白龙

(广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510000)

核心网未来的网络架构演进

白龙

(广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510000)

当今时代下，移动数据流量正在井喷式地不断增长，移动通信网络逐渐围绕着NFV/SD N技术进行深入发展的态势，本文着重探讨了核心网的业务需求、技术支持和网络架构，分析了核心网的网络架构当前的状况以及未来演进方向，这将会有利于进一步实现核心网未来的发展和网络建设。

大流量；NFV；SD N；网络架构；演进变革

1 蓬勃发展的业务需求

1.1 流量的爆发式增长

经过分析业务需求、行业环境以及宏观环境，在未来的5年内，移动数据量会继续保持上升趋势，而且预计2020年将会呈井喷式增长的状态，4G网络将会占据着大部分移动数据流量，移动数据流量收入将成为通信收入增长的核心。Cisco VNI全球移动数据流量预测报告预测，到2019年全球移动数据流量将达到292EB，较2014年的30EB增长显著。网络快速接入的实现促使了移动互联网业务的产生，在未来，移动视频、网络游戏等将占据着移动流量大部分的比重，成为其主要来源。随着费用方面越来越优惠，用户将会更倾向于使用大流量。

1.2 用户结构的变化

当前，随着网络技术的不断发展，预计未来5年内2G和3G用户将越来越少，直到消失。伴随着的是4G网络、物联网业务和VoLTE业务的深入发展，未来用户结构将出现较大变化，预计在5年后，全部演变为4G用户（终端用户）；VoLTE用户保持稳定增长，而物联网用户的发展速度则较快。

1.3 对网络能力的要求

业务对大流量、低时延、高带宽以及多样性的要求越来越高，因此提升网络能力是移动通信网的重点任务：4G无线网络需要提升大约10倍的接入能力，同时，4.5G乃至5G部分技术的应用也是其应考虑的范围，实现单用户带宽从2Mbit/s提高到10Mbit/s。站在核心网的角度看，由于2G/3G用户对网络资源的需求较低，而4G用户、物联网用户和VoLTE用户三者则相反，需求量很大，且业务模型差异较大。因此核心网必须先要满足这三种用户的容量需求，然后才能满足用户的其他需求。

2 强有力的技术支持

在2015年，开展巴塞罗那电信博览会之后，SDN（软件定义网络）/NFV（网络功能虚拟化）逐渐成为最亮眼的关注点，预示未来网络的演进趋势。目前，中国移动已开始进行试点NFV和SDN技术。

2.1 NFV技术

NFV技术，指的是网络功能虚拟化，即通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术，来承载很多功能的软件处理。从而降低网络昂贵的设备成本。可以通过软硬件解耦及功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署。使用该技术能够统一管理和控制多个硬件或者软件资源，对网络应用来说，使用这种方式创建虚拟网络环境的方式是透明的。

2.2 SDN技术

SDN技术，指的是软件定义网络技术，最明显的优点在于控制及数据这两个平面具备松耦合系统，使集中控制网络状态的底层与顶层之间变得更加透明。通过集中控制软件、网络开放的三层架构形式，让所有的资源都能得到有效利用，而且强化了网络虚拟化的能力，对传输架构的使用，使核心网虚拟化更加灵活。

结合以上两种技术的分析，可以得知，NFV主要提供网元，而SDN负责连接网络。SDN技术具备拆解功能，能够有针对性地实现网元功能的虚拟化，可以借助硬件来传输NFV技术和SDN技术两者之间的资源信息。因此，结合这两种技术，能够实现核心网网络虚拟化、标准化以及产业化的形成。

3 基于SDN/NFV的核心网架构

图1为基于SDN/NFV的核心网演进架构。

图1 基于SDN/NFV的核心网演进架构示意图

在该架构中，核心网控制面功能部署主要集中在区域中心的虚拟化云平台中，例如SDN控制器、HSS等。网关类设备采用分离架构，通用转发面采用SDN交换机，根据需要自由下沉，可以将SDN控制器和GW-C部署于区域中心，这样有利于对通用转发面流量进行调整，同时也可以控制网络隔离和加强路由管理。对于一些特定业务，考虑到流量较小，需在区域中心部署虚拟的传统网关。同时，基于SDN Service Chaining的增值业务平台，可以为跨省及跨网数据流提供增值业务。由于移动网关控制转发分离，大大地弱化网关功能，只能提供路由、计费和流量聚合等功能。对于一些省内业务，只能通过offload形式来实现本地业务云访问。本地业务云作为靠近网络边缘的业务中心，能够保证服务更加接近用户侧。与在骨干网大数据中心相比，本地业务云可以大大减少路径迂回，降低网络通信成本，对提供商来说，具有较大的吸引力。

