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摘 要：随着数据业务和物联网技术的飞速发展，基于不同速率和不同延迟的接入网络需求逐渐呈现出层次差异。传统的移动通信网络已经不能满足人类和计算机通信的巨大需求。因此，5G网络已成为全球运营商关注的焦点。不同于4G网络的单一场景，5G网络呈现出三种不同的应用场景：极端移动宽带、大规模物联网和超可靠通信。根据5G的应用场景和能力需求、5G核心网的基本结构和现有核心网的未来演进策略，为5G网络的建设提供指导。
关键词：NFV；EPC；C/U分离；IMS
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0267-02
1 引 言
随着4G网络中的广泛商业应用，各种速度的无线应用层出不穷，对移动网络的带宽和容量提出了更高的要求。同时，对象网络技术的发展也带来了各种需求，如各种延迟、带宽和连接数量等。传统的通信网络场景单一，网络容量有限，对设备的资源需求量大，不能满足许多复杂的运行条件。在新市场的驱动下，5G技术已经成为世界关注的焦点，面临着巨大的人力和计算机通信需求。国内外主流管理人员在2020年制定了商业用途计划。
移动通信深刻地改变了人们的生活。移动数据业务的爆炸性增长，海水设施的连接，新的业务，新应用的出现，以及第五代移动通信（5G）系统的运行。
网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）是下一代5G的关键技术，希望能够支持数千倍的带宽、海量连接、多样化的服务和用户。基于虚拟化和软件定义的网络技术，我们构建了一个5G网络，以构建灵活灵活的高带宽需求，为开放资源和新业务开发创建合适的框架，以及进一步开发适合应用的新服务和新技术的支持。它提供了一种从网络到商业服务的经济和可持续发展的模式。
本文介绍了一个5G核心网，介绍了NFV/SDN层虚拟化系统结构的需求、问题和挑战。
2 核心网网络结构现状与演进需求
2.1 核心网网络结构现状
目前，中国移动已经建成了2G/3G/4G融合的核心网络，承载着中国移动的语音、短信、数据等业务。融合核心网络包括以下领域元素设备：
（1）2G/3G电路域核心网。电路域核心网支持2G/3G基本语音和短消息业务，包括MSS、MGW、GMSS、GMGW、e-MSC等设备。
（2）2G/3G/4G分组区域核心网。该组的核心网络（Pan）支持用户的数据访问服务，包括SGSN/Mme、GGSN/sae-05、CG、DNS和PCRF等设备。
（3）歌舞伎核心网。IP域的核心网包括核心网I/S/ROM/bgcf、mgcf/im-el、DNS、IMSas、接入侧SBC和p-ji。已经构建的CM配备有组事务目的地的固定接入语音业务。正在建设的VO智能手机网络主要负责控制和继续4G语音。核心网络单元构成互联网。
（4）用户数据域。用户数据域主要是指2G/3G/4G和IMS集成的HSS/HLR设备，它们负责不同领域的用户的注册、认证和移动性管理。
（5）信号网络。信令网络包括传输7号信令的信令网络和传输Diameter信令消息的Diameter信令网络。信令网络由HSTP、HDRA设备、LSTP和LDRA设备三层组成，用于跨省传送信令。
中国移动当前网络运营的核心网元是由电信设备供应商提供的。制造商提供的设备硬件可分为两类，一类是制造商专用硬件，另一类是一般硬件。一些网络元件只包含工厂专用硬件，一些网络元件只包含一般硬件，而一些网络元件包括工厂专用硬件和一般硬件。同时，基于硬件平台，开发了中国移动定制的软件功能。
2.2 核心网络演进需求分析与技术发展现状
