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全融合核心网,助力5G快速部署

2019年2月15日 12:00  CCTIME飞象网  作 者:中兴通讯CCN产品架构师 郑兴明

5G网络部署面临的问题

随着AR/VR/高清视频/3D视频等业务对高速带宽的需求,智慧城市/智能抄表等业务对海量终端接入的需求,车联网/工业控制/远程医疗等业务对低时延高可靠的网络需求越来越迫切,5G网络部署的脚步也越来越近,各行业对运营商5G网络充满了期待。

同时,运营商也对接入5G的核心网如何部署存在较大的困扰:一方面,传统EPC网络是否可以满足5G垂直业务千变万化的需求;另一方面,采用服务化架构的5G核心网也对传统电信网络带来了较大的冲击,比如对现网设备的对接改造、运维模式的变更等。

如何满足行业用户,如何与现网互通共存,如何平滑割接用户,如何运营维护,是当前运营商部署5G核心网面临的主要问题。

5G核心网部署方案

(一)直接部署5GC vs. 改造EPC:

为了满足用户使用5G上网的需求,核心网的部署当前主要有两种方式:

路线1:改造EPC支持5G无线的接入(5G架构Option3)路线2:直接部署5G核心网(5G架构Option2)

图1:面向5G的核心网部署方式对比

改造EPC接入5G的方案,面临的最大问题是:不支持网络切片功能,不能满足5G垂直行业对网络切片的需求。此外,该方案是向5G演进的过渡方案,待5G核心网部署后,对原有EPC网络的改造费用就会被浪费,改造越大浪费越多。而直接部署5G核心网对业务需求的满足度最佳,并且还不会造成不必要的投资浪费,是当前5G网络部署的首选方案。

另外,产业链能否满足商用时间的要求,也是部署路线选择的重要因素之一。当前3GPP规范中,5G核心网R15规范已经正式发布,遵从该规范的系统设备和终端设备均可满足2019年第四季度规模商用的时间要求。

因此,直接采用5G Option2的核心网部署方案是最佳的5G演进部署路线。

(二)利旧现网接口,减少现网改造:

新网络部署时,一个很关键的问题是:对现网设备有哪些改造需求、如何和现网设备共存?

通常,为了充分利旧现网,一般采用新网新用户、老网老用户的原则,即:现网EPC对原有2/3/4G用户提供接入服务,新建5G核心网为5G用户提供接入服务。

为了实现新建5G核心网和现有EPC网络间切换时业务不中断,需要对现网设备进行升级改造,支持必要的互操作接口,例如:识别5G终端,将5G终端接入至新建的5G核心网中;引入N26接口,实现平滑快速的4/5G网络切换。但是,对现网设备的改造存在两个问题:一个是投资的浪费;另一个是改造导致的研发周期可能影响商用部署时间要求。因此,最大程度的利旧现网接口成为初期5G部署的最佳方案。

例如:3GPP 5G标准中对计费系统也有较大的变化,对运营商计费系统有较大的改造要求:在线计费和离线计费合一,并且采用服务化接口。然而现网离线计费系统一般由BOSS承担,在线计费由OCS承担,改造难度较大。因此,新建的5G核心网在原有EPC计费架构和接口的基础上,扩展少量5G特性的字段,对现网计费系统改造最小,是最佳的计费部署方案。

中兴通讯推出的Common Core解决方案融合了EPC、5G核心网能力,在不对现网EPC升级改造时,也可以实现4/5G重合覆盖地区的融合接入和平滑切换功能,最大限度地保障业务连续性,并且对现网计费等系统改造最小,是5G网络部署初期的首选方案。

(三)不换卡不换号,平滑使用5G网络:

新的网络制式部署之后,令运营商头痛的事情是:现网已有的用户群如何迁移到新网络中?

从2/3G过渡到4G网络时,用户终端需要更换新的SIM卡,运营商不得不投入很大的资金为用户提供免费的换卡服务。5G网络兼容原有的4G SIM卡,即:用户不换卡不换号,只需要更换一部5G手机就可以享受5G的高速数据服务,这一点很受欢迎。

为了实现对原有2/3/4G用户向5G用户的转换,需要将该类用户在5G系统中签约。通常,可采用如下两种方式实现用户号段向5G网络的迁移:

单个用户迁移:终端用户可自主选择是否开启5G业务。该方案有利于运营商针对5G业务开展独立的计费、特色套餐等服务;而且现有4G网络的签约系统也可最大程度的利旧。批量号段迁移:系统侧直接将现网用户号段批量迁移至新建的5GC中。该方案不需要用户特意去修改自己签约的网络,但也不利于开展5G差异化套餐。 (四)一键式部署,开启智能运维之路:

5G核心网采用基于NFV技术的切片式网络架构,传统网元软硬一体化的形态变成了硬件资源池、虚拟化资源池和网络功能分离的架构,传统的安装运维不能满足NFV架构下运维管理。

中兴通讯网络切片管理系统CloudStudio支持E2E的网络切片编排和生命周期管理,结合人工智能技术和自动化软件框架,实现基于切片的自动化设计、编排和部署,以及智能化的切片选择,从而无需人工干预即可实现完全的网络自治。

图2:中兴通讯网络切片管理系统CloudStudio架构

中兴CloudStudio引入DevOps方法来促进创新服务的敏捷开发和部署,具有按需设计、自动部署、SLA保证、智能分析和预测、安全隔离和租户管理能力。运营商可根据行业、区域、虚拟运营商等场景需求,制定合适的网络切片SLA,然后通过CloudStudio系统实现从资源池建设到网络功能部署、日常监控、故障运维、升级扩容等全方位的自动化管理,降低对操作人员的要求。

5G核心网的演进部署建议

针对现网向5G网络的演进部署,中兴通讯建议可按照如下3个阶段进行:

阶段一:现在~2019年,引入4/5G融合核心网,进行5G试点验证。同时,该网络融合的vEPC功能还可作为对现网EPC的扩容,该阶段不需要对现网进行升级改造。

阶段二:2020~2021年,实现5GC的规模商用,现网2/3/4G用户逐渐迁移至5G网络中。该阶段中,可采用融合核心网的vEPC和5GC间实现互操作,实现热点地域的4/5G用户跨网平滑切换;如果要求全网4/5G的跨网业务连续性,则需要考虑对现网EPC升级以便支持与5GC的互操作。

阶段三:2022年~未来,传统设备逐渐退网,通过切片式运维管理,提供多样式端到端网络切片,以便满足eMBB/mMTC/uRLLC不同业务场景的需求。

编 辑:章芳
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