【云原生与5G】微效劳加持5G核心网

作者：柒号华仔
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目录

1.微效劳架构概念

1.1 单体架构与分布式架构1.2 微效劳架构

2.微效劳与5G核心网

2.1微效劳引入5G核心网2.2 5GC核心网SBA架构2.3 效劳化架构带来的优点

3. 总结

1.微效劳架构概念

1.1 单体架构与分布式架构

  谈到微效劳架构，不可防止的会先想起单体架构和分布式架构。
  单体架构是指将所有的功能、模块、数据库等耦合在一个应用中，称之为单体架构应用，天经地义单体架构应用部署在一台效劳器上。由于单体架构所有功能模块耦合在一起，若呈现问题将导致整个系统应用无法工作，维护本钱高。
  分布式构造是将一个大的系统停止拆分，将应用和数据等分开部署到不同的效劳器上，不同效劳器之间通过网络停止通信，体现的更多是物理上的分布部署。实际上分布式架构已经具有了微效劳的特性，但它的耦合性强，每个模块缺一不可，另外构建本钱高。
1.2 微效劳架构

  微效劳体如今两个词，第一是"微"，第二是"效劳"。微说明了小，简单，在这里我又想到了“单纯”一词，单一地道。效劳是区别于系统，效劳一个或者一组相对较小且独立的功能单元，是用户可以感知最小功能集。
  微效劳架构是一种架构形式，它提倡将单一应用程序划分成一组小的效劳，效劳之间互相协调、互相配合，为用户提供最终价值。每个效劳运行在其独立的进程中，效劳和效劳之间采用轻量级的通信机制互相沟通。每个效劳都围绕着详细的业务停止构建，并且可以被独立的部署到消费环境、类消费环境等。

  传统单体架构与微效劳架构
  微效劳，关键其实不只仅是微效劳自身，而是系统要提供一套根底的架构，这种架构使得微效劳可以独立的部署、运行、晋级，不只如此，这个系统架构还让微效劳与微效劳之间在构造上“松耦合”，而在功能上“高内聚”。
2.微效劳与5G核心网

2.1微效劳引入5G核心网

  随着微效劳架构的开展普及，加上5G技术的演进和开展需求，5GC将云原生的微效劳架构引入，构建了面向业务的SBA架构，实现了低耦合+高内聚的技术晋级。
  在面向业务的5G网络架构中，将原本的控制面功能停止了交融和统一，同时控制面功能也分解成为多个独立的网络效劳，这些独立的网络效劳可以根据业务需求停止灵敏的组合。每个网络效劳和其他效劳在业务功能上解耦，并且对外提供同一类型的效劳化接口，向其他调用者提供效劳，将多个耦合接口转变为同一类型的效劳化接口，可以有效地减少接口数量，并统一效劳调用方式，进而提升了网络的灵敏性。
2.2 5GC核心网SBA架构

  5GC SBA架构

NSSF:Network Slice Selection Function 　　　　　网络切片选择功能NEF:Network Exposure Function　　　　　　　　 网络才干开放功能NRF:Network Repository Function　　　　　　　　 网络存储功能PCF:Policy Control Function　　　　　　　　　　 战略控制功能UDM:Unified Data Management　　　　　　　　 通用数据管理AF:Application Function　　　　　　　　　　　　 应用功能AUSF:Authentication Server Function　　　　　　 鉴权效劳功能AMF:Access and Mobility Management Function　 接入与挪动性管理功能SMF:Session Management Function　　　　　　　 会话管理功能SCP:Service Communication Proxy　　　　　　　 效劳通信代理UE:User Equipment　　　　　　　　　　　　　　 用户终端RAN:RadiOAccess Network　　　　　　　　　　 无线接入网UPF:User Plane Function　　　　　　　　　　　 用户面功能DN:Data Network　　　　　　　　　　　　　　　 数据网络

  在SBA架构中，每个核心网网元的接口统一命名为“N +小写英文功能名缩写”。例如，网络切片选择功能NSSF的接口为Nnssf；5G核心网网元的效劳操作名称以接口名开端，例如，Nnssf_NSSelection表示NSSF的网络切片选择操作。除了统一的效劳化接口外，5G网络仍然保留了少量的参考点接口，如下：

N1:NAS接口，用于发送NAS消息N2:AN与AMF之间NG接口N3:AN与UPF之间对接接口，采用GTP-U协议N4:控制面SMF和用户面UPF分别的设备接口N6:内部网络侧与外部网络侧协议接口，采用GTP-U协议N9:两个UPF之间接口，采用GTP-U协议

2.3 效劳化架构带来的优点

  相对于3G/4G的参考点设计，效劳化架构使5G核心网各网元的功能模块化，接口统一化，构造简单化以及去中心化。

功能模块化是指对网络功能停止细化，不再是一个网元集成多个功能，而是分解为独立的功能模块。各模块可以分租停止独立开发和快速迭代，使测试、发布软件可以更加地快捷、频繁和可靠。接口统一化是指各网元之间的通信不再是传统通信的处置机制，即同一设备与其他不同设备间采用不同的接口，效劳化架构屏蔽了同一设备与不同设备之间接口的差别，对所有设备提供统一的效劳接口，来自不同网元调用统一的效劳接口与该网元停止通信。构造简单化是指提供效劳的业务模块可以自注册、发布和发现，取消了传统设备间的耦合，简化了不同网元间的复杂联络，进而缩短了业务流程。将整个控制面功能分解为多个独立的网络效劳，客户可以根据实际需求灵敏选择不同网元停止切片组合，可以方便的停止扩容和缩容，有效降低了系统复杂度，节省了部署本钱。去中心化是指让用户面网元摆脱以往4G“中心化”的限制，既可以部署于核心网（中心数据中心），也可部署于接入网（边缘数据中心），实现分布式部署。分布式部署可以缩短用户面数据传输间隔，降低传输时延，带来更好的用户体验。

3. 总结

  微效劳架构是一种架构，更是一种理念，任何先进的理念都将被不同行业和领域交融晋级，互相推动，仿佛4G带来了挪动互联网时代，挪动互联网的快速开展带来的万物互联需求推动了5G的开展。时至今日，5G上云已经被越来越多的讨论，把传统的单体设备的设计、开发、发布、部署、运维向云上迁移，在边缘计算，网元云部署，海量数据存储和处置等方面，云原生与5G的关系将越来越亲密。