1、5G 核心網規劃建設挑戰及策円口摘要：根據工信部提出的 5G 推進工作部署以及我國三大運行商的 5G 商用計劃。 我國即將正式推出5G商用服務。但是根據已經公布的5G新頻譜規劃來分析，從 頻譜的效果來看，短時間獨立組網，滿足 5G 新場景、新功能具有非常多的困難。 如何快速建成滿足商用所需要的 5G 網絡能力成為業內，尤其是我國三大運營商 需要重點研究討論的問題。從5G的新特征和所面臨的挑戰為切入點，分析我國 三大運營商獨立組網和非獨立組網的優勢和缺點。重點研究5G核心網規劃建設 面臨的主要問題和挑戰。關鍵詞：5G核心網規劃；挑戰；策略目前，核心網處于架構轉型和業務轉型的重要階段。在結構層面N

2、FV、CU分離、邊緣計 算等重要技術逐漸成熟，并且土洞核心網絡架構的轉型、控制面的進一步集中。從而實現轉 發面的進一步下沉。在業務方面來說，2/3G業務量急劇下降，4G流量VoLTE、物聯網用戶逐 漸增加，在5G逐步商用的情況下，面向5G商用用戶的實際需求，需要結合商用的時間點不 同地區、省市的實際需求、標準技術的成熟程度、設備成熟程度等眾多因素，綜合分析5G 核心網規劃建設的挑戰以及策略。一、 5G 核心網建設難點和挑戰5G 的時代已經到來，這會對人們的生活帶來巨大的改變，也會給人們所使用的移動技術 的方方面面帶來非常積極的影響。5G的速度更快、時延更低。從理論上來說，從智能手機到 自動駕駛

3、汽車等各個領域，5G網絡都會開辟新的局面。不過在實際5G網絡建設過程中，面 臨著很多難題和挑戰。（一）多網絡、多業務接入融合的挑戰移動通信系統從第一代發展到第五代。經歷了飛快的發展。促使網絡技術形成了多種無 線制式的復雜現狀。并且多種接入技術長期共存成為其明顯特征。同一網絡運行商擁有涵蓋 2G/3G/4/5G 以及 WLAN 網絡在內的多張不同制式網絡的狀況將長期存在。在這種情況之下， 如何有效的運行和維護多張不同制式的網絡，提升其競爭力，不斷地降低運行和維護成本以 及實現節能減排、可持續發展成為了每一個網絡運行商都要面對和解決的難題。從未來發展 的角度來分析，移動互聯網和物聯網業務會成為移動

4、通信網絡發展的主要方向。怎樣實現多 接入網絡并且可以保證高效運行以及動態協調管理同步發展。滿足5G的技術指標以及應用 場景需求是5G多網絡、多業務融合的主要技術挑戰。4G向5G網絡的演進接入網結構變化 如圖 1 所示。CU（Centralized Unit集中單元）：原BBU的非實時部分將被分離出來，重新定義為CU, 也就是負責處理非實時協議和服務。DU（Distribute Unit，分布單元）：將BBU的剩余功能重新定義為DU，主要是負責處理 物理層協議和實時服務。圖 1 4G 向 5G 網絡演進接入網結構變化（二）網絡虛擬化（云化）帶來的規劃和運維挑戰5G 網絡全面虛擬化（云化），在發展

5、基本功能，使其更加便捷的同時，會產生一定的技 術難題和工程難題。首先，網絡虛擬化使跨層故障定界定位和后期升級過程變得更加困難和 復雜，并且效率非常低。其次，邊緣計算的加入使得網元數目有更大的改變，這就會導致網 絡工程建設和維護的工作量大大增加。最后，微化服務，用戶更多的定制業務也給移動網絡 業務的編排能力提出了更多的要求。縱觀網絡功能虛擬化的歷史進程。現階段，NFV轉型還沒有達到理想目標。對于5G的 演進，運營商網絡依然面對著三大難題。首先是新業務上線速度較慢，以網元為單位大顆粒 整包交付導致開發周期過長，測試工作量非常大。對于升級產生了較大的影響。一般情況下， 軟件開發需要三到九個月。其次是

6、運營成本過高，以網元為單位的管理，造成多網元部署、 對接以及運營成本高的情況出現。并且，5G用戶面下沉站點數量增加到十倍以上，造成運維 成本上升五到十倍。最后是單Bit的成本高，COTS硬件單Bit成本偏高，COTS硬件單Bit成 本每年只下調14%，摩爾定量失效，5G時代8倍流量增加將會帶來五倍硬件和能耗增多。面對著三個挑戰，運營商需要構建更加敏捷、更加簡單的運營和能效更高的5G極簡核 心網。實現業務的實施高效且敏捷。網絡自治和單Bit成本超過摩爾定律。相關的廠家也要 統一意識，對于這三個難題所產生的實際需求。要以微服務的軟件架構，軟件要以網元為單 位的大顆粒交付轉變成為微服務粒度發布、測試

