IMT-5G核心网云化部署需求与关键技术白皮书-2018.6-25页-2mb

5G核心网云化部署需求与关键技术总结

引言

随着5G标准冻结，商用部署逐步推进，5G核心网作为连接万物、赋能业务的关键基础设施，正从传统架构向云化、服务化、灵活化的方向演进。5G核心网采用原生适配云平台的设计思路，支持基于服务的架构（SBA）、网络切片、边缘计算等新型能力，为各类业务提供更高效的网络服务。然而，当前NFV技术尚处于起步阶段，标准进展滞后，因此有必要明确5G核心网云化部署需求，构建统一框架，推进关键技术攻关，以实现5G核心网与NFV平台的协同演进。

核心内容与主要观点

1. 5G核心网对云化NFV平台的关键需求

• 开放性：需实现网络功能与平台解耦，支持全网资源共享，降低单厂家锁定风险，构建开放式通信基础设施生态。
• 可靠性：需满足电信级“5个9”的可靠性要求，优化系统架构，增强故障定位与运维能力。
• 高效性：需支持业务性能（如信令处理、大流量转发）和运维弹性（如快速编排、资源动态扩缩容）。
• 简约性：需提供轻量化的部署单元，支持敏捷网络重构和切片编排，简化运维流程。
• 智能化：需引入AI辅助运维，实现流量预测、故障识别、自动化恢复等智能增值服务。

2. 5G核心网云化部署基础框架

端到端组网框架

• 采用“中心-边缘”两级数据中心架构，支持灵活的多层级分布式部署。
• 中心级数据中心：承载控制面网元（如MME、AMF）、网管/运营系统、全局SDN控制器等。
• 边缘级数据中心：支持用户面功能（UPF）、边缘计算平台、特定业务切片等，实现低时延、本地化数据分流。
• 虚拟化层：采用统一的NFV基础设施平台，支持软硬件解耦或三层解耦架构。

核心网云化部署重点任务

• 4G核心网升级：支持NSA和CUPS功能，实现EPC云化。
• 5G核心网建设：支持服务化架构（SBA）、网络切片、边缘计算、语音等新业务能力。
• 云端共存与融合：分阶段推进4G/5G核心网的平滑过渡与融合，构建统一的云化运营体系。
• 智能化运营：基于云化架构，实现服务粒度的灵活编排、容器化部署、切片业务自动化发放等能力。

3. 云化部署关键技术

1. NFV平台解耦

• 采用二层或三层解耦架构，实现网络功能与平台的灵活集成。
• 三层解耦方案：NFVO统一部署，VIM+虚拟化平台与VNF+VNFM解耦，硬件通用化。
• 解耦挑战：需解决多厂商集成、跨层故障定位、运维流程标准化等问题。

2. 容器技术引入

• 容器是实现5G核心网服务化架构的关键技术，支持敏捷部署和灵活编排。
• 初期可采用虚机容器方案，后期逐步引入独立CaaS平台，实现容器资源统一管理。
• 容器部署策略：核心DC采用虚机容器，边缘DC采用裸机容器，以满足不同场景下的性能与集成度需求。
• 容器化改造：需对VNFM、NFVO、VIM等接口进行容器化改造，提升系统灵活性和可扩展性。

3. 网络切片友好运营

• 切片需具备按需设计、自动部署、SLA保障、安全隔离、租户可管可控等能力。
• 初期可部署子切片，实现NS快速部署与业务配置激活。
• 需构建统一的切片运维视图，包括业务KPI、终端接入信息、套餐化配置等，提升切片管理能力。

4. NFV运维配套

• 需构建多级容灾体系，包括IT级、网元级、网络级容灾，提升系统可靠性。
• 实现网管与云平台的对接，支持4G/5G网元共管、混合资源编排、切片业务自动化发放等。
• 推进SDN与5G部署融合，实现端到端切片配置与业务发放。

5. X86通用硬件性能优化

• 需优化通用CPU和存储单元，提升计算和数据存储能力。
• 引入软件加速（如DPDK+SR-IOV）和硬件加速（如NP、FPGA）技术，提升用户面转发性能。
• 针对边缘计算场景，需提供GPU、AISC等硬件加速方案，满足计算密集型业务需求。

关键信息

• 5G核心网云化部署是实现网络功能灵活化、服务化和智能化的关键。
• 云化部署需分阶段推进：概念验证、组网验证、4/5G融合、智能化运营。
• 云平台需满足开放性、可靠性、高效性、简约性和智能化五大核心需求。
• 容器技术是5G核心网云化部署的重要支撑，需从虚机容器逐步过渡到独立CaaS平台。
• 网络切片运营需实现按需设计、自动部署、SLA保障和租户可管可控。
• NFV运维需构建多级容灾体系，支持虚机与容器资源统一管理。
• X86通用硬件需通过软硬件加速技术提升性能，满足5G大吞吐量和边缘计算需求。

总结与展望

5G核心网云化部署是推动5G网络从传统架构向新型云化架构演进的重要环节，其成功依赖于NFV平台、容器技术、网络切片运营和通用硬件性能优化等关键技术的成熟。2018-2020年重点推进云平台和核心网基础设施建设，完成组网验证和业务测试；2021年后，将聚焦智能化运营和5G应用创新生态构建。

5G核心网云化部署需要运营商、IT与CT厂商、科研机构等多方协同推进，形成“开源+标准”统一生态，推动5G技术与产业的融合发展。未来，5G核心网将从“管道”转变为“赋能者”，助力全社会信息化发展。