5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)白皮書

中國聯(lián)通5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)白皮書

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院

2018年6月

中國聯(lián)通5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)白皮書

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15G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景

1.15G時(shí)代多元化的業(yè)務(wù)需求

5G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將不僅為傳統(tǒng)的人人通信提供支持，同時(shí)將提供大量前所未有的新

興行業(yè)的后向合作，業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢逐漸由基于現(xiàn)有技術(shù)和大眾市場的核心應(yīng)用，轉(zhuǎn)向基于

全新技術(shù)和面向垂直行業(yè)研發(fā)和探索的應(yīng)用。

新興業(yè)務(wù)

實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程

自動(dòng)控制遠(yuǎn)程控制

智能安防信息處理

延伸業(yè)務(wù)

擬真視頻通信電子健康

UHD內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)

交付

智能測量

核心業(yè)務(wù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

移動(dòng)寬帶

IMS業(yè)務(wù)

VHBB互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場急救連接自動(dòng)駕駛

接入

云服務(wù)

語音/短信業(yè)務(wù)專用網(wǎng)絡(luò)

人對(duì)人人對(duì)物物對(duì)物

圖1-15G技術(shù)框架

未來不同服務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求是多樣化的，例如智能家居、智能電網(wǎng)、智能農(nóng)業(yè)和智能

秒表需要大量的額外連接和頻繁傳輸小型數(shù)據(jù)包的服務(wù)支撐，自動(dòng)駕駛和工業(yè)控制要求毫秒

級(jí)時(shí)延和趨于100%的可靠性，而娛樂信息服務(wù)則要求固定或移動(dòng)寬帶連接。上述服務(wù)需求

表明5G網(wǎng)絡(luò)需要更加靈活以支撐不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。

為適配未來不同服務(wù)的需求，5G網(wǎng)絡(luò)需要更靈活更開放的彈性架構(gòu)，能快速部署和

變更，并提供高效靈活的管理能力，以便為未來的不同行業(yè)需求做出快速的響應(yīng)和調(diào)整。

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1.2當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)面臨的困難和挑戰(zhàn)

現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是為語音通信以及常規(guī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)，而且經(jīng)歷了3GPP各

個(gè)版本的升級(jí)，網(wǎng)元眾多，網(wǎng)元功能相互重疊，網(wǎng)元間接口復(fù)雜，其靈活性不足以支撐5G

時(shí)代的多業(yè)務(wù)場景

網(wǎng)元功能耦合

簽約上下文用戶數(shù)據(jù)

HSSSPR

Rx

計(jì)費(fèi)

安全認(rèn)證

接入控制

會(huì)話管理

移動(dòng)性管理PCRF

會(huì)話管理地址分配

QoS報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)

網(wǎng)關(guān)選擇

MMES/P-GW

圖1-2EPC網(wǎng)元功能分布

3GPP協(xié)議定義的EPC網(wǎng)元功能組合復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)功能同網(wǎng)元強(qiáng)耦合，而且存在功能重

疊，所有不同的業(yè)務(wù)共用同一套邏輯控制功能，無法做到為某一種特定的業(yè)務(wù)類型定制控制

功能組合。眾多控制功能間的緊耦合性以及復(fù)雜接口缺乏必要的靈活性，造成新業(yè)務(wù)的上線

周期長，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本高等問題。而靈活組合、個(gè)性化定義、動(dòng)態(tài)部署以及靈活擴(kuò)展能力

將是下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的必要特性，以現(xiàn)有EPC系統(tǒng)的情況，很難適應(yīng)未來5G復(fù)雜多變的

應(yīng)用場景。

協(xié)議定義固化

EPC的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多實(shí)現(xiàn)為二進(jìn)制編碼格式，基于嚴(yán)格、固定的接口消息格式定義，某

些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳輸和編解碼開銷相對(duì)較大。業(yè)務(wù)的上線周期比較長，這將限制網(wǎng)絡(luò)和新業(yè)務(wù)

的快速創(chuàng)新能力。而為滿足針對(duì)各類業(yè)務(wù)的快速組網(wǎng)定義和靈活部署，急需網(wǎng)絡(luò)定義更新、

更靈活、更輕量化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的部署商用，進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造更多的價(jià)值。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜

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現(xiàn)有EPC網(wǎng)絡(luò)下，隨著運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和迭代，網(wǎng)元和接口功能的復(fù)雜度逐步

隨著接口數(shù)量的增加而增加：從2G、3G到4G網(wǎng)絡(luò)，每增加一個(gè)新的網(wǎng)元，就需要考慮引

入該網(wǎng)元的接口，以及其與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容的問題，往往一個(gè)網(wǎng)元和接口的引入會(huì)影響到其他

多個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)元和接口，并進(jìn)一步影響到后期的端到端的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。傳統(tǒng)的“點(diǎn)到點(diǎn)”架構(gòu)下

的固有的連接模式導(dǎo)致后續(xù)新網(wǎng)元和新功能的引入容易造成“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的問題。在

后續(xù)功能增強(qiáng)中，一個(gè)消息參數(shù)的修改需要端到端的考慮整個(gè)信令流程的兼容性，導(dǎo)致前向

演進(jìn)的復(fù)雜度會(huì)隨著新版本的產(chǎn)生而增加。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的人工依賴

現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大量運(yùn)維活動(dòng)仍然依賴人工參與，自動(dòng)化程度較低。例如通過人工來打

通不同環(huán)節(jié)，操作部門需要在EMS對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)模式是針對(duì)逐個(gè)網(wǎng)元設(shè)備，并且

需要理解大量設(shè)備相關(guān)信息，操作效率很低。

在5G時(shí)代，對(duì)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化提出了極大的需求，根據(jù)需要可以自動(dòng)定義組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自

動(dòng)部署、靈活擴(kuò)充。并且，同一張網(wǎng)絡(luò)中可以存在若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都將擁

有特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)功能以及資源分配模型，如果像當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維一樣大量依賴人工

的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署，將對(duì)運(yùn)營商的運(yùn)維系統(tǒng)帶來極大的挑戰(zhàn)。

網(wǎng)絡(luò)功能開放性

國內(nèi)外運(yùn)營商都希望開放網(wǎng)絡(luò)能力以提供更多增值服務(wù)，但至今能力開放的商業(yè)成果仍

不能滿足運(yùn)營商日益迫切的轉(zhuǎn)型需求。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因，除了商業(yè)模型限制外，還有本

