5G的建設(shè)過程中有什么難點(diǎn)

目前核心網(wǎng)處于架構(gòu)轉(zhuǎn)型和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。在架構(gòu)層面，NFV、CU分離、邊緣計(jì)算等技術(shù)的成熟推動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)轉(zhuǎn)型，控制面進(jìn)一步集中，轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)一步下沉。在業(yè)務(wù)層面，2G/3G業(yè)務(wù)量迅速下降，4G流量、VoLTE、物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)快速增長(zhǎng)，在5G逐步商用的背景下，面向5G商用需求，需結(jié)合商用時(shí)間點(diǎn)、各省各地區(qū)5G業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)成熟度、設(shè)備成熟度等多個(gè)因素考慮5G核心網(wǎng)建設(shè)和演進(jìn)策略。

5G核心網(wǎng)建設(shè)難點(diǎn)和挑戰(zhàn)

5G時(shí)代即將到來，它將對(duì)人們使用移動(dòng)技術(shù)的方方面面產(chǎn)生巨大影響。5G的速度更快、時(shí)延更低，從理論上講，在從智能手機(jī)到自動(dòng)駕駛汽車等各個(gè)領(lǐng)域，5G網(wǎng)絡(luò)都會(huì)開辟新應(yīng)用場(chǎng)景。不過如此復(fù)雜的5G網(wǎng)絡(luò)，在建設(shè)上面臨著很多難題和挑戰(zhàn)。

多網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)接入融合的挑戰(zhàn)

移動(dòng)通信系統(tǒng)從第一代到第五代，經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)逐步形成了包含多種無線制式的復(fù)雜現(xiàn)狀，多種接入技術(shù)長(zhǎng)期共存成為突出特征，同一運(yùn)營(yíng)商擁有包括2G/3G/4G/5G以及WLAN網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多張不同制式網(wǎng)絡(luò)的狀況將長(zhǎng)期存在。如何高效地運(yùn)行和維護(hù)多張不同制式的網(wǎng)絡(luò)，提高競(jìng)爭(zhēng)力，不斷減少運(yùn)維成本和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是每個(gè)運(yùn)營(yíng)商都要面臨和解決的問題。面向2020年及未來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)將成為移動(dòng)通信發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。如何實(shí)現(xiàn)多接入網(wǎng)絡(luò)的高效動(dòng)態(tài)管理與協(xié)調(diào)，同時(shí)滿足5G的技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用場(chǎng)景需求是5G多網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)融合的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4G向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化如圖1所示。

圖1 4G向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化

CU（Centralized Unit，集中單元）：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。DU（Distribute Unit，分布單元）：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化（云化）帶來的規(guī)劃和運(yùn)維挑戰(zhàn)

5G網(wǎng)絡(luò)全面虛擬化（云化），在帶來功能靈活性的同時(shí)，也帶來很多技術(shù)和工程難題。首先網(wǎng)絡(luò)虛擬化使跨層故障定界定位和后期升級(jí)過程更加復(fù)雜而低效;其次邊緣計(jì)算的引入使網(wǎng)元數(shù)目倍增，也會(huì)導(dǎo)致建設(shè)和維護(hù)工作量成倍增加;最后，微服務(wù)化，用戶更多的定制業(yè)務(wù)給業(yè)務(wù)編排能力提出了極高的要求。

回顧網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV（Network Function VirtualizaTIon）的歷史實(shí)踐，目前NFV轉(zhuǎn)型并未完全達(dá)到產(chǎn)業(yè)的期望。面向5G演進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)仍然面臨三大挑戰(zhàn)：一是新業(yè)務(wù)上線慢，以網(wǎng)元為單位大顆粒整包交付導(dǎo)致開發(fā)周期長(zhǎng)，測(cè)試工作量大，升級(jí)影響大，軟件發(fā)布周期需要3~9個(gè)月;二是運(yùn)營(yíng)成本高，以網(wǎng)元為單位的管理，導(dǎo)致多網(wǎng)元部署、對(duì)接和運(yùn)維成本高，同時(shí)5G用戶面下沉站點(diǎn)數(shù)量增加10倍以上，導(dǎo)致運(yùn)維成本上升5~10倍;三是單Bit成本高，COTS硬件單Bit成本每年僅下降14%，摩爾定律失效，5G時(shí)代8倍流量增長(zhǎng)將帶來5倍硬件和能耗增加。

