极简5G核心网，助力5G腾飞

网络创新需要全新核心网

作为面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系统，5G移动宽带系统是一个全业务多技术融合的网络，通过ICT技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据和连接的各种业务的快速发展需要，满足千变万化的万物互联需求。基于此，ITU为5G定义了eMBB（增强的移动宽带）、uRLLC（超可靠低时延通信）和mMTC（海量物联通信）三大业务场景和相应的性能指标要求。为了满足三大场景需求，3GPP定义了4S（SBA架构、Network Slicing、CUPS和Stateless）的5GC新核心网，同时定义了两种核心网组网架构（5GC或EPC）来适应不同的无线部署场景。

● 5G核心网组网架构（5GC）：依赖于不同的无线部署模式，5G基站与4G基站相互独立或相互依附，采用全新5G核心网，5G基站直接与5G核心网相连或作为辅助基站接入到4G基站，终端单连接方式或双连接方式接入5G或4G。

● 4G核心网组网架构（EPC）：5G基站依附于4G基站工作的网络架构，即重用老旧4G核心网，5G基站作为辅助基站接入到4G基站，终端采用双连接方式同时接入到5G和4G信号覆盖，4G/5G网络之间互操作通过无线完成。

运营商根据5G商用部署进度计划、可用频谱资源、终端和产业链成熟情况、总体建网成本等，可以选择不同的核心网组网架构。

5G网络肩负应对OTT挑战、拓展垂直行业、增加业务收入的历史使命，需要具备快速定制能力、基于切片的运营能力、高度自动化的智能运维能力，基于传统架构构建的4G核心网（EPC）组网架构，无法满足上述需求。以云化技术为基础，面向业务，基于SBA架构的5G核心网组网架构（5GC）是5G目标网络架构，其网络架构先进可避免重复投资和网络频繁改造，也有助于取得领先市场地位；以SBA架构为基础便于架构一步到位，便于集中建设和集约化运维；统一网络入口，有利于引入大数据、人工智能，提升网络智能化水平，拓展垂直行业合作，快速推出新业务，符合创新和发展要求。因此采用5GC组网架构，非常匹配全球最先进运营商的战略创新目标和5G商用总体需求。

创新道路上的挑战

5GC作为一个全新的核心网，采用的全新技术，自然面临各方面的质疑和猜测。只有勇于面对挑战并找出解决方案，才能从市场竞争中脱颖而出。综合考虑5G商用建网需求，新建5GC主要面临网络部署、网络功能、新业务开展等三大类关键挑战。

网络部署挑战

虚拟化技术是5G基础，5GC所有新技术依托虚拟化实现。虚拟化5GC架构基于通用服务器，最大程度实现资源共享，享受“摩尔定律”带来的红利，即每18个月性能提升至少30%。5GC基于虚机化技术以及全新的服务化架构和接口，水平和垂直对接接口数量多，在测试全新业务功能的同时，还需要完成水平和垂直接口的互联互通测试。因此，如何快速部署一张基于虚拟化和SBA 架构的5GC商用网络，是创新道路上的一个重大挑战。

网络功能挑战

5G网络中业务功能繁多，主要涉及用户数据和计费等关键功能。针对用户数据，全融合是网络建设的目标。在此基础上，实现网络从4G迁移到5G，实现用户不换卡、不换号的需求。针对计费功能，其目标架构是基于服务化架构的在线离线融合计费系统，而现网是基于传统设备的在线和离线分离的架构，两者架构差异大，如何在兼容现有计费系统基础上快速商用要求，是创新道路上的另一个重大挑战。

业务部署挑战

网络切片是5G网络中一个非常关键的业务，是运营商满足不同业务需求和场景，实现新的盈利模式不可或缺的关键技术。针对来自垂直行业、政企客户、低时延互联网业务服务商等应用场景的差异化需求，如何灵活划分网络切片，是网络切片业务部署面临的关键挑战。语音短信是5G网络中的另一个关键业务，在3GPP协议中已定义了多种解决方案，哪种语音短信方案能快速部署5G语音和短信业务，对现网影响最小，如何确保语音连续性、QoS保障，是语音短信业务部署的挑战之一。

极简5GC应运而生

中兴通讯提出极简5GC核心网方案（见图1），帮助运营商在5G建设大潮中赢得技术和时间双领先，提前享受5GC新技术带来的红利。

5GC部署简化

当前，传统网络面临升级换代，已不适合大规模投资，业界领先运营商都在积极推动虚拟化商用，通过虚拟化部署5GC，可以加速虚拟化建设速度。针对5GC部署可以采用如下部署思路：