身網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性。3GPP前期網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中并沒有考慮能力開放，雖然通過

網(wǎng)元修改也能夠?qū)崿F(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)能力開放，但無法滿足電信級(jí)API快速創(chuàng)新需求。普通的Web

API創(chuàng)新周期為幾小時(shí)或者幾天，而由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制，電信級(jí)API創(chuàng)新周期往往需要數(shù)

月甚至更長的時(shí)間，嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)能力開放的發(fā)展。

當(dāng)前架構(gòu)中，能力開放使能網(wǎng)元（Enabler）通過私有接口連接各網(wǎng)元，為了增加一個(gè)

新的API，往往要修改Enabler和提供能力的所有網(wǎng)元，周期很長。另一方面為解決

Multi-Vendor場景，還面臨標(biāo)準(zhǔn)化問題，多數(shù)運(yùn)營商要求商用部署前先標(biāo)準(zhǔn)化，但這種從定

義規(guī)范、開發(fā)產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)部署上線流程要經(jīng)過幾年時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足新業(yè)務(wù)創(chuàng)新需求。

25G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵功能

2.1服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架

在面向業(yè)務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，我們可以將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制面功能進(jìn)行融合和統(tǒng)一，

同時(shí)將控制面功能分解成為多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這些獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)

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行靈活的組合。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和其他服務(wù)在業(yè)務(wù)功能上解耦，并且對(duì)外提供統(tǒng)一類型的服務(wù)

化接口，向其它調(diào)用者提供服務(wù)，將多個(gè)耦合接口轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环?wù)接口，可以有效減少接口

數(shù)量，并統(tǒng)一服務(wù)調(diào)用方式，進(jìn)而提升了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)提供了基于服務(wù)化的調(diào)用接口，服務(wù)化接口基于TCP/HTTP2.0進(jìn)行通訊，

使用JSON作為應(yīng)用層通信協(xié)議的封裝?；赥CP/HTTP2.0/JSON的調(diào)用方式，使用輕

量化IT技術(shù)框架，可以適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)定義、快速開發(fā)、動(dòng)態(tài)部署的需求。在將來，

服務(wù)化接口還可以使用QUIC/HTTP2.0進(jìn)行通訊，相比較TCP/HTTP2.0方式，可以獲得

更高的通訊效率。

控制面服務(wù)組合

控制面服務(wù)其他服務(wù)

移動(dòng)性管理服務(wù)會(huì)話管理服務(wù)

控制器（如位置服務(wù)等）

外部接服務(wù)管理框架數(shù)據(jù)服務(wù)

口功能

用戶數(shù)據(jù)

安全管理接入控制策略管理其他

管理

基本控制面服務(wù)

圖2-1網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)化

在網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)化的應(yīng)用中，所有的服務(wù)調(diào)用、交互過程均在服務(wù)管理框架內(nèi)進(jìn)行，

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)在控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面分離的情況下，進(jìn)一步對(duì)控制面網(wǎng)元進(jìn)行了“總線式”連

接，所謂的“總線”在實(shí)際部署中是一臺(tái)或幾臺(tái)路由器，與目前的4G網(wǎng)絡(luò)中DRA不同的

是，DRA本身是感知上層協(xié)議的，如用戶的號(hào)段、簽約信息等3GPP層消息，并基于這些

信息進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，但5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)中的控制面“總線”只進(jìn)行基于路由器3/4層協(xié)議

的轉(zhuǎn)發(fā)，而不會(huì)感知上層的協(xié)議。

服務(wù)控制器提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的注冊，發(fā)現(xiàn)，授權(quán)，更新，監(jiān)控等管理功能，其本身也

是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一種，對(duì)應(yīng)5GC標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元NRF（NetworkRepositoryFunction）。服務(wù)功能

相互獨(dú)立的特性確保了在新增或升級(jí)業(yè)務(wù)功能的過程中現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不受影響，只需要服

務(wù)控制器針對(duì)單個(gè)服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的更新即可。相比現(xiàn)有的緊耦合網(wǎng)絡(luò)控制功能，服務(wù)化的控

制面架構(gòu)通過服務(wù)的靈活編排大大簡化了新業(yè)務(wù)的拓展及上線流程，為5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)

展打下了基礎(chǔ)。NRF是5G網(wǎng)絡(luò)能力開放的重要組成部分，也是區(qū)別于4G網(wǎng)絡(luò)能力開放的

顯著標(biāo)志。NRF的引入意味著運(yùn)營商進(jìn)一步深層次網(wǎng)絡(luò)能力開放的可能性，通過其提供的

功能，第三方可以間接的通過NRF提供的服務(wù)注冊、發(fā)現(xiàn)、授權(quán)操作獲得運(yùn)營商內(nèi)部其它

網(wǎng)元提供的服務(wù)，這里的第三方一方面指OTT廠家，另一方面指其它運(yùn)營商的訪問。

網(wǎng)元提供的服務(wù)包含接入管理、鑒權(quán)管理、會(huì)話管理、用戶數(shù)據(jù)管理、策略管理、QoS

管理、計(jì)費(fèi)管理、定位管理等，一方面實(shí)現(xiàn)了通過一個(gè)融合化接口管理多個(gè)不同模塊的功能，

另一方面第三方可通過能力開放平臺(tái)訪問/調(diào)用不同服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)深度網(wǎng)絡(luò)能力開放打下基

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礎(chǔ)。

2.2服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的能力開放

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的“總線式”設(shè)計(jì)將使所有控制面網(wǎng)元接口協(xié)議的統(tǒng)一成為必然，5G

網(wǎng)路架構(gòu)將摒棄GTP-C、Diameter等傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用更靈活、更輕量的HTTP協(xié)

議，使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外無縫交互成為可能，從而進(jìn)一步為深層次的5G能力開放提供了更方便

的API開發(fā)和調(diào)用能力。

面向垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求將是多樣化、定制化的。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)需要通過將自身

的能力開放給垂直行業(yè)和OTT應(yīng)用以滿足其靈活的定制化需求。網(wǎng)絡(luò)能力開放的目的是更

好的滿足OTT的應(yīng)用業(yè)務(wù)需求。通過能力開放5G網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用需求與網(wǎng)絡(luò)的能力、用戶的