應(yīng)對(duì)三大挑戰(zhàn)，需要運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建極致敏捷、極簡(jiǎn)運(yùn)營(yíng)和極致效能的5G極簡(jiǎn)核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)敏捷，網(wǎng)絡(luò)自治和單Bit成本超越摩爾定律。業(yè)界廠家也統(tǒng)一共識(shí)，針對(duì)上述需求，極力做到如下三點(diǎn)：一是極致敏捷，基于微服務(wù)的軟件架構(gòu)，軟件從以網(wǎng)元為單位的大顆粒交付轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒎?wù)粒度發(fā)布、測(cè)試和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)敏捷，快速上線，軟件發(fā)布周期從半年縮短到一個(gè)月以內(nèi)，升級(jí)從百萬用戶受影響到用戶無感知，業(yè)務(wù)無中斷;二是極簡(jiǎn)運(yùn)營(yíng)，運(yùn)維從以網(wǎng)元為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)為中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自治，同時(shí)，一站式用戶面大幅降低配套成本，并通過統(tǒng)一運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)用戶面即插即用、加站不加人;三是極致效能，通過異構(gòu)硬件綜合加速使得轉(zhuǎn)發(fā)效率提升50%以上，單Bit成本超越摩爾定律。

5G核心網(wǎng)與4G核心網(wǎng)有很密切的關(guān)系，部分網(wǎng)元要融合建設(shè)，形成4G/5G統(tǒng)一的控制面和用戶面錨點(diǎn)，以提升用戶體驗(yàn)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)部署，降低成本。最近幾年，核心網(wǎng)已經(jīng)開啟虛擬化（云化）改造和建設(shè)工作，如虛擬化EPC（Evolved Packet Core）、虛擬化IMS等，國(guó)際領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商從2016年開始進(jìn)行虛擬化的規(guī)模商用部署，國(guó)內(nèi)起步稍晚，但進(jìn)展十分迅速，虛擬化IMS已開始商用，虛擬化EPC也在試點(diǎn)過程中。到今年年底，三大運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程都會(huì)有大的階段性成果。從核心網(wǎng)NFV技術(shù)路線看，先從IMS控制面開始，2019年將逐步實(shí)現(xiàn)EPC網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。另外，電信云統(tǒng)一資源池的建設(shè)正提上日程，為后續(xù)5G規(guī)模建設(shè)奠定基礎(chǔ)。5G時(shí)代，虛擬化是必備的基礎(chǔ)技術(shù)，5G核心網(wǎng)就是虛擬化的核心網(wǎng)，這已經(jīng)成為行業(yè)的廣泛共識(shí)。

5G核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的挑戰(zhàn)

5G多網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)中將包括2G/3G/4G/5G和WLAN等多個(gè)無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。如何進(jìn)行高效的架構(gòu)設(shè)計(jì)，如核心網(wǎng)和接入網(wǎng)錨點(diǎn)的選擇，同時(shí)兼顧網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)的復(fù)雜度、對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響等都是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究需要解決的問題。

5G組網(wǎng)可支持SA和NSA兩種方式，無論最終國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商采用何種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G商用的步伐都不會(huì)放緩，建設(shè)和投資規(guī)模也不會(huì)縮水。但為了搶占5G先發(fā)市場(chǎng)，NSA或?qū)⒊蔀椴糠诌\(yùn)營(yíng)商的先期建網(wǎng)選擇，如圖2所示。SA指的是新建5G網(wǎng)絡(luò)，包括新基站、回程鏈路以及核心網(wǎng)。NSA非獨(dú)立組網(wǎng)指的是使用現(xiàn)有的4G基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的部署，基于NSA架構(gòu)的5G載波僅承載用戶數(shù)據(jù)，其控制信令仍通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸。

運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定升級(jí)站點(diǎn)和區(qū)域，不一定需要完整的連片覆蓋，借助目前成熟的4G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大5G覆蓋范圍。由于手機(jī)終端發(fā)射功率有限，所以5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍主要受限于上行，那么通過與4G聯(lián)合組網(wǎng)的方式（NSA）可以實(shí)現(xiàn)5G單站覆蓋范圍的擴(kuò)大，但由于NSA無需建設(shè)5G新核心網(wǎng)，且NSA需借助4G無線空口（NSA無線錨點(diǎn)在4G），現(xiàn)有的4G核心網(wǎng)架構(gòu)和4G空口卻不容易滿足5G對(duì)于時(shí)延和傳輸可靠性的要求。

