5G核心网部署演进方案

30中国电信业Focus | Fo聚焦5G 5G 发展进度从5G 标准看按照5G 标准的研究计划，ITU2016年已经开始5G 需求研究，3GPP 在2018年年中，也就是R15阶段，形成第一版5G 标准，2019年年底将会完成满足ITU 标准的5G 标准完整版本，后续将持续增强与演进。

从运营商部署节奏看海外运营商积极布局5G 发展，欧洲设立H2020计划，组建5GPPP 联盟，推动METIS 研究项目，可以说，欧洲阵营主导着5G 标准节奏，并于2016年9月发布了欧洲5G 行动计划；美国几大运营商也纷纷发布5G 试验和商用计划，Verizon 宣布2017年部署5G 试验网（实际上是采用5G 技术的4G 网络），AT&T 投入巨大精力开展5G 试验室测试；日本计划在2020年东京奥运会之前实现5G 商用，NTT DoCoMo 正在组织验证5G 关键技术；韩国KT 将于2018年年初开展5G 预商用试验，支持平昌冬奥会。

中国三大运营商也在积极布局5G。

6月28日，在上海世界移动大会论坛上，中国移动董事长尚冰给业界一个非常清晰的5G 发展时间表，他说，面对未来5G 规划，中国移动预计今年内在中国5个城市开始进行外场实验,2018年进入规模试验,2019年进入预商用阶段,2020年将正式进入商用。

在“2017年IMT-2020（5G）峰会”上，中国电信技术创新中心副主任杨峰义表示，2019年中国电信会做一些5G 预商用，目标是2020年提供商业服务，2020年以后可以持续推进5G 的演进。

同样在“2017年IMT-2020（5G）峰会”上，中国联通网络建设部副经理马红兵透露，中国联通2017年下半年会考虑寻找2～4个城市进行5G 的技术验证和组网验证，做一些准备工作。

可以说，运营商都按照2020年年初发放5G 牌照做准备，其中，中国移动的5G发展目标更为清晰，尽管5G 标准尚未冻结，中国移动也准备边试验边验证，在技术上引领产业发展，争取率先商用。

——————————收稿日期：2019-09-030引言移动互联网的快速发展和物联网业务的快速增长，使传统通信网络却处于进退两难尴尬境地：一方面，为了应对爆发式增长的数据流量，需要加大网络基础设施建设，这不仅耗费大量的投资成本，同时也造成包括无线机房、无线设备、传输设备、后备电源、空调等设备重复投资和能源消耗；另一方面，网络的扩容，数据流量增长并没有给运营商带来相应的收入回报，实际收入增长缓慢。

同时，以高清视频、网购、VR/AR 、网联无人机等为代表的新型互联网业务均需更低的网络时延从而确保更好的用户体验，这类业务单纯提升速率已不能满足不同场景下的低时延需求，还必须将内容进一步下沉至边缘网络，因此，兼顾业务时延和计算能力需求，构建MEC 核心能力，分场景灵活部署MEC 是未来运营商拓展新业务模式，提升产业价值的重要解决方案。

在面向RAN2020的演进过程中，接入网侧新引入面向5G 规模演进的C-RAN 架构部署方案5G Scale EvolutionC-RAN架构，从而构建实时功能与非实时资源的灵活部署，功能模块化，协同弹性化，RAN切片化的能力。

虚拟化、集中化、可编排等方面的突破性创新不仅有利于实现MEC下沉部署，而且可支持多样的5G业务应用以及灵活、自动化的运维管理需求；另一方面，通过采用BBU集中化模式，不仅可以有效减少基站机房数量，降低能耗，提升站点主设备及配套资源利用效率，而且有利于协作化、虚拟化技术的部署实施，实现资源协作，提高频谱效率，以实现低成本、高带宽和灵活度的运营方式［1-2］。

现阶段，如何提前开展面向5G 系统演进及业务部署的C-RAN组网架构部署规划是运营商需要迫切考虑的问题。

1C-RAN规划概述1.1C-RAN原理架构C-RAN通过集中化的基带处理、高速的光传输网络和分布式的远端无线模块，形成集中化处理（Cen⁃tralized processing）、协作化无线电（Collaborative Ra⁃dio）、云计算化（real-time Cloud Computing Infrastruc⁃ture）的绿色清洁（Clean）无线接入网构架。

S t a n d a r d T e c h n o l o g y /标准技术2011 5G 核心网演进需求当前5G 核心网演进的需求主要包括业务需求、独立扩容、虚拟化技术以及独立演进等几个方面。

5G 移动通信需求的优势主要体现在高宽带、延时低、大连接以及灵活开放等特点，5G 移动通信基础设施完善，在开放的网络环境下有助于提升社会经济效益，该需求的业务板块涉及的内容较多，在新的业务功能主要体现在高清视频、AR、VR 以及在线游戏、物联网业务等，在实际运营的过程中所需要的成本较低。

第一，独立扩容演进需求。

为了保证5G 网络构架结构的完整性，需要注重控制转发分离，该独立扩容需求可以满足信令处理需求中用户数、连接数等需求的增加，有效扩展控制面能力，在流量增加需求上，具备一定的扩展转发方面的能力。

第二，虚拟化技术演进需求。

该技术适应网元形态的变化，功能较为显著，借助虚拟化技术的优势在一定程度上可以打破时间以及空间的限制，对于体积以及重量不受限制，该演进的需求主要是以网元为中心向以功能服务为中心的构架的演进。

