面向服务的5G云原生核心网及关键技术研究

朱建军，方琰崴

（中兴通讯股份有限公司，南京 210012）

1 运营商部署5G核心网面临巨大挑战

5G时代新的通信需求对现有网络在技术上和商业模式上提出了巨大挑战，和以往相比，这些新需求对核心网提出了更高的要求。5G时代主要移动网络业务包括三大场景：eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（低时延高可靠）和mMTC（大连接低功耗）。eMBB聚焦对带宽极高要求的业务，如4K高清视频、虚拟现实和增强现实等，满足人们对数字化生活的需求；uRLLC聚焦高可靠、低时延的业务，如自动驾驶、远程控制等，满足人们对数字化工业的需求；mMTC则是海量的机器通信，满足物联网工业自动化的通信需求。这些新业务对5G核心网提出了新的挑战。

2 面向服务的5G云原生核心网解决方案

5G核心网基于云环境，要求具备高可扩展性，引入SDN（Software Defined Network，软件定义网络）更灵活的网络资源调度方式，实现了动态的网络资源编排。而面向服务的5G云原生（Cloud Native）解决方案采用灵活的模块化架构，系统高可扩展并支持可编程和自动化，完美的满足了这个要求。

5G云原生核心网解决方案满足5G的全接入及全业务的需求，不仅为各类运营商新业务提供灵活、高速和高效的连接服务，还能满足垂直行业IoT（Internet of Things，万物互联）大规模及个性化按需定制服务。

5G云原生核心网解决方案包含Cloud Platform（云基础设施）、NG core Network（NG核心网）、MICT-OS（运营管理系统）、VIM（Virtualized Infrasturcture Manager，虚拟化基础设施管理器）等四个组件：

（1） Cloud Platform。Cloud Platform为上层应用提供虚机、容器及裸机的资源池，可以实现软件定义的网络、计算和存储。

（2） NG core Network。NG core Network网络功能采用云原生架构，网络功能采用微服务架构开发，网络功能的组件可以独立升级和扩展；网络功能可以以容器的方式提供，具备更高的高可用性。

NG core Network的网络功能基于控制面和转发面分离。控制面基于service的架构模型，其并未采用预定义的接口，而是引入了NRF（NF Repository Function），实现了控制面网络功能的自动发现，这种基于SOA（Service Oriented Architecture）的架构可以缩短新业务的上线时间及实现更加灵活的系统升级。

（3） MICT-OS。MICT-OS包括两大部分，一部分是网络功能的生命周期管理和网络服务/网络切片的生命周期管理和业务及资源编排管理功能，实现具备业务保障的切片；另一部分是能力开放平台，将网络能力及平台能力开放给运营商及第三方。

（4） VIM。VIM负责对网络功能虚拟化基础设施NFVI（NFV Infrastructure，虚拟化基础设施架构）的计算资源、存储资源以及网络资源进行控制与管理的功能模块。5G的云基础设施管理平台可以提供虚机、容器和裸机及异构的混合资源管理，其与上层应用完全解耦。

3 5G云原生核心网关键技术

面向5G新业务模式的云原生方案，需要支持诸多关键技术，以更好帮助电信运营商开拓5G新的业务和商业模式，这些关键技术包括：

（1） 面向5G的云原生架构，灵活组件化满足多业务需求。vCN虚拟化核心网采用NFV 云原生架构，打破网元边界，所有功能拆分成细粒度微服务组件，可根据需要积木式快速搭建网络功能。

（2） 端到端灵活切片，满足多种应用场景。基于云原生vCN核心网，运营商可采用可视化、向导式切片工具，方便地按照用户需求创建端到端网络切片，满足5G阶段eMBB、uRLLC、MTC等应用场景。并需要能够为各类垂直行业用户提供服务，提升用户体验，并为运营商带来新的利润增长点。

（3） 自服务敏捷运维，降低CAPEX采购费用。根据业务需求结合大数据分析，自动生成、维护、终止网络切片服务，提升用户体验，降低运营商的运营成本。

（4） 网络功能的无状态设计，业务快速恢复。5G核心网的网络功能采用无状态的设计，使用统一的云数据库存放状态，满足网络业务快速恢复和系统高可靠性的需求。

（5） 开放性和标准化。5G核心网的功能需要遵循3GPP标准、ETSI标准，便于异厂商的互操作。基础设施平台基于开源项目OpenStack、OPNFV等，消除了厂商锁定。

4 5G云原生核心网助运营商网络提升价值

5G时代的到来将不断催生新业务、新的商业模式及新的应用场景。面向服务的云原生5G核心网解决方案，将为运营商以及其用户带来更多价值。不但能够提供灵活的业务能力，满足5G全业务和全接入的场景，还促使平台更加开放，促进业务创新，使得运营商专注新的利润增长点。同时，5G云原生解决方案打造先进的面向服务的架构，加速业务创新，缩短业务上线时间，并借助智能运维管理平台，实现按需的节能降耗，减少运营商的OPEX维护费用。

面向服务的云原生5G核心网解决方案，实现了网络服务的定制化、网络服务的按需化和网络部署和运维的自动化，将为运营商5G业务拓展带来更多可能性。

[1] 方琰崴.中兴通讯云化核心网vCN助运营商网络变革[J].通信世界，2018.