云化5G专网技术白皮书

1云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005[编号ODCC-2023-03005]云化5G专网技术白皮书开放数据中心委员会2023-09发布 I云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005版权声明ODCC（开放数据中心委员会）发布的各项成果，受《著作权法》保护，编制单位共同享有著作权。转载、摘编或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者观点的，应注明来源：“开放数据中心委员会ODCC”。对于未经著作权人书面同意而实施的剽窃、复制、修改、销售、改编、汇编和翻译出版等侵权行为，ODCC及有关单位将追究其法律责任，感谢各单位的配合与支持。 II云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005编写组项目经理：张久仙中移（苏州）软件技术有限公司工作组长：王超阿里云计算有限公司贡献专家：郝文杰中移（苏州）软件技术有限公司赵立芬中移（苏州）软件技术有限公司张飞中移（苏州）软件技术有限公司徐军中移（苏州）软件技术有限公司杨柳天翼云科技有限公司张亮天翼云科技有限公司蒋星思科（中国）有限公司凌军思科（中国）有限公司黄浩思科（中国）有限公司吴鹏思科（中国）有限公司石磊深圳艾灵网络有限公司潘自全深圳艾灵网络有限公司 III云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005引言2019年6月6日工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家运营商发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年。在消费者领域从无到有的5G终端出货量4年后提升到了国内全部手机出货量的78.8%，成为市场主流，为了保障消费者的5G使用体验，四大运营商也基于适度超前布局的策略四年在国内5G基站总数建设达到293.7万个，占移动基站总数的26%；覆盖所有地级市城区、县城城区，以上基础设施的能力也支撑5G移动电话用户达6.76亿户，占移动电话用户的39.5%。在5G技术出现之后业界的关注点除了在消费者领域以外，更看重对于面向企业的应用场景。赋能千行百业是业界对于5G技术的期待，而能满足这样期待的实际技术方案就是5G专网。中国发放5G牌照以来，国家出台多项政策大力支持5G专网建设。《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》中明确要求“支持各地结合区域需求，建设5G行业虚拟专网，探索建网新模式，形成区域先导效应”，提出到2023年“建成超过3000个5G行业虚拟专网”；《“十四五”信息通信行业发展规划》中明确要求“面向行业应用需求，推动5G行业虚拟专网建设模式、运营服务、技术方案创新与成熟，促进5G行业虚拟专网规模化发展”，提出全国5G虚拟专网数量要从2020年底的800个增长到2025年底的5000个，年均增速44%。在政策推动及业内各方的共同努力下，5G专网发展驶入快车 IV云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005道。工信部数据显示，截至2022年9月，全国已累计部署5G行业专网超10000个，远超政策文件预期目标。在专网建设绝对数量得到提升的同时，国家同步也关注5G走入工厂，提出要打造5G全连接工厂，进一步拓展“5G+工业互联网”典型应用场景，促进5G在工业生产中由“局部单点”向“生产全局”、由“外围应用”向“生产核心”创新发展，加快工业企业数字化转型步伐。2022年9月，工业和信息化部发布《5G全连接工厂建设指南》，明确了5G全连接工厂建设的总体要求、建设内容和建设路径，标志着“5G+业互联网”由起步探索阶段迈向精耕细作阶段。到了这个精耕细作阶段我们会发现对于5G专网的下一步建设优化提出了新的需求和挑战。 V云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005目录版权声明...........................................................I编写组............................................................II引言...........................................................III术语与缩略语.....................................................VII一、背景..........................................................1二、5G网络技术架构................................................4（一）基站.....................................................5（二）5G核心网................................................6（三）传输网...................................................8三、5G专网现状...................................................10（一）工业专网，一网到底......................................10（二）专网从定制化到服务化，一目了然..........................11（三）云网业协同，1+1+1＞3....................................13（四）专网云化技术趋近成熟....................................15（五）交付运维效率亟待提升....................................16四、云化5G专网关键技术..........................................17（一）OpenAPI.................................................17（二）云边互联................................................18（三）网络加速................................................18（四）CPU绑核................................................19（五）大页内存................................................19（六）租户隔离................................................20 VI云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005（七）容器技术................................................21（八）灰度升级................................................22五、构建云化5G网络..............................................23（一）典型业务场景............................................23（二）5G云梯.................................................26（三）边缘智能小站（EIS）.....................................27（四）边缘智能云（EIC）.......................................29（五）容器服务（KCS）.........................................30（六）思科5G企业专网.........................................31（七）艾灵5G工业专网.........................................33六、技术展望.....................................................35（一）无线云化演进............................................35（二）UPF网元白盒化..........................................35（三）网元无状态化改造........................................36（四）5G与企业网络融合.......................................36（五）容灾设计................................................37（六）5G数字化运营...........................................38 VII云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005术语与缩略语5GC5G核心网5GCoreNetworkAMF接入和移动管理AccessandMobilityManagementFunctionAUSF鉴权服务功能AuthenticationServerFunctionDN数据网络DataNetworkDPDK数据平面开发工具包DataPlaneDevelopmentKitMEP边缘计算平台Multi-accessEdgeComputePlatformNEF网络能力开放功能NetworkExposureFunctionNFV网络功能虚拟化NetworkFunctionsVirtualizationNRF网络存储功能NetworkRepositoryFunctionNSMF网络切片管理功能NetworkSliceManagementFunctionNSSF网络切片选择功能NetworkSliceSelectionFunctionPaaS平台即服务PlatformasaServicePCF策略控制功能PolicyControlFunctionSDN软件定义网络SoftwareDefinedNetworkSMF会话管理功能SessionManagementFunctionSMSF短消息服务功能ShortMessageServiceFunctionSRIOV单根I/O虚拟化SingleRootI/OVirtualizationUDM统一的数据管理UnifiedDataManagementUPF用户面功能UserPlaneFunction 1云化5G专网技术白皮书ODCC-2023-03005一、背景数字中国中把5G和算力等视为重要的基础设施，一方面天地一体网络演进对产品数字化提供了连接基座，另一方面网络也开始从硬件为主体的架构向虚拟化、云化、服务化的方向发展，以期实现弹性资源分配、敏捷灵活组网、自动智能运行等目标。从5G运营商的需求角度分析，首先，5G网络需要支持大带宽、低时延和广连接，本身对边缘云就提出了要求。其次，面向5G行业应用，客户需要连接能力、算力资源、应用等的一揽子解决方案。而利用云服务商的软件堆栈和服务能力加速IT应用创新，这这也为运营商和云服务商合作提出了要求。从公有云的发展角度分析，首先，国内公有云市场已经形成了阿里云、华为云、天翼云、移动云等巨头相互争霸的局面，竞争高度激烈，亟需开拓新的市场。其次，以天翼云和移动云为代表的公有云技术快速发展，具备了承载网元的基本条件。最后，面向政企客户数字化转型，云服务商拥有大量的客户群体和上云实践，也将5G专网视为通向更高价值服务和构建企业数字化转型的重要抓手。商业模式方面，中国电信的5G专网分为“致远”（与公网共享）“比邻”（与公网部分共享）“如翼”（独立部署）三类服务模式。中国移动采用5G专网BAF商业模式，对内牵引5G建设的资源投放，重构运维、服务、支撑体系，对外提供“简单易懂、按单点