第三，独立演进需求。

该需求主要实现网络功能的有效划分，在实际演进的过程中，注重时刻关注变动的功能单元，并按照一定的顺序排列在一起。

独立演进在发展的过程中也会带来一定的影响，当出现大流量状态时，会对核心网的转发面造成影响。

在实现大连接的过程中，会对移动性连接以及连接管理带来影响。

同时，具有低延时的特点，将移动性管理、连接管理以及转发面结合在一起，会对三者造成影响。

2 5G 核心网关键技术2.1 QOS 技术QOS 技术是5G 核心网关键技术中的一种，实时对5GQOS 的参数信息进行整合，主要包括A-Type 和B-Type 两种，前者为预设值，后者为实时下发的，以5G 核心网为基础，实现可选功能以及激活，此时将用户面与信令面结合在一起，并与UE 相连接，在规定的时间内传输给UE，此时关注用户面以及信令面的发送状态，前者主要由SMF 执行操作，实时发送给User Plane Function，此时关注User Plane Function 的接收动态，传输到N3接口中，在发送给UE 前，需要加入QoS Indicator、RAN。

5G核心网标准化进展及B5G演进初探随着移动通信技术的不断发展，5G技术已经成为当前热门话题之一。

作为5G技术的核心，5G核心网标准化进展及B5G演进也备受关注。

本文将就5G核心网标准化进展以及B5G演进初探进行详细的分析和介绍。

一、5G核心网标准化进展1. 5G核心网标准化的重要性5G的发展需要有一个完备的标准体系来支持，其中5G核心网则是5G技术的基础。

5G 核心网的标准化是整个5G标准体系的重要组成部分，它可以影响5G技术的实施和发展。

5G核心网标准化的进展对于5G技术的商用应用有着重要的意义。

目前，5G核心网的标准化工作已经取得了一定的进展。

国际电信联盟（ITU）和第三代合作伙伴计划（3GPP）等组织都在积极推动5G核心网标准的制定和发布。

在ITU的推动下，各国都积极参与了5G标准的研发与制定工作。

而3GPP作为制定全球移动通信标准的组织也在积极推动5G核心网标准的制定。

在3GPP的相关会议上，已经对5G核心网的标准进行了讨论，并取得了一些初步的成果。

5G核心网的标准化内容主要包括了网络架构、接口协议、安全机制、网络功能等方面。

在网络架构方面，5G核心网需要支持更多的应用场景和服务需求，因此需要具备更加灵活的架构和智能化的特性。

在接口协议方面，5G核心网需要对接多种无线接入技术，因此需要支持更多的接口协议。

在安全机制方面，5G核心网需要具备更加强大的安全能力，以应对各种安全威胁。

在网络功能方面，5G核心网需要支持更多的网络功能，以满足更多的业务需求。

5G核心网标准化面临着很多挑战，比如技术复杂性、标准制定的统一性和一致性等问题。

随着技术的不断发展和标准制定的不断完善，5G核心网标准化的前景是非常广阔的。

可以预见，在不久的将来，5G核心网标准化工作会取得更大的进展，从而为5G技术的商用应用奠定更加坚实的基础。

二、B5G演进初探1. B5G的概念和特点B5G即Beyond 5G，它是5G技术的进一步演进和发展。

5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案探析摘要：5G-R系统是5G网络的重要组成部分，其核心网采用了全新的5GC组网技术和部署方案。

本文对5GC组网技术从架构、协议、接口等方面进行了详细介绍，同时探讨了5G-R系统的网络切片、安全与隐私保护等方面的优势。

此外，本文还针对5G-R系统的部署方案，分别从云化、虚拟化、边缘计算等角度进行了探讨，并提出了相应的解决方案。

最后，本文对5G-R系统未来的发展趋势做出了展望，预计5G-R系统将会在各个行业领域得到广泛应用和推广。

关键词：5G-R系统；5G-R核心网；组网技术；云平台；容灾备份；部署方案引言5G技术是当前最为热门的话题之一，而5G-R系统则是其重要组成部分。

5G-R系统核心网采用了全新的5GC组网技术和部署方案，为用户提供更快、更可靠、更安全的网络服务。

本文将对5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案进行探析，并探讨其未来的发展趋势。

一、5GC架构5G通信网络的架构分为三个核心部分：用户面、控制面和管理平面。

用户面：负责处理数据传输，包括移动终端和互联网之间的数据流传输。

控制面：负责管理用户面和网络资源，并实现在网络中进行控制和协调。

主要功能包括移动性管理、安全策略的配置以及服务质量的保证。

管理平面：用于管理和配置整个网络，包括设备的配置、拓扑结构等。

5G还引入了“网络切片”的概念，将一条物理网络分成多个逻辑网络，每个逻辑网络可以为不同的应用提供定制化的服务，如低延迟、高带宽等。

此外，5G网络中还有以下关键组件。

前端无线接入网络：连接用户设备与网络核心的第一个环节，可使用不同技术实现，如毫米波、Sub-6GHz等。

核心网络：负责控制面、用户面和管理平面的交互，也是网络切片的实现者。

云原生技术：基于云计算的思想，将网络设备虚拟化和容器化，实现更高效、可靠的网络管理。

二、部署方案2.1数据中心部署方案5G-R系统的核心网是5G Core Network（5GC），它需要在数据中心内部署，以提供高效、可靠和安全的服务。

5G核心网VoNR语音演进方案研究摘要：作为最基本的通讯服务，语音业务具有最大的承载能力，是5G时代电信运营商的主要基础业务。

本文简单地阐述了语音技术的发展历史，以及VoNR (5G语音承载）、 EPS Fallback (5G语音还原4G）、 RAT Fallback (5G语音增强、 eLTE（增强型4G网络）、5G SRVCC (5G语音恢复2G/3G）等语音方案的特点。

