劉西亮　張帆

5G核心網是網絡的大腦和樞紐，為用戶提供用戶接入、認證鑒權、策略控制、網絡切片、能力開放等關鍵功能。中興通訊基于服務化架構和云原生設計的全融合Common Core產品，旨在提供面向未來業(yè)務演進，滿足萬物互聯(lián)，全場景的行業(yè)領先產品解決方案。

5G核心網是一個全新架構設計的網絡，引入了SBA（Service Based Architecture）、無狀態(tài)、網絡功能化、CUPS（Control and User Plane Separation，控制和轉發(fā)分離）等關鍵設計理念和方法，其中CUPS，將網絡劃分為控制面和用戶面，實現(xiàn)網絡的計算和轉發(fā)分離。用戶面核心能力聚焦在網絡轉發(fā)上，其作為聯(lián)結終端、無線、行業(yè)應用及互聯(lián)網的轉發(fā)高速公路，直接決定了5G網絡能力的優(yōu)劣，是核心網最為關鍵的組件之一。

5G高帶寬低時延業(yè)務的快速發(fā)展，驅動流量逐步從大區(qū)中心向邊緣延伸和流動，單一的UPF（User Plane Function，用戶面功能）形態(tài)已經難以滿足5G靈活的商用部署的需求，中興通訊根據業(yè)務發(fā)展趨勢，設計了一系列的UPF/GW-U產品，用來滿足不同地域和不同流量的差異化業(yè)務部署要求。

中興通訊UPF/GW-U秉承“極簡用戶面”的設計目標，在業(yè)界率先推出基于“一個極簡產品、兩種加速技術、多種部署形態(tài)”的全場景UPF，全面滿足運營商及行業(yè)應用的高帶寬低時延轉發(fā)需求。

一個極簡用戶面，簡約而不簡單

中興通訊UPF/GW-U提供的極簡融合的用戶面體現(xiàn)在三個方面：簡化拓撲、簡化資源、簡化運維。

第一，在網絡架構層面實現(xiàn)用戶面和控制面之間的全連接組網，極大簡化網絡拓撲，提升整系統(tǒng)可靠性。5G網絡部署初期，5G話務處于快速增長期，短時間內大概率出現(xiàn)流量激增，中興通訊用戶面可以做到動態(tài)加入網絡服務、快速彈性伸縮、流量實時負載均衡，確保整網能自適應地對外部變化做出實時調整和擴展。

第二，在資源層面實現(xiàn)深度融合，支持同時接入多種制式無線，并支持用戶在多制式無線變化時，錨點唯一。當用戶在不同無線制式下移動時，中興通訊UPF/GW-U作為統(tǒng)一的用戶面錨點，能夠確保用戶不掉線、會話不中斷，打造極致用戶體驗。

第三，在運維方面提供極簡運維，解決運營商在引入5G網絡后引入的運維難問題。5G用戶面由于流量大、分布廣、節(jié)點多，且采用CUPS，傳統(tǒng)的運維方式很難滿足5G復雜網絡的運維要求。中興通訊UPF/GW-U通過提供一系列自動化、智能化和批量化的運維手段和運維工具，減少手工干預、預設規(guī)格參數、智能根因分析、批量更新配置等，運維效率可提升30%以上。

兩種加速技術，打造業(yè)界最強5G轉發(fā)

衡量5G網絡優(yōu)劣的關鍵指標之一在于用戶面轉發(fā)能力，具體指標包括吞吐量、轉發(fā)時延、每bit的功耗和成本。傳統(tǒng)提升用戶面性能的方案主要依賴于CPU核數和網卡能力兩個因素，但這種單純依賴于硬件的更新?lián)Q代來提升性能的方案不再具有可持續(xù)性，而且采用軟件加速算法，性能也已基本到達瓶頸，難以再有實質性的提升。

中興通訊UPF/GW-U在軟件加速的基礎上，率先在業(yè)界推出了基于FPGA的智能網卡加速解決方案，通過策略編排并結合智能分流技術，把移動網絡的GTPU流量從傳統(tǒng)的CPU處理器按需卸載到智能網卡，然后通過FPGA和加速網卡來共同完成高速轉發(fā)。由于用戶面流量全程采用硬件轉發(fā)，突破現(xiàn)有的軟件加速算法瓶頸，性能可達到傳統(tǒng)用戶面轉發(fā)性能的數倍，同時轉發(fā)時延可以降低到1/10，完全能夠滿足工業(yè)控制、車聯(lián)網、無人機等需要超高帶寬和超低時延的5G應用場景的技術要求。

多種部署形態(tài)，打造業(yè)界最全場景UPF

在傳統(tǒng)的4G網絡里，用戶面的部署形態(tài)相對單一和固定，主要就是體現(xiàn)為SGW和PGW兩個網元。當網絡演進到5G SA以后，由于引入了網絡融合、分布式DC、CUPS、UPF間互轉以及MEC等新技術，5G用戶面部署形態(tài)也呈現(xiàn)出了多樣性、靈活性和組件化的特點，用戶面網絡功能由傳統(tǒng)的集中部署方式演進到層次化的離散部署，用戶面的部署位置也由集中部署逐步下沉到地市甚至邊緣。

中興通訊UPF/GW-U在同一套產品架構體系下，根據軟件配置和部署位置的不同靈活編排要部署的網絡功能形態(tài)，并可以根據需要動態(tài)插入、更新和刪除用戶面UPF，隨時選擇最優(yōu)流量轉發(fā)路徑，真正把用戶面做到即插即用并隨需而動。

中興通訊UPF/GW-U滿足但不限于以下部署形態(tài)：UPF （PSA），PDU會話錨定點;UPF（UL-CL），上行分類器;UPF （Branching Point），用于IPv6 multi-homing的分流點;UPF （SGW-LBO），用于4G EPC下的MEC分流點;I-UPF，3GPP R16標準新引入的Intermediate UPF。

值得強調的是，中興通訊UPF/GW-U在產品上基于兼容并濟的設計理念，在充分滿足當下3GPP R15的標準基礎上，不斷擴展外延。一方面在原有4G EPC的SGW功能上做了功能擴展，提供SGW-LBO（Local Breakout）功能形態(tài)用于滿足4G MEC的特定應用場景，幫助運營商充分挖掘存量網絡價值，開創(chuàng)適用于4G網絡的MEC應用。另一方面提前引入R16標準中定義的I-SMF/I-UPF，快速部署ETSUN（Enhancing Topology of SMF and UPF in 5G Networks），滿足用戶在更大范圍內移動下的業(yè)務連續(xù)性問題。

5G用戶面在5G商用的部署過程中相對于傳統(tǒng)網絡，出現(xiàn)了新的變化、新的難題，我們迫切需要一個能夠靈活滿足各種部署形態(tài)的極簡用戶面，迎接即將到來的5G萬千產業(yè)的多樣化需求。中興通訊UPF/GW-U在全融合Common Core框架下，以其極簡的設計、領先的硬件加速能力和全場景部署形態(tài)，必將為客戶及行業(yè)伙伴加速部署5G優(yōu)質網絡做出積極的推動作用。