目前諸多被提出的5G新興應(yīng)用服務(wù)都需要極高的移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸速率，而且對(duì)于傳輸延遲或延遲抖動(dòng)等QoS性能非常敏感，對(duì)于UE經(jīng)由RAN透過(guò)EPC最后到達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域(Application Field, AF)的端對(duì)端(End-to-End)延遲的要求極高。為此，未來(lái)的5G行動(dòng)通訊系統(tǒng)就應(yīng)該具有盡可能高的服務(wù)質(zhì)量，特別是傳輸速率和即低延遲的特性上，以適用未來(lái)的各種新樣態(tài)4G/5G行動(dòng)通訊應(yīng)用場(chǎng)景。

將EPC核心網(wǎng)絡(luò)上云端，當(dāng)三年前有人提到這項(xiàng)概念時(shí)，大概會(huì)被同業(yè)引為笑談，原因就在于電信產(chǎn)業(yè)的收益，高度倚靠高強(qiáng)建性、高可靠性的專屬電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而云端聯(lián)想到因特網(wǎng)這些名詞，給人不太可靠的刻板印象。時(shí)至今日，當(dāng)電信產(chǎn)業(yè)過(guò)半的收益來(lái)自于因特網(wǎng)接取時(shí)，EPC核心網(wǎng)絡(luò)上云端就不一定是個(gè)笑話了，為提供用戶更順暢的接取體驗(yàn)，傳統(tǒng)上客戶端手機(jī)(UE)經(jīng)由基站(eNB)再透過(guò)Backhaul接入后端機(jī)房的EPC，信令經(jīng)過(guò)MME、數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)S-GW/P-GW等設(shè)施后，最后經(jīng)由SGi接口接回網(wǎng)絡(luò)(Internet)。

這一段漫長(zhǎng)的旅途其實(shí)是相當(dāng)沒(méi)有效率的，因此，有業(yè)者靈機(jī)一動(dòng)，干脆把eNB后面直接拉個(gè)SGi接口可以直接接入Internet，省卻后頭一大堆繞路的動(dòng)作。這種概念在3GPP規(guī)范中已經(jīng)搭配小基站(Smell-cell/Femto-cell)的運(yùn)作被提出了：本地IP存取(Local IP Access, LIPA)與選擇IP流量卸除(Selected IP Traffic Offload, SIPTO)技術(shù)為，其概念上就好像有個(gè)簡(jiǎn)化的核心網(wǎng)功能被往前推進(jìn)到跟基站部署在一起，稱之為輕核網(wǎng)(EPC Lite)。

目前已知5G網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)高用戶密集度接取的需求，這類需求往往被產(chǎn)業(yè)聯(lián)想到云端無(wú)線電接取網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)的概念上。以一臺(tái)x86服務(wù)器當(dāng)作Baseband Unit(BBU)，可控制多臺(tái)功能大幅簡(jiǎn)化的無(wú)線頭端Remote Radio Heads(RRHs)，非常適合小基站的部署情境需求，而這臺(tái)擔(dān)任BBU角色的一般用途服務(wù)器，正好也承擔(dān)了運(yùn)行輕核網(wǎng)功能的責(zé)任，使得高密度小基站的部署暨維運(yùn)成本進(jìn)一步降低，而用戶的經(jīng)驗(yàn)質(zhì)量反而進(jìn)一步提高。

對(duì)后端核心網(wǎng)而言，選擇租用一因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心或稱之為云端數(shù)據(jù)中心的云端服務(wù)來(lái)運(yùn)作，可行性的就變得相對(duì)提升了，因?yàn)闊o(wú)線接取網(wǎng)絡(luò)(基站端)和核網(wǎng)間的信令交互和數(shù)據(jù)流量都變得沒(méi)有那么重負(fù)載(Heavy Loading)，頂多在用戶注冊(cè)登入網(wǎng)或移動(dòng)時(shí)，有小量信令交握，因此中間接續(xù)的專線或暗光纖(Dark Fiber)重要性就不若以往，改以印象中較「不可靠」的因特網(wǎng)接取鏈路就無(wú)可厚非了。

另一方面，一旦用戶移動(dòng)超過(guò)原本基地臺(tái)的覆蓋范圍，就必須進(jìn)行如前所述的復(fù)雜換手程序，倘若這些繁復(fù)的流程不再需要回到EPC，而可以在兩個(gè)基地臺(tái)間快速的完成溝通，僅需在換手成功后將必要的信息在事后對(duì)EPC回報(bào)即可，那么換手的速度就可以加快，一定程度改善了5G網(wǎng)絡(luò)在高速移動(dòng)方面的性能。圖3左半部說(shuō)明了vEPC在運(yùn)作效能和服務(wù)質(zhì)量上可能的貢獻(xiàn)。

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圖3 vEPC在效能、服務(wù)質(zhì)量、高效能暨高可靠性之運(yùn)作示例。

vEPC可靠性與高可用性

目前3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織研議中的諸多5G新型態(tài)之服務(wù)模式，所須處理的高密度、大量通訊聯(lián)結(jié)等問(wèn)題，都在在顯示出5G核心網(wǎng)絡(luò)需要能夠承受之系統(tǒng)容量與穩(wěn)定度不可同日而語(yǔ)。在這方面，云端虛擬化的優(yōu)勢(shì)也就順勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，在NFVI層次提供冗余保護(hù)，不再倚靠實(shí)體模塊；云端虛擬化資源的抽象屬性使得其上運(yùn)行的VNF不會(huì)由于某個(gè)實(shí)體服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)連接出錯(cuò)而產(chǎn)生服務(wù)中斷。

譬如說(shuō)，EPC關(guān)鍵組件如MME的虛擬機(jī)(VM)可以運(yùn)行多份副本，其間以云端的熱備援(Hot Standby)技術(shù)互為N+1備援，一旦主要的VM出錯(cuò)，備用的VM在幾分之一秒內(nèi)就可以接手，用戶完全感覺(jué)不到EPC的服務(wù)曾經(jīng)短暫中斷過(guò)。如果擔(dān)心多個(gè)VM運(yùn)行在單一數(shù)據(jù)中心內(nèi)還是有「雞蛋放在同一個(gè)籃子」的隱憂，反正數(shù)據(jù)中心的服務(wù)價(jià)格低廉，業(yè)者可以再租用一個(gè)備用的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行備用虛擬核心網(wǎng)功能，一旦主要的虛擬數(shù)據(jù)中心(VDC)出錯(cuò)，備用的VDC也可以在幾秒內(nèi)完成異地備援的功能，對(duì)用戶服務(wù)持續(xù)性不至于有太大的沖擊。圖3右半部，這些熱備援能力無(wú)論是在本地還是異地，皆是云端虛擬化技術(shù)的基本功夫，毋需太大的建置成本投入即可達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。

特別值得一提的是，這類技術(shù)在3GPP建議中，RAN和EPC間最好能搭配群播(Multicast)、任意播(Anycast)這類先進(jìn)IP遞送技術(shù)才能進(jìn)一步地優(yōu)化，但是目前以IPv4為基礎(chǔ)的Internet主干，尚無(wú)法有效提供這類的遞送服務(wù)，而解決方案早已經(jīng)推動(dòng)一陣子了，就是大家耳熟能詳?shù)腎Pv6技術(shù)，目前Internet全面IPv6化的部署時(shí)程仍舊落后，這是因特網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商們有待加速推動(dòng)的問(wèn)題，我們也期待vEPC的風(fēng)潮也許能對(duì)IPv6的普及化起到拉抬的效果。

vEPC連接性、可服務(wù)性與部署彈性