5G移動核心網虛擬化云資源池部署研究

邵琳

摘要：隨著現代化信息技術手段的不斷發展與革新，促使我國科技水平有了進一步的提升，其中移動通信技術的發展便格為突出，當前，我國已逐漸進入第五代通信移動技術時代。相比于4G通信，5G的傳輸性能各方面性能都有較大的提升。但同時，隨著社會生活水平的逐漸提升，人們對網絡穩定性以及時效性等方面也有了更高的要求。基于以上觀點，本文對5G移動網絡技術的內涵以及使用價值進行分析闡述，進而對5G移動核心網虛擬化云資源池的基本架構進行分析研究，對5G移動核心網虛擬化云資源池部署所需條件進行探討，旨在幫助相關人員進一步熟悉5G移動核心網虛擬化云資源池部署的策相關內容。

關鍵詞：5G移動網絡;核心網;虛擬化;云資源池

引言：2021年1月，中國移動與中國廣電兩大行業代表，在首都北京對“5G戰略”的共同合作協議進行簽署，宣布雙方將發揮各自優勢，計劃在2021年至2022年內建設48萬700MHz 5G站點，實現全國范圍內的網絡覆蓋，一同打造“網絡+內容”的生態形式，并促進5G網絡的高效覆蓋，從而切實提升人民百姓的生活質量，促進現代化數字化社會的進一步發展。由此可見，5G技術網絡對當前社會進步的重要價值。同時，第五代通信移動技術其內部各網絡結構及層次設計都具有較高的科學水平，發展前景相當廣闊，需要相關行業的工作人員對第五代通信技術進行深度的分析測試，從而促使第五代通信移動技術更好地被廣大人民群眾所使用，并且促使我國第五代通信移動技術能夠走在國際前沿。基于以上觀點，對第五代通信移動技術的內涵以及第五代通信技術的使用價值進行分析，進而對5G移動核心網虛擬化云資源池的基本架構及5G移動核心網虛擬化云資源池部署所需條件進行探究，是一項建設性的研究課題。

1. 5G移動網絡技術的內涵及使用價值

1.1 5G移動網絡技術的內涵

5G移動網絡技術（5th Generation Mobile Communication Technology）又稱5G，是未來網絡發展的主流趨勢之一。5G相對于4G而言，其運轉速率高、網絡延時率低，同時還能做到一定程度上的能量節約，提高網絡各設施設備的容量儲備，是實現人機物間互相連接的一種網絡基礎設施，同時，也是屬于采用蜂窩無線組網方式進行網絡連接的先進技術。隨著社會經濟形勢的不斷發展，人們的生活質量水平不斷提高，相應地，對網速的要求也在不斷增加。因此，5G網絡憑借自身網速快、傳輸效率高等優勢，目前其技術應用范圍正在不斷的擴張。5G移動網絡技術不僅可以促進用戶個人網絡的提升，時，還可以提高各行各業企業的互聯網工作效率。根據相關專業技術人員的測試計算顯示，5G移動網絡技術理論上的最高傳輸速度高達10Gpbs，即125GB/s，足以滿足各類高清視頻，以及AR/VR等虛擬顯示技術的大數據傳輸。并且在連續性的廣域覆蓋以及高速移動下，用戶使用的體驗網速也達到100Mbit/s.

1.2 5G移動網絡技術的使用價值

第五代通信移動技術的主要優勢之一，便是在進行數據信息傳輸時，其效率要遠遠高于以往的蜂窩網絡技術。第五代通信移動技術的最大傳播速度可達 10Gbit/s。并據相關調查資料顯示，第五代通信移動技術相比于4G蜂窩網絡，其傳播速率要快將近一百倍。處于聯合國專門機構之一的國際通信聯盟（International Telecommunication?Union?-- ITU）將第五代通信移動技術的三大應用場景進行了闡述，其分別是增強移動網絡（eMBB）、超高可靠低延時通信（uRLLC），以及海量機器類通信（mMTC）[1]。其中，eMBB主要是為移動互聯網的用戶提供更加極速的應用體驗。而uRLLC的面向對象，主要是制造工業的控制端，以及利用遠程通信和信息技術提供臨床保健的遠程醫療，或自動駕駛等延時性及保障性能要求較高的行業進行服務[2]。mMTC則主要是面向需要各類信息技術及創新概念的智慧城市創設，為促進自然環境可持續發展的環境監測，及智能家具等對傳感技術及信息數據采集技術要求較高的應用提供支持。除此之外，第五代通信移動技術還在教育領域得到了較好的應用，例如，借助第五代通信移動技術在校內進行VR教學，可以進一步提升投播畫面的傳輸效率，從而更好地提升教育教學的質量。在文化旅游領域中，相關從業者可借助第五代信息移動通信技術進行展館內文物的全息細節展示，或進行5G+AR的文物修復，從而更好促使文化及旅游行業進入現代化轉型的快道之中。

