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5G核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力源于5G業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求和新型ICT使能技術(shù)，旨在構(gòu)建高性能、靈活可配的廣域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，全面提升面向未來的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)能力。5G系統(tǒng)架構(gòu)采用原生云化設(shè)計(jì)思路，關(guān)鍵特性包括服務(wù)化架構(gòu)（Service-based Architecture）、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算。服務(wù)化架構(gòu)將網(wǎng)元功能拆分為細(xì)粒度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，“無縫”對(duì)接云化NFV平臺(tái)輕量級(jí)部署單元，為差異化的業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供敏捷的系統(tǒng)架構(gòu)支持；網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算提供了可定制的網(wǎng)絡(luò)功能和轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)?。更有意義的是，5G網(wǎng)絡(luò)能力不再局限于運(yùn)營(yíng)商的“封閉花園”，而是可以通過友好的用戶接口提供給第三方，助力業(yè)務(wù)體驗(yàn)提升，加速響應(yīng)業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新需求。
第一版本（R15）的5G核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已在2018年6月SA全會(huì)上批準(zhǔn)凍結(jié)。具體到相關(guān)工作組的標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)展包括：業(yè)務(wù)需求規(guī)范完成、系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)范完成（含獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)）、系統(tǒng)安全規(guī)范90%、接口協(xié)議規(guī)范95%、網(wǎng)管計(jì)費(fèi)規(guī)范主體部分基本完成。
在3GPP?SA2，下一版本（R16）5G系統(tǒng)架構(gòu)預(yù)研已經(jīng)啟動(dòng)，方向聚焦垂直行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)智能化。重點(diǎn)項(xiàng)目包括：垂直行業(yè)架構(gòu)增強(qiáng)、大數(shù)據(jù)/AI賦能網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和增強(qiáng)微服務(wù)化架構(gòu)。同時(shí)，ITU-T將IMT-2020（5G）網(wǎng)絡(luò)與NFV/?SDN等納入未來網(wǎng)絡(luò)的研究框架，這些預(yù)研項(xiàng)目為5G網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展提供了保障。因此，綜合架構(gòu)特性、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)來看，5G核心網(wǎng)已具備商用基礎(chǔ)，宜盡快啟動(dòng)面向部署的相關(guān)工作。
網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network?Function?Virtualization，NFV）是運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)云化組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。從2012年10月第一次正式提出NFV構(gòu)?想，2013年成立ISG?NFV工作組至今，其已發(fā)展成ETSI參與會(huì)員最多的工作組，共包含38家運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的300多個(gè)成員。