本文对5G的发展、完善、运营和部署，提出了分三个步骤的5G语音解决方案。

关键词：5G核心网；语音解决方案；VoNR（5G语音承载）；网络部署引言5G技术的商业化，伴随着5G技术的初步发展，以及国内各大电信公司的积极参与，5G的新的大幕即将揭开。

提到5G，人们对5G的认识就是它能提供三种主要的应用方案，并希望它能作为一个共同的平台，在将来的发展中。

然而，在5G的早期，语音服务依然是最主要的一项。

语音服务是5G时代最古老的通讯服务，它不仅不会消失，反而会不断地发展出新的技术。

5G语音将逐渐打破“人人”通讯的常规方式，并将其导入“人-物”甚至“物-物”的通讯方式，拓展出更广泛的产业应用领域。

1、语音方案演进历程在2G时代，语音服务成为主流，3G网络时代，对数据服务的需求不断增加，但是，目前主要的应用还是以 CS（Circuit）语音为主。

在4G年代，虽然数据服务出现了爆炸，但是语音服务依然是消费者在选择电信运营商时考虑的一个重要问题。

由于4G仅具有包域网，不能提供常规的线路域语音，因此采用 VoLTE (4G语音载体）和 CSFB (Circuit Buffer）来为当时的语音服务提供支撑。

在5G的今天，语音服务仍是人类最基础的通讯需要。

在5G时代， VoLTE是5G时代的主要语音网络，它将和5G语音网共同保证业务的持续发展。

VoNR （5G）是最终的解决办法，VoNR、VoLTE、2G/3G语音服务将会并存。

在5G没有提供语音服务的情况下，全部通话退回4G，4G语音服务将被取消。

5G核心网的演进思路1.引言移动核心网两端分别连接无线网RAN和Intemet，为数据和语音服务提供Internet连接，确保连接的QOS质量要求，管理用户的移动性和计费等功能。

核心网分为控制面和用户面，控制面承载信令或者控制消息，用户面也叫数据面或者转发面承载数据流量。

5C核心网采用基于服务的架构，控制面和用户面彻底分离，使得核心网更加灵活、弹性和高效。

2.5G核心网网络架构2.1整体架构介绍5G核心网架构基于NFV和SDN等新技术为用户提供数据连接业务服务，包含AMF，UPF和SMF三个功能模块。

5G核心网网元除了UPF 之外的都属于控制面，UPF属于用户面。

用户面采用传统架构和接口，控制面网元全部都采用了服务化架构设计，网元之间使用服务化的接口进行交互。

控制面和用户面之间的接口N4目前还是传统接口，控制面和无线网以及控制面与终端之间接口N2和N1也是传统接口。

2.2主要网元和功能介绍（1）AMF：接入及移动性管理功能AccessandMobilityManage-mentFunction。

类似于MME，负责用户的接人性管理，移动性管理、安全上下文管理等功能。

（2）UPF：用户面功能UserplaneFunction（UPF），类似于PGW-U，负责用户面处理。

（3）AUSF：鉴权服务功能AuthenticationServerFunction，类似于HSS的AUC功能，生成鉴权向量，负责对用户的3GPP和非3CPP 接入进行认证。

