中国5G推进组发布5G网络构架白皮书提新型网络架构设计方案

　 中国5G推进组发布《5G网络构架白皮书》提新型网络架构设计方案

　IMT-2020（5G）推进组日前在第一届全球5G大会上正式发布了《5G网络架构设计白皮书》（以下简称《白皮书》）。

　　据了解，《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5G网络架构设计，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5G网络代表性服务能力。

　　《白皮书》是IMT-2020（5G）推进组继《5G愿景与需求》、《5G概念》、《5G无线技术架构》和《5G网络技术架构》之后发布的第五本白皮书，体现了IMT-2020（5G）推进组在5G网络技术研究的最新成果，为全球5G网络技术与标准共识形成提供了重要支撑。

　　5G网络架构设计

　　《白皮书》从系统设计和组网设计两个角度深入分析，提出了新型5G网络架构设计方案。

　　据介绍，系统设计重点考虑逻辑功能实现以及不同功能之间的信息交互过程，构建功能平面划分更合理的统一的端到端网络逻辑架构。组网设计聚焦设备平台和网络部署的实现方案，以充分发挥基于SDN/NFV技术的新型基础设施环境在组网灵活性和安全性方面的潜力。

　　事实上，NFV/SDN技术在接入网平台的应用是业界聚焦探索的重要方向。利用平台虚拟化技术，可以在同一基站平台上同时承载多个不同类型的无线接入方案，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RAN内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RAN侧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，虚拟化管理与编排技术需要进行相应的扩展。

　　值得注意的是，SDN/NFV技术融合将提升5G进一步组大网的能力。NFV技术实现底层物理资源到虚拟化资源的映射，构造虚拟机，加载网络逻辑功能；虚拟化系统实现对虚拟化基础设施平台的统一管理和资源的动态重配置；SDN技术则实现虚拟机间的逻辑连接，构建承载信令和数据流的通路。最终实现接入网和核心网功能单元动态连接，配置端到端的业务链，实现灵活组网。

　　5G网络服务能力

　　与4G时期相比，5G网络服务具备更贴近用户需求、定制化能力进一步提升、网络与业务深度融合以及服务更友好等特征，其中代表性的网络服务能力包括：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网络能力开放。

　　据了解，网络切片是网络功能虚拟化应用于5G阶段的关键特征。一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。

　　移动边缘计算改变4G系统中网络与业务分离的状态，将业务平台下沉到网络边缘，为移动用户就近提供业务计算和数据缓存能力，实现网络从接入管道向信息化服务使能平台的关键跨越，是5G的代表性能力。

　　与4G移动互联网相对单一的应用模式不同，求都不尽相同，网络必须针对不同应用场景的服务5G网络的服务对象是海量丰富类型的终端和应需求引入不同的功能设计。因此，可以说网络控制用，其报文结构、会话类型、移动规律和安全性需功能按需重构，是5G网络标志性服务能力之一。

　　5G无线接入网改变了传统以基站为中心的设计思路，突出“网随人动”新要求，具体能力包括：灵活的无线控制、无线智能感知和业务优化、接入网协议定制化部署。

　　用户体验优化和新型商业模式探索，是移动网络发展永恒的课题。5G网络能力开放框架旨在实现面向第三方的网络友好化和网络管道智能化，将使应用能充分利用网络能力，实现更好的用户体验和应用创新；同时实现应用与网络的良好互动，优化网络资源配置和流量管理。

　　挑战与机遇并存

　　面对5G极致的体验、效率和性能要求，以及“万物互联”的愿景，网络也面临全新的挑战与机遇。

　　《白皮书》指出未来的5G网络将迎来三个方面的挑战。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100Mbps-1Gbps的体验速率的指标要求，甚至在500km/h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。其次，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/km2的流量密度和百万/km2连接密度要求，而现有网络流量中心汇聚和单一控制机制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。最后，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5G时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。

　　在面临诸多新挑战的同时，5G提出的网络与业务深度融合，按需提供服务的新理念还能为信息产业的各个环节带来全新的发展机遇。

　　基于5G网络“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。

　　基于5G网络“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。

　　对于移动网络运营商而言，5G网络有助于进一步开源节流。开源方面，5G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。

　　标准化工作有的放矢

　　目前，5G网络相关标准化工作主要涉及3GPPSA2、RAN2、RAN3等多个工作组。核心网方面，3GPP SA2已经成立NextGen研究项目，负责Rel-14阶段的5G网络架构标准化研究，整体5G网络架构标准化工作预计将通过Rel-14/15/16等多个版本完成。为此，IMT-2020为3GPP在5G核心网标准化方面未来工作重点提出了几点建议。

　　在Rel-14研究阶段聚焦5G新型网络架构的功能特性，优先推进网络切片、功能重构、MEC、能力开放、新型接口和协议以及控制和转发分离等技术的标准化研究。

　　Rel-15将启动网络架构标准化工作，重点完成基础架构和关键技术特性方面内容。研究课题方面将继续开展面向增强场景的关键特性研究，例如增强的策略控制、关键通信场景和UE relay等。

　　Rel-16完成5G架构面向增强场景的标准化工作。

　　接入网方面，建议3GPP在5G接入网标准化方面，分两个阶段，重点推进R14开展关键技术的标准化研究。第一阶段，重点推进LTE-New RAT5G网络标准化建议紧耦合、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等关键技术的标准化工作。

　　第二阶段，重点推进定制化部署和服务、接入网功能虚拟化和网络切片、网络的自组织自优化等关键技术，进一步增强对eMBB、mMTC和URLLC场景的支撑能力。

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