ETSI在NFV標(biāo)準(zhǔn)化方面成果顯著，為NFV?產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。每個(gè)版本的關(guān)鍵性成果和工作進(jìn)展包括：Release-1在2013年發(fā)布的NFV參考架構(gòu)和2014年發(fā)布的NFV管理與網(wǎng)絡(luò)?編排（MANO）框架；2015年Release-2針對(duì)功能、模型、接口及互操作標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義及完善；Release-3的工作于2016年啟動(dòng)，重點(diǎn)研究NFV投入商用的架構(gòu)框架和功能特性，以及與接口和描述符相關(guān)的新需求和規(guī)范。由于互操作接口和信息模型標(biāo)準(zhǔn)的部分議題推進(jìn)較慢，?因而導(dǎo)致NFV?Stage?3整體進(jìn)展延后。
目前，基于NFV技術(shù)的解決方案已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)擴(kuò)容和新建的優(yōu)選考慮，在全球已有超過400項(xiàng)部署計(jì)劃和100個(gè)多商用局點(diǎn)，覆蓋EPC、IMS、物聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。通過近兩三年的概念驗(yàn)證、試驗(yàn)網(wǎng)、現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)以及試商用等一系列準(zhǔn)備工作，國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)基本掌握了NFV虛擬化階段的核心技術(shù)和部署能力，可以預(yù)期不久的未來有更多的規(guī)模商用部署落地。但目前大多數(shù)部署方案采用的是基于同廠家垂直建設(shè)再整合的模式，與NFV云化階段所要求的統(tǒng)一云平臺(tái)解耦部署、全網(wǎng)資源共享、敏捷的業(yè)務(wù)編排等能力要求仍存在差距。
5G核心網(wǎng)既是對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)能力的升級(jí)，也是向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。當(dāng)前5G核心網(wǎng)云化部署面臨標(biāo)準(zhǔn)滯后，技術(shù)儲(chǔ)備薄弱和缺乏全局規(guī)模成熟的部署經(jīng)驗(yàn)等困難。因此從推進(jìn)5G核心網(wǎng)云化部署的角度來說， 現(xiàn)階段有必要梳理關(guān)鍵需求，確定基礎(chǔ)框架，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與試驗(yàn)驗(yàn)證，促進(jìn)5G核心網(wǎng)與NFV云化兩種技術(shù)協(xié)同并進(jìn)。5G核心網(wǎng)對(duì)云化NFV平臺(tái)（簡(jiǎn)稱云平臺(tái)） 的關(guān)鍵需求包括：
●?開放：云平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)解耦部署和全網(wǎng)資源共享，探索標(biāo)準(zhǔn)化和開源相結(jié)合的新型開放模式，消減網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)服務(wù)單廠家鎖定風(fēng)險(xiǎn)，依托主流開源項(xiàng)目和符合“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”的服務(wù)接口來建立開放式通信基礎(chǔ)設(shè)施新生態(tài)?？煽浚弘娦艠I(yè)務(wù)對(duì)現(xiàn)有IT數(shù)據(jù)中心（Data?Center，DC）和基礎(chǔ)設(shè)施在可靠性方面提出了更高要求，NFV系統(tǒng)由服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和云操作系統(tǒng)多部件構(gòu)成，涉障節(jié)點(diǎn)多，潛在故障率更高，電信級(jí)“5個(gè)9”的可靠性需要針對(duì)性的優(yōu)化方案。
●?高效：云平臺(tái)的效能需求包括業(yè)務(wù)性能和運(yùn)維彈性兩個(gè)方面。業(yè)務(wù)性能體現(xiàn)在云平臺(tái)需要滿足5G核心網(wǎng)服務(wù)化接口信令處理、邊緣并發(fā)計(jì)算和大流量轉(zhuǎn)發(fā)的要求；運(yùn)維彈性主要包括云平臺(tái)業(yè)務(wù)快速編排，靈活跨DC組網(wǎng)和資源動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容的能力。
●?簡(jiǎn)約：5G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能單元粒度更細(xì)，需要云平臺(tái)提供更輕量化的部署單元相匹配，實(shí)現(xiàn)敏捷地網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和切片編排。NFV編排需要將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、容器/虛機(jī)、物理資源間的依賴關(guān)系、拓?fù)涔芾?、完整性控制等業(yè)務(wù)過程模板化，實(shí)現(xiàn)一鍵部署和模板可配，降低交付復(fù)雜度和運(yùn)維技術(shù)門檻。