屬性、網(wǎng)絡(luò)的策略形成雙向互動(dòng)，從而提升用戶的端到端體驗(yàn)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值、使能更立體

的業(yè)務(wù)場景。

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)將滿足網(wǎng)絡(luò)的全方位能力開放和OTT互動(dòng)能力。為實(shí)現(xiàn)該能力，需

要考慮部署專有的能力開放功能，提供一種安全和統(tǒng)一的內(nèi)部功能開放方法，與外部應(yīng)用對(duì)

接，形成特色解決方案。通過服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)其與其他核心網(wǎng)服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和全互聯(lián)，網(wǎng)

絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)元都可以通過能力開放功能開放自身的能力。

業(yè)務(wù)優(yōu)化能力實(shí)時(shí)位置能力計(jì)費(fèi)能力其他能力

定向加速實(shí)時(shí)位置流量統(tǒng)付用戶行為特征

視頻優(yōu)化用戶軌跡差異化計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)防欺詐

….….….….

網(wǎng)絡(luò)能力開放功能

5G網(wǎng)絡(luò)功能15G網(wǎng)絡(luò)功能25G網(wǎng)絡(luò)功能35G網(wǎng)絡(luò)功能4...5G網(wǎng)絡(luò)功能n

圖2-2基于服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的5G能力開放

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)有助于業(yè)務(wù)的快速上線，進(jìn)一步提升能力開放的靈活性。例如通過能力

開放功能可以直接對(duì)接外部的應(yīng)用實(shí)體，并通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部業(yè)務(wù)功能實(shí)體的服務(wù)化接口，靈活

地獲取和處理統(tǒng)計(jì)信息、位置信息、計(jì)費(fèi)信息等，或者干涉內(nèi)部處理的策略。一方面減少了

定制開發(fā)的周期和復(fù)雜度，另一方面也便于對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合應(yīng)用，產(chǎn)生新的商業(yè)價(jià)值。

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2.3服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)下，每個(gè)控制面網(wǎng)元可以包含多種服務(wù)，在網(wǎng)元上線時(shí)需要在服務(wù)可用之后

將服務(wù)實(shí)例注冊到NRF上以供服務(wù)的消費(fèi)者獲取。完整的服務(wù)實(shí)例注冊的內(nèi)容至少需要包

括服務(wù)的名字、服務(wù)的數(shù)字證書、服務(wù)的通信地址、服務(wù)的版本號(hào)、服務(wù)的實(shí)例標(biāo)識(shí)。其中

服務(wù)的數(shù)字證書用于服務(wù)的身份認(rèn)證；服務(wù)的通信地址是一個(gè)URI，可以包含一個(gè)FQDN、

一個(gè)IP地址或者多個(gè)IP地址。

具體網(wǎng)元可自己發(fā)起到NRF的服務(wù)實(shí)例注冊而不是交給OAM系統(tǒng)代為注冊，這樣可

以簡化OAM的管理功能，增加網(wǎng)元管理效率和速度，同時(shí)更加方便第三方服務(wù)提供者的集

成。因?yàn)槭蔷W(wǎng)元自身發(fā)起服務(wù)的注冊，無法保證在故障時(shí)能夠及時(shí)調(diào)用服務(wù)的去注冊功能，

因此需要NRF提供服務(wù)實(shí)例的心跳時(shí)間，網(wǎng)元在心跳時(shí)間到達(dá)之前重復(fù)注冊。在網(wǎng)元故障

時(shí)NRF可以根據(jù)注冊實(shí)例的有效時(shí)長自動(dòng)釋放不可用的資源，避免將不可用的服務(wù)實(shí)例信

息擴(kuò)散到服務(wù)的消費(fèi)者，增強(qiáng)了系統(tǒng)在異常場景下的可用性。

服務(wù)的消費(fèi)者通過NRF發(fā)起服務(wù)實(shí)例發(fā)現(xiàn)過程，需要傳遞的內(nèi)容包括待發(fā)現(xiàn)的服務(wù)名

稱、服務(wù)消費(fèi)者的數(shù)字證書。服務(wù)消費(fèi)者的數(shù)字證書用于服務(wù)消費(fèi)者的身份認(rèn)證。NRF根

據(jù)服務(wù)名稱返回已經(jīng)注冊的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)例的注冊信息。服務(wù)的消費(fèi)者需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求

從多個(gè)注冊實(shí)例中選擇一個(gè)或者多個(gè)實(shí)例發(fā)起業(yè)務(wù)請求。

NRF無法保證返回給服務(wù)消費(fèi)者的每個(gè)服務(wù)實(shí)例信息都是可用的，因此在服務(wù)消費(fèi)者

需要建立多個(gè)服務(wù)實(shí)例的連接并在發(fā)現(xiàn)不能和選擇的某個(gè)服務(wù)實(shí)例建立業(yè)務(wù)通道時(shí)，需要重

新選擇其他可用的服務(wù)實(shí)例。

在網(wǎng)元決定對(duì)一個(gè)服務(wù)進(jìn)行升級(jí)時(shí)，需要將已經(jīng)注冊的服務(wù)實(shí)例去注冊，升級(jí)完畢后再

重新注冊。在服務(wù)升級(jí)過程中，短暫不能提供服務(wù)，已經(jīng)建立連接的服務(wù)消費(fèi)者在連接不可

用時(shí)，將從NRF重新獲取服務(wù)實(shí)例列表，重新選擇可用的服務(wù)實(shí)例保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

35G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化實(shí)現(xiàn)

3.1云化架構(gòu)是服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)將天然適合云化架構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)功能需要基于云化平臺(tái)進(jìn)行整體變革，使網(wǎng)絡(luò)

更加彈性，業(yè)務(wù)上線更加靈活，同時(shí)滿足敏捷、可用性、性能和運(yùn)維等方面的電信級(jí)要求。

為實(shí)現(xiàn)這一系列要求，云化網(wǎng)絡(luò)功能需要基于三大原則重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，分別是前端無狀態(tài)、

橫向可擴(kuò)展性、單點(diǎn)失效不影響業(yè)務(wù)。

為了滿足服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)下各網(wǎng)元彼此開放自身的服務(wù)能力的需求，需要將業(yè)務(wù)處理單元和

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存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分離，計(jì)算節(jié)點(diǎn)不再保存需要持久化的用戶狀態(tài)信息，只負(fù)責(zé)對(duì)到來的信令進(jìn)

