基于5G 核心網的網絡演進及策略

楊 瑾，賀 婷

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

5G 技術是新一代寬帶無線移動通信網，該技術的主要優勢在于：上千億的連接能力；較高的峰值速率；新的組網架構；毫秒級別的傳輸時延。隨著5G 技術的進一步發展，為人們的工作和生活提供了更加簡便、快捷的網絡環境，并衍生出了一批新的服務形式，而正是在這些服務技術的應用過程中，人們對5G 核心網提出了新的要求[1]。基于此，人們要想更加充分的認識和運用5G 核心網，就需要對其網絡演進和策略加以全面分析和掌握。

1 闡述5G 核心網的架構

在5G 核心網的設計中，對云計算、NFV、SDN 等功能進行了結合，并對支持網絡切片技術和邊緣計算技術進行了充分利用，控制面選擇服務號架構，將虛擬化作為最優實現方式，可從統一的NFVI 資源池出發，來達到核心網運化部署的目的。針對5G核心網的架構而言，其能夠實現控制和轉發分離，其中控制面選擇集中部署手段，來實現對轉發資源的統一調度，以便更好地進行運維和運營聚焦；而用戶面則通過下沉或是集中靈活部署，若用戶接近邊緣部署時，能夠對本地流量進行分流，在較短時間內卸載流量，在很大程度上減少傳輸資源的使用，實現端到端毫秒級時延[2]。關于5G 系統的網絡架構，在服務化功能設計中，靈活定制和組合了網絡功能；核心網從轉化與控制層面出發，將簡化用戶面進行降低，以此來達到高效轉發的目的。

2 基于5G 核心網的網絡演進

2.1 網絡演進思路

針對5G 網絡的建設，可結合業務的發展選擇逐步演進的形式。網絡演進應當保持現網業務的連續性，且應預留一定的空間，確保其今后業務的良好發展。關于5G 核心網的演進路徑，主要包括：在NSA 標準凍結后，先對現網進行升級，成為EPC+，然后在SA 標準凍結后，繼續進行升級，成為NGC；或是在SA 標準凍結后，即可對NGC 進行直接建設；在這一過程中，最先凍結的是EPC+的標準，符合移動超寬帶業務的相關要求，然而終端的類型并不是5G 標準終端，之后也難以借助升級來成為5G 終端。接下來，在NGC 的標準凍結后，將會具備更多的功能，且終端也成為了5G 標準終端[3]。針對5G 核心網解決方案，應當實現多網融合接入，對網絡結構進行簡化，確保業務具有持續性。

2.2 網絡演進步驟

第一步，接入獨立網絡。在5G 核心網的演進過程中，應當有效接入獨立網絡，更好地符合各種外接技術的需求，建立起完整的網絡形式。同時，將NAS 拓展的信令機制融入到5G 技術之中，可以直接按照各種服務指令來生成科學合理的非接入層信令，這樣就能夠對以往網絡技術中面向連接機制的不足進行較好地消除，促使5G網絡商用具有更好地快捷性、靈活性，實現信令成本的節省，達到網絡超低時延的目的。

第二步，分布式網絡構架。這種網絡構架形式的主要優勢在于：可對傳統網絡中存在的一些問題進行科學合理的解決，如：流量路徑單點失敗、流量使用效率較低等，分布式網絡構架模式通過在IP 網絡的邊緣地帶進行CGWs 與eUCEs 的合理設置，且對分布式結構進行設置，同時借助5G 核心技術中所涉及的動態錨機制，實現對整個架構模式的分布移動式管理，從而使eUCE能夠實時傳遞流量信息，讓這些信息到達網絡基站和CGW 上，從而獲得最小的時延效果和最優的流量路徑，促使5G 網絡具備更高地流量使用效率，還能夠提高網絡速度。

第三步，靈活移動性的演進。在以往的靜態錨機制下，各類移動終端與網絡基站的連接，均依靠于PGW，若用戶所處區域遠離網絡基站，或是該區域內信號傳輸通道不暢通，PGW 狀態并不會在相近的時間內發生變化，這就在很大程度上降低了移動終端的網速。而在5G核心網的演進中，能夠較好地展現出網絡應用的靈活性。借助對動態錨機制的有效利用，可以將網絡基站和移動終端進行動態連接，這樣就能夠實現，當用戶使用形式發生改變時，網絡將會靈活地變更成對應的連接方式，在各種網絡通道等級之間實現有效切換，以此來有效提高網絡使用的流程性，大大減少網絡流量資源的使用。

