淺析5G時代虛擬化核心網組網架構演進

祁放

摘 ?要：5G時代網絡架構實現了顛覆性的轉變，是一種人與物、物與物之間的通信，其具有大連接、低時延、高速率的網絡特征。在5G時代，核心網網絡具有關鍵性的價值與作用。探究5G虛擬化核心網組網架構的演進與發展，可以推動5G網絡的系統化發展，基于此，該文主要對5G核心網絡網組架構的演進進行了簡單的分析，了解了其核心特征，探究了其演進與發展，使5G核心網可以更快地適應高流量的不同需求，滿足不同的業務體驗。

關鍵詞：5G時代;虛擬化核心網;組網架構演進

中圖分類號：TN929.5 ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

以業務發展驅動為關鍵，5G核心網絡將發展成為滿足全業務接入、服務全業務場景的云化泛在網絡，在服務化網絡架構以及SDN/NFV技術支持下實現網絡重構，具有較為顯著的特征優勢。

1 5G時代虛擬化核心網組網架構特征

5G時代虛擬化核心網組網架構具有一定的業務虛擬隔離、轉發與控制分離、功能分布式部署以及基礎設施云化的核心特征優勢，具體要如下。

1.1 業務虛擬隔離

5G網絡在各種業務中應用，而不同的場景在計費、寬帶以及安全性等領域中均具有一定的差異性，為了滿足不同行業的不同需求，運營商就要布置更為經濟、綠色的網絡切片技術方案，可以實現不同業務之間的虛擬隔離處理。5G核心網絡可以支持網絡切片技術手段，可以在基礎物理網絡的基礎上，通過軟硬切片的方式實現業務邏輯隔離，動態分配以及管理資源，可以保證其滿足不同業務之間的不同特征需求，為其提供不同的SLA，可以為垂直行業提供服務。

1.2 轉發與控制分離

5G核心網絡的重構可以實現網絡的虛擬化、功能之間的輕量化、轉發以及控制分離等相關基礎性原則。網絡虛擬化有利于實現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，網元功能通過模塊化的設計分析，可以實現API調用，進而在根本上提升整體的通用性。轉發以及控制分離則可以有效地實現網管之間的控制面以及不同用戶面的有效分離，滿足不同網絡系統中的分布式的不同部署性需求。

1.3 功能分布式部署

5G核心網絡架構可以實現控制面的功能以及用戶面功能分離，可以實現統一的CPF部署，通過核心機房實現集中管控運營，分布式UPF可以基于業務的不同需求合理融合，實現本地分流，進而滿足低時延業務場景的實際需求，可以實現快速部署，為第三方開放用戶提供各項基礎信息，有利于拓展企業園區以及場館的本地化創新應用需求。

1.4 基礎設施云化

網絡云化能降低設備投資成本。通過云計算快速部署能力實現快速配置以及合理調整，真正地實現業務創新。通過SDN/NFV技術可以快速地實現5G網絡云化，基礎設施電信云是基于運營商的云化轉型目標。在5G網絡中云化主要涵蓋了核心網云化、無線接入網云化以及控制系統云化3個內容。

2 5G時代虛擬化核心網組網架構演進

5G時代通信技術實現了個人與行業之間的轉變，而在此種環境下，核心網要不斷演進才可以適應更高流量的不同需求，滿足人們的不同業務體驗。

2.1 核心網NFV

NFV作為網絡功能虛擬化，就是指通過虛擬化的軟件技術手段，實現在傳統網元之間的軟硬解耦，這樣不同廠家的軟件可以在同一的虛擬化基礎設施上運行，其具有較為顯著的優勢，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務以及相關服務面向市場的投放時間，在一定程度上增加了架構的整體靈活性，實現了彈性架構。通過更加開放性的虛擬化應用以純軟件應用平臺滿足業務以及功能之間的不同需求，有效地降低了業務創新之間的開發部署成本。

基于現有網絡向NFV網絡演進，業務部署雖然更為復雜，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雜，但是呈現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是今后網絡發展的基礎性技術手段，可以為基礎通信網絡提供支持。核心網虛擬化是一種NFV在移動核心網中的實際應用，其主要的目標就是通過標準化的X86服務器進行存儲與交換，替代原有的通信網絡中的專用網元，該設備可以節省資本，通過軟硬件解耦之后的網絡設備可以有效地實現資源之間的靈活共享，有利于業務的創新發展，實現了業務之間的快速部署。

2.2 網絡切片

在5G時代需要實現全新的技術方案，滿足數據傳輸速率的需求，增強用戶體驗。對此，要通過網絡切片的方式為其提供支持。

2.2.1 網絡切片含義

所謂的網絡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、核心網絡以及傳輸網絡等不同的網絡框架，在5G網絡系統中網絡切片是虛擬化的專網系統。網絡切片就是一種基于傳統網絡系統的專有硬件系統，可以是一種基于NFV/SDN通用基層設施構建的系統，對此在實踐中要基于同一的平臺建設進行系統化的管理，則可以有效地實現低成本高效率的運營管理。

2.2.2 網絡切片的選擇

網絡切片的選擇過程中，通過NSSF與NRF可以有效地增加5G網絡的功能，可以滿足網絡切片之間的相關功能。

網絡切片選擇協助信息（NSSAI），其屬于簽約性信息，可以標識特定的網絡切片，通過終端攜帶處理，UE可以通過NSSAI實現RAN以及CN網絡切片的選擇。

2.2.3 網絡切片選擇功能（NSSF）

引入獨立的NSSF控制平面網絡功能，實現網絡切片的靈活選擇，可以為UR選擇網絡切片提供實例集，確定NSSAI，基于配置或者通過NRF詢問的方式確定UE服務中的AMF集。

2.2.4 網絡切片部署策略

基于標準的具體完善程度了解產品的支持狀況，分析用戶需求，進行網絡切片部署的過程中可以實現單域與跨域之間的部署，由核心網絡逐步演進至無線、傳輸領域。切片業務類型可以由eMBB業務逐步發展為uRLLC /mIoT，根據需求擴展，其切片設計通過運營商進行獨立的設計，開放切片能力，通過基礎的切片配置管理以及生命周期化管理實現了自動化的編排管理。

根據不同場景選擇不同的方案。

運營商個人用戶切片可以實現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據信息。企業專網切片場景是通過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務之間的路由設定較為特定的策略。

3 結語

5G承載網絡要適應5G核心網架演進的挑戰，要提供層次化的網絡切片方案，保證其滿足不同業務場景中的不同網絡切片需求。而將L3功能下移到UPF以及MEC的位置，則可以為網絡提供動態連接的靈活調度管理，可以適應5G網絡云化發展。隨著大視頻以及物聯網等技術手段的高速發展，對網絡容量以及可靠性提出了更為嚴格的要求，5G演進是今后發展的必然趨勢，在各種技術手段的支持下，5G技術勢必會更加成熟，會從根本上提升運營商的核心競爭能力。

參考文獻

[1]韋國銳，霍曉歌.5G時代虛擬化核心網組網架構演進[J].移動通信，2018，42（12）：41-45.

[2]壽航濤.5G時代電信核心網演進思路[J].中國新通信，2018，20（2）：11-12.

[3]于建偉， 張保華，于娟娟.面向5G的NFV核心網演進方案研究[J].電信工程技術與標準化，2017（1）：42-47.