目前，4G网络已引入大规模运营。国际通信组织已经开始研究5G网络。进行了需求调研和技术搜索。5G论坛、欧盟优点、IMT-20、NGMN和中国IMT-20（5G）公布了5G愿景白皮书。5G人的移动网络和目标网络在各种情况下提供各种应用服务，为用户提供广泛、快速、低延迟、低能耗的服务。网络标准化工作于2020完成。
现有的融合核心网络面临以下问题，以支持未来的5G网络应用。核心网络中NFV云的演化是解决这些问题的有力手段。
2.2.1 构建和部署模型
电信设备供应商提供和集成了传统的核心网络设备。软件和硬件是制造商定制的设备。它们没有多功能性。网络规划、设备采购和建设通常每年实施。现有网络体系结构的建设周期、需求响应速度和网络资源分配能力已经不能满足移动互联网和5G时代海量变化的业务应用需求。
NFV核心网络资源池的集中式建设将促进网元系统之间的硬件资源共享。功能模块的软件部署将加快相应的网元需求速度，缩短施工交付周期。
2.2.2 5G网络片断需求
5G网络支持网络层功能，并为不同的用户和企业提供虚拟专用网络资源。目前，接入网、传输网、配电网、核心网和网络不能为用户最终提供资源准备和服务质量保证。
网络系统的虚拟化和层次化可以实现对网络信息传输能力的統一控制。
2.2.3 多节点控制问题
目前，每个网络单元的控制和负载是紧密耦合的，不同网络的不同系统接受不同控制中心的控制策略。Mme、HSS、SPR、PCRF和HSS通过每个基础管理不同级别的通信。他们不能联合制定联合关税和资源安全战略。
通过引入NFV/SDN系统结构，进一步分离了控制负载，将各个系统和平台放在一起，使系统更加方便地操作和协作。
中国移动通信集团公司开展了NFV网络布局技术搜索和网络试验，并部署了基于RCH云架构和应用平台的南基地。每个设备制造商提供基于NFV架构的IP域控制网络元件产品，并且该组参与在山东、河北、陕西和安徽的网络测试验证。 3 NFV核心网目标架构及演进方案
3.1 5G NFV网络目标体系结构
为了满足5G业务指标和应用场景的需要，每个国际通信组织都发布了一份5G远景白皮书。其中，IMT-20（5G）组织在中国提出了全面网络建设。
未来的5G网络是一个更加灵活、智能、高效、开放的SDN、NFV和云计算技术的网络系统。5G网络体系结构包括三个区域：访问云和控制云以及先前的云。接入云支持各种无线接入模式，集成集中式和分布式无线接入网络体系结构，适应各种类型的返回链路，实现更灵活的网络布局和有效的无线资源管理。5G网络控制功能和数据传输功能形成集中控制云和高效传输云。控制云实现本地和全局会话控制、移动性管理和服务质量保证，为服务构建开放的网络能力接口。转发云可以基于公共硬件平台实现，在云网络控制和资源采购控制下实现可靠、低延迟、负载共享传输。
新5G网络的发展是移动网络未来的发展方向，但实际网络的发展充分考虑了现有移动网络的演进路径，以及未来的新業务和新海洋。而且，5G网络体系结构的演变处于一个局部改变整个网络的中间阶段。通信技术与信息技术的融合从核心网延伸到无线接入网，最终形成网络体系结构的整体演进。
3.2 NFV核心网络演进方案
考虑到上述5G网络的体系结构构想，建议对现有核心网各网元的NFV云和5G网络能力的实现应分两个阶段进行。
现有核心网络元素从传统平台到云平台的演进：
中国移动集团公司对每个厂商的支持和部署计划应遵循每个核心网络的NFV/SDN原则。
（1）转换为CT it网络的转换价值高、用于提供新业务的网元优先演进，结构稳定性和演进价值低的网元为延迟配置。
（2）部分计算、控制和数据存储、某些媒体传输的延迟放置和特殊硬件请求中网络元素的优先级的演变。
（3）棋盘上的净源NFV相对成熟。飞机是由VO通向飞机的巨大建造机会领先的。