●?智能：云平臺(tái)能夠從廣域網(wǎng)絡(luò)和海量數(shù)據(jù)中提取知識(shí)，智能管理面向多行業(yè)、多租戶、多場(chǎng)景的廣域分布的數(shù)據(jù)中心資源。引入人工智能輔助的主動(dòng)式預(yù)測(cè)性運(yùn)營(yíng)，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和切片租戶提供運(yùn)維優(yōu)化、流量預(yù)測(cè)、故障識(shí)別和自動(dòng)化恢復(fù)等智能增值服務(wù)。
如圖1所示，其中開放、可靠和高效是5G網(wǎng)絡(luò)功能在云化NFV平臺(tái)規(guī)模部署的基礎(chǔ)要求。因此，5G核心網(wǎng)云化部署建議采取分步推進(jìn)的模式：部署初期重點(diǎn)考慮滿足云平臺(tái)開放性、穩(wěn)定性和基本業(yè)務(wù)性能要求，確定DC組網(wǎng)規(guī)劃、
NFV平臺(tái)選型、核心網(wǎng)建設(shè)等基礎(chǔ)框架問題，促進(jìn)5G核心網(wǎng)云化部署落地。待后續(xù)云平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定后，基于NFV靈活擴(kuò)展和快速迭代的特征，可按照不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景的高階功能要求，逐步進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化和完善。
圖1 5G核心網(wǎng)對(duì)云化NFV平臺(tái)關(guān)鍵需求
5G核心網(wǎng)云化部署基礎(chǔ)框架
端到端組網(wǎng)框架如圖2所示，5G核心網(wǎng)部署可采用 “中心- 邊緣”兩級(jí)數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)方案。在實(shí)際部署中，不同運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)中心規(guī)劃等因素靈活分解為多層次分布式組網(wǎng)形態(tài)。
圖2 端到端云化組網(wǎng)參考架構(gòu)
中心級(jí)數(shù)據(jù)中心一般部署于大區(qū)或省會(huì)中心城市，主要用于承載全網(wǎng)集中部署的網(wǎng)絡(luò)功能，如網(wǎng)管/運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)與資源編排、全局SDN控制器，以及核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元和骨干出口網(wǎng)關(guān)等。控制面集中部署的好處在于可以將大量跨區(qū)域的信令交互變成數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量，優(yōu)化信令處理時(shí)延；虛擬化控制面網(wǎng)元集中統(tǒng)一控制，能夠靈活調(diào)度和規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)業(yè)務(wù)的變化，按需快速擴(kuò)縮網(wǎng)元和資源，提高網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)響應(yīng)速度。邊緣級(jí)數(shù)據(jù)中心一般部署于地市級(jí)匯聚和接入局點(diǎn)，主要用于地市級(jí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流卸載的功能，如UL-CL ?UPF、4G ??GW-U、邊緣計(jì)算平臺(tái)和特定業(yè)務(wù)切片的接入和移動(dòng)性功能。用戶數(shù)據(jù)邊緣卸載的好處在于可以大幅降低時(shí)延敏感類業(yè)務(wù)的傳輸時(shí)延，優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。通過分布式網(wǎng)元的部署方式，將網(wǎng)絡(luò)故障范圍控制在最小范圍。?此外，通過本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流，可以將數(shù)據(jù)分發(fā)控制在指定區(qū)域內(nèi)，?滿足特定場(chǎng)景的安全性需求。虛擬化層方面，針對(duì)移動(dòng)核心網(wǎng)業(yè)務(wù)，運(yùn)營(yíng)商可采用統(tǒng)一的NFV基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)向下收斂通用硬件，支持軟硬件解耦或NFV系統(tǒng)三層解耦能力。電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)云平臺(tái)的核心價(jià)值關(guān)切在于高可用性、高可靠、低時(shí)延、大帶寬。