没有5G核心网的5G网络是没有灵魂的。有了5G核心网,5G才能完整落地大带宽、低时延和多连接三大场景;有了5G核心网,5G才能真正跨越toC边界,走进千行万业。有人说,5G核心网才是隐藏在5G网络中的真英雄。

 

但是,相比4G时代,5G核心网架构发生了巨大变化,随之给网络部署、运维和商业闭环也带来了全新的挑战。控制面云化集中部署给网络可靠性提出了极大的挑战。基础设施全云化带来了集成交付和跨层故障定界难。C/U分离和用户面分布式部署带来了网络拓扑分布化,增加了对大量边缘站点的维护难度和工作量。同时,面向业务和场景多样化、个性化的5G toB新市场,各行各业对网络功能需求和部署需求千差万别,如何快速、按需满足行业需求也是5G时代面临的主要挑战。

 

那面对以上挑战,如何打造核心网的最佳实践,实现5G价值最大化?日前,华为云核心网营销工程部总裁马亮在华为分析师大会上的精彩分享值得一读。

 

磐石方案打造高可靠精品网

核心网是网络的心脏和大脑,担负着全网资源管理调度的重任,其重要性不言而喻。近年来,我们看到全球已发生多起因核心网故障而引发网络重大事故,其中大多因网络过载导致。5G将连接千行百业,一旦核心网出现重大故障,带来的负面影响更加巨大。毫无疑问,进入5G时代,增强核心网的可靠性是电信业的首要任务,没有之一。然而,我们也看到,一方面, NFV、SDN等新的云化技术引入导致核心网的可靠性降低;另一方面,5G核心网采用大区集中部署的方式,比如中国移动的5G核心网控制面部署于全国八个大区,单站点、单DC的容量比过去增加10倍甚至100倍,进一步给网络可靠性带来了挑战。一边是增强核心网的可靠性迫在眉睫,一边是核心网在可靠性方面面临全新的挑战,怎么解?

 

“我们通过软件架构优化和算法优化,比如引入无状态设计、N-Way容灾架构、分布式联邦数据库、64倍信令流控容灾方案,实现了跨数据中心的热备冗余,这样可以确保在极端场景下,即使整个数据中心瘫机,依然能保持业务无损倒换,实现稳如磐石的超高可靠性”,马亮给出了华为的答案——磐石方案。

 

他举了一个国内某DC基于“磐石方案”的倒换测试案例。该数据中心有将近1000万用户,由于基于“磐石方案”引入了跨DC N-Way容灾备份和智能信令流控等技术,在对整个数据中心进行模拟下电后,不仅快速收敛了信令冲击,还在10秒钟之内完成了所有用户的成功接入。而在传统组Pool方案下,由于所有用户要重新激活,信令无法收敛,产生持续的冲击和震荡,最终会在15分钟后引发整个系统瘫痪。

 

全融合核心网让网络演进一步到位

5G时代的组网方式更加灵活,运营商可根据自身的市场定位、频谱策略等灵活选择NSA或者SA组网。比如,中国三大运营商均采用直接建设5G SA网络的方式,而韩国、日本等大多数海外的运营商选择了先建设NSA,再在2-3年内演进到SA的网络部署路径。如果选择先建设NSA再演进到SA,需对核心网进行二次整改、升级,这不可避免的会增加部署费用和周期。与此同时,进入5G时代,2/3/4G与5G NSA和SA网络将长期共存,不同核心网的各个功能之间的互联互通和信令交互空前复杂,迫切需要简化网络。如何帮助运营商一步到位实现网络演进,降低网络成本,避免反复升级,并降低网络的复杂度?

 

为此,华为推出了Single Packet Core(SPC)方案,即一张2/3/4/5G全融合的核心网。马亮表示,若采用在现网基础上叠加建设5G核心网的方式,网络切换成功率小于90%,EPS回落时长达4.9秒,信令会增加20%;而采用全融合的SPC方案,网络切换成功率大于99%,EPS回落时长缩短至3.1秒,且不会带来信令增加。显然,全融合的核心网大幅降低了网络复杂度,且大幅提升了网络性能,能让运营商避免二次调整和整改。此外,全融合的核心网实现了“SA技术NSA化”,在NSA组网下也能提前兑现SA价值。

 

尽管5G时代的数据业务需求激增,但语音通话作为人们的基本通信需求仍然是不可或缺的关键业务。不过,5G时代的语音业务面临新的问题:一方面,由于5G不再支持直接回落到传统2/3G CS网络,VoLTE和IMS将成为语音基础网络;另一方面,由于漫游、终端支持等原因,全球平均VoLTE渗透率不超过20%。这意味着未来VoLTE与传统CS系统将长期共存,导致语音网络架构非常复杂。另外,由于传统2/3G CS网络已运行至少10年,大量CS设备的生命周期即将结束,故障发生频率更高,还给网络性能稳定带来了挑战。

 

为此,华为推出了全融合全云化的Single Voice Core解决方案,其基于当前的IMS架构和统一的接口,收编了传统CS软交换功能,省去了CS到IMS之间的关口局,使得两者之间一跳直连,实现2/3/4/5G和固定话音网五网合一。马亮介绍,华为自2020年下半年推出Single Voice Core解决方案后,目前已获得约10个商用合同,得到了市场的一致认可。比如,某运营商引入Single Voice Core解决方案后,不仅实现了传统CS退网,减少了50%的网元数量,大幅简化了网络架构,节省了30%的OPEX成本,还将语音质量提升了10%。

 

