大家都知道，根據(jù)3GPP標準組織定義，5G網(wǎng)絡的大腦——核心網(wǎng)發(fā)生了空前變化。
首先，5G核心網(wǎng)原生支持控制面和用戶面徹底分離，使得用戶面UPF可靈活下沉，與邊緣計算（MEC）一起分布式部署于更靠近用戶和數(shù)據(jù)源的位置，從而可降低網(wǎng)絡時延，提升業(yè)務體驗，并推動行業(yè)應用創(chuàng)新。
其次，5G核心網(wǎng)基于云原生架構設計，采用了基于服務的架構（SBA），借鑒了IT領域的微服務概念，從而可充分利用云平臺設施彈性敏捷地部署網(wǎng)絡和業(yè)務，從容應對各行各業(yè)的多樣化、差異化業(yè)務需求。
正是基于以上技術標準，5G才能發(fā)揮其最大價值——幫助運營商將業(yè)務范圍從2C拓展到2B，這不僅能為運營商帶來新的收入來源，更重要的是還將賦能全行業(yè)數(shù)字化變革。
那接下來，5G要走進各行各業(yè)，在實際部署過程中核心網(wǎng)面臨哪些挑戰(zhàn)，將如何演進？
2020年10月12日-16日，英特爾在線上舉辦了“5G云網(wǎng)融合線上論壇”，在“云原生加速5G核心網(wǎng)演進”分會上，多位行業(yè)專家介紹了5G垂直行業(yè)方案中核心網(wǎng)的作用和挑戰(zhàn)，以及人工智能和云原生技術對 5G網(wǎng)絡的技術推動及實現(xiàn)。
UPF是關鍵節(jié)點
UPF作為5G核心網(wǎng)的重要網(wǎng)絡功能，擔負著數(shù)據(jù)流量的處理、路由等核心功能。5G UPF與控制面徹底分離后，可下沉部署于更接近數(shù)據(jù)源的邊緣DC、區(qū)域DC、園區(qū)、工廠等位置，從而可使能5G網(wǎng)絡切片，催生大量低時延、高可靠訴求的行業(yè)應用。顯然，UPF在5G向垂直行業(yè)擴展中扮演著至關重要的角色，它是5G和垂直行業(yè)的連接點，也是5G驅(qū)動行業(yè)的發(fā)力點。
面向公網(wǎng)服務，UPF部署于網(wǎng)絡核心側，負責全網(wǎng)業(yè)務，承載百萬級以上的用戶數(shù)，要求容量大、功能全、性能高。但面向垂直行業(yè)，UPF分布式部署并承載不同行業(yè)的專網(wǎng)業(yè)務，要求具備輕量化、低成本、靈活部署等特性。
然而，由于UPF與控制面(SMF)的接口（N4）是非標準化的，造成UPF與SMF同廠商的綁定，無法滿足邊緣用戶側UPF輕量化、低成本和靈活的部署需求。
為了降低5G走進千行百業(yè)的門檻，推動豐富的行業(yè)應用創(chuàng)新，中國移動于2020年1月3日攜手25家產(chǎn)業(yè)合作伙伴啟動了“OpenUPF—面向行業(yè)的5G UPF及N4接口開放合作伙伴計劃”， 從開放接口、開放設備、開放服務和開放智能四個方面定義可靠、可管、可信、簡潔、靈活、開放的UPF。
在本次會上，中國移動研究院網(wǎng)絡與IT技術研究所技術經(jīng)理魏彬表示，截止目前已經(jīng)有44家合作伙伴加入了該計劃，包括華為、中興、愛立信等傳統(tǒng)設備商，騰訊、阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭，浪潮、新華三、聯(lián)想等IT廠商，英特爾、博通等芯片巨頭，思博倫、是德科技等儀表廠商，涵蓋了整個端到端產(chǎn)業(yè)鏈。
項目組按照既定目標還取得了豐碩的成果，已發(fā)布《面向垂直行業(yè)的N4解耦UPF設備規(guī)范》、《面向垂直行業(yè)的N4接口規(guī)范》和《5G OpenUPF白皮書》，正穩(wěn)步推進標準化和產(chǎn)業(yè)協(xié)同，積極開展N4解耦實驗室測試。
