5G核心網(wǎng)的部署問題與建議

聶衡/NIE Heng，趙慧玲/ZHAO Huiling，毛聰杰/ MAO Congjie

（1.中國電信股份有限公司研究院，北京 102209；2.工業(yè)和信息化部通信科技委，北京100035）

(1.China Telecom Corporation Limited Research Institute, Beijing 102209, China;2.Communications Science and Technology Commission of the Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China, Beijing 100035, China)

目前，國際標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)基本完成5G核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，可以滿足5G 3大基礎(chǔ)場景之一的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）[1]的需求。5G獨(dú)立組網(wǎng)（SA）的核心網(wǎng)采用了與傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不同的全新架構(gòu)和技術(shù)，開啟了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)向IT全面重構(gòu)的第一步，并且它與行業(yè)深度融合滿足垂直行業(yè)終端互聯(lián)的多樣化需求[2]。相比于非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA），SA網(wǎng)絡(luò)能夠帶來眾多的5G網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)和特性，因此中國運(yùn)營商目前將SA網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)。本文中，我們通過研究和分析5G SA核心網(wǎng)的服務(wù)化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算、用戶面云化等關(guān)鍵技術(shù)，提出了當(dāng)前部署5G核心網(wǎng)中存在的問題、挑戰(zhàn)，以及應(yīng)對(duì)和發(fā)展建議。

1 服務(wù)化架構(gòu)

5G SA核心網(wǎng)順應(yīng)了未來電信網(wǎng)絡(luò)向著云化、軟件化演進(jìn)的趨勢，參考了IT領(lǐng)域的軟件架構(gòu)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)（采用微服務(wù)進(jìn)行組織），也將服務(wù)化架構(gòu)（SBA）作為5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)來設(shè)計(jì)。5G 核心網(wǎng)的SBA將網(wǎng)絡(luò)功能（NF）進(jìn)一步拆分成若干個(gè)自包含、自管理、可重用的NF服務(wù)。這些NF相互之間解耦，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)互通的能力，并根據(jù)不同的需求通過編排工具進(jìn)行編排和實(shí)例化部署?？紤]到5G標(biāo)準(zhǔn)的完成進(jìn)度、技術(shù)成熟度等因素，5G核心網(wǎng)的SBA目前完成的是控制面的服務(wù)化；而用戶面的服務(wù)化是未來的建設(shè)目標(biāo)，目前尚未完成。圖1為非漫游情況下5G核心網(wǎng)的控制面采用的SBA[3]。

可以看到，除了無線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)用戶面的用戶面功能（UPF）之外，所有的控制面NF都采用了SBA，這些NF對(duì)外提供一種或多種服務(wù)。

1.1 服務(wù)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)

在5G核心網(wǎng)的SBA下，服務(wù)通過生產(chǎn)者與消費(fèi)者間的消息交互來提供。交互模式主要簡化為兩種：Request-Response、Subscribe-Notify，從而支持NF間按照服務(wù)化接口交互。5G核心網(wǎng)的各種服務(wù)采用服務(wù)自動(dòng)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了各NF在5G核心網(wǎng)中的即插即用、自動(dòng)化組網(wǎng)；同一服務(wù)可以被多種NF調(diào)用，提升服務(wù)的重用性、簡化業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)。NF通過服務(wù)化接口，將自身的能力作為一種服務(wù)暴露到網(wǎng)絡(luò)中，并被其他NF復(fù)用；NF通過服務(wù)化接口的發(fā)現(xiàn)流程，獲取擁有所需NF服務(wù)的其他NF實(shí)例。這種注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)通過5G核心網(wǎng)引入的新型網(wǎng)絡(luò)功能——網(wǎng)絡(luò)資源功能（NRF）來實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)NRF作為生產(chǎn)者來提供網(wǎng)絡(luò)功能注冊(cè)服務(wù)。NRF接收其他NF發(fā)來的服務(wù)注冊(cè)信息，維護(hù)NF實(shí)例的相關(guān)信息和支持的服務(wù)信息；NRF接收其他NF發(fā)來的NF發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求，返回對(duì)應(yīng)的NF實(shí)例信息。5G核心網(wǎng)的服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、通信機(jī)制具體如圖2所示。

