核心网，你为什么这么难？！

大家好，今天我们来说说核心网。

 

 

长期关注小枣君的朋友们一定知道，我是一个典型的“核心网恐惧症”患者。一直以来，我都在给大家灌输一个思想，那就是——

 

 

大家看我写的文章，从基站到手机，从卫星到海缆，可以说是覆盖了通信的各个领域，但是，唯独核心网，极少涉及。

 

而实际上，我是一个正儿八经、根正苗红的核心网工程师——我在Z司工作了整整十一年，一直都隶属于核心网部门。

 

 

之所以我这样一个老司机都不肯写自己最擅长的专业，就是因为，即使以我十余年的道行，都很难把它说得通俗易懂。

 

 

不过今天，我实在是忍（zi）无（xun）可（si）忍（lu），决定霸王硬上弓，给大家做一期属于核心网的专题——

 

 

 

进入正题，首先，什么是核心网？

 

核心网的英文叫Core Network（核心网络），简称CN，嗯，没错，和我们伟大祖国的英文简称是一样的。

 

关于核心网的定义，大家千万别去看百度百科，里面的说法要么是废话，说了等于没说，要么不是人话，完全看不懂。

 

那究竟该怎么定义呢？

 

说实话，迄今为止，我没有见到任何一个能让人满意的回答。

 

 

不是我故弄玄虚，而是这个概念真的很难定义——如果从广义的角度来解释，很难划定边界，如果从狭义的角度来解释，又没有任何一个实体准确与之对应。

 

它实际上是一个集合，是很多“具有特定功能的设备”的统称。

 

为了方便理解，大家可以把核心网视为一个“非常复杂的加强版路由器”。

 

 

通信网络的三大组成部分：接入网、承载网、核心网。

 

 

接入网是“窗口”，负责把数据收上来；承载网是“卡车”，负责把数据送来送去；核心网呢，就是“管理中枢”，负责管理这些数据，对数据进行分拣，然后告诉它，该去何方。

 

 

而对数据的处理和分发，其实就是“路由交换”，这是核心网的本质。

 

 

因此，如果你立志要从事核心网，恭喜你，《电磁场和电磁波》可以扔了！不过，请去隔壁计算机那边，借一本《计算机网络（自顶向下方法）》。

 

 

核心网之所以复杂，其实是人为造成的。再具体一点说，就是因为市场的需要。用户产生欲望，市场制造欲望，欲望越多，需求越多，需求越多，业务越多。业务越多，设备越多，接口越多，网络越复杂。

 

整个通信，亦是如此

 

最早的时候，固定电话网的核心网，说白了就是把电线两头的电话连接起来，这种交换，非常简单。

 

 

后来，用户数量越来越多，网络范围越来越大，开始有了分层。

 

 

网络架构也复杂了，有了网元。网元就是Net Element（网络单元），简称NE，是具有某种功能的网络单元实体。

 

同时，我们要识别和管理用户了——不是任何一个用户都允许用这个通信网络。只有被授权的合法用户，才能使用。

 

于是，多了一堆和用户有关的设备（网元）。简而言之，它们的核心任务只有三个：认证、授权和记账。

 

 

认证，就是看你是不是合法用户，有没有密钥。

授权，就是看你有权限做什么事，哪些服务可以用，哪些不能用。

记账，就是看你做了哪些事，然后记录下来，收你的钱。

 

再后来，有了无线通信，连接用户的方式变了，从电话线变成无线电波，无线接入网诞生。接入网变了，核心网也要跟着变，于是有了无线核心网。

 

再再后来，有了2G，3G，4G。

 

每一代通信标准，每一项具体制式，都有属于自己的网络架构，自己的硬件平台，自己的网元，自己的设备。

 

硬件平台随时代发展（以某厂家为例）

 

于是，这个网络就变得空前复杂。

 

这张图，只是一个LTE而已。。。

 

为什么每一代新通信标准出现，都要换新的设备呢？

 

主要原因在于：

 

