5G时代核心网现状与问题分析

随着5G技术的到来，世界即将步入一个数据大爆炸的时代，这将是一个跳跃性的发展、是一场变革，它将意味着网络架构将实现颠覆性的转变。它将不再是人与人之间的通信，转而变成人与物、物与物之间的通信，这种大连接、低时延、高速率的网络将会给核心网带来巨大的影响。随着5G商用时间点的逼近，核心网网络如何发展将起着关键性的作用，尤其在核心网未来技术发展方向、演进过程中面临着严峻的考验。

在前不久举办的2018上海世界移动大会上，中国联通、中国移动和中国电信三大运营商亮出了时间表：计划到2020年，实现5G网络正式商用。作为第五代移动通信，5G网络带给人们的第一感觉是速度快。4G时代主要实现了“人与人”的快速通讯连接，但5G的“志向”远不止于此，它的目标是要让更多的“人和物”、“物和物”快速相连，进而推进万物互联时代的到来。5G的高速率、高稳定性和低时延特性将提高无人驾驶的安全性能，除了无人驾驶，在远程操控、智能家居等应用场景也将进一步走近消费者。根据目前业界的分析，全球5G应用领域将主要集中在车联网、公共安全、智慧城市、媒体及信息娱乐四个方面。这也是业界人士认为5G网络最大的价值，“能够和更多的产业深度融合”。

当前，中国移动对5G 基本架构已有初步共识，就是要支持多种接入、降低不同接入方式和核心网的耦合、实现按需的组网、借力NFV/SDN技术。NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）技术的出现有效的解决了核心网架构的弊端，为运营商提供了一个良好的发展机遇，将NFV技术引入移动核心网具有重要意义。

随着商用时间的逼近，5G网络化已经到了发展的关键时期，中国移动提出了5G网络架构三大设计原则，首先是从刚性到软性，也就是从固态网络到动态网络，实现网络资源虚拟化、网络功能的解耦和服务化。其次是移动网络IP化、互联网化，也就是实现与IT网络互通融合，引入互联网技术，优化网络设计。最后是集中化智能和分布化处理，集中化智能—功能集中化，为垂直行业提供个性化增值服务，并分布化处理—移动网络功能靠近用户，提高网络吞吐量，降低时延。以SDN/NFV 技术实现网络云化，加上微服务设计，这意味着5G 网络真正走向开放化、服务化、软件化方向，有利于实现5G与垂直行业融合发展。

今年6月，3GPP5G NR标准SA（独立组网）方案正式完成并发布，标志着首个真正完整意义的国际5G标准正式出炉。SA独立组网相对于NSA（非独立组网）存在，其引入的新能力也是5G区别于4G的一个重要特征。NSA模式是只建5G基站，不建5G核心网，不能做到终端到终端直达的5G网络，信号传输要经过的路径多，时延也很长，不能很好地支持网路切片、边缘计算等5G的技术特征。而SA独立组网模式下，5G的基站连接5G的核心网，可通过核心网下沉部署到基站侧，使传输信号所需要经过的路径很少，可以直接从基站侧到达业务服务器。

在4G网络中，传统的核心网网元之间有着固定的通讯链路和通讯路径，用户的位置信息必须从无线基站上报给MME，然后由MME通过S-GW传递给P-GW，最终传递给PCRF进行策略的更新。而在5G核心网服务化架构下，各网络功能服务之间可以根据需求任意通讯，极大地优化了通讯路径。

伴随着虚拟化技术运用在电信领域，传统意义上的核心网网元实现了软硬件解耦，软件部分被称为网络功能（Network Function）。3GPP定义的服务化结构将一个网络功能进一步拆分成若干个自包含、自管理、可重用的网络功能服务（NF Service），这些网络功能相互之间解耦，具备独立升级、独立弹性的能力，具备标准接口与其他网络功能服务互通，并且可通过编排工具根据不同的需求进行编排和实例化部署。这种网元拆分与经常谈论的云原生或微服务架构有着相似的理念，而3GPP进行了标准化定义，并为每个5G网络功能定义了一组具备对外互通标准接口的网络功能服务。