G网络架构设计白皮书.docx

[mi-目录引言 P15G网络：挑战与机遇 P25G网络架构设计 P45G网络代表性服务能力 P85G网络标准化建议 P15总结和展望 P17主要贡献单位 P18IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构推进组是聚合中国产学研用力 量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台引言随着5g究的全面展开并逐步深入，业界就 5Gg景形成基本共识：面向增强的移动互联网应 用场景，5巡供更高体验速率和更大带宽的接入 能力，支持解析度更高、体验更鲜活的多媒体内 容；面向物联网设备互联场景， 5Gg供更高连接密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成 本、低能耗IoT设备的高效接入和管理；面向车 联网、应急通信、工业互联网等垂直行业应用场 景，5巡供低时延和高可靠的信息交互能力，支 持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的 业务协作面对5GK致的体验、效率和性能要求，以及 万物互联”的愿景，网络面临全新的挑战与机 遇。

5GR络将遵循网络业务融合和按需服务提供 的核心理念，引入更丰富的无线接入网拓扑，提 供更灵活的无线控制、业务感知和协议栈定制能 力；重构网络控制和转发机制，改变单一管道和 固化的服务模式；利用友好开放的信息基础设施环境，为不同用户和垂直行业提供高度可定制化 的网络服务，构建资源全共享、功能易编排、业 务紧耦合的综合信息化服务使能平台5G国际标准化工作现已全面展开，需要尽 快细化5G网络架构设计方案并聚焦关键技术方 向，以指导后续产业发展本白皮书从逻辑功能 和平台部署的角度，以四维功能视图的方式呈现 了新型5GR络架构设计，并提炼了网络切片、移 动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中 心的无线接入网和能力开放等 5GR络代表性服务 能力白皮书最后提出了 5GR络架构和技术标准 化工作的推进建议5弧络:挑战与机遇1 .极致性能指标带来全面挑战首先，为了满足移动互联网用户极致的视频及增强现实等业务体验需要， 5G系统提出了随时随地提供100MbpsIGbp的体验速率的指标要 求，甚至在500km的高速运动过程中，也要求 具备基本服务能力和必要的业务连续性第二，为了支持移动互联网和物联网场 景设备高效接入的要求， 5G系统需同时满足Tbps/krm勺流量密度和百万 /kM连接密度要在高吞吐量和大连接场景下容易导致流量过载和 信令拥塞。

第三，为了支持自动驾驶和工业控制等高度实时性要求的业务， 5G系统需要在高可靠性前提下，满足端到端毫秒级的极低时延要求现 网中，端到端时延和业务中断时间都在百毫秒量 级，与5GB寸延要求存在两个数量级的差距，也难以满足特定业务的可靠性和安全性要求极致效率 U极致性能可靠性连接密度全面网络挑战2 .网络与业务融合触发全新机遇丰富的5Gz用场景对网络功能要求各异：从突 发事件到周期事件的资源分配；从自动驾驶到低移 动性终端的移动性管理；从工业控制到抄表业务的 时延要求等面对如此多样化的业务场景，5Gg出 的网络与业务深度融合，按需提供服务的新理念能 为信息产业的各个环节带来全新的发展机遇基于5M络最后一公里’的位置优势，互联网应用服务提供商能够提供更具差异性的用户体 验例如，基于网络开放的位置区域、移动轨迹和 无线环境等上下文信息，AP唐昌够筛选出更恰当的 服务参数，提升客户黏性；同时，利用网络边缘的 内容缓存和计算能力，服务提供商可以为指定用户 提供更优质的时延和带宽服务质量保障，在竞争中 占得先机基于5M络端到端全覆盖’的基础设施优 势，以垂直行业为代表的物联网业务需求方可以获 得更强大且更灵活的业务部署环境。

依托强大的网管系统，垂直行业能够获得对网内终端和设备更丰 富的监控和管理手段，全面掌控业务运行状况；利 用功能高度可定制化和资源动态可调度的 5G®础设 施能力，第三方业务需求方可以快捷的构建数据安 全隔离和资源弹性伸缩的专用信息服务平台，从而 降低开发门槛对于移动网络运营商而言，5刎络有助于进一 步开源节流开源方面，5网络突破当前封闭固化 的网络服务框架，全面开放基础设施、组网转发和 控制逻辑等网络能力，构建综合化信息服务使能平 台，为运营商引入新的服务增长点节流方面，按 需提供的网络功能和基础设施资源有助于更好的节 能增效，降低单位流量的建设与运营成本需要指出的是，随着移动网络和互联网在业务 方面融合的不断深入，两者在技术方面也在相互渗透和影响云计算、虚拟化、软件化等互联网技术 是5Gl络架构设计和平台构建的重要使能技术图2综合化信息服务使能平台5弧络架构设计5GR络架构设计包括系统设计和组网设计两 提供按需的接入、移动性和会话管理，支持精个方面系统设计重点考虑逻辑功能实现以及不 细化资源管控和全面能力开放；转发平面具备同功能之间的信息交互过程，构建功能平面划分 分布式的数据转发和处理功能，提供更动态的更合理的统一的端到端网络逻辑架构。

