Page 20 - 网络电信2021年9月刊下
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运 营 商 动 态

                                                                 但是如此多样化的业务如果通过同一网络进行承载,尤其是在
              图 2 5G 核心网服务化架构
                                                                 存在突发用户接入和网络流量场景下,服务质量还是无法得到
                                                                 保障。
                                                                     网络切片技术是5G网络的关键技术,网络切片是指将物理
                                                                 网络通过虚拟化技术分割为多个相互独立的虚拟网络,每个虚
                                                                 拟网络被称为一个网络切片,每个切片中的网络功能,通过动
                                                                 态的编排,形成一个完整的核心网网络服务实例,该实例在逻
                                                                 辑功能上对应一张传统核心网网络。如图3所示,核心网中的网
                                                                 络功能实例可以作为共享切片为不同虚拟网络服务,也可作为
                                                                 独享切片为指定虚拟网络服务。5G核心网支持通过UDM(Unified
                                                                 Data  Management)网络功能实体为用户签约不同切片,同时支
                                                                 持通过NSSF(Network  Slice  Selection  Function)网络功能实
                                                                 体智能选择切片,通过切片选择,可以满足不同业务应用对于
                                                                 网络资源的使用要求,从而保证服务质量。
                                                                     5. 网络能力开放
              图 3 核心网网络切片示意图                                         网络能力开放是从4G核心网开始提出的,指的是核心网
                                                                 和第三方应用之间相互开放能力,包括网络基础能力、网络控
                                                                                                        [4]
                                                                 制能力、网络服务及管理能力、网络安全能力等 。在5G核心
                                                                 网中,通过NEF(Network  Exposure  Function)及PCF(Policy
                                                                 and  Charging  Function)与外部应用功能AF(Application
                                                                 Function)交互信息和转换协议,根据AF的请求调用核心网的网
                                                                 络资源。
                                                                     一般在核心网的能力开放功能之上,还会设立能力开放平
                                                                 台,通过能力开放平台提供的API接口,实现核心网与第三方应
                                                                 用的交互,  这样可以让更多的第三方应用开发者参与进来。通
                                                                 过网络能力开放技术,可以将移动网络运营商的网络能力及资
                3. 网元功能融合                                        源安全可靠的开发给第三方应用,便于其根据各自需求设计定
                在运营商现网中,除了已经退网的1G,2/3/4/5G网络均                    制化的业务应用,有利于各行业推出新型应用,并加速移动通
            保有一定的用户量,尤其是4/5G网络,在现阶段以及未来较长                        信网络的生态建设进程。
            一段时间都将保持共存。在4G网络之前,核心网网元软硬件绑                             6. 网络加速技术
            定,进行升级换代往往意味着需要将现网的设备整体替换或                               移动通信运营商提供的现网数据业务速率增长速度越
            者在上一代设备之外部署新设备,建设成本高,网络部署代价                          来越快,并且呈现加速趋势。而核心网一直向着控制面和用
            大。而在4G核心网发展后期,尤其是5G架构重定义后,核心网                        户面分离的方向发展,尤其到了3GPP  R14(4G)阶段,引入了
            加速向网元功能虚拟化,服务化方向发展,核心网融合多网元                          CUPS(Control and User Plane Separation)的架构,实现了控
            功能的技术也得到了发展。                                         制面与用户面网元功能的彻底分离。在分离之后,提升转发速
                融合核心网,可以支持通过统一的鉴权和接口,将多种接                        率,就需要相应提升用户面网元的数据转发性能,而在虚拟化
            入方式(包括2/3/4/5G,NSA/SA)融合到一张网络处理。融合核                  技术应用之后,用户面网元会部署在通用硬件服务器之上,  目
            心网可以简化网络,为网络运营商减少建设及运维成本,并为                          前广泛应用的针对通用硬件服务器的加速技术主要有两种。
            用户提供无缝的业务体验。在融合核心网的设计开发中,多采                              DPDK(Data  Plane  Development  Kit):DPDK是Intel
            用先将网元功能分类,再将同类网元功能合并的方式进行。比                          推出的运行在用户空间上利用自身提供的数据平面库来实现
            如将核心网控制面会话管理功能分为4G的PGW-C/SGW-C以及5G的                  数据包快速收发的套件         [5] ,其绕过了虚拟化层直接调用硬件
            SMF,将PGW-C/SGW-C与SMF进行合一,合一后的PGW-C/SGW-C/            资源,并运行在用户态上对数据包进行相应处理,以提高通
            SMF融合网元支持4G及5G  NSA/SA的会话管理功能,区分接入类                  用服务器上的报文转发处理性能。DPDK主要提供了两部分功
            型进行不同信令流程的处理。                                        能:底层驱动和数据收发。在底层驱动部分,实现了对多类
                4. 网络切片技术                                        型网卡驱动的支持,可以运行在多种类型高性能网卡之上。
                移动通信的服务是多样化的,包括移动通话、用户上网、                        在数据收发部分,提供了多核CPU处理框架,将逻辑CPU分为
            物联网、VR/AR、工业互联服务等。多种类型的服务对核心网的                       收发核与工作核,采用轮询模式从网卡获取数据包,并通过
            服务要求是不一样的,比如,VR/AR要求超高带宽,但是对超低                       无锁队列传递处理。在整个用户面程序运行期间,CPU都是独
            时延无特别要求,而工业互联则要求超低时延,但是对带宽要                          占的,不会被其他程序抢占。通过上述方式,有效减少了开
            求一般。虽然核心网支持用户,承载及应用级的QoS策略控制,                        销,实现数据包的快速收发。

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