核心網未來的網絡架構演進

白龍

(廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510000)

核心網未來的網絡架構演進

白龍

(廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510000)

當今時代下，移動數據流量正在井噴式地不斷增長，移動通信網絡逐漸圍繞著NFV/SD N技術進行深入發展的態勢，本文著重探討了核心網的業務需求、技術支持和網絡架構，分析了核心網的網絡架構當前的狀況以及未來演進方向，這將會有利于進一步實現核心網未來的發展和網絡建設。

大流量；NFV；SD N；網絡架構；演進變革

1 蓬勃發展的業務需求

1.1 流量的爆發式增長

經過分析業務需求、行業環境以及宏觀環境，在未來的5年內，移動數據量會繼續保持上升趨勢，而且預計2020年將會呈井噴式增長的狀態，4G網絡將會占據著大部分移動數據流量，移動數據流量收入將成為通信收入增長的核心。Cisco VNI全球移動數據流量預測報告預測，到2019年全球移動數據流量將達到292EB，較2014年的30EB增長顯著。網絡快速接入的實現促使了移動互聯網業務的產生，在未來，移動視頻、網絡游戲等將占據著移動流量大部分的比重，成為其主要來源。隨著費用方面越來越優惠，用戶將會更傾向于使用大流量。

1.2 用戶結構的變化

當前，隨著網絡技術的不斷發展，預計未來5年內2G和3G用戶將越來越少，直到消失。伴隨著的是4G網絡、物聯網業務和VoLTE業務的深入發展，未來用戶結構將出現較大變化，預計在5年后，全部演變為4G用戶（終端用戶）；VoLTE用戶保持穩定增長，而物聯網用戶的發展速度則較快。

1.3 對網絡能力的要求

業務對大流量、低時延、高帶寬以及多樣性的要求越來越高，因此提升網絡能力是移動通信網的重點任務：4G無線網絡需要提升大約10倍的接入能力，同時，4.5G乃至5G部分技術的應用也是其應考慮的范圍，實現單用戶帶寬從2Mbit/s提高到10Mbit/s。站在核心網的角度看，由于2G/3G用戶對網絡資源的需求較低，而4G用戶、物聯網用戶和VoLTE用戶三者則相反，需求量很大，且業務模型差異較大。因此核心網必須先要滿足這三種用戶的容量需求，然后才能滿足用戶的其他需求。

2 強有力的技術支持

在2015年，開展巴塞羅那電信博覽會之后，SDN（軟件定義網絡）/NFV（網絡功能虛擬化）逐漸成為最亮眼的關注點，預示未來網絡的演進趨勢。目前，中國移動已開始進行試點NFV和SDN技術。

2.1 NFV技術

NFV技術，指的是網絡功能虛擬化，即通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術，來承載很多功能的軟件處理。從而降低網絡昂貴的設備成本?？梢酝ㄟ^軟硬件解耦及功能抽象，使網絡設備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現新業務的快速開發和部署。使用該技術能夠統一管理和控制多個硬件或者軟件資源，對網絡應用來說，使用這種方式創建虛擬網絡環境的方式是透明的。

2.2 SDN技術

SDN技術，指的是軟件定義網絡技術，最明顯的優點在于控制及數據這兩個平面具備松耦合系統，使集中控制網絡狀態的底層與頂層之間變得更加透明。通過集中控制軟件、網絡開放的三層架構形式，讓所有的資源都能得到有效利用，而且強化了網絡虛擬化的能力，對傳輸架構的使用，使核心網虛擬化更加靈活。

結合以上兩種技術的分析，可以得知，NFV主要提供網元，而SDN負責連接網絡。SDN技術具備拆解功能，能夠有針對性地實現網元功能的虛擬化，可以借助硬件來傳輸NFV技術和SDN技術兩者之間的資源信息。因此，結合這兩種技術，能夠實現核心網網絡虛擬化、標準化以及產業化的形成。

