5G核心网服务化架构是怎样的

传统的通信网主要面向人与人之间的通信需求而建设,随着万物互联垂直行业的海量需求,传统网络软硬件绑定,网络实体间固化的流程架构已无法满足要求。为应对这些新的业务需求,5g核心网依托于cloudnative核心思想,通过基于服务的网络架构,网络资源可切片,控制面/用户面分离,结合云化技术,实现了网络的定制化,开放性以及服务化。
5g核心网进行了重构,以网络功能(network function,nf)的方式重新定义了网络实体,各nf对外按独立的功能(服务)提供功能实现并可互相调用,从而实现了从传统的刚性网络(网元固定功能、网元间固定连接、固化信令交互等),向基于服务的柔性网络的转变。
图一 3gpp服务化架构
整体来说,5g sba架构核心网具有如下关键特性:
网元功能解耦及服务化
组成核心网的各网络功能实体(nf)在功能级别上解耦/拆分,nf拆分出若干个自包含、自管理、可重用的网络功能服务(nf service,nfs),这些网络功能服务间可互不仰赖,独立运行。网络功能服务(nfs)可独立升级、独立弹性。nfs提供的服务标准化接口,便于与其他网络功能服务通信。
网络运行自动化
和it领域的soa/微服务架构理念相同,5g核心网引入了一个新的网络功能实体nrf,用于提供网络功能实体(nf)的服务注册管理,以及服务发现机制等功能。nf做为消费者,只需通过nrf即可找到适用的目标nf/nfs。核心网通过这种服务化的机制实现了自动化运行,nf实例或nfs即插即用。
按需网络切片
核心网中的网络功能实体可以为不同切片服务(共享切片),也可以为一个特定的切片服务(指定切片)。根据切片配置,核心网组成不同的切片网络。5g核心网中的nssf网络功能实体提供切片选择服务。不同的应用可根据切片要求使用不同的切片网络资源,从而满足业务的要求。
nf/nfs安全互访
5g sba架构下的网络功能实体可自动注册到nrf上成为功能服务提供者,任何nf实体通过向nrf发起服务请求即可获取到服务并可使用服务。为保证网络安全,3gpp定义了安全相关的规范(如33501等),限定只有经过认证或安全的实体才允许使用网络功能,访问安全保障方式如下:
nrf认证功能
在nrf侧配置安全接入规则,发起方nf向nrf发起服务请求时,nrf根据规则来判断此请求是否可授权,仅在授权后才返回目标网元相关信息;
nrf oauth授权功能
nrf做为授权服务器提供oauth授权服务,服务提供方需要通过nrf认证,并交互证书。发起方nf需要首先向nrf获取动态token,之后带这个token向目标nf调用服务,目标nf判断token合法有效后,才提供服务。
在3gpp r16中,5g核心网架构由sba进一步演化成esba,主要增加了如下功能:
用户面nf的服务化接入
r15中的服务化仅面向控制面,用户面网元如upf并没有提供服务化接口供其它网元使用,r16中用户面网络功能等实体也进一步服务化改造,对外提供服务。
业务功能和网络通讯/路由功能分离
类似互联网中的service mesh架构,由新增scp(service communication proxy)提供路由策略及管理功能。从而各nf可专心于业务功能的实现,路由控制等功能统一由scp来实现。
综上所述,5g核心网的sba架构是下一代网络架构的重大变革,具备灵活、开放等传统网络所没有的优点,是迅速满足各种行业需求的重要基础。可以预见随着5g网络大规模的部署及商用,以5g网络为基础,基于万物互联的应用必会层出不穷。作为领先的5g端到端解决方案提供商,中兴通讯引领5g创新,深刻理解网络演进,可持续为未来的网络通信保驾护航。
来源:c114通信网

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