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摘 要：通过从个人通信技术转变为服务数字世界的通用技术,5G可能会创造工业革命以来最大的机遇.由3GPP引领的该行业正在努力制订各标准,而服务商和企业也在积极开展试验和推出各类服务计划,以期早日推出5G服务.向5G 的过渡非常复杂,除了技术和经济方面的障碍外,还有各种普通的缺陷和恶意行动者,可能向网络和设备中存在的哪怕是最微小的漏洞发起攻击.这些复杂性将延迟5G的进程.在5G网络验证、DevOps连续测试和5G网络安全性测试方面,可以使用经过深思熟虑且务实的测试战略,以帮助做好准备,加快5G进程.
关键词：5G；3GPP；DevOps
1 引言
《简化5G》指出了5G过渡过程中的复杂性,并展示了运营商如何通过集成自动化、仿真和新的测试方法,来降低这种复杂性,实现自己既定的商业目标、降低总体开发成本,并缩短入市所需的时间.
本文将探讨需要采用新测试和保障战略的另一个重要原因——时间.时间是大家在5G中能否成功的关键因素之一.据估计,到2035 年时,5G价值链将高达3.5 万亿美元（IHS&Qualcomm）,这就使5G成为一项高赌注的演进竞赛,越早加入这一竞赛就能获得越大的利益.而且这一进程中的机遇窗口正在迅速收窄.本文将详细说明为什么5G的时间线要求正在不断加速,而且比许多业界权威的预测要快得多.
要想让5G 变为现实,目前的一切都必须经历进化：所用的设备、传输信号所用的无线电,以及提供的联网技术.与此同时,初期的标准不久前才刚刚获得批准,5G的技术研究仍在不断推进,而且早期的厂商系统仍然属于专有形式.
这些技术挑战只会增加业界的紧迫感,因为它们都想将该技术最先投入市场,并且从这种全新的数字经济中收获得益.当这种紧迫感遭遇复杂性时,测试和保障就变得十分关键,因为只有测试,通信行业才能兑现自己在安全加速5G进程方面所做出的承诺.
2 做好准备
那么,5G的时间线要求到底有多紧迫呢？首先来看看业界最初的预测.当初的预测是2020 年或更晚将实现5G的商业发布.但随着首批行业标准（5G第一阶段）于2017 年年底的发布（3GPPR15 非独立NR标准）,仅在2017 年,就有47 项实验室和现场试运行项目已经被宣布.很可能将在2018 年年底或2019 年年初看到首批正式发布.
这并非仅仅是一种推测：Verizon 已经宣布将于2018 年在5 个美国城市中发布5G固定无线接入（用于替代光纤到户）服务,包括旧金山和萨克拉门托等.AT&T也宣布将于2018 年在12 个美国城市发布5G服务.中国移动则在2018 年宣布在5 个中国城市启动世界上最大的5G试验网络,并计划在2019 年底提供完整的商用5G服务.
2.1 混合网络
Verizon 的计划逐渐明晰,初期的商业应用不面向智能电话,而是针对固定线路无线应用和5G 移动热点.只有当2019 年初5G智能电话开始出现,真正的5G移动性服务才能得到催化.这意味着首批5G网络将采用混合网络的形式,即将5G 新型无线电嵌入到4GLTE无线电和核心网.
幸运的是,该核心的演进路径允许添加新的功能,不断发挥5GNR的优势,直至全面过渡到完全标准化的5G下一代核心为止.我们将能在需要的时候添加针对以下技术的支持：
●具备4G/5G双重连接的5G非独立（NSA）NR.
●使用NB-IoT和LTE-M的大规模物联网.
●使用DECOR（专用核心网络）的早期网络切片技术.
●核心信令和数据处理节点的控制用户层分离（CUPS）,以及关联的多接入边缘计算（MEC）.
MEC可实现灵活的网络部署和独立扩展.它还提供5G流量类型的灵活管理能力.例如,运营商可以分配更接近用户的用户层（数据处理）节点,降低数据时延并实现更强大的宽带视频服务,或者对数据层（信号处理）节点进行集中,实现密集的大规模物联网应用信令传输,从而降低成本并优化利用率.
