中興通訊全場景UPF　極簡設計，隨需而動

劉西亮　張帆

5G核心網是網絡的大腦和樞紐，為用戶提供用戶接入、認證鑒權、策略控制、網絡切片、能力開放等關鍵功能。中興通訊基于服務化架構和云原生設計的全融合Common Core產品，旨在提供面向未來業務演進，滿足萬物互聯，全場景的行業領先產品解決方案。

5G核心網是一個全新架構設計的網絡，引入了SBA（Service Based Architecture）、無狀態、網絡功能化、CUPS（Control and User Plane Separation，控制和轉發分離）等關鍵設計理念和方法，其中CUPS，將網絡劃分為控制面和用戶面，實現網絡的計算和轉發分離。用戶面核心能力聚焦在網絡轉發上，其作為聯結終端、無線、行業應用及互聯網的轉發高速公路，直接決定了5G網絡能力的優劣，是核心網最為關鍵的組件之一。

5G高帶寬低時延業務的快速發展，驅動流量逐步從大區中心向邊緣延伸和流動，單一的UPF（User Plane Function，用戶面功能）形態已經難以滿足5G靈活的商用部署的需求，中興通訊根據業務發展趨勢，設計了一系列的UPF/GW-U產品，用來滿足不同地域和不同流量的差異化業務部署要求。

中興通訊UPF/GW-U秉承“極簡用戶面”的設計目標，在業界率先推出基于“一個極簡產品、兩種加速技術、多種部署形態”的全場景UPF，全面滿足運營商及行業應用的高帶寬低時延轉發需求。

一個極簡用戶面，簡約而不簡單

中興通訊UPF/GW-U提供的極簡融合的用戶面體現在三個方面：簡化拓撲、簡化資源、簡化運維。

第一，在網絡架構層面實現用戶面和控制面之間的全連接組網，極大簡化網絡拓撲，提升整系統可靠性。5G網絡部署初期，5G話務處于快速增長期，短時間內大概率出現流量激增，中興通訊用戶面可以做到動態加入網絡服務、快速彈性伸縮、流量實時負載均衡，確保整網能自適應地對外部變化做出實時調整和擴展。

第二，在資源層面實現深度融合，支持同時接入多種制式無線，并支持用戶在多制式無線變化時，錨點唯一。當用戶在不同無線制式下移動時，中興通訊UPF/GW-U作為統一的用戶面錨點，能夠確保用戶不掉線、會話不中斷，打造極致用戶體驗。

第三，在運維方面提供極簡運維，解決運營商在引入5G網絡后引入的運維難問題。5G用戶面由于流量大、分布廣、節點多，且采用CUPS，傳統的運維方式很難滿足5G復雜網絡的運維要求。中興通訊UPF/GW-U通過提供一系列自動化、智能化和批量化的運維手段和運維工具，減少手工干預、預設規格參數、智能根因分析、批量更新配置等，運維效率可提升30%以上。

兩種加速技術，打造業界最強5G轉發

衡量5G網絡優劣的關鍵指標之一在于用戶面轉發能力，具體指標包括吞吐量、轉發時延、每bit的功耗和成本。傳統提升用戶面性能的方案主要依賴于CPU核數和網卡能力兩個因素，但這種單純依賴于硬件的更新換代來提升性能的方案不再具有可持續性，而且采用軟件加速算法，性能也已基本到達瓶頸，難以再有實質性的提升。

中興通訊UPF/GW-U在軟件加速的基礎上，率先在業界推出了基于FPGA的智能網卡加速解決方案，通過策略編排并結合智能分流技術，把移動網絡的GTPU流量從傳統的CPU處理器按需卸載到智能網卡，然后通過FPGA和加速網卡來共同完成高速轉發。由于用戶面流量全程采用硬件轉發，突破現有的軟件加速算法瓶頸，性能可達到傳統用戶面轉發性能的數倍，同時轉發時延可以降低到1/10，完全能夠滿足工業控制、車聯網、無人機等需要超高帶寬和超低時延的5G應用場景的技術要求。

多種部署形態，打造業界最全場景UPF

在傳統的4G網絡里，用戶面的部署形態相對單一和固定，主要就是體現為SGW和PGW兩個網元。當網絡演進到5G SA以后，由于引入了網絡融合、分布式DC、CUPS、UPF間互轉以及MEC等新技術，5G用戶面部署形態也呈現出了多樣性、靈活性和組件化的特點，用戶面網絡功能由傳統的集中部署方式演進到層次化的離散部署，用戶面的部署位置也由集中部署逐步下沉到地市甚至邊緣。

中興通訊UPF/GW-U在同一套產品架構體系下，根據軟件配置和部署位置的不同靈活編排要部署的網絡功能形態，并可以根據需要動態插入、更新和刪除用戶面UPF，隨時選擇最優流量轉發路徑，真正把用戶面做到即插即用并隨需而動。

中興通訊UPF/GW-U滿足但不限于以下部署形態：UPF （PSA），PDU會話錨定點;UPF（UL-CL），上行分類器;UPF （Branching Point），用于IPv6 multi-homing的分流點;UPF （SGW-LBO），用于4G EPC下的MEC分流點;I-UPF，3GPP R16標準新引入的Intermediate UPF。

值得強調的是，中興通訊UPF/GW-U在產品上基于兼容并濟的設計理念，在充分滿足當下3GPP R15的標準基礎上，不斷擴展外延。一方面在原有4G EPC的SGW功能上做了功能擴展，提供SGW-LBO（Local Breakout）功能形態用于滿足4G MEC的特定應用場景，幫助運營商充分挖掘存量網絡價值，開創適用于4G網絡的MEC應用。另一方面提前引入R16標準中定義的I-SMF/I-UPF，快速部署ETSUN（Enhancing Topology of SMF and UPF in 5G Networks），滿足用戶在更大范圍內移動下的業務連續性問題。

5G用戶面在5G商用的部署過程中相對于傳統網絡，出現了新的變化、新的難題，我們迫切需要一個能夠靈活滿足各種部署形態的極簡用戶面，迎接即將到來的5G萬千產業的多樣化需求。中興通訊UPF/GW-U在全融合Common Core框架下，以其極簡的設計、領先的硬件加速能力和全場景部署形態，必將為客戶及行業伙伴加速部署5G優質網絡做出積極的推動作用。