楊 瑾，賀 婷

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

5G 技術(shù)是新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng)，該技術(shù)的主要優(yōu)勢在于：上千億的連接能力；較高的峰值速率；新的組網(wǎng)架構(gòu)；毫秒級(jí)別的傳輸時(shí)延。隨著5G 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為人們的工作和生活提供了更加簡便、快捷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并衍生出了一批新的服務(wù)形式，而正是在這些服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用過程中，人們對5G 核心網(wǎng)提出了新的要求[1]?；诖?，人們要想更加充分的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用5G 核心網(wǎng)，就需要對其網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和策略加以全面分析和掌握。

1 闡述5G 核心網(wǎng)的架構(gòu)

在5G 核心網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，對云計(jì)算、NFV、SDN 等功能進(jìn)行了結(jié)合，并對支持網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了充分利用，控制面選擇服務(wù)號(hào)架構(gòu)，將虛擬化作為最優(yōu)實(shí)現(xiàn)方式，可從統(tǒng)一的NFVI 資源池出發(fā)，來達(dá)到核心網(wǎng)運(yùn)化部署的目的。針對5G核心網(wǎng)的架構(gòu)而言，其能夠?qū)崿F(xiàn)控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，其中控制面選擇集中部署手段，來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)發(fā)資源的統(tǒng)一調(diào)度，以便更好地進(jìn)行運(yùn)維和運(yùn)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(shí)，能夠?qū)Ρ镜亓髁窟M(jìn)行分流，在較短時(shí)間內(nèi)卸載流量，在很大程度上減少傳輸資源的使用，實(shí)現(xiàn)端到端毫秒級(jí)時(shí)延[2]。關(guān)于5G 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在服務(wù)化功能設(shè)計(jì)中，靈活定制和組合了網(wǎng)絡(luò)功能；核心網(wǎng)從轉(zhuǎn)化與控制層面出發(fā)，將簡化用戶面進(jìn)行降低，以此來達(dá)到高效轉(zhuǎn)發(fā)的目的。

2 基于5G 核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路

針對5G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，可結(jié)合業(yè)務(wù)的發(fā)展選擇逐步演進(jìn)的形式。網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)應(yīng)當(dāng)保持現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，且應(yīng)預(yù)留一定的空間，確保其今后業(yè)務(wù)的良好發(fā)展。關(guān)于5G 核心網(wǎng)的演進(jìn)路徑，主要包括：在NSA 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，先對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)，成為EPC+，然后在SA 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，繼續(xù)進(jìn)行升級(jí)，成為NGC；或是在SA 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，即可對NGC 進(jìn)行直接建設(shè)；在這一過程中，最先凍結(jié)的是EPC+的標(biāo)準(zhǔn)，符合移動(dòng)超寬帶業(yè)務(wù)的相關(guān)要求，然而終端的類型并不是5G 標(biāo)準(zhǔn)終端，之后也難以借助升級(jí)來成為5G 終端。接下來，在NGC 的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，將會(huì)具備更多的功能，且終端也成為了5G 標(biāo)準(zhǔn)終端[3]。針對5G 核心網(wǎng)解決方案，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合接入，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，確保業(yè)務(wù)具有持續(xù)性。

2.2 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)步驟

第一步，接入獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。在5G 核心網(wǎng)的演進(jìn)過程中，應(yīng)當(dāng)有效接入獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，更好地符合各種外接技術(shù)的需求，建立起完整的網(wǎng)絡(luò)形式。同時(shí)，將NAS 拓展的信令機(jī)制融入到5G 技術(shù)之中，可以直接按照各種服務(wù)指令來生成科學(xué)合理的非接入層信令，這樣就能夠?qū)σ酝W(wǎng)絡(luò)技術(shù)中面向連接機(jī)制的不足進(jìn)行較好地消除，促使5G網(wǎng)絡(luò)商用具有更好地快捷性、靈活性，實(shí)現(xiàn)信令成本的節(jié)省，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)超低時(shí)延的目的。

