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ODICT融合5G-Advanced核心网

发布时间:2021-11-25  作者:中兴通讯 周建锋  阅读量:

5G网络引入网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)、服务化架构(SBA),使能eMBB、mMTC、URLLC三大场景;在R15之后,R16/17主要围绕着垂直行业技术及网络智能化进行增强。网络和业务发展相生相随,相互促进。随着5G网络的发展,行业应用提出了新愿景,高清的云游戏、工业视觉等需要5G网络在满足高带宽的同时满足低时延、网络确定以及边缘高算力等需求。所以,5G需要继续演进,下一步进入5G-Advanced(R18之后)时间节点,5G核心网也将继续前行。

回顾无线核心网的发展历程,是多领域技术不断融合发展壮大的过程。在2G/3G网络中,CT在无线通信方面发展迅猛,定制化的CT设备支撑核心网话音业务和增值业务的发展,独领风骚;4G时代随着IT通信技术的发展,核心网引入全IP接口,支撑IP化宽带业务,实现ICT融合;进入5G时间节点,虚机、容器、SBA架构等技术的引入使ICT进一步融合;随着大数据、智能化的发展,NWDAF(Network Data Analytics Function)网络智能化进入了CT领域,标志着DICT的融合;在R18后时代,5G核心网的发展将进一步增强O(Operation)域以及D(Data)、I(Information)、C(Communication)等各领域技术。ODICT融合的5G-Advanced核心网将在当前2G/3G/4G/5G融合核心网基础上进一步发展,同时安全一如既往是核心网的基石。据此,我们提出5G-Advanced核心网网络愿景(见图1)。

      图1  中兴通讯5G-Advanced核心网愿景:4+1网

 

OT技术,精准网络

 

OT技术在5G中的发展主要体现在网络确定性方面。确定性网络的几个关键特征包括:报文端到端传输具备有界的时延和抖动;端到端超高可靠的网络传输(可以采用多路径传输等技术);业务流可以在确定性网络中混合传输,网络对确定性流进行确定性传输保障。

在5G初始阶段,网络确定性技术有切片、URLLC、5G LAN等技术协同支撑,在R16/17,明确对5G TSN技术进行了增强。5G把5GS看做5G TSN Bridge,使能5G网络技术进入工业互联领域;在5G-Advanced阶段,5G TSN技术将进一步发展,在可靠性方面进行了增强。5G TSN支持的是局域网的时延确定性通信,在5G-Advanced中,支持跨域通信的确定性网络技术已经提出,核心网将进一步和承载网络进行确定性通信的衔接,支持端到端远程确定性人、机协同的操作场景。

 

DT技术,智能网络

 

DT技术主要体现在网络智能化方面,这也是5G-Advanced以及后续6G重点发展方向。

在5G-Advanced中,网络智能化将在用户体验优化、高效运维、安全保障等方面发挥巨大的作用。网络智能化可以用作辅助业务QoS参数调整、切片接入控制、用户面路径选择、RAT/Frequency选择等方面;也可以对网络运行进行智能分析,提供健康评分、异常检测预测、故障根因分析等功能,据此执行容量优化、配置优化、资源弹缩;引入意图网络实现意图驱动网络规划、设计和部署,降低对运维人员的要求;智能引擎可以对终端设备的移动行为和交互行为进行智能分析,识别存在潜在威胁的用户终端,保护网络安全。

其中NWDAF、MWDAF是已知的智能网络发展方向,新技术联邦学习、意图网络、数字孪生等技术也将在网络智能化中得到应用。

 

IT技术,算力网络

 

在当前5G核心网网络中,已经引入SDN、NFV、虚机、容器、SBA等技术和架构,IT已经和CT深度融合,在引入了敏捷、高效的IT技术的同时,CT的高性能、安全、高可靠仍然得到了保证,这是ICT融合带来的好处。