當(dāng)NF-B作為新部署的網(wǎng)元上線時(shí)，會(huì)將自身支持的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能中的服務(wù)（NFS-B1、NFS-B2）和地址注冊(cè)到NRF中。NRF維護(hù)各種NF實(shí)例的相關(guān)信息和支持的服務(wù)信息。當(dāng)NF-A需要使用NF-B的某個(gè)服務(wù)時(shí)，NF-A向NRF發(fā)出NF-B的服務(wù)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求，獲取擁有所需服務(wù)的NF實(shí)例，然后NRF向NF-A返回所請(qǐng)求服務(wù)的NF實(shí)例對(duì)應(yīng)的地址（包括NF-B在內(nèi)），隨后NF-A向這個(gè)地址（NF-B）發(fā)起請(qǐng)求相應(yīng)的服務(wù)。對(duì)于Request-Response模式，NF-A請(qǐng)求的服務(wù)內(nèi)容可能是進(jìn)行某種操作或提供一些信息，NF-B根據(jù)NF-A發(fā)送的請(qǐng)求內(nèi)容，返回相應(yīng)的服務(wù)結(jié)果。對(duì)于Subscribe-Notify模式，NF-A向NF-B訂閱NF服務(wù)，訂閱的信息可以是按時(shí)間周期更新的信息或特定事件觸發(fā)的通知（例如請(qǐng)求的信息發(fā)生更改、達(dá)到了閾值等），NF-B對(duì)訂閱了該服務(wù)的NF-A發(fā)送通知并返回結(jié)果。

這種服務(wù)的自動(dòng)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制，在大范圍組網(wǎng)時(shí)會(huì)面臨挑戰(zhàn)。例如，中國運(yùn)營商習(xí)慣于按省來組織移動(dòng)核心網(wǎng)，此時(shí)需要省內(nèi)NRF來實(shí)現(xiàn)各個(gè)5G核心網(wǎng)網(wǎng)元的自動(dòng)組網(wǎng)；同時(shí)又采用更高層面的全國NRF來實(shí)現(xiàn)跨省的5G核心網(wǎng)網(wǎng)元自動(dòng)組網(wǎng)，如圖3所示。

圖1 5G獨(dú)立組網(wǎng)核心網(wǎng)服務(wù)化架構(gòu)

圖2 5G核心網(wǎng)的服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、通信機(jī)制

圖3 NRF的組網(wǎng)

省NRF向所屬的全國NRF注冊(cè)NF數(shù)據(jù)，而全國NRF會(huì)有多個(gè)省的NF數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)量很大；因此，需要減輕全國NRF負(fù)荷，但如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合還不成熟。在同一個(gè)全國NRF上，多個(gè)省的數(shù)據(jù)間可能存在沖突和重復(fù)，但如何處理該情況目前也沒有規(guī)范或經(jīng)驗(yàn)。在有多個(gè)全國NRF的情況下，各個(gè)NRF之間如何自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，國際上還沒有制定符合SBA理念的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。目前的全國NRF之間是同級(jí)架構(gòu)，不存在服務(wù)注冊(cè)關(guān)系。

針對(duì)以上挑戰(zhàn)，一些運(yùn)營商通過手動(dòng)配置來解決。例如，對(duì)于省NRF向全國NRF注冊(cè)NF數(shù)據(jù)，可以手動(dòng)在全國NRF配置所轄省NRF的NF注冊(cè)信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。對(duì)于全國NRF之間的發(fā)現(xiàn)，可以手動(dòng)配置全國NRF間的路由，并基于NF網(wǎng)元的省編號(hào)、用戶號(hào)碼段等信息來進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

1.2 服務(wù)化接口

5G核心網(wǎng)采用統(tǒng)一的服務(wù)化接口協(xié)議。在設(shè)計(jì)接口協(xié)議時(shí)，考慮了適應(yīng)IT化、虛擬化、微服務(wù)化的需求，目前采用了表1所示的協(xié)議棧。

