5G核心网云化部署需求与关键技术白皮书_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核心网正从传统移动互联网基础设施向全社会信息化赋能平台转型。5G核心网采用服务化架构（SBA）、网络切片和边缘计算等新技术，实现更灵活的网络控制与转发能力，以及更友好的能力开放。为支撑5G全网部署，需明确云化NFV平台的关键需求，收敛部署框架，推动关键技术攻关与试验验证。

标准化进展与产业背景

1. 5G核心网标准化进展

• 5G核心网标准已冻结（R15），系统架构、接口协议、安全规范等完成度较高（90%-95%）。
• R16标准预研启动，聚焦垂直行业和网络智能化，涉及网络切片增强、AI赋能自动化、微服务化架构优化等。
• ITU-T将NFV/SDN与5G网络纳入研究框架，为5G网络持续发展提供保障。

2. NFV产业发展现状

• NFV自2012年提出，已成为ETSI参与会员最多的工作组，包含300多个成员，包括多家运营商。
• NFV已在全球部署超过400项，覆盖EPC、IMS、物联网等多种场景。
• 当前部署方案多采用同厂家垂直建设模式，与NFV云化阶段所要求的统一平台、资源共享、敏捷编排等能力仍有差距。

5G核心网对云化NFV平台的关键需求

5G核心网云化部署需满足以下关键需求：

• 开放：实现解耦部署和全网资源共享，构建“开源+标准”新型开放生态，降低单厂家锁定风险。
• 可靠：满足电信级“5个9”的可靠性要求，需优化多组件协同和跨层故障定位。
• 高效：支持高并发、低时延、大流量转发，具备快速业务编排、跨DC组网和资源动态扩缩容能力。
• 简约：支持细粒度网络功能单元，实现轻量化部署，提升网络重构与切片编排效率。
• 智能：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。

建议分步推进部署，初期聚焦开放性、稳定性与基本业务性能，后续逐步完善高阶功能。

5G核心网云化部署基础框架

1. 端到端组网框架

• 采用“中心-边缘”两级数据中心组网，可灵活分解为多层次分布式组网。
• 中心级数据中心：承载控制面网元、网管系统、SDN控制器等，优化信令处理时延。
• 边缘级数据中心：支持用户面功能（如UPF）、边缘计算平台、特定业务切片等，降低传输时延并增强安全性。

2. NFV平台架构与部署

• 建议采用三层解耦架构，实现VNF与VNFM、虚拟化平台与VIM、硬件与虚拟化层的解耦。
• 统一云平台：支持通用硬件资源池、容器与虚机混合部署，提升灵活性和资源利用率。
• 数据中心组网：采用SDN技术实现跨DC组网，内部可选两层架构或Leaf-Spine模式，优化流量处理能力。

5G核心网云化部署关键技术

1. NFV平台解耦

• 二层解耦：采用通用硬件资源池，由设备厂商完成虚拟化平台与VNF的集成。
• 三层解耦：运营商统一部署NFVO，支持多厂商VNF与VNFM集成，硬件层采用通用设备。
• 解耦挑战：需解决多厂商集成、跨层故障定位、运维自动化等问题。

2. 容器技术引入

• 容器是实现5G核心网微服务化和敏捷部署的重要技术。
• 初期采用虚机容器方案，容器嵌入VNF内，由VNFM管理，无需NFVO感知。
• 后续可引入独立CaaS平台，统一管理容器资源，支持虚机与容器混合部署。
• 容器部署方案需根据数据中心类型选择：核心DC采用虚机容器，边缘DC可采用裸机容器。

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、智能化分析、安全隔离、租户可管可控等能力。
• 初期支持子切片上线，实现NS快速部署与业务配置激活。
• 随着切片标准和云平台能力完善，将逐步形成以切片为单位的运营模式。

4. NFV运维配套

• 构建多级容灾体系，包括IT级、网元级、网络级容灾与备份。
• 实现网管与云平台对接，支持4G/5G网元共管、虚机与容器资源编排、切片自动化部署等。
• 通过SDN实现端到端切片业务发放，对接BSS平台。

5. X86通用硬件性能优化

• 通用服务器性能低于物理设备，需通过**软件加速（如DPDK+SR-IOV）和专用硬件加速（如NP、FPGA）**提升转发性能。
• 优化服务化架构的信令交互机制，降低时延。
• 边缘计算需支持高性能、高集成度和灵活部署，X86+硬件加速技术具有广泛应用前景。

总结与展望

部署推进建议

未来展望

• 5G核心网云化部署是通信运营商对自身基础设施、网络架构和业务模式的重构。
• 云化NFV平台将引入IT技术如微服务、DevOps、持续交付等，推动运营商向智能化转型。
• 5G将实现“云脑一体、万物智联”，信息、通信、数据、智能化技术全面融合，构建面向全社会信息化需求的创新平台。

贡献单位

• 中国信息通信研究院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 华为
• 中兴
• 大唐电信科技产业集团
• 爱立信
• 诺基亚

联系方式

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