5G建設(shè)初期如果采用NSA架構(gòu)，4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)緊耦合，將帶來站址約束、互操作配置復(fù)雜等問題，后續(xù)向SA演進(jìn)還需多次網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模調(diào)整。

圖2 4G向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)路線圖

OpTIon3：EPC+eNB（主）/gNB的方式組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)先演進(jìn)無線接入網(wǎng)，核心網(wǎng)使用LTE的，場(chǎng)景以eNB為主基站，控制面信令由eNB轉(zhuǎn)發(fā)，LTE eNB和NR gNB采用雙連接的形式為用戶提供高傳輸數(shù)據(jù)速率服務(wù)，可以有效降低初期的部署成本，主要是前期部署在熱點(diǎn)區(qū)域，增加系統(tǒng)吞吐量。

OpTIon4：NGC+eNB/gNB（主）的方式組網(wǎng)，同時(shí)引入NGC和GNB，與LTE采取兼容的方式部署，核心網(wǎng)采用5G NGC，eNB和gNB都連接至NGC，基站以gNB為主，同樣是采用雙連接的方式為用戶提供高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)保證覆蓋，5G系統(tǒng)負(fù)責(zé)提高熱點(diǎn)地區(qū)的數(shù)據(jù)吞吐量。

OpTIon7：NGC+eNB（主）/gNB的組網(wǎng)方式，此種方式中雖然完整部署了5G NGC和gNB，但數(shù)量較少，仍以LTE中的eNB為主，控制面信令都由eNB轉(zhuǎn)發(fā)，eNB和gNB采用雙連接的方式為用戶提供高數(shù)據(jù)速率服務(wù)。

為了滿足各種各樣新的服務(wù)需求，未來5G核心網(wǎng)架構(gòu)的建設(shè)和規(guī)劃必須要解決以下幾方面問題。

一是核心網(wǎng)接入獨(dú)立。對(duì)于固定接入和各種各樣的無線接入，核心網(wǎng)應(yīng)該具有匯聚功能，從而保證接入無關(guān)。保證接入無關(guān)可以降低終端接入系統(tǒng)的復(fù)雜性和低效性，以及減少功能冗余。

二是分布式架構(gòu)。分布式架構(gòu)可以提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)低效率、單點(diǎn)失效、RTT時(shí)延長(zhǎng)、流量超載等問題。分布式架構(gòu)的引進(jìn)主要用來克服傳統(tǒng)EPC下流量路徑低效率和單點(diǎn)失敗的缺陷。通過將CGWs和eUCEs放置在IP網(wǎng)絡(luò)的邊緣，5GC可以提供高效的流量路徑，最小化信號(hào)時(shí)延，為移動(dòng)邊緣計(jì)算提供更好的支持。在傳統(tǒng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，流量會(huì)被匯聚到一個(gè)錨點(diǎn)中，而在未來的5G分布式架構(gòu)下，流量會(huì)被更靈活地進(jìn)行分布式處理，這會(huì)將吞吐量提高至當(dāng)前的數(shù)千倍。

三是控制平面和用戶平面完全分離。核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該通過開放式接口將數(shù)據(jù)平面和用戶平面完全分離，這樣有利于雙方各自的獨(dú)立演進(jìn)和按需部署。將兩個(gè)平面完全解耦之后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采取IP模式，控制平面功能被放置在eUCE和UCE中，用戶平面功能被放置在CGW中。用戶平面和控制平面之間采用開放接口來提供基本的可伸縮性和靈活性，有了開放式接口的支持，在此基礎(chǔ)上利用虛擬化技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片也是非常方便的。

四是輕量級(jí)的信令支持。對(duì)于IoT（Internet of Things）等服務(wù)，核心網(wǎng)應(yīng)該支持輕量級(jí)的信令傳輸，并且簡(jiǎn)化相關(guān)協(xié)議。在LTE中先建立承載通道再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪@種基于連接的方式將不再適用于處理未來越來越多的服務(wù)場(chǎng)景。為了應(yīng)對(duì)各種各樣新出現(xiàn)的使用場(chǎng)景，5G核心網(wǎng)的信令機(jī)制應(yīng)該基于按需NAS的概念進(jìn)行擴(kuò)展。每當(dāng)用戶發(fā)起一個(gè)會(huì)話，就會(huì)自動(dòng)根據(jù)用戶需要使用的服務(wù)來產(chǎn)生一個(gè)合適的處理程序（合適的非接入層信令）。