7、和升級。實現業務實施敏捷、快速上線的目 標。并且軟件發布周期要從半年的時間縮短到一個月之內。升級方面，要求要從百萬用戶受 到影響發展成為用戶無感知，業務沒有中斷情況出現。要通過統一運行帶來的便利，實現用 戶面即插即用，加站不加人。最主要的是要做好極致能效方面的工作，通過異構硬件綜合加 速使得轉發效率提高到5G0%以上。也就是保證單Bit成本超過摩爾定律。5G核心網和4G核心網有很多緊密的聯系。部分網元要融合建設，形成4G/5G統一的控 制面和用戶面錨點。，以此來提高用戶體驗，簡化網絡部署，減少成本投入。近些年以來， 核心網已經開啟虛擬化（云化）改革創新工作。例如虛擬化EPC、虛擬化IMS等等。

8、現在全 球較為先進的運營商從2016 年就開始進行虛擬化的規模商用部署，盡管我國在這方面的工 作起步較晚，但是在進展方面卻取得了非常出色的成績。虛擬化IMS已經大面積商用，虛擬 化 EPC 也在試點開始進行實踐研究。我國三大運營商都在這方面進行深入研究，并且取得了 一定的成果。從核心網NFV技術方面來分析，先從EPC控制面開始，在2019年，已經逐步 實現了 EPC網絡的虛擬化。除此之外，電信云統一資源池的建設已經開始。這為未來發展建 設5G規模建設奠定了堅實的基礎。在5G時代，虛擬化是主要的發展趨勢，企業網絡技術創 新優化的基礎。5G核心網就是虛擬化的核心網，也已經成為行業中的廣泛共識。（三

9、）5G 核心網絡架構的挑戰5G多網絡融合架構中主要包括2G/3G/4G/5G和WLAN等在內的多個無線接入網和核心 網。怎樣完成高效的架構設計，例如，核心網和接入網錨點的選擇，并且要堅固網絡改造升 級的復雜程度、對現網的影響都是網絡架構研究急需解決的問題。5G組網可以有效的支持SA和NSA兩種架構，5G商用的腳步在發展過程中會越來越快, 但是，為了占有5G的市場，NSA可能會成為部分運行商的首要選擇。SA主要是指新建的5G 網絡。NSA非獨立組網主要是指使用現有的4G基礎設施，來進行5G網絡部署。以NSA結構 的5G載波用戶數據為基礎，其控制信令仍然可以通過4G網絡進行傳輸。運營商可以根據業務

10、的實際需要來確定升級站點和區域。不是必須要完整的連片覆蓋， 而是要借助現有的成熟的4G網絡技術來擴大5G的覆蓋范圍。因為手機終端發射功率有限， 所以5G網絡的覆蓋范圍主要受到上行限制。那么，通過使用和4G聯合組網的方法就可以實 現5G單站覆蓋范圍的擴大。不過，因為NSA不需要建設5G新核心網，并且NSA需要借助 4G無線空口，已有的4G核心網架構以及4G空口難以滿足5G對時延和傳輸可靠性的實際要 求。5G建設初始階段如果使用了 NSA架構，那么4G網絡和5G網絡會緊密關聯，將帶來站 址約束、互操作配置復雜等問題的出現，對于后續向SA演進還需要多次網絡大規模調整。為了滿足用戶的實際需求，未來5G

11、核心網架構的建設和規劃必須要解決以下幾個方面 的問題。第一，核心網接入獨立。這就對于固定接入和各種各樣的無線接入，核心網要具有匯聚 功能。并且保證接入無關。保證接入無關可以有效的降低終端接入系統的復雜性和低效性。第二是分布式架構，分布式架構可以有效的提升網絡資源的利用率，避免數據轉發低效 率、單點失效、RTT時延長、流量超載等問題的出現。分布式框架的引進主要是用來改善傳 統EPC下流量路徑低效率以及單點失效帶來的缺陷。通過將CGWS和EUCES放置在IP網絡的 邊緣， 5Gc 可以提供更加高效并且高質量的流量路徑，最小化信號時延，為移動邊緣計算提 供了更加優質的支持。在傳統的異構網絡架構中，流

12、量會被匯聚到一個錨點中。但是，在未 來的 5G 分布式架構的影響下，流量可以更加靈活的進行分布式處理，這也就將吞吐量提高 到現在的數千倍之上。第三是控制面和用戶平面的完全分離。核心網絡應該通過使用開放式接口將數據平面以 及用戶平面完全進行分離。這樣的話，有利于雙方各自的獨立演進和按需部署。將兩個平面 完全調解之后，數據轉發使用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使用開放接口來提供基本的可伸縮性和靈活 性。使用開放式接口，并以此為基礎進行虛擬化技術完成網絡切片也是非常高效的一種方法。第四是輕量級的信令支持。核心網要支持輕量級的信

