想必你已聽說，由中國移動牽頭提出的SBA構(gòu)架已被3GPP確認(rèn)為5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架，實在令人欣喜自豪。
但是，相對于傳統(tǒng)核心網(wǎng)，這一構(gòu)架變動之大，不禁讓人感嘆技術(shù)創(chuàng)新步伐之快，有點猝不及防之感。
5G核心網(wǎng)構(gòu)架主要包含三大關(guān)鍵技術(shù)：SBA、CUPS和網(wǎng)絡(luò)切片，在小編看來，這是最終實現(xiàn)化整為零、由硬變軟的徹底演進(jìn)。
什么是SBA？
SBA（Service Based Architecture），即基于服務(wù)的架構(gòu)。它基于云原生構(gòu)架設(shè)計，借鑒了IT領(lǐng)域的“微服務(wù)”理念。
眾所周知，傳統(tǒng)網(wǎng)元是一種緊耦合的黑盒設(shè)計，NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）從黑盒設(shè)備中解耦出網(wǎng)絡(luò)功能軟件，但解耦后的軟件依然是“大塊頭”的單體式構(gòu)架，需進(jìn)一步分解為細(xì)粒度化的模塊化組件，并通過開放API接口來實現(xiàn)集成，以提升應(yīng)用開發(fā)的整體敏捷性和彈性。
為此，業(yè)界提出了基于Cloud Native的設(shè)計原則。
Cloud Native的使命是改變世界如何構(gòu)建軟件，其主要由微服務(wù)架構(gòu)、DevOps和以容器為代表的敏捷基礎(chǔ)架構(gòu)幾部分組成，目標(biāo)是實現(xiàn)交付的彈性、可重復(fù)性和可靠性。
微服務(wù)就是指將Monolithic（這個詞太難傳神翻譯了，本文翻譯成單體式應(yīng)用程序）拆分為多個粒度更小的微服務(wù)，微服務(wù)之間通過API交互，且每個微服務(wù)獨立于其他服務(wù)進(jìn)行部署、升級、擴(kuò)展，可在不影響客戶使用的情況下頻繁更新正在使用的應(yīng)用。
正是基于這樣的設(shè)計理念，傳統(tǒng)網(wǎng)元先是轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)功能（NF），然后NF再被分解為多個“網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)”。
SBA=網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)+基于服務(wù)的接口。網(wǎng)絡(luò)功能可由多個模塊化的“網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)”組成，并通過“基于服務(wù)的接口”來展現(xiàn)其功能，因此“網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)”可以被授權(quán)的NF靈活使用。
其中，NRF（NF Repository Function，NF貯存功能）支持網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)注冊登記、狀態(tài)監(jiān)測等，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)自動化管理、選擇和可擴(kuò)展。
CUPS
CUPS（Control and User Plane Separation），即控制與用戶面分離。目的是讓網(wǎng)絡(luò)用戶面功能擺脫“中心化”的囚禁，使其既可靈活部署于核心網(wǎng)（中心數(shù)據(jù)中心），也可部署于接入網(wǎng)（邊緣數(shù)據(jù)中心），最終實現(xiàn)可分布式部署。
事實上，核心網(wǎng)一直沿著控制面和用戶面分離的方向演進(jìn)。比如，從R7開始，通過Direct Tunnel技術(shù)將控制面和用戶面分離，在3G RNC和GGSN之間建立了直連用戶面隧道，用戶面數(shù)據(jù)流量直接繞過SGSN在RNC和GGSN之間傳輸。到了 R8，出現(xiàn)了MME這樣的純信令節(jié)點。
只是到了4.5G和5G時代，這一分離的趨勢更加徹底，也更加必要。
其中一大原因就是，為了滿足5G網(wǎng)絡(luò)毫秒級時延的KPI。
光纖傳播速度為200km/ms，數(shù)據(jù)要在相距幾百公里以上的終端和核心網(wǎng)之間來回傳送，顯然是無法滿足5G毫秒級時延的。物理距離受限，這是硬傷。
因此，需將內(nèi)容下沉和分布式的部署于接入網(wǎng)側(cè)（邊緣數(shù)據(jù)中心），使之更接近用戶，降低時延和網(wǎng)絡(luò)回傳負(fù)荷。
網(wǎng)絡(luò)切片
5G服務(wù)是多樣化的，包括車聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程醫(yī)療、VR/AR等等。
這些服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求是不一樣的，比如工業(yè)自動化要求低時延、高可靠但對數(shù)據(jù)速率要求不高；高清視頻無需超低時延但要求超高速率；一些大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)不需要切換，部分移動性管理對之而言是信令浪費等等，為此5G要像一把瑞士軍刀一樣，多功能滿足差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
于是，我們就要把網(wǎng)絡(luò)切成多個虛擬且相互隔離的子網(wǎng)絡(luò)，分別應(yīng)對不同的服務(wù)。
當(dāng)然，這么靈活的切片工作豈是傳統(tǒng)大塊頭的黑盒設(shè)備能擔(dān)當(dāng)?shù)模匀灰摂M化、軟件化，再將網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)一步細(xì)粒度模塊化，才能實現(xiàn)靈活組裝業(yè)務(wù)應(yīng)用。
因此，3GPP就確認(rèn)了由中國移動牽頭26家公司提出的SBA構(gòu)架為5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架。
5G系統(tǒng)構(gòu)架
構(gòu)架如下：
▲5G系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)
▲非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)參考點
•Authentication Server Function (AUSF)
•Core Access and Mobility Management Function (AMF)
•Data network (DN), 比如運營商服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)接入和三方服務(wù)
•Structured Data Storage network function (SDSF)
•Unstructured Data Storage network function (UDSF)
•Network Exposure Function (NEF)
•NF Repository Function (NRF)
•Policy Control function (PCF)
•Session Management Function (SMF)
•Unified Data Management (UDM)
•User plane Function (UPF)
•Application Function (AF)
•User Equipment (UE)
•(Radio) Access Network ((R)AN)
這個5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架正是基于云原生的微服務(wù)構(gòu)架設(shè)計原則，以模塊化、軟件化的構(gòu)建方式來構(gòu)架5G核心網(wǎng)，以高效執(zhí)行不同服務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)切片。我們看到上圖中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點名稱后面都帶有Function（功能），這些功能是基于軟件化的，以便動態(tài)靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。