在CPU加速方面，第二代英特爾?至強?可擴展處理器支持英特爾SST-CP（Speed Select-Core Power）功能，可靈活配置和調(diào)整CPU核的優(yōu)先級，讓高優(yōu)先級的CPU核運行在更高頻率上。通過SST-CP功能，可將UPF轉發(fā)線程的CPU核設置為高優(yōu)先級，并運行在高頻率上，從而可提升UPF數(shù)據(jù)處理效率。
在通用網(wǎng)卡加速方面，英特爾以太網(wǎng)網(wǎng)絡適配器支持DDP功能，通過對DDP功能進行二次深度開發(fā)和優(yōu)化，在網(wǎng)絡適配器XXU710 SRIOV VF上實現(xiàn)了GTP報文識別分流，有效節(jié)省了分發(fā)核，提高了系統(tǒng)性能。
增強云原生，構建高性能的5G網(wǎng)絡
網(wǎng)絡云化演進之路經(jīng)歷了傳統(tǒng)物理網(wǎng)元，網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV），云化部署，云原生四個階段。
傳統(tǒng)物理網(wǎng)元軟硬件垂直一體化，是緊耦合的黑盒式設計，業(yè)務開發(fā)周期長，擴展性受限，升級改造受制于單一設備制造商，且資源不能共享，業(yè)務難融合。第二階段的網(wǎng)絡功能虛擬化從傳統(tǒng)物理網(wǎng)元中解耦出了網(wǎng)絡功能軟件，使之能運行于通用的硬件平臺之上。但解耦后的網(wǎng)絡功能軟件依然是“大塊頭“的單體式架構，無法充分利用云環(huán)境的靈活性。為此，業(yè)界提出了基于云原生的設計原則，將網(wǎng)絡功能軟件進一步分解為細粒度的功能模塊，并通過開放API接口來實現(xiàn)集成，從而可提升應用開發(fā)的整體敏捷性和彈性。
簡而言之，云原生，即Cloud Native，這是一個組合詞，Cloud表示應用程序位于云中，而不是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心；Native表示應用程序從設計之初起就考慮到了云環(huán)境，原生為云而設計，支持在云上最佳運行，并充分利用和發(fā)揮云平臺的彈性和分布式優(yōu)勢。
針對云原生在電信領域的痛點，英特爾網(wǎng)絡平臺事業(yè)部馬建偉介紹到，英特爾一直致力于推動和促進基于云原生設計的應用在生產(chǎn)環(huán)境的落地，一方面充分發(fā)揮至強可擴展處理器、高性能的網(wǎng)絡控制器、QAT加速卡、FPGA、傲騰持久內(nèi)存等各種硬件特性，一方面在自動化部署、應用可移植增強、報文處理加速、資源管理、平臺安全等領域貢獻了針對性的補丁和功能性實現(xiàn)，以增強Cloud Native特性。
具體的講，英特爾主要在網(wǎng)絡、報文處理、資源管理、遙測技術、自動化部署五個場景對Cloud Native進行了增強。比如，原生容器只支持一個網(wǎng)絡接口，而對于電信業(yè)偏網(wǎng)絡的容器必須支持多網(wǎng)絡接口，以分別支持控制通道、管理通道和數(shù)據(jù)通道，為此，英特爾插件支持多網(wǎng)口；為了滿足不同場景的網(wǎng)絡速率需求，有支持面向東西向數(shù)據(jù)通道的USERSPACE網(wǎng)絡容器接口，也有支持面向南北向的SR-IOV接口。
網(wǎng)絡智能化是必然趨勢
