5G技術(shù)背景下的云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)

陳 煒

（中國電信股份有限公司成都分公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了較大提升，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，意味著我國的通信技術(shù)進(jìn)入全新階段。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有信息吞吐率高、傳輸速度快、連接穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。因此，需在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主導(dǎo)下云化電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合的設(shè)計(jì)，才能確保整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性和可行性。

1 基于NGMN(下一代移動(dòng)通信網(wǎng))提出的5G架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)是另一個(gè)發(fā)展的開始，下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展仍面臨很多挑戰(zhàn)，包括如何以新的系統(tǒng)構(gòu)架適應(yīng)模塊化的網(wǎng)絡(luò)處理功能，以快速靈活的操作方式滿足部署需求[1]。從技術(shù)發(fā)展方面來看，5G網(wǎng)絡(luò)不僅為通信形式的一種改變，更應(yīng)該作為一種從端到端的可涵蓋各方面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化應(yīng)該從高度融合方面展開研究，尤其是研究5G網(wǎng)絡(luò)如何包含固網(wǎng)和未來即將出現(xiàn)的各種新接入機(jī)制。另外，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為一種涵蓋多種功能，包括固定或者移動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)功能，價(jià)值使用功能等為一體的系統(tǒng)，后續(xù)的5G架構(gòu)發(fā)展需要根據(jù)已有的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行優(yōu)化?；谝陨纤伎迹谙乱淮苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（NGMN）背景下，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，人們提出一種軟硬件分離的模式，其中包括SDN和NFV的可編程5G架構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上來看，NGMN的5G架構(gòu)模式包含基礎(chǔ)資源層、業(yè)務(wù)使用層、E2E管理和協(xié)調(diào)模塊、業(yè)務(wù)應(yīng)用層，具體如下。

（1）基礎(chǔ)資源層是指固網(wǎng)——移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)物理資源組成，包括云接入節(jié)點(diǎn)、5G網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)鏈路等，這些資源通過APl與其他管理模塊和協(xié)調(diào)模塊通信。

（2）業(yè)務(wù)使用層作為融合整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所需要的功能庫，包含的功能類型豐富，例如軟件檢索功能和針對(duì)無線接入的特定參數(shù)配置等功能。

（3）E2E管理和協(xié)調(diào)模塊通過相關(guān)運(yùn)營可以請(qǐng)求調(diào)用5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各種功能。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括來自運(yùn)營商、企業(yè)、垂直行業(yè)、以及第三方的具體應(yīng)用和業(yè)務(wù)。這種形式下的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過E2E管理與協(xié)調(diào)模塊接口建立專用網(wǎng)絡(luò)切片，也就是5G切片。在實(shí)際應(yīng)用過程中，E2E管理與協(xié)調(diào)模塊負(fù)責(zé)把用例和業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換為實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)功能和切片，給應(yīng)用場(chǎng)景定義網(wǎng)絡(luò)切片，鏈接相關(guān)的模塊化網(wǎng)絡(luò)功能，分配相關(guān)的性能配置，及最后將所有這些映射到基礎(chǔ)資源。這個(gè)過程當(dāng)中的5G切片是指在特定案例或者業(yè)務(wù)中所應(yīng)用的G網(wǎng)絡(luò)功能及無線接入技術(shù)設(shè)置組合而成。這種切片可以在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中進(jìn)行跨越，而且不同切片可以實(shí)現(xiàn)多種功能，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)過程中，第三方可以通過適當(dāng)?shù)腁PI完成切片某些方面的定制服務(wù)，整體來看更有利于在云化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)5G不同應(yīng)用場(chǎng)景的部署[2]。

2 電信網(wǎng)絡(luò)融合

隨著5G網(wǎng)絡(luò)不斷的優(yōu)化進(jìn)步，電信網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展必將迎來融合之勢(shì)，現(xiàn)階段主要的融合方式包括網(wǎng)絡(luò)融合，業(yè)務(wù)融合和商業(yè)融合三種，無論何種融合模式，都會(huì)對(duì)技術(shù)提出更高的要求，在進(jìn)行電信網(wǎng)絡(luò)融合過程中，要求技術(shù)人員加大對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)力度，且需與移動(dòng)架構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)深入融合，從根本上解決電信網(wǎng)絡(luò)融合過程中出現(xiàn)的問題[3]。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和應(yīng)用為IP網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展提供機(jī)遇和技術(shù)支持，一定程度上促進(jìn)業(yè)了務(wù)融合的效率[4]。為盡快實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)深入融合的發(fā)展目標(biāo)，需要技術(shù)人員深入研究5G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的業(yè)務(wù)架構(gòu)，充分發(fā)揮管理增值業(yè)務(wù)的作用。研究發(fā)現(xiàn)，電信網(wǎng)絡(luò)的融合和SDP在具體應(yīng)用中逐漸形成科學(xué)合理的業(yè)務(wù)發(fā)展結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)包含多項(xiàng)業(yè)務(wù)內(nèi)容，能夠有效促進(jìn)電信網(wǎng)絡(luò)的融合發(fā)展，為客戶提供更好的使用體驗(yàn)。目前5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，促進(jìn)了各種新型設(shè)備和業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式的不足，為電信網(wǎng)絡(luò)融合提供新的發(fā)展方向。總之，在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，需緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高效融合，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)快速地發(fā)展。

