5G核心网切片运维管理关键技术研究

廖倩倩

摘要：随着科学技术的发展，我国的5G通信技术有了很大进展，随着5G核心网商用部署需求的日渐强烈，部署计划已经提上日程。作为5G核心网关键技术之一，核心网切片的相关研究也日趋成熟。因此，伴随着5G核心网的商用部署，核心网切片的运维管理方案也将日趋紧迫。探讨了核心网切片运维管理的几个关键技术，包括核心网切片的设计、部署、闭环保障3个方面，是5G核心网商用部署的重要前提。

关键词：5G；核心网；演进；架构

引言

科技和技术的进步正影响着人类的生活，在此发展背景下，我国移动通信进入了5G发展的新时代。截至2018年底，IMT-2000（5G）推进组已基本结束第三阶段，即系统组网验证阶段，包括确定5G预商用产品相应标准技术参数，开展单系统、单终端、组网和互操作等测试，持续支撑R16国际标准验证，这为后期终端的稳定运行做好铺垫。本文主要针对5G的网络架构性能作比较，指出国内运营商5G核心网网络架构的演进方向。

15G网络概述

5G网络提出了“万物互连”的目标及增强型移动宽带（eMBB）、海量物联网（mMTC）和高可靠低时延（URLLC）三大应用场景。eMBB相对于4G网络速率可以提供更高的速率，移动性以及频谱效率，可以满足4K/8K超高清视频、VR/AR等大流量应用，为用户提供更好的使用体验。mMTC和URLLC是针对垂直行业推出的全新场景，分别在流量密度、连接密度和端到端时延、可靠性方面进行了网络设计，用以满足海量物联网连接、车联网、工业控制、智慧工厂等应用，推动5G由移动互联网时代向万物互联时代转变。云计算与5G相辅相成可以说，云计算是5G的基础技术，是5G必要的云基础设施。5G是第一个云原生的移动通信网络技术，在标准制定之初，5G就是基于云和服务化的理念进行架构设计和协议设计的。中国移动研究院新网络总体室技术经理刘景磊表示，云计算将有利于5G快速规模化和集中化组网。同时云计算又为5G提供了更多的弹性和对外开放服务的能力，而这些又是面向未来广泛的垂直行业应用必不可少的能力。云计算在5G时代会有一些新的发展。通信行业充分借鉴和引入了云计算技术，结合自身的特点做了延伸。首先，边缘计算是5G一大特性，面向客户本地化服务，需要部署边缘节点/边缘云。边缘云相对传统云计算，由集中化走向了分布化，机房环境差异更大，硬件更加异构，平台要求更加轻量化。其次是NFV（网络功能虚拟化），NFV的MANO体系更好地适配了通信网元在云上的加载运行和灵活调度。再次是多云模式的管理，5G时代行业应用需求多样，可能存在运营商的网络云、公有云、私有云甚至是合作伙伴的云等多云协同的情况，多云的管理是比较突出的新要求。最后是更加注重云网联动，通过一站式的开通和服务，实现客户云上业务与网络专线的打通。

2切片模板设计功能

（1）切片设计：①核心网切片SLA（Service-LevelAgreement，服务等级协议）需求分析：在线用户数、峰值速率、平均速率、业务类型、共享需求、是否提供广告推送功能、VIP用户QoS动态调整。②核心网切片模板设计：切片类型、切片容量、话务模型、SLA模型。③核心网切片配置设计：建立5G核心网切片配置模型，包括子切片NSD（NetworkServiceDescription，网络服务描述）配置模型、NFV配置参数配置模型等。④核心网切片生命周期设计：部署流程定义、配置激活流程定义、切片变更、弹缩、终止流程定义。（2）资源预留：NFVI资源规划、网络服务规划。（3）保障设计：业务KPI模型设计、告警统计规划设计、监控规划设计（集中实时监控；基于拓扑的子切片、资源的逐层信息监控；可视化展示切片KPI、资源占用信息、告警详细信息）等。监控指标包括：业务层（时延、带宽、连接数）、应用层（附着、接通率、寻呼、切换）、资源层（资源分配率、资源碎片率、主机分配率）。逐渐实现SA网络架构的挑战SA是采用崭新设计思路的全新架构，其大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术的同时，还引入全新网元、接口与全新的5GNR空口技术，所以其互通互操作、协议开发部署所面临的技术挑战很高。SA架构的主要特色在于能够提供目前4G网络无法支持的如低时延、高可靠等业务应用，因此为了获取客户资源，5G网络部署初期就需要具有较大规模的连续覆盖来满足相关应用。而且三大运营商的可用5G系统的频率资源相对于4G都较高，建站密度相应较大，所以5GSA架构的部署将面临技术和资金的困难。