這種機(jī)制可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性，降低網(wǎng)絡(luò)的信令開銷，同時(shí)支持低時(shí)延服務(wù)。但是其實(shí)這種機(jī)制存在一種問題，現(xiàn)在只是能夠概括出現(xiàn)階段可以想象出的使用場(chǎng)景和服務(wù)類型，隨著未來的發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)更多現(xiàn)在沒有預(yù)知的使用場(chǎng)景，這對(duì)于這種已知服務(wù)類型構(gòu)造NAS信息的機(jī)制是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

五是高效的移動(dòng)性管理。高效的移動(dòng)性管理會(huì)帶來更好的資源利用率。EPC下移動(dòng)性管理采取的是靜態(tài)錨機(jī)制，所有的移動(dòng)終端都是通過一定數(shù)量的PGW與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)相連的，當(dāng)用戶移動(dòng)到較遠(yuǎn)距離的位置時(shí)，這些處于服務(wù)狀態(tài)的PGW狀態(tài)在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)發(fā)生改變，這種機(jī)制會(huì)造成流量路徑效率低下的問題。在5G中應(yīng)該基于分布式移動(dòng)性管理引進(jìn)動(dòng)態(tài)錨機(jī)制。用戶在CGW1上建立了一個(gè)會(huì)話session1，eUCE會(huì)為其分配一個(gè)IP地址，如果用戶移動(dòng)到CGW2的范圍之內(nèi)，UE將會(huì)為CGW1保留這個(gè)IP地址以防用戶重新返回到session1中。但是如果用戶已經(jīng)開始在CGW2上發(fā)起一個(gè)新的會(huì)話session2，UE將會(huì)被分配一個(gè)新的IP地址來改變其本地地址。

5GC中eUCE負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)內(nèi)交付，UCE負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)間交付，eUCE會(huì)動(dòng)態(tài)地將流量路徑信息發(fā)送給BS和CGW?？傊?，從EPC向5GC的演進(jìn)，必然要完成從靜態(tài)管理到動(dòng)態(tài)管理的演進(jìn)。

數(shù)據(jù)分流對(duì)5G核心網(wǎng)切片的挑戰(zhàn)

5G多網(wǎng)絡(luò)融合中的數(shù)據(jù)分流機(jī)制要求用戶面數(shù)據(jù)能夠靈活高效地在不同接入網(wǎng)傳輸;最小化對(duì)各接入網(wǎng)絡(luò)底層傳輸?shù)挠绊?需要根據(jù)部署場(chǎng)景和性能需求進(jìn)行有效的分流層級(jí)選擇，如核心網(wǎng)、IP或PDCP分流等。5G網(wǎng)絡(luò)除了提供2C（公眾客戶）業(yè)務(wù)以外，還將要滿足2B（行業(yè)用戶）業(yè)務(wù)的需求。5G部署初期基于eMBB業(yè)務(wù)需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署，滿足公眾寬度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。后期mMTC及uRLLC業(yè)務(wù)需求將主要面向垂直行業(yè)、工業(yè)控制、城市基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域、業(yè)務(wù)感知需求都差異甚大，可能需要進(jìn)行大的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整或增加新的載波。

針對(duì)更加精細(xì)化的業(yè)務(wù)需求，在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中不得不引入網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。作為5G中被討論最多的技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)于5G的意義可謂巨大。只有理解了傳統(tǒng)核心網(wǎng)的局限性，才能深刻理解網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)對(duì)于5G的必要性。

