核心网演进研究

核心网演进驱动力

        随着移动通信网络的高速发展，核心网在业务和技术双轮驱动下持续演进。在5G网络时代，核心网引入了NFV/SDN、SBA（service-based architecture）、切片等技术，网络柔性对比4G有很大的提升。而随着规模商用，5G核心网的一些不足也逐渐显现，如新功能上线慢、运维复杂等，核心网迈向6G需对现网不足进行改进，此外，还要考虑新技术和新业务/场景。

现网不足改进

        5G核心网在广泛的部署使用过程中，发现部分不足很难在现有架构下改进解决，需要在6G核心网架构设计之初考虑如何避免或解决。

        - 新功能上线慢

        目前5G网络新增一个网络能力（如5G LAN、5G TSC、XR通信等），需要相互依赖的多种不同类型的NF都完成升级，业务才能开展；如何简化网络，减少NFs间的相互依赖，缩短新功能上线时间是网络侧需要重点考虑的一个方向，是差异化ToB业务快速开通的关键需求。

        - 运维复杂

        NFV带来了电信设备通用化便利的同时，也带来了运维工作量的增加。一旦网络故障发生，需首先确定故障的起因、根源，是基础设施层、云化层还是上层业务层，其次需确定故障发生的具体节点，因此基础设施自动化管理、云化平台智能化自治是核心网演进的基础之一。同时如何减少NF类型，简化网络组网也同样重要。未来网络需考虑结合AI技术，使网络运维自动化，减少人工干预。

        - 安全及可靠性需提升

        核心网是移动网络的总控节点、中央处理器，一旦出现问题容易引起大范围的网络不可用，因此核心网安全是网络安全的重中之重。随着量子计算等技术发展带来的安全威胁，在6G网络中网络内生安全、可信互联尤为重要。

        此外，目前制约5G在工业领域应用的主要因素是连接的极高可靠性和确定性，6G核心网的演进需进一步提升连接可靠性和确定性，拓展移动网络应用范围，助力工业发展。

        - 网络需更柔性、敏捷

        6G网络需要支持六大应用场景，不同的场景对网络需求差异性较大：例如NTN需要极轻量化、高可靠核心网；通感融合需要支持移动算网融合一体化调度；无源物联需要核心网支持高并发交互及超大容量终端状态保持、更新能力；工业场景需要核心网端到端调度系统性支持超低时延超高可靠连接。当前5G核心网云化、NFV/SDN、切片等技术，还不能完全满足未来应用场景需求，需要进一步从网络架构及新技术引入等方面入手提升核心网柔性、敏捷特性。

新技术使能

        新技术的发展以及ODICT技术的进一步融合是推动核心网持续演进的关键因素，如AI内生、通算融合、全域服务、网络可编程等新技术。

        如果说云化技术是推动5G发展的关键技术之一，那么AI技术是5G-A迈向6G，使能6G成功的决定性技术，业务体验提升、节能提效、网络自治、安全保障等都需要AI技术加持。当前5G-A网络中AI仅是局部性的尝试，按场景叠加智能能力，在6G中核心网需要采用AI内生通用架构设计，统一考虑数据采集、传输、存储、分析以及算力调度、模型加载、安全等问题。

        通算融合技术是6G实现沉浸式通信、通智融合、通感融合等场景的前置条件和支撑技术。通算融合一方面需扩展现有算力节点，包括UE、基站算力等泛在算力，另外一方面需解决通算的统一编排和调度。

        支持全域服务需解决多模接入和多域互联两个关键问题。5G核心网在支撑多模接入方面过于复杂，6G核心网可以考虑采用仿真方式支持全接入，同时网络侧信令统一，简化网络部署及组网；多域互联使网络能方便快速地车载、船载、星载，快速形成局部特性化局域网，同时通过网-网自动互联达到广域覆盖。智简分布式自治是核心网全域服务重点考虑的方向。

