摘要：長三角城市群之間經濟聯(lián)系十分緊密，人員流動頻繁，跨省通信業(yè)務需求旺盛。傳統(tǒng)上以省為單位進行核心網網絡規(guī)劃建設資源利用率低，專業(yè)化運營能力不強，無法快速推出業(yè)務適應市場競爭，不能充分發(fā)揮網絡虛擬化后電信云的能力與優(yōu)點。詳細分析了核心網網絡功能虛擬化、軟件化、集中化、云化的演進趨勢，給出了長三角一體化核心網規(guī)劃建設目標和策略，針對長三角一體化核心網推進過程中存在的問題，給出了解決建議。

0

引言

由上海市、江蘇省和浙江省共同組成的長江三角洲（簡稱“長三角”）區(qū)域面積達21.9萬km2，常駐人口1.59億，生產總值13.8萬億元，占全國的20%。長三角地區(qū)自然稟賦優(yōu)良，經濟基礎雄厚，體制比較完善，城鎮(zhèn)體系完整，科教文化發(fā)達，已成為全國發(fā)展基礎最好、體制環(huán)境最優(yōu)、整體競爭力最強的地區(qū)之一，也是世界六大城市群之一。

據12306網站數(shù)據統(tǒng)計，滬寧高鐵269趟/天，滬杭高鐵169趟/天，寧杭高鐵123趟/天，行程均在1 h左右，日均發(fā)送旅客186.1萬人，占全國總發(fā)送旅客的19.9%。滬寧杭間已經實現(xiàn)高鐵公交化運營，形成了“金三角”通道。

上海地鐵11號線延伸到蘇州昆山花橋，昆山輕軌S1線直接對接上海地鐵11號線，上海地鐵17號線規(guī)劃對接蘇州4號線，上海地鐵9號線規(guī)劃延伸至嘉興，這些都緊密了長三角城市間的聯(lián)系。

1

長三角核心網網絡組織現(xiàn)狀及存在的問題

長三角區(qū)域現(xiàn)有核心網都按照省為單位進行部署。移動核心網電路域MSC Server、MGW、HSS/HLR、MGCF，移動核心網分組域SGSN/MME、GGSN/GW、PCRF、CG、ENUM/DNS，IMS域CSCF等，都部署在省級樞紐中心，接入側的AG、SBC，媒體轉發(fā)面的IM-MGW、MGW以及互聯(lián)互通GMSC部署在地（市）。地（市）節(jié)點與省級樞紐中心以及各省級樞紐中心之間通過承載網互通。長三角現(xiàn)有核心網網絡組織示意如圖1所示。

▲ 圖1 長三角現(xiàn)有核心網網絡組織示意圖

以地（市）、省為單位進行核心網網絡部署是建網初期形成的歷史格局。隨著競爭格局的變化以及網絡演進，現(xiàn)有網絡結構出現(xiàn)了一些問題：新業(yè)務開通時間長；無法滿足OTT業(yè)務極速發(fā)展的競爭需要；無法充分發(fā)揮電信云的能力和優(yōu)點；隨著長三角區(qū)域內城市之間的聯(lián)系愈加緊密，以地（市）、省為單位建網造成網絡切換頻繁，網絡路由冗長，用戶感知下降，網絡利用率低下等。

2

核心網演進趨勢分析

2.1 虛擬化

網絡功能虛擬化（NFV）克服了傳統(tǒng)電信網絡設備中專用硬件設備種類各異，數(shù)量眾多，硬件生命周期趨短的缺點。希望通過IT虛擬化技術將傳統(tǒng)電信網絡設備統(tǒng)一應用到工業(yè)化標準的高性能、大容量的服務器、存儲設備和交換機上，實現(xiàn)電信設備軟硬件解耦合的目的。通用硬件平臺實現(xiàn)硬件標準化，提高資源利用效率，降低了網絡建設和維護成本，同時激發(fā)了業(yè)務創(chuàng)新能力，可以快速推出新業(yè)務，縮短業(yè)務TTM，更靈活滿足客戶需求。

2.2 軟件化

軟件定義網絡（SDN）是一種新型的網絡架構，它的設計理念是將網絡的控制平面與數(shù)據轉發(fā)平面進行分離，并實現(xiàn)可編程化控制。通過網絡設備與業(yè)務應用解耦，以快速提供業(yè)務；通過網絡設備控制層和轉發(fā)層解耦合，以降低對設備要求，節(jié)省CAPEX。