组网设计 锚点设置，以及更丰富的业务链处理能力聚焦设备平台和网络部署的实现方案，以充分发在整体逻辑架构基础上，5GR络采用模块化挥基于SDN/NFV术的新型基础设施环境在组功能设计模式，并通过 功能组件'的组合，构建网灵活性和安全性方面的潜力0满足不同应用场景需求的专用逻辑网络5 Gl络以1.5函统设计：逻辑视图与功能视图控制功能为核心，以网络接入和转发功能为基础资源，向上提供管理编排和网络开放的服务，形成三如图3所示,5GR络逻辑视图由3个功能平面构成：接入平面，控制平面和转发平面层网络功能视图，如图4所示，其中:接入平面引入多站点协作、多连接机制和多制式融合技术，构建更灵活的接入网拓扑;控制平面基于可重构的集中的网络控制功能,网络要中控制调度络力放网能开控制 逻辑分布转内将存储分发-1业务 使能芭• , E集中式分布式mesh数据中心图3 5G网络逻辑视图管理编排层：由用户数据、管理编排和能力 开放三部分功能组成用户数据功能存储用户签 约、业务策略和网络状态等信息管理编排功能 基于网络功能虚拟化技术，实现网络功能的按需 编排和网络切片的按需创建能力开放功能提供 对网络信息的统一收集和封装，并通过 AP开放给第三方。

网络控制层：实现网络控制功能重构及模块 化主要的功能模块包括：无线资源集中分配、 多接入统一管控、移动性管理、会话管理、安全 管理和流量疏导等上述功能组件按管理编排层的指示，在网络控制层中进行组合，实现对资源 层的灵活调度网络资源层：包括接入侧功能和网络侧功能接入侧包括中心单元( CU和分布单元(DU两级功能单元，CU主要提供接入侧的业 务汇聚功能；DU主要为终端提供数据接入点， 包含射频和部分信号处理功能网络侧重点实现 数据转发、流量优化和内容服务等功能基于分 布式锚点和灵活的转发路径设置，数据包被引导 至相应的处理节点，实现高效转发和丰富的数据 处理，如深度包检测，内容计费和流量压缩等开放接口［开放接口网络资源层 分布接入 接入汇聚 数据转发 数据处理 i 图4 5G网络功能视图2.5班网设计：平台视图与组网视图5G基础设施平台将更多的选择由基于通用硬件架构的数据中心构成支持 5GR络的高性能转发要求和电信级的管理要求，并以网络切片为实例，实现移动网络的定制化部署线接入方案，并能完成接入网逻辑实体的实时动态的功能迁移和资源伸缩利用网络虚拟化技术，可以实现 RAM部各功能实体动态无缝连接，便于配置客户所需的接入网边缘业务模式。

另外，针对RAhM加速器资源配置和虚拟化平台间高速大带宽信息交互能力的特殊要求，虚拟化引入SDN/NFV术（如图5所示），5G®件平台支持虚拟化资源的动态配置和高效调度,管理与编排技术需要进行相应的扩展广域网层面，NF斓排器可实现跨数据中心的SDN/NF玻术融合将提升 5G进一步组大在网的能力：NFV&术实现底层物理资源到虚拟功能部署和资源调度，SDN空制器负责不同层级化资源的映射，构造虚拟机（ VM），加载网数据中心之间的广域互连城域网以下可部署单个数据中心切片3 _"心蜘都使用统一的 NFV基础设络逻辑功能（VN肝牌以化系统实现对虚拟切片1化基础设庙平擀獴^管摘褥Il 5G施层，实现软硬件解耦，利资源喳噌重配VNFVNFVNF置；SDNti术贝恻琳 / 4据中心内部的资源调度基础设施平台康椒存储NFV/SDN术在接入网平台的应用悬业界代机间的逻辑喈，构I排虚拟网络建承载信令和数据流的通路最终觉现整入网। ； VIM ISD晦制器物理网络和数据中心聚焦探索的重要方向利用平台虚拟化技术，可 和核心网项能单元动态连接，配置端到端的业以在同一基站平台上同时承载多个不同类型的无务链,实现灵活组网。

图5 5G网络平台视图如图6所示，一般来说，5G组网功能元素可 分为四个层次：中心级：以控制、管理和调度职能为核 心，例如虚拟化功能编排、广域数据中心互连和 BOS朦统等，可按需部署于全国节点，实现网 络总体的监控和维护汇聚级：主要包括控制面网络功能，例如移 动性管理、会话管理、用户数据和策略等可按 需部署于省分一级网络区域级：主要功能包括数据面网关功能，重 点承载业务数据流，可部署于地市一级移动边 缘计算功能、业务链功能和部分控制面网络功能 也可以下沉到这一级接入级：包含无线接入网的 味口 D必能，CUM部署在回传网络的接入层或者汇聚层； DU部署在用户近端CM DU可通过增强的低时延 传输网络实现多点协作化功能，支持分离或一体 化站点的灵活组网借助于模块化的功能设计和高效的 NFV/SDW台在5G组网实现中，上述组网功能元素 部署位置无需与实际地理位置严格绑定，而是可 以根据每个运营商的网络规划、业务需求、流量 优化、用户体验和传输成本等因素综合考虑，对 不同层级的功能加以灵活整合，实现多数据中心 和跨地理区域的功能部署接入汇策点(cu)无蟠源管理 网关 VNFMV1M汇聚层DC加 第据虚拟展通用理件通用通件资薄池 5DN控制表VNFMV1M处用油Orchestra tor图6 5G网络组网视图5G网络代表性服务能力与4G时期相比，5G网络服务具备更贴近用 户需求、。