5G网络架构设计白皮书_18页_3mb
报告摘要
5G网络总结与分析
核心内容概述
5G网络是新一代移动通信技术,旨在满足移动互联网、物联网以及垂直行业如车联网、工业互联网等对高性能、高可靠性、低时延和高连接密度的需求。5G网络架构设计与服务能力的创新,使其能够提供更灵活、更高效、更定制化的网络服务,推动信息产业向综合化信息服务使能平台转型。
主要观点
- 5G网络面临挑战:包括满足极致体验速率、流量密度、连接密度、低时延和高可靠性等要求。
- 5G网络带来机遇:通过网络与业务的深度融合,按需服务提供,以及技术融合(如SDN/NFV),提升用户体验、业务部署灵活性和运营商的运营效率。
- 5G架构设计包括:逻辑功能设计、平台部署设计,形成四维功能视图,包括逻辑视图、功能视图、平台视图和组网视图。
- 5G代表性服务能力:包括网络切片、移动边缘计算(MEC)、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网和网络能力开放。
关键信息
1. 极致性能指标带来的挑战
- 高体验速率:支持100Mbps—1Gbps速率,甚至在500km/h高速运动下仍需保持基本服务能力和业务连续性。
- 高流量密度与连接密度:需支持Tbps/km²流量密度和百万/km²连接密度,避免现有网络的流量过载和信令拥塞。
- 低时延与高可靠性:支持端到端毫秒级时延,满足自动驾驶、工业控制等实时业务需求。
2. 网络与业务融合带来的机遇
- 增强用户体验:通过网络开放的上下文信息(如位置、移动轨迹、无线环境),提升APP服务参数匹配能力。
- 支持垂直行业:提供灵活的业务部署环境,便于第三方构建数据安全隔离和资源弹性伸缩的专用信息服务平台。
- 推动运营商发展:通过网络功能虚拟化和SDN/NFV技术,实现开源节流,引入新的服务增长点,提升节能增效。
3. 5G网络架构设计
- 系统设计:逻辑功能划分为接入平面、控制平面和转发平面,实现更灵活的网络拓扑和资源管理。
- 组网设计:基于SDN/NFV技术,实现多数据中心和跨地理区域的灵活部署。
- 四维功能视图:
- 逻辑视图:包括接入、控制和转发平面。
- 功能视图:包括管理编排层、网络控制层和网络资源层。
- 平台视图:以虚拟化基础设施为核心,支持功能动态配置和资源调度。
- 组网视图:分为中心级、汇聚级、区域级和接入级,各层级按需部署,实现灵活组网。
4. 5G代表性服务能力
- 网络切片:
- 构建端到端的逻辑网络,按需提供不同服务。
- 实现切片管理与选择功能,支持独立和共享架构。
- 切片管理包含商务设计、实例编排和运行管理三个阶段。
- 移动边缘计算(MEC):
- 将业务平台下沉到网络边缘,实现本地化、低时延和高带宽业务支持。
- 支持动态业务链技术,实现灵活的业务数据流路由。
- 结合控制面功能,优化本地服务和业务连续性。
- 按需重构的移动网络:
- 支持按需会话管理、移动性管理和安全功能。
- 会话管理可配置连接类型、锚点位置和转发路径。
- 移动性管理可根据业务需求动态调整终端的移动性等级。
- 安全功能支持差异化安全方案,如移动性安全管理、灵活认证架构和多租户安全隔离。
- 以用户为中心的无线接入网:
- 引入灵活的无线控制、无线智能感知和协议栈定制化部署。
- 实现四维无线资源调度(时域、频域、码域、空域)。
- 提升业务感知和路由决策效率,支持业务灵活分发和跨网关迁移。
- 网络能力开放:
- 实现对控制面和转发面功能的统一调用。
- 提供对虚拟化基础设施资源的统一调度。
- 支持第三方业务运营部署,提升用户体验和应用创新。
- 与大数据分析中心联动,挖掘5G网络数据价值。
5G网络标准化建议
- 3GPP标准化工作组:包括SA2、RAN2、RAN3等,分别负责核心网、接入网等方向的标准化工作。
- Rel-14阶段:聚焦5G新型网络架构的功能特性,如网络切片、功能重构、MEC、能力开放、新型接口和协议、控制与转发分离等。
- Rel-15阶段:启动网络架构标准化工作,完成基础架构和关键技术特性,继续研究增强场景如增强策略控制、UE relay等。
- Rel-16阶段:完成面向增强场景的标准化工作。
- 接入网标准化:
- 第一阶段:推进LTE-New RAT、RAN架构、功能和协议栈设计、RAN-CN接口与交互、无线智能感知和业务优化。
- 第二阶段:推进定制化部署、接入网功能虚拟化、网络切片、自组织自优化等,增强对eMBB、mMTC和URLLC场景的支撑能力。
- 其他关键技术:如安全管理、计费管理、网络功能虚拟化、MEC等需在相关标准组织中同步推进。
- ETSI NFV ISG:需与5G网络研究标准化进程对齐,提供可商用的虚拟化电信网平台版本。
总结与展望
5G网络架构设计旨在实现功能按需重构、平面合理划分、资源弹性供给和组网灵活部署,以满足多样化业务需求。其代表性服务能力如网络切片、MEC、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网和网络能力开放,是5G区别于4G的重要特征。
随着5G标准化工作的全面展开,IMT-2020推进组希望与全球相关组织、企业、科研机构和高校加强合作,共同推动5G网络架构和关键技术研究,促进5G网络标准及产业的蓬勃发展。
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