自动驾驶网络让运维更高效

硬币都有两面,网络云化也一样,一面增强了网络的灵活敏捷性,一面也带来了跨层故障定界难的问题。以某运营商为例,在对现网云化网络割接10万用户后,语音接通率急剧下降,早忙时下滑了1%-2%,,晚忙时下滑了10%以上,随后在核心网、传输、电信云、基础设施等多部门协调下,花费了将近24小时才完成了故障定界和解决,期间引发了大量客户投诉,严重影响了客户满意度。

 

没有选择,5G时代的网络必须实现自动化、智能化,像汽车一样迈向网络自动驾驶时代。为此,华为早在2018年就提出了自动驾驶网络方案。在核心网侧,华为自动驾驶网络方案基于过去二十几年的专家知识库以及AI训练模型,可实现从故障感知、故障匹配到故障诊断的流程闭环,其中已能智能匹配13大类故障场景,能快速实现网络故障跨层定界。在实际案例中,该方案可在5分钟内感知故障,在15分钟内精准完成故障定界。

 

风筝方案让“公网专用”成为5G toB最佳模式

针对5G toB专网,不同的企业有不同的需求,相应的专网部署方式也不同,主要分为“公网专用”和“私网专用”两种方式。在公网专用模式下,5G专网可与公网端到端共享资源,可将网络运维交给具备专业经验的运营商,能帮助企业大幅节省部署和运维成本;若企业要求数据不出园区,还可通过与公网部分共享的方式,将核心网用户面功能部署于园区内部。不过,有些企业将专网应用于生产环节,对网络的稳定性和可靠性要求极高,要求即使在极端情况下大网与园区专网之间的传输发生中断,也不会影响专网和企业生产正常运行,因此希望企业专网与公网隔离,独享专网端到端资源,即采用“私网专用”的部署方式。“私网专用” 尽管保障了极高的网络可靠性和数据隐私性,但随之也带来了部署成本高、部署周期长、维护难、资源利用率低等问题。有没有一种办法可以在“公网专用”模式下满足以上不同企业的所有需求?

 

华为推出的风筝方案把“公网专用”分成大、中、小三种模式,就可灵活满足以上所有需求。比如,企业可选择中模式,园区内除了部署UPF(核心网用户面),还部署应急CP(核心网控制面),这样即使专网与公网之间传输中断,应急CP可紧急接管,从而可保证企业严苛的网络可靠性需求,保障企业生产稳定运行。马亮表示,目前风筝方案已在煤矿、智慧工厂等多个场景下落地应用。该方案使得“公网专用”成为5G toB建网的最佳模式,让运营商可承接更多的5G toB专网,可极大提升资源利用率,加快5G向各行各业渗透的步伐。

 

联接促计算与多路径协同繁荣边缘生态

在5G toB专网架构中,MEC是聚合联接、计算和应用的关键节点。MEC与5G网络融合,将算力注入网络,为行业就近提供“联接+计算”能力,从而可使能大量对网络时延、带宽、数据安全性要求极高的行业应用。更重要的是,MEC平台还能通过网络和IT能力开放给第三方开发者,以及云端应用与边缘协同的方式,来构建强大的边缘生态,推动行业创新应用繁荣发展。

 

对于打造繁荣的边缘生态,马亮表示,华为建议运营商一方面基于自身电信云的基础设施,在做好联接的基础上,以联接促计算,通过开放平台严选集成应用,来构建自有的边缘生态;另一方面,也可与公有云合作,快速聚合生态。他认为,自有生态与聚合生态是互补的,不是互斥的,运营商可以依托自身的联接优势和大量边缘站点资源优势,通过自建边缘生态和云边协同的多路径协同来快速构筑差异化的竞争力。

 

5G新通话共创通信新价值

回顾过去,通话业务由基本语音通话发展到高清视频通话,人们的需求与技术在不断演进,那进入5G时代,通话业务将如何进一步演进?过去,运营商的语音业务遭到了以微信为代表的OTT业务的不断蚕食,那进入5G时代运营商的通话业务还有未来吗?华为的答案是,以基于网络原生+终端原生的5G新通话重塑运营商通信入口的优势,实现业务增值,共创通信新价值。

 

网络原生,指基于当前的IMS网络,在原有的话音通道之上增加数据通道,实现在通话过程中也能进行图片、视频、文字等多媒体信息交互,从而能打造全高清、可视化和可交互的新通话服务,不仅能大幅提升广大消费者的通话体验,还能向行业应用扩展,使能AR远程指导等新兴应用。

 

在终端原生方面,华为一方面正联合GSMA、运营商、终端合作伙伴推动标准制定以及行业生态发展,另一方面正与运营商携手先行先试进行联合创新和试点验证,目前已打通了First Call。

 

 

总结一下,在5G核心网部署实践中,华为通过网络建设、运维和商业使能三方面破除5G时代核心网面临的挑战,全面解锁5G潜力,使其价值最大化释放。在网络建设方面,通过磐石方案打造超高可靠的网络,通过Single Packet Core和Single Voice Core打造全融合的核心网来提供5G最佳演进路径。在运维方面,通过自动驾驶网络实现故障主动预防和快速故障定界,并提升分布式云化网络的运维效率。在商业使能方面,一是通过基于公网专用的风筝方案满足各行各业的多样化需求,助力5G专网快速、高效部署;二是提出以联接促计算与多路径协同,推动MEC应用生态繁荣;三是通过5G新通话来焕发运营商传统业务的新商业价值。

 

立足实践,放眼未来,面向5.5G持续创新,马亮在演讲最后还表示,华为将在打造确定性的用户体验和实时全感通信体验上进行演进和增强,并将实现从Cloud-Native到Edge-Native,打造下一代弹性、健壮、敏捷和高效的电信云底座。