數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)方面，通過兩級(jí)數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)的SDN控制器聯(lián)動(dòng)提供跨DC組網(wǎng)功能，提高5G核心網(wǎng)切片端到端自動(dòng)化部署和靈活的拓?fù)渚幣殴芾砟芰?；?shù)據(jù)中心內(nèi)部組網(wǎng)可采用兩層架構(gòu)+交換機(jī)集群(TOR/EOR)模式，減少中間層次，提高組網(wǎng)效率和端口利用率；或選擇Leaf-?Spine水平擴(kuò)展模式，實(shí)現(xiàn)Leaf和Spine全互聯(lián)、多Spine水平擴(kuò)展，處理東西向流量；在滿足電信虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）性能的條件下，通過Overaly網(wǎng)絡(luò)虛擬化實(shí)現(xiàn)大二層，利用SDN技術(shù)，增強(qiáng)按需調(diào)度和分配網(wǎng)絡(luò)資源的能力。
核心網(wǎng)云化部署重點(diǎn)任務(wù)完成數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)和云平臺(tái)部署后，可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)策略和發(fā)展要求啟動(dòng)移動(dòng)核心網(wǎng)云化部署工作，為5G整體商用就緒提供核心網(wǎng)業(yè)務(wù)能力。
5G階段，移動(dòng)核心網(wǎng)云化部署的可能任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：
●?4G核心網(wǎng)(EPC)功能升級(jí)：支持非獨(dú)立部署（NSA）EPC功能和網(wǎng)關(guān)控制承載分離
（CUPS）功能。
●?EPC功能虛擬化：對(duì)4G核心網(wǎng)網(wǎng)元進(jìn)行虛擬化改造。
●?分布式云網(wǎng)建設(shè)：包括分布式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)、云化NFV平臺(tái)建設(shè)、NFVO建設(shè)與網(wǎng)管對(duì)接、以及容器部署等。
●?5G核心網(wǎng)（5GC）建設(shè)：完成5G核心網(wǎng)功能開發(fā)，支持服務(wù)化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)能力。
●?5GC部署配套建設(shè)：基于HTTP的信令網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化，4G/5G設(shè)備合設(shè)、混合組池和互操作，以及業(yè)管、網(wǎng)管和計(jì)費(fèi)配套支持等。
（option3）和虛擬化改造為起點(diǎn)觸發(fā)5G全網(wǎng)云化部署是一種基于演進(jìn)思路的選項(xiàng)，這一方面是出于保護(hù)現(xiàn)有投資和維持移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)延續(xù)性的考慮，同時(shí)也因?yàn)関EPC已有部署和商用經(jīng)驗(yàn)， 有利于促進(jìn)云網(wǎng)一體化建設(shè)，快速達(dá)成云化運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)，同時(shí)為5GC新功能部署和配套建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
運(yùn)營(yíng)商也可以選擇直接部署支持5G基站獨(dú)立組網(wǎng)（option2）的5GC。直接部署5GC可以在一定規(guī)模上快速滿足5G三大場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新要求，第一時(shí)間把握5G新型業(yè)務(wù)的發(fā)展機(jī)遇。然而，5GC部署涉及服務(wù)化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片、容器等全新技術(shù)，而且5G核心網(wǎng)必須實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的共存，滿足網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)和業(yè)務(wù)連續(xù)性要求， 因此建議運(yùn)營(yíng)商在規(guī)劃時(shí)提前考慮，充分開展技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)和部署方案成熟。
4G/5G云端共存與融合5G窗口期內(nèi)的移動(dòng)核心網(wǎng)云化部署需要綜合考慮多業(yè)務(wù)場(chǎng)景和多系統(tǒng)共存演進(jìn)的問題。利用云化NFV平臺(tái)快速業(yè)務(wù)上線，靈活功能迭代的特性，分步驟、同步性地平滑實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)過渡、共存、互操作和融合（如圖3），達(dá)成4/5G核心網(wǎng)一體化、智能化運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。