（4）NEF：网络能力开放功能NetworkExposureFunction（NEF），类似于SCEF，负责网络能力的收集、分析、重组和开放。

（5）NRF：网络功能注册NFRepositoryFunction（NRF），全新网元，类似于增强的DNS，负责网络功能的注册、发现和选择。

（6）NSSF：网络切片选择功能NetworkSliceSelectionFunction （NSSF）。

㊀２０１９年第０６期㊀㊀浅析５Ｇ核心网关键技术及现网演进策略谢㊀娟中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司，广东佛山５２８０１０摘要：中国已正式步入５Ｇ元年，作为未来数十年经济高质量发展的重要行业，５Ｇ已成为政府和国家战略很重要的部分㊂文章简要介绍５Ｇ的三大典型应用场景，从５Ｇ核心网络架构㊁关键核心网技术等方面，重点阐述５Ｇ核心网络的演进路径及发展现状㊂关键词：５Ｇ核心网；关键技术；演进路径中图分类号：ＴＮ９２９．５１５Ｇ三大典型应用根据ＩＴＵ国际电信联盟发布的５Ｇ愿景白皮书，５Ｇ定义了增强移动带宽（ｅＭＢＢ）㊁大规模机器通信（ｍＭＴＣ）和超高可靠低时延（ｕＲＬＬＣ）三大类场景［１］，其中ｅＭＢＢ相当于移动宽带业务的高带宽升级，体现在速率上的优化㊂而ｍＭＴＣ和ｕＲＬＬＣ是真正的５Ｇ变革性业务，业务侧对于高可靠性和低时延有了更具体的要求，是对５Ｇ网络的变革性需求㊂２０１９年６月６日，工信部正式向中国电信㊁中国移动㊁中国联通㊁中国广电发放４张我国５Ｇ商用牌照，该里程碑正式标志我国步入５Ｇ商用元年，５Ｇ将带我们进入万物互联时代，移动互联网和物联网也将成为５Ｇ发展的主要驱动力［２］㊂图１㊀ＩＴＵ定义的三大类５Ｇ典型应用场景２５Ｇ核心网网络架构及网元功能在２０１７年５月，由中国移动牵头并联合２６家公司提出的ＳＢＡ架构（Ｓｅｒｖｉｃｅ⁃ｂａｓｅｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ基于服务的网络架构）被３ＧＰＰ正式确认为５Ｇ核心网的统一基础架构㊂该架构参考ＩＴ分层架构以及独立接口的模式，通过网络功能ＮＦ（ＮｅｔｗｏｒｋＦｕｎｃｔｉｏｎ）解耦，并对相似功能进行模块化整合，各解耦后的网络功能能够快速实现独立扩容㊁独立演进㊁按需部署㊂架构设计以网络功能为单位，不再严格区分网元，控制面所有ＮＦ之间的交互均采用服务化通用接口，降低不同接口的耦合度，灵活支持上层不同的业务的应用场景和性能需求㊂图２㊀５Ｇ总体网络架构图将５Ｇ核心网网络功能与４Ｇ核心网网元进行对照，ＡＭＦ相当于ＭＭＥ中的ＮＡＳ接入控制功能；而ＭＭＥ和Ｓ＼ＰＧＷ中的会话和承载管理功能合并为ＳＭＦ；ＭＭＥ中的鉴权功能独立设置为ＡＵＳＦ；ＨＳＳ由ＵＤＭ功能模块承载；Ｓ＼ＰＧＷ的用户面功能与控制面分离合并为ＵＰＦ㊂５１移动通信㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表１㊀５Ｇ核心网络功能一览表５Ｇ网络功能中文全称功能描述ＡＭＦ接入和移动性管理功能完成移动性管理㊁ＮＡＳＭＭ信令处理，安全锚点和安全上下文管理等ＳＭＦ会话管理功能完成会话管理㊁ＵＥＩＰ地址分配和管理㊁ＵＰ选择和控制等ＵＤＭ统一数据管理管理和存储签约数据㊁鉴权数据ＰＣＦ策略控制功能支持统一策略框架，提供策略规则ＮＲＦ网络存储功能维护已部署ＮＦ的信息，处理从其他ＮＦ过来的ＮＦ发现请求ＮＳＳＦ网络切片选择功能完成切片选择功能ＡＵＳＦ鉴权服务器功能完成鉴权服务功能ＵＰＦ用户面功能完成用户面转发处理ＮＥＦ网络业务呈现功能负责对外开放网络数据表２㊀三种ＮＦＶ部署方式对比表部署方式简要描述优㊀点缺㊀点单厂商一层硬件基础设施层㊁二层虚拟资源层和三层网络功能层均由单一厂商提供该方式为现有组网方式，可实现快速部署１．无法实现硬件共享；２．运营商依赖厂商；３．全封闭网络设备，不具备开放能力软硬件解耦二层虚拟资源层和三层网络功能层由同一厂商提供，一层硬件基础设施层由运营商统一采购㊁部署和管理该方式将硬件层和软件层分离，初步实现软硬件的解耦１．不同厂商的ＶＮＦ需要部署在不同的云平台；２．不便于云平台的统一运维；３．运营商仍旧依赖厂商三层解耦一层硬件基础设施层㊁二层虚拟资源层和三层网络功能层分别由不同厂商提供１．该方式能够实现基础设施的充分共享２．部署方式灵活，系统集成由运营商自主选择集成方式１．涉及多厂商接口开放及垂直互通，需运营商全程主导推动，部署周期长；２．全新标准，系统集成和运维难度大３５Ｇ核心网关键技术为了响应５Ｇ三大典型应用在连接数密度㊁端到端时延㊁用户体验速率㊁用户峰值速率㊁能源效率等七大核心性能指标，５Ｇ核心网引入网络功能虚拟化（ＮＦＶ）㊁软件定义网络（ＳＤＮ）㊁网络切片和多接入边缘计算（ＭＥＣ）等四大关键技术核心网进行整体架构变革㊂３．１网络功能虚拟化（ＮＦＶ）ＮＦＶ（ＮｅｔｗｏｒｋＦｕｎｃｔｉｏｎＶｉｒｔｕｌｉｚａｔｉｏｎ）的主要设计理念是将网络的底层硬件独立分割出来，统一采用标准服务器，如ｘ８６等㊂通过在服务器上部署虚拟资源层实现对于底层硬件资源的调用，而各种网元软件功能则运行在标准的服务器虚拟化软件上，从而达到对底层硬件资源的灵活共享和调配，一方面提高资源利用率，另一方面提高网络的扩容健壮性㊂ＮＦＶ架构主要分为以下三个主要核心工作域：ＮＦＶ基础设施（ＮＦＶＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＮＦＶＩ）㊁虚拟网络功能（ＶｉｒｔｕａｌｉｚｅｄＮｅｔｗｏｒｋＦｕｎｃｔｉｏｎ，ＶＮＦ）㊁ＮＦＶ管理和编排（ＮＦＶＭａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄＯｒｃｈｅｓｔｒａｔｉｏｎ，ＭＡＮＯ）［４］㊂按照基础设施㊁虚拟网网络功能层内以及层间的耦合度，ＮＦＶ部署方式主要有：单厂商㊁软硬件解耦和三层解耦３种方式㊂从ＮＦＶ的最初引入目标来看，网络云化及按需定制是５Ｇ核心网演进的主要方向，三层解耦模式部署更符合５Ｇ核心网的最终演变形态㊂但该方式对于运营商㊁设备商㊁集成商都提出了全新的㊁更高标准的要求，运营商的规划管理㊁设备商的开放共享㊁集成商的大规模集成，环环相扣，缺一不可㊂据悉，目前国内运营商现网５Ｇ部署采用的是硬软件解耦模式，并已完成测试㊂３．