浅析5G时代虚拟化核心网组网架构演进

祁放

摘  要：5G时代网络架构实现了颠覆性的转变，是一种人与物、物与物之间的通信，其具有大连接、低时延、高速率的网络特征。在5G时代，核心网网络具有关键性的价值与作用。探究5G虚拟化核心网组网架构的演进与发展，可以推动5G网络的系统化发展，基于此，该文主要对5G核心网络网组架构的演进进行了简单的分析，了解了其核心特征，探究了其演进与发展，使5G核心网可以更快地适应高流量的不同需求，满足不同的业务体验。

关键词：5G时代;虚拟化核心网;组网架构演进

中图分类号：TN929.5             文献标志码：A

以业务发展驱动为关键，5G核心网络将发展成为满足全业务接入、服务全业务场景的云化泛在网络，在服务化网络架构以及SDN/NFV技术支持下实现网络重构，具有较为显著的特征优势。

1 5G时代虚拟化核心网组网架构特征

5G时代虚拟化核心网组网架构具有一定的业务虚拟隔离、转发与控制分离、功能分布式部署以及基础设施云化的核心特征优势，具体要如下。

1.1 业务虚拟隔离

5G网络在各种业务中应用，而不同的场景在计费、宽带以及安全性等领域中均具有一定的差异性，为了满足不同行业的不同需求，运营商就要布置更为经济、绿色的网络切片技术方案，可以实现不同业务之间的虚拟隔离处理。5G核心网络可以支持网络切片技术手段，可以在基础物理网络的基础上，通过软硬切片的方式实现业务逻辑隔离，动态分配以及管理资源，可以保证其满足不同业务之间的不同特征需求，为其提供不同的SLA，可以为垂直行业提供服务。

1.2 转发与控制分离

5G核心网络的重构可以实现网络的虚拟化、功能之间的轻量化、转发以及控制分离等相关基础性原则。网络虚拟化有利于实现全面云化之间的趋势演进。而功能强量化可以有效地简化不同模块以及接口之间的连接，网元功能通过模块化的设计分析，可以实现API调用，进而在根本上提升整体的通用性。转发以及控制分离则可以有效地实现网管之间的控制面以及不同用户面的有效分离，满足不同网络系统中的分布式的不同部署性需求。

1.3 功能分布式部署

5G核心网络架构可以实现控制面的功能以及用户面功能分离，可以实现统一的CPF部署，通过核心机房实现集中管控运营，分布式UPF可以基于业务的不同需求合理融合，实现本地分流，进而满足低时延业务场景的实际需求，可以实现快速部署，为第三方开放用户提供各项基础信息，有利于拓展企业园区以及场馆的本地化创新应用需求。

1.4 基础设施云化

网络云化能降低设备投资成本。通过云计算快速部署能力实现快速配置以及合理调整，真正地实现业务创新。通过SDN/NFV技术可以快速地实现5G网络云化，基礎设施电信云是基于运营商的云化转型目标。在5G网络中云化主要涵盖了核心网云化、无线接入网云化以及控制系统云化3个内容。

2 5G时代虚拟化核心网组网架构演进

5G时代通信技术实现了个人与行业之间的转变，而在此种环境下，核心网要不断演进才可以适应更高流量的不同需求，满足人们的不同业务体验。

2.1 核心网NFV

NFV作为网络功能虚拟化，就是指通过虚拟化的软件技术手段，实现在传统网元之间的软硬解耦，这样不同厂家的软件可以在同一的虚拟化基础设施上运行，其具有较为显著的优势，不仅可以有效地降低运营商总体的CAPEX/OPEX，也可以有效地缩短新业务以及相关服务面向市场的投放时间，在一定程度上增加了架构的整体灵活性，实现了弹性架构。通过更加开放性的虚拟化应用以纯软件应用平台满足业务以及功能之间的不同需求，有效地降低了业务创新之间的开发部署成本。

基于现有网络向NFV网络演进，业务部署虽然更为复杂，但是会向更加灵活快速的部署方向演进，其整体运维管理相对较为复杂，但是呈现着简化运维演进的趋势。多元化的硬件也向归一化硬件、资源共享演进。

5G时代中，NFV是今后网络发展的基础性技术手段，可以为基础通信网络提供支持。核心网虚拟化是一种NFV在移动核心网中的实际应用，其主要的目标就是通过标准化的X86服务器进行存储与交换，替代原有的通信网络中的专用网元，该设备可以节省资本，通过软硬件解耦之后的网络设备可以有效地实现资源之间的灵活共享，有利于业务的创新发展，实现了业务之间的快速部署。

2.2 网络切片

在5G时代需要实现全新的技术方案，满足数据传输速率的需求，增强用户体验。对此，要通过网络切片的方式为其提供支持。

2.2.1 网络切片含义

所谓的网络切片就是端与端之间、逻辑功能之间的有效集合以及其需要的物理或者虚拟资源，其主要涵盖了接入网、核心网络以及传输网络等不同的网络框架，在5G网络系统中网络切片是虚拟化的专网系统。网络切片就是一种基于传统网络系统的专有硬件系统，可以是一种基于NFV/SDN通用基层设施构建的系统，对此在实践中要基于同一的平台建设进行系统化的管理，则可以有效地实现低成本高效率的运营管理。

2.2.2 网络切片的选择

网络切片的选择过程中，通过NSSF与NRF可以有效地增加5G网络的功能，可以满足网络切片之间的相关功能。

网络切片选择协助信息（NSSAI），其属于签约性信息，可以标识特定的网络切片，通过终端携带处理，UE可以通过NSSAI实现RAN以及CN网络切片的选择。

2.2.3 网络切片选择功能（NSSF）

引入独立的NSSF控制平面网络功能，实现网络切片的灵活选择，可以为UR选择网络切片提供实例集，确定NSSAI，基于配置或者通过NRF询问的方式确定UE服务中的AMF集。

2.2.4 网络切片部署策略

基于标准的具体完善程度了解产品的支持状况，分析用户需求，进行网络切片部署的过程中可以实现单域与跨域之间的部署，由核心网络逐步演进至无线、传输领域。切片业务类型可以由eMBB业务逐步发展为uRLLC /mIoT，根据需求扩展，其切片设计通过运营商进行独立的设计，开放切片能力，通过基础的切片配置管理以及生命周期化管理实现了自动化的编排管理。

根据不同场景选择不同的方案。

运营商个人用户切片可以实现AMF/PCF/UDM/NRF共享，而不同的切片之间含有不同的SMF/UPF;通过运营商统一控制，灵活的控制切片之间的策略，切片之间通过相同的用户签约数据信息。企业专网切片场景是通过AMF/UDM/NRF共享，在SMF/UPF/PCF中不同切片之间单独部署，在切片中可以部署较为独立的管理策略，不同的切片可以为不同的业务之间的路由设定较为特定的策略。

3 结语

5G承载网络要适应5G核心网架演进的挑战，要提供层次化的网络切片方案，保证其满足不同业务场景中的不同网络切片需求。而将L3功能下移到UPF以及MEC的位置，则可以为网络提供动态连接的灵活调度管理，可以适应5G网络云化发展。随着大视频以及物联网等技术手段的高速发展，对网络容量以及可靠性提出了更为严格的要求，5G演进是今后发展的必然趋势，在各种技术手段的支持下，5G技术势必会更加成熟，会从根本上提升运营商的核心竞争能力。

参考文献

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[3]于建伟， 张保华，于娟娟.面向5G的NFV核心网演进方案研究[J].电信工程技术与标准化，2017（1）：42-47.