根据以上原则，核心网域和网元NFV/SDN演进的优先级和成熟度如图1所示。
通过这样做，核心网络的云演进步骤的如下。
4 注意事项
（1）在当前阶段，RCH已经在互联网上部署。传统网络的技术试验已经开始。
（2）控制网络（MME、PCRf）、控制数据网络源（HSS/HLR）、传输网络（草案）和具有结构分离要求的媒体传输网络（SAE05）都处于程序论证和产品设计阶段。当技术成熟时，我们必须促进现有网络的尽快引入。
（3）介质传输表面网络（MGW，SBC）处于技术研究阶段，可根据SDN技术的成熟程度进行配置。
（4）由于业务量的增加，2G/3G电路区域相关网（MSc、GSB、STP）已经减少。传统设施面临网络集成、替代和退出，不再考虑云的进步。
在核心网络系统上完成nfv的云转换后，硬件平台采用通用的硬件资源。基于核心网络资源池软件，设置了Mme等控制功能。传输层集中了GW、SBC等网络单元的媒体功能。
（5）随着虚拟化网络的成熟，核心网络的NFV/SDN修改可以逐步实现，而实际的网络建设并不支持新网络的新功能。不支持网络的新特性。在演进结束时，传统网络和虚拟化网络同时存在于同一池中，无线基站需要接入池中的传统网络和虚拟化网络当虚拟化技术成熟时，建议尽可能缩短过渡期的持续时间。
参考文献
[1]于建伟，张保华，于娟娟，等.面向5G的NFV核心网演进方案研究[J].电信工程技术与标准化，2017，30（1）：42～47.
[2]于富东，杨 林，匙 凯.面向5G的核心网网络演进方案研究[J].电信网技术，2017（12）：62～66.
[3]黄 嘉，聂炜玲，李艳俊.从核心网云化切入，实现4G到5G的演进[J].互联网天地，2017（8）：26～29.
[4]许碧洲，路 遥，孙道禹.NFV核心网在5G下的演进方案分析[J].中国新通信，2017（20）.
[5]谢沛荣，曾 颖.5G移动核心网演进探析[J].电信科学，2014（s2）：1～5.
[6]王晓宁.5G核心网演进和特点[J].数字通信世界，2018（2）.
[7]鲁义轩.中兴Cloud UniCore创新思路领跑5G演进[J].通信世界，2015（17）：32.
收稿日期：2018-11-12
关键词：NFV；EPC；C/U分离；IMS
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0267-02
1 引 言
随着4G网络中的广泛商业应用，各种速度的无线应用层出不穷，对移动网络的带宽和容量提出了更高的要求。同时，对象网络技术的发展也带来了各种需求，如各种延迟、带宽和连接数量等。传统的通信网络场景单一，网络容量有限，对设备的资源需求量大，不能满足许多复杂的运行条件。在新市场的驱动下，5G技术已经成为世界关注的焦点，面临着巨大的人力和计算机通信需求。国内外主流管理人员在2020年制定了商业用途计划。
移动通信深刻地改变了人们的生活。移动数据业务的爆炸性增长，海水设施的连接，新的业务，新应用的出现，以及第五代移动通信（5G）系统的运行。
网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）是下一代5G的关键技术，希望能够支持数千倍的带宽、海量连接、多样化的服务和用户。基于虚拟化和软件定义的网络技术，我们构建了一个5G网络，以构建灵活灵活的高带宽需求，为开放资源和新业务开发创建合适的框架，以及进一步开发适合应用的新服务和新技术的支持。它提供了一种从网络到商业服务的经济和可持续发展的模式。
本文介绍了一个5G核心网，介绍了NFV/SDN层虚拟化系统结构的需求、问题和挑战。
2 核心网网络结构现状与演进需求
2.1 核心网网络结构现状
