基于5G 核心网的网络演进及策略

杨 瑾，贺 婷

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

5G 技术是新一代宽带无线移动通信网，该技术的主要优势在于：上千亿的连接能力；较高的峰值速率；新的组网架构；毫秒级别的传输时延。随着5G 技术的进一步发展，为人们的工作和生活提供了更加简便、快捷的网络环境，并衍生出了一批新的服务形式，而正是在这些服务技术的应用过程中，人们对5G 核心网提出了新的要求[1]。基于此，人们要想更加充分的认识和运用5G 核心网，就需要对其网络演进和策略加以全面分析和掌握。

1 阐述5G 核心网的架构

在5G 核心网的设计中，对云计算、NFV、SDN 等功能进行了结合，并对支持网络切片技术和边缘计算技术进行了充分利用，控制面选择服务号架构，将虚拟化作为最优实现方式，可从统一的NFVI 资源池出发，来达到核心网运化部署的目的。针对5G核心网的架构而言，其能够实现控制和转发分离，其中控制面选择集中部署手段，来实现对转发资源的统一调度，以便更好地进行运维和运营聚焦；而用户面则通过下沉或是集中灵活部署，若用户接近边缘部署时，能够对本地流量进行分流，在较短时间内卸载流量，在很大程度上减少传输资源的使用，实现端到端毫秒级时延[2]。关于5G 系统的网络架构，在服务化功能设计中，灵活定制和组合了网络功能；核心网从转化与控制层面出发，将简化用户面进行降低，以此来达到高效转发的目的。

2 基于5G 核心网的网络演进

2.1 网络演进思路

针对5G 网络的建设，可结合业务的发展选择逐步演进的形式。网络演进应当保持现网业务的连续性，且应预留一定的空间，确保其今后业务的良好发展。关于5G 核心网的演进路径，主要包括：在NSA 标准冻结后，先对现网进行升级，成为EPC+，然后在SA 标准冻结后，继续进行升级，成为NGC；或是在SA 标准冻结后，即可对NGC 进行直接建设；在这一过程中，最先冻结的是EPC+的标准，符合移动超宽带业务的相关要求，然而终端的类型并不是5G 标准终端，之后也难以借助升级来成为5G 终端。接下来，在NGC 的标准冻结后，将会具备更多的功能，且终端也成为了5G 标准终端[3]。针对5G 核心网解决方案，应当实现多网融合接入，对网络结构进行简化，确保业务具有持续性。

2.2 网络演进步骤

第一步，接入独立网络。在5G 核心网的演进过程中，应当有效接入独立网络，更好地符合各种外接技术的需求，建立起完整的网络形式。同时，将NAS 拓展的信令机制融入到5G 技术之中，可以直接按照各种服务指令来生成科学合理的非接入层信令，这样就能够对以往网络技术中面向连接机制的不足进行较好地消除，促使5G网络商用具有更好地快捷性、灵活性，实现信令成本的节省，达到网络超低时延的目的。

第二步，分布式网络构架。这种网络构架形式的主要优势在于：可对传统网络中存在的一些问题进行科学合理的解决，如：流量路径单点失败、流量使用效率较低等，分布式网络构架模式通过在IP 网络的边缘地带进行CGWs 与eUCEs 的合理设置，且对分布式结构进行设置，同时借助5G 核心技术中所涉及的动态锚机制，实现对整个架构模式的分布移动式管理，从而使eUCE能够实时传递流量信息，让这些信息到达网络基站和CGW 上，从而获得最小的时延效果和最优的流量路径，促使5G 网络具备更高地流量使用效率，还能够提高网络速度。

第三步，灵活移动性的演进。在以往的静态锚机制下，各类移动终端与网络基站的连接，均依靠于PGW，若用户所处区域远离网络基站，或是该区域内信号传输通道不畅通，PGW 状态并不会在相近的时间内发生变化，这就在很大程度上降低了移动终端的网速。而在5G核心网的演进中，能够较好地展现出网络应用的灵活性。借助对动态锚机制的有效利用，可以将网络基站和移动终端进行动态连接，这样就能够实现，当用户使用形式发生改变时，网络将会灵活地变更成对应的连接方式，在各种网络通道等级之间实现有效切换，以此来有效提高网络使用的流程性，大大减少网络流量资源的使用。