第四步，從原生云設計所出發的NFV 和SDN 架構。具體內容為：（1）微服務架構，即借助微服務中的松耦合狀態，讓網絡程序能夠在云網絡中實現模塊化復制，還能夠結合各種服務類型來對平臺場景進行適當的增加或是減少，以最小幅度的改動來有效優化、更新整個應用程序；由此可見，微服務架構可以縮短5G 核心網的演進過程；（2）容器化，也就是在軟件打包上引入碼頭集裝箱應用法；借助密封的容器來實現軟件程序的打包、傳遞，以此來提高程序的下載傳遞、裝卸效率；（3）DevOps，也就是Dev 和Ops 團隊，通過有效引入高速自動化的系統使，來實現對微服務的科學管理，以此來讓5G 服務技術得以更加迅速的建立與運用，讓5G 核心網技術更具生命力[4]；（4）動態編排，具體是對于容器系統的動態管理，通過合理分配網絡資源，來對網絡資源應用進行不斷優化，且借助API 接口集成容器，來進一步拓展5G 演進任務。

3 基于5G 核心網的網絡演進中的具體策略

一是網絡建設思路。針對5G 核心網的建設，應從5G 業務需求、新技術發展等方面出發，對多個方面的問題進行充分考慮，具體包括：（1）對公眾用戶和政企用戶的業務需求及兩者之間的需求區別進行綜合考慮，對4G 網絡的單一模型進行有效拓展，使之成為多個模型；（2）對2G、3G、4G 通信技術的發展規律進行分析和總結，不斷完善5G 技術，推動5G 產業良好發展；同時，4G 和5G 網絡之間是協同發展、緊密相連的，故而相關人員需要對兩者的回落比進行充分考慮，然后合理地規劃核心網合設網元；并通過對遷移進行充分考慮，再合理規劃用戶數據庫容量；（3）在5G 核心網中，主要借助云化架構來對網絡資源進行整體編排和靈活共享，基于此，在核心網規劃過程中，不僅要對一般網元容量測算進行考慮，還需要對云資源池的需求進行有效計算；（4）在5G 核心網中引入了全新SBA 架構，這就在很大程度上增加了網元、接口的數量，導致標準成熟時間也不一致；針對這一情況，相關人員需從業務標準、業務需求、設備成熟度出發，對網元進行分階段部署；（5）在5G 核心網中已完全實現了C/U 分離，故而相關人員可以結合自身具體需求，來對控制面和用戶面進行相應的規劃[5]。

二是網絡容量測算。主要內容為：（1）充分了解和掌握用戶需求，對有效地業務模型進行制定，結合用戶的類型、開機率、數量和業務類型，來對各種網絡容量進行詳細計算，然后從核心網各單網元性能指標、網元容災備份要求出發，結合總的網絡容量來對所有網元的數量、單網元容量進行有效測算；（2）由于各種網元的組件均有與之相對應的虛機，對于虛機數量的明確，需嚴格依據單虛機處理能力、虛機配置要求和規范，同時基于單套網元總容量來進行合理測算，從而能夠明確資源池的計算能力、帶寬需求、存儲能力；（3）對于物理機的虛擬化參數的判斷，主要依據是物理機型號和存儲方式等內容，然后明確資源池的具體物理機、存儲硬件配置規范。

三是網絡設計重點、難點。在核心網的網絡落地建設中，最為關鍵的內容在于網絡容量測算，要求相關人員對容量合理滿足建設者具體狀況的網絡進行制定，從而確保網絡系統的有效運營。而在網絡容量設計過程中，應嚴格把控以下兩點：（1）確定用戶的需求，5G 網絡不僅面向公眾用戶，還面向行業用戶，故而需要對這兩類用戶的數量和類型進行有效預測，并在網絡容量規劃中引入這兩項數據；（2）明確業務模型，在各個網絡規劃的制定中，需要明確合理的業務模型，而這一模型中最為關鍵的參數則是吞吐量，還需結合具體業務類型所具備的熱點，來分類制定5G 網絡業務模型。

4 結束語

綜上所述，現如今，5G 網絡的能力得到了飛躍式的發展，也為用戶和運營商們提供了具有很強吸引力的商業模式。基于這一背景，相關技術人員需要積極探索5G核心網的演進，使之能夠更好地滿足大眾日益增長的流量需求和業務體驗要求，從而為這些商業模式提供強有力的支撐。