第一階段，概念驗(yàn)證階段：運(yùn)營(yíng)商可同步推進(jìn)EPC升級(jí)和5GC部署概念驗(yàn)證。EPC側(cè)重驗(yàn)證NSA和CUPS升級(jí)功能，以及NFV平臺(tái)解耦方案；5GC重點(diǎn)驗(yàn)證新功能特性和接口協(xié)議等。同時(shí)，基于對(duì)EPC和5GC驗(yàn)證結(jié)果的評(píng)估，確定云平臺(tái)選型方案。
第二階段，組網(wǎng)驗(yàn)證階段：重點(diǎn)完成試驗(yàn)網(wǎng)驗(yàn)證，并向規(guī)模組網(wǎng)平滑升級(jí)。EPC可先期啟動(dòng)面向規(guī)模組網(wǎng)的NSA和CUPS功能升級(jí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能云化，承接eMBB業(yè)務(wù)。5GC在試驗(yàn)網(wǎng)階段，重點(diǎn)開展不同應(yīng)用場(chǎng)景下架構(gòu)、功能和性能驗(yàn)證，以及MME和AMF間N26接口互操作功能驗(yàn)證。同步啟動(dòng)5G?HTTP信令網(wǎng)方案論證和組網(wǎng)建設(shè)。
第三階段，4/5G核心網(wǎng)融合階段：隨著5G?應(yīng)用的涌現(xiàn)和5GC的試驗(yàn)成熟，可以啟動(dòng)5GC規(guī)模組網(wǎng)，引導(dǎo)eMBB業(yè)務(wù)向5G核心網(wǎng)分流，鼓勵(lì)?垂直行業(yè)切片部署嘗試。支持4/5G互操作和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，驗(yàn)證EPC/5GC、物理/虛擬化設(shè)備的混合組池和功能合設(shè)方案，提供無縫的業(yè)務(wù)連續(xù)性和運(yùn)營(yíng)一致性。
未來，智能化運(yùn)營(yíng)階段：基于云端4/5G融合核心網(wǎng)構(gòu)建全新運(yùn)營(yíng)生態(tài)?；A(chǔ)設(shè)施層面實(shí)現(xiàn)基于服務(wù)粒度靈活編排，以容器為單位的敏捷部署能力，構(gòu)建NFV統(tǒng)一平臺(tái)生態(tài)；網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層面圍繞網(wǎng)絡(luò)切片為不同行業(yè)需求定制功能增強(qiáng)的業(yè)務(wù)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)/人工智能驅(qū)動(dòng)的智能運(yùn)營(yíng)，構(gòu)建5G應(yīng)用創(chuàng)新生態(tài)。
5G核心網(wǎng)云化部署關(guān)鍵技術(shù)
NFV平臺(tái)解耦當(dāng)前，討論較多的核心網(wǎng)VNF解耦方案包括實(shí)現(xiàn)軟硬件分離的二層解耦方案和實(shí)現(xiàn)硬件、虛擬化層和上層應(yīng)用分離的三層解耦方案。二層解耦方案采用通用化的硬件設(shè)備，建設(shè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化硬件資源池，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家完成虛擬化平臺(tái)，虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能和編排系統(tǒng)的整合。三層解耦方案可以概括為：
●?NFVO作為NFV系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的模塊，由運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一部署。
●?VIM+虛擬化平臺(tái)與VNF+VNFM解耦支持 采用不同廠家方案進(jìn)行集成。
●硬件層采用通用硬件設(shè)備。
在一個(gè)5G核心網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)劃的區(qū)域內(nèi)，VIM+?虛擬化平臺(tái)集成系統(tǒng)的數(shù)量建議盡可能收斂。異廠商的VNF+VNFM方案通過開放接口與虛擬化 平臺(tái)對(duì)接。
核心網(wǎng)屬于系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，為保證整體性能優(yōu)化，其設(shè)備集成度要求較高，網(wǎng)絡(luò)功能和NFV平臺(tái)可采用單廠家集成模式（如VNF和VNFM）。隨著NFV平臺(tái)功能不斷完善，后續(xù)可考慮為輕量化的VNF開發(fā)提供統(tǒng)一VNFM功能和調(diào)用接口，有利于運(yùn)營(yíng)商參與NFV平臺(tái)運(yùn)維開發(fā)，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)個(gè)性化能力。
