📘 AI時代系列(4)：AI 驅動的電信網路規劃與設計 🌐
41/100 第四週：📌 網路管理與監控
41. 📌 第 4 章：傳輸網與雲原生基礎（10單元）
第4章從 傳輸層的基礎技術（光纖、WDM、MPLS），一路延伸到 新世代電信架構（SDN、NFV、Telco Cloud、MEC、CDN、SRv6、CNF、OpenRAN），完整展現了 5G 與未來 6G 網路的演進路徑。光纖與 WDM 決定了骨幹網的「運輸力」，MPLS 則是承載協定的核心，但面臨 IoT 與切片的挑戰，於是 SRv6、SDN 與 Telco Cloud 等技術應運而生，帶來自動化與雲原生的彈性。MEC 與 CDN 則進一步縮短延遲，支援自駕車、雲遊戲等新應用。最終，開源生態如 ONAP、OAI 與 OpenRAN，推動電信業走向開放化與協作創新。整體來看，這些技術共同構築了 雲原生、智能化、低延遲 的未來網路藍圖。
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📝 單元總結
🌈 31. 光纖與 WDM 技術
光纖是骨幹網的基礎，而 WDM（Wavelength Division Multiplexing） 技術讓單根光纖能承載多個波長通道。 • CWDM：適合短距離、中低成本部署。 • DWDM：適合長距離、大容量骨幹，Tbps 等級傳輸。 • OTN（Optical Transport Network）：進一步提供電信級管理與保護。 👉 在 5G/6G 時代，光纖 + WDM 決定了整個國家/地區的數據輸送能力。
🌐 32. IP/MPLS 傳輸基礎
MPLS 是承載協定的「黃金標準」，支撐 VPN、流量工程（TE）、QoS。 • MPLS L3VPN：企業專線常用。 • MPLS-TE：流量分流與繞徑。 • 限制：複雜、需維護大量 Label State，對 5G Massive IoT 與 Slicing 的彈性不足。
🖥 33. SDN（Software Defined Networking）
SDN 解耦 控制面（Control Plane） 與 資料面（Data Plane）： • 控制集中化（SDN Controller，如 ONOS、OpenDaylight）。 • 資料面簡單轉送（Switch、Router 只負責封包轉送）。 👉 提供動態流量調度、API 控制、即時資源最佳化，是電信網自動化的基礎。
☁️ 34. Telco Cloud 與 NFV
NFV（Network Function Virtualization） 將傳統專用硬體（EPC、IMS、Firewall）轉換為 VNF（虛擬網路功能），運行於 VM。 • 優點：降低 CAPEX，快速部署。 • 限制：VM 啟動慢，彈性有限。 👉 為 CNF（Cloud-Native Network Function）鋪路。
🌫 35. MEC（Multi-access Edge Computing）
將運算下沉至邊緣，支援 <10ms 延遲。 • 應用：自駕車（URLLC）、智慧工廠（工業控制）、雲遊戲/VR。 • 與 CDN 的差異：MEC 強調即時運算，CDN 側重內容快取。
🛰 36. CDN 與低延遲傳輸
• CDN（Content Delivery Network）：將內容緩存於 Edge Node，降低 RTT。 • 低延遲技術：HTTP/3（QUIC）、WebRTC、Low Latency HLS。 • 與 MEC 結合 → 支援即時互動（雲遊戲、直播電商）。
🚀 37. SRv6 與新一代封包傳輸
• SRv6 = Segment Routing + IPv6 • 特點：無狀態核心、Segment Routing Header（SRH）定義轉送路徑。 • 應用：5G Slicing、跨域 TE、雲原生 Service Chaining。 👉 取代部分 MPLS，簡化承載網，支援雲原生。
🧩 38. 雲原生核心網：Kubernetes + CNF
• CNF（Cloud-Native Network Function）：以容器取代 VM。 • Kubernetes：容器編排、自動擴縮、故障恢復。 • 應用：AMF、SMF、UPF 容器化，與 MEC/CDN 整合。 👉 讓電信網運作像公有雲，支援動態流量。
🔓 39. 開源平台 ONAP、OAI、OpenRAN
• ONAP：自動化與編排。 • OAI：4G/5G 協定棧，適合研發測試。 • OpenRAN：開放化 RAN，支援多供應商互通。 👉 形成「電信 Linux 生態」，推動合作與創新。
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📖 測驗題目
1️⃣ 單選題
題目：在 5G 核心網中，若需要 <10ms 延遲的即時處理，應該優先採用哪個技術？
• A. CDN
• B. MEC ✅
• C. SRv6
• D. NFV
答案：B. MEC
解析：
• MEC（Multi-access Edge Computing） 將運算下沉到基地台或接入網邊緣，讓應用可在本地即時處理，延遲可降至 <10ms，適合自駕車、智慧工廠等 URLLC 場景。
• CDN 側重於內容快取，不等於即時運算。
• SRv6 提供靈活路由與切片，但本身不直接解決超低延遲需求。
• NFV 屬於功能虛擬化，主要是降低 CAPEX/OPEX，與延遲關聯不大。
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2️⃣ 判斷題
題目：「SRv6 能取代所有 MPLS 技術，完全淘汰 MPLS。」