IT技术在5G网络中进一步发展的代表是算力网络。2021年5月,国家发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》,其中首次提出“推动算力资源服务化”,包括构建一体化算力服务体系和优化算力资源需求结构,目标算力资源分布呈现三级的架构,能够以应用导向,进行一体化的调度,并在国家层面提出“东数西算”。5G中引入算力网络技术,目的是为了支撑国家产业升级,实现全社会数字化转型,把网络和算力采用智能化技术进行高效协同,实现网络资源及算力资源高效合理的利用。

当前算力网络处于高频度的探索阶段,主要集中在国内三大运营商,期望能通过算力网络技术充分发挥网络的价值。其中需要深入分析及演进的关键技术及方案较多,包含:东数西算对网业云的要求、三云合一的分析、统一的云基础设施、云边协同、云网融合、算力度量、算力调度、算力路由、算力服务、算力交易、算网统一编排、智能运维(网络自智)、网络切片(在算力网络中的应用)、算力网络业务场景。

核心网的UPF是网络的第一跳,算力路由、度量、调度等技术需要核心网吸收融合;网络切片、算网统一编排,智能运维等技术,也将和核心网的演进相互作用共同演进,以期在5G-Advanced网络中,网络+算力利用率同时最大化。

 

CT技术,极简网络

 

2G/3G/4G/5G核心网,在部署方面较复杂,原因是不同网元、网络功能之间需要做对接测试。5G的SBA架构简化了互联方式,但是网络功能相互之间的交互并没有减少。5G-Advanced核心网,在支持现有部署模式的前提下,需要进一步发展,支持简化模式部署,简化设计,减少网元间的信令交互,采用统一的架构支持多种接入网络并存、异构网络互通,基于统一接入协议,例如基于SRv6及认证方式实现接入极简,在当前集中式管理的基础上新增扁平化(和接入网进一步融合)、分布式、自治域(在一定区域范围内自治自管理),实现极简核心网,同时对外提供二次开发SDK接口做到核心网可定义,结合智能化技术实现管理极简,我们认为在5G-Advanced中需要“极简网络”(见图2)。

5G-Advanced核心网演进目标是“集中式+分布式自治域”共存的网络架构。集中式网络类似于当前控制面集中部署的网络架构,可采用切片等方式为专网提供接入管理,该场景通常适用于行业专网无需自主运维的场景;分布式自治域网络指的是构建一个独立完整的网络,在自治域内实现网络的运维管理、终端的接入管理,及用户数据不出园区的安全管理,通过打造各个自治域实现网络的进一步扁平化和自运维自管理,满足各行各业的个性化需求。

 

          图2  极简网络

 

可信网络,内生安全

 

安全可信是电信网络的基石,电信网安全是网络自身具备的融合安全能力,实现接入、数据、运行全可信的目标。

接入可信管理方面,5G-Advanced核心网网络接入设备的身份认证及接入可信管理将更加复杂,设备标识的多样化使得现有的认证鉴权模式难以适应,需要研究身份标识和路由标识分离的可行性及基于新标识系统的设备、网络双向认证鉴权方案,使得身份标识具备唯一性、完整性、不可篡改,并达到网络接入认证的可信及安全。

网络运行可信管理方面,在5G-Advanced网络中对运行过程中的安全监控应该做到可视化,对网络运行故障应做到可预测、可预防、可恢复。对网络参与者、网络设备操作者的行为具备完整的安全要素,行为透明、且可追溯,行为的结果可预知、可控制。

网络数据可信管理方面,随着数据流量的激增,网络数据也将爆发式增长,如何在确保用户及企业数据安全的前提下,进行数据管理、网络运行指标检测以及网络自身数据安全,区块链以及联邦学习技术值得借鉴并引入。

 

除了ODICT融合、内生安全,SRv6、IP网络演进,高速移动业务连续性等技术也需要在5G-Advanced核心网中一并考虑。中兴通讯长期致力于移动通信核心网的研究,基于对当前5G网络技术现状结合产业需求及新技术发展,提出ODICT全融合的5G-Advanced核心网演进愿景及关键技术,并将在其核心网解决方案中持续研究践行,进行产品及解决方案创新。ODICT全融合的核心网演进目标,需要产业界共同参与,协同发展。中兴通讯期待与业界同仁共同努力,提供面向全场景服务的移动通信未来网络。

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