首先，隨著用戶終端數(shù)量和種類的迅速增加、流量的大規(guī)模增長(zhǎng)、用戶需求的不斷多樣化，當(dāng)前的核心網(wǎng)EPC這種傳統(tǒng)的集中式設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸變得難以處理越來越多樣化的服務(wù)要求。其次，EPC是一種“one size fits all”的架構(gòu)，這種架構(gòu)是“先天不足”的。舉例說明，在EPC中，移動(dòng)管理實(shí)體MME（Mobility Management Entity）的主要功能是進(jìn)行終端的移動(dòng)性管理，但是并非所有的用戶裝置都具有移動(dòng)性，比如機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）類型的傳感器之間的通信就不需要為其提供移動(dòng)性支持，因?yàn)檫@些裝置的地理位置幾乎是不變的，而傳統(tǒng)核心網(wǎng)的架構(gòu)會(huì)使得原本的很多設(shè)計(jì)在面對(duì)特定用戶群體的時(shí)候根本無任何用武之地。再次，傳統(tǒng)核心網(wǎng)上的很多的網(wǎng)絡(luò)元素運(yùn)行于專用的硬件設(shè)備上，并且與軟件元素嚴(yán)重耦合，這非常不利于網(wǎng)絡(luò)可編程化。最后，由于當(dāng)前移動(dòng)核心網(wǎng)中各個(gè)部件的功能劃分并不清晰，很多用戶包在從eNodeB到SGW，再到PGW的過程中會(huì)被進(jìn)行很多重復(fù)處理，包處理的流程很不簡(jiǎn)約，因此其集中式架構(gòu)和對(duì)軟硬件要求高的特點(diǎn)使得其部署時(shí)間長(zhǎng)，成本也很高。

在5G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的對(duì)象也不再是單純的移動(dòng)手機(jī)終端，而是各種類型的設(shè)備，比如平板、固定傳感器、車輛等。應(yīng)用場(chǎng)景也多樣化，比如移動(dòng)寬帶、大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)、任務(wù)關(guān)鍵型互聯(lián)網(wǎng)等。需要滿足的要求也多樣化，比如移動(dòng)性、安全性、時(shí)延性、可靠性等。這就為網(wǎng)絡(luò)切片提供了用武之地，通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個(gè)服務(wù)建設(shè)一個(gè)專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這是非常節(jié)省成本的，未來的網(wǎng)絡(luò)必須通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)從“one size fits all”向“one size per service”過渡。

雖說網(wǎng)絡(luò)切片的使用可以極大地改善網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量，但是網(wǎng)絡(luò)切片的數(shù)量設(shè)置是一個(gè)重要的問題，不能對(duì)每個(gè)服務(wù)都設(shè)置不同的切片。切片數(shù)量太多會(huì)使得維護(hù)和管理變得困難，數(shù)量太少又可能導(dǎo)致一個(gè)簡(jiǎn)單的使用案例需要用到兩個(gè)及以上的切片來達(dá)到其需求。5G切片到底能切到什么程度，目前行業(yè)尚未達(dá)成共識(shí)。

運(yùn)營(yíng)商目前主要有兩種選擇：一是基于目前的套餐模式，推出企業(yè)可選的網(wǎng)絡(luò)服務(wù);二是像企業(yè)網(wǎng)市場(chǎng)一樣，推出端到端的定制化網(wǎng)絡(luò)切片。這里面的矛盾在于，簡(jiǎn)單切片依舊會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)浪費(fèi)，且很難滿足千行萬業(yè)的垂直需求。而過分精細(xì)的切片網(wǎng)絡(luò)，會(huì)帶來定制化成本和運(yùn)營(yíng)成本的激增。更現(xiàn)實(shí)的模式，很可能是運(yùn)營(yíng)商提供基礎(chǔ)的專網(wǎng)切片，然后行業(yè)代理和解決方案提供商再進(jìn)行進(jìn)一步的定制化服務(wù)，來滿足具體的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求。而這也就意味著眾多新的產(chǎn)業(yè)鏈將要在5G產(chǎn)業(yè)大背景下被創(chuàng)造出來，垂直行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)整合型服務(wù)商，可能成為5G下一個(gè)新商業(yè)風(fēng)口。同時(shí)，切片網(wǎng)絡(luò)模式還帶來了運(yùn)營(yíng)和管理方面的挑戰(zhàn)。企業(yè)如何運(yùn)維自己購(gòu)買的切片網(wǎng)絡(luò)，如何處理網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算、IT系統(tǒng)間的關(guān)系，這或許也將帶來新的市場(chǎng)動(dòng)力，需要一些全新角色或者服務(wù)去填補(bǔ)這些空白。