答案：錯 ❌
解析：
• SRv6 確實能取代部分 MPLS 應用（例如流量工程 TE、5G Slicing、跨域服務鏈），並簡化控制平面。
• 但 MPLS 在 L2VPN、既有骨幹與企業專線上仍廣泛使用，短期內不會完全消失，因此兩者將長期共存。
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3️⃣ 問答題
題目：請解釋 NFV → CNF 的演進過程，並說明為什麼 CNF 更適合雲原生核心網。
答案解析：
• NFV（Network Function Virtualization）：將傳統電信功能（EPC、IMS、防火牆）虛擬化成 VNF，部署在 VM 上，提升彈性、降低成本。
• 限制：VM 啟動慢、資源佔用高，彈性不足，難以支援 5G 核心網的即時性與大規模彈性需求。
• CNF（Cloud-Native Network Function）：將網路功能容器化，運行於 Kubernetes Pod，支援自動擴縮、服務網格、監控與快速恢復。
• 優勢：更輕量、更高彈性、更貼近雲原生設計，能快速響應流量變化，非常適合 5G/6G 核心網（AMF、SMF、UPF 容器化）。
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4️⃣ 案例題
題目：某企業需要跨國雲遊戲平台，延遲必須低於 50ms。請設計一個整合 CDN + MEC + SRv6 的解決方案。
答案解析：
• CDN 部署：在各國主要城市設 Edge CDN 節點，快取遊戲資源（影像、靜態內容），降低 RTT。
• MEC 部署：在用戶接入的 RAN 或區域資料中心設 MEC 節點，處理遊戲即時互動（渲染、控制訊號），確保延遲 <50ms。
• SRv6 應用：在跨國骨幹網使用 SRv6，將封包的轉送路徑嵌入 IPv6 Header，確保遊戲流量走最佳低延遲路徑，並支援跨域流量工程。
• 綜合效果：
o CDN 解決大流量快取
o MEC 解決超低延遲互動
o SRv6 解決跨國骨幹最佳化
→ 三者結合，可滿足跨國雲遊戲 <50ms 延遲要求，並保持高 QoS 與彈性擴展能力。
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💭 反思題目
1️⃣ 你認為 MPLS → SRv6 的轉換，對電信業者來說最大挑戰是什麼？（技術、人力、成本？）
👉 最大挑戰在 技術升級與成本並行：設備需支援 IPv6/SRH，人員要再培訓，且轉換期要維持雙棧並行，成本壓力大。
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2️⃣ MEC 與 CDN 在邊緣節點都有運算與快取能力，未來是否可能「融合」成單一平台？
👉 有可能，MEC 強調即時運算，CDN 側重快取，隨著邊緣節點算力提升，兩者可融合為 Edge Cloud 平台，同時處理即時互動與內容分發。
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3️⃣ 開源平台雖然降低成本，但也可能帶來「支援不足」與「安全隱憂」，你認為該如何平衡？
👉 採 混合模式（核心用商業方案，非核心用開源），同時加強安全審查並積極參與社群，平衡成本、可靠與安全。
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🛠️ 實作活動：模擬雲端化核心網 —— 體驗雲原生網路
目標：讓學習者動手體驗 從傳統核心網 → 雲原生 CNF 核心網 的轉換。
步驟設計
1. 環境建置
o 使用 Minikube 或 Kubernetes Cluster（AWS EKS / GCP GKE / 本地伺服器）。
o 安裝 Helm 作為 CNF 部署工具。
2. 部署 free5GC CNF
o 模擬 5G Core 元件（AMF、SMF、UPF）。
o 使用 Docker Container 部署各模組。
3. 接入模擬 UE
o 利用 UERANSIM 工具模擬 UE 與 RAN，測試核心網附著與數據流。
4. 流量生成與監控
o 使用 iperf3 或 TRex 產生流量，觀察 UPF 處理能力。
o 監控工具：Prometheus + Grafana。
5. 動態擴縮測試
o 設定 K8s HPA，自動擴展 UPF Pod。
o 測試高峰流量下的資源調度。
6. 服務鏈測試（Service Chaining）
o 在 SRv6 模式下定義封包路徑：UE → UPF → 防火牆 Pod → 應用伺服器。
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觀察與學習重點
• CNF 與 VNF 啟動時間的差異。
• Kubernetes 的自動化調度是否能符合電信級需求。
• SRv6 Service Chain 如何簡化傳輸網控制。
• MEC/CDN 整合對延遲降低的實際效果。
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✅ 小結與啟示
• 光傳輸 + WDM：確保骨幹容量。
• IP/MPLS → SRv6：從傳統標籤交換走向 IPv6 原生。
• NFV → CNF：網路功能由 VM 虛擬化轉向容器雲原生。
• SDN + ONAP：實現控制平面集中化與自動化。
• MEC/CDN：支撐低延遲業務。
• 開源生態（OAI/OpenRAN）：推動多供應商合作。
👉 本章的精髓：「傳輸效率」+「雲原生」+「開放化」。這是未來電信網的三大支柱。