第二步，分布式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架形式的主要優(yōu)勢在于：可對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中存在的一些問題進(jìn)行科學(xué)合理的解決，如：流量路徑單點(diǎn)失敗、流量使用效率較低等，分布式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架模式通過在IP 網(wǎng)絡(luò)的邊緣地帶進(jìn)行CGWs 與eUCEs 的合理設(shè)置，且對分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)借助5G 核心技術(shù)中所涉及的動(dòng)態(tài)錨機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)架構(gòu)模式的分布移動(dòng)式管理，從而使eUCE能夠?qū)崟r(shí)傳遞流量信息，讓這些信息到達(dá)網(wǎng)絡(luò)基站和CGW 上，從而獲得最小的時(shí)延效果和最優(yōu)的流量路徑，促使5G 網(wǎng)絡(luò)具備更高地流量使用效率，還能夠提高網(wǎng)絡(luò)速度。

第三步，靈活移動(dòng)性的演進(jìn)。在以往的靜態(tài)錨機(jī)制下，各類移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)基站的連接，均依靠于PGW，若用戶所處區(qū)域遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)基站，或是該區(qū)域內(nèi)信號(hào)傳輸通道不暢通，PGW 狀態(tài)并不會(huì)在相近的時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，這就在很大程度上降低了移動(dòng)終端的網(wǎng)速。而在5G核心網(wǎng)的演進(jìn)中，能夠較好地展現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性。借助對動(dòng)態(tài)錨機(jī)制的有效利用，可以將網(wǎng)絡(luò)基站和移動(dòng)終端進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)用戶使用形式發(fā)生改變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)靈活地變更成對應(yīng)的連接方式，在各種網(wǎng)絡(luò)通道等級(jí)之間實(shí)現(xiàn)有效切換，以此來有效提高網(wǎng)絡(luò)使用的流程性，大大減少網(wǎng)絡(luò)流量資源的使用。

第四步，從原生云設(shè)計(jì)所出發(fā)的NFV 和SDN 架構(gòu)。具體內(nèi)容為：（1）微服務(wù)架構(gòu)，即借助微服務(wù)中的松耦合狀態(tài)，讓網(wǎng)絡(luò)程序能夠在云網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)模塊化復(fù)制，還能夠結(jié)合各種服務(wù)類型來對平臺(tái)場景進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾踊蚴菧p少，以最小幅度的改動(dòng)來有效優(yōu)化、更新整個(gè)應(yīng)用程序；由此可見，微服務(wù)架構(gòu)可以縮短5G 核心網(wǎng)的演進(jìn)過程；（2）容器化，也就是在軟件打包上引入碼頭集裝箱應(yīng)用法；借助密封的容器來實(shí)現(xiàn)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(tuán)隊(duì)，通過有效引入高速自動(dòng)化的系統(tǒng)使，來實(shí)現(xiàn)對微服務(wù)的科學(xué)管理，以此來讓5G 服務(wù)技術(shù)得以更加迅速的建立與運(yùn)用，讓5G 核心網(wǎng)技術(shù)更具生命力[4]；（4）動(dòng)態(tài)編排，具體是對于容器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理，通過合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，來對網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)用進(jìn)行不斷優(yōu)化，且借助API 接口集成容器，來進(jìn)一步拓展5G 演進(jìn)任務(wù)。

