平台总体架构
点击任一模块查看职责与对应研究资料
PROJECT DELIVERY / 5GS + NFV + CLOUD NATIVE
5GS 云原生 NFV 综合实验与编排平台
面向教学、科研和项目验收，建设一套可以“创建实验、部署 5GS、编排网络功能、观察业务结果”的可操作平台。
可演示可扩展可验收资料可追溯
一条业务闭环
实验模板→NFV 编排→5GS 业务
参数与版本→CNF 生命周期→指标与报告
从操作入口到研究证据统一留痕
平台交付主线
5GS + NFV
核心网业务与网络功能编排
首期演示闭环
4 类
部署、编排、观测、分析
建设阶段
4 + 1
四阶段建设与后续扩展
研究资料
54+
论文、标准、开源和内部材料
WHY THIS PROJECT
项目要解决的问题
现有环境可以分别运行网元、容器和测试工具，但难以形成统一、可复现、可验收的实验闭环。
01
环境分散
5GC、仿真终端、容器平台、监控工具分别操作。
02
编排断裂
能部署 Pod，不等于具备完整 NFV 生命周期。
03
结果难复现
版本、参数、事件、日志和指标无法统一关联。
04
验收缺证据
服务启动不能证明业务成功和故障恢复有效。
WHAT WE DELIVER
平台提供的解决能力
将用户操作、NFV 编排、5GS 业务和研究证据放进同一条可追踪链路。
统一实验入口模板、角色、参数和版本集中管理01
NFV/CNF 生命周期实例化、扩缩、修复、升级和回收02
联合观测资源、网元、会话、流量和事件对齐03
证据自动归档配置、日志、指标和报告可复现04
研究依据如何支撑方案
把标准约束、研究方法和技术实现依据连到项目模块
标准依据
5GS 架构与管理模型
用 3GPP 规范约束网元、注册与会话流程，用 ETSI NFV 明确 MANO 角色和生命周期语义。
研究方法
可复现实验与联合测量
以云边部署实验、切片监控和 5GC 联合压测为参考，组织对照策略及指标采集。
技术实现依据
按模块选择实现路径
按 5GS、NFV、资源和观测模块引用版本基线、标准和内部技术依据。
建设阶段
点击查看阶段交付成果
一期交付重点
先形成可使用、可演示、可验收的闭环
01
5GS 功能闭环
UE 注册、PDU Session、用户面流量
02
CNF 与 NFV 生命周期
包管理、实例化、扩缩容、修复、升级
03
端到端监控与实验归档
网元、Pod、会话、流量、日志关联
04
故障恢复与策略比较
记录检测时间、恢复时间和业务影响
PROJECT DIFFERENTIATORS
项目创新价值
用可实现、可观察、可验证的方式形成差异化能力
01
5GS 业务与 NFV 生命周期联动
编排动作不止记录资源变化，同时观察注册、会话、用户面和业务恢复。
项目创新点 · 可验证02
面向教学科研的可复现实验闭环
把模板、版本、参数、事件、指标和报告绑定为一个可重复运行的实验对象。
项目创新点 · 可验证03
从资源状态到业务影响的联合观测
把 Kubernetes、5GS 网元、UPF 用户面和实验事件放到同一条时间线上。
首创候选 · 待查新PHASE 1 DELIVERY
一期交付内容
从可以演示的业务闭环开始，逐步扩展为教学科研平台
01
实验门户
角色、模板、参数、任务和报告入口
02
5GS 实验环境
核心网、UERANSIM、会话和用户面
03
NFV 编排能力
包、网络服务和生命周期任务
04
联合观测
指标、日志、事件和业务状态
05
实验模板
基础业务、扩缩容、故障和对照实验
06
交付资料
部署包、用户手册、实验手册和验收材料
DEMONSTRATION CENTER
演示中心
用四个可操作场景展示平台如何从实验模板走到 5GS 业务结果和验收证据。
演示成功的判断
结果要同时覆盖平台动作和 5GS 业务
平台层任务状态、资源状态、事件时间线
网元层AMF/SMF/UPF 状态和相关日志
业务层注册、会话、流量、恢复时间
证据产物
每次演示都可以留下可查材料
配置快照执行日志指标图表实验报告
SYSTEM DESIGN
平台架构
从实验门户到底层基础设施，展示 5GS 网络功能、NFV 管理角色与云原生资源之间的分工。
分层平台视图
点击模块查看作用、输入输出和参考来源
平台与实验NFV 管理5GS 网络功能云基础设施
NFV 与 Kubernetes 的职责边界
面向客户沟通的关键概念
| 层次 | 平台承担的工作 | 典型对象 | 关联 |
|---|---|---|---|
| NFVO | 网络服务拓扑、部署编排、策略和任务协调 | 5GC 网络服务、实验拓扑 | |
| VNFM / CNF Manager | 网络功能实例化、配置、扩缩容、修复、升级与终止 | AMF、SMF、UPF 等实例 | |
| VIM / Kubernetes | 计算、网络、存储资源承载和容器调度 | 集群、节点、Pod、CNI、持久卷 | |
| 5GS CNF | 提供 5G 核心网控制面和用户面服务 | AMF、SMF、UPF、NRF、UDM |
项目一期以 Kubernetes 上的 CNF 生命周期编排为实现主线，同时按 ETSI NFV 术语组织网络功能包、网络服务和生命周期接口；完整标准符合性以具体接口范围和验收条款为准。
数据与实验闭环
从用户操作到可复现研究结果
定义实验
选择场景、版本、拓扑与变量
记录实验模板、软件镜像、参数和硬件环境。
编排网络服务
平台下发网络功能与资源配置
编排层将 CNF/网络服务描述转换为 Helm 与 Kubernetes 资源。
运行 5GS 业务
UE 注册、会话和用户面测试
关联 AMF/SMF/UPF 状态、PDU Session 与 GTP-U 流量。
观测与故障实验
采集指标并执行预设场景
