(diào)度管理，可以適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)云化發(fā)展。隨著大視頻以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段的高速發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)容量以及可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，5G演進是今后發(fā)展的必然趨勢，在各種技術(shù)手段的支持下，5G技術(shù)勢必會更加成熟，會從根本上提升運營商的核心競爭能力。

參考文獻

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