20150501-中国信息通信研究院-通信行业_5G网络技术架构_25页_3mb

报告摘要

5G 网络技术架构总结

核心内容概述

5G 网络技术架构是面向2020年及未来移动通信需求的创新体系，旨在满足超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性的业务场景。其设计以用户为中心，融合信息技术（IT）与通信技术（CT），通过新型基础设施平台和网络架构的创新，实现更优质的网络性能、更灵活的功能部署、更智能的网络运营以及更友好的生态合作。

主要观点与关键信息

网络挑战与发展趋势

网络面临的挑战

关键能力指标
- 需要支持100Mbps-1Gbps的用户体验速率、数十Tbps/km²的流量密度、百万连接/km²的连接数密度及低时延高可靠通信。
- 现有网络架构无法满足这些指标，主要问题包括基站间交互能力弱、核心网网关部署位置高、信令风暴风险等。
网络运营能力
- 网络缺乏对用户和业务的感知能力，难以实现精细化管理。
- 网络开放能力不足，限制了第三方应用与网络资源的对接。
网络演进要求
- 网络协同能力有限，信令流程复杂。
- 隧道机制功能单一，限制了业务面功能的下沉。

网络发展趋势

网络性能更优质
- 提供超高接入速率、超低时延和超高可靠性。
- 实现超百倍的能效提升和比特成本降低，以及数倍频谱效率提升。
网络功能更灵活
- 支持多样的业务场景，实现基站即插即用、自组织组网。
- 核心网功能简化与重构，提升控制与转发的灵活性。
网络运营更智能
- 实现智能感知、数据分析与挖掘，支持资源动态伸缩与自动化运维。
- 提供数据驱动的网络部署和管理能力。
网络生态更友好
- 通过能力开放平台，向第三方提供网络资源与服务。
- 支持按需定制服务，促进业务与网络的协同创新。

5G网络总体设计

设计原则
- 通过基础设施平台与网络架构的协同创新，实现网络变革。
- 推动网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）技术的应用。
新型基础设施平台
- 基于通用硬件的新型平台，支持灵活的网络功能部署。
- NFV与SDN技术实现网络功能的模块化、集中化和可编程控制。
5G网络逻辑架构
- 由接入平面、控制平面和转发平面组成。
- 接入平面：支持多接入技术融合、无线资源调度与共享、无线MESH和动态自组织网络。
- 控制平面：集中控制功能，实现按需编排、网络能力开放。
- 转发平面：网关功能简化，实现分布式部署，提升数据转发效率。
网络部署与业务视图
- 5G网络部署包括边缘接入网、城域汇聚网和骨干网。
- 通过网络分片技术，实现不同业务场景下的网络隔离与资源定制。
- 网络切片技术是实现按需组网的重要方式，支持灵活的资源分配和动态调整。

5G网络功能特性

接入平面：支持多接入技术融合、无线资源调度、动态组网。
控制平面：实现集中控制、按需编排、网络能力开放。
转发平面：支持分布式网关、移动边缘计算、高效数据转发。

关键技术

网关控制转发分离
- 实现控制与转发功能的解耦，提升网络灵活性与性能。
- 控制面集中化，转发面分布化，支持低时延和高带宽业务。
控制功能重构
- 将控制功能模块化，支持不同场景下的灵活组合。
- 提高控制面处理效率，优化信令交互。
新型连接管理与移动性管理
- 实现“移动即服务”，支持差异化移动性管理。
- 优化切换控制、位置管理，提升用户体验和网络效率。
移动边缘内容与计算（MECC）
- 将内容和计算能力靠近用户部署，提升低时延和高带宽业务体验。
- 面临合作、安全、移动性与计费等挑战。
按需组网
- 通过网络切片技术实现不同业务场景的网络定制。
- 支持动态资源分配与灵活网络部署，提升资源利用率与网络健壮性。
统一的多无线接入技术（RAT）融合
- 实现智能接入控制、多RAT资源管理、协议与信令优化、多连接技术。
- 提升网络整体效率和用户体验。
无线MESH与动态自组织网络
- 支持快速、高效的基站间通信，降低传输时延。
- 适用于广域覆盖与超密集组网场景，提升网络灵活性与可靠性。
无线资源调度与共享
- 采用分簇化集中控制、资源虚拟化与频谱共享技术。
- 实现跨小区的数据分流与动态负荷均衡，提升系统容量和频谱效率。
用户与业务的感知与处理
- 基于基站的数据分析，实现用户和业务的智能感知。
- 提供个性化资源分配策略，如带宽分配、用户驻留小区优选、内容预缓存等。
定制化部署和服务
- 通过软件定义的协议栈与拓扑，实现差异化的网络服务。
- 需要高效的流表查询算法支持灵活的业务与用户适配。
网络能力开放
- 架构分为应用层、能力层和资源层，实现网络能力的封装与开放。
- 支持第三方应用与运营商网络的互动，推动业务创新。

总结与展望

5G网络将实现从传统通信网络向智能化、灵活化、开放化平台的转变，为移动互联网和物联网提供全面支撑。其发展将逐步从局部优化演进为全网变革，推动通信技术与信息技术的深度融合。未来，5G网络将通过架构创新、平台升级和关键技术突破，构建一个统一、高效、智能的综合网络服务平台，支持多样化的业务需求与场景应用。