第一，因为用户数量激增，无线速率激增，所以网络设备的数据处理能力必须随之激增。处理器的运算速度激增，设备单板端口数量和带宽激增（电口变光口），内部线路（总线）的带宽激增。

 

就像我们的电脑一样，以前是586,1M网卡，后来是奔腾处理器，100M网卡，现在是酷睿处理器，1000M网卡。

 

这就是升级换代，速度和性能的提升。

 

第二，就是我前面说的，业务变得无比复杂了。

 

最开始是打电话，后来多了发短信，再后来，多了上网（数据业务）。

 

你以为就这三种简单业务？细究起来，远远不止啊：

 

以前是后付费，你打电话，我记账，月底给你账单。后来，有了预付费，你先存钱，你打电话的同时，我随时盯着你，只要你的余额一用完，我立刻掐掉你的电话。为了实现“预付费”这个功能，我们多了“智能网”设备。

 

以前发文本短信，后来要发彩信。

 

以前电话振铃就是嘟嘟嘟，后来有了彩铃。

 

以前电话号码是正常位数，现在多了短号码，多了集团用户，多了特服号码（不是你想的那种“特殊服务”啊，是110,119,120这种特殊情况服务号码）。更别说还有变态的一卡双号和一号双卡。

 

以前上网就是统一按流量收费，现在有了定向免流量（像腾讯大王卡这样）。

 

……

 

所有这些特殊的业务，都带来了新网元，新设备，新功能，从而导致整个核心网，越来越庞大，越来越复杂。

 

不要看了，会抑郁的 

 

小枣君仔细思考过无线和核心网的难点。

 

我个人认为，无线的难，难在空中接口、信道。站在研发的角度，编解码方式的设计、调制解调方式的设计、天线的设计、算法、仿真等，都难。然后，网络的性能指标、参数设置、手机状态、阀值、兼容问题等，也难（尤其是对网优工程师）。

 

但是，终究都是围绕空口这一个接口转，标准流程并不算复杂，涉及的网元也不多。

 

 

而且，对于一线工程师来说，理论部分都是顶层设计好的，不需要改动（例如前面说的编码方式、信道设计、物理层结构），所以，实际工作中，这一方面要好一些。更多的工作难度，是来自于基站的数量。一个项目，几千个站，需要把它们都照顾好，经常要下站点，是体力上的考验、困难。

 

但是，核心网恰好相反。核心网，就是路由交换，打包发包，围着协议栈、TCP/IP、OSI模型、报文转，没有空间波那些高深的理论，也不需要想破头去考虑如何突破速率瓶颈和对抗干扰。

 

但是，它涉及的功能性网元种类多，网元与网元之间的接口非常多。不同的接口，使用的是不同的协议，要记住的协议细节很多。

 

数不清的接口

 

而且，核心网有各种业务，例如短信、智能网、VoLTE等，业务的流程非常复杂，涉及到很多网元的配合，甚至跨网络类型（例如同时接入3GPP无线和Non-3GPP无线）。

 

核心网业务流程举例

 

所以，核心网的一线工程师之所以难当，就是难在业务流程、业务对接和协议参数上。此外，就是各种网元的各种数据配置项，非常复杂。再有一个，复杂的网络，一旦出现问题，排查起来非常困难。

 

不过和无线相比，核心网有一点优势，就是KPI指标。无线非常关注指标，而核心网对指标其实并不是特别care。不是指标不重要，而是说，核心网，要么就是对的，要么就是错的，一旦能接通，就每次都能，不存在说有时候成功，有时候失败。而无线空口的话，就说不准了。

 

除了技术难度的压力外，核心网因为承载动辄百万千万的用户，一旦出事，就是大事，所以精神压力会远远大于无线工程师，这是另话。

 

正是因为核心网的技术难度，加上责任艰巨，使得核心网工程师在同行面前，拥有相当不错的“江湖地位”。

 

不过，这个地位仅限于精神上，至于说经济地位，很抱歉，这是不存在的，你就不要想太多了……