5G服務(wù)化接口協(xié)議棧在傳輸層采用了傳輸控制協(xié)議（TCP），在應(yīng)用層采用HTTP/2.0[4]，在序列化協(xié)議方面采用了JSON，接口描述語言采用Open應(yīng)用程序編程接口（API）3.0（API的設(shè)計(jì)方式采用RESTFul）。對(duì)于傳輸層，目前3GPP正在研究用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）、快速UDP網(wǎng)絡(luò)連接（QUIC）。如果需要保證5G網(wǎng)元間服務(wù)化接口通信的安全，可以通過網(wǎng)元開啟傳輸層的安全協(xié)議——安全傳輸層協(xié)議（TLS）來實(shí)現(xiàn)。作為對(duì)比，4G網(wǎng)絡(luò)的核心分組網(wǎng)演進(jìn)（EPC）的控制面協(xié)議采用了傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議——Diameter和通用無線分組業(yè)務(wù)隧道控制協(xié)議（GTP-C）。

表1 5G服務(wù)化接口協(xié)議棧

可以看出，服務(wù)化接口的復(fù)雜會(huì)給5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行指標(biāo)帶來一定的挑戰(zhàn)。5G核心網(wǎng)采用SBA的接口協(xié)議棧。與傳統(tǒng)移動(dòng)核心網(wǎng)的協(xié)議相比，5G核心網(wǎng)雖然帶來了更多的靈活性，但因?yàn)楦訌?fù)雜會(huì)導(dǎo)致性能下降。用同樣的硬件來實(shí)現(xiàn)的話，處理相同的信令任務(wù)，服務(wù)化接口的處理能力相對(duì)傳統(tǒng)協(xié)議有所下降，協(xié)議處理時(shí)延也有所增加，這在各種測試和實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)有所體現(xiàn)。另外，SBA的網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜，例如，接口增多、信令增多。接口和信令的增多，再加上協(xié)議處理時(shí)延的增加，導(dǎo)致了5G相對(duì)于4G的任務(wù)處理時(shí)延增加。例如，從控制面看，5G網(wǎng)絡(luò)下的N2切換就比4G網(wǎng)絡(luò)下的S1切換時(shí)延要長。畢竟服務(wù)化架構(gòu)的5G核心網(wǎng)還是新生事物，這些處理性能和時(shí)延的問題帶來的運(yùn)營指標(biāo)下降是暫時(shí)的。從長遠(yuǎn)來看，可以通過優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)和代碼、不斷升級(jí)的云資源池的服務(wù)器性能來解決。

2 網(wǎng)絡(luò)切片

網(wǎng)絡(luò)切片是5G網(wǎng)絡(luò)的重要使能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于業(yè)務(wù)場景按需來定制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片的關(guān)鍵特征表現(xiàn)為：端到端、可編排、可隔離、差異化的服務(wù)等級(jí)協(xié)議（SLA）、功能模塊化。不同的網(wǎng)絡(luò)切片之間可共享資源也可以相互隔離。網(wǎng)絡(luò)切片是端到端，涉及核心網(wǎng)絡(luò)（控制平面和用戶平面）、無線接入網(wǎng)、IP承載網(wǎng)和傳送網(wǎng)等多個(gè)子域，需要多領(lǐng)域的協(xié)同配合。從目前來看，核心網(wǎng)切片的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備相對(duì)比較成熟，5G核心網(wǎng)支持切片的選擇功能、切片的通信流程。無線網(wǎng)切片由于具有一定的技術(shù)難度，如何根據(jù)切片標(biāo)識(shí)進(jìn)行邏輯或物理資源的切分及服務(wù)質(zhì)量（QoS）調(diào)度，目前不同設(shè)備廠家的進(jìn)展和實(shí)現(xiàn)各有不同。承載網(wǎng)切片目前相對(duì)獨(dú)立發(fā)展，在與移動(dòng)網(wǎng)之間跨專業(yè)的聯(lián)動(dòng)/打通方面還需要進(jìn)一步推進(jìn)?？傮w上看，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端切片在技術(shù)上還有許多挑戰(zhàn)，需要做到各子域間切片的協(xié)同和對(duì)接，復(fù)雜度相當(dāng)高。對(duì)這個(gè)問題，目前產(chǎn)業(yè)界也在逐步解決，CCSA已經(jīng)成立了相關(guān)特設(shè)工作組來協(xié)調(diào)運(yùn)營商、廠商等共同推進(jìn)這一工作。

