5G大杀器“果核1.0”OpenUPF一体机正式发布

从火热的“2020中国移动全球合作伙伴大会”看来，面向千行百业的5G专网落地将迎来更大力度的发展。中国移动董事长杨杰在主论坛作主旨演讲时指出，中国移动提前超额完成了今年5G建设目标，为全国所有地级市和部分重点县城提供5G SA服务。面向新发展阶段，中国移动2021年将加大5G投入，实现全国市、县城区及部分重点乡镇良好覆盖并提供“个性”服务——完善速率、时延、连接等差异化服务能力，打造专属运营模式；加速5G行业专网产品化落地，构建“专网+平台+应用+终端”一体化能力，实现功能定制、服务分级、按单点菜，深入推进信息技术同千行百业深度融合。于此方面，5G微信公众平台（ID：angmobile）在大会期间观察到一个最新重大进展——由英特尔、KEXN、大唐移动、爱立信、BaiCells、迈普与中国移动合力打造的“果核1.0”OpenUPF一体机正式发布，震撼全场，被业内人士赞为“5G大杀器”。

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5G+千行百业，UPF是“利器”

可以预计，明年覆盖全国的全球最大规模5G SA网络将为垂直行业5G专网落地奠定坚实的网络基础。5G SA核心网采用了全新的服务化网络架构与SDN/NFV技术实现网络重构，把控制面功能与用户面功能（UPF）分离，支持独立扩展、功能重用、灵活部署——统一的控制面功能（包括AMF和SMF等）部署在中心云以实现集中管控运营；并根据千行百业差异化极大的业务需求对于UPF进行按需的分布式部署——包括省级中心、城域中心、区县中心、网络边缘和企业园区。

工欲善其事，必先利其器。目前，面向垂直行业的5G专网建设模式有3种——纯专网模式；企业自建核心网，基站与公网共享；UPF下沉,和边缘平台（MEP）共平台部署。其中“UPF下沉和MEP共平台”是各个厂家和运营商比较认同的部署模式，而且业内普遍预计这一模式也将在未来持续占据主导地位。所以对于5G+千行百业而言，UPF是“利器”，是连接运营商和垂直行业的“桥梁”，是5G拓展巨大行业市场蓝海的“钥匙”。中国移动研究院网络与IT技术研究所副所长李晗表示，预计“UPF分布式部署”有两个数量级的增长，市场巨大（请见下图中的PPT）。

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三大趋势，UPF助5G拓展蓝海

既然是“利器”，UPF的重要性就不言而喻。在以下三大趋势下，UPF将越来越强大，助力运营商拓展5G+千行百业的巨大蓝海。

● 趋势一：UPF的边缘部署

目前及未来很长一段时间基于5G SA架构规模落地的5G应用场景将是eMBB（增强型移动宽带）与URLLC（超高可靠与低时延通信）。顾名思义，从这两大应用场景的名称可以看出，其中诸多类型的业务对于大带宽、高可靠、低时延将原生地有着严苛的需求。由此可以预计，担负着数据流量的处理、路由等核心功能的5G UPF将越来越快地从运营商的核心层走向网络边缘甚至行业客户的接入层。IDC预测未来超过70%的数据将需要在边缘侧进行分析和处理。

另一方面，5G+千行百业还迫切要求新业务能够快速开发并上线，并要求基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等，这要就UPF能够结合边缘平台（运营商，行业ISV，或者最终用户拥有）支持面向第三方业务的能力开放，对外提供IaaS与PaaS能力。据悉，截至目前的落地实践案例均表明，通过使用X86通用COTS硬件以及虚拟化和容器化技术来承载网络功能的软件处理，UPF能更为高效、更高性价比地满足上述要求。对于已经部署了边缘平台的场景， UPF可以利用现有的通用边缘硬件平台做软件化部署；对于目前尚未部署但未来有潜在边缘业务需求的场景， UPF可部署在能提供足够基础算力的硬件平台上，考虑未来的边缘业务。可以预见将来海量的部署于网络边缘侧的UPF不再采用专有硬件，而是充分考虑和边缘平台的融合，以实现对资源的充分灵活共享、降低5G核心网建设难度、打破了传统封闭的电信网络架构，将边缘网络基础设施的多种能力开放给第三方应用，将极大激活边缘智能价值。

● 趋势二：UPF的接口解耦

如下图中红框部分，5G核心网的控制面与UPF分离，两者（UPF控制面会话管理功能SMF）通过N4接口通信。

垂直行业客户迫切需要运营商具备快速满足其需求的能力。但是传统核心网的控制面与用户面之间的接口虽然有3GPP标准的接口定义，但实质上仍然是设备商完全紧耦合的，UPF和SMF之间的N4接口亦如此，降低了UPF与5G网络部署的灵活性，不同厂家的SMF和UPF以及网管系统难以实现互联互通，各垂直行业极易被公网核心网设备厂商绑定，增加了5G行业网络的建设成本和管理的复杂度、极大限制了5G网络服务行业客户的生态发展。