行處理。而在業(yè)務(wù)處理單元前端，需要具備負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)報(bào)文分發(fā)和數(shù)據(jù)面消息負(fù)載均衡的組件。

業(yè)務(wù)處理單元，分布式數(shù)據(jù)庫，以及分布式負(fù)載均衡，形成了服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化的優(yōu)化VNF

結(jié)構(gòu)。這樣的架構(gòu)保證了單個(gè)業(yè)務(wù)處理節(jié)點(diǎn)故障、業(yè)務(wù)消息被負(fù)載均衡分發(fā)到其他正常狀態(tài)

的業(yè)務(wù)處理節(jié)點(diǎn)后，新的業(yè)務(wù)處理節(jié)點(diǎn)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫交互獲得用戶狀態(tài)后，仍然可以正常處

理用戶的業(yè)務(wù)消息。新擴(kuò)容的業(yè)務(wù)處理節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫交互獲得用戶狀態(tài)，也能夠正常處理用

戶的業(yè)務(wù)消息。

分布式數(shù)據(jù)庫

DDCC故故障障業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)不不中中斷斷

S

O

無狀態(tài)的處理單元A

DDCC故故障障業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)不不中中斷斷

B

U

分布式負(fù)載均衡S

DDCC故故障障業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)不不中中斷斷

圖3-1服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化架構(gòu)

基于三層云化的VNF設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)更快的業(yè)務(wù)擴(kuò)展、更高的容錯(cuò)能力和可靠性、以

及更加專業(yè)的模塊設(shè)計(jì)。

3.2服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的NFV模版設(shè)計(jì)

服務(wù)化架構(gòu)的重要功能在于每個(gè)網(wǎng)元在控制平面上提供不同的“服務(wù)”，通過串聯(lián)不同

網(wǎng)元提供的“服務(wù)”，最終實(shí)現(xiàn)注冊、會(huì)話管理、移動(dòng)性管理、鑒權(quán)及密鑰協(xié)商等端到端的

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信令流程。每個(gè)網(wǎng)元都可以在作為服務(wù)請求者的同時(shí)為其它NF提供服務(wù)。網(wǎng)元模

塊主要包括訪問和移動(dòng)性管理功能、會(huì)話管理功能、認(rèn)證服務(wù)器功能、網(wǎng)絡(luò)曝光功能、NF

庫功能、策略控制功能和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能。

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網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2...網(wǎng)絡(luò)3

網(wǎng)絡(luò)粒度

NF模塊1NF模塊2NF模塊3...NF模塊n

模塊粒度

服務(wù)粒度簽約信息會(huì)話管理安全管理...移動(dòng)性管理

訪問創(chuàng)建刪除修改...訂閱

運(yùn)行粒度

圖3-2服務(wù)化模版設(shè)計(jì)層次

服務(wù)化按能力可以劃分成網(wǎng)絡(luò)、模塊、服務(wù)、運(yùn)行四個(gè)層級(jí)粒度：

網(wǎng)絡(luò)粒度：是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)切片的模版，對(duì)應(yīng)于NFVMANO中的NS模版設(shè)計(jì)，主要

管理網(wǎng)絡(luò)切片的內(nèi)部拓?fù)洹NF之間的接口關(guān)系等。

模塊粒度：是用來規(guī)定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片中包含的各種NF模塊，對(duì)應(yīng)于NFVMANO中的

VNF模版，包括業(yè)務(wù)處理單元、性能管理單元、網(wǎng)絡(luò)管理單元等。

服務(wù)粒度：是具體到一個(gè)NF模塊下的每個(gè)具體的業(yè)務(wù)處理單元，與原有的VNF設(shè)計(jì)

不同，業(yè)務(wù)處理單元在服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的模版設(shè)計(jì)中將會(huì)被進(jìn)一步細(xì)分出來，按照移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不同

的信息和功能種類，可以劃分成用戶簽約、會(huì)話、移動(dòng)性、安全、策略等不同的業(yè)務(wù)處理單

元，每個(gè)業(yè)務(wù)處理單元僅對(duì)該具體業(yè)務(wù)相關(guān)的信息進(jìn)行維護(hù)和處理，形成一個(gè)NF下可提供

的不同服務(wù)類別。

運(yùn)行粒度：是基于服務(wù)粒度，對(duì)NF內(nèi)的資源的具體操作進(jìn)行的進(jìn)一步區(qū)分。按照對(duì)

NF內(nèi)資源的影響不同，服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)中對(duì)服務(wù)在運(yùn)行粒度上是按照“改變性”和“完整性”

兩個(gè)方面進(jìn)行考慮和劃分的?！案淖冃浴笔侵府?dāng)服務(wù)提供者為服務(wù)請求者提供服務(wù)時(shí)，此類

服務(wù)不會(huì)改變服務(wù)提供者自身的存儲(chǔ)狀態(tài)。“完整性”服務(wù)表示的情況是當(dāng)服務(wù)請求者多次

向服務(wù)提供者發(fā)送相同的指令（可能由于網(wǎng)絡(luò)堵塞產(chǎn)生），服務(wù)提供者每次回復(fù)相同的信息。

不具有“完整性”的服務(wù)是指當(dāng)服務(wù)請求者多次向服務(wù)提供者發(fā)送相同的指令，服務(wù)提供者

將多次重復(fù)指令且回復(fù)不同的信息。例如，當(dāng)服務(wù)請求者多次向服務(wù)提供者請求建立新的會(huì)

話時(shí)，服務(wù)提供者會(huì)多次建立新的不同的會(huì)話并將其反饋給服務(wù)請求者。

根據(jù)服務(wù)的“改變性”、“完整性”可以將運(yùn)行不同資源的NF模塊提供的服務(wù)分為“訂

閱類”、“訪問類”、“創(chuàng)建類”、“修改類”、以及“刪除類”：

“訂閱類”：服務(wù)提供者根據(jù)服務(wù)請求者的訂閱指令為其監(jiān)視相關(guān)的訂閱條件，當(dāng)請求

者的訂閱條件觸發(fā)時(shí)，服務(wù)提供者向服務(wù)請求者發(fā)送通知消息。

“訪問類”：服務(wù)提供者只為服務(wù)請求者提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，此類服務(wù)并不會(huì)影響到服務(wù)