在5G網(wǎng)絡(luò)中，通過單網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息（S-NSSAI）來區(qū)分不同的切片，且終端、無線網(wǎng)、核心網(wǎng)都需要用到這個(gè)標(biāo)識(shí)。S-NSSAI的編碼由切片服務(wù)類型（SST）和切片微分器（SD）兩部分組合而成。SST標(biāo)明切片的業(yè)務(wù)類型。目前3GPP定義了4大類業(yè)務(wù)，分別為eMBB、超可靠低時(shí)延通信（URLLC）、海量機(jī)器類通信（mMTC）、車用無線通信技術(shù)（V2X），SD標(biāo)明大類業(yè)務(wù)下具體的切片業(yè)務(wù)，這個(gè)可以由運(yùn)營商自己基于切片業(yè)務(wù)的規(guī)劃來進(jìn)行編碼管理。5G終端是切片的發(fā)起方，可以基于不同的應(yīng)用（APP）來選擇對(duì)應(yīng)的切片，然后在建立承載會(huì)話的過程中將S-NSSAI發(fā)給無線網(wǎng)、核心網(wǎng)，再由網(wǎng)絡(luò)來選擇對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的分配。

根據(jù)3GPP的設(shè)計(jì)，終端可以通過網(wǎng)絡(luò)切片選擇策略（NSSP）來選擇切片，NSSP可以由網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給終端或配置在終端上。NSSP的信息結(jié)構(gòu)示意如表2所示，包含了APP應(yīng)用信息、終端操作系統(tǒng)（OS）的信息、切片信息等。

當(dāng)前智能終端的能力不夠，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供多切片會(huì)帶來挑戰(zhàn)。由于智能終端和APP生態(tài)的復(fù)雜性，終端NSSP相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化還做得不完善。目前的智能終端無法基于不同應(yīng)用選擇不同的切片，只能對(duì)所有應(yīng)用都選擇同一個(gè)切片，這就限制了企業(yè)對(duì)企業(yè)對(duì)客戶（B2B2C）類切片業(yè)務(wù)的開展（畢竟這類業(yè)務(wù)主要是基于智能終端的）。對(duì)于那些只提供單一業(yè)務(wù)的政企終端（2B類應(yīng)用，例如視頻監(jiān)控），則沒有限制，網(wǎng)絡(luò)可以選擇終端請(qǐng)求的對(duì)應(yīng)切片。針對(duì)上面智能終端的問題，業(yè)界正在從標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的角度進(jìn)行積極推進(jìn)。

表2 網(wǎng)絡(luò)切片選擇策略的信息結(jié)構(gòu)示意表

為了在未來能夠真正發(fā)揮出5G網(wǎng)絡(luò)切片的價(jià)值，需要實(shí)現(xiàn)切片管理域?qū)η衅木幣藕凸芾怼D4是切片管理域的示意圖，可以看到切片管理域與切片網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)域）之間的關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)切片管理域由如下功能組成：通信服務(wù)管理功能（CSMF）、網(wǎng)絡(luò)切片管理功能 （NSMF）、網(wǎng)絡(luò)子切片管理功能（NSSMF），具體包括天線接入網(wǎng)（RAN）子切片管理功能（AN-NSSMF）、傳輸網(wǎng)子切片管理功能（TN-NSSMF）和核心網(wǎng)子切片管理功能（CN-NSSMF）。對(duì)于云化的核心網(wǎng)，CN-NSSMF需要通過網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化編排器（NFVO）來實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)切片中各個(gè)NF所需資源的創(chuàng)建。圖4中切片管理域里面的各個(gè)功能實(shí)體只是從單純的切片管理角度來闡述。在運(yùn)營商實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，在很多情況下這些切片管理功能并不會(huì)獨(dú)立存在，而是分散并嵌入到運(yùn)營商自己的運(yùn)營支撐系統(tǒng)（OSS）、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）中，并且不同的運(yùn)營商的具體方案也不同，需要運(yùn)營商的運(yùn)維、IT、政企、網(wǎng)絡(luò)部門深度參與才能將切片管理域整合進(jìn)這些系統(tǒng)中。這對(duì)運(yùn)營商的系統(tǒng)集成能力、研發(fā)能力、運(yùn)營和維護(hù)能力將是挑戰(zhàn)，運(yùn)營商應(yīng)該盡早著手來發(fā)現(xiàn)問題解決問題，提自身升能力。