解耦N4接口对于运营商快速、降本增效的满足垂直行业的多样化需求可产生“神助攻”。比如大规模企业为其位于不同地域的工厂/园区/分部办公地点部署UPF并基于此引入5G LAN等功能时，可不再由于所属地域不同以及N4接口未解耦而繁琐、高成本地定制、测试、部署不同厂家的UPF以及由此承担后期在网管、运维方面的复杂及高成本等。

中国移动与年初启动“面向行业的5G UPF及N4接口开放合作伙伴计划”，华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚、英特尔等积极参与其中，共同打造可靠、可管、灵活、开放的UPF，构建开放产业生态，助力5G赋能垂直行业。早在2019年12月，中国移动研究院就联合设备商、香港应科院开启5G SA核心网与英特尔UPF的N4接口联调工作，并于今年1月初即完成所有用例的全部测试通过，从技术上证明了N4接口解耦和开放的可行性，极大推动了UPF设备的功能和性能按需简化、统一架构、接口开放等，为后续分阶段把OpenUPF工作推向深入并落地奠定了坚实基础。

● 趋势三：UPF在通用平台上的性能优化

从垂直行业业务发展趋势、网络边缘侧物理基础设施束缚等角度，UPF的性能需要在通用计算平台上得到优化/提升。

一方面，对于下沉部署到网络边缘侧的UPF，边缘侧机房在部署空间、供电资源、承重能力等方面存在着很强的物理上的约束，需要提升UPF的性能来应对适应边缘节点的物理约束挑战，并满足各个垂直行业业务灵活部署的需求。

另一方面，智能制造、智慧城市、车联网、工业AR/VR等各类垂直行业场景是带宽、时延敏感/极其敏感型。比如工业AR/VR类应用对带宽要求在28Gbps以上，使得对UPF在承载一定量级用户前提下的带宽要求甚至要达到百Gbps级别。又如工业控制类应用对端到端转发时延要求不超过1毫秒，UPF转发作为其中一环，处理时延要求更低。这些均须边缘侧UPF提高性能和延迟。

如何在有限的边缘计算节点上提供高性能的UPF方案， 并且能够按需灵活扩展，平衡UPF和行业应用对边缘资源的占用， 是一个值得深入研究的问题。5G微信公众平台（ID：angmobile）在“2020中国移动全球合作伙伴大会”期间观察到此方面的最新进展——英特尔和香港应用科技研究院ASTRI展示了基于Intel新一代通用网卡和第二代可扩展至强Xeon处理器的DDP（动态设备个性化）技术受到业内人士的极大关注。其方案面对UPF 在5G 行业的部署场景，展示了UPF在使能七层DPI功能的条件下，在单个物理核（1xCore），两个物理核(2xCores)以及四个物理核（4xCores）上的应用层http性能， 并展示了通用硬件平台对UPF实例的线型扩展能力。

此方案之所以得到多个行业方案ISV的极大关注，在于大家对通用计算平台的软件开发灵活性的认可， 以及当前各行业对5G UPF 性能的多样性需求。通用计算平台可通过软件开发方便的支持多种行业协议和5G边缘网络的结合，并支持灵活虚拟化和云原生UPF。而DDP技术则提高了虚拟化或云化部署的数据包处理效率从而大幅提升UPF性能，并结合硬件平台对UPF实例的线型扩展， 可以极其灵活高效的利用边缘IaaS资源，网随业动，随需扩展。

5G+千行百业的数据业务类型呈现出多样化、个性化态势，越来越多的企业需要使用新的协议或自定义协议来支撑特定应用场景，从而UPF需要朝着智能化的方向发展以使其能够快速适应多样化的数据格式、协议类型和处理要求，加快新业务上线速度。

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联合加速创新，共赢5G大繁荣

5G改变社会的征程将随着5G SA的规模商用正式开启。作为电信网络运营商与各行各业的“连接点”，UPF的边缘云化部署、接口开放、性能优化是大势所趋，以英特尔面向5GC推出的至强可扩展平台以及DDP技术结合香港应科院的灵活可解耦及云化/虚拟化UPF方案为代表，业界正在加速发力相关联合创新，引领着网络边缘侧运行于灵活通用平台的高性能、云原生5G解耦UPF的发展，助力5G+千行百业巨大市场潜力的更快更好释放。

原文标题：来了！5G大杀器

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责任编辑：haq