面向5G網(wǎng)絡(luò)運營轉(zhuǎn)型思路
肖子玉
（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）
摘　要　本文從5G需求和愿景出發(fā)，分析了運營商網(wǎng)絡(luò)向5G演進(jìn)的驅(qū)動力。提出NFV/SDN 的引入、5G多樣性通信
需求和網(wǎng)元功能重構(gòu)對運營商移動核心網(wǎng)演進(jìn)帶來的機遇與挑戰(zhàn)。此外，本文還提出為5G作準(zhǔn)備，迎接網(wǎng)絡(luò)
運營向端到端自動化、數(shù)據(jù)分析和開放轉(zhuǎn)型的建議。
關(guān)鍵詞　5G；NFV；SDN；運營；轉(zhuǎn)型

1 5G 的需求和愿景

國際各大標(biāo)準(zhǔn)化組均在積極推動5G 的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。ITU 在2012 年成立了IMT for 2020 and Beyond 項目組，意在促進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)匹配光纖的速率和可靠性，將通信應(yīng)用進(jìn)一步擴展至工業(yè)自動化等相關(guān)領(lǐng)域。3GPP 已于2015 年8 月開始進(jìn)行5G 相關(guān)RAN 技術(shù)和NFV 領(lǐng)域研究。ETSI 則在積極推進(jìn)NFV相關(guān)的技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。TMF 以運營商等需求方的角度對NFV 提出業(yè)務(wù)需求、應(yīng)用實例等方面的研究成果。除國際各標(biāo)準(zhǔn)化組織外，包括由我國工信部、發(fā)改委、科技部、企業(yè)聯(lián)合成立的中國IMT 2020 工作組等多個國際5G 研究項目組均在積極推進(jìn)5G 相關(guān)技術(shù)研究，并已發(fā)布5G 白皮書等官方文件，分析5G 愿景、架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、頻譜等方面的需求。

 業(yè)界公認(rèn)的5G 應(yīng)用場景需求包括：
* 高帶寬接入需求，如4K 高清視頻用戶在用戶密集城區(qū)使用業(yè)務(wù)和多樣化的云端服務(wù)為用戶提供的智能
生活體驗；

* 高密度連接需求，面向無處不在的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)終端連接需求；
* 高移動性需求，如高速火車的高速移動中的通信需求；

* 超低時延高可靠性連接需求，如工業(yè)自動化所需的超低時延的工業(yè)控制連接需求。

2 運營商網(wǎng)絡(luò)向5G 演進(jìn)的驅(qū)動力和面臨的挑戰(zhàn)

2.1 運營商網(wǎng)絡(luò)向5G 演進(jìn)的驅(qū)動力是業(yè)務(wù)和市場需求

面向5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的驅(qū)動力就是業(yè)務(wù)和市場需求。5G 愿景為我們提出了未來幾年內(nèi)三大類業(yè)務(wù)需求。一是全球大約有25 億用戶將成為移動寬帶（MBB）用戶，云計算平臺將為用戶提供超高清視頻、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教育等豐富的融合通信體驗，如此大規(guī)模的用戶和業(yè)務(wù)需求對運營商是機會也是挑戰(zhàn)，同時也是驅(qū)動5G 技術(shù)提供更優(yōu)頻譜效率、更高帶寬技術(shù)的驅(qū)動力之一。二是萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Thing/Machine-Type Communications）業(yè)務(wù)需求，包括智能家居、智能安防、智慧城市、環(huán)境監(jiān)控、個人可穿戴、車聯(lián)網(wǎng)等智能物聯(lián)網(wǎng)的連接需求成為5G 海量連接的技術(shù)需求和驅(qū)動力之一。三是高可靠低時延、高精度定位等的關(guān)鍵通信（Critical Communication）場景需求如工業(yè)自動化、分布式控制聯(lián)網(wǎng)通信需求等，是“工業(yè)4.0”中智能工廠和智能生產(chǎn)的主要需求場景，更是驅(qū)動5G技術(shù)演進(jìn)的重要驅(qū)動力之一。

面向如此多樣性和極限需求場景，未來的5G 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)也必須具備幾個特性：（1）系統(tǒng)具有靈活性，可進(jìn)行靈活的帶寬管理和有效的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；(2) 網(wǎng)絡(luò)具有可擴展性，系統(tǒng)能夠收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行彈性配置和伸縮；(3)系統(tǒng)支持不同的移動性需求，滿足不同終端不同業(yè)務(wù)和應(yīng)用對移動性的需求；（4）系統(tǒng)具有有效的內(nèi)容分發(fā)能力，通過網(wǎng)內(nèi)緩存和智能緩存等技術(shù)進(jìn)行高效內(nèi)容分發(fā)。

2.2 NFV/SDN 引入對運營商現(xiàn)有移動核心網(wǎng)架構(gòu)造成巨大沖擊

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化/ 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（NFV/SDN）技術(shù)是實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)靈活性和彈性擴展能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。它的優(yōu)勢是實現(xiàn)了對硬件資源的共享、軟件化網(wǎng)絡(luò)功能的快速部署和業(yè)務(wù)容量的按需靈活分配。SDN（Software Define Network）技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)控制器獲取全視角網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒y(tǒng)計反饋，簡化了網(wǎng)絡(luò)和流量的管理控制功能，實現(xiàn)了IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面相分離的架構(gòu)。SDN/NFV 相結(jié)合實現(xiàn)控制功能軟件化，并部署在云資源池中，配合業(yè)務(wù)需求控制SDN 交換機實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在2G/3G/4G 融合移動網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)中，融合移動網(wǎng)絡(luò)將隨著技術(shù)演進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和現(xiàn)有設(shè)備到達(dá)服務(wù)
年限而逐步由架構(gòu)于云計算平臺的虛擬化移動核心網(wǎng)系統(tǒng)所取代。EPC、IMS 核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元將逐步遷移動到云計算平臺中。用戶面各類網(wǎng)關(guān)等設(shè)備主要用于連接和傳送媒體流，可融合SDN 交換機功能，以實現(xiàn)快速靈活的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。SDN 的南向接口OpenFlow 協(xié)議可作為控制平面和用戶平面之間的控制接口，將SDN 控制功能融入控制平面中，利用其全視角網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒y(tǒng)計反饋功能及算法，實現(xiàn)對用戶面建立連接、優(yōu)化路由和快速轉(zhuǎn)接的功能。

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