分層解耦NFV架構(gòu)分層解耦的NFV架構(gòu)使得運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)更開放，業(yè)務(wù)部署更靈活，同時(shí)也帶來多廠商、多接口、多功能域集成的挑戰(zhàn)。運(yùn)營(yíng)商選擇的最佳模式是廠商集成交付能力和網(wǎng)絡(luò)靈活性間的平衡?？紤]到實(shí)際部署中，統(tǒng)一云平臺(tái)建設(shè)往往早于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上線，?這意味著5G核心網(wǎng)部署三層解耦是必須考慮的環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)三層解耦方案需要重點(diǎn)考慮的問題包括：
●?解決業(yè)務(wù)平滑遷移、平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與性能保證、跨層故障定位和運(yùn)維等方面的問題。
●?強(qiáng)化NFV系統(tǒng)框架，開放接口的信息模型和統(tǒng)一的VNFD數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
●?構(gòu)建運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、IT和硬件廠商廣泛、高效參與的基于“開源+標(biāo)準(zhǔn)”的新型統(tǒng)一NFV應(yīng)用生態(tài)。
●?著力培養(yǎng)云化NFV平臺(tái)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能開發(fā)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。
容器技術(shù)引入
5G核心網(wǎng)服務(wù)化架構(gòu)基于微服務(wù)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的粒度更細(xì)，容器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活編排和按需功能調(diào)用所必需的云化NFV平臺(tái)能力。但是，當(dāng)前NFV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基于Hypervisor、以支持虛機(jī)部署為主，因此5G核心網(wǎng)部署初期，可采用虛機(jī)容器方案。
考慮到5G核心網(wǎng)VNF對(duì)性能的要求，容器一般是嵌入在廠家提供的VNF內(nèi)。容器管理功能CaaS（Container?as?a?Service）嵌入在VNFM內(nèi)（如圖5-(a)），NFVO不感知容器的存在。這一方案的好處是可直接使用ETSI?NFV?現(xiàn)有架構(gòu)，無需改造。各個(gè)容器共享所屬虛機(jī)的Guest?OS內(nèi)核，而不需要獲取Host?OS的管理權(quán)限。同時(shí)，虛機(jī)的使用能兼顧資源隔離性和安全性，比較適合核心網(wǎng)這種規(guī)模較大，任務(wù)密集型的網(wǎng)絡(luò)功能。
待容器平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定后，有必要將廠家VNF內(nèi)部的容器實(shí)現(xiàn)對(duì)外暴露，便于運(yùn)營(yíng)商逐步規(guī)范容器應(yīng)用框架和優(yōu)化5G核心網(wǎng)微服務(wù)架構(gòu)方案。在容器虛機(jī)方案的基礎(chǔ)上，圖5-(b)?引入獨(dú)立部署CaaS平臺(tái)對(duì)容器資源進(jìn)行管理調(diào)度，統(tǒng)一對(duì)外提供容器的調(diào)用接口?；贑aaS?平臺(tái)，VNF由容器構(gòu)成，以容器粒度進(jìn)行資源管理編排調(diào)度。容器可以使用虛機(jī)容器、裸機(jī)容器兩種方式進(jìn)行部署，有利于逐漸將MANO?對(duì)生命周期的管理從以虛機(jī)為單位轉(zhuǎn)向以容器為單位，全面獲取容器性能損耗小、啟動(dòng)速度快、可敏捷開發(fā)部署的增益。
不同的容器部署方案還有助于更好的調(diào)配不同區(qū)域數(shù)據(jù)中心的資源：在核心DC，考慮到容器隔離需求較強(qiáng)、沿用NFV技術(shù)要求和資源池等因素，可優(yōu)先選擇虛機(jī)容器方式進(jìn)行部署。在邊緣DC資源緊張的情況下，可優(yōu)先選擇裸機(jī)容器方式進(jìn)行部署，提高集成度和靈活性。
如前所述，要發(fā)揮容器的最大效用，需盡快開展VNFM增強(qiáng)支持CaaS的工作，實(shí)現(xiàn)不同資源類型（虛擬機(jī)資源和容器資源）的統(tǒng)一管理，?協(xié)助VNFM支持混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景的功能管理。對(duì)vnfm-vnf接口、vnfm-caas接口、caas-nfvo接口和nfvo-vim接口進(jìn)行容器化改造，實(shí)現(xiàn)CaaS與MANO網(wǎng)元解耦，同時(shí)考慮容器在安全性和可靠性等方面的加固要求。