2.3 云化

全球電信運營商在以虛擬化與軟件化為目標的戰(zhàn)略轉型中，都以網絡云化為基本要求。運營商需要未雨綢繆才能更好地規(guī)劃網絡和業(yè)務發(fā)展，保持價值鏈頂端的地位。用IT思維構建智能、開放、高效、敏捷的云信息基礎設施，通過統(tǒng)一的云架構實現(xiàn)資源統(tǒng)一規(guī)劃與建設，統(tǒng)一部署與管理，統(tǒng)一調度與共享，統(tǒng)一承載、按需分配資源。美國電信運營商AT&T的Domain2.0計劃涉及到內部軟件化、外部能力開放，幫助AT&T網絡服務和網絡基礎架構向云化演進，計劃2020年實現(xiàn)75%的網絡功能軟件化，成功轉型為“軟件公司”。中國移動發(fā)布的NovoNet2020愿景，希望融合NFV、SDN等新技術，構建一張資源可全局調度、能力可全面開放、容量可彈性伸縮、架構可靈活調整的新一代云化網絡。在中國聯(lián)通的CUBE-Net 2.0和中國電信的CTNet戰(zhàn)略中，都提出了以云DC為核心，進行云網協(xié)同和網絡全面云化。

2.4 集中化

隨著核心網設備的虛擬化、軟件化、云化，網絡控制與業(yè)務承載分離，核心網最關鍵的網絡控制層面設備可以集中部署，方便集中控制、集中調度和集中維護。

a） 控制層面維護需要的技術能力較高，集中設置可以充分發(fā)揮人員集聚的優(yōu)勢。

b） 集中化設置方便設備容量共享，可以提高資源利用率，降低基礎設施建設成本。

c） 集中化設置方便業(yè)務統(tǒng)一部署，縮短業(yè)務部署時間，快速響應市場需求。

美國電信運營商Verizon在全美設置2個大區(qū)，每個大區(qū)選擇3個節(jié)點設置分布式HSS，采用大容量集群化設備組網HSS。歐洲電信運營商Vodafone，根據用戶分布劃分全網為4個核心網站點，形成4個大區(qū)，采用NFV架構組網IMS。

3

長三角一體化核心網規(guī)劃建設思路

3.1 去行政化

隨著長三角區(qū)域交通、經濟一體化的推進，建設信息通信服務的運營商網絡時，建議打破現(xiàn)有的行政區(qū)劃限制，一體化考慮核心網的規(guī)劃和建設。以性能最優(yōu)，效率最高，投資最省為出發(fā)點，考慮核心網的規(guī)劃、建設和運營。

3.2 虛擬化、集中化

移動核心網語音業(yè)務在逐步萎縮，目前沒有新建電路域MSC Server、MGW、MGCF設備的需求，4G/5G的語音由VoLTE/VoNR來實現(xiàn)，隨著4G/5G覆蓋的完善，現(xiàn)有2G/3G語音設備可以逐步退網。HSS/HLR作為負責移動用戶管理的數(shù)據庫，目前已經采用分布式架構在省內相對集中部署，也具備虛擬化的條件。

移動核心網分組域MME設備主要完成信令層面的處理，主要設備廠家都支持vMME，具備集中化的條件。為了支持未來5G高速率、大連接、低延遲的業(yè)務需求，移動核心網分組域SAE-GW設備需要采用CU分離架構，C面主要處理控制層面數(shù)據，U面主要承載用戶層面數(shù)據，并盡量讓U面靠近用戶，所以，SAE-GW可以分離為SAE-GW-C與SAE-GW-U 2個部分，SAE-GW-C采用虛擬化架構，集中設置，SAE-GW-U采用虛擬化架構，靠近用戶設置。PCRF作為業(yè)務數(shù)據流和IP承載資源的策略與計費控制策略決策點，目前基本上相對集中設置在省會城市，也具備虛擬化的條件。CG、ENUM/DNS服務器都是傳統(tǒng)上的IT設備，具備虛擬化、集中化的條件。

移動網IMS域CSCF設備主要完成呼叫的控制，主要設備廠家也都支持虛擬化，可以集中化設置。IMS域AS設備是IMS系統(tǒng)中位于最上層的應用層設備，本身就是IT設備，所以也具備虛擬化、集中化的條件。

5G核心網NGC中要求所有設備，如UDM、PCF、AMF、SMF、UPF等都基于虛擬化實現(xiàn)，按照網絡切片提供網絡服務，所以也具備虛擬化、集中化的條件。

3.3 云化、DC化

隨著移動核心網主要設備的虛擬化，其主要功能將通過軟件來實現(xiàn)，軟件、硬件以及虛擬化層實現(xiàn)三層解耦。為了最大化利用硬件資源的處理能力，發(fā)揮最大效能，有必要建設云化通信基礎設施——電信云，為所有的網絡功能提供硬件資源。

電信云對機房、動力、空調等的需求與傳統(tǒng)的通信設備要求有很大不同。對機房的承重、層高等要求都比通信機房要高。單機架功率密度是傳統(tǒng)通信設備的3~5倍，對電的需求量增大很多。由于單機架功耗較大，機架排列方式、送風方式、制冷方式等，也與現(xiàn)有通信機房有很大不同。所以，電信云的構建要參考IDC的建設，新建DC化云樞紐或者對現(xiàn)有核心機房進行DC化改造，才能滿足未來網絡的發(fā)展需求。