2.5G移動核心網虛擬化云資源池的基本架構

2.1 架構規劃

5G云資源池在實際的設計過程當中，需要多個方面的基礎基礎以及配套機構的配合支持[3]。其中，網絡虛擬化結構NFV的標準架構是由歐洲典型標準化協會提出來的。網絡虛擬化結構的標準機構主要包括以下幾部分組成，首先，是網絡功能虛擬化基礎設施（NFVI），其次是虛擬網絡功能及服務（VNF and services），最后一部分是網絡功能虛擬化管理以及編排（NFV-MANO）。將此標準架構應用至通信網絡技術當中時，會產生借助DC資源池的中心分層網絡，并且所有網絡信息處理都是在此基礎之上對信息進行網絡功能虛擬化，從而將傳統的基礎單位以及中心的網絡組織形式進行了轉變。同時，在DC資源池在進行實際的部署時，則需要對互聯網中的架層級以及不同類型的用戶進行網絡運用時，對網速的不同需求。一般而言，DC資源池需要設置出三層，分別是區域DC、邊緣DC以及介入AP，分別用在設置部署較為集中、設置部署較為分散，以及對最終的使用信息進行最后的網絡介入當中[4]。

2.2 區域網絡云的應用

5G核心網絡的各類元素及設備在實際的構建過程中，需要依照分布在網絡區域中的云數據中心以及分布在網絡邊緣的云數據中心進行搭建。因為其中的網絡設備可以根據實際情況搭建在相對較低的網絡接入口上。并且，其中分布在網絡區域的云數據中心的網絡功能虛擬化的設施設備，能夠支持運行第五代通信移動技術當中的部分核心網控制面單元。第五代通信移動技術中的UDM網元和PCF網元，以及網絡功能虛擬化中的基礎設施設備，能將大量的終端用戶的信息進行有效存儲，并且，還能對網絡傳輸信息進行全程的實施檢測，因此，此技術的運行對網絡信息的存儲容量有較大的要求，需要對其采用分布式存儲技術進行支持[5]。其次，網絡流量的傳流方向往往是以東西流量為主要方式，在SDN集中式的管理思路當中，能夠對NFV的基礎設施設備服務站點進行有效的深化，因而能進一步實現網絡流量的及時檢測，同時，也能按照實時的流量傳輸進行實時性的調節，從而更好對網絡流量進行均分的分布設置。最后，對處于網絡邊緣的云數據NFV基礎設置設備所支持的5G核心網，需要對UPF的流量進行實時接入并整理，并設施相應的轉發提速設施設備，從而保證流量的南北方向，更好的保障網絡內外的有效鏈接。并且，在這過程中，需要重視對物理以及虛擬相應網絡結構組網方案進行科學的計劃安排，從而為信息的順利傳送提供強有力的保障[6]。

3. 5G移動核心網虛擬化云資源池部署所需條件

3.1設計原則

核心網虛擬化又被稱為網絡功能虛擬化，即NFV，其主要是借助英特爾X86等通用硬件進行運行。同時，5G移動核心網虛擬化的網絡設置需要在Cloud CONPUTATIO Center（云計算中心）的虛擬化資源池當中，轉化成為網絡云機房。對于網絡云機房而言，其需要對系統的良好運行提供有效的保障，并對網絡的穩定運行提供強有力的支持，擁有相對完善的網絡基礎設施設備。同時，網絡云機房還應擁有一定量的出口寬帶資源，從而為內部的網絡安保提供完善的管理。一般來說，進行網絡虛擬化計劃設置時，需要遵從一下幾方面原則，首先，運營性。在對網絡云機房進行系統設計時，要切實保障網絡系統構建后的可運營性。其次，靈活性。因為第五代通信移動技術所需承載的信息數據形式多樣，包括音頻、圖文等各方面，因此在進行網絡虛擬化設計時，需要針對不同形式的信息數據進行針對性的處理，保證各類數據信息的有效傳遞。再次，可靠性。第五代通信移動技術的順利運行，對安全性能的要求極高，因此為了更好的保障終端用戶信息的隱私，需要對可靠性進行有效的保障。最后，調控性。網絡系統在搭建之后，需要根據實際的使用情況進行行之有效的調控和優化，因此，網絡系統在進行設計的過程中，需要相關人員保持良好的客觀性，從而保障系統后期運行的可調控性，這對后期的系統維持具有重大的意義。綜上所述，在進行組網設計時，相關人員要綜合考慮系統設計的運營性、靈活性、可靠性以及調控性，從而全方位系統的為系統的運行提供強有力的保障。