２软件定义网络（ＳＤＮ）ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ⁃ｄｅｆｉｎｅｄＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）主要用于优化网络基础设施架构，比如以太网交换机㊁路由器等，首先对网络下三层设备的控制平面和数据平面分离，将网络控制面解耦至通用硬件设备上，通过标准化协议，集中由ＳＤＮ控制器对转发面进行转发策略的调度和管理，大大简化了底层路由器㊁交换机组成的庞大网络的配置过程，由软件定义网络，大大减少了运维成本㊂３．３网络切片（ＮｅｔｗｏｒｋＳｌｉｃｉｎｇ）５Ｇ多样化的场景要求未来网络可以基于通用的基础设施，灵活提供低成本的差异化㊁定制化组网能力㊂基于该需求，５Ｇ核心网引入网络切片这一重要技术，将一张物理网络分成多个虚拟网络，虚拟网络间逻辑独立的，互不影响，面向不同的应用场景需求提供定制化㊁相互隔离㊁质量可保证的逻辑专网服务［５］㊂６１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀移动通信㊀㊀２０１９年第０６期㊀㊀２０１９年第０６期㊀㊀图３㊀５Ｇ核心网演进路径该技术是５Ｇ核心网面向业务的的核心关键技术，将面临以下两大考验：一是，端到端的网络技术，需要从标准㊁产业及技术研发上推动端到端网络支持切片的特性㊂二是，不同于大网普适用户的服务，垂直行业需求多样化（性能指标㊁隔离性㊁服务范围），运营商和垂直行业需要加深深度合作，开展基于共享基础设施进行５Ｇ网络切片应用及技术的预验证，确保满足２０２０年商用条件㊂３．４多接入边缘计算（ＭＥＣ）５Ｇ核心网对传输侧网络结构优化提出新的要求，如何降低核心网内冗余回传时延，要求引入ＭＥＣ，通过增加边缘机房的计算能力，将以下三类数据，包括低时延业务㊁局域性数据㊁低价值量数据，在边缘机房进行处理和分发，进一步降低传输时延㊁减少核心网内数据回传压力㊁提升端到端客户体验㊂该方案有如下几大优势［６］：１）支持靠近用户部署，降低／消除回传时延的影响，为车联网和工业控制等提供低时延服务；２）支持大流量业务数据本地处理㊁卸载㊁内容分发，减少对传输网的带宽压力降低传输成本，可减轻回传压力；３）开放式数据生态系统，可协助运营商向第三方提供包括定位服务㊁数据缓存等更为丰富的增值服务㊂４５Ｇ核心网演进思路由于５Ｇ独立组网（ＳＡ）标准化较非独立组网（ＮＳＡ）迟半年左右［７］，且初期部署成本相对较高，无法有效利用现有４Ｇ基站资源，从全球范围来看，ＳＡ的商用进程均落后于ＮＳＡ［８］㊂目前来看，国内运营商５Ｇ核心网基本按照以下三个阶段的ＮＳＡ演进路径进行演化㊂第一阶段：对传统核心网进行改造升级，基于ＡＴＣＡ平台和Ｔ８０００平台完成单板级硬件通用化改造；第二阶段：基于ＳＤＮ／ＮＦＶ全云化平台搭建虚拟化ＥＰＣ网络，实现资源共享和自动编排，同步构建５Ｇ核心网和新无线网络，支持ＮＳＡ组网模式；第三阶段：核心网实现多制式统一接入，引入切片化实现多制式逻辑融合组网㊂目前，国内运营商大多处于第二阶段，据悉部分省份已完成虚拟化ＥＰＣ试验网络搭建，近日即开始验收入网㊂５总结截至２０１９年６月，中国移动㊁中国联通和中国电信已宣布将分别在至少４０个城市覆盖５Ｇ网络㊂在５Ｇ技术研发上，截至２０１９年３月，中国５Ｇ标准必要专利占全球的比例达到３４．０２％，稳居世界第一；我国在全球５Ｇ产业链竞争中已占据重要地位，是全球５Ｇ建设的重要领跑者㊂面对５Ｇ终端短板，在２０１９年７月召开的全球终端峰会上，中国移动正式发布了 中国移动５Ｇ终端策略解读 报告，相信随着５Ｇ终端规模普及以及商用５Ｇ网络的落地，５Ｇ行业将加速发展成熟㊂参考文献［１］ＩＭＴ⁃２０２０（５Ｇ）推进组．５Ｇ愿景与需求白皮书［Ｚ］．［２］黄春子，张洪丽．浅谈全球５Ｇ发展现状［Ｊ］．通讯世界，２０１５（１２）：８０⁃８０．［３］翟振辉，邱巍，吴丽华，ｅｔａｌ．ＮＦＶ基本架构及部署方式［Ｊ］．电信科学，２０１７（６）．［４］王渤茹，范菁，单泽，等．５Ｇ移动通信组网关键技术研究综述［Ｊ］．通信技术，２０１９，５２（５）：１０３１⁃１０４０．［５］ＦｏｕｋａｓＸ，ＰａｔｏｕｎａｓＧ，ＥｌｍｏｋａｓｈｆｉＡ，ｅｔａｌ．ＮｅｔｗｏｒｋＳｌｉｃｉｎｇｉｎ５Ｇ：ＳｕｒｖｅｙａｎｄＣｈａｌｌｅｎｇｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＭａｇａｚｉｎｅ，２０１７，５５（５）：９４⁃１００．［６］李子姝，谢人超，孙礼，等．移动边缘计算综述［Ｊ］．电信科学，２０１８，３４（１）：８７⁃１０１．［７］杨旭，肖子玉，邵永平，等．面向５Ｇ的核心网演进规划［Ｊ］．电信科学，２０１８，３４（０７）：１６８⁃１７６．［８］冯征．面向应用的５Ｇ核心网组网关键技术研究［Ｊ］．移动通信，２０１９，４３（６）：２⁃９．７１移动通信㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