提供者的自身存儲(chǔ)狀態(tài)。

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“創(chuàng)建類”：服務(wù)提供者根據(jù)服務(wù)請求者的指令為其創(chuàng)建新的諸如“移動(dòng)性管理”、“會(huì)

話管理”等上下文數(shù)據(jù)，但不會(huì)改變自身的存儲(chǔ)狀態(tài)。

“修改類”：服務(wù)提供者根據(jù)服務(wù)請求者的指令為其修改已有的諸如“移動(dòng)性管理”、“會(huì)

話管理”等上下文數(shù)據(jù)，即對(duì)自身的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

“刪除類”：服務(wù)提供者根據(jù)服務(wù)請求者的指令為其刪除已有的諸如“移動(dòng)性管理”、“會(huì)

話管理”等上下文數(shù)據(jù)，即對(duì)自身存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。

一個(gè)服務(wù)內(nèi)的不同運(yùn)行操作可以包含在一個(gè)VM中也可以包含多不同的VM中，具體實(shí)

現(xiàn)方式視VM的計(jì)算性能、數(shù)據(jù)共享能力、親和性條件等而定。

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的分層原則決定了在NFVMANO中的模版設(shè)計(jì)需要通過“自上而下”的方

式實(shí)現(xiàn)，即通過業(yè)務(wù)需求定義網(wǎng)絡(luò)特征，并通過網(wǎng)絡(luò)、模塊、服務(wù)、運(yùn)行四個(gè)粒度由上而下

逐層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例化。

45G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路

5G的服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)功能原子化，可以基于云化架構(gòu)更加靈活的編排，滿足網(wǎng)絡(luò)業(yè)

務(wù)快速拓展的需要，將可靈活編排的5G網(wǎng)絡(luò)功能組合起來，可以支持靈活的網(wǎng)絡(luò)切片。運(yùn)

營商將以SDN/NFV技術(shù)為依托，逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的煙囪式網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)路線將經(jīng)歷煙囪式網(wǎng)絡(luò)、云化網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)三個(gè)階段。

階段一：煙囪式網(wǎng)絡(luò)階段二：云化網(wǎng)絡(luò)階段三：服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)

NetworkSlicing1

AAAAA

NetworkSlicing2

PPPPP

NetworkSlicing3

PPPPP

微服務(wù)模塊

2G3G4GAAAAA

PPPPP

PPPPP

SDN/NFV架構(gòu)SDN/NFV架構(gòu)

圖4-1服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路

煙囪式網(wǎng)絡(luò)即為目前的EPC網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，每一個(gè)網(wǎng)元都有專用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，彼此之間的

資源無法共享和重用。

云化網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前通信產(chǎn)業(yè)正在大力推進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)能力，利用SDN/NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬化

資源的高效管理以滿足不同網(wǎng)元實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)處理能力要求。云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)資

源基于虛擬化進(jìn)行管理，可以在DC內(nèi)部和各DC之間靈活的調(diào)配，形成對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的

云化部署。

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服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)是基于云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的進(jìn)一步演進(jìn)，主要對(duì)應(yīng)用層邏輯網(wǎng)元和架構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一

步優(yōu)化，把各網(wǎng)元的能力通過“服務(wù)”進(jìn)行定義，并通過API形式供其它網(wǎng)元進(jìn)行調(diào)用，

基于服務(wù)化定義的應(yīng)用層邏輯網(wǎng)元和架構(gòu)將進(jìn)一步適配于底層基于NFV/SDN技術(shù)的原生

云基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。

當(dāng)前，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正處于煙囪式網(wǎng)絡(luò)向云化網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變期，利用NFV/SDN技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)

對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)共享和靈活調(diào)配。待云化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建完成后，將開始實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層向服務(wù)

化網(wǎng)絡(luò)的重要改變，實(shí)現(xiàn)基于“原子粒度”的服務(wù)化網(wǎng)元的實(shí)例化和強(qiáng)大的生命周期管理功

能，支持網(wǎng)絡(luò)按需自由組合各網(wǎng)元的能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)。

5總結(jié)與展望

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)是一種全新的電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，它可以充分適配SDN/NFV基礎(chǔ)設(shè)施，

實(shí)現(xiàn)由業(yè)務(wù)需求到網(wǎng)絡(luò)資源的靈活匹配，從而以網(wǎng)絡(luò)切片的形式滿足未來5G網(wǎng)絡(luò)中不同垂

直行業(yè)特定的功能要求。此外，5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)也將對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、前/后向兼容性以及網(wǎng)

絡(luò)快速適配能力等方面帶來非常顯著的增益。

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)將有助于運(yùn)營商解決接口數(shù)量不斷激增導(dǎo)致的部署和維護(hù)成本問題，同

時(shí)更好地適配未來虛擬化環(huán)境下的生命周期管理行為，最大程度上發(fā)揮虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢。

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)也是運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)新的盈利模式的重要技術(shù)手段，有助于運(yùn)營商進(jìn)一步深

化網(wǎng)絡(luò)能力開放，從而實(shí)現(xiàn)第三方OTT公司通過服務(wù)化接口直接調(diào)用相關(guān)網(wǎng)元的服務(wù)，甚

至將自身的APP加入進(jìn)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中，作為5G網(wǎng)絡(luò)切片的一部分，實(shí)現(xiàn)深度的ICT合作。

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目錄

15G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景................................................................................................1

1.15G時(shí)代多元化的業(yè)務(wù)需求...............................................................................................1

1.2當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)面臨的困難和挑戰(zhàn)......................................................................................2

25G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵功能................................................................................................3

2.1服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架.........................................................................................................3

2.2服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的能力開放.....................................................................................................5

2.3服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù).....................................................................................................6

35G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化實(shí)現(xiàn)................................................................................................6

3.1云化架構(gòu)是服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ).........................................................................................6

3.2服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的NFV模版設(shè)計(jì)...........................................................................................7

45G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路................................................................................................9

5總結(jié)與展望.....................................................................................................................10

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15G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景

1.15G時(shí)代多元化的業(yè)務(wù)需求

5G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將不僅為傳統(tǒng)的人人通信提供支持，同時(shí)將提供大量前所未有的新

興行業(yè)的后向合作，業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢逐漸由基于現(xiàn)有技術(shù)和大眾市場的核心應(yīng)用，轉(zhuǎn)向基于