2.2 快速前进,规避风险
5G进程的大幅加速会压缩理解、考验和验证新技术所需的酝酿期,并且增加很多方面的风险.除潜在的技术和安全失误外,重大财务风险的可能性同样不容小觑.只要业界仍处于5G的支出周期内,就需要为加快5G的成本提供新的资本投资或执行适当的资本管理.
在管理这种双重加速和成本控制的过程中,测试和保障可以发挥至关重要的作用,即在整个端对端5GDevOps 生命周期内将智能自动化、全新测试技术和使用通用工具链组合在一起.
3 保持敏捷
通信服务提供商（CSP）只有推进发布新型5G服务进程的演化,才能适应Amazon 和Facebook 等技术巨头的速度.这不是一种学术性的建议,因为We 公司正在变成Web 规模的服务商（WSP）,开始提供统一通信.今天,CSP 可能需要数月时间才能发布一项新服务,而WSP 可以利用其云原生架构和灵活的开发文化,在几个小时,甚至几分钟内完成新服务和新版本的发布.在企业语音和消息市场中,CSP 面临的这种威胁不容忽视.
随着WSP将其服务领域不断推进到垂直行业领域,CSP提供企业通信解决方案的服务面临挑战.CPS在5G时代真正的区别化优势取决于以下各方面的有效组合：
●投放市场的速度.
●预期的质量（与4G和Web 规模服务商的服务相比）.
●为目标垂直行业提供真正有意义的服务产品（例如汽车、物流、工业处理和保健等）.
由于5G的架构基础是虚拟化,包括无线电和核心网络虚拟化,CSP 完全有机会将灵活性内建到其开发和运营模型中,采用Web 规模的原理并将自己转变成为数字服务商（DSP）.这就要求CSP 采用DevOps 文化,在整个生命周期内应用自动化,并且与厂商合作,拥抱云原生架构的原理.
第一步：采用DevOps文化
DevOps 文化或蓝图将连续集成（CI）、连续测试（CT）、连续交付（CD）和连续变化管理（CCM）能力与自动化编排集成为一体,在快速的产品开发和部署过程中提高效率.AT&T 正在引领虚拟化的变革,其目标是到2020 年时实现其75%网络的虚拟化.为了实现虚拟化的目标,AT&T 对其内部流程和工作组进行了审查,并且全面实施了DevOps.
第二步：拥抱云
云原生计算指的是与生俱来使用云计算提供服务和基础设施的那些软件/应用.这些小型的自给自足式松散关联服务很容易开发,发布迅速,而且可独立扩展.Vodafone 和AT&T等领先的CSP 都在强制实施云原生架构.AT&T 是云原生基金会（CNCF）的创始成员,而Vodafone则对其厂商提出了公开的云原生要求.
4 保证安全
现在,已经了解了为什么要迅速采取行动,为5G做好准备,通过大幅提高敏捷性来实现您的区别化优势,并且将竞争者以及潜在的竞争者挡在门外.但到此为止,您还没有踏上安全的彼岸,差得还很远.随着联网设备的大规模增加,以及虚拟化在边缘和云分布条件下的广泛使用,5G将面临前所未有的安全威胁.实现5G的根本,即虚拟化、云迁移、网络切片、物联网和5G网关,这些都会成为潜在的漏洞.
5G基础设施虚拟化为网络基础设施攻击（分布式拒绝服务,即DDoS）打开了新的大门.这类攻击可能会掏空资源、暴露Hypervisor 漏洞、盗走数据、引发故障、触发超负载行为、降低资源可用性以及制造性能瓶颈等.将5GRAN迁移至云中也可能造成潜在的迂回式中间人攻击,以及包注入攻击.它们针对的目标是各个分布式的虚拟基站.而其他一些威胁则瞄准的是敏感资产,即在上下文传输期间消息被短暂解密时这些信息.网络切片等全新的5G特性可能很容易受到冒充攻击（切片）、拒绝服务和其它切片资源耗尽的侵害.当节点分布于不安全的网络边缘位置时,CUPS（控制和用户层分离）可能受到中间人攻击或数据会话劫持的侵害.当攻击者使用已被攻破的不安全物联网设备发起DDoS 攻击发生时,大规模机器类型通信（物联网）可能导致接入网络资源超载.利用以太网实施下一代前传（例如eCPRI）时,可能导致针对VLAN、MAC、DHCP 和ARP 的已知以太网第2 层攻击.此外,从传统点对点隔离到融合式以太网联网的过渡,也可能增加整合资源攻击的风险,并且有可能通过水平和垂直穿透导致攻击的快速扩散.