——————————收稿日期：2021-01-050引言互联网业务和IT 技术的快速发展，正改变消费者的理念和行为，并推动所有行业与企业的数字化进程，实时、按需提供、永远在线、自助服务等已逐渐成为数字时代新的用户体验标准［1］。

运营商作为通信服务提供的主体，其业务内容和服务对象也发生了深刻变化，构建以DC 为核心的全云化网络以满足未来业务的发展诉求，已成为业界的广泛共识。

5G 标准的完善和商用的加速推进，对网络提出了更高的要求。

一方面，5G 业务包含高速率、大连接和低时延等场景，将使移动通信深入到行业领域，业务的不确定性要求网络架构具备差异化服务和灵活的资源调度能力；另一方面，IT 技术的快速迭代驱动网络不断变革，5G 系统架构借鉴IT 领域“微服务”的设计理念，采用服务化架构（SBA ）将网络功能拆解为独立的NF （Network Function ），对外提供自包含、自管理、可重用的网络功能服务［2］，服务间在业务功能上解耦，并通过统一类型的服务化接口实现调用，使网络具备敏捷部署、弹性伸缩和灵活编排能力。

运营商正在进行5G 网络建设，构筑敏捷、开放、弹性、灵活的全云化网络是运营成功的基础。

云原生（Cloud Native ）技术作为云计算的最新成果，必然成为网络云化过程中的核心理念。

结合电信业务需求和面向云原生的5G 核心网云化架构和演进策略5G Core Network Cloudification Architectureand Evolution Strategy Based on Cloud-native关键词：云原生；微服务；容器；网络云化；5G 核心网doi ：10.12045/j.issn.1007-3043.2021.03.003文章编号：1007-3043（2021）03-0012-04中图分类号：TN915文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：摘要：云原生技术在云计算领域的应用日益广泛，并加速推动企业上云进程。

5G 时代电信核心网演进思路作者：寿航涛来源：《中国新通信》 2018年第2期一、概述第五代移动通信( 5c)的研发和测试正紧锣密鼓进行中，网络功能虚拟化( NFV)和软件定义网络(SDN)是未来5c的关键技术。

由此带来的技术变革将对现有电信网络架构带来革命性的变化，要求未来能形成虚拟化、分层化的核心网络，以及资源开放、适宜开发新业务的网络架构，提供从网络运营到业务服务的经济和可持续发展的模式。

本文将探讨5c时代电信核心网演进及引入NFV/SDN的分层虚拟化架构的思路和步骤。

二、电信核心网现状中国电信现有固网软交换、固网IMS、移动2C/3C核心网电路域和分组域、移动4C分组域、VoLTE IMS网络等核心网络，承载话音、短信、数据等业务。

各核心网中包含以下网元设备：(1)固网软交换包括ss、TC、sc、SHLR等设备，主要承接FTTN、FTTB、传统2M接入PBX等业务，已运行11年，即将达到退网年限；(2)固网IMS包括I/S/P-CSCF、MCCF/MCW、ACCF、SBC、HSS等设备，主要承接FTTN、FTTB、FTTH及IPPBX等业务；(3)移动2C/3C核心网电路域和分组域包括MSCe、MCW、HLR、PDSN、AAA等设备，主要承接移动语音、3C数椐业务，随着4C网络的大规模应用以及VoLTE的实施，将逐步被4C网络替代而自然退网；(4)移动4C分组域、VoLTE IMS网络包括MME、SAE-CW、PCRF、DNS、DRA、I/S/P-CSCF、SBC、HSS等设备，承载4C数据和语音业务。

现有核心网元都由华为、中兴、贝尔等设备供应商提供，厂家提供的设备硬件可分为两类，一类是厂家专用硬件，一类是通用硬件。

现有网络主要问题如下：(1)烟囱式建网，层层叠加，以单一功能化设备建设网络，导致网元缺乏弹性，网络缺乏灵活性；(2)网络架构复杂，由于网元类型多，导致运维、部署效率低，网络建好后调整困难；(3)网络基于不同厂家建设，越来越封闭。

5G网络部署模式选择及演进策略杨旭;肖子玉;邵永平;宋小明【摘要】独立部署(SA)和非独立部署(NSA)是5G网络引入初期必须考虑的关键问题.首先介绍了3GPP标准中的部署架构选项并对重点部署架构进行了深入分析和比较,然后在此基础上提出了5G网络部署的两大演进线路,最后从核心网角度给出了5G核心网部署模式及演进策略,为5G网络部署模式及演进路径选择提供参考.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】9页(P138-146)【关键词】5G;SA;NSA;5G核心网【作者】杨旭;肖子玉;邵永平;宋小明【作者单位】中国移动通信集团设计院有限公司,北京100080;中国移动通信集团设计院有限公司,北京100080;中国移动通信集团设计院有限公司,北京100080;中国移动通信集团设计院有限公司,北京100080【正文语种】中文【中图分类】TN929.5ITU-T定义了5G的“三大类应用场景”（eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量机器类通信）、URLLC（超高可靠低时延通信））和“八大标志性能力指标”（体验速率、峰值速率、流量密度、连接密度、网络能效、频谱效率、移动性、时延），5G多样化的业务需求对网络提出了严峻的挑战。