全新技術(shù)和面向垂直行業(yè)研發(fā)和探索的應(yīng)用。

新興業(yè)務(wù)

實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程

自動(dòng)控制遠(yuǎn)程控制

智能安防信息處理

延伸業(yè)務(wù)

擬真視頻通信電子健康

UHD內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)

交付

智能測量

核心業(yè)務(wù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

移動(dòng)寬帶

IMS業(yè)務(wù)

VHBB互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場急救連接自動(dòng)駕駛

接入

云服務(wù)

語音/短信業(yè)務(wù)專用網(wǎng)絡(luò)

人對(duì)人人對(duì)物物對(duì)物

圖1-15G技術(shù)框架

未來不同服務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求是多樣化的，例如智能家居、智能電網(wǎng)、智能農(nóng)業(yè)和智能

秒表需要大量的額外連接和頻繁傳輸小型數(shù)據(jù)包的服務(wù)支撐，自動(dòng)駕駛和工業(yè)控制要求毫秒

級(jí)時(shí)延和趨于100%的可靠性，而娛樂信息服務(wù)則要求固定或移動(dòng)寬帶連接。上述服務(wù)需求

表明5G網(wǎng)絡(luò)需要更加靈活以支撐不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。

為適配未來不同服務(wù)的需求，5G網(wǎng)絡(luò)需要更靈活更開放的彈性架構(gòu)，能快速部署和

變更，并提供高效靈活的管理能力，以便為未來的不同行業(yè)需求做出快速的響應(yīng)和調(diào)整。

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1.2當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)面臨的困難和挑戰(zhàn)

現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是為語音通信以及常規(guī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)，而且經(jīng)歷了3GPP各

個(gè)版本的升級(jí)，網(wǎng)元眾多，網(wǎng)元功能相互重疊，網(wǎng)元間接口復(fù)雜，其靈活性不足以支撐5G

時(shí)代的多業(yè)務(wù)場景

網(wǎng)元功能耦合

簽約上下文用戶數(shù)據(jù)

HSSSPR

Rx

計(jì)費(fèi)

安全認(rèn)證

接入控制

會(huì)話管理

移動(dòng)性管理PCRF

會(huì)話管理地址分配

QoS報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)

網(wǎng)關(guān)選擇

MMES/P-GW

圖1-2EPC網(wǎng)元功能分布

3GPP協(xié)議定義的EPC網(wǎng)元功能組合復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)功能同網(wǎng)元強(qiáng)耦合，而且存在功能重

疊，所有不同的業(yè)務(wù)共用同一套邏輯控制功能，無法做到為某一種特定的業(yè)務(wù)類型定制控制

功能組合。眾多控制功能間的緊耦合性以及復(fù)雜接口缺乏必要的靈活性，造成新業(yè)務(wù)的上線

周期長，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本高等問題。而靈活組合、個(gè)性化定義、動(dòng)態(tài)部署以及靈活擴(kuò)展能力

將是下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的必要特性，以現(xiàn)有EPC系統(tǒng)的情況，很難適應(yīng)未來5G復(fù)雜多變的

應(yīng)用場景。

協(xié)議定義固化

EPC的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多實(shí)現(xiàn)為二進(jìn)制編碼格式，基于嚴(yán)格、固定的接口消息格式定義，某

些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳輸和編解碼開銷相對(duì)較大。業(yè)務(wù)的上線周期比較長，這將限制網(wǎng)絡(luò)和新業(yè)務(wù)

的快速創(chuàng)新能力。而為滿足針對(duì)各類業(yè)務(wù)的快速組網(wǎng)定義和靈活部署，急需網(wǎng)絡(luò)定義更新、

更靈活、更輕量化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的部署商用，進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造更多的價(jià)值。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜

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現(xiàn)有EPC網(wǎng)絡(luò)下，隨著運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和迭代，網(wǎng)元和接口功能的復(fù)雜度逐步

隨著接口數(shù)量的增加而增加：從2G、3G到4G網(wǎng)絡(luò)，每增加一個(gè)新的網(wǎng)元，就需要考慮引

入該網(wǎng)元的接口，以及其與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容的問題，往往一個(gè)網(wǎng)元和接口的引入會(huì)影響到其他

多個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)元和接口，并進(jìn)一步影響到后期的端到端的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。傳統(tǒng)的“點(diǎn)到點(diǎn)”架構(gòu)下

的固有的連接模式導(dǎo)致后續(xù)新網(wǎng)元和新功能的引入容易造成“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的問題。在

后續(xù)功能增強(qiáng)中，一個(gè)消息參數(shù)的修改需要端到端的考慮整個(gè)信令流程的兼容性，導(dǎo)致前向

演進(jìn)的復(fù)雜度會(huì)隨著新版本的產(chǎn)生而增加。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的人工依賴

現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大量運(yùn)維活動(dòng)仍然依賴人工參與，自動(dòng)化程度較低。例如通過人工來打

通不同環(huán)節(jié)，操作部門需要在EMS對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)模式是針對(duì)逐個(gè)網(wǎng)元設(shè)備，并且

需要理解大量設(shè)備相關(guān)信息，操作效率很低。

在5G時(shí)代，對(duì)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化提出了極大的需求，根據(jù)需要可以自動(dòng)定義組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自

動(dòng)部署、靈活擴(kuò)充。并且，同一張網(wǎng)絡(luò)中可以存在若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都將擁

有特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)功能以及資源分配模型，如果像當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維一樣大量依賴人工

的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署，將對(duì)運(yùn)營商的運(yùn)維系統(tǒng)帶來極大的挑戰(zhàn)。

網(wǎng)絡(luò)功能開放性

國內(nèi)外運(yùn)營商都希望開放網(wǎng)絡(luò)能力以提供更多增值服務(wù)，但至今能力開放的商業(yè)成果仍

不能滿足運(yùn)營商日益迫切的轉(zhuǎn)型需求。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因，除了商業(yè)模型限制外，還有本

身網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性。3GPP前期網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中并沒有考慮能力開放，雖然通過

網(wǎng)元修改也能夠?qū)崿F(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)能力開放，但無法滿足電信級(jí)API快速創(chuàng)新需求。普通的Web

API創(chuàng)新周期為幾小時(shí)或者幾天，而由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制，電信級(jí)API創(chuàng)新周期往往需要數(shù)