3 移動(dòng)邊緣計(jì)算

傳統(tǒng)集中式云計(jì)算將業(yè)務(wù)處理數(shù)據(jù)回傳至云數(shù)據(jù)中心，采用集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并利用超強(qiáng)的計(jì)算能力來集中式解決計(jì)算和存儲(chǔ)問題；但在面對(duì)大帶寬、大連接、低時(shí)延的5G應(yīng)用場景時(shí)有局限性。移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）在移動(dòng)網(wǎng)邊緣提供IT服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力，強(qiáng)調(diào)靠近移動(dòng)用戶，以減少網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付的時(shí)延，提升用戶體驗(yàn)。由于4G核心網(wǎng)對(duì)MEC支持的能力不足，5G核心網(wǎng)在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了MEC的需求，在網(wǎng)絡(luò)層面和能力開放層面都支持邊緣計(jì)算。在網(wǎng)絡(luò)層面，5G核心網(wǎng)支持多種靈活的本地分流機(jī)制、移動(dòng)性、計(jì)費(fèi)和QoS，以及合法監(jiān)聽。在能力開放層面，5G核心網(wǎng)支持APP路由引導(dǎo)，支持對(duì)網(wǎng)絡(luò)及用戶的信息獲取和控制。5G MEC端到端系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

圖4 切片管理域

圖5 5G移動(dòng)邊緣計(jì)算端到端系統(tǒng)架構(gòu)

圖5右側(cè)的MEC系統(tǒng)在5G核心網(wǎng)中擔(dān)任著“應(yīng)用功能（AF）+數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DN）”的角色。MEC系統(tǒng)可以以非可信AF的角色通過“NEF到策略控制功能（PCF）到系統(tǒng)管理功能（SMF）”這個(gè)路徑來影響用戶面策略，或以可信AF的角色通過“PCF到SMF”這個(gè)路徑來影響用戶面策略；作為AF的一種特殊形式，MEC系統(tǒng)可以與5G核心網(wǎng)的NEF/PCF進(jìn)行更多的交互，并可以調(diào)用其他的5G核心網(wǎng)開放能力。MEC系統(tǒng)和UPF之間為標(biāo)準(zhǔn)的N6連接，5G核心網(wǎng)控制著UPF并將指定的MEC業(yè)務(wù)分流到MEC系統(tǒng)中。

目前，業(yè)界對(duì)邊緣UPF與MEC系統(tǒng)間的關(guān)系還并不完全清晰，這會(huì)對(duì)邊緣技術(shù)的規(guī)模商用構(gòu)成挑戰(zhàn)。從3GPP標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)上看，5G核心網(wǎng)中支持MEC的邊緣UPF與MEC系統(tǒng)之間是松耦合關(guān)系，這樣可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)的安全隔離，適應(yīng)更多應(yīng)用場景。在當(dāng)前SMF與UPF之間的N4接口尚未完全開放的情況下，可以按照業(yè)務(wù)的需求直接部署與5G核心網(wǎng)SMF相同廠商的邊緣UPF。從MEC系統(tǒng)實(shí)際部署和資源利用效率來看，考慮到部署在邊緣的系統(tǒng)可能存在各種資源受限的情況，在一些情況下邊緣UPF與MEC系統(tǒng)間采用緊耦合會(huì)更好。這樣一來，UPF和MEC系統(tǒng)可以統(tǒng)一集成，效率相對(duì)較高；但又會(huì)面臨在MEC系統(tǒng)廠商與5G核心網(wǎng)廠商不同的情況下，邊緣UPF與5G核心網(wǎng)SMF之間N4接口互通的問題。對(duì)于這個(gè)問題，目前中國的運(yùn)營商發(fā)起了N4接口開放合作計(jì)劃，規(guī)范了N4接口的基礎(chǔ)服務(wù)和部分增值服務(wù)，由此來促進(jìn)邊緣UPF與SMF的解耦。由于邊緣UPF比核心的UPF簡單，并且對(duì)5G核心網(wǎng)主流廠家的利益觸動(dòng)不大，因此，N4接口開放合作的推動(dòng)難度會(huì)小很多。