5G安全网关的设计目的是保护网络.但在面对资源耗尽、IPSecVPN隧道化欺骗和白名单欺诈时,它们自己也有可能变成攻击的目标.
5G网络中的安全威胁非常严重,而业界必须保持警惕,在不断演化的威胁面前领先一步.CSP 和网络设备制造商需要将5G环境的连续安全测试和审计纳入其日常流程之中,以先发制人的方式查明漏洞并优先应完善各类风险消减措施.
5 直面复杂性,安全抓住5G机遇
5.1 5G网络验证
5G 的网络部署和迁移是一个不断演进的过程.业界标准机构3GPP目前正在定义全新的5G无线电网络（NR）和核心网络（5GC）,2017 年12 月发布了第一版适用于非独立（NSA）模式中运行的5G新型无线电,是一种嵌入4G无线电和核心中的技术,其中的4G核心具备可使用NR的特性扩展.之后,在2018 年6 月发布的独立（SA）场景才真正包含了5G核心.
5G演进架构的目标是实现LTE 等不同技术在不同配置下与5G的集成.这就为CSP 提供了一种灵活的迁移路径,并且允许它们根据自己最初希望交付的用例,来选择网络的演进方式.
为确保这一新技术的成功部署,运营商和设备制造商都必须定义自己的演进战略,即从4G扩展到5G非独立,再到真正的原生5G,并且通过严格的网络测试和验证,来确保其基础设施能够满足此类演进的要求.结合5G发布战略,可以考虑以下的网络测试和验证流程：
●规模：验证5G设备连接的巨大规模,以及与4G流量并行的多种流量模式,并利用繁忙时段呼叫建模来执行负载测试.
●4G扩展：验证R14 CUPS（控制用户层分离）节点（如SGW-U、SGW-C、PGW-U、PGW-C）和多节点部署场景的一致性.
●全新核心特性：根据服务要求高效确定网络切片的原型设计,并验证正确的切片流量路由和性能.
●新型无线电：针对不同的EPC和网络切片,对双RAN接入进行测试.根据服务质量要求,对RAN性能和交接加以分析.
●回传要求：利用测试仿真来设计回传大小和支持5G需求的连接.
●共享式网络：确定共享网络中5G流量优先排序和资源管理策略的特性.
●网络分配：为网络功能分析设计自动化的流程,包括多接入边缘计算（MEC）等.
●集成和互操作性：执行渐进式网络集成和新型5G节点的互操作性,验证其功能、相互作用和服务链.
5.2 DevOps连续测试
为了加快迈向5G的进程,业界需要采用一种新的测试和保障方法,打破传统的流程和部门孤岛.开发和运营团队需要的是一系列统一的自动化工具链、方法和指标,使之能够采用经过优化的DevOps连续测试（CT）惯例,提高效率、发布更多的产品（更快的入市时间）、实现更高的资源利用率,并以前瞻性的方式解决各类质量问题.
尽管开发团队追求的是速度和敏捷性,而运营团队努力实现的是稳定性,但不正确的部署所引发的风险将会更为严重.因此,如果没有连续测试,连续交付便无从谈起,而连续测试依靠的是端对端服务生命周期全过程的自动化,而网络验证、服务测试和运营保障工作流程都是DevOps 连续测试的关键组成部分.通过协调各种测试工具和测试方法,可以使同一方法应用于多个领域,例如在实验室中对5GNFV 基础设施（NFVi）执行基准测试和验证的方法,也可以用于在运营保障活动中隔离各类问题和测量5G云基础设施的健康情况.
