《AI時代系列(5)：掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
49/100 📌 第 5 周：核心網設計 -行動網路的中樞大腦 。
49. 雲原生 ☁️
容器 + K8s，自動擴展如魔法！
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🎯 單元導讀
在 3G/4G 核心網，電信商多使用 專用硬體設備（如 EPC、IMS 的交換機和伺服器）。
這種方式雖然可靠，但建設與維護成本極高，靈活性差。
到了 5G/6G 時代，應用與需求極度多元，電信商必須更快速、更彈性地建設服務。
解方就是 雲原生（Cloud-Native）：
👉 把網路功能「軟體化」，放進 容器（Container），再交由 Kubernetes (K8s) 自動管理，就能做到 像雲端服務一樣的彈性伸縮。
換句話說：雲原生讓電信網路像 Google、Netflix 一樣，可以快速部署、彈性擴展。
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🧠 一、雲原生的核心概念
1️⃣ 容器化（Containerization）
• 每個網路功能（AMF、SMF、UPF…）都打包成容器。
• 輕量、快速啟動，比傳統 VM 更有效率。
2️⃣ 微服務（Microservices）
• 功能拆解成小模組（例如認證、計費、路由），可獨立升級或維護。
3️⃣ Kubernetes 編排
• 自動化管理容器：啟動、擴展、修復、升級。
• 具備自我修復能力，出錯可自動重啟。
4️⃣ Telco Cloud 架構
• 從「硬體導向」轉為「軟體導向」。
• 讓電信商更快上新服務（如 5G 切片、MEC、IoT 平台）。
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🧠 二、應用場景
• 彈性擴容 → 新年跨年夜，通訊流量暴增，K8s 自動擴展 AMF/UPF 容器。
• 快速升級 → 不必關閉整個系統，單一容器可滾動更新。
• 專網服務 → 工廠、醫院客戶可快速部署專屬 5G 核心。
• 全球部署 → 跨國電信商能在不同資料中心快速複製服務。
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💻 三、ASCII 示意圖
🌐 雲原生 5G 核心架構
┌─────────────┐
| Kubernetes | ← 自動管理/調度
└─────┬───────┘
v
┌─────────────┬─────────────┬──────────
| AMF 容器 | SMF 容器 | UPF 容器 |
└─────────────┴─────────────┴──────────
[伺服器集群 / Telco Cloud]
這張 ASCII 示意圖展示的是 雲原生（Cloud-Native）5G 核心網架構，說明 5G 網路如何透過容器化與自動化技術運作。
在這個架構中，Kubernetes 位於最上層，負責自動化部署、監控與資源調度，就像一個「大腦」，能即時啟動或擴展服務。其下方的 AMF、SMF、UPF 等核心功能被封裝成獨立的 容器（Container），彼此之間以 API 形式通訊，實現模組化與靈活擴充。
所有容器運行在 Telco Cloud（電信雲伺服器集群） 上，使營運商能像管理雲服務一樣管理核心網，具備自動修復、高可用、彈性伸縮等特性。
👉 一句話總結：
雲原生 5G 核心網 = 「Kubernetes 管理的容器化 AMF/SMF/UPF」，
讓電信網路更像雲端系統一樣靈活、可靠、可自動化運行。
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🧩 四、模擬題
1️⃣ 專業題
請解釋「容器」與「虛擬機（VM）」的差異，為什麼 5G 核心網傾向使用容器化架構？
虛擬機（VM）是一種完整的虛擬化環境，每個 VM 都包含獨立的作業系統、驅動程式與應用程式，因此啟動較慢、資源消耗高。容器（Container）則是共用同一作業系統核心，只封裝應用所需的執行環境與依賴庫，體積小、啟動快、可移植性高。
在 5G 核心網中，營運商必須面對瞬間暴增的用戶流量與動態部署需求，因此選擇「容器化架構」能大幅提高彈性與效率。容器啟動只需幾秒，Kubernetes 可自動監控與修復服務，並依據負載即時擴縮。
總結：
VM 重、容器輕；VM 慢、容器快。
5G 採用容器，是為了達成「雲原生、自動化、可擴展」的目標。
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2️⃣ 應用題
假設某工廠需要專屬 5G 核心網，如何利用雲原生技術快速部署？
首先，在工廠內建置伺服器集群並安裝 Kubernetes，形成私有的 Telco Cloud 環境。接著，利用容器化的 AMF、SMF、UPF 軟體套件，透過 Helm Chart 或自動化部署工具快速啟用。
Kubernetes 可根據工廠流量動態調整資源，例如當感測器數量增加時自動擴展網路模組；若負載降低則自動釋放資源。此外，CI/CD 管線可自動更新版本，確保服務不中斷。
結論：
雲原生讓企業可在數小時內建立一座彈性、安全、可升級的 5G 專網，滿足智慧製造需求。
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3️⃣ 情境題
跨年夜台北 101 跨年煙火秀，網路流量暴增十倍，你會如何利用 K8s 自動擴展來維持用戶體驗？
在活動前，先為 AMF、SMF、UPF 等關鍵服務設定 HPA（Horizontal Pod Autoscaler），讓系統能自動偵測負載變化。當流量暴增時，Kubernetes 會即時啟動更多容器實例，分散處理壓力；流量下降後，再自動縮減資源使用。
同時，可啟用 Cluster Autoscaler，讓雲端自動增加或釋放運算節點，以確保效能不下降。整個過程不需人工介入，K8s 會根據 CPU、記憶體與網路流量自動調整服務數量。
結論：
透過 Kubernetes 自動擴展機制，5G 網路能在高峰時段維持穩定，用戶即使在跨年夜人潮爆滿的台北 101，也能順暢上網、即時直播無延遲。
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✅ 五、小結與啟示
• 雲原生 = 5G/6G 核心的必然演進。
• 容器 + 微服務 + Kubernetes → 帶來彈性、快速、低成本。
• 幫助電信商轉型為 「平台化服務提供者」，而不只是「管道商」。
• 未來：6G 將結合 AI 原生核心，讓網路能自動感知需求並動態調整。
👉 一句話總結：雲原生讓 5G 核心網像雲端服務一樣彈性，流量爆增時能自動長大，用戶體驗不打折。