该架构是对NFV及SDN技术的合理利用，这主要体现在两个方面：一是从平行面来看，进一步解耦网关类设备的控制面和转发面；二是从垂直面来看，实现网元功能软件和硬件的解耦。该架构最大限度地实现了核心网架构的可扩展性，如转发面设备灵活部署、增值业务的动态修改等，使核心网向全IP架构过渡，且具有较强网络演进能力。

4 演进变革之路任重道远

4.1 NFV/SDN并非业务增长的必选之路

以目前的条件来看，在未来5年，甚至更长时间内，传统网元和现有网络架构都能够满足增长的业务需求,所以说NFV/SDN不是唯一的选择，另外NFV/SDN技术本身还处在不断完善、成熟阶段，尤其是NFV使网元架构变化幅度较大，是CT（电信网技术）产品演变成IT产品更新换代阶段，需要重点考虑设备的集成方案、性能和成熟度，包括产业链、运营、网管等方面来着手重构，任务非常艰巨。

4.2 NFV/SDN是未来网络演进的方向

虽然NFV/SDN不是作为唯一选择来实现业务增长的需求，但站在运营商长远角度来看，现有的设备或者网络架构虽能够保持稳定，但灵活性较低，不能很好地实现网络功能的定制，只能选择叠加策略控制和计费、提升SAE-GW功能或者部署相关的增值业务来满足相应的业务需求，采取叠加运营和增值平台的方式来制定策略，但由于多样化的需求和当前复杂固定的架构，很难实现未来业务的多样化和提高资源配置的灵活性，往前跨一步，5G将能够更好地做到这一点，实现智能网络，而关键技术和基础之一就是NFV/SDN。

因此，实现网元功能虚拟化，是统一调配资源、灵活配置和功能定制化的前提。当网络布置了SDN后，才能进行真正灵活定义网络连接，实现网络路由优化，进而实现网络切片，资源得到合理分配。因此，尽管NFV/SDN技术还不够完善、成熟，却能对网络产生巨大的影响。所以引入NFV/SDN将是大势所趋，是未来网络演进的方向。

5 结束语

在未来，考虑到爆炸式发展的业务需求，是继续使用传统网络设备和架构，坚持缓慢叠加功能的方式来满足？还是积极寻求新的技术，采用IT的思路重构CT网络？这是一个非常值得我们去考虑的问题。网络架构的变化最重要的就是由垂直架构向水平架构的转变，这是根本性的转变，网络的重构，IT和CT的深度融合，其难度之大是可以想象的，所以，在这一条改革路上，工程师们任重而道远。

[1]竺南直，肖辉，刘景波．码分多址(CDMA)移动通信系统[M]．北京：电子工业出版社，2014．

[2]谢沛荣，曾颖．5G移动核心网演进探析[J]．电信科学，2014（S2）.

[3]倪慧，谭仕勇，胡伟华．基于SD N与NFV的移动核心网演进[J].电信网技术,2014（08）：16-19．

Evolution of the Core Network Infrastructure in the Future

Bai Long
(Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co.,LTD.,Guangzhou 510000,Guangdong)

Nowadays,the growing mobile data traffic is blowout,mobile communication network has around NFV/SDN technology in-depth development of the situation,this paper pointed out the future development direction of the core network in the future network architecture,focuses on the aspects of technology evolution,business development to meet the needs of the core network, core network the network architecture of current status and the future direction of evolution,which will be beneficial to the further implementation of the core network development and network construction.

large flow;NFV;SDN;network architecture;evolution

TN929.5

A

1008-6609(2016)12-0051-02

白龙（1988-），男，山东济宁人，本科，助理工程师，研究方向为移动通信交换网络。