月甚至更長的時(shí)間，嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)能力開放的發(fā)展。

當(dāng)前架構(gòu)中，能力開放使能網(wǎng)元（Enabler）通過私有接口連接各網(wǎng)元，為了增加一個(gè)

新的API，往往要修改Enabler和提供能力的所有網(wǎng)元，周期很長。另一方面為解決

Multi-Vendor場景，還面臨標(biāo)準(zhǔn)化問題，多數(shù)運(yùn)營商要求商用部署前先標(biāo)準(zhǔn)化，但這種從定

義規(guī)范、開發(fā)產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)部署上線流程要經(jīng)過幾年時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足新業(yè)務(wù)創(chuàng)新需求。

25G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵功能

2.1服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架

在面向業(yè)務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，我們可以將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制面功能進(jìn)行融合和統(tǒng)一，

同時(shí)將控制面功能分解成為多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這些獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)

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行靈活的組合。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和其他服務(wù)在業(yè)務(wù)功能上解耦，并且對(duì)外提供統(tǒng)一類型的服務(wù)

化接口，向其它調(diào)用者提供服務(wù)，將多個(gè)耦合接口轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环?wù)接口，可以有效減少接口

數(shù)量，并統(tǒng)一服務(wù)調(diào)用方式，進(jìn)而提升了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)提供了基于服務(wù)化的調(diào)用接口，服務(wù)化接口基于TCP/HTTP2.0進(jìn)行通訊，

使用JSON作為應(yīng)用層通信協(xié)議的封裝?；赥CP/HTTP2.0/JSON的調(diào)用方式，使用輕

量化IT技術(shù)框架，可以適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)定義、快速開發(fā)、動(dòng)態(tài)部署的需求。在將來，

服務(wù)化接口還可以使用QUIC/HTTP2.0進(jìn)行通訊，相比較TCP/HTTP2.0方式，可以獲得

更高的通訊效率。

控制面服務(wù)組合

控制面服務(wù)其他服務(wù)

移動(dòng)性管理服務(wù)會(huì)話管理服務(wù)

控制器（如位置服務(wù)等）

外部接服務(wù)管理框架數(shù)據(jù)服務(wù)

口功能

用戶數(shù)據(jù)

安全管理接入控制策略管理其他

管理

基本控制面服務(wù)

圖2-1網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)化

在網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)化的應(yīng)用中，所有的服務(wù)調(diào)用、交互過程均在服務(wù)管理框架內(nèi)進(jìn)行，

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)在控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面分離的情況下，進(jìn)一步對(duì)控制面網(wǎng)元進(jìn)行了“總線式”連

接，所謂的“總線”在實(shí)際部署中是一臺(tái)或幾臺(tái)路由器，與目前的4G網(wǎng)絡(luò)中DRA不同的

是，DRA本身是感知上層協(xié)議的，如用戶的號(hào)段、簽約信息等3GPP層消息，并基于這些

信息進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，但5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)中的控制面“總線”只進(jìn)行基于路由器3/4層協(xié)議

的轉(zhuǎn)發(fā)，而不會(huì)感知上層的協(xié)議。

服務(wù)控制器提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的注冊，發(fā)現(xiàn)，授權(quán)，更新，監(jiān)控等管理功能，其本身也

是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一種，對(duì)應(yīng)5GC標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元NRF（NetworkRepositoryFunction）。服務(wù)功能

相互獨(dú)立的特性確保了在新增或升級(jí)業(yè)務(wù)功能的過程中現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不受影響，只需要服

務(wù)控制器針對(duì)單個(gè)服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的更新即可。相比現(xiàn)有的緊耦合網(wǎng)絡(luò)控制功能，服務(wù)化的控

制面架構(gòu)通過服務(wù)的靈活編排大大簡化了新業(yè)務(wù)的拓展及上線流程，為5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)

展打下了基礎(chǔ)。NRF是5G網(wǎng)絡(luò)能力開放的重要組成部分，也是區(qū)別于4G網(wǎng)絡(luò)能力開放的

顯著標(biāo)志。NRF的引入意味著運(yùn)營商進(jìn)一步深層次網(wǎng)絡(luò)能力開放的可能性，通過其提供的

功能，第三方可以間接的通過NRF提供的服務(wù)注冊、發(fā)現(xiàn)、授權(quán)操作獲得運(yùn)營商內(nèi)部其它

網(wǎng)元提供的服務(wù)，這里的第三方一方面指OTT廠家，另一方面指其它運(yùn)營商的訪問。

網(wǎng)元提供的服務(wù)包含接入管理、鑒權(quán)管理、會(huì)話管理、用戶數(shù)據(jù)管理、策略管理、QoS

管理、計(jì)費(fèi)管理、定位管理等，一方面實(shí)現(xiàn)了通過一個(gè)融合化接口管理多個(gè)不同模塊的功能，

另一方面第三方可通過能力開放平臺(tái)訪問/調(diào)用不同服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)深度網(wǎng)絡(luò)能力開放打下基

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礎(chǔ)。

2.2服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的能力開放

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的“總線式”設(shè)計(jì)將使所有控制面網(wǎng)元接口協(xié)議的統(tǒng)一成為必然，5G

網(wǎng)路架構(gòu)將摒棄GTP-C、Diameter等傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用更靈活、更輕量的HTTP協(xié)

議，使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外無縫交互成為可能，從而進(jìn)一步為深層次的5G能力開放提供了更方便

的API開發(fā)和調(diào)用能力。

面向垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求將是多樣化、定制化的。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)需要通過將自身

的能力開放給垂直行業(yè)和OTT應(yīng)用以滿足其靈活的定制化需求。網(wǎng)絡(luò)能力開放的目的是更

好的滿足OTT的應(yīng)用業(yè)務(wù)需求。通過能力開放5G網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用需求與網(wǎng)絡(luò)的能力、用戶的

屬性、網(wǎng)絡(luò)的策略形成雙向互動(dòng)，從而提升用戶的端到端體驗(yàn)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值、使能更立體

的業(yè)務(wù)場景。

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)將滿足網(wǎng)絡(luò)的全方位能力開放和OTT互動(dòng)能力。為實(shí)現(xiàn)該能力，需

要考慮部署專有的能力開放功能，提供一種安全和統(tǒng)一的內(nèi)部功能開放方法，與外部應(yīng)用對(duì)

接，形成特色解決方案。通過服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)其與其他核心網(wǎng)服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和全互聯(lián)，網(wǎng)

絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)元都可以通過能力開放功能開放自身的能力。

業(yè)務(wù)優(yōu)化能力實(shí)時(shí)位置能力計(jì)費(fèi)能力其他能力

定向加速實(shí)時(shí)位置流量統(tǒng)付用戶行為特征

視頻優(yōu)化用戶軌跡差異化計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)防欺詐

….….….….