目前，中国移动已经建成了2G/3G/4G融合的核心网络，承载着中国移动的语音、短信、数据等业务。融合核心网络包括以下领域元素设备：
（1）2G/3G电路域核心网。电路域核心网支持2G/3G基本语音和短消息业务，包括MSS、MGW、GMSS、GMGW、e-MSC等设备。
（2）2G/3G/4G分组区域核心网。该组的核心网络（Pan）支持用户的数据访问服务，包括SGSN/Mme、GGSN/sae-05、CG、DNS和PCRF等设备。
（3）歌舞伎核心网。IP域的核心网包括核心网I/S/ROM/bgcf、mgcf/im-el、DNS、IMSas、接入侧SBC和p-ji。已经构建的CM配备有组事务目的地的固定接入语音业务。正在建设的VO智能手机网络主要负责控制和继续4G语音。核心网络单元构成互联网。
（4）用户数据域。用户数据域主要是指2G/3G/4G和IMS集成的HSS/HLR设备，它们负责不同领域的用户的注册、认证和移动性管理。
（5）信号网络。信令网络包括传输7号信令的信令网络和传输Diameter信令消息的Diameter信令网络。信令网络由HSTP、HDRA设备、LSTP和LDRA设备三层组成，用于跨省传送信令。
中国移动当前网络运营的核心网元是由电信设备供应商提供的。制造商提供的设备硬件可分为两类，一类是制造商专用硬件，另一类是一般硬件。一些网络元件只包含工厂专用硬件，一些网络元件只包含一般硬件，而一些网络元件包括工厂专用硬件和一般硬件。同时，基于硬件平台，开发了中国移动定制的软件功能。
2.2 核心网络演进需求分析与技术发展现状
目前，4G网络已引入大规模运营。国际通信组织已经开始研究5G网络。进行了需求调研和技术搜索。5G论坛、欧盟优点、IMT-20、NGMN和中国IMT-20（5G）公布了5G愿景白皮书。5G人的移动网络和目标网络在各种情况下提供各种应用服务，为用户提供广泛、快速、低延迟、低能耗的服务。网络标准化工作于2020完成。
现有的融合核心网络面临以下问题，以支持未来的5G网络应用。核心网络中NFV云的演化是解决这些问题的有力手段。
2.2.1 构建和部署模型
电信设备供应商提供和集成了传统的核心网络设备。软件和硬件是制造商定制的设备。它们没有多功能性。网络规划、设备采购和建设通常每年实施。现有网络体系结构的建设周期、需求响应速度和网络资源分配能力已经不能满足移动互联网和5G时代海量变化的业务应用需求。
NFV核心网络资源池的集中式建设将促进网元系统之间的硬件资源共享。功能模块的软件部署将加快相应的网元需求速度，缩短施工交付周期。
2.2.2 5G网络片断需求
5G网络支持网络层功能，并为不同的用户和企业提供虚拟专用网络资源。目前，接入网、传输网、配电网、核心网和网络不能为用户最终提供资源准备和服务质量保证。
网络系统的虚拟化和层次化可以实现对网络信息传输能力的統一控制。
2.2.3 多节点控制问题
目前，每个网络单元的控制和负载是紧密耦合的，不同网络的不同系统接受不同控制中心的控制策略。Mme、HSS、SPR、PCRF和HSS通过每个基础管理不同级别的通信。他们不能联合制定联合关税和资源安全战略。
通过引入NFV/SDN系统结构，进一步分离了控制负载，将各个系统和平台放在一起，使系统更加方便地操作和协作。
中国移动通信集团公司开展了NFV网络布局技术搜索和网络试验，并部署了基于RCH云架构和应用平台的南基地。每个设备制造商提供基于NFV架构的IP域控制网络元件产品，并且该组参与在山东、河北、陕西和安徽的网络测试验证。 3 NFV核心网目标架构及演进方案
3.1 5G NFV网络目标体系结构
为了满足5G业务指标和应用场景的需要，每个国际通信组织都发布了一份5G远景白皮书。其中，IMT-20（5G）组织在中国提出了全面网络建设。
