5G 时代电信核心网演进思路

5G 时代电信核心网演进思路
作者：寿航涛
来源：《中国新通信》 2018年第2期
一、概述
第五代移动通信( 5c)的研发和测试正紧锣密鼓进行中，网络功能虚拟化( NFV)和软件定义网络(SDN)是未来5c的关键技术。

由此带来的技术变革将对现有电信网络架构带来革命性的变化，要求未来能形成虚拟化、分层化的核心网络，以及资源开放、适宜开发新业务的网络架构，提供从网络运营到业务服务的经济和可持续发展的模式。

本文将探讨5c时代电信核心网演进及引入NFV/SDN的分层虚拟化架构的思路和步骤。

二、电信核心网现状
中国电信现有固网软交换、固网IMS、移动2C/3C核心网电路域和分组域、移动4C分组域、VoLTE IMS网络等核心网络，承载话音、短信、数据等业务。

各核心网中包含以下网元设备：
(1)固网软交换包括ss、TC、sc、SHLR等设备，主要承接FTTN、FTTB、传统2M接入PBX
等业务，已运行11年，即将达到退网年限；
(2)固网IMS包括I/S/P-CSCF、MCCF/MCW、ACCF、SBC、HSS等设备，主要承接FTTN、FTTB、FTTH及IPPBX等业务；
(3)移动2C/3C核心网电路域和分组域包括MSCe、MCW、HLR、PDSN、AAA等设备，主要承接移动语音、3C数椐业务，随着4C网络的大规模应用以及VoLTE的实施，将逐步被4C网络替代
而自然退网；
(4)移动4C分组域、VoLTE IMS网络包括MME、SAE-CW、PCRF、DNS、DRA、I/S/P-CSCF、SBC、HSS等设备，承载4C数据和语音业务。

现有核心网元都由华为、中兴、贝尔等设备供应商提供，厂家提供的设备硬件可分为两类，一类是厂家专用硬件，一类是通用硬件。

现有网络主要问题如下：
(1)烟囱式建网，层层叠加，以单一功能化设备建设网络，导致网元缺乏弹性，网络缺乏灵活性；
(2)网络架构复杂，由于网元类型多，导致运维、部署效率低，网络建好后调整困难；
(3)网络基于不同厂家建设，越来越封闭。

封闭的网络导致业务创新愈加困难，用户体验难提升；
(4)传统核心网设备软硬件均为厂家定制设备，不具备通用性，网络的规划、设备的采购、建设实施通常以年为周期，网络的建设周期、需求响应速度、网络资源调配能力均无法满足移
动互联网海量的、变化的业务应用需求。

三、未来NFV网络目标架构
未来核心网络是基于NFV、SND和云计算技术的更加灵活、智能、开放和高效的网络系统，将在四个层面实现架构运化：
(1)设备云化，重新定义谩备的架构。

实现软件和硬件解耦，硬件资源池化；网络软件分布化，根据业务量的变化自动动态伸缩；提高硬件利用率和灵活高效部署。

(2)网络云化，重新定义网络架构。

实现转发和控制分离，分布式控制和集中控制结合；整网作为资源池，统一集中调度，提升用户体验和；提高网络利用率，并开放API，支持流量经营。

(3)业务云化，重新定义电信业务。

实现云化的业务架构，做到大容量，低成本，支持海量用户，提供视频云服务和公有云服务。

(4)运营云化，重新定义运营模式。

互联化运营，构建支持海量用户和海量业务的实时的业务使能系统。

四、电信核心网演进思路
电信现有核心网可按照两个阶段进行演进。

第一阶段：现有核心网络的云化改造。

首先对可进行运化改造的网元进行选择。

固网软交换、移动2C/3C电路域和分组域等网络
属于逐步退网的系统，可保持现状，等待自然退网。

固网IMS、移动4C分组域由于现有设备大
多为厂家专有硬件，非通用硬件，演进思路为保持现有设备不变，后续扩容设备采用vIMS、vEPC设备，并逐步将业务向通用设备迁移。

VoLTE IMS网络目前已采用vIMS架构，后续可逐步演进成为固移融合的综合IMS系统。

第二阶段：核心网网元功能重构
在对核心网络进行云化改造后，形成vIMS+vEPC的网络架构，其中MME负责移动性管理，CSCF负责会话管理，PCRF负责策略管理，HSS负责业务数据管理，AS负责业务能力管理，各类cw、SBC等负责业务接入。

根据各网元功能，可以将网络分为三个云：
(1)业务能力云，承接核心网业务平台、应用服务器等业处理功能；
（2）核心控制云，实现移动性管理、会话管理、策略管理、数据管理等各类核心控制功能；
（3）业务接入云，支持有线、无线各类业务接入。

通过以上3 个层次的网络重构和逻辑流程整合，核心网将具备端到端的网络控制能力，支持硬件基础设施( 计算、存储、交换) 的网络分片，满足各种业务场景下的网络能力需求。

五、总结
通过以上分析得知，现有固网、移动核心网在网络部署方式、控制功能分散和提供网络分片能力方面无法满足未来融合业务发展的需求。

现有网络可按照“三朵云”的目标架构，以“现网设备云化演进”和“控制功能重构”两个步骤实现核心网演进升级。