        网络可编程是解决网络能力碎片化、需求定制化的关键技术，除了已在应用的SDN/NFV技术，核心网演进可以考虑以下可编程技术：引入SRv6可替代或简化现有GTP、切片、算力路由等技术；云化演进可以重新划分现有核心网NF、Services能力，共性Services下沉平台化，增强Services插件化，使能Serverless，让按需定制网络能力成为可能；可以进一步结合网络数字孪生、意图转换、无代码开发等AI能力，意图驱动定制网络新服务。

新业务/场景驱动

        6G未来网络从“能力三角”向“能力六角”演进，“能力六角”包括3极致（沉浸式通信、大规模连接、超可靠&低时延通信）、3融合（天地融合、通智融合、通感融合）。新场景、新需求对网络的扩展性提出了更高的要求，核心网演进需要从连接向连接+算力+能力拓展，在现有的CP/UP核心网架构基础上增加新的算力、数据、AI等元素。

核心网如何演进

        从两个方面考虑核心网如何演进，一方面是4G、5G到6G核心网的持续演进，另一方面是6G核心网新增能力。

持续演进

        核心网从4G演进到5G，可以持续演进的部分技术方向见表1。

新增部分

        6G在5G三大场景基础上增强和扩展，核心网的演进除了需要在5G基础上持续演进，还需考虑新增部分能力，支撑6G网络实现完整六大场景。核心网演进新增部分主要从网络形态、网络互联、架构增强等方面考虑，参考图1。

网络形态：智简分布式自治

        5G核心网考虑更多的AMF、SMF等集中式的部署，无法敏捷开通新功能，一旦出现故障恢复周期长，6G核心网的NFs如何融合简化、如何组网需要从以下几个方面考虑。

        - 高可靠需要：5G是分布式NF，在出现故障时故障难界定和隔离具体的NF；6G需要分布式网络，单一的分布式网络具备完整的核心网能力，有明确的边界（自治域），在出现故障时容易定界、定位、恢复或隔离具体的子网。

        - 敏捷需要：分布式网络具备清晰的边界，部署、升级、撤销都能快速进行，不会影响网络整体。

        - 简化需要：在分布式网络具备清晰的边界的前提下，网络内部的NF在实际部署时可以是单厂家，NF间的交互可以进行简化，可以对网络内置的服务进行重新划分，划分成网络基础服务和网络增强服务，基础服务不需要经常变化，可以下沉平台化，增强服务函数化、组件化、插件化，使得6G核心网云原生继续演进Serverless、无码开发成为可能。

        - 多模全接入需要：5GC具备Wi-Fi的接入能力，没有大规模应用的主要原因是开通复杂。Wi-Fi覆盖具备区域特性（机场、企业楼房），6G分布式核心网也具备区域特性，而且子网-子网之间隔离性好，具备开通简单的优势。分布式子网形态使Wi-Fi的接入更简化、和6G互操作更简单，使能未来网络具备多模全接入能力。

网络互联：分布式子网可信互联

        5G是NF的互联，NRF（network repository function）解决的是NF间的服务发现问题。6G需要解决网络间的相互发现及子网可信问题，网络可信互联采用区块链技术是可以考虑的技术之一。

        6G核心网通过中心+分布子网的方式，在解决相互自动发现及可信互联后，通过网络间互联扩大网络范围，满足泛在连接的应用场景。ToB（政企）、ToH（家庭）、ToN（新兴）市场场景下客户可以按自己的需要定制核心网，同时可以快速和运营商网络互联，达到网络级的即插即用，对于原先企业内局域网Wi-Fi接入存在替代的可能，市场潜力巨大。

架构增强：SBA架构增强

        SBA解决了5G NF交互信令协议栈一致性问题，但存在大数据块迁移效率低下的问题。6G对于网络使用AI以及网络侧提供AI服务能力的期望非常高，需要有更高效的数据传输通道。

        SBA的增强重点在统一的数据、模型流转以及数据、模型的安全性方面，数据通道是网络AI内生的基础之一。

        迈向6G核心网演进一方面需要满足未来网络需求，另外一方面需要考虑演进的平滑性，4G向5G演进过程中遇到的问题要避免在5G向6G演进中再次出现，重点要考虑以下几点：可选Option要少；6G可以独立组网；要考虑5G和6G的互操作；语音等通信演进需同步考虑。