基于云原生設計的5G核心網(wǎng)解耦了傳統(tǒng)網(wǎng)元的軟硬件，并將解耦后的軟件功能進一步微服務化，實現(xiàn)了從駐留于云到充分利用云的跨越，讓5G核心網(wǎng)更加彈性、高效和靈活，從而可使能5G網(wǎng)絡切片從一張網(wǎng)絡基礎設施上按需 “切”出多個相互隔離的、SLA可保障的虛擬專網(wǎng)，為各行各業(yè)的多樣化業(yè)務需求提供定制化、差異化服務，幫助運營商實現(xiàn)5G toB商業(yè)成功。
這對于運營商乃至整個電信業(yè)而言，網(wǎng)絡架構與商業(yè)模式都將發(fā)生空前改變，隨之對網(wǎng)絡運營、運維模式也提出了全新的挑戰(zhàn)和要求，包括：1）組網(wǎng)復雜：2/3/4/5G/Wi-Fi/固網(wǎng)多網(wǎng)絡共存，網(wǎng)元解耦和微服務化帶來網(wǎng)絡功能模塊數(shù)量激增，分布式邊緣DC內(nèi)IT與CT設備共存，跨DC之間需統(tǒng)一協(xié)同的業(yè)務管理和資源調(diào)配等；2）數(shù)據(jù)量龐大：5G萬物智聯(lián)時代將收集、傳輸、處理和應用海量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)種類復雜；3）業(yè)務、場景多樣：不同業(yè)務、不同場景對網(wǎng)絡帶寬、時延等能力要求不同，且對于特定行業(yè)應用要求始終如一的SLA保障；4）網(wǎng)絡和業(yè)務更靈活：網(wǎng)絡運營需敏捷支撐新業(yè)務快速上線。
針對這些挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)人工運維方式已不能滿足5G時代的新要求，網(wǎng)絡邁向智能化、自動化是必然趨勢。
為此，亞信科技網(wǎng)絡域產(chǎn)品研發(fā)與交付中心產(chǎn)品規(guī)劃專家王迎介紹，基于全域虛擬化、全域智能化、全域可感知的設計理念，亞信科技推出了5G網(wǎng)絡智能化產(chǎn)品（AISWare 5G Network Intelligence）系列，以幫助運營商應對網(wǎng)絡云化和軟件化趨勢下的業(yè)務快速上線、網(wǎng)絡規(guī)劃優(yōu)化、網(wǎng)絡穩(wěn)定運行、客戶感知和體驗管理等挑戰(zhàn)。該產(chǎn)品充分發(fā)揮亞信科技成熟的人工智能和機器學習平臺和BSS/OSS協(xié)同能力，助力運營商大幅提高運維/ 運營工作效率，降低運營/運維支出，提升客戶滿意度。
在網(wǎng)絡智能化領域，亞信科技與英特爾展開了全面合作，已推進多個典型應用場景落地。在用戶精準定位場景，雙方基于Analytics Zoo平臺實現(xiàn)分布式算法，顯著提升了海量數(shù)據(jù)下的定位精度。在滿意度評估場景，通過Analytics Zoo平臺簡化數(shù)據(jù)分析架構，采用英特爾優(yōu)化的Phyton和算法提速模型預測，以及利用傲騰SSD提速大數(shù)據(jù)讀寫，最終實現(xiàn)了端到端效率的顯著提升。在網(wǎng)絡節(jié)能場景，基于英特爾ZOUWU項目的時序分析及AutoML工具，提升了基站效能預估精度，在不影響業(yè)務感知的前提下顯著提升了基站效能評估精準度。
總之，通過本次會議我們看到：行業(yè)應用，是5G的重頭戲；而5G toB，核心網(wǎng)是重中之重。面向未來，OpenUPF，UPF加速，增強云原生，以及網(wǎng)絡智能化，是實現(xiàn)高效的5G核心網(wǎng)使能千行百業(yè)數(shù)字化的關鍵。