3 基于5G 核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的具體策略

一是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路。針對5G 核心網(wǎng)的建設(shè)，應(yīng)從5G 業(yè)務(wù)需求、新技術(shù)發(fā)展等方面出發(fā)，對多個(gè)方面的問題進(jìn)行充分考慮，具體包括：（1）對公眾用戶和政企用戶的業(yè)務(wù)需求及兩者之間的需求區(qū)別進(jìn)行綜合考慮，對4G 網(wǎng)絡(luò)的單一模型進(jìn)行有效拓展，使之成為多個(gè)模型；（2）對2G、3G、4G 通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析和總結(jié)，不斷完善5G 技術(shù)，推動(dòng)5G 產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展；同時(shí)，4G 和5G 網(wǎng)絡(luò)之間是協(xié)同發(fā)展、緊密相連的，故而相關(guān)人員需要對兩者的回落比進(jìn)行充分考慮，然后合理地規(guī)劃核心網(wǎng)合設(shè)網(wǎng)元；并通過對遷移進(jìn)行充分考慮，再合理規(guī)劃用戶數(shù)據(jù)庫容量；（3）在5G 核心網(wǎng)中，主要借助云化架構(gòu)來對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整體編排和靈活共享，基于此，在核心網(wǎng)規(guī)劃過程中，不僅要對一般網(wǎng)元容量測算進(jìn)行考慮，還需要對云資源池的需求進(jìn)行有效計(jì)算；（4）在5G 核心網(wǎng)中引入了全新SBA 架構(gòu)，這就在很大程度上增加了網(wǎng)元、接口的數(shù)量，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)成熟時(shí)間也不一致；針對這一情況，相關(guān)人員需從業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)需求、設(shè)備成熟度出發(fā)，對網(wǎng)元進(jìn)行分階段部署；（5）在5G 核心網(wǎng)中已完全實(shí)現(xiàn)了C/U 分離，故而相關(guān)人員可以結(jié)合自身具體需求，來對控制面和用戶面進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃[5]。

二是網(wǎng)絡(luò)容量測算。主要內(nèi)容為：（1）充分了解和掌握用戶需求，對有效地業(yè)務(wù)模型進(jìn)行制定，結(jié)合用戶的類型、開機(jī)率、數(shù)量和業(yè)務(wù)類型，來對各種網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，然后從核心網(wǎng)各單網(wǎng)元性能指標(biāo)、網(wǎng)元容災(zāi)備份要求出發(fā)，結(jié)合總的網(wǎng)絡(luò)容量來對所有網(wǎng)元的數(shù)量、單網(wǎng)元容量進(jìn)行有效測算；（2）由于各種網(wǎng)元的組件均有與之相對應(yīng)的虛機(jī)，對于虛機(jī)數(shù)量的明確，需嚴(yán)格依據(jù)單虛機(jī)處理能力、虛機(jī)配置要求和規(guī)范，同時(shí)基于單套網(wǎng)元總?cè)萘縼磉M(jìn)行合理測算，從而能夠明確資源池的計(jì)算能力、帶寬需求、存儲(chǔ)能力；（3）對于物理機(jī)的虛擬化參數(shù)的判斷，主要依據(jù)是物理機(jī)型號(hào)和存儲(chǔ)方式等內(nèi)容，然后明確資源池的具體物理機(jī)、存儲(chǔ)硬件配置規(guī)范。

三是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)。在核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)落地建設(shè)中，最為關(guān)鍵的內(nèi)容在于網(wǎng)絡(luò)容量測算，要求相關(guān)人員對容量合理滿足建設(shè)者具體狀況的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行制定，從而確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效運(yùn)營。而在網(wǎng)絡(luò)容量設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)嚴(yán)格把控以下兩點(diǎn)：（1）確定用戶的需求，5G 網(wǎng)絡(luò)不僅面向公眾用戶，還面向行業(yè)用戶，故而需要對這兩類用戶的數(shù)量和類型進(jìn)行有效預(yù)測，并在網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃中引入這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)；（2）明確業(yè)務(wù)模型，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的制定中，需要明確合理的業(yè)務(wù)模型，而這一模型中最為關(guān)鍵的參數(shù)則是吞吐量，還需結(jié)合具體業(yè)務(wù)類型所具備的熱點(diǎn)，來分類制定5G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)如今，5G 網(wǎng)絡(luò)的能力得到了飛躍式的發(fā)展，也為用戶和運(yùn)營商們提供了具有很強(qiáng)吸引力的商業(yè)模式?；谶@一背景，相關(guān)技術(shù)人員需要積極探索5G核心網(wǎng)的演進(jìn)，使之能夠更好地滿足大眾日益增長的流量需求和業(yè)務(wù)體驗(yàn)要求，從而為這些商業(yè)模式提供強(qiáng)有力的支撐。