13、令傳輸，并且簡化相關協議。早期LTE 中先建立承載通道再進行數據傳輸的這種基于連接的方式將不再適用于處理未來越來越 多的服務場景。為了面對各種各樣新出現的使用場景，5G核心網的信令機制應該以NSA的 概念為基礎進行延伸。這種機制可以有效的增強網絡的靈活性，降低網絡的信令開銷，并且 支持低時延服務。不過這種機制存在一個明顯的問題，也就是只能概括出現有的使用場景和 服務類型。第五是高效的移動性管理。高效的移動性管理會帶來更好的資源利用率。EPC下移動性 管理使用的是靜態錨機制，所有的移動終端都是通過一定數量的 PGW 和運營商網絡相連接。 在用戶移動到比較遠的位置時，這些處于服務狀態的PGW狀態在

14、短時間之內并不能發生改 變。這種機制存在著效率低下的問題。在5G中應該以分布式移動性管理引起的動態機制為 基礎。（四）數據分流對5G核心網切片的挑戰5G 多網絡融合中的數據分流機制要保證用戶面數據可以靈活且高效的在不同接入網進行 傳輸。最小化對各個接入網絡低層傳輸的影響。需要根據部署場景和性能要求進行有效的分 流層級的選擇。例如核心網、IP或者是PDCP分流等等。5G網絡除了提供公眾客戶的業務之 外，還要滿足行業用戶的實際需求。 5G 部署初始階段，要以 EMBB 業務員需求進行網絡部署 滿足公眾寬度數據業務額實際需求，后期要以MMTC以及URLLC業務需求為主，面向垂直行 業、工業控制、城市

15、基礎設施等領域，網絡部署區域、業務感知需求都存在較大的差異、并 且很可能需要進行大量的網絡調整和增加更多新的載波。對于更加細化的業務需求，要求5G網絡建設過程中接入網絡切片技術。首先，隨著用戶終端數量和種類的迅速增加、流量的大規模增長、用戶需求的不斷多樣 化。現階段的核心網使用的傳統式集中式設計的網絡架構逐漸變得難以處理越來越多樣化的 服務要求。其次，傳統架構存在著先天性不足也難以達到使用要求。最后，因為目前移動核 心網中各個不見得功能劃分并不清楚，所以很多用戶在使用過程中會被重復處理，所以集中 式架構和對軟硬件要求高的特點，使其部署實踐過程，投入成本也非常大。盡管網絡切片技術的使用可以最大程

16、度的解決網絡性能和服務質量方面的問題，但是網 絡切片的數量設置仍然是一個非常重要的問題。切片數量過多會導致維護和管理變得更加困 難。數量過少又會導致一個簡單的使用案例需要兩個及以上的切片來達到其實際需求。運營商現在主要面對的問題有兩個方面，第一是基于目前的套餐模式，制定出可以供企 業選擇的網絡服務。第二個就是向企業網市場一樣，退出端到端的定制化網絡切片。運行商 面對業務分流的挑戰是，網絡切片面對著一定的挑戰，具體有以下幾個方面：第一是網絡切片的結構，盡管標準已經很好的定義了應用市場系列，但是依然存在很多 未分類的場景，所以在性能評估方面還是一個繼續解決的問題。第二就是網絡切片的選擇方面，一個用

17、戶可能會使用一個或者多個切片，所以選擇好切 片也是一個基本問題。第三是用戶狀態的維持，用戶的狀態信息可能會在多個切片中傳遞，所以，如何管理用 戶狀態也是一個非常關鍵的問題。二、核心網的改造和重構核心網的改造和重構主要體現在四個方面：第一是基于SDN/NFV,使運營商網絡重構； 第二是使用SBA和云原生架構，使得網絡功能更加敏捷；第三是端到端網絡切片技術；第四 是將要求網絡運行自動化。隨著商用時間的不斷逼近，5G網絡已經發展到了關鍵時期，對于這種情況，5G網絡架 構設計要堅持三個原則，首先是從剛性到軟性，也就是說要從固態網絡轉變成為動態網絡， 實現網絡資源的虛擬化，網絡功能的解耦和服務化。其次是移動網絡的IP化、互聯網化，也 即是說要實現和 IT 網絡相互融合。最后是集中化智能和分布化處理。結束語：綜上所述，移動通信是國家非常重要的網絡基礎設施，也是促進國家國民經濟發展、提 高信息化水平的重要內容。隨著5G時代的