同样,为运营保障需求而开发和定义的分析技术,也可以用于在实验室和生产前环境中重现问题,找出修复办法或发送网络功能.因此,DevOps 连续测试惯例在5G中取得成功的关键应当包括：
（1）通用工具
●测试仪器和主动测试*,可同时用于5G实验室、生产前和生产后网络等环境.
●测试例、提供多种5G测试的微服务.它们都可由测试仪器/*在生命周期内每个阶段使用,而且能够以智能方式链接起来,创建出新的测试例.
●测试编制可以加速新测试功能的创建,使非开发人员也可快速集成新的测试,并使这些测试能够在实验室和生产环境中无缝移动.
●测试库,可以将来自供应商开放生态体系的测试功能/案例统一*.
●网络功能、服务和流量组合/负载的测试仿真,可利用真实的网络条件实现简单、可重复且可预测的测试.
（2）通用控制
●测试和服务保障编排和大规模和弹性云原生软件,可供应和控制数百万台测试仪器、*和案例.通过简单的接口与MANO和OSS功能实现集成.
●智能策略驱动的测试自动化或目的驱动的测试自动化,由测试和服务保障编码负责管理,用于实现连续测试.
●开放接口,具备行业标准API,用于实现灵活的集成.
（3）通用分析能力
可用于行动指导的情报,即将网络和测试结果数据转化为可用于行动的深入知识,提供端对端质量和性能可视性、上下文感知,以及预测性和规定性分析,从而实现工作流程的闭环式零接触自动化.
5.3 确保5G的网络安全
随着网络威胁的复杂程度越来越高,再加上5G巨大的受攻击面,威胁预防解决方案必须具备先进的安全功能,能够适应复杂性不断提高且数量不断增加的用户流量.强健的安全测试战略应具备如下特点：
（1）利用真实的条件测试自身的网络安全性.这其中包含全新的5G网络和节点、其分布方式、全新的设备和应用、流量组合、全新的安全网关和防火墙性能、新型加密技术性能,以及已知和存在变异的恶意威胁.
（2）执行压力测试,仿真出使用的各类暴力攻击,例如分布式拒绝服务（DDoS）.
（3）针对当前和未来进行测试,并保持测试的延续性,因为即使有了防火墙或安全网关的阻拦,也不会就此轻易就范.威胁将会不断变异.
（4）做好优先排序.洞悉各类风险,并对消减这些风险的行动进行优先排序,并确定应当在哪些方面加大投资.
（5）迅速找出和修复漏洞,而不是敞开这些漏洞,让威胁和攻击来去自如.
强健5G安全战略的要素如表1 所示.
6 结束语
可以毫不夸张地说,通过从个人通信技术转变为服务数字世界的通用技术,5G可能会创造工业革命以来最大的机遇.由3GPP 引领的该行业正在努力制订各标准,而服务商和企业也在积极开展试验和推出各类服务计划,以期早日推出5G服务.向5G的过渡非常复杂,运营商需要运行复杂的混合网络和虚拟化,为5G的未来铺平道路.除了技术和经济方面的障碍外,还有各种普通的缺陷和恶意行动者,可能向网络和设备中存在的哪怕是最微小的漏洞发起攻击.这些复杂性将延迟5G的进程.在5G网络验证、DevOps 连续测试和5G网络安全性测试方面,可以使用经过深思熟虑且务实的测试战略,以帮助做好准备,占据市场领先地位,取得交付新型和区别化服务的敏捷性,并且凭借安全性、隐私和信任来加快5G进程.
思博伦是5G测试和保障领域的全球领导者,而思博伦的端对端专业能力和解决方案能够实现全生命周期内测试和验证的自动化和协调.思博伦已经做好准备,在迈出的每一步中为客户制订正确的测试战略,满足客户的需求.在已有的成功案例中,思博伦客户的网络验证方面已达到发布、更新和启动的速度提高10倍；DevOps 连续测试方面已达到发布和部署周期缩短85%,系统和服务更快投放市场.
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