5G核心網(wǎng)的演進(jìn)將進(jìn)一步打破網(wǎng)元界限， 將網(wǎng)絡(luò)功能解構(gòu)為服務(wù)，以服務(wù)為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)度編排、資源配置。在虛擬化資源層通過軟件化開放接口，能夠組織各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供業(yè)務(wù)，旨在構(gòu)建NFV統(tǒng)一應(yīng)用生態(tài)。
未來基礎(chǔ)設(shè)施將更貼近云化架構(gòu)：CaaS對(duì)容器服務(wù)進(jìn)行管理，IaaS為CaaS提供虛機(jī)或裸機(jī)資源，Iaas/CaaS平臺(tái)對(duì)接通用的云架構(gòu)。待CaaS標(biāo)準(zhǔn)化成熟后，不僅有利于敏捷開發(fā)部署，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)的頻繁迭代變更，而且可以利用成熟的IT解決方案，促成ICT 的深入融合，有利于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步繁榮。
切片友好運(yùn)營(yíng)
面向部署的網(wǎng)絡(luò)切片需要具備按需設(shè)計(jì)、自動(dòng)部署、SLA保障、智能化分析預(yù)測(cè)、安全隔離以及租戶可管可控等關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)能力，以引導(dǎo)垂直行業(yè)選擇切片開展應(yīng)用創(chuàng)新，拓展全新運(yùn)營(yíng)模式。
初期切片運(yùn)營(yíng)，多廠商管理以及NFVO都在建設(shè)中，云平臺(tái)可以根據(jù)租戶關(guān)鍵性需求，先上線5G核心網(wǎng)子切片，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(NS)快速部署與業(yè)務(wù)配置激活等切片功能，并利用分層SLA指標(biāo)監(jiān)控以及跨層根因定位來提供運(yùn)維保障。隨著面向垂直行業(yè)的增強(qiáng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和云平臺(tái)切片運(yùn)維配套功能的逐步完善，切片租戶在切片運(yùn)行過程中也愈發(fā)明晰組網(wǎng)、架構(gòu)和資源用量需求，最終將形成以網(wǎng)絡(luò)切片為單位的信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)模式，充分發(fā)揮5G核心網(wǎng)和云化NFV平臺(tái)敏捷服務(wù)提供的能力。
切片本質(zhì)上是運(yùn)營(yíng)商提供給租戶的邏輯專網(wǎng)，租戶定制的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)資源節(jié)點(diǎn)布放其間。一個(gè)完整的切片上可能既有運(yùn)營(yíng)商提供的網(wǎng)絡(luò)功能，也有租戶定制開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)功能，因此必須將用戶關(guān)注的信息從不同層面和不同網(wǎng)絡(luò)域中加以整合提取和集中呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)租戶對(duì)切片的可視、可管、可控、可編排。在傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商視圖基礎(chǔ)上，需要為切片租戶的運(yùn)維人員提供租戶運(yùn)維視圖，其內(nèi)容是對(duì)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)維業(yè)務(wù)級(jí)視圖、網(wǎng)絡(luò)級(jí)視圖、網(wǎng)元級(jí)視圖和用戶終端視圖基礎(chǔ)上的二次定制，包括關(guān)鍵業(yè)務(wù)KPI指標(biāo)、終端接入信息、套餐化配置、關(guān)鍵事件提醒（如成功率、故障，配額，費(fèi)用等）。
NFV運(yùn)維配套
電信級(jí)的業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的可靠性提出了更高要求，因?yàn)镹FV系統(tǒng)較傳統(tǒng)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)跟多，潛在的故障點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)提高。IT設(shè)計(jì)需要通過構(gòu)建VNF系統(tǒng)多級(jí)容災(zāi)、備份體系來構(gòu)建電信級(jí)高可靠性，應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)挑戰(zhàn)。
IT級(jí)容災(zāi)：?jiǎn)螖?shù)據(jù)中心支持硬件多路徑，?多可用區(qū)（AZ）, 提升單DC可靠性。每個(gè)可用域都配備獨(dú)立的供電和網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)DC內(nèi)單AZ出現(xiàn)故障的時(shí)候，業(yè)務(wù)可以快速切到另一個(gè)AZ。
