主页（http://www.cnwulian.net）：SDN/NFV赋能5G网络架构的云化演进
移动通信与人们的工作和生活密切相关，而人们对于更高性能的移动通信网络的需求也在不断提升，5G将能够提供可媲美光纤的数据传输速率。并且业界希望在端到端时延上5G能够达到“无感知”的程度。为了实现这样的性能要求，业界需要在网络重构的背景下，考虑5G网络架构的演进趋势和策略。
基于SDN（Soft Defined Network，软件定义网络）和NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）等前沿技术构筑的5G网络云化架构在提升网络灵活性、降低部署成本以及提升效率方面具有得天独厚的优势，使得SDN及NFV成为5G的关键技术之一。本文将基于5G典型业务场景，提出基于SDN及NFV技术的5G网络云化架构体系及演进策略。
典型应用场景驱动5G网络架构云化演进
5G是发展科技创新及数字经济的战略性基础设施资源，其核心聚焦在移动互联网及移动物联网，解决的重点问题从人与人之间的互联延伸到人与物以及物与物的连接。从需求的角度看，5G需要满足快速的移动数据流量增长，并具备海量的设备连接能力，同时需要灵活适应多样化的场景需求，有效实现业务内容及用户行为的智能感知与优化，从而为各类用户提供高品质的业务体验，最终真正实现“万物互联”。
5G典型的应用场景主要分为三大类：eMBB(增强移动宽带)、uRLLC(低时延高可靠)、mMTC(海量大连接)。
eMBB场景是指在现有移动宽带业务场景的基础上，为用户提供极致的通信体验，主要满足超高清视频、下一代社交网络、沉浸式游戏、全息视频等移动互联网业务需求，随时随地（包括在小区边缘、高速移动等恶劣环境和局部热点地区）为用户提供无缝的高速业务。
uRLLC场景包括各类对延迟/时延高度敏感的业务应用，包括自动或辅助驾驶、AR（增强现实）、VR（虚拟现实）、触觉互联网、工业控制等。如果网络时延较高，uRLLC类业务的正常运行就会受到影响，并会出现（工业）控制方面的误差。
mMTC场景主要面向智慧城市、环境监测、智慧农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。
丰富的业务场景使得5G网络在带宽、时延以及连接数量等方面为用户提供了全新的体验，同时也因为承载的业务种类繁多、业务特征不尽相同、对网络要求差异化明显等特点，必然导致传统网络面临巨大变革和挑战，包括网络功能、架构、资源、路由等多方面的定制化设计挑战。
目前业界达成的普遍共识是5G网络将基于SDN/NFV技术、云计算技术来实现网络虚拟化、云化部署，5G网络云化部署将面临用户面转发性能待提升、安全隔离技术待完善等方面的挑战。
5G网络基于服务化架构设计，通过网络功能模块化、控制和转发分离等技术，实现网络按照不同业务需求快速部署、动态的扩缩容和网络切片的全生命周期管理，包括端到端网络切片的灵活构建、业务路由的灵活调度、网络资源的灵活分配以及跨域、跨平台、跨厂家乃至跨运营商（漫游）的端到端业务提供等，这些都给5G网络运营和管理带来新的挑战。
网络重构为5G网络架构演进指明方向
面对5G网络的种种挑战，如何充分考虑网络现状并结合各种新兴技术的特点来设计5G网络架构的演进策略是极其重要的环节，运营商的网络重构战略将作为重要的参考依据。以中国电信CTNet2025网络重构战略为例，其核心是基于SDN、NFV、云计算等关键技术推动网络架构重构，构建简洁、敏捷、集约、开放的网络新架构。CTNet2025目标架构是包含固网、移动网演进的统一架构。5G网络作为移动网络的演进，是CTNet2025网络重构的重要组成部分，也是CTNet2025目标网络架构全面落地的最佳机遇。CTNet2025关于目标网络架构应具备的新特征给予了明确阐述。
一是简洁，网络的层级、种类、类型、数量和接口应尽量减少，降低运营和维护的复杂性和成本；二是敏捷，网络提供软件编程能力，资源具备弹性的可伸缩的能力，便于网络和业务的快速部署和保障；三是开放，网络能够形成丰富、便捷的开放能力，主动适应互联网应用所需；四是集约，网络资源应能够统一规划、部署和端到端运营，改变分散、分域情况下高成本、低效率的状况。
CTNet2025目标网络架构如图1所示，自下而上主要分为3个层面：网络基础设施层、网络功能层和协同编排层。该网络架构的主要特点包括：基础设施资源实现归一化和标准化、网络功能实现软件化和虚拟化，以及IT能力的业务化和平台化。
图1 CTNet2025目标网络架构
结合网络重构明确的目标网络特征、体系架构，以及5G所提供的差异化体验的需求，可以预见云化的网络架构是5G的必然趋势。面向服务的5G云化网络架构涉及无线网、核心网、承载网、边缘计算等多个层面，其中5G核心网的云化是最为关键一环。
图2为基于服务化架构（service-based architecture，SBA）的5G基础体系结构，主要特点为：一是将核心网的传统网元按照网络功能划分为多个可被灵活调用的“微服务”模块，增加了网络功能配置的灵活性及开放能力；二是实现了控制面与转发面分离，控制面可以集中部署、转发面可灵活按需下沉，满足分布式部署要求，当转发面下沉到靠近用户的边缘时，可实现本地分流功能，为用户提供超低时延的业务体验。
此外，网络切片是5G网络的关键技术，为了满足多样化的业务需求，需要在统一的基础设施资源基础之上按需切分出多个满足不同服务等级的虚拟化网络实例，各个虚拟网络间实现资源共享以及安全隔离，并且3GPP中定义的网络切片管理功能包括通信业务管理、网络切片管理及网络切片子网管理，这些都依赖编排器及控制器等核心网络管理单元来实现网络资源的共享调度、网络实例的管理和配置的自动化下发等功能。
由此可见，5G网络架构的云化演进与网络重构的技术体系是一脉相承、不可分割的，5G网络需要实现底层资源的统一共享，网络功能的模块化要基于不同场景需求进行灵活的功能模块组合，实现资源灵活调度，提升网络弹性，NFV技术的引入是优选方案。同时，在CU分离以及用户面的控制方面，SDN技术满足相关的技术需要。同时，SDN/NFV也是网络重构体系中重要的技术手段，能够实现网络功能的按需定制、灵活开放，满足网络智能化需求。
图2 基于服务化的5G体系结构
SDN/NFV对5G网络架构云化演进的价值体现
SDN是一种控制与转发分离并直接可编程的网络架构，其核心是将传统网络设备紧耦合的结构进行控制与转发分离，控制层面实现集中化部署，并通过灵活开放的可编程接口增加网络的“软化”能力。
