淺談服務(wù)化的5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

高學(xué)寧 張善明

摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，社會也在進(jìn)化，進(jìn)入二十一世紀(jì)之后也存在更多的可能性，我國的通信網(wǎng)絡(luò)到目前為止經(jīng)歷了多個發(fā)展階段，在4G網(wǎng)出現(xiàn)之后，2G網(wǎng)和3G網(wǎng)漸漸被摒棄，人們開始大量使用4G網(wǎng)。后來，在科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)共同進(jìn)步的同時(shí)，研究領(lǐng)域也開始開發(fā)新的核心網(wǎng)，即5G核心網(wǎng)。本文就對服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，供參考。

關(guān)鍵詞 服務(wù)化;5G核心網(wǎng);切片管理系統(tǒng)

引言

人類從2G時(shí)代漸漸進(jìn)入了3G、4G時(shí)代，雖然當(dāng)前大部分人們還是使用的4G網(wǎng)絡(luò)，但5G核心網(wǎng)很快會全面投入到市場中來，這是我國通信行業(yè)進(jìn)步的象征。5G核心網(wǎng)的出現(xiàn)可以說改變了人們的通信現(xiàn)狀，雖還沒有完全普及，但從5G核心網(wǎng)的性質(zhì)上來看，其可以滿足更多客戶的通信需求。在設(shè)計(jì)和開發(fā)5G核心網(wǎng)的時(shí)候，研究人員融入進(jìn)了進(jìn)了SDN結(jié)構(gòu)和NFV結(jié)構(gòu)，給服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了有利條件[1]。

1服務(wù)化5G核心網(wǎng)架構(gòu)

1.1 用戶面

用戶面是由可編程用戶面功能組成的，其主要的作用就是輸送數(shù)據(jù)，UPFs和基站之間的會話或數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷际峭ㄟ^用戶面來完成的。

1.2 控制面

在5G核心網(wǎng)當(dāng)中，其控制面的設(shè)計(jì)理念是借鑒的微服務(wù)設(shè)計(jì)思想，在以往的核心網(wǎng)當(dāng)中也需進(jìn)行重設(shè)，耦合之后的功能才能實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮應(yīng)有的作用，但是，在耦合之后的網(wǎng)絡(luò)功能也會被分解[2]。主要分解成六個部分，第一部分是接入和移動性的管理部分，該部分一直以來的工作都是連接、移動性管理，在5G核心網(wǎng)當(dāng)中占據(jù)著舉足輕重的作用。該模塊會接受用戶請求，在接受請求后一并處理，把用戶初始連接進(jìn)網(wǎng)絡(luò)或新的覆蓋區(qū)域之后，再對用戶所在的位置實(shí)施更新操作;第二個部分是會話管理模塊，該模塊的工作就是建立會話，并在建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和釋放，從而對一些不好的信息進(jìn)行攔截;第三部分是鑒權(quán)服務(wù)模塊，其工作職責(zé)就是在用戶連接網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候進(jìn)行鑒權(quán)，也LTE當(dāng)中的鑒權(quán)功能差不多，會生成一個密鑰。第四部分是數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理模塊，其功能就是對用戶進(jìn)行標(biāo)、訪問、管理等;第五部分是策略管理控制模塊，該模塊可以給5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)提供策略框架;第六部分是網(wǎng)元貯存模塊，該模塊可以對服務(wù)發(fā)現(xiàn)起到支持作用，對NF模塊當(dāng)中的完整信息加以保護(hù)。

1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層的出現(xiàn)起到的基層作用，其可以提供系統(tǒng)需求，如設(shè)備需求、應(yīng)用場景需求等。就比如，在5G核心網(wǎng)的運(yùn)行上，需得到物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)以及寬帶的支持，且在規(guī)模要求上比較大。應(yīng)用層完全可以滿足這些需求，并對5G核心網(wǎng)的運(yùn)行安全性和成本加以控制[3]。