無論是傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用5G切片，還是5G切片背景下出現(xiàn)的新行業(yè)，今天大多還都處在行業(yè)設(shè)想當(dāng)中，必須有人去推動(dòng)這些設(shè)想的落地，一步步驅(qū)動(dòng)5G走向廣泛的行業(yè)市場(chǎng)。在面對(duì)業(yè)務(wù)分流挑戰(zhàn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)切片面臨如下難點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)構(gòu)：雖然標(biāo)準(zhǔn)很好地定義了8個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景系列，但仍存在很多尚未分類的場(chǎng)景，因此在性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)方面的切片劃分的粒度如何確定仍然是一個(gè)需要解決的問題。

網(wǎng)絡(luò)切片選擇：一個(gè)用戶可能會(huì)使用一個(gè)或者多個(gè)切片，如何選擇合適的切片也是一個(gè)基本的問題。

網(wǎng)絡(luò)切片轉(zhuǎn)換：漫游場(chǎng)景下，本地網(wǎng)絡(luò)切片不能支持用戶接入網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)造成用戶網(wǎng)絡(luò)中斷，一個(gè)可能的解決方案是將用戶轉(zhuǎn)換到默認(rèn)切片下，但是在切片轉(zhuǎn)換過程中如何保持IP會(huì)話的連通性、偵測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)的任務(wù)應(yīng)該交給用戶終端還是交給網(wǎng)絡(luò)，這都是尚待解決的問題。

用戶狀態(tài)維持：用戶的狀態(tài)信息可能會(huì)在多個(gè)切片中傳遞，如何管理用戶狀態(tài)也是一個(gè)關(guān)鍵問題。

新功能的確定：為了支持一些如無人駕駛等的新式服務(wù)，當(dāng)前的EPC功能可能并不能夠滿足，因此需要定義新的功能以及涉及的消息格式和處理程序。

核心網(wǎng)的改造和重構(gòu)

如果說5G拉開了運(yùn)營(yíng)商數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大幕，那對(duì)網(wǎng)絡(luò)端的改造無疑是最為重要的部分。不管是OTT挑戰(zhàn)、拓展垂直行業(yè)還是增加業(yè)務(wù)收入的壓力，基于傳統(tǒng)架構(gòu)構(gòu)建的4G EPC核心網(wǎng)（NSA，非獨(dú)立組網(wǎng)）來部署5G已無法滿足需求，具備快速定制、基于切片的運(yùn)營(yíng)、高度自動(dòng)化的智能運(yùn)維成為5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)必備的新能力。因此，以虛擬化（云化）技術(shù)為基礎(chǔ)，面向業(yè)務(wù)，基于SBA架構(gòu)的5GC核心網(wǎng)（SA，獨(dú)立組網(wǎng)）部署5G目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，成為全球領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商的戰(zhàn)略目標(biāo)和5G商用總體需求。

核心網(wǎng)的改造和重構(gòu)主要體現(xiàn)在4個(gè)方面：一是基于SDN/NFV，使能運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu);二是采用SBA和云原生架構(gòu)，使能網(wǎng)絡(luò)功能敏捷;三是端到端網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，使能垂直行業(yè)發(fā)展;四是以DevOps+AI為手段構(gòu)建Zero Touch運(yùn)維，使能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化。

跟原有網(wǎng)絡(luò)相比，5GC新核心網(wǎng)建設(shè)面臨網(wǎng)絡(luò)部署、網(wǎng)絡(luò)功能、新業(yè)務(wù)開展、多制式共存四大挑戰(zhàn)。

針對(duì)5G，3GPP在R15規(guī)范中提出了SA和NSA架構(gòu)要求，采用NSA Option 3架構(gòu)部署5G，因核心網(wǎng)還是沿用傳統(tǒng)的4G EPC核心網(wǎng)，架構(gòu)和功能并沒有太大變化，可以基于傳統(tǒng)EPC升級(jí)或者新建虛擬化EPC來支持NSA，雖然具備快速商用優(yōu)勢(shì)，但后續(xù)向SA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)存在比較大的挑戰(zhàn)：一是NSA會(huì)帶來較大的新增商務(wù)成本，涉及現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)和工程改造，后續(xù)改造為SA，涉及二次改造成本;二是先NSA后升級(jí)到SA會(huì)面臨終端切換難、改造難兩大挑戰(zhàn)。

