5G核心网云化部署需求与关键技术白皮书_23页_2mb

5G核心网云化部署需求与关键技术总结

核心内容

5G核心网云化部署是实现5G网络架构重构、功能灵活化和平台开放化的重要举措。随着5G标准冻结和商用部署的推进，5G核心网将从传统的互联网接入管道转变为全社会信息化的赋能平台。为实现这一目标，需在云化NFV平台上构建具备开放性、可靠性、高效性、简约性和智能性的部署体系，以支持5G新型业务场景，如网络切片、边缘计算、服务化架构等。

主要观点

• 5G核心网采用原生云化设计，基于服务的架构（SBA）、网络切片和边缘计算等关键技术，推动网络向更灵活、更高效的架构演进。
• NFV技术是5G核心网云化部署的关键支撑，但目前标准进展滞后，商用部署经验不足，需推动标准化和开源技术结合，构建统一的NFV平台生态。
• 云化部署需分阶段推进：从概念验证、组网验证、4/5G融合到智能化运营，逐步完善云平台和核心网功能。
• 容器技术是实现5G核心网服务化架构的重要手段，需逐步从虚机容器过渡到裸机容器，提升资源管理的灵活性和性能。
• 网络切片作为5G核心网的重要能力，需具备按需设计、自动部署、SLA保障、安全隔离、租户可管可控等特性，以满足垂直行业需求。
• NFV运维配套包括多级容灾、备份、资源统一管理、自动化编排和监控等，以保障电信级可靠性。
• X86通用硬件与专用加速技术结合，是实现高性能、高密度流量处理的关键，支持5G核心网在边缘计算场景下的部署需求。

关键信息

5G核心网云化部署需求

1. 开放性

   • 云平台需实现解耦部署，支持多厂商集成，降低平台锁定风险。
   • 推动“开源+标准”结合的新型开放模式，构建统一的NFV应用生态。

2. 可靠性

   • 需满足“5个9”的电信级可靠性要求，涉及多层容灾、备份、无状态设计等技术。
   • 需建立多级容灾体系，包括IT级、网元级、网络级容灾。

3. 高效性

   • 云平台需支持快速业务编排、灵活跨DC组网、资源动态扩缩容。
   • 优化信令处理时延，满足5G高并发、低时延业务需求。

4. 简约性

   • 云平台需提供轻量级部署单元，支持微服务架构和容器化部署。
   • 网络功能单元粒度更细，需通过容器化技术实现敏捷部署和管理。

5. 智能化

   • 云平台需具备智能运维能力，如流量预测、故障识别、自动化恢复。
   • 引入AI辅助运营，实现基于大数据的智能决策和资源调度。

云化部署基础框架

1. 端到端组网框架

   • 采用“中心-边缘”两级数据中心组网方案，支持多层次分布式部署。
   • 中心级数据中心部署控制面网元，边缘级数据中心部署用户面功能（UPF）和边缘计算平台。

2. 数据中心组网

   • 采用SDN技术实现跨DC组网，提升网络灵活性和自动化能力。
   • 数据中心内部组网可采用两层架构+交换机集群或Leaf-Spine模式，提升组网效率和资源利用率。

3. 云平台选型与集成

   • 建议采用三层解耦架构，包括硬件层、虚拟化平台层、网络功能层。
   • NFVO由运营商统一部署，VIM与VNF/VNFM可采用异厂商方案集成，提升平台开放性和灵活性。

5G核心网云化部署重点任务

1. 4G核心网（EPC）升级与虚拟化

   • 支持NSA和CUPS功能，实现EPC向NFV平台迁移。
   • 利用已有商用经验，推动云网一体化建设。

2. 5G核心网（5GC）建设

   • 完成5GC功能开发，支持服务化架构、网络切片、边缘计算等新能力。
   • 推动5GC试验网验证，逐步实现规模商用。

3. 4/5G核心网融合

   • 通过混合组池、互操作机制、统一网管系统等实现4G与5G核心网的协同运营。
   • 支持语音业务、N26接口互操作等，保障业务连续性。

4. 容器技术引入

   • 容器是实现5G核心网微服务架构的关键技术，需从虚机容器逐步过渡到裸机容器。
   • 容器管理（CaaS）需与MANO系统解耦，实现统一资源管理。

5. 切片友好运营

   • 网络切片需支持自动部署、SLA保障、安全隔离、租户可管可控。
   • 需构建租户运维视图，实现切片的可视化、可编排、可管理。

NFV运维配套

• 需实现VNF与云平台的统一管理，包括虚机、容器等资源的编排和监控。
• 网管系统需支持4G/5G网元共管，提供端到端切片业务发放对接BSS平台的能力。
• 通过SDN实现网络切片配置和业务发放，提升自动化水平。

X86通用硬件性能优化

• 需优化通用CPU和存储单元，满足5G核心网对计算和存储能力的需求。
• 引入软件加速（如DPDK+SR-IOV）和专用硬件加速（如NP、FPGA）提升转发性能。
• 支持边缘计算场景下的高性能、高集成度、灵活部署需求。

部署建议

• 分阶段推进：从概念验证到智能化运营，逐步完善云平台和核心网能力。
• 推动标准化与开源结合：加快NFV系统架构、接口协议、信息模型等标准化进程，构建统一的NFV应用生态。
• 加强多厂商协作：运营商需主导，联合IT和CT厂商，推进三层解耦方案成熟。
• 持续试验验证：通过实验室、试验网和现网试点，解决5G核心网云化部署中的功能、性能和运维问题。
• 关注垂直行业需求：引导垂直行业体验网络切片定制能力，共同构建5G应用创新生态。

产业合作呼吁

IMT-2020（5G）推进组呼吁全球5G产业界加强合作，共同推动5G核心网架构和部署关键技术的研究、标准制定和验证工作，促进5G核心网与NFV平台的协同发展，助力5G全面商用和产业繁荣。