2服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 核心網(wǎng)切片結(jié)構(gòu)

服務(wù)化的5G核心網(wǎng)切片結(jié)構(gòu)包含了SDN、NFV以及微服務(wù)結(jié)構(gòu)等。在5G核心網(wǎng)最初設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，就應(yīng)用進(jìn)了SDN結(jié)構(gòu)和NFV結(jié)構(gòu)，所以，微服務(wù)架構(gòu)也是5G核心網(wǎng)切片結(jié)構(gòu)的類型之一。 微服務(wù)架構(gòu)當(dāng)中卻增添了新的功能，把原來的一體式程序進(jìn)行了分解，進(jìn)而形成了微服務(wù)，微服務(wù)具有狀態(tài)不固定的特點(diǎn)。NFs主要在虛擬平臺上運(yùn)行，而NF則可以在云平臺上面構(gòu)成移動云核心網(wǎng)，也可以構(gòu)成邊界核心網(wǎng)。在這樣的結(jié)構(gòu)框架下，客戶能夠按照自己的需要選擇切片。就比如，如果客戶需要符合寬帶要求，那么就可以把和其相對應(yīng)的UPF及服務(wù)器設(shè)置在邊界核心網(wǎng)平臺周圍，從而形成完整的服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片。如果說客戶想要達(dá)到車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行需要，則可以把和其相對應(yīng)的UPF及服務(wù)器設(shè)置在邊界核心網(wǎng)平臺中，從而形成uRLLC5G核心網(wǎng)切片[4]。如果要想滿足傳統(tǒng)語音通信業(yè)務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作要求，那么則可以把和其相對應(yīng)的UPF及服務(wù)器設(shè)置在和核心網(wǎng)平臺共同運(yùn)作的硬件平臺上。與此同時(shí)，5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)還針對各個切片位置的差異分配了寬帶、虛擬服務(wù)器等設(shè)備，確保每一塊切片都可以高效工作。

2.2 核心網(wǎng)切片的編排和設(shè)計(jì)

在服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，還必須對其切片加以正確編排。一方面，在虛擬平臺上要構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施管理功能和虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，應(yīng)用進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)虛擬管理來對切片進(jìn)行編排，可以確保切片編排的合理性。而互聯(lián)網(wǎng)虛擬管理系統(tǒng)可以對資源進(jìn)行均衡分配，諸如保存信息資源、虛擬計(jì)算資源等，按照5G核心網(wǎng)切片的編排方式和順序進(jìn)行周期管理，實(shí)現(xiàn)線上、線下雙重監(jiān)測管理。另一方面，5G核心網(wǎng)當(dāng)中還包含了RMO、SMO、NFM模塊，這三個模塊可以讓5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)變得更具服務(wù)性色彩，從而發(fā)揮出核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)作用，促進(jìn)系統(tǒng)更快更好的發(fā)展。

3結(jié)束語

5G核心網(wǎng)雖然還沒有完全普及，但其一旦普及就可以滿足更多客戶的通信需求，在服務(wù)化5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，需從用戶面、控制面、應(yīng)用層三方面加以設(shè)計(jì)。同時(shí)，對5G核心網(wǎng)的切片進(jìn)行準(zhǔn)確合理的編排與設(shè)計(jì)也十分重要，完整的5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)有助于推動我國通信業(yè)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 聶衡，趙慧玲，毛聰杰.5G核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].移動通信，2019， 43（1）：2-6，14.

[2] 夏旭，朱雪田，梅承力，等.5G切片在電力物聯(lián)網(wǎng)中的研究和實(shí)踐[J].移動通信，2019，43（1）：63-69.

[3] 馬璐，王魯晗，陳煒，等.服務(wù)化的5G核心網(wǎng)切片管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，41（5）：78-85.

[4] 宋鳳飛.5G網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)計(jì)與資源分配方案研究[D].西安電子科技大學(xué)，2018.