隨著商用時(shí)間的逼近，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)到了發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，中國(guó)移動(dòng)提出了5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三大設(shè)計(jì)原則，首先是從剛性到軟性，也就是從固態(tài)網(wǎng)絡(luò)到動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化、網(wǎng)絡(luò)功能的解耦和服務(wù)化。其次是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)IP化、互聯(lián)網(wǎng)化，也就是實(shí)現(xiàn)與IT網(wǎng)絡(luò)互通融合，引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。最后是集中化智能和分布化處理，集中化智能——功能集中化，為垂直行業(yè)提供個(gè)性化增值服務(wù)，并分布化處理——移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能靠近用戶，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低時(shí)延。以SDN/NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云化，加上微服務(wù)設(shè)計(jì)，這意味著5G網(wǎng)絡(luò)真正走向開放化、服務(wù)化、軟件化，有利于實(shí)現(xiàn)5G與垂直行業(yè)融合發(fā)展。

從目前現(xiàn)網(wǎng)情況來看，最有可能的兩條演進(jìn)路線如下。

路線1：LTE/EPC-》Option3X-》Option4-》 Option 2

路線2：LTE/EPC-》Option3X-》Option4-》 Option 7X-》 Option 2

NSA選用Option3x，以實(shí)現(xiàn)快速部署NR，5G的核心網(wǎng)部署之后，如果NR覆蓋好，則跳過Option7x，如果NR覆蓋不好，則使用Option7x過度，LTE繼續(xù)做錨點(diǎn)。

無論采用哪種方式，演進(jìn)的基本思路都是以LTE為基礎(chǔ)，逐步引入5G RAN和NGC，部署初期以雙連接為主，LTE用于保證覆蓋和切換，熱點(diǎn)地區(qū)部署5G基站，提高系統(tǒng)的容量和吞吐率，最后逐步演進(jìn)，直到全面進(jìn)入5G時(shí)代。

總結(jié)

移動(dòng)通信是國(guó)家關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升信息化水平的重要引擎，5G的快速部署將助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、智慧城市等方面的發(fā)展進(jìn)程，但5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在諸多困難，需要政府、運(yùn)營(yíng)商、通信基礎(chǔ)設(shè)施單位、設(shè)備制造商等多方配合，才能實(shí)現(xiàn)快速高效建網(wǎng)的目的。

應(yīng)該說，以NFV/SDN技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)，不僅運(yùn)營(yíng)商在有條不紊地推進(jìn)，大多數(shù)設(shè)備廠商也積極擁抱，成為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的重要推動(dòng)力。即將商用的5G網(wǎng)絡(luò)就與NFV/SDN息息相關(guān)。尤其是核心網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)決定網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)力，一旦網(wǎng)絡(luò)確定很難調(diào)整架構(gòu)。作為電信網(wǎng)絡(luò)控制中心的核心網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)中是大腦，5G海量終端、超低時(shí)延和超高帶寬等這些需求都需要核心網(wǎng)快速做出響應(yīng)和處理，需要“頭腦聰明”的新核心網(wǎng)。

因此5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需堅(jiān)持網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一步到位，建設(shè)全新5G核心網(wǎng)是重塑運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。5G NSA主要滿足5G初期eMBB類業(yè)務(wù)需求，具有快速體驗(yàn)5G業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)。NSA Option3沿用傳統(tǒng)的4G核心網(wǎng)，軟件架構(gòu)層面并沒有變化，可以基于傳統(tǒng)設(shè)備升級(jí)或者新建虛擬化的4G核心網(wǎng)來支持NSA。SA的5GC相比于NSA EPC網(wǎng)絡(luò)，天然基于虛擬化技術(shù)建設(shè)，通過引入MANO、切片/子切片管理功能等，滿足切片按需定制、快速生成、動(dòng)態(tài)釋放等特性，能更好地滿足差異化垂直行業(yè)需求。

5G引入服務(wù)化架構(gòu)是全新的技術(shù)創(chuàng)新，在業(yè)務(wù)層面進(jìn)行了徹底的開放和解耦，是一次自頂向下的全開放架構(gòu)。這種架構(gòu)非常有利于運(yùn)營(yíng)商快速部署豐富多變的業(yè)務(wù)，并通過細(xì)粒度的服務(wù)實(shí)現(xiàn)按需編排和升級(jí)，滿足網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期演進(jìn)的需求。

來源：通信世界全媒體