4 用戶面云化

在電信設(shè)備產(chǎn)業(yè)云化發(fā)展的趨勢下，5G核心網(wǎng)UPF網(wǎng)元采用云化的部署，具備快速部署、位置動(dòng)態(tài)調(diào)整、新業(yè)務(wù)快速使能等能力。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、4K/8K高清視頻、3D游戲等eMBB應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步提升用戶流量，因此5G移動(dòng)用戶流量將會(huì)增速迅猛。UPF需要提供用戶流量的高速處理，需要資源池滿足轉(zhuǎn)發(fā)性能及計(jì)算能力。例如，GTP、IP轉(zhuǎn)發(fā)等對(duì)吞吐量要求高；新業(yè)務(wù)的增多導(dǎo)致深度報(bào)文分析（DPI）邏輯復(fù)雜、協(xié)議多樣，對(duì)計(jì)算能力的要求也變高；QoS的處理對(duì)內(nèi)存消耗較大。

目前，5G核心網(wǎng)用戶面UPF的設(shè)備形態(tài)包括專用設(shè)備、通用服務(wù)器。專用設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)效率最好，能夠以線速轉(zhuǎn)發(fā)；但無法實(shí)現(xiàn)分層解耦，無法被NFVI統(tǒng)一納管，擴(kuò)容能力不靈活。通用服務(wù)器包括軟件加速方案和硬件加速方案。軟件加速方案的轉(zhuǎn)發(fā)效率不高，目前已經(jīng)無法滿足大流量、低延遲的轉(zhuǎn)發(fā)需求；但其擴(kuò)展性好，可通過資源池管理系統(tǒng)并進(jìn)行統(tǒng)一納管。硬件加速方案的轉(zhuǎn)發(fā)效率可接近線速，但各廠商網(wǎng)卡類型、業(yè)務(wù)卸載方式不一，資源池難以納管，這與硬件加速當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)化程度還不夠、產(chǎn)業(yè)化成熟度不夠高有關(guān)。

因此，當(dāng)前UPF的部署面臨著是否需要云化、如何云化的挑戰(zhàn)。UPF云化部署的方案，應(yīng)該結(jié)合轉(zhuǎn)發(fā)性能、建設(shè)成本、部署環(huán)境、成熟度進(jìn)行綜合考量。目前主流5G核心網(wǎng)廠家的大容量中心UPF以硬件加速的通用服務(wù)器為主，并采用數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件（DPDK）和單根IO虛擬化技術(shù)（SR-IOV）加速技術(shù)。但實(shí)際上，云化部署并沒有那么成熟，需要由廠商來進(jìn)行集成。只有完成硬件、虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理（VIM）、VNF的集成部署，才能保證高轉(zhuǎn)發(fā)性能，從而提升對(duì)接、運(yùn)維效率。對(duì)于邊緣UPF，轉(zhuǎn)發(fā)性能要求不高，且需要按需下沉，靈活和快速部署，靈活擴(kuò)展；因此，可以考慮采用小型化、低成本的通用服務(wù)器虛擬化方案。

5 結(jié)束語

當(dāng)前服務(wù)化架構(gòu)5G核心網(wǎng)的級(jí)聯(lián)組網(wǎng)，可以通過NRF的手動(dòng)配置來進(jìn)行；接口性能問題可以通過優(yōu)化軟件代碼、不斷升級(jí)的云資源池的服務(wù)器性能來逐步解決。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)切片的問題，需要從標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)角度提升終端的多切片能力；切片管理則需要運(yùn)營商提升系統(tǒng)集成能力、研發(fā)能力。邊緣計(jì)算需要綜合考慮邊緣UPF與MEC系統(tǒng)的解耦，并且推動(dòng)N4接口的開放合作。根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平，中心的用戶面云化建議由廠商來進(jìn)行集成，邊緣用戶面可以考慮通用服務(wù)器虛擬化方案。