● 控制面集中部署：5GC控制面集中部署便于全网业务统一，便于切片业务开展，统一网络，便于集中运维，降低OPEX，实现智能运维。

● 用户面按阶段分层部署：初期5G规模不大，用户面可以采用集中部署；中后期逐渐分层部署，根据业务按需部署，靠近接入部署，降低时延，提升客户体验。转发面采用虚拟化部署，跨层次共享资源，解决节假日潮汐效应。

● 分阶段建设5GC NF：5G部署初期可以先部署基础的NF（Network Function），对于可选的、不重要的NF可以根据后续需求再考虑部署，在这个阶段为了互操作可以部署3GPP要求的4G/5G融合网元；后续逐步部署更多NF，实现4G/5G网元全融合。

● 分阶段打开互联互通接口：5GC部署初期打开签约类接口、无线终端类接口、4G/5G互操作接口和网管计费接口, 压缩测试和部署时间；后续逐步打开更多接口，实现国际间漫游等。

5GC网络功能简化

新建5GC需要部署融合的UDM+HSS，用于提供统一的2G/3G/4G/5G用户签约数据集中管理。在5G初期，只需要针对从4G升级的5G用户进行数据迁移，5G中后期，根据现网传统HLR/HSS设备老旧情况，逐步将原有4G用户迁移至新建的融合UDM+HSS；可采用FNR（Flexible Number Routing）方案规避初期离散号段用户寻址问题。

在5GC中为了支持4G/5G互操作，5G的SMF将与4G的PGW-C融合，在5G初期部署阶段，融合的SMF+PGW-C天然支持4G的计费接口，因此可以延用4G计费接口，规避引入5G新的计费系统导致改造工程量大，延误5GC商用时间点。

5GC业务部署简化

5G部署初期，行业应用有限，可优先在核心网实现子切片管理，逐步开展基于5G核心网的网络切片试点部署及验证，初期重点聚焦于典型的eMBB切片，例如高清视频、AR/VR、高清游戏等业务，并适当地配合核心网用户面下沉部署，实现部分超低时延业务需求。在该阶段可以将切片与行业应用示范相结合，充分验证5G切片对不同场景差异化SLA的支撑能力。随着5G切片标准的成熟，逐步引入传输/无线子切片。在前期构建的编排管理系统基础上，增加切片设计、保障分析、策略等功能，具备对端到端切片的全生命周期管理能力。在切片业务实现同时，须同步考虑切片的运营模式，包括切片的交付、定价、计费、能力开放等，为网络切片商业化运作积累运营经验及相关的技术积累。

针对5G语音业务，3GPP R15定义的5G语音标准已经基本成熟，5G语音终端2019年可商用。全球主流运营商都已经部署IMS网络支持VoLTE。在5G初期热点覆盖，为减少5G和4G之间的话音切换，可以优先采用IMS简单软件升级配合5GC EPS Fallback提供VoLTE语音服务。随着5G覆盖逐步扩大实现连续覆盖，可直接采用VoNR提供5G语音。

5GC端到端产品

5GC是支撑5G网络建设和承载5G业务的关键，面对全球最先进运营商建设架构领先和技术创新的5GC核心网迫切需求，中兴通讯核心网产品已经做好了准备。基于如上简化方案，中兴通讯提供三大系列产品（见图2），满足客户不同的部署需求。

Cloud Studio（运营运维系统）：中兴通讯面向5G的运营运维系统，通过“设计-部署-运行-分析-再设计”这种自我进化的能力不断优化客户体验和网络。未来引入人工智能和机器学习实现智能策略预测，进一步加强运营运维的智能化体系构建，实现“Zero Touch”。

Common Core（5G融合核心网）：中兴通讯全融合5GC产品，基于SBA架构，支持移动接入（2G/3G/4G和5G）和固定接入（信任的和非信任的非3GPP接入）。

TECS（Tulip Elastic Cloud System）：作为中兴通讯的云平台产品，提供5G Ready的VIM和NFVI功能，能够给运营商提供坚固可靠的基础设施，为运营商提升市场竞争力。

5GC作为2020新一代移动通信网络的核心和大脑，直接关系到运营商网络创新战略的实现，中兴通讯极简5GC方案和产品为5G提供了快速部署通道，帮助运营商大踏步进入5G万物互联时代。