3 基于SDN/NFV的核心網架構

圖1為基于SDN/NFV的核心網演進架構。

圖1 基于SDN/NFV的核心網演進架構示意圖

在該架構中，核心網控制面功能部署主要集中在區域中心的虛擬化云平臺中，例如SDN控制器、HSS等。網關類設備采用分離架構，通用轉發面采用SDN交換機，根據需要自由下沉，可以將SDN控制器和GW-C部署于區域中心，這樣有利于對通用轉發面流量進行調整，同時也可以控制網絡隔離和加強路由管理。對于一些特定業務，考慮到流量較小，需在區域中心部署虛擬的傳統網關。同時，基于SDN Service Chaining的增值業務平臺，可以為跨省及跨網數據流提供增值業務。由于移動網關控制轉發分離，大大地弱化網關功能，只能提供路由、計費和流量聚合等功能。對于一些省內業務，只能通過offload形式來實現本地業務云訪問。本地業務云作為靠近網絡邊緣的業務中心，能夠保證服務更加接近用戶側。與在骨干網大數據中心相比，本地業務云可以大大減少路徑迂回，降低網絡通信成本，對提供商來說，具有較大的吸引力。

該架構是對NFV及SDN技術的合理利用，這主要體現在兩個方面：一是從平行面來看，進一步解耦網關類設備的控制面和轉發面；二是從垂直面來看，實現網元功能軟件和硬件的解耦。該架構最大限度地實現了核心網架構的可擴展性，如轉發面設備靈活部署、增值業務的動態修改等，使核心網向全IP架構過渡，且具有較強網絡演進能力。

4 演進變革之路任重道遠

4.1 NFV/SDN并非業務增長的必選之路

以目前的條件來看，在未來5年，甚至更長時間內，傳統網元和現有網絡架構都能夠滿足增長的業務需求,所以說NFV/SDN不是唯一的選擇，另外NFV/SDN技術本身還處在不斷完善、成熟階段，尤其是NFV使網元架構變化幅度較大，是CT（電信網技術）產品演變成IT產品更新換代階段，需要重點考慮設備的集成方案、性能和成熟度，包括產業鏈、運營、網管等方面來著手重構，任務非常艱巨。

4.2 NFV/SDN是未來網絡演進的方向

雖然NFV/SDN不是作為唯一選擇來實現業務增長的需求，但站在運營商長遠角度來看，現有的設備或者網絡架構雖能夠保持穩定，但靈活性較低，不能很好地實現網絡功能的定制，只能選擇疊加策略控制和計費、提升SAE-GW功能或者部署相關的增值業務來滿足相應的業務需求，采取疊加運營和增值平臺的方式來制定策略，但由于多樣化的需求和當前復雜固定的架構，很難實現未來業務的多樣化和提高資源配置的靈活性，往前跨一步，5G將能夠更好地做到這一點，實現智能網絡，而關鍵技術和基礎之一就是NFV/SDN。

因此，實現網元功能虛擬化，是統一調配資源、靈活配置和功能定制化的前提。當網絡布置了SDN后，才能進行真正靈活定義網絡連接，實現網絡路由優化，進而實現網絡切片，資源得到合理分配。因此，盡管NFV/SDN技術還不夠完善、成熟，卻能對網絡產生巨大的影響。所以引入NFV/SDN將是大勢所趨，是未來網絡演進的方向。

5 結束語

在未來，考慮到爆炸式發展的業務需求，是繼續使用傳統網絡設備和架構，堅持緩慢疊加功能的方式來滿足？還是積極尋求新的技術，采用IT的思路重構CT網絡？這是一個非常值得我們去考慮的問題。網絡架構的變化最重要的就是由垂直架構向水平架構的轉變，這是根本性的轉變，網絡的重構，IT和CT的深度融合，其難度之大是可以想象的，所以，在這一條改革路上，工程師們任重而道遠。

[1]竺南直，肖輝，劉景波．碼分多址(CDMA)移動通信系統[M]．北京：電子工業出版社，2014．

[2]謝沛榮，曾穎．5G移動核心網演進探析[J]．電信科學，2014（S2）.

[3]倪慧，譚仕勇，胡偉華．基于SD N與NFV的移動核心網演進[J].電信網技術,2014（08）：16-19．

Evolution of the Core Network Infrastructure in the Future

Bai Long
(Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co.,LTD.,Guangzhou 510000,Guangdong)

Nowadays,the growing mobile data traffic is blowout,mobile communication network has around NFV/SDN technology in-depth development of the situation,this paper pointed out the future development direction of the core network in the future network architecture,focuses on the aspects of technology evolution,business development to meet the needs of the core network, core network the network architecture of current status and the future direction of evolution,which will be beneficial to the further implementation of the core network development and network construction.

large flow;NFV;SDN;network architecture;evolution

TN929.5

A

1008-6609(2016)12-0051-02

白龍（1988-），男，山東濟寧人，本科，助理工程師，研究方向為移動通信交換網絡。