20160601_IMT_《5G网络架构设计》白皮书（英文版）_26页_4mb

5G Network Architecture Design Summary

核心内容

5G网络架构设计旨在满足极端高KPI（如高速率、高密度连接和超低延迟）的要求，同时支持多样化的服务场景。通过引入网络服务融合和按需服务提供等新概念，5G网络将构建一个集成的信息服务平台，具备高度的灵活性、开放性和资源共享能力。文档重点分析了5G网络架构的设计、典型能力及标准化建议。

主要观点

1. 5G网络面临的挑战

• 高数据速率需求：5G需提供100M至1Gbps的体验数据速率，即使在500km/h的高速移动环境下也能保持基本服务能力和连续性。
• 高密度连接：需支持每平方公里数十Tbps的流量密度和数百万的连接密度，这对传统中心化数据转发模式和单一控制机制构成挑战，可能导致流量开销和信令拥塞。
• 超低延迟与高可靠性：5G需满足端到端毫秒级延迟，以支持自动驾驶、工业控制等高实时性服务，而当前移动网络延迟可达数百毫秒，远高于5G的预期。

2. 5G网络带来的机遇

• 网络与服务融合：5G将推动移动网络与互联网的深度融合，为不同场景提供更精细化的服务。
• 灵活的基础设施：5G的全覆盖和端到端特性为垂直行业提供强大的服务部署环境，支持终端监控、网络管理及第三方平台构建。
• 成本与效率提升：通过按需功能和基础设施资源的提供机制，运营商可提升利润并降低运营成本。
• 技术协同效应：云计算、虚拟化和软件化等互联网技术将成为5G架构设计的重要使能者。

关键信息

1. 5G网络架构设计

5G网络架构设计包括系统设计和网络设计两个部分：

• 系统设计：构建端到端统一的逻辑架构，包括三个功能平面：接入平面、控制平面和转发平面。

  • 接入平面支持多基站协作、多连接机制和多RAT互操作。
  • 控制平面支持按需网络分区，集中式和可重构的控制功能模块。
  • 转发平面实现分布式数据转发与处理，支持动态IP锚点配置和丰富的服务链能力。

• 网络设计：基于SDN/NFV技术，构建多层级的网络架构，包括中央层、汇聚层、区域层和接入层：

  • 中央层负责控制、管理和调度。
  • 汇聚层承载控制平面功能，如移动性管理、会话管理等。
  • 区域层负责数据转发，支持MEC、服务链等功能。
  • 接入层部署CU和DU，支持灵活的网络功能配置和高性能协作。

2. 典型5G网络能力

• 网络切片：构建端到端逻辑网络，满足不同行业对专用网络的需求。包括切片管理和切片选择两个部分，支持资源动态分配与服务隔离。
• 移动边缘计算（MEC）：将服务平台下沉至网络边缘，提供本地化计算和数据缓存能力，支持低延迟、高带宽服务。包括管道内应用与内容、动态服务链和网络辅助功能。
• 按需网络重构：支持按需会话管理、按需移动性管理、按需安全机制及控制平面限制，以满足不同服务场景的差异化需求。
• 用户为中心的RAN：从“基站为中心”转向“用户为中心”，支持灵活的RAN控制、服务感知和定制化接入网络。

3. 标准化建议

文档建议加强5G架构设计的标准化工作，明确技术方向，以引导后续产业发展。重点包括：

• 网络服务融合和按需服务提供机制的标准化。
• 网络切片、MEC等典型能力的接口和功能定义。
• 控制平面与转发平面的协同机制，以及跨层级的灵活功能调用。

结构与功能图示

• 逻辑架构图（Figure-3）：展示了5G网络的逻辑架构，包括接入、控制和转发平面。
• 功能架构图（Figure-4）：基于模块化设计，分为管理与编排层、网络控制层和网络资源层。
• 平台架构图（Figure-5）：采用SDN/NFV技术，支持动态资源分配与高效调度。
• 网络部署图（Figure-6）：包含中央层、汇聚层、区域层和接入层，支持跨层级的功能整合。
• 网络切片架构图（Figure-7）：包括切片管理和切片选择功能。
• MEC架构图（Figure-8）：支持管道内应用、动态服务链和网络辅助功能。
• 控制平面限制架构图（Figure-9）：包括中立接口、融合网络数据库和控制平面交互功能（CPIF）。

总结

5G网络架构设计是实现其高效率、高性能与高灵活性的关键。通过引入网络服务融合、按需服务提供、SDN/NFV技术等，5G将构建一个开放、智能、可定制的网络平台，以满足多样化应用场景的需求。文档为5G架构设计提供了清晰的逻辑和功能划分，并提出了标准化建议，有助于推动5G技术的落地与产业发展。