3.4 長三角一體化核心網規(guī)劃建設目標

按照去行政化、虛擬化、集中化、云化、DC化的思路，長三角區(qū)域核心網應用層、控制層網絡功能建議采用虛擬化的手段集中建設，可以考慮建設長三角一體化區(qū)域DC，同時服務于江浙滬3地。考慮到區(qū)域DC在網絡位置中的重要性，建議采用1+1備份方式設置，提高核心網的可靠性和健壯性。區(qū)域DC需要與江浙滬各地（市）本地DC通過承載網互通，所以建議設置在傳輸資源比較豐富的地方。區(qū)域DC放置江浙滬3地網絡控制層功能，對建設、管理、維護人員的技術能力要求較高，建議選擇自然條件好，交通方便，配套齊全，能留住人才的區(qū)域。轉發(fā)層以及接入層的設備，需要靠近用戶設置，建議設置在本地網或者根據業(yè)務需求下沉設置，以減少網絡時延、提高用戶體驗。長三角一體化核心網目標架構如圖2所示。

▲ 圖2 長三角一體化核心網目標架構示意圖

長三角區(qū)域內核心網的控制層、應用層設備vCSCF、vMME、vPCRF、vGW-C、vHSS、vENUM、vAS、5G-AMF、5G-SMF、5G-UDM、5G-PCF等設備集中設置在長三角一體化區(qū)域DC中。轉發(fā)層、接入層的vGW-U，5G-UPF、vSBC、AG等設置在各地（市）的本地DC中。

虛擬化設備建議采用VNF、虛擬層、硬件層三層解耦的方式建設。硬件平臺選用通用、標準化的服務器、存儲或者網絡設備，為上層所有的網絡功能提供計算、處理、存儲能力。云OS層負責對下層的硬件進行虛擬化管理，并屏蔽不同硬件的差異，為上層通信服務提供透明的資源池和可靠的運行基礎環(huán)境，實現(xiàn)網絡底層資源共享、彈性調度和按需分配，可以最大限度地提高設備的利用率。VNF運行在虛擬化層之上，將傳統(tǒng)網元設備虛擬化，完成傳統(tǒng)通信網絡設備的功能，其功能和接口均與傳統(tǒng)網元保持一致。長三角一體化核心網部署如圖3所示。

圖3 長三角一體化核心網部署示意圖

3.5 長三角一體化核心網建設策略及建議

由于長三角現(xiàn)有核心網絡都是以省市為單位設置的，要實現(xiàn)長三角區(qū)域一體化考慮核心網的建設建議按照循序漸進，先易后難的思路，同時現(xiàn)有的設備采購、維護管理都要進行配套的調整。

結合核心網絡演進，從局部試點入手，探索核心網集中化、虛擬化部署模式。抓住VoLTE、vIMS，vEPC，NGC新建或者更新?lián)Q代的契機，按照長三角一體化的思路考慮，不搞為了一體化而一體化。

網絡建設需要基礎設施跟進，現(xiàn)有核心網設備所在的局房很難滿足DC化的需求，建議對面積較大、層高較高，供電較為富余的核心局房進行DC化改造，或者新建DC化云樞紐，為長三角一體化核心網的建設提供基礎設施保障。

4

長三角一體化核心網存在的問題及建議

長三角一體化需打破現(xiàn)有的管理體系，明確投資主體、產權歸屬、建設管理、運維保障等問題。長三角一體化集中設置的網絡設備，建議參照骨干網的管理模式進行項目建設，投資分攤到江浙滬三省市。建議設立區(qū)域網絡管理維護中心，集中管理、維護集中設置的網絡設備。

建議改變現(xiàn)有核心網設備采購模式，由原來軟件與硬件捆綁采購調整為虛擬網絡功能、虛擬化層、硬件資源池分開采購，同時調整現(xiàn)有管理維護團隊架構，可以考慮硬件資源池、虛擬化層、虛擬網絡功能分層維護，適應網絡的變化。

網絡功能虛擬化、軟件化、集中化、云化使得突破行政區(qū)域考慮核心網網絡規(guī)劃和建設成為了可能。作為國內經濟發(fā)展最活躍、聯(lián)系最緊密的區(qū)域之一，江浙滬所在的長三角地區(qū)，更適合一體化考慮信息通信網絡規(guī)劃建設。一體化考慮網絡規(guī)劃建設可以縮短建設周期，快速部署業(yè)務，提高資源利用率，節(jié)省投資，提升專業(yè)化運營水平，為區(qū)域一體化發(fā)展貢獻力量。當然除了核心網外，無線網、傳送網、數(shù)據網等也可以根據按照區(qū)域一體化思路考慮規(guī)劃建設，但是要實現(xiàn)網絡一體化規(guī)劃建設，需要打破現(xiàn)在的管理體制、維護體系、采購模式等。