统一记录事件时间线、资源指标和故障前后业务变化。
形成证据
对照分析并导出复现材料
输出指标图表、配置包、执行日志和实验报告。
ETSI NFV / CNF LIFECYCLE
NFV 生命周期
通过网络功能包、网络服务描述和生命周期任务，把 5GC 的部署、运行、扩缩容与恢复组织成可复现流程。
网络服务生命周期流程
选择步骤查看平台动作、记录信息和验收观察点
NFV 管理对象
让 MANO 概念落到可交付的软件对象
01
CNF/VNF 包
描述文件、Chart、镜像、配置、依赖、版本
02
网络服务拓扑
AMF、SMF、UPF、数据库、仿真接入及连接关系
03
生命周期任务
实例化、修改、扩缩容、修复、升级、终止
04
运行与审计记录
状态、输入参数、事件、日志、耗时与结果
生命周期研究指标
记录动作时间，也记录 5GS 服务影响
| 指标类别 | 示例指标 | 需要关联的观测 |
|---|---|---|
| 编排耗时 | 包登记、实例化、扩缩容、修复耗时 | 任务事件与 Kubernetes 事件 |
| 资源使用 | CPU、内存、网络与存储占用 | Pod、节点和网元指标 |
| 控制面业务 | 注册成功率、PDU Session 成功率和时延 | AMF、SMF、UE 流程日志 |
| 用户面业务 | 吞吐、时延、抖动、丢包与恢复时间 | UPF、GTP-U、流量发生器 |
DELIVERY PLAN
建设路线与验收
按“环境验证 → 平台入口 → NFV 编排 → 研究分析”推进，每阶段形成可演示、可检查的成果。
阶段交付路线
点击阶段切换交付内容、主要任务与前置条件
验收清单
以可执行操作和可观测结果为准
| 验收域 | 可检查结果 | 证据产物 |
|---|---|---|
| 5GS | UE 注册、鉴权、PDU Session 与 GTP-U 业务闭环 | 测试记录、日志、流量结果 |
| NFV | 包登记、网络服务实例化、扩缩容、修复或升级回滚 | 生命周期任务、事件、操作审计 |
| 云原生 | 资源状态、部署操作、监控数据和实验隔离 | Pod/节点状态、仪表盘、配置 |
| 实验 | 模板复跑、数据留存、报告导出 | 复现实验包和验收报告 |
首期可演示场景
精选的端到端演示流程
A
从模板启动 5GS 实验
创建环境 → 启动仿真 gNB/UE → 观察注册和会话
B
执行 NFV 网络服务扩容
选择版本 → 下发资源策略 → 追踪生命周期任务
C
故障恢复与业务影响分析
注入故障 → 观察修复 → 比较服务与业务恢复
首期软件版本和硬件资源属于项目基线建议。并发规模、性能数值和真实无线范围，应结合服务器条件纳入最终技术附件和验收定义。
PLATFORM BASELINE
软硬件基线
展示首期选型和分级硬件建议。每项都标明规划状态，避免把建议版本误读为已完成实机兼容性验证。
硬件建设档位
按功能教学、多人研究和高性能数据面逐步扩展
基础演示
200 GB SSD · Ubuntu 22.04
单机功能验证
适合开发调试、基础流程教学和项目演示。
8 vCPU · 16 GB RAM200 GB SSD · Ubuntu 22.04
推荐项目环境
500 GB+ SSD · 3–4 节点
多节点研究
适合长期运行、多人实验和资源放置对比。
16–32 CPU 核 · 64 GB RAM500 GB+ SSD · 3–4 节点
高性能扩展
10/25 GbE · SR-IOV / DPDK
UPF / 边缘实验
面向低时延、高吞吐和硬件直通路径。
NUMA · 128 GB+ RAM10/25 GbE · SR-IOV / DPDK
首期软件选型
固定版本组合，优先保持 5GC 与 Helm Chart 同版本
| 类别 | 建议基线 | 看板状态 | 说明 / 来源 |
|---|---|---|---|
| 操作系统 | Ubuntu Server 22.04 LTS | 建议基线 | free5gc-helm 教程使用 22.04；目标服务器需验证 gtp5g |
| Kubernetes | Kind 1.27.3 / MicroK8s 1.28 | 建议基线 | 与项目教程和部署脚本路线对应 |
| Helm | 3.17.2 | 建议基线 | free5gc-helm CI 版本 |
| 5G Core / Chart | free5GC 4.2.2 + free5gc-helm 4.2.2 | 版本配对 | 以正式 release 对齐镜像和图表 |
| UERANSIM | free5GC Helm 配套镜像 v4.0.1 | 来源需记录 | 镜像编号与官方源码 v3.3.0 不同，应记录 digest/commit |
| gtp5g | Compose v0.9.5；Helm 候选 v0.9.14 | 需实测 | 依据部署路线不同；确认内核模块加载与 UPF 连通性 |
| NFV 管理 | 平台生命周期适配；Tacker 作为标准对照 | 按范围接入 | ETSI NFV 接口、CSAR 与 CNF 流程单独验收 |
| 监控 | Prometheus / Grafana / Alertmanager | 建议基线 | 同时关联网元、会话、UPF、Pod 和实验事件 |
兼容性矩阵与本页状态依据资料审查整理，尚未在目标 Linux 服务器做实机部署。正式实施时应归档镜像 digest、内核、网卡、Chart 和成功测试记录。
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参考资料库
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