深度解析5G核心网建设难点和挑战

二是分布式架构。分布式架构可以提高网络资源利用率，避免数据转发低效率、单点失效、RTT时延长、流量超载等问题。分布式架构的引进主要用来克服传统EPC下流量路径低效率和单点失败的缺陷。通过将CGWs和eUCEs放置在IP网络的边缘，5GC可以提供高效的流量路径，最小化信号时延，为移动边缘计算提供更好的支持。在传统的异构网络架构下，流量会被汇聚到一个锚点中，而在未来的5G分布式架构下，流量会被更灵活地进行分布式处理，这会将吞吐量提高至当前的数千倍。

三是控制平面和用户平面完全分离。核心网络应该通过开放式接口将数据平面和用户平面完全分离，这样有利于双方各自的独立演进和按需部署。将两个平面完全解耦之后，数据转发采取IP模式，控制平面功能被放置在eUCE和UCE中，用户平面功能被放置在CGW中。用户平面和控制平面之间采用开放接口来提供基本的可伸缩性和灵活性，有了开放式接口的支持，在此基础上利用虚拟化技术进行网络切片也是非常方便的。

四是轻量级的信令支持。对于IoT(Internet of Things)等服务，核心网应该支持轻量级的信令传输，并且简化相关协议。在LTE中先建立承载通道再进行数据传输的这种基于连接的方式将不再适用于处理未来越来越多的服务场景。为了应对各种各样新出现的使用场景，5G核心网的信令机制应该基于按需NAS的概念进行扩展。每当用户发起一个会话，就会自动根据用户需要使用的服务来产生一个合适的处理程序(合适的非接入层信令)。

这种机制可以增强网络的灵活性，降低网络的信令开销，同时支持低时延服务。但是其实这种机制存在一种问题，现在只是能够概括出现阶段可以想象出的使用场景和服务类型，随着未来的发展，会出现更多现在没有预知的使用场景，这对于这种已知服务类型构造NAS信息的机制是一个很大的挑战。

五是高效的移动性管理。高效的移动性管理会带来更好的资源利用率。EPC下移动性管理采取的是静态锚机制，所有的移动终端都是通过一定数量的PGW与运营商网络相连的，当用户移动到较远距离的位置时，这些处于服务状态的PGW状态在短时间内并不会发生改变，这种机制会造成流量路径效率低下的问题。在5G中应该基于分布式移动性管理引进动态锚机制。用户在CGW1上建立了一个会话session1，eUCE会为其分配一个IP地址，如果用户移动到CGW2的范围之内，UE将会为CGW1保留这个IP地址以防用户重新返回到session1中。但是如果用户已经开始在CGW2上发起一个新的会话session2，UE将会被分配一个新的IP地址来改变其本地地址。

5GC中eUCE负责网关内交付，UCE负责网关间交付，eUCE会动态地将流量路径信息发送给BS和CGW。总之，从EPC向5GC的演进，必然要完成从静态管理到动态管理的演进。

数据分流对5G核心网切片的挑战

5G多网络融合中的数据分流机制要求用户面数据能够灵活高效地在不同接入网传输;最小化对各接入网络底层传输的影响;需要根据部署场景和性能需求进行有效的分流层级选择，如核心网、IP或PDCP分流等。5G网络除了提供2C(公众客户)业务以外，还将要满足2B(行业用户)业务的需求。5G部署初期基于eMBB业务需求进行网络部署，满足公众宽度数据业务需求。后期mMTC及uRLLC业务需求将主要面向垂直行业、工业控制、城市基础设施等领域，网络部署区域、业务感知需求都差异甚大，可能需要进行大的网络调整或增加新的载波。

针对更加精细化的业务需求，在5G网络建设中不得不引入网络切片技术。作为5G中被讨论最多的技术，网络切片对于5G的意义可谓巨大。只有理解了传统核心网的局限性，才能深刻理解网络切片技术对于5G的必要性。

首先，随着用户终端数量和种类的迅速增加、流量的大规模增长、用户需求的不断多样化，当前的核心网EPC这种传统的集中式设计的网络架构逐渐变得难以处理越来越多样化的服务要求。其次，EPC是一种“one size fits all”的架构，这种架构是“先天不足”的。举例说明，在EPC中，移动管理实体MME(Mobility Management Entity)的主要功能是进行终端的移动性管理，但是并非所有的用户装置都具有移动性，比如机器对机器(M2M)类型的传感器之间的通信就不需要为其提供移动性支持，因为这些装置的地理位置几乎是不变的，而传统核心网的架构会使得原本的很多设计在面对特定用户群体的时候根本无任何用武之地。再次，传统核心网上的很多的网络元素运行于专用的硬件设备上，并且与软件元素严重耦合，这非常不利于网络可编程化。最后，由于当前移动核心网中各个部件的功能划分并不清晰，很多用户包在从eNodeB到SGW，再到PGW的过程中会被进行很多重复处理，包处理的流程很不简约，因此其集中式架构和对软硬件要求高的特点使得其部署时间长，成本也很高。

在5G时代，移动网络服务的对象也不再是单纯的移动手机终端，而是各种类型的设备，比如平板、固定传感器、车辆等。应用场景也多样化，比如移动宽带、大规模互联网、任务关键型互联网等。需要满足的要求也多样化，比如移动性、安全性、时延性、可靠性等。这就为网络切片提供了用武之地，通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，从而避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这是非常节省成本的，未来的网络必须通过网络切片技术从“one size fits all”向“one size per service”过渡。

（编辑：济南站长网）

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