3GPP标准第一个商用版本R15于2018年6月完成，主要满足eMBB和部分URLLC业务场景需求。

目前国际上多数主流运营商计划在2020年正式开展5G网络商用[1]。

5G网络建设采用何种部署模式及演进路径是各运营商首先需要考虑的重要问题。

3GPP标准定义了独立（standalone，SA）组网和非独立（non-standalone，NSA）组网两大类部署模式[1]。

在2017年3月召开的3GPP RAN第75次全体大会上，3GPP正式通过了5G加速的提案，即计划于2017年12月完成、2018年3月冻结非独立5G新空口标准（option3），于2018年6月完成、9月冻结独立5G新空口标准[2]。

从2G到5G核心网的发展演进随着技术的不断发展，3G时代即将来临，为了适应高速移动数据传输的需求，核心网进行了较大的改进。

3G核心网架构引入了互联网协议（IP）技术，以支持更高速的数据传输。

3G核心网主要包括移动交换中心（MSC）、服务控制节点（S-CSCF）、多媒体业务网关（M-MGW）等。

在3G核心网中，MSC被扩展为M-MSC，负责语音与数据转换。

S-CSCF提供了用户注册和用户认证等功能，实现了移动业务统一的呼叫控制。

M-MGW则实现了语音与多媒体数据的传输和交换。

随着移动通信技术的快速发展，4G时代的到来使得核心网的架构再次得到了重大。

4G核心网主要由分布式核心网（EPC）组成。

EPC包括MME（Mobility Management Entity）、S-GW（Serving Gateway）、P-GW （Packet Gateway）等关键节点。

MME负责设备的鉴定、用户的接入控制和位置管理等。

S-GW和P-GW分别负责用户数据的路由和转发、QoS控制、IP地址分配等任务。

4G核心网的主要特点是高速数据传输、低时延和高可靠性，为用户提供了更快速的移动互联网体验。

5G时代的核心网架构相对于4G时代有了更大的变革。

5G核心网采用了云化和虚拟化的技术，具备更高的灵活性和可扩展性。

5G核心网的架构主要包括AMF（Access and Mobility Management Function）、SMF （Session Management Function）、UPF（User Plane Function）等。

AMF负责移动接入、授权和数据路由等任务，SMF负责管理用户的数据会话和策略控制，UPF负责用户数据的转发和处理。

5G核心网还引入了网络切片技术，使得网络能够提供对不同应用场景的个性化服务，例如大宽带、低时延和大连接等。

总体来说，从2G到5G的核心网的发展演进实现了从传统电路交换到数字交换，再到互联网化和云化的转变。

一、多网融合UDM作为5GC中统一数据管理单元，除负责运营商5G的用户数据外还要负责运营商
2G/3G/4G网络的用户数据融合管理，以及对用户数据的高效处理；因此UDM需要兼容现有服务并扩展至5G新服务，从而最大限度地提高运营商的投资回报，并确保网络升级/迁移过程中的服务连续性。

通常运营商通过添加基于云的UDM，可与现有的基于ATCA的HSS形成混合网络，实现原有用户数据向5GC融合；在该混合网络中用户数据从HSS平滑迁移到UDM时需要保证数据完整性。

二、UDM部署通信运营商通过以下三种演进路径进行；它们分别为：
2.1 混合网络添加UDM与现有HSS形成混合网络，以最大限度地提高运营商的投资回报率。

运营商可以规划2G/3G/4G到5G的升级，系统可以自动迁移新的5G用户也可以按用户号段批量迁移现有5G 用户。

图1.4G与5G用户数据混合组网UDM示意图
2.2 UDM传输代理UTA (UDM translation agent)是5GC早期部署的理想选项，它可以在保持2G/3G/4G业务稳定的同时提升用户体验快速推广5G业务。

新部署的UTA兼容第三方HLR/HSS，无需迁移用户数据，无需更换用户SIM/USIM卡或MSISDN即可提供5G服务。

此外，它们也不会影响现有设备上的4G服务并保持高度可靠网络。

图2.UDM传输代理UTA示意图
2.3 UDM全面迁移全新部署UDM，将现有华为或非华为HSS中的用户数据批量迁移至UDM，由UDM 为用户提供2G/3G/4G/5G服务。

该解决方案允许将前几代网络中的所有用户数据同时迁移到5G网络。

但它会影响现有的网络服务并且前期需要大量的投资。

图3.全新部署UDM示意图。

82Internet Technology互联网+技术引言：移动通信改变了人们生活，为适应未来超高连接数、超高流量密度、超高移动性能需求，涌现出各种增强现实、虚拟现实、高清视频等业务，且逐渐渗透至物联网领域中，推动了5G 系统的研发，满足各行业需求。

5G 业务包含大连接、高速率、低延时等场景，推动移动通信深入行业领域，且借鉴IT 的“微服务”领域，采取服务化架构拆解网络功能为独立NF，提供资管理、自包含、可重用网络功能。

5G 网络架构及业务链接特征对核心网提出了新的要求，应采取革命性、全新的技术架构，以业务及用户需求为导向，构建云化、开放、敏捷的网络。

一、5G 核心网架构类型5G 网络是基于4G 网络的新型网络技术，核心组网架构可实现GW 与UE 的无缝切换，以逻辑层面而言，5G 核心网架构可分为统一和新接入网络与异构接入网络。