第四步，从原生云设计所出发的NFV 和SDN 架构。具体内容为：（1）微服务架构，即借助微服务中的松耦合状态，让网络程序能够在云网络中实现模块化复制，还能够结合各种服务类型来对平台场景进行适当的增加或是减少，以最小幅度的改动来有效优化、更新整个应用程序；由此可见，微服务架构可以缩短5G 核心网的演进过程；（2）容器化，也就是在软件打包上引入码头集装箱应用法；借助密封的容器来实现软件程序的打包、传递，以此来提高程序的下载传递、装卸效率；（3）DevOps，也就是Dev 和Ops 团队，通过有效引入高速自动化的系统使，来实现对微服务的科学管理，以此来让5G 服务技术得以更加迅速的建立与运用，让5G 核心网技术更具生命力[4]；（4）动态编排，具体是对于容器系统的动态管理，通过合理分配网络资源，来对网络资源应用进行不断优化，且借助API 接口集成容器，来进一步拓展5G 演进任务。

3 基于5G 核心网的网络演进中的具体策略

一是网络建设思路。针对5G 核心网的建设，应从5G 业务需求、新技术发展等方面出发，对多个方面的问题进行充分考虑，具体包括：（1）对公众用户和政企用户的业务需求及两者之间的需求区别进行综合考虑，对4G 网络的单一模型进行有效拓展，使之成为多个模型；（2）对2G、3G、4G 通信技术的发展规律进行分析和总结，不断完善5G 技术，推动5G 产业良好发展；同时，4G 和5G 网络之间是协同发展、紧密相连的，故而相关人员需要对两者的回落比进行充分考虑，然后合理地规划核心网合设网元；并通过对迁移进行充分考虑，再合理规划用户数据库容量；（3）在5G 核心网中，主要借助云化架构来对网络资源进行整体编排和灵活共享，基于此，在核心网规划过程中，不仅要对一般网元容量测算进行考虑，还需要对云资源池的需求进行有效计算；（4）在5G 核心网中引入了全新SBA 架构，这就在很大程度上增加了网元、接口的数量，导致标准成熟时间也不一致；针对这一情况，相关人员需从业务标准、业务需求、设备成熟度出发，对网元进行分阶段部署；（5）在5G 核心网中已完全实现了C/U 分离，故而相关人员可以结合自身具体需求，来对控制面和用户面进行相应的规划[5]。

二是网络容量测算。主要内容为：（1）充分了解和掌握用户需求，对有效地业务模型进行制定，结合用户的类型、开机率、数量和业务类型，来对各种网络容量进行详细计算，然后从核心网各单网元性能指标、网元容灾备份要求出发，结合总的网络容量来对所有网元的数量、单网元容量进行有效测算；（2）由于各种网元的组件均有与之相对应的虚机，对于虚机数量的明确，需严格依据单虚机处理能力、虚机配置要求和规范，同时基于单套网元总容量来进行合理测算，从而能够明确资源池的计算能力、带宽需求、存储能力；（3）对于物理机的虚拟化参数的判断，主要依据是物理机型号和存储方式等内容，然后明确资源池的具体物理机、存储硬件配置规范。

三是网络设计重点、难点。在核心网的网络落地建设中，最为关键的内容在于网络容量测算，要求相关人员对容量合理满足建设者具体状况的网络进行制定，从而确保网络系统的有效运营。而在网络容量设计过程中，应严格把控以下两点：（1）确定用户的需求，5G 网络不仅面向公众用户，还面向行业用户，故而需要对这两类用户的数量和类型进行有效预测，并在网络容量规划中引入这两项数据；（2）明确业务模型，在各个网络规划的制定中，需要明确合理的业务模型，而这一模型中最为关键的参数则是吞吐量，还需结合具体业务类型所具备的热点，来分类制定5G 网络业务模型。

4 结束语

综上所述，现如今，5G 网络的能力得到了飞跃式的发展，也为用户和运营商们提供了具有很强吸引力的商业模式。基于这一背景，相关技术人员需要积极探索5G核心网的演进，使之能够更好地满足大众日益增长的流量需求和业务体验要求，从而为这些商业模式提供强有力的支撑。