2016年-中国信通院_《5G网络架构设计》白皮书_20页_4mb

5G网络总结

核心内容

5G网络作为新一代移动通信技术，旨在满足多种应用场景下的高性能、高效率和高可靠性需求。其核心理念是网络业务融合和按需服务提供，通过引入更丰富的无线接入网拓扑、灵活的无线控制、业务感知和协议栈定制能力，实现网络架构的重构与优化。5G网络不仅提供更高的体验速率、流量密度和连接密度，还支持低时延、高可靠性的信息交互，为自动驾驶、工业控制等实时性业务提供保障。

主要观点

• 5G网络面临挑战：包括高体验速率、高流量密度、高连接密度、低时延和高可靠性等指标带来的技术挑战。
• 5G网络带来机遇：通过网络与业务的深度融合，5G可以为不同用户提供差异化的网络服务，提升用户体验并促进新型商业模式的发展。
• 架构设计：5G网络架构包括系统设计和组网设计，系统设计关注逻辑功能与信息交互，组网设计则聚焦设备平台和部署方案，以实现灵活组网和高效资源调度。
• 服务能力：5G网络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。
• 标准化建议：5G网络标准化工作涉及多个工作组，包括3GPP SA2、RAN2、RAN3等，建议推进网络切片、MEC、功能重构、控制与转发分离等技术的标准化研究。

关键信息

网络切片

• 定义：网络切片是5G网络的关键能力，提供端到端的逻辑网络服务。
• 架构：包括切片管理和切片选择功能，实现不同业务场景下的网络资源分配与管理。
• 功能特征：
  • 商务设计阶段：用户可自定义网络切片参数。
  • 实例编排阶段：通过NFV MANO实现切片的实例化。
  • 运行管理阶段：支持资源动态伸缩和切片功能维护。
• 架构变体：包括独立架构和共享架构，分别适用于不同业务需求。

移动边缘计算（MEC）

• 核心功能：将业务平台下沉到网络边缘，为用户提供低时延、高带宽的服务。
• 部署方式：支持集中部署和分布式部署，通过集中调度实现灵活组网。
• 关键技术：
  • 应用和内容进管道：联合部署网关，优化本地服务环境。
  • 动态业务链：支持业务数据流的灵活路由和跨网关迁移。
  • 控制平面辅助：实现应用服务器迁移、业务链路径重选等优化功能。

按需重构的移动网络

• 会话管理：根据终端属性、用户类别和业务特征，灵活配置连接类型、锚点位置和业务连续性能力。
• 移动性管理：支持分级和动态调整移动性管理等级，以适应不同业务需求。
• 安全功能：提供差异化安全方案，包括移动性安全管理、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

• 无线控制：引入四维无线资源调度（时域、频域、码域、空域），提升无线资源利用效率。
• 无线智能感知：通过接入网与应用服务器的双向交互，实现业务与信道的动态匹配。
• 协议定制化部署：支持软件定义协议技术，实现接入网协议栈的灵活配置。

网络能力开放

• 目标：实现面向第三方的网络友好化和管道智能化，促进应用创新与用户体验优化。
• 技术支撑：基于控制转发功能分离的架构，实现对网络功能的统一调用。
• 能力开放：
  • 提供统一接口调用网络功能如移动性、会话、QoS和计费。
  • 支持虚拟化基础设施平台，实现对硬件资源的统一调度。
  • 与大数据分析中心对接，提升数据利用效率和网络智能化水平。

5G网络标准化建议

• 3GPP工作组：包括SA2、RAN2、RAN3等，负责5G网络架构和关键技术的标准化工作。
• 核心网标准化：
  • Rel-14：聚焦新型网络架构的功能特性，推进网络切片、MEC、能力开放等技术的标准化。
  • Rel-15：启动网络架构标准化工作，完善基础架构和关键技术特性。
  • Rel-16：完成面向增强场景的标准化工作。
• 接入网标准化：
  • R14：推进LTE-New RAT、RAN架构、协议栈设计等关键技术标准化。
  • R15：进一步增强对eMBB、mMTC和URLLC场景的支持。
• 同步推进：安全管理、计费管理、网络功能虚拟化、MEC等课题需在标准组织中同步推进，确保5G网络部署在成熟的NFV技术之上。

5G网络架构设计

• 逻辑视图：由接入平面、控制平面和转发平面构成，实现灵活的网络功能划分。
• 功能视图：分为管理编排层、网络控制层和网络资源层，支持按需配置和动态调度。
• 组网视图：包括中心级、汇聚级、区域级和接入级，各层级功能可根据业务需求灵活部署。
• 平台视图：基于SDN/NFV技术，实现基础设施平台的统一管理和资源调度。

总结与展望

5G网络通过其极致性能指标和多样化服务能力，将推动信息产业向综合化信息服务使能平台转型。未来，5G网络需进一步加强与业务的融合，提升服务定制化能力，并通过持续的标准化工作，促进5G网络架构和关键技术的成熟与应用。

主要贡献单位

• 中国信息通信研究院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 华为
• 中兴
• 大唐电信
• 爱立信（NOKIA上海日乐）