其中，统一核心网络包含Core Cloud 与Edge Cloud，异构接入网络技术种类较多，无论是5G 接入还是4G 接入方式，均为异构接入网络。

5G 核心网设计之初，已经应用SDN 与NFV 架构，组网架构包含以下内容：1.微服务架构。

以现有通信网络而言，网络升级与集成十分复杂，开放功能缓慢，微服务架构中增加诸多模块，将统一应用程序分解为无固定状态、小粒度的“微”服务。

在松散状态下，微服务可实现自动复制，平稳应对删除、增加场景，无须重大改变，即便崩溃一个微服务，另一个也能够立即代替，中间无间隔，不会对服务器运行造成影响。

2.DevOps 内容。

DevOps 有助于人员测试、构建服务，包含微服务，可提高整体运作效率，管理微服务环境，实现5G 核心网架构及演进研究【摘要】 文章阐述了5G 核心网架构包含微服务架构、DevOps、容器化及动态编排等内容，分析现有5G 核心网架构特点及劣势，建议考虑产品成熟度与业务需求，5G 商用需将其划分为三个阶段，分别为商用现有分组核心网、初期引入及中后期融合，以此实现5G 核心网平滑演进。

OneMO模组说：5G网络框架及演进方案随着5G研究的深入和普及，对于5G具备的能力已达成基本共识：满足增强的移动互联网应用需求，拥有更高体验速率和更大带宽接入的能力;满足车联网、远程医疗、应急通信、工业控制等垂直行业应用需求，拥有低时延、高可靠的信息交互能力，具备承担高时效、高精密、高安全需求业务的能力;满足物联网设备互联互通的应用需求，拥有更高连接密度、更简单信令交互的能力，支持大规模、低成本、低功耗物联网设备的高效接入和管理。

为了满足这些苛刻的体验、效率和性能的要求，5G必须要构建一个资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的网络平台。

因此，5G网络架构就必须全面深入优化。

图1 4G LTE网络典型架构图蜂窝通信系统的网络可以划分成接入网(RAN)和核心网(CN)两部分，无线接入网主要由基站组成，为用户提供无线接入功能;核心网主要由基站管理器、网关、计费系统组成，主要为用户提供网络接入服务和管理功能，在4G LTE系统中，基站和核心网分别叫eNB和EPC。

图2 4G向5G演进网络架构变化图5G系统由接入网(AN)和核心网(5GC)组成，若考虑NSA(非独立组网)场景，则还需要考虑4G的网元。

5G网络在传统4G LTE网络的基础上进行了优化处理，网元呈现虚拟化、云化。

一、主要网元及功能图3 各网元主要功能5G网元的功能划分如图所示。

NG-RAN包含gNB或ng-eNB节点，5GC包含AMF，UPF和SMF三个功能模块。

gNB/ng-eNB小区间无限资源管理InterCell Radio Resource Management(RRM)无线承载控制RadioBear(RB)Control连接移动性控制Connection Mobility Control测量配置与规定MeasurementConfiguration and Provision动态资源分配DynamicResource AllocationAMFNAS安全Non-AccessStratum(NAS) Security空闲模式下移动性管理IdleState Mobility HandlingUPF移动性锚点管理 MobilityAnchoringPDU处理(与Internet连接)PDUHandlingSMF用户IP地址分配 UE IPAddress AllocationPDUSession控制主要网元功能实体 (NF)：UE: 用户终端设备User Equipment (UE)RAN: 接入网络(Radio) Access Network (RAN)AMF: 接入及移动性管理功能Access and Mobility Management FunctionUPF: 用户面功能User plane Function (UPF)AUSF: 鉴权服务功能Authentication Server FunctionDN: 数据网络Data Network (DN), 比如运营商业务，互联网接入或者第三方业务等。

5G网络中的网络架构演进在当今数字化的时代，通信技术的发展日新月异，5G 网络作为新一代移动通信技术，正以前所未有的速度改变着我们的生活和社会。

5G 网络不仅带来了更快的网速，更在网络架构上进行了重大的演进，为实现万物互联、智能社会等愿景奠定了坚实的基础。

传统的移动通信网络架构在应对日益增长的通信需求和多样化的应用场景时，逐渐显露出了一些局限性。

例如，在 4G 网络中，网络的核心部分相对集中，数据处理和传输的效率在面对大规模设备连接和海量数据时显得力不从心。

而 5G 网络的架构演进正是为了突破这些瓶颈，实现更高效、更灵活、更智能的通信服务。

5G 网络架构的一个重要特点是采用了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术。

SDN 技术将网络的控制平面和数据平面分离，使得网络的管理和配置更加灵活和智能化。

通过集中的控制器，可以根据实时的网络状态和业务需求，动态地调整网络的路由和资源分配，从而提高网络的效率和服务质量。

NFV 技术则将网络功能从专用的硬件设备中解耦出来，以软件的形式在通用的服务器上运行。

这不仅降低了网络建设和运维的成本，还能够快速地部署和更新网络功能，满足不断变化的业务需求。

在 5G 网络架构中，核心网的演进是一个关键的方面。

传统的核心网基于专有硬件和固定的功能模块构建，而 5G 核心网采用了基于服务的架构（SBA）。

SBA 将核心网的功能分解为多个独立的服务，每个服务都可以根据需求进行灵活的组合和调用。

这种架构使得核心网能够更好地支持多样化的业务类型和应用场景，例如增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低时延通信（URLLC）。

同时，5G 核心网还引入了网络切片技术，通过在逻辑上划分不同的网络切片，为不同的行业和应用提供定制化的网络服务，确保每个切片都能够满足特定的性能、安全和可靠性要求。

接入网的变革也是 5G 网络架构演进的重要组成部分。

5G 引入了大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术，通过在基站端配置大量的天线，显著提高了频谱效率和系统容量。