3切片保障

5G核心网切片闭环保障的最终目的是建立面向生命周期的业务服务保障能力，（1）核心网切片闭环保障的生命周期及服务流程的设计是在切片设计时产生的，由设计提出了保障需求，包括：业务KPI模型设计、告警统计规则设计、监控规则设计、业务诊断测试定义等。（2）核心网切片闭环保障的基本功能包括策略中心、优化管理、资源管理、综合保障等。策略中心为整个环节的大脑，定义优化策略。资源管理负责绘制跨层的资源视图。综合保障负责采集性能指标、告警、日志等。优化管理根据资源管理和综合保障的输出，参考历史数据，进行数据分析，协助策略中心确定切片优化的策略。策略中心下发给网络去执行优化的策略，包括切片的扩缩容、重新部署等。同时下发策略给综合保障，实时监控更新后切片的是否满足SLA要求，进入下一轮闭环保障。（3）核心网切片闭环保障的流程包括：观察（搜集网络异常事件、关键性能指标、配置信息等）、调整（多维度管理分析，形成切片业务指标、告警等多维度管理分析）、决策（依据评估结果，对切片优化做出建议）、行动（优化结果进行审核、验证与发布）。

4结束语

综上所述，面向5G的核心网部署建议采用“网络架构布局一步到位、网元功能平滑升级演进、容量流量逐步迁移调整”的策略。在5G规划期积极实践5G技术4G化、夯实NFV及SDN基础，坚持三层解耦，推动虚拟层收敛，扎实推进软硬解耦实现电信网络硬件通用化、标准化和池化。基于中心+边缘的核心网目标架构，提前启动机房规划和改造，提供与分布式核心网相匹配的网络环境。在5G引入期基于运营策略选择不同建设方式，无论是先部署NSA逐步向SA演进，还是直接部署SA，抑或是NSA和SA并举，都应当明确网络定位，避免大规模二次改造。若采用EPC+，建议控制现网改造规模；同等条件下优选虚拟化建设方式，支持网络升级演进。若部署5GC，则需考虑简化方案；5GCIOT接口数量超过30个，其中服务化接口超过20个，操作/消息组数量超过200条，如果按照标准协议，将会对现网部署、尤其是异厂家联调带来巨大工作量。因此建议在真正实现网络自动化部署之前，5G核心网采用简化部署策略：针对初期商用非必须的网元和功能进行裁剪，对网络功能、接口根据商用需求进行合并，减少虚拟层与应用层厂家配对数量，在不改变标准协议真实意图的情况下简化部分特性、流程，对于明确的需求、固化部分配置。

参考文献：

[1]李凌书，5G网络切片资源编排与故障管理技术研究，信息工程大学硕士论文，2017年6月

[2]王华，未来5G网络切片技术关键问题分析与探究，通信电源技术，2019年1月25日，第36卷第1期

[3]TricciSo，袁知贵，徐方，姚强，宗在峰，徐岱，朱进国，支持多业务的网络切片技术研究，邮电设计技术，2016年7月

作者简介：廖倩倩（1981-），女，汉族，广西桂林人，硕士研究生，主要从事传输网维护、核心网维护等工作。