1. 5G网络架构和关键技术
从网络架构来看,5G网络整体延续4G特点,包括接入网、核心网和上层应用。为满足5G移动互联和移动物联的多样化业务需求,5G网络在核心网和接入网均采用了新的关键技术,实现了技术创新和网络变革。
5G核心网架构采用云原生设计思路,关键特性包括服务化架构(Service-based Architecture)、网络切片、边缘计算。服务化架构将网元功能拆分为细粒度的网络服务,“无缝”对接云化NFV平台轻量级部署单元,为差异化的业务场景提供敏捷的系统架构支持;网络切片和边缘计算提供了可定制的网络功能和转发拓扑。同时5G网络能力不再局限于运营商的“封闭花园”,而是可以通过友好的用户接口提供给第三方,助力业务体验提升,加速响应业务模式创新需求。
5G 采用的主要关键技术:
服务化架构:5G服务化架构中,将网络功能以服务的方式对外提供,不同的网络功能服务之间通过标准接口进行互通,支持按需调用、功能重构,从而提高核心网的灵活性和开放性。服务化架构基于微服务设计,网络服务的粒度更细,因此在hypervisor基础上同时引入容器技术来实现业务灵活编排和按需功能调用所必需的云化NFV平台能力。
网络功能虚拟化:采用虚拟化技术,将传统网络的专用网元进行软硬件解耦,构造出基于统一虚拟设施的网络功能,实现资源的集中控制、动态配置、高效调度和智能部署,缩短网络运营的业务创新周期。
网络切片:网络切片可在一个物理网络上切分出功能、特性各不相同的多个逻辑网络,同时支持多种业务场景。基于网络切片技术,可以提高网络资源利用率、隔离不同业务场景所需的网络资源。目前的切片方式是核心网和接入网维护网络切片标识列表,根据网络切片标识(S-NSSAI)进行业务逻辑区分。
边缘计算:边缘计算是在网络边缘、靠近用户的位置,提供计算和数据处理能力,以提升网络数据处理效率,满足垂直行业对网络低时延、大流量以及安全等方面的需求。5G组网离不开MEC的加入,特别是满足低延迟、高可靠性的场景中,这也是后文5G专网建设的关键组件。
图 5G和MEC结合
左侧是5G网络,包含核心网(含AMF,SMF,PCF等一系列控制面网元,以及用户面网元UPF),接入网(RAN)以及终端(UE)。右侧则是MEC,包含MEC平台,管理编排域,以及多个提供服务的APP。
5G网络和MEC之间的结合点就是UPF。这个网元的全称是User Plane Function,顾名思义,就是处理核心网用户面功能的。所有的数据,必须经过UPF转发,才能流向外部网络。
在MEC的支持下,云端算力下沉,终端算力上移,从而在边缘计算节点形成兼顾时延,成本和算力的汇聚点,这就是MEC存在的核心价值。
在工业园区的网络还存在数据安全,以及内网访问的需求,MEC可以作为运营商和企业内网之间的桥梁,实现内网数据不出园区,本地流量本地消化的好处。
网络能力开放:5G网络可以通过能力开放接口将网络能力开放给第三方应用,以便第三方按照各自的需求设计定制化的网络服务。
2. 5G三大应用场景
2015年9月, ITU正式确认了5G的三大应用场景,分别