網(wǎng)元級(jí)容災(zāi)：采用多路架構(gòu)應(yīng)對(duì)多點(diǎn)故障, 提升VNF可靠性。采用狀態(tài)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)處理解耦的無狀態(tài)設(shè)計(jì)，即使系統(tǒng)內(nèi)多虛機(jī)同時(shí)故障，也能將業(yè)務(wù)快速切換到剩余的虛機(jī)上，從容應(yīng)對(duì)多服務(wù)器故障；開展A/B測(cè)試，提供敏捷業(yè)務(wù)發(fā)布，降低現(xiàn)網(wǎng)商用風(fēng)險(xiǎn)。
網(wǎng)絡(luò)級(jí)容災(zāi)：跨DC網(wǎng)元間Pool ，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性。當(dāng)單DC，單虛擬網(wǎng)元功能VNF故障時(shí)，業(yè)務(wù)快速切換到其他DC的VNF，保證業(yè)務(wù)可用；通過業(yè)務(wù)與多DC并聯(lián)，達(dá)到業(yè)務(wù)的電信級(jí)高可靠性。
此外，5G網(wǎng)管系統(tǒng)與云平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)編排、監(jiān)控、升級(jí)等云網(wǎng)業(yè)務(wù)流程一體化和自動(dòng)化是運(yùn)維配套的另一重點(diǎn)任務(wù)，主要內(nèi)容包括：
●?網(wǎng)管定制，支持4G/5G?網(wǎng)元共管
●?混合Pool管理
●?支持虛機(jī)和容器資源的編排和管理
●?NFV域編排和管理能力構(gòu)建
●?網(wǎng)管北向支持EPC/5GC網(wǎng)元共管
●?SDN實(shí)現(xiàn)5G部署和切片網(wǎng)絡(luò)配置
●?網(wǎng)絡(luò)切片的部署和管理能力構(gòu)建
●?端到端切片業(yè)務(wù)發(fā)放對(duì)接BSS平臺(tái)
X86通用硬件性能
當(dāng)前，基于通用服務(wù)器的虛擬化設(shè)備在性能和集成度方面低于物理設(shè)備是全產(chǎn)業(yè)共同面臨的問題，這一問題在5G大吞吐量指標(biāo)要求和邊緣計(jì)算機(jī)房高集成度要求的背景下顯得尤為突出。NFV系統(tǒng)需要針對(duì)5G核心網(wǎng)業(yè)務(wù)需求提供全面的加速能力：
●?優(yōu)化通用CPU和存儲(chǔ)單元，滿足5G核心網(wǎng)、MANO等網(wǎng)絡(luò)功能對(duì)計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的要求。
●?綜合軟件加速，如DPDK+SR-IOV，和專用硬件加速技術(shù)，如NP和FPGA等，提升用戶面轉(zhuǎn)發(fā)性能和硬件集成度。
●?優(yōu)化服務(wù)化架構(gòu)的信令交互性能：改進(jìn)HTTP2?Client/Server通信機(jī)制，提升請(qǐng)求/響應(yīng)處理能力，降低信令處理時(shí)延。
●?優(yōu)化邊緣計(jì)算性能：針對(duì)邊緣平臺(tái)語(yǔ)音圖象識(shí)別、VR/AR等計(jì)算密集型應(yīng)用，提供GPU、AISC等硬件加速方案。
物理用戶面設(shè)備是部署早期滿足高性能、高密度流量處理以及保護(hù)現(xiàn)網(wǎng)投資的一種選擇。基于COTS平臺(tái)的軟件加速技術(shù)和硬件加速技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)從物理用戶面設(shè)備的平滑演進(jìn)， 滿足按需彈縮、部署靈活性和動(dòng)態(tài)切片編排的需求，是NFV平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。特別地， 邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)要求網(wǎng)關(guān)下沉和邊緣業(yè)務(wù)處理， 需要同時(shí)具備高性能、高集成度和靈活部署業(yè)務(wù)的能力，X86+硬件加速技術(shù)在這一領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新空間。
與服務(wù)器綁定的專用硬件模塊會(huì)降低NFV 平臺(tái)的靈活性且成本較高。一種解決思路是將加速硬件同樣視為NFVI統(tǒng)一管理下的一類資源，通過VIM北向接口對(duì)上層管理和編排功能暴露，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的資源管理、業(yè)務(wù)編排和流量導(dǎo)入，即專用資源通用化。也可以通過獨(dú)立的PIM或者專有設(shè)備能力直接提供北向接口，對(duì)上暴露資源給MANO，減少VIM的復(fù)雜度，保持功能清晰獨(dú)立。
來源：物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告中心
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