網(wǎng)絡(luò)能力開放功能

5G網(wǎng)絡(luò)功能15G網(wǎng)絡(luò)功能25G網(wǎng)絡(luò)功能35G網(wǎng)絡(luò)功能4...5G網(wǎng)絡(luò)功能n

圖2-2基于服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的5G能力開放

5G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)有助于業(yè)務(wù)的快速上線，進(jìn)一步提升能力開放的靈活性。例如通過能力

開放功能可以直接對(duì)接外部的應(yīng)用實(shí)體，并通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部業(yè)務(wù)功能實(shí)體的服務(wù)化接口，靈活

地獲取和處理統(tǒng)計(jì)信息、位置信息、計(jì)費(fèi)信息等，或者干涉內(nèi)部處理的策略。一方面減少了

定制開發(fā)的周期和復(fù)雜度，另一方面也便于對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合應(yīng)用，產(chǎn)生新的商業(yè)價(jià)值。

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2.3服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)下，每個(gè)控制面網(wǎng)元可以包含多種服務(wù)，在網(wǎng)元上線時(shí)需要在服務(wù)可用之后

將服務(wù)實(shí)例注冊到NRF上以供服務(wù)的消費(fèi)者獲取。完整的服務(wù)實(shí)例注冊的內(nèi)容至少需要包

括服務(wù)的名字、服務(wù)的數(shù)字證書、服務(wù)的通信地址、服務(wù)的版本號(hào)、服務(wù)的實(shí)例標(biāo)識(shí)。其中

服務(wù)的數(shù)字證書用于服務(wù)的身份認(rèn)證；服務(wù)的通信地址是一個(gè)URI，可以包含一個(gè)FQDN、

一個(gè)IP地址或者多個(gè)IP地址。

具體網(wǎng)元可自己發(fā)起到NRF的服務(wù)實(shí)例注冊而不是交給OAM系統(tǒng)代為注冊，這樣可

以簡化OAM的管理功能，增加網(wǎng)元管理效率和速度，同時(shí)更加方便第三方服務(wù)提供者的集

成。因?yàn)槭蔷W(wǎng)元自身發(fā)起服務(wù)的注冊，無法保證在故障時(shí)能夠及時(shí)調(diào)用服務(wù)的去注冊功能，

因此需要NRF提供服務(wù)實(shí)例的心跳時(shí)間，網(wǎng)元在心跳時(shí)間到達(dá)之前重復(fù)注冊。在網(wǎng)元故障

時(shí)NRF可以根據(jù)注冊實(shí)例的有效時(shí)長自動(dòng)釋放不可用的資源，避免將不可用的服務(wù)實(shí)例信

息擴(kuò)散到服務(wù)的消費(fèi)者，增強(qiáng)了系統(tǒng)在異常場景下的可用性。

服務(wù)的消費(fèi)者通過NRF發(fā)起服務(wù)實(shí)例發(fā)現(xiàn)過程，需要傳遞的內(nèi)容包括待發(fā)現(xiàn)的服務(wù)名

稱、服務(wù)消費(fèi)者的數(shù)字證書。服務(wù)消費(fèi)者的數(shù)字證書用于服務(wù)消費(fèi)者的身份認(rèn)證。NRF根

據(jù)服務(wù)名稱返回已經(jīng)注冊的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)例的注冊信息。服務(wù)的消費(fèi)者需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求

從多個(gè)注冊實(shí)例中選擇一個(gè)或者多個(gè)實(shí)例發(fā)起業(yè)務(wù)請求。

NRF無法保證返回給服務(wù)消費(fèi)者的每個(gè)服務(wù)實(shí)例信息都是可用的，因此在服務(wù)消費(fèi)者

需要建立多個(gè)服務(wù)實(shí)例的連接并在發(fā)現(xiàn)不能和選擇的某個(gè)服務(wù)實(shí)例建立業(yè)務(wù)通道時(shí)，需要重

新選擇其他可用的服務(wù)實(shí)例。

在網(wǎng)元決定對(duì)一個(gè)服務(wù)進(jìn)行升級(jí)時(shí)，需要將已經(jīng)注冊的服務(wù)實(shí)例去注冊，升級(jí)完畢后再

重新注冊。在服務(wù)升級(jí)過程中，短暫不能提供服務(wù)，已經(jīng)建立連接的服務(wù)消費(fèi)者在連接不可

用時(shí)，將從NRF重新獲取服務(wù)實(shí)例列表，重新選擇可用的服務(wù)實(shí)例保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

35G服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化實(shí)現(xiàn)

3.1云化架構(gòu)是服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)將天然適合云化架構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)功能需要基于云化平臺(tái)進(jìn)行整體變革，使網(wǎng)絡(luò)

更加彈性，業(yè)務(wù)上線更加靈活，同時(shí)滿足敏捷、可用性、性能和運(yùn)維等方面的電信級(jí)要求。

為實(shí)現(xiàn)這一系列要求，云化網(wǎng)絡(luò)功能需要基于三大原則重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，分別是前端無狀態(tài)、

橫向可擴(kuò)展性、單點(diǎn)失效不影響業(yè)務(wù)。

為了滿足服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)下各網(wǎng)元彼此開放自身的服務(wù)能力的需求，需要將業(yè)務(wù)處理單元和

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存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分離，計(jì)算節(jié)點(diǎn)不再保存需要持久化的用戶狀態(tài)信息，只負(fù)責(zé)對(duì)到來的信令進(jìn)

行處理。而在業(yè)務(wù)處理單元前端，需要具備負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)報(bào)文分發(fā)和數(shù)據(jù)面消息負(fù)載均衡的組件。

業(yè)務(wù)處理單元，分布式數(shù)據(jù)庫，以及分布式負(fù)載均衡，形成了服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)云化的優(yōu)化VNF

結(jié)構(gòu)。這樣的架構(gòu)保證了單