3 5G技術(shù)背景下云化電信網(wǎng)絡(luò)融合框架

5G時(shí)代背景下，人們結(jié)合NGMN現(xiàn)階段發(fā)展需求和未來發(fā)展趨勢(shì)，提出了一種先進(jìn)的云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)，包括接入網(wǎng)、核心網(wǎng)層、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層四個(gè)重要組成部分，具體如下。

3.1 接入網(wǎng)層

5G技術(shù)的快速發(fā)展在為云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)帶來了機(jī)遇的同時(shí)，也帶來更多挑戰(zhàn)，NGMN在5G技術(shù)的應(yīng)用背景下，出現(xiàn)了更加新穎的部署方案，技術(shù)人員可以通過延伸邊緣化引擎重新組織接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，完成智能化處理，更加凸顯云端化發(fā)展特征。在具體應(yīng)用中，需要結(jié)合接入設(shè)備，完成智能化部署，做好控制功能的多樣化管理。接入網(wǎng)層作為云化電信網(wǎng)絡(luò)融合框架的基礎(chǔ)，使用非常便利，小型的接入器包括通用的處理器和資源管理器等，可以完成網(wǎng)絡(luò)切換和選擇，在保護(hù)用戶數(shù)據(jù)和個(gè)人信息方面具有一定優(yōu)勢(shì)。云化電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的模式可以促進(jìn)實(shí)時(shí)處理技術(shù)的發(fā)展，提升接入網(wǎng)絡(luò)的可靠性。從融合技術(shù)來看，介入器在5G技術(shù)應(yīng)用的小型站點(diǎn)具有優(yōu)勢(shì)，可以通過控制智能化的邊緣引擎提升用戶的網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，但需要嚴(yán)格遵循硬件處理標(biāo)準(zhǔn)和部署方案，避免發(fā)生意外[5]。

3.2 核心網(wǎng)層

核心網(wǎng)層作為5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)的重要組成部分其重要性不言而喻。從作用方面看，核心網(wǎng)層可以實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)和用戶網(wǎng)絡(luò)信息的直接連接和轉(zhuǎn)換，因此核心網(wǎng)絡(luò)是云化電信網(wǎng)絡(luò)融合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，在操作中需要了解核心網(wǎng)層的具體功能，按照相關(guān)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下一步操作。需要注意的是，部分核心網(wǎng)層的信息比較特殊，需要對(duì)特殊部分的信息資源數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬處理，保障網(wǎng)絡(luò)切片的多樣性和復(fù)雜性。

3.3 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層

云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)包括SDP和SMP，其中SMP是業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，具體如下。

（1）SDP包括網(wǎng)絡(luò)抽象層、業(yè)務(wù)創(chuàng)建與執(zhí)行層、模塊化網(wǎng)絡(luò)功能庫與業(yè)務(wù)能力層和業(yè)務(wù)暴露層。網(wǎng)絡(luò)抽象層使用虛擬化的軟件技術(shù)完成底層網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并提供統(tǒng)一的接口。業(yè)務(wù)創(chuàng)建與執(zhí)行層包括應(yīng)用服務(wù)器、云控制管理平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)切片管理模塊，應(yīng)用服務(wù)器的主要功能是提供良好的平臺(tái)環(huán)境，確保電信網(wǎng)絡(luò)融合框架中各項(xiàng)業(yè)務(wù)能快速、穩(wěn)定地運(yùn)行；云管理控制平臺(tái)為資源管理和任務(wù)的分布及系統(tǒng)配置提供虛擬計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)切片管理模塊主要包括應(yīng)用場(chǎng)景建立或者將應(yīng)用映射到網(wǎng)絡(luò)切片管理模塊主要包括網(wǎng)格切片的配置管理、故障監(jiān)控、生命周期管理等內(nèi)容[6]。

（2）SMP包括物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)、車聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)和綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)三個(gè)部分。物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)包括物流、智慧農(nóng)業(yè)、消防安全、城市家居等垂直行業(yè)，整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)中具備設(shè)備監(jiān)控、信息采集、分析和接口開放等功能；車聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)與車輛的安全服務(wù)、定位、信息統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)有關(guān)；綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)包括對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)及全I(xiàn)P業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)配置業(yè)務(wù)生命周期的統(tǒng)一管理[7]。

SDP和SMP作為業(yè)務(wù)應(yīng)用層的重要組成部分由云端虛擬機(jī)組成，向業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的接口，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和信息的統(tǒng)一調(diào)度，具備高效化、靈活化的特點(diǎn)。

3.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要包括三個(gè)方面：運(yùn)營商、第三方和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。在云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)組成中，運(yùn)營商作為規(guī)模較大的應(yīng)用服務(wù)商，能為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的融合提供更加科學(xué)客觀的環(huán)境。在融合過程中，需考慮業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)接口，明確如何在滿足客戶使用需求的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)切片，從而促進(jìn)相關(guān)進(jìn)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展[8]。

4 結(jié)束語

本文主要研究了5G技術(shù)背景下的云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)，分析了電信網(wǎng)絡(luò)融合面臨的難題和重點(diǎn)及5G技術(shù)下云化電信網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)的發(fā)展，探討全面云化、智能化、靈活化、高度擴(kuò)展化的發(fā)展目標(biāo)，為后續(xù)云化電信網(wǎng)絡(luò)如何架構(gòu)發(fā)展提供思路?！?/p>