未来的5G网络是一个更加灵活、智能、高效、开放的SDN、NFV和云计算技术的网络系统。5G网络体系结构包括三个区域：访问云和控制云以及先前的云。接入云支持各种无线接入模式，集成集中式和分布式无线接入网络体系结构，适应各种类型的返回链路，实现更灵活的网络布局和有效的无线资源管理。5G网络控制功能和数据传输功能形成集中控制云和高效传输云。控制云实现本地和全局会话控制、移动性管理和服务质量保证，为服务构建开放的网络能力接口。转发云可以基于公共硬件平台实现，在云网络控制和资源采购控制下实现可靠、低延迟、负载共享传输。
新5G网络的发展是移动网络未来的发展方向，但实际网络的发展充分考虑了现有移动网络的演进路径，以及未来的新業务和新海洋。而且，5G网络体系结构的演变处于一个局部改变整个网络的中间阶段。通信技术与信息技术的融合从核心网延伸到无线接入网，最终形成网络体系结构的整体演进。
3.2 NFV核心网络演进方案
考虑到上述5G网络的体系结构构想，建议对现有核心网各网元的NFV云和5G网络能力的实现应分两个阶段进行。
现有核心网络元素从传统平台到云平台的演进：
中国移动集团公司对每个厂商的支持和部署计划应遵循每个核心网络的NFV/SDN原则。
（1）转换为CT it网络的转换价值高、用于提供新业务的网元优先演进，结构稳定性和演进价值低的网元为延迟配置。
（2）部分计算、控制和数据存储、某些媒体传输的延迟放置和特殊硬件请求中网络元素的优先级的演变。
（3）棋盘上的净源NFV相对成熟。飞机是由VO通向飞机的巨大建造机会领先的。
根据以上原则，核心网域和网元NFV/SDN演进的优先级和成熟度如图1所示。
通过这样做，核心网络的云演进步骤的如下。
4 注意事项
（1）在当前阶段，RCH已经在互联网上部署。传统网络的技术试验已经开始。
（2）控制网络（MME、PCRf）、控制数据网络源（HSS/HLR）、传输网络（草案）和具有结构分离要求的媒体传输网络（SAE05）都处于程序论证和产品设计阶段。当技术成熟时，我们必须促进现有网络的尽快引入。
（3）介质传输表面网络（MGW，SBC）处于技术研究阶段，可根据SDN技术的成熟程度进行配置。
（4）由于业务量的增加，2G/3G电路区域相关网（MSc、GSB、STP）已经减少。传统设施面临网络集成、替代和退出，不再考虑云的进步。
在核心网络系统上完成nfv的云转换后，硬件平台采用通用的硬件资源。基于核心网络资源池软件，设置了Mme等控制功能。传输层集中了GW、SBC等网络单元的媒体功能。
（5）随着虚拟化网络的成熟，核心网络的NFV/SDN修改可以逐步实现，而实际的网络建设并不支持新网络的新功能。不支持网络的新特性。在演进结束时，传统网络和虚拟化网络同时存在于同一池中，无线基站需要接入池中的传统网络和虚拟化网络当虚拟化技术成熟时，建议尽可能缩短过渡期的持续时间。
参考文献
[1]于建伟，张保华，于娟娟，等.面向5G的NFV核心网演进方案研究[J].电信工程技术与标准化，2017，30（1）：42～47.
[2]于富东，杨 林，匙 凯.面向5G的核心网网络演进方案研究[J].电信网技术，2017（12）：62～66.
[3]黄 嘉，聂炜玲，李艳俊.从核心网云化切入，实现4G到5G的演进[J].互联网天地，2017（8）：26～29.
[4]许碧洲，路 遥，孙道禹.NFV核心网在5G下的演进方案分析[J].中国新通信，2017（20）.
[5]谢沛荣，曾 颖.5G移动核心网演进探析[J].电信科学，2014（s2）：1～5.
[6]王晓宁.5G核心网演进和特点[J].数字通信世界，2018（2）.
[7]鲁义轩.中兴Cloud UniCore创新思路领跑5G演进[J].通信世界，2015（17）：32.
收稿日期：2018-11-12