3.2部署架構設計

5G核心網虛擬化云資源池在進行部署框架設計時，需要框架組網結構采用分層從形式以及分區模塊化的構建形式。其中，下位對層次化網絡化目標的定位可以分成三個層次，首先，是接入層設置。該層次主要是通過對交換機的連接，負責對不同類型的接入器以及存儲設備的接入處理。其次，是核心層。該層次主要是通過對核心交換機的連接，進而對網絡中所有的業務接入層交換設備進行整合，從而在一定程度上接入層各交換設備之間的交換率。再而，是出口層。該層次主要是保障內部網絡對外部網絡的高校高效訪問以及和外部網絡的有效鏈接，同時，還需要對內外網路進行二十四小時的保障和轉化。綜上所述，在進行5G核心網虛擬化云資源池在進行部署框架設計時，需要對接入層、核心層、出口層進行有效的區分以及科學的規劃，從而更好的保障該網絡系統的長期穩定運行。

3.3多平面層次

在NFV的基礎設施設備中，主要對一下四個平面層次進行了科學的劃分。首先，是業務往來平面。該層面主要是對第五代通信移動技術網元的網絡業務流量進行有效的承載。其次，是存儲網絡平面。該平面主要對網絡功能虛擬化基礎設施中的內部存儲數據信息進行科學有效的互聯。再而，是VIM管理平面。該平面主要是對VIM內各組件的應用程序編程接口流量，以及運行相關的控制系進行有效保障。最后，是OAM平面。該層面主要實現PXE、OAM以及PIM硬件的管理三種功能。綜上所述，在網絡功能虛擬化基礎設施設備上，主要對業務網絡平面、存儲網絡平面、VIM管理平面以及OAM平面進行科學合理的設置。

3.4 NFV基礎設施組網研究

NFV運行設施設備資源池與外部網絡進行傳輸數據量鏈接，主要有用戶訪問傳輸數據量以及NFV跨網絡的虛擬化基礎設施資源池傳輸數據量兩種。同時，若想要更好的實現與用戶訪問傳輸數據量的鏈接，需要對建立各城市鏈接的骨干網的互聯情況進行重點的跟蹤檢測。同時，出口路由器運行IGP（interior Gateway Protocols）內部網關協議和城域網（Metropolitan Area Network）出口CR進行互相連接，城域網（Metropolitan Area Network）出口CR運行需要滿足EBGP 協議標準的要求，從而更高的保障本區區域的靈活、穩定運轉。

4.結語：綜上所述，在進行5G移動核心網虛擬化云資源池部署研究時，需要對5G移動網絡技術的內涵以及使用價值進行深度了解，進而對5G移動核心網虛擬化云資源池部署進行更好的探討。本文對5G核心網虛擬化云資源池的基本架構以及部署所需要的條件深度探究，希望本文內容能夠讓網絡建設以及網絡維護等通信行業的相關人員，更好了解第五代通信移動技術的核心網虛擬化云資源池配置思路，從促進國家網絡信息技術的建設的進一步個性，同事，更好的促進現代化信息技術的長期穩定發展。

參考文獻

[1]呂華章，陳丹，王友祥. 邊緣云與5G網絡融合部署方案與演進規劃[J]. 郵電設計技術，2019（11）：71-76.

[2]陳飛，歐中焱. VDC資源測算及部署策略探討[J]. 郵電設計技術，2019（12）：66-70.

[3]聶衡，趙慧玲，毛聰杰. 5G核心網的部署問題與建議[J]. 中興通訊技術，2020，26（03）：3-8.

[4]盧良生. 5G核心網虛擬云資源池配置研究[J]. 信息通信，2020（07）：242-243.

[5]彭楠. 移動核心網虛擬化影響和演進探究[J]. 數字通信世界，2020（08）：163-164.

[6]黎奇邁，胡智霖. 核心